Vitamin K verhindert Zelltod

In den ver­gan­genen Jahren erhielt die Fer­rop­tose als treibende Kraft bei der Alzheimer-Krankheit, akuten Organ­ver­let­zun­gen und vie­len anderen Krankheit­en eine enorme Aufmerk­samkeit. Die vor­liegen­den Ergeb­nisse leg­en somit nahe, dass eine Vit­a­min-K-Behand­lung eine neue wirk­same Strate­gie zur Verbesserung dieser mit Fer­rop­tose zusam­men­hän­gen­den Krankheit­en darstellen könnte.

Vit­a­min K ist ein stark­er Fer­rop­tose Hemmstoff

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. Um neue anti-fer­rop­to­tis­che Moleküle zu iden­ti­fizieren, unter­suchte ein Forscherteam unter der Leitung von Dr. Eikan Mishi­ma und Dr. Mar­cus Con­rad, bei­de vom Helmholtz Munich Insti­tute of Metab­o­lism and Cell Death, zusam­men mit Mitar­beit­ern der Tohoku Uni­ver­sität (Japan), der Uni­ver­sität Ottawa (Kana­da) und der Tech­nis­chen Uni­ver­sität Dres­den sys­tem­a­tisch eine Rei­he von natür­lich vork­om­menden Vit­a­mi­nen sowie deren Derivate. “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”, erk­lärt Dr. Eikan Mishi­ma, Erstau­tor der Studie

Die Entschlüs­selung des lange gesucht­en Vit­a­min-K-reduzieren­den Enzyms FSP1

Bere­its 2019 iden­ti­fizierte ein Team um Dr. Mar­cus Con­rad ein Enzym als neuar­ti­gen und starken Inhibitor der Fer­rop­tose: das Fer­rop­tose-Sup­pres­sor-Pro­tein‑1, kurz FSP1. Das Forscherteam fand nun her­aus, dass die voll­ständig reduzierte Form von Vit­a­min K (d.h. Vit­a­min K‑Hydrochinon) als starkes lipophiles Antiox­i­dans wirkt und die Fer­rop­tose ver­hin­dert, indem es Sauer­stof­fradikale in Zellmem­bra­nen ein­fängt. Darüber hin­aus stell­ten die Wissenschaftler:innen fest, 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. Da Vit­a­min K eine wichtige Rolle bei der Blut­gerin­nung spielt („K“ wurde von dem alten Wort „Koag­u­la­tions-Vit­a­min“ abgeleit­et), zeigte das Team außer­dem, dass FSP1 für den Vit­a­min-K-Reduk­tion­sweg ver­ant­wortlich ist, der unempfind­lich gegen War­farin, eines der am häu­fig­sten ver­schriebe­nen Antikoag­u­lanzien, ist 

Durch­bruch im Ver­ständ­nis des Vitamin-K-Stoffwechsels

Die Entschlüs­selung der Iden­tität des Enzyms FSP1 löste das let­zte Rät­sel des Vit­a­min-K-Stof­fwech­sels bei der Blut­gerin­nung. Es beleuchtet den moleku­laren Mech­a­nis­mus, warum Vit­a­min K bei ein­er Über­dosierung von War­farin als Gegen­mit­tel wirkt. “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”, betont Dr. Mar­cus Con­rad. Da die Fer­rop­tose höchst­wahrschein­lich eine der ältesten For­men des Zell­tods darstellt, ver­muten die Forsch­er außer­dem, dass Vit­a­min K eine der ältesten Arten von natür­lich vork­om­menden Antiox­i­dantien sein kön­nte. “Wir erwarten, dass dadurch neue Aspek­te der Bedeu­tung von Vit­a­min K in der Evo­lu­tion des Lebens enthüllt wer­den”, erk­lärt Dr. Mar­cus Conrad.

Über die Wissenschaftler
Dr. Mar­cus Con­rad, Direc­tor, Insti­tute of Metab­o­lism and Cell Death, Helmholtz Munich, Dr. Eikan Mishi­ma, Senior Sci­en­tist, Insti­tute of Metab­o­lism and Cell Death, Helmholtz Munich

Orig­i­nalpub­lika­tion
Eikan Mishi­ma et al, 2022: A non-canon­i­cal vit­a­min K cycle is a potent fer­rop­to­sis sup­pres­sor, Nature. DOI: 10.1038/s41586-022–05022‑3