Neue Funktion von Vitamin K entdeckt

Wie Vitamin K den Zelltod verhindert

Vitamin K ist bislang vor allem für seine Wirkung in Bezug auf die Knochengesundheit und die Blutgerinnung bekannt. In einer aktuellen Studie wurde nun entdeckt, dass die vollständig reduzierte Form von Vitamin K eine bestimmte Form des Zelltods wirksam hemmt.

Ein Team unter Leitung von Forschenden des Helmholtz Zentrums München hat die bislang unbekannte neue Funktion von Vitamin K entdeckt und seine Erkenntnisse in dem Fachmagazin „Nature“ veröffentlicht. Das Vitamin wirkt demnach dem ferroptotischen Zelltod entgegen.

Was ist die Ferroptose?

Die Ferroptose ist eine spezielle Form des Zelltods, die vor rund zehn Jahren erstmals wissenschaftlich beschrieben wurde. Sie ist gekennzeichnet durch sogenannte eisenabhängige Lipidperoxidation und spielt eine Schlüsselrolle bei Organverletzungen, degenerativen Erkrankungen und der Anfälligkeit von therapieresistenten Krebsarten, erläutern die Forschenden.

Zwar seien in den vergangenen Jahren erhebliche Fortschritte bei dem Verständnis der relevanten molekularen Prozesse erzielt worden, die für die Ferroptose verantwortlich sind. Doch laut den Forschenden bleiben viele zellexterne und zelleigene Prozesse, die die Empfindlichkeit der Zellen gegenüber Ferroptose bestimmen, noch unklar.

Verhinderung der Ferroptose therapeutisch nutzen?

„Da die Verhinderung der Ferroptose als vielversprechender Ansatz für die Therapie vieler degenerativer Erkrankungen gilt, werden neue Mechanismen und Wirkstoffe, die die Ferroptose regulieren, intensiv erforscht“, berichtet das Helmholtz Zentrum München in einer Pressemitteilung zu den Studienergebnissen.

Das Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Eikan Mishima und Dr. Marcus Conrad vom Helmholtz Munich Institute of Metabolism and Cell Death habe zusammen mit Forschenden der Tohoku Universität in Japan, der Universität Ottawa in Kanada und der Technischen Universität Dresden systematisch eine Reihe von natürlich vorkommenden Vitaminen sowie deren Derivate untersucht.

„Überraschenderweise haben wir festgestellt, dass Vitamin K, einschließlich Phyllochinon (Vitamin K1) und Menachinon-4 (Vitamin K2), in der Lage ist, Zellen und Gewebe wirksam vor der Ferroptose zu bewahren”, berichtet die Erstautorin der Studie, Dr. Eikan Mishima.

Starkes Antioxidans das den Zelltod verhindert

Die vollständig reduzierte Form von Vitamin K – Vitamin K-Hydrochinon genannt- wirke als starkes lipophiles Antioxidans und verhindere die Ferroptose, indem es Sauerstoffradikale in Zellmembranen einfängt.

Bei dem Prozess spiele das Vitamin-K-reduzierende Enzym FSP1 (Ferroptose-Suppressor-Protein-1) eine wesentliche Rolle. Auch habe sich gezeigt, dass FSP1 das Enzym ist, das Vitamin K effizient zu Vitamin-K-Hydrochinon reduziert und damit einen neuen nicht-kanonischen Vitamin-K-Zyklus in Gang setzt.

Zudem sei FSP1 für den Vitamin-K-Reduktionsweg verantwortlich, der unempfindlich gegen Warfarin ist, eines der am häufigsten verschriebenen Antikoagulanzien (Gerinnungshemmer), berichten die Forschenden.

Die Entschlüsselung der Identität des Enzyms FSP1 löse das letzte Rätsel des Vitamin-K-Stoffwechsels bei der Blutgerinnung und beleuchte den molekularen Mechanismus, warum Vitamin K bei einer Überdosierung von Warfarin als Gegenmittel wirkt

Neue Ansätze für Therapien

Der Zelltod in Form einer Ferroptose sei in den vergangenen Jahren zunehmend als treibende Kraft bei Alzheimer, akuten Organverletzungen und vielen anderen Krankheiten in den Fokus gerückt und die neue Studie deute darauf hin, dass eine Vitamin-K-Behandlung einen Ansatz gegen solche Krankheiten darstellen könnte.

„Unsere Ergebnisse verbinden die beiden Wissenschaftsgebiete der Ferroptoseforschung und der Vitamin-K-Biologie. Sie legen somit den Grundstein für die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien für Krankheiten, bei denen Ferroptose eine Rolle spielt“, resümiert Dr. Marcus Conrad.

Die Forschenden vermuten, dass Vitamin K eine der ältesten Arten von natürlich vorkommenden Antioxidantien sein könnte, da die Ferroptose höchstwahrscheinlich eine der ältesten Formen des Zelltods bilde. Sie hoffen, dass nun auch neue Aspekte der Bedeutung von Vitamin K in der Evolution des Lebens enthüllt werden. (fp)