Zuletzt aktualisiert am 21. Januar 2023 um 21:18
Schützt Zellmembranen vor der Ferroptose
Vitamin K kommt in der Natur in zwei Formen vor. Der Haupttyp ist Phyllochinon, das in grünem Blattgemüse wie Blattkohl, Grünkohl und Spinat enthalten ist. Der andere Typ sind Menachinone, die in einigen tierischen und fermentierten Lebensmitteln gefunden werden. Es kann aber auch von Bakterien im menschlichen Körper produziert werden.
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Forscher vom Helmholtz Institut in München, der Tohoku University im japanischen Sendau, der University of Ottawa in Kanada und der Technischen Universität Dresden entdeckten, dass die vollständig reduzierte Form von Vitamin K als Antioxidans wirkt, das den ferroptotischen Zelltod hemmt.
Nach Auskunft der Wissenschaftler handelt es sich bei Ferroptose um „eine natürliche Form des Zelltods ist, bei der zelluläres Eisen eine wichtige Rolle spielt und die durch die oxidative Zerstörung von Zellmembranen gekennzeichnet ist.“ Vor kurzem wurde festgestellt, dass Ferroptose ein Treiber von Alzheimer und anderen degenerativen Erkrankungen ist.
Wissenschaftler lösen ein 50 Jahre altes Rätsel
„Überraschenderweise haben wir festgestellt, dass Vitamin K, einschließlich Phyllochinon (Vitamin K1) und Menachinon-4 (Vitamin K2), Zellen und Gewebe effizient vor einer Ferroptose retten kann“, sagte Dr. Eikan Mishima, der Erstautor der Studie, in einer Pressemitteilung.
Die Forscher lösten bei ihren Untersuchungen auch ein Rätsel, das viele seit mehr als 50 Jahren beschäftigt hat. Sie konnten das Ferroptose-Suppressor-Protein-1 (FSP1) als das Warfarin-unempfindliche Enzym identifizieren, das Vitamin K reduziert.
Für die Studie untersuchten die Forscher eine Reihe natürlich vorkommender Vitamine sowie deren Derivate. Sie konnten neue Moleküle identifizieren, die zeigten, wie Vitamin K die Ferroptose unterdrückt.
Reduziertes Vitamin K vernichtet freie Radikale
Im Jahr 2019 identifizierten Forscher das Enzym FSP1 als neuartigen und starken Inhibitor der Ferroptose. Sie konnten zeigen, dass FSP1 die chemische Verbindung Coenzym Q10 in eine vollständig reduzierte Form namens Hydrochinon abbaut, die die Ferroptose unterdrückt. Jetzt entdeckten Forscher, dass die vollständig reduzierte Form von Vitamin K ein starkes lipophiles Antioxidans ist und die Ferroptose stoppt, indem es freie Radikale einfängt.
Studienautor Derek Pratt, University Research Chair in Free Radical Chemistry an der University of Ottawa, betonte: „Die reduzierten Formen von Vitamin K und Coenzym Q10 sind nicht sehr stabil, daher ist unsere Erkenntnis, dass FSP1 sie in ihrem aktiven (reduzierten) Zustand halten kann, der Schlüssel zum Verständnis, wie sie funktionieren können, um die Lebensfähigkeit der Zellen aufrechtzuerhalten.“
Vitamin K für Anti-Aging-Behandlungen?
Die Forscher entdeckten auch, dass FSP1 das Enzym ist, das Vitamin K zu Vitamin K-Hydrochinon reduziert. Aus diesem Grund treibt es einen neuartigen nicht-kanonischen Vitamin-K-Zyklus an.
Die Forschung des Teams brachte einen Durchbruch beim Verständnis des Metabolismus von Vitamin K. Sie verstehen nun den molekularen Mechanismus, warum Vitamin K das Gegenmittel für eine Überdosierung von Warfarin darstellt.
„Unsere Ergebnisse verbinden daher die beiden Welten der Ferroptose-Forschung und der Vitamin-K-Biologie. Sie dienen als Sprungbrett für die Entwicklung neuartiger therapeutischer Strategien für Erkrankungen, an denen Ferroptose beteiligt ist“, erklärt Dr. Marcus Conrad vom Institut für Stoffwechsel und Zelltod bei Helmholtz in München. „Daher wird erwartet, dass neue Aspekte der Rolle von Vitamin K in der gesamten Evolution des Lebens enthüllt werden.“
Quelle:
Mishima, E., Ito, J., Wu, Z. et al. A non-canonical vitamin K cycle is a potent ferroptosis suppressor. Nature 608, 778–783 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05022-3 (https://www.nature.com/articles/s41586-022-05022-3)
