Витамин К был обнаружен в начале 30-х годов прошлого века датским биохимиком Henrik Dam в ходе исследования обмена холестерина у цыплят, которые получали пищу с низким содержанием жира [1, 2]. Через несколько недель у них наблюдалось появление больших подкожных и внутримышечных кровоизлияний. Первоначальные эксперименты с добавлением лимонного сока, холестерина, рыбьего жира или аскорбиновой кислоты в рацион не смогли предотвратить кровотечения. Дальнейшее тестирование различных продуктов, начиная от крупы и семян, показало, что богатейшим источником «антигеморрагического фактора» являются органы животных, например печень свиньи. Henrik Dam назвал этот фактор коагуляционным витамином, а сокращенно - витамин К. Последний нужен для нормального гемостаза. В конце 1930-х годов несколько исследовательских групп получили возможность изолировать витамин К из люцерны в виде масла [3], а группа ученых во главе с E. Doisy смогли изолировать витамин К из гниющих рыбных блюд в виде кристаллического продукта и назвали его витамин К2. За это время были проведены первые исследования с введением витамина К пациентам с обтурационной желтухой, поскольку было признано, что склонность к кровотечениям связана с дефицитом витамина К. Кроме этого, его назначали новорожденным, страдающим от геморрагического диатеза, и тем пациентам, у которых определялось пролонгированное протромбиновое время. Профилактическое лечение витамином К снизило показатель неонатальной смертности с 4,6 до 1,8%. Н. Dam и Е. Doisy в 1943 г. получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие витамина К и его химической структуры. А химическая структура витамина К2 установлена в 1960 г. и принадлежит к семейству менахинонов. Последние имеют микробное происхождение, их номенклатура основана на количестве изопреноидных остатков в боковой цепи. Уровень циркулирующего витамина К невысокий, и точные методы обнаружения витамина К в крови, тканях доступны только в некоторых специализированных лабораториях. В рационе человека основными источниками менахинона являются сыр, творог. Менахинон-4 (М-4) - это менахинон, который содержится в тканях путем преобразования витамина К1 [4].
До 1974 г. выдвигали различные гипотезы о роли витамина К, например, участие его в митохондриальном электронном транспорте, индукции синтеза белка. Но открытием стало обнаружение в протромбине необычной аминокислоты - γ-карбоксиглутаминовой кислоты (Глк) как продукта витамина К. И в конце 1974 г. определили однозначную роль витамина К как фактора для посттрансляционного карбоксилирования остатков глутамата. Более 15 лет назад D. Stafford и его коллеги смогли добиться очистки ключевого фермента γ-карбоксилазы глутамата (GGCX) и выявить аминокислотную последовательность второго ключевого фермента в метаболизме витамина К - витамин-К-эпоксидредуктазы (VKORC1) [5].
В настоящее время известно, что витамин К - жирорастворимый витамин и является кофактором карбоксилазы для глутаминовой кислоты, которая в свою очередь преобразует γ-карбоксильные остатки, имеющие решающее значение для связывания кальция при свертывании крови для факторов II, VII, IX, X и протеинов - Z, C и S. Последние являются неотъемлемой частью регуляции гемостаза. Фермент, который модифицирует витамин-К-зависимые белки, называется витамин-К-γ-глутамилкарбоксилаза (GGCX). Остатки γ-карбоксиглутаминовой кислоты (Gla) впервые были выявлены из протромбина и факторов свертывания крови в 1970-е годы. В настоящее время известно, что филлохинон - это витамин К1, он содержится в растениях и зеленых овощах, которые являются наиболее важным источником витамина К1 для человека.
Итак, витамин К является собирательным термином липидоподобных производных нафтохинона, который синтезируется только у эубактерий и растений и функционирует как переносчик электронов для передачи энергии и акцептор свободных радикалов для поддержания внутриклеточного редокс-гемостаза. Витамин К является необходимым микроэлементом для γ-карбоксилирования витамин-К-зависимых белков свертывающей системы крови. Это прокоагулянтные белки, а именно протромбин, II, VII, IX и X факторы, циркулирующие в крови в неактивном сериново-протеазном комплексе. Они состоят из нескольких белков, которые имеют от 10 до 12 остатков карбоксильной группы. После секреции в кровеносную систему свертывающих факторов карбоксильные остатки связываются с ионами кальция, тем самым стабилизируя и активируя одновременно сериново-протеазный комплекс и протеины антикоагулянтной системы - C и S. Вследствие карбоксилирования эти белки приобретают полную биологическую активность [6].
Цикл витамина К. В последние годы исследователи все больше внимания уделяют роли полиморфизма генов, кодирующих цикл витамина К, в развитии окклюзии сосудов сетчатки (ОСС), которая занимает второе место по распространенности среди заболеваний сетчатки после диабетической ретинопатии. Наиболее часто данное заболевание поражает людей старше 50 лет.
VKORC1 отвечает за синтез витамин К гидрохинона из витамина К 2,3 эпоксида, который в свою очередь используется в качестве донора электронов для γ-карбоксилирования витамин-К-зависимых белков. Во время этого процесса витамин-К-гидрохинон (КН2) окисляется в витамин-К-эпоксид (KO) с помощью VKORC1. KO долгое время считали продуктом деградации витамина К. Но, по современным представлениям, в процессе переработки VKORC1 восстанавливает KO в форму KH2, а гамма-глутамил-карбоксилаза (GGCX) катализирует карбоксилирование карбоксильных остатков и окисляет KH2 в KO.
В обмене витамина К также играет очень важную роль фермент цитохром P 450F2 (CYP4F2), который участвует в утилизации витамина К, но о его роли в развитии ОСС нет никаких сведений ни в отечественной, ни в зарубежной литературе [7].
Исследователи изучили пациентов и крыс с врожденным недостатком деятельности витамин-К-эпоксидредуктазы (VKOR). Они обнаружили, что мутация гена произошла в двух семьях с дефектом витамин-К-зависимых факторов свертывания крови (VKCFD2), в четырех семьях наблюдалась наследственная кумариновая резистентность, а у нескольких крыс проявилась резистентность к варфарину, являющемуся для них ядом. Авторы также показали, что этот ген кодирует небольшой трансмембранный белок, который находится в эндоплазматическом ретикулуме (ER). Они назвали этот белок витамин-К-эпоксидредуктаза субъединица 1 (VKORC1), учитывая, что это может быть лишь одним из компонентов более крупного комплекса. Ген VKORC1 состоит из 5126 пар оснований и расположен на 16-й хромосоме, содержит 3 экзона и кодирует белок из 163 аминокислот с относительной мол. массой около 18 Кда [8].
Факторы риска в развитии ОСС. К факторам риска ОСС относятся: артериальная гипертензия, гиперхолестеринемия, сахарный диабет, курение, повышенный уровень гомоцистеина в плазме. В то же время исследования последних лет показывают, что в развитии ОСС могут участвовать и генетические факторы. Однако о роли полиморфизма 1639G4A гена VKORC1 как генетического фактора в развитии ОСС начали говорить только в последние годы [9].
Исследование полиморфизма 1639G4A гена VKORC1. Martin Weger в 2013 г. изучал полиморфизм 1639G4A [rs 9923231] гена фермента витамина К эпоксидредуктазы и считал его потенциально возможным новым фактором риска для развития венозных ОСС, однако подобных данных для артериальных ОСС нет. В исследование вошли 285 больных с окклюзией центральной вены сетчатки (ОЦВС), 401 пациент с окклюзией ветви вены сетчатки (ОВВС) и 333 человека, составившие контрольную группу (табл. 1) [10].
Полученные результаты не выявили существенных различий в полиморфизмах гена витамин-К-эпоксидредуктазы субъединицы 1 между группой пациентов и контрольной группой, однако GG-генотип чаще ассоциировался с развитием венозных ОСС (OR=9,79; p>0,05) (табл. 2).
Вывод, к которому пришли исследователи: данный полиморфизм нельзя считать основным фактором развития окклюзии центральной вены сетчатки.
H. Ortak в 2012 г. изучил полиморфизм 1639G4A гена VKORC1 и полиморфизм 1173C4T [rs9934438] гена VKORC1 [11]. В исследование было включено 134 пациента, 68 из которых имели диагноз ретинальной венозной окклюзии (РВО). Использована флюоресцентная ангиография глазного дна и комплекс офтальмологических обследований. Контрольную группу составили 66 человек без ретинальной окклюзии. РВО обычно возникает у лиц обоих полов в возрасте 60 лет, в соответствие с чем в контрольную группу вошли пациенты в возрасте 60 лет. В начале исследования было 75 больных и 70 контрольных пациентов, но у 2 человек произошла травма, а у 2 диагностировали неоваскулярную глаукому, поэтому эти 4 пациента были исключены из обследования. Кроме того, 3 пациента вышли из исследования по собственному желанию, 4 человека покинули контрольную группу (табл. 3). Пациенты с травмой, раком, сердечно-сосудистыми заболеваниями, с индексом массы тела 30, с антикоагулянтной терапией, с заболеваниями печени и почек также были исключены из этого исследования.
Как показали результаты исследования, GG и CC генотипы (41% против 21%; p=0,021) выявлялись чаще у пациентов с РВО, а генотипы GA/AA и CT/CC встречались реже по сравнению с аналогичными показателями контрольной группы.
Генотипы GG и CC чаще ассоциировались с развитием РВО, GA и CT - реже, генотипы AA и TT не имели никакой ассоциации с развитием РВО.
Итак, вывод, который сделал H. Ortak в своем исследовании: GG и CC генотипы полиморфизма 1639G4A гена VKORC1 и полиморфизм C1173T гена VKORC1 ассоциированы с более высоким риском развития РВО. Принимая во внимания полученные данные, полиморфизм 1639G4A гена VKORC1 может быть генетическим маркером развития РВО [11].
Таким образом, различные нарушения свертываемости крови, вызванные генетическими мутациями, часто связаны с повышенным риском развития окклюзий сосудов сетчатки в основном у молодых людей. Однако нет статистически значимых данных ни в отечественной, ни в зарубежной литературе об однозначной роли генетического фактора в развитии ОСС, в частности о влиянии ассоциации полиморфизмов генов, кодирующих компоненты цикла витамина К, на клиническое течение ОСС. Это, возможно, даст основу для прогнозирования течения острой сосудистой патологии сетчатки, а также будет способствовать разработке индивидуального подхода к лечению пациентов с данной патологией.