Plejotropowe działanie witamin D i K

• Authors: Agata Wawrzyniak , Ilona Mincer-Chojnacka , Bolesław Kalicki , Agnieszka Lipińska-Opałka , Katarzyna Jobs , Andrzej Stelmasiak

Title variants

EN

Pleiotropic effects of vitamins D and K

• Languages of publication: EN PL

Abstracts

EN

Recent studies have shed new light on the functions of vitamins K and D. It has also been suggested that these vitamins have synergistic effects on certain metabolic processes (e.g. the formation of bone tissue). The serum levels of vitamin D are positively correlated with the degree of bone mineralisation and negatively correlated with serum parathyroid hormone levels. The mechanism underlying the effects of vitamin K on the skeletal system is associated with increased bone mineralization (carboxylation of Gla-protein osteocalcin) and decreased bone resorption due to the inhibition of osteoclast activity. Recently published studies have shown a relationship between the development of central nervous system diseases and low levels of vitamins K and D. It has been shown that deficiency of these vitamins may influence the development of dementia. Vitamin K has been shown to be involved in regulating the activity of sulfotransferases and Gas6 protein responsible for the accelerated growth of Schwann cells. There is a negative correlation between vitamin K intake and the risk of vascular calcification and mortality due to cardiovascular diseases. A close relationship was demonstrated between the activity of vitamin D and the presence of calcifications in the blood vessels in the course of a number of diseases such as atherosclerosis, osteoporosis and chronic kidney disease. It was also shown that a concomitant administration of vitamins K and C results in the induction of oxidative stress, leading to an anticancer effect without the use of chemotherapeutics. Squamous tumour cell line was most susceptible compared to endometrial and breast cancer cells. Antitumor effects of vitamin D are related to the mechanisms underlying the inhibition of proliferation, the activation of apoptosis and the inhibition of angiogenesis. The presence of an active, non-mutated vitamin D receptor is essential for an effective action of vitamin D. Increased vitamin D receptor expression is observed in the basal cell carcinoma of the skin and cervical cancer compared with healthy tissue.

PL

Badania ostatnich lat rzucają nowe światło na rolę witamin z grupy K i D. Sugerowany jest również ich synergistyczny wpływ na niektóre procesy metaboliczne (m.in. na budowę tkanki kostnej). Stężenie witaminy D w surowicy krwi jest dodatnio skorelowane ze stopniem mineralizacji kości, negatywnie zaś z koncentracją parathormonu w surowicy krwi. Mechanizm działania witaminy K na układ kostny związany jest ze zwiększeniem mineralizacji kośćca (karboksylacja białek Gla osteokalcyny) oraz zmniejszeniem resorpcji tkanki kostnej poprzez hamowanie aktywności osteoklastów. W ostatnich latach ukazały się prace łączące choroby ośrodkowego układu nerwowego z obniżonym stężeniem witamin D i K. Potwierdzono, że niedobór tych witamin może mieć wpływ na rozwój chorób otępiennych. Istnieją dowody na udział witaminy K w regulacji aktywności sulfotransferazy i białka Gas6, odpowiedzialnego za przyspieszenie wzrostu komórek Schwanna. Obserwuje się istnienie negatywnej korelacji między spożyciem witaminy K a ryzykiem zwapnień naczyń i umieralnością z powodu chorób układu krążenia. Wykazano bliski związek pomiędzy aktywnością witaminy D a obecnością zwapnień w naczyniach krwionośnych w przebiegu wielu schorzeń, takich jak miażdżyca, osteoporoza i przewlekła choroba nerek. Wykazano również, że jednoczasowe stosowanie witamin K i C powoduje indukcję stresu oksydacyjnego, co wywołuje efekt antykarcynogenny bez udziału chemioterapeutyków. Najbardziej wrażliwa okazała się linia komórek nowotworu płaskonabłonkowego w porównaniu z komórkami raka trzonu macicy oraz raka piersi. Działanie antynowotworowe witaminy D związane jest z mechanizmem hamowania proliferacji, aktywacji apoptozy i hamowania angiogenezy. Warunkiem skutecznego działania witaminy D jest obecność w tkance jej aktywnego, niezmutowanego receptora. Wzrost jego ekspresji obserwowano w raku podstawnokomórkowym skóry i raku szyjki macicy, w porównaniu z tkankami zdrowymi.

Keywords

EN

kalcyfikacja naczyń; osteoporosis; osteoporoza; synergism; synergizm działania; vascular calcification; vitamin D; vitamin K; witamina D; witamina K

Discipline

• MEDICINE: MEDICINE

• Publisher: Medical Communications
• Journal: Pediatria i Medycyna Rodzinna
• Year: 2015
• Volume: 11
• Issue: 4
• Pages: 374–381

Contributors

author

Agata Wawrzyniak

• Klinika Pediatrii, Nefrologii i Alergologii Dziecięcej, Centralny Szpital Kliniczny Ministerstwa Obrony Narodowej – Wojskowy Instytut Medyczny, Warszawa, Polska. Kierownik Kliniki: dr hab. n. med. Bolesław Kalicki

author

Ilona Mincer-Chojnacka

• Klinika Pediatrii, Nefrologii i Alergologii Dziecięcej, Centralny Szpital Kliniczny Ministerstwa Obrony Narodowej – Wojskowy Instytut Medyczny, Warszawa, Polska. Kierownik Kliniki: dr hab. n. med. Bolesław Kalicki

author

Bolesław Kalicki

• Klinika Pediatrii, Nefrologii i Alergologii Dziecięcej, Centralny Szpital Kliniczny Ministerstwa Obrony Narodowej – Wojskowy Instytut Medyczny, Warszawa, Polska. Kierownik Kliniki: dr hab. n. med. Bolesław Kalicki

author

Agnieszka Lipińska-Opałka

• Klinika Pediatrii, Nefrologii i Alergologii Dziecięcej, Centralny Szpital Kliniczny Ministerstwa Obrony Narodowej – Wojskowy Instytut Medyczny, Warszawa, Polska. Kierownik Kliniki: dr hab. n. med. Bolesław Kalicki

author

Katarzyna Jobs

• Klinika Pediatrii, Nefrologii i Alergologii Dziecięcej, Centralny Szpital Kliniczny Ministerstwa Obrony Narodowej – Wojskowy Instytut Medyczny, Warszawa, Polska. Kierownik Kliniki: dr hab. n. med. Bolesław Kalicki

author

Andrzej Stelmasiak

• Klinika Pediatrii, Nefrologii i Alergologii Dziecięcej, Centralny Szpital Kliniczny Ministerstwa Obrony Narodowej – Wojskowy Instytut Medyczny, Warszawa, Polska. Kierownik Kliniki: dr hab. n. med. Bolesław Kalicki

References

• Kosińska J, Billing-Marczak K, Krotkiewski M: Nowopoznana rola witaminy K w patogenezie chorob cywilizacyjnych. Medycyna Rodzinna 2008; (2): 48–60.
• Kosińska J, Billing-Marczak K, Krotkiewski M: Nowe nieznane funkcje witaminy D. Medycyna Rodzinna 2008; (2): 34–47.
• Ronden JE, Thijssen HH, Vermeer C: Tissue distribution of K-vitamers under different nutritional regimens in the rat. Biochim Biophys Acta 1998; 1379: 16–22.
• Płudowski P, Karczmarewicz E, Bayer M et al.: Practical guidelines for the supplementation of vitamin D and the treatment of deficits in Central Europe – recommended vitamin D intakes in the general population and groups at risk of vitamin D deficiency. Endokrynol Pol 2013; 64: 319–327.
• DIPART (Vitamin D Individual Patient Analysis of Randomized Trials) Group: Patient level pooled analysis of 68 500 patients from seven major vitamin D fracture trials in US and Europe. BMJ 2010; 340: b5463.
• Heckman GA, Papaioannou A, Sebaldt RJ et al.: Effect of vitamin D on bone mineral density of elderly patients with osteoporosis responding poorly to bisphosphonates. BMC Musculoskelet Disord 2002; 3: 6.
• Knapen MH, Schurgers LJ, Vermeer C: Vitamin K2 supplementation improves hip bone geometry and bone strength indices in postmenopausal women. Osteoporos Int 2007; 18: 963–972.
• Ichikawa T, Horie-Inoue K, Ikeda K et al.: Steroid and xenobiotic receptor SXR mediates vitamin K2-activated transcription of extracellular matrix-related genes and collagen accumulation in osteoblastic cells. J Biol Chem 2006; 281: 16927–16934.
• Iwamoto J, Takeda T, Ichimura S: Effect of combined administration of vitamin D3 and vitamin K2 on bone mineral density of the lumbar spine in postmenopausal women with osteoporosis. J Orthop Sci 2000; 5: 546–551.
• Orimo H, Fujita T, Onomura T et al.: Clinical evaluation of Ea-0167 (menatetrenone) in the treatment of osteoporosis: phase III double blind multicenter comparative study with alfacalcidol. Clin Eval 1992; 20: 45–100.
• Koshihara Y, Hoshi K, Shiraki M: Enhancement of mineralization of human osteoblasts by vitamin K2 (menaquinone-4). J Clin Exp Med 1992; 161: 439–440.
• Hara K, Akiyama Y, Tomiuga T et al.: [Influence of vitamin D3 on inhibitory effect of vitamin K2 on bone loss in ovariectomized rats]. Nihon Yakurigaku Zasshi 1994; 104: 101–109.
• Brewer LD, Thibault V, Chen KC et al.: Vitamin D hormone confers neuroprotection in parallel with downregulation of L-type calcium channel expression in hippocampal neurons. J Neurosci 2001; 21: 98–108.
• Fernandes de Abreu DA, Eyles D, Feron F: Vitamin D, a neuroimmunomodulator: implications for neurodegenerative and autoimmune diseases. Psychoneuroendocrinology 2009; 34 (Suppl 1): S265–S277.
• Soilu-Hanninen M, Aivo J, Lindstrom BM et al.: A randomised, double blind, placebo controlled trial with vitamin D3 as an add on treatment to interferon β-1b in patients with multiple sclerosis. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2012; 83: 565–571.
• Correale J, Ysrraelit MC, Gaitan MI: Immunomodulatory effects of Vitamin D in multiple sclerosis. Brain 2009; 132: 1146–1160.
• Kohlmeier M, Salomon A, Saupe J et al.: Transport of vitamin K to bone in humans. J Nutr 1996; 126 (Suppl): 1192S–1196S.
• Allison AC: The possible role of vitamin K deficiency in the pathogenesis of Alzheimer’s disease and in augmenting brain damage associated with cardiovascular disease. Med Hypotheses 2001; 57: 151–155.
• Braam LA, Hoeks AP, Brouns F et al.: Beneficial effects of vitamins D and K on the elastic properties of the vessel wall in postmenopausal women: a follow-up study. Thromb Haemost 2004; 91: 373–380.
• Geleijnse JM, Vermeer C, Grobbee DE et al.: Dietary intake of menaquinone is associated with a reduced risk of coronary heart disease: the Rotterdam Study. J Nutr 2004; 134: 3100–3105.
• Goldsmith DJ, Covic A, Sambrook P et al.: Vascular calcification in long-term haemodialysis patients in a single unit: a retrospective analysis. Nephron 1997; 77: 37–43.
• Shoji T, Shinohara K, Kimoto E et al.: Lower risk for cardiovascular mortality in oral 1α-hydroxy vitamin D3 users in a haemodialysis population. Nephrol Dial Transplant 2004; 19: 179–184.
• Schoben AB, Rudser KD, de Boer IH et al.: Association of oral calcitriol with improved survival in nondialyzed CKD. J Am Soc Nephrol 2008; 19: 1613–1619.
• Ohnishi M, Nakatani T, Lanske B et al.: In vivo genetic evidence for suppressing vascular and soft-tissue calcification through the reduction of serum phosphate levels, even in the presence of high serum calcium and 1,25-dihydroxyvitamin D levels. Circ Cardiovasc Genet 2009; 2: 583–590.
• Razzaque MS: Phosphate toxicity: new insights into an old problem. Clin Sci (Lond) 2011; 120: 91–97.
• Sasaki R, Suzuki Y, Yonezawa Y et al.: DNA polymerase γ inhibition by vitamin K3 induces mitochondria-mediated cytotoxicity in human cancer cells. Cancer Sci 2008; 99: 1040–1048.
• Lamson DW, Plaza SM: The anticancer effects of vitamin K. Altern Med Rev 2003; 8: 303–318.
• Nimptsch K, Rohrmann S, Linseisen J: Dietary intake of vitamin K and risk of prostate cancer in the Heidelberg cohort of the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC-Heidelberg). Am J Clin Nutr 2008; 87: 985–992.
• Sibayama-Imazu T, Fujisawa Y, Masuda Y et al.: Induction of apoptosis in PA-1 ovarian cancer cells by vitamin K2 is associated with an increase in the level of TR3/Nur77 and its accumulation in mitochondria and nuclei. J Cancer Res Clin Oncol 2008; 134: 803–812.
• Tanaka H, Abe E, Miyaura C et al.: 1α,25-Dihydroxycholecalciferol and a human myeloid leukaemia cell line (HL-60). Biochem J 1982; 204: 713–719.
• Colston K, Colston MJ, Feldman D: 1,25-dihydroxyvitamin D3 and malignant melanoma: the presence of receptors and inhibition of cell growth in culture. Endocrinology 1981; 108: 1083–1086.
• Holick MF: Sunlight and vitamin D for bone health and prevention of autoimmune diseases, cancers, and cardiovascular disease. Am J Clin Nutr 2004; 80 (Suppl): 1678S–1688S.
• Skowronski RJ, Peehl DM, Feldman D: Vitamin D and prostatę cancer: 1,25 dihydroxyvitamin D3 receptors and actions in human prostate cancer cell lines. Endocrinology 1993; 132: 1952–1960.
• Reichrath J, Kamradt J, Zhu XH et al.: Analysis of 1,25-dihydroxyvitamin D3 receptors (VDR) in basal cell carcinomas. Am J Pathol 1999; 155: 583–589.
• Ahonen MH, Tenkanen L, Teppo L et al.: Prostate cancer risk and prediagnostic serum 25-hydroxyvitamin D levels (Finland). Cancer Causes Control 2000; 11: 847–852.
• Garland CF, Comstock GW, Garland FC et al.: Serum 25-hydroxyvitamin D and colon cancer: eight-year prospective study. Lancet 1989; 2: 1176–1178.
• Robsahm TE, Tretli S, Dahlback A et al.: Vitamin D3 from sunlight may improve the prognosis of breast-, colon- and prostatę cancer (Norway). Cancer Causes Control 2004; 15: 149–158.

• Document Type: review