维生素K与凝血过程和骨骼钙化有关

维生素K是脂溶性的，化学结构上属于萜类，共有三种形式。天然的维生素K有K1、K2两种，都由2-甲基-1,4-萘醌和萜类侧链构成。人工合成的K3无侧链。K1（叶绿醌）存在于绿叶蔬菜及动物肝脏中，K2（甲基萘醌）由肠道细菌合成。

维生素K1

维生素K又叫凝血维生素，由丹麦生物化学家亨里克·达姆（Carl Peter Henrik Dam）于1935年发现并命名，K来源于德语“Koagulation”（凝固）。美国化学家多伊西（Edward A.Doisv）确定了维生素K的化学结构，并于1939年实现了人工合成。1943年，达姆与多伊西共同获得诺贝尔生理学或医学奖。

达姆与多伊西共同获得诺贝尔生理学或医学奖

人体缺乏维生素K会造成凝血时间延长，严重者会流血不止，甚至死亡。原因在于，人体的凝血系统需要许多凝血因子参与，其中的部分凝血因子需要经过一种翻译后修饰才能具有活性，而这个修饰过程是维生素K依赖的。

维生素K1结构模型

具体来说，维生素K参与蛋白质谷氨酸残基的γ-羧化。某些凝血因子肽链中的谷氨酸残基在翻译后完成以后，必须由蛋白羧化酶催化转变为γ-羧基谷氨酸(Gla)，然后才能具有活性。这些凝血因子称为维生素K依赖性凝血因子，目前有7种：因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ，抗凝血蛋白C和蛋白S，以及因子X靶向蛋白Z。

谷氨酸残基的γ-羧化

谷氨酸侧链上本来就有一个羧基，再羧化以后就有了两个羧基。这两个羧基可以络合钙离子，对钙的运输和调节有重要意义。这几个凝血因子与钙结合，并通过钙与磷脂结合形成复合物，发挥凝血功能。临床上使用的抗凝血药香豆素，其化学结构与维生素K相似，能拮抗维生素K的作用，可以防止血栓的形成。

因为Gla可以络合钙离子，所以维生素K还与骨骼钙化有关。缺乏维生素K可能会削弱骨骼，导致骨质疏松症，还可能造成动脉和其他软组织的钙化。参与相关过程的有骨Gla蛋白（骨钙蛋白，BGP），钙化抑制基质Gla蛋白（MGP），生长停滞特异性蛋白6（Gas6）等。这些蛋白都含有Gla结构域，所以都需要维生素K参与其羧化过程。这些蛋白参与调节骨骼中磷酸钙的沉积与动员，某些机制可能与钙三醇有关。

Gla蛋白在动物中分布很广，其中有一些是具有凝血作用的毒素，如某些澳大利亚蛇的毒液。比较有趣的是海洋腹足纲软体动物芋螺(Conus)分泌的芋螺毒素（conotoxin）。这是一类由数百种毒肽组成的鸡尾酒毒素，可以轻易毒死一个成年人。而且不同种芋螺所含活性肽各不相同，即使同种芋螺因海域不同，其毒素成分也可存在差别。芋螺毒素多数由10~40个氨基酸残基组成，是最小的由核酸编码的动物神经毒素肽。大约有20%的芋螺毒素存在γ-羧基谷氨酸，它起着络合金属阳离子，形成二级结构的作用。

芋螺毒素gv含有多个Gla

正常食物中维生素K含量比较丰富，维生素K的化学性质也比较稳定，耐酸、耐热，一般烹调中只有很少损失，所以维生素K缺乏比较少见，主要是由于长期服用抗生素或吸收障碍引起的。因此，正常人不必特意补充维生素K。

参考文献：

1. Michael Stock, et al. Vitamin K-Dependent Proteins in Skeletal Development and Disease. Int J Mol Sci. 2021 Aug 28;22(17):9328.