XVII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2025

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы наблюдается растущий интерес к роли микробиома в различных аспектах здоровья человека, включая метаболизм витаминов. Микробиом, представляющий собой совокупность триллионов микроорганизмов, обитающих в организме человека, оказывает значительное влияние на все физиологические процессы. Одной из актуальных тем является влияние микробиома на свертываемость крови через витамин K, который также играет ключевую роль в поддержании здоровья костей и других метаболических процессах.

Актуальность данной статьи обусловлена тем, что в условиях современного мира, где наблюдается дисбаланс микробиома из-за неправильного питания, стресса и частого применения антибиотиков, становится особенно важным понимание того, как микробиом влияет на метаболизм витамина K и, следовательно, на процессы свертывания крови. Дефицит этого витамина может привести к серьезным нарушениям, таким как снижение свертывающей способности крови, остеопороз, повышенный риск переломов, снижение уровня эндогенных антикоагулянтов (протеинов C и S). геморрагии (кровоизлияния) [1, 2].

В данной статье рассматривается роль витамина K в процессах свёртывания крови и влияние микробиома на синтез витамина K, анализируются последствия его дефицита. Также обсуждается, как поддержание здорового микробиома может способствовать оптимизации уровня витамина K и, следовательно, улучшению состояния здоровья в целом. Понимание этих взаимосвязей открывает новые горизонты для профилактики и лечения заболеваний, связанных с нарушениями свёртываемости крови.

Витамин K — это группа жирорастворимых витаминов, открытая в 1929 году, которая необходима для активации факторов свёртывания крови и метаболизма костной ткани. Название витамина происходит от немецкого слова "Koagulation", что означает "свёртывание" [3, 4, 5].

Витамин K участвует в синтезе нескольких белков – факторов коагуляции: II (протромбин), VII (проконвертин), IX (антигемофильный фактор В/фактор Кристмаса) и X (фактор Стюарта-Прауэра), которые синтезируются в печени. При недостатке витамина K происходит снижение уровня протромбина, что приводит к увеличению времени свертывания крови и повышенной склонности к кровотечениям и синякам.

В организме человека витамин K участвует также в посттрансляционных модификациях белков, что позволяет им связываться с кальцием, необходимым для активности факторов свёртывания крови [6, 7].

Таким образом, витамин K является не только важным коагулянтом, но и многофункциональным компонентом, необходимым для поддержания здоровья костей и нормального функционирования различных физиологических процессов в организме человека.

Микробиом — это сообщество всех микроорганизмов и совокупность их генетического материала в определенной среде. В частности, микробиом желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) формирует единый микробно-тканевой комплекс, включающий микроколонии и клетки стромы слизистой оболочки.

Микробиом оказывает значительное влияние на метаболизм витаминов, включая витамины группы B и витамин K. Микробиом взаимодействует с организмом хозяина на симбиотических условиях: кишечные бактерии обеспечивают организм носителя синтезом витаминов и метаболитов, необходимых для нормального функционирования, которые он не может производить самостоятельно. Дисбаланс в микробиоме может привести к недостатку витаминов и развитию различных заболеваний [8, 9].

Таким образом, микробиом имеет значительное влияние на метаболизм витаминов, в том числе витамина K, что подчеркивает важность поддержания здоровой микрофлоры для нормального функционирования организма.

В организме человека существует множество процессов, которые обеспечивают его нормальное функционирование. Один из таких процессов – свертывание крови, имеет первостепенное значение в защите от потери крови при травмах. В этом контексте важную роль играет витамин K, необходимый для активации белков, участвующих в свертывании.

Витамин K очень важен для свертывания крови, так как является коферментом фермента гаммаглутамилкарбоксилазы, катализирующего реакцию карбоксилирования остатков глутаминовой кислоты, что необходимо для функционирования факторов свертывания II, VII, IX и X. Поэтому недостаток витамина К приводит к нарушению карбоксилирования, что в свою очередь является причиной кровоточивости и кровоизлияния.

Роль витамина K в синтезе факторов свертывания крови

1. Синтез факторов свёртывания: витамин K необходим для синтеза протромбина (фактор II) и других витамин K-зависимых факторов свертывания (факторы VII, IX и X). Эти факторы содержат участки, способные связываться с ионами кальция, что критично для их активности [2].

2. Активация факторов свёртывания: витамин K играет важную роль в активации факторов свертывания крови через процесс, известный как гамма-карбоксилирование. Этот процесс позволяет факторам связываться с клеточными мембранами, что необходимо для их нормальной работы и взаимодействия с кальцием [2, 10].

3. Влияние на гемостаз: При недостатке витамина K уровень протромбина в крови снижается, что приводит к геморрагическому диатезу – состоянию, при котором кровь теряет способность нормально свёртываться. Это может проявляться в виде кровоизлияний и повышенной склонности к кровотечениям [3, 11].

Таким образом, витамин K критически важен для нормального процесса свёртывания крови, влияя на синтез и активацию факторов свёртывания, таких как протромбин и другие витамин K-зависимые белки, а уровень этого витамина, получаемый через микробиом и пищевые источники, может существенно влиять на гемостаз и общее состояние здоровья.

Синтез витамина K в организме человека зависит от множества факторов:

1. Диета

Витамин K существует в нескольких формах, наиболее известные из которых K1 (филлохинон) – находится преимущественно в зеленых частях растений, и K2 (менахинон) – синтезируется кишечной микрофлорой и содержится в продуктах животного происхождения (Дьяченко А. И., 2024). Диета занимает важное место в синтезе витамина K, особенно витамина K2 [11].

Важную роль в синтезе витамина K2 играет микробиом. Основными микроорганизмами, участвующими в его производстве являются:

• Bacteroides: в частности Bacteroides fragilis и Bacteroides disiens, одни из главных продуцентов витамина K2 в кишечнике. Они способны синтезировать значительное количество этого витамина, что делает их критически важными для поддержания его уровня в организме.

• Escherichia coli: активно участвует в синтезе витамина K2 и витаминов группы B, способствуя как синтезу, так и всасыванию этих витаминов.

• Prevotella и Propionibacterium: эти роды бактерий также участвуют в производстве витамина K2, хотя их вклад может быть менее значительным по сравнению с Bacteroides и Escherichia coli.

• Eubacterium и Veillonella: эти микроорганизмы были также идентифицированы, как продуценты витамина K2, однако их активность может варьировать в зависимости от условий среды и состава микробиома.

Синтез витамина K происходит в основном в толстом кишечнике, где бактерии активно метаболизируют неперевариваемые компоненты пищи. Продукты, вырабатываемые микрофлорой, не только способствуют поддержанию уровня витамина K, но и играют важную роль в обменных процессах организма [4, 8, 12, 13].

Потребление пребиотиков и пробиотиков также может положительно влиять на состав микробиома, способствуя увеличению числа бактерий, участвующих в синтезе витамина K2. Пробиотики, такие как бифидобактерии и лактобактерии, могут улучшать усвоение кальция, витамина D и других витаминов, что также может косвенно способствовать синтезу витамина K [9].

2. Антибиотики

Прием антибиотиков может значительно изменять состав микробиома, подавляя рост полезных бактерий, ответственных за синтез витамина K₂. Это может приводить к снижению общего уровня витамина K в организме и, как следствие, к его дефициту, что может негативно сказаться на здоровье, включая проблемы с коагуляцией крови и повышенный риск кровотечений.

Антибиотики, сульфаниламиды и некоторые противотуберкулезные препараты могут угнетать микрофлору кишечника, что также способствует дефициту витамина K. У людей с дисбактериозом, вызванным длительным использованием антибиотиков, часто наблюдается недостаток витамина K [9].

Препараты - антикоагулянты, такие как варфарин, действуя, как антагонисты витамина K, снижают уровень активных факторов свертывания. Это подчеркивает важность постоянного поступления витамина K для поддержания нормального уровня свертываемости крови, особенно у пациентов, принимающих антикоагулянты [6, 14].

3. Изменения в микробиоме

Состав микробиома может варьировать в зависимости от различных факторов, включая возраст, пол, образ жизни и диету. Уникальность микробиома каждого человека может по-разному влиять на синтез витаминов. Воспалительные заболевания кишечника и заболевания, связанные с нарушением всасывания, могут также влиять на состав микробиома и, соответственно, на синтез витамина K [13].

Изменения в микробиоме могут также влиять на иммунный ответ организма, что может приводить к воспалительным процессам в кишечнике. Эти воспалительные процессы могут ухудшать всасывание витаминов и других питательных веществ, включая витамин K [11].

Поскольку витамин K является жирорастворимым, его всасывание в кишечнике зависит от наличия жиров и желчных кислот. Дисбаланс микробиома может приводить к нарушению функции желчевыводящих путей и, как следствие, к снижению всасывания витамина K и проблемам с гемостазом [1, 11].

Дисбаланс микробиома может привести также к нарушениям целостности кишечной стенки, что также негативно сказывается на всасывании витамина K и других важных веществ [8].

Поддержание здорового микробиома и сбалансированная диета, богатая витаминами и пребиотиками, являются ключевыми факторами для обеспечения нормального синтеза витамина K. Употребление антибиотиков и другие факторы, влияющие на микробиоту, могут привести к дефициту витамина K и негативно сказаться на здоровье. Поэтому важно учитывать эти аспекты в профилактике и лечении заболеваний, связанных с дефицитом витаминов.

Например, у пациентов с фибрилляцией предсердий, принимающих антагонисты витамина K, наблюдается изменение уровня тромбина и других показателей гемостаза, что может указывать на необходимость поддержания адекватного уровня витамина K в рационе для предотвращения тромбообразования [15].

Витамин K также оказывает противовоспалительное действие и может участвовать в регуляции клеточного цикла и апоптоза [4].

Среди наиболее значимых последствий дефицита витамина K можно выделить:

1. Остеопороз

Витамин K играет важную роль в метаболизме костной ткани, так как он необходим для синтеза остеокальцина — белка, который способствует минерализации костей. Дефицит витамина K может привести к снижению плотности костной ткани и повышению риска остеопороза, особенно у пожилых людей, у которых и так наблюдается снижение уровня витаминов и минералов. Поддержание здорового микробиома, который способствует нормальному синтезу витамина K, может снизить риск остеопороза и связанных с ним переломов [1, 2].

2. Сердечно-сосудистые заболевания

Нарушения свертываемости крови, вызванные дефицитом витамина K, могут также привести к сердечно-сосудистым заболеваниям, например, к повышенному риску тромбообразования, что может способствовать развитию таких состояний, как тромбофлебит и инсульт. Поддержание здорового микробиома может помочь в предотвращении дефицита витамина K и, следовательно, снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний [2, 11].

Таким образом, поддержание здорового микробиома имеет важное значение для обеспечения нормального уровня витамина K и предотвращения заболеваний, связанных с его дефицитом. Здоровый микробиом способствует синтезу витамина K, что, в свою очередь, поддерживает нормальные процессы свертывания крови и снижает риски остеопороза и сердечно-сосудистых заболеваний [1, 2, 15]. Важно учитывать влияние питания и образа жизни на состояние микробиома, чтобы минимизировать риски, связанные с дефицитом витамина K и нарушениями гемостаза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Витамин K является жизненно важным компонентом, занимающим центральное место в процессе свертывания крови и метаболизме костной ткани. Микробиом кишечника, состоящий из различных микроорганизмов, активно участвует в синтезе витамина K₂, который необходим для активации факторов свертывания крови. Поддержание здорового микробиома через сбалансированную диету, богатую пребиотиками и пробиотиками, способствует оптимальному уровню витамина K в организме. В то же время, дисбаланс микробиома, вызванный, например, приемом антибиотиков, может привести к дефициту витамина K, что увеличивает риск геморрагий и других заболеваний, связанных с нарушениями свертываемости крови и недостатком этого витамина.

Необходимы дальнейшие исследования для более глубокого понимания механизмов взаимодействия между микробиомом, витамином K и процессами свертывания крови. Это включает в себя изучение конкретных штаммов бактерий, способствующих синтезу витамина K, и их взаимодействия с компонентами диеты. Также важно исследовать влияние различных антибиотиков на микробиом и уровень витамина K, разрабатывать новые терапевтические подходы, направленные на восстановление здорового микробиома у пациентов с риском дефицита витамина K.

Понимание взаимосвязей между микробиомом и витамином K открывает новые горизонты для разработки профилактических и лечебных стратегий. Эти исследования могут привести к новым подходам в лечении заболеваний, связанных с нарушениями свёртываемости крови и дисбалансом микробиоты. В конечном итоге, улучшение здоровья микробиома и оптимизация уровня витамина K могут значительно повысить качество жизни и общее состояние здоровья населения, подчеркивая важность интеграции знаний о микробиоме в современные медицинские практики.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Галстян Г. М. Коррекция нарушений гемостаза, обусловленных дефицитом витамин К-зависимых факторов / Галстян Г. М. [Электронный ресурс]. — URL: https://www.arfpoint.ru/wp-content/uploads/2014/07/Galstyan_Defitsit-vitamin-K-faktorov_ARF_Tyumen.pdf (дата обращения: 10.12.2024).

2. Брещенко Е. Е., Мелконян К. И. / Биологически активные вещества. Витамины, ферменты, гормоны: учебно-методическое пособие. Под редакцией проф. И.М. Быкова. – Краснодар, 2019. – 125 с

3. Палладин А. В. Витамин К. Труды конференции по витамину К, созванной Академией Наук УССР и Наркомздравом БАССР в Уфе 15— 17 мая 1943 г / Палладин А. В. — . — Москва: издательство Академии Наук УССР, 1944 — 120 c.

4. Никитина Е. А., Орлова С. В., Магомедова Х.А., Балашова Н. В., Прокопенко Е.В., Водолазкая А.Н., Пронина О.Е. Витамин К2: известный и неизвестный. Современный взгляд: возможности и перспективы. Медицинский алфавит. 2022; (16): 102–108. https://doi.org/10.33667/2078‑5631‑2022‑16‑102‑108

5. Geurts, Jan & Heuvel, Ellen G. H. M. & Singh-Povel, Cécile & Peters, Stephan. (2020). Vitamin K: beyond blood coagulation. 10.13140/RG.2.2.28108.44162.

6. Литвинов Р. И. Введение в биохимию свертывания крови и фибринолиза / Литвинов Р. И. [Электронный ресурс]. — URL: https://kpfu.ru/docs/F1574806525/PRESENTATION.MAIN_new.pdf (дата обращения: 10.12.2024).

7. Домашенко О. М. Роль витамина К в МКН-ХБП / Домашенко О. М. [Электронный ресурс] // — URL: https://nephro.ru/index.php?r=conferences/downloadPdfFile&presentationId=612 (дата обращения: 10.12.2024).

8. Морозов А.М., Минакова Ю.Е., Протченко И.Г. Влияние микрофлоры на синтез витаминов (обзор литературы) // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2019. №6. Публикация 3-10. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2019-6/3-10.pdf (дата обращения: 10.12.2024). DOI: 10.24411/2075-4094-2019-16575.*

9. Хафнер М. Микробиом человека / Хафнер М. [Электронный ресурс] // : [сайт]. — URL: https://www.endotube.ru/upload/post/microbiom/Основы%20микробиома%20от%20проф.%20Хафнера%20на%20русском%20языке.pdf (дата обращения: 10.12.2024).

10. Дьяченко А. И. и др. Роль витамина К в клеточных процессах и при развитии нейродегенеративных заболеваний человека / Дьяченко А. И., Родин И. А., Краснова Т. Н. , Клычников О. И. , Нефедова Л. Н. // Успехи биологической химии. — 2024. — № 64. — С. 117-142.

11. Канюков В. Н., Стрекаловская А. Д., Санеева Т. А. / Витамины: учебное пособие; Оренбургский гоc. ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2012. – 108 с.

12. Cooke, Gordon & Behan, John & Costello, Mary. (2006). Newly identified vitamin K-producing bacteria isolated from the neonatal faecal flora. Microbial Ecology in Health & Disease. 18. 10.3402/mehd.v18i3-4.7681.

13. Каргальцева Н.М., Миронов А.Ю., Борисова О.Ю., Кочеровец В.И., Карпова Е.И., Данищук О.И., Козырева М.В. Микробиом крови клинически здорового человека - миф или реальность? (обзор литературы). Клиническая лабораторная диагностика. 2024; 69 (4): 142-149. DOI: https://doi.org/10.51620/0869-2084-2024-69-4-142-149

14. Пыхтеева М. В., Воробьёва Е. Н., Момот А. П. Связь содержания витамина k в рационе с эффективностью терапии непрямыми антикоагулянтами / Пыхтеева М. В., Воробьёва Е. Н., Момот А. П. [Электронный ресурс] // CYBERLENINKA : [сайт]. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/svyaz-soderzhaniya-vitamina-k-v-ratsione-s-effektivnostyu-terapii-nepryamymi-antikoagulyantami/viewer (дата обращения: 10.12.2024). 102–108. https://doi.org/10.33667/2078‑5631‑2022‑16‑102‑108

15. Рогозина, А. С. Влияние антагонистов витамина К на уровни тромбинемии и гомоцистеина / А. С. Рогозина // Медико-биологические науки. — 2014.