Vitamin D3 und K2: ein starkes und synergistisches Duo

Vitamin K wurde lange Zeit in erster Linie als ein Blutgerinnungsvitamin betrachtet, aber in den letzten Jahren wurde klar, dass Vitamin K noch viele weitere wichtige Funktionen hat. Vitamin K2 reguliert zusammen mit Vitamin D3 den Calciumhaushalt. Die synergistische Wirkung der Vitamine D3 und K2 beugt Arteriosklerose vor, dem Hauptverursacher von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, und wirkt sich positiv auf die Knochengesundheit aus.

Calciumhaushalt

Vitamin D ist für die Erhöhung des Calciumspiegels im Blut verantwortlich. Niedrige Calciumspiegel im Blut stimulieren die Produktion des Nebenschilddrüsenhormons (PTH), das die Aktivierung von Vitamin D bewirkt. Aktives Vitamin D stimuliert die Absorption von Calcium im Darm, indem es die Menge der Calciumtransporter an der Darmwand reguliert. Darüber hinaus regt Vitamin D die Freisetzung von Calcium aus den Knochen an, um den Calciumspiegel im Blut zu erhöhen.

Calciumniederschlag verhindern

Der Calciumstatus im Blut wird also hauptsächlich durch Vitamin D reguliert. Der Nachteil des im Blut zirkulierenden Calciums ist jedoch, dass es sich im Weichteilgewebe als Calcium-Plaque niederschlagen kann. Diese Plaque kann sich an den Gefäßwänden bilden – was zu sogenannter ‚Arterienverkalkung‘, also Arteriosklerose führen kann – sowie im Knorpelgewebe, das dadurch weniger flexibel wird. Vitamin K spielt eine wichtige Rolle bei der Prävention von Calcium-Plaque.

Knorpelzellen und Muskelzellen in den Blutgefäßwänden produzieren das calciumbindende Protein Matrix-Gla-Protein (MGP). Vitamin D aktiviert die Produktion von MGP, indem es das MGP-Gen stimuliert. Vitamin K aktiviert dann das MGP, so dass es wirksam wird. Das aktivierte MGP bindet Calcium und hemmt so die Ablagerung von Calcium im Weichteilgewebe. Darüber hinaus binden MGPs an die vorhandene Calciumplaque und stimulieren Makrophagen, diese zu entsorgen [1]. Zusammen tragen die Vitamine D und K zur Vorbeugung und Beseitigung von Verkalkungen im Weichteilgewebe bei [2,3,4].

Knochenmineralisation

Die Knochenmineralisation, der Prozess, der die Knochen stark hält, hängt von dem Hormon Osteocalcin ab, das auch als Knochen-Gla-Protein bezeichnet wird. Osteocalcin wird unter dem Einfluss von Vitamin D in Osteoblasten (Zellen, die Knochengewebe aufbauen) produziert. Es wird durch Vitamin K aktiviert. Osteocalcin bindet Calcium in den Knochen und reguliert die Geschwindigkeit der Mineralstoffablagerung im Knochen [2,5]. Die synergistisch wirkenden Vitamine D und K beeinflussen somit über Osteocalcin die Mineraldichte und Festigkeit des Knochens. Interventionsstudien zeigen, dass eine Supplementierung sowohl mit Vitamin D3 als auch mit K2 zu einer Erhöhung der Knochendichte [6,7,8] und einer Reduktion der Arteriosklerose führt [9].

Calcium, Vitamin D und Vitamin K

Vitamin D trägt zur Resorption von Calcium im Darm bei, so dass mehr Calcium im Körper verfügbar wird, hat aber keinen Einfluss auf die Ablagerung von Calcium in den Knochen. Hierzu wird, wie oben erläutert, Vitamin K benötigt. Einige Studien zeigen einen negativen Effekt einer Supplementierung nur mit Vitamin-D, wenn der Vitamin-K-Status niedrig ist. Ein niedriger Vitamin-D- und K-Status kann zu verminderter Knochendichte [10, 11, 12] und Arteriosklerose [13, 14] führen. Eine Supplementierung sowohl mit Vitamin D als auch mit Vitamin K ist daher empfehlenswert, um den Calciumhaushalt zu regulieren und die Gesundheit der Knochen und Gefäße zu unterstützen.

Ein niedriger Vitamin-D- und Vitamin-K-Status spielt bei der Entwicklung von Komplikationen bei COVID-19-Patienten möglicherweise eine Rolle. Die Forschung zeigt, dass Patienten, die an den Komplikationen von COVID-19 schwer erkrankten oder starben, einen schwereren Mangel an diesen Vitaminen aufwiesen [16,17.18]. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass Vitamin D eine wichtige Rolle beim Schutz vor akuten Infektionen der Atemwege spielt [19]. Vitamin K spielt eine Rolle bei der Prävention von Lungenkomplikationen und Blutgerinnungsproblemen [16], die bei COVID-19 häufig auftreten. Gegenwärtig laufen Studien über die Auswirkungen einer Vitamin-D- und K-Supplementierung bei SARS-CoV-2-Infektionen.

Vitamin K1 vs. K2

Eine große epidemiologische Studie in Rotterdam, an der fast 5000 Menschen teilnahmen, zeigt, dass nur Vitamin K2 an der Verhinderung der Verkalkung beteiligt ist, nicht Vitamin K1 [15]. Die folgende Tabelle beschreibt die wichtigsten Unterschiede zwischen Vitamin K1 und K2.

Vitamin D2 vs. D3

Die pflanzliche Form von Vitamin D ist Vitamin D2, in tierischen Produkten kommt die D3-Form vor. Eine Supplementierung mit Vitamin D3 wird gegenüber D2 bevorzugt, da Vitamin D3 den Vitamin-D-Status 10-mal effizienter erhöht als Vitamin D2.

Dosierungen

In wissenschaftlichen Studien haben sich Dosen von 90 µg Vitamin K2 pro Tag als optimal für die kardiovaskuläre Gesundheit erwiesen [9,15].

Eine therapeutische Dosierung von 75 µg Vitamin D3 pro Tag wird empfohlen, um den Vitamin-D3-Status aufrechtzuerhalten. Lesen Sie mehr über die optimalen Vitamin-D3-Dosierungen in dem Artikel: Vitamin-D-Status und Empfehlungen.

Wissen in der Praxis

Nimmt Ihr Patient Vitamin D als Basis-Supplementierung ein? Erwägen Sie dann die Kombination der Vitamine D und K für einen optimalen Calciumhaushalt. Insbesondere bei erhöhtem Risiko für Arteriosklerose oder bei verminderter Knochendichte wird die Kombination von Vitamin D und K empfohlen. Für Ihre Patienten, die aufgrund von Grunderkrankungen ein erhöhtes Komplikationsrisiko bei einer Corona-Infektion haben, kann eine präventive Supplementierung mit Vitamin D und K hilfreich sein. Vorzugsweise sollten Sie hierfür Vitamin K2 und Vitamin D3 in der optimalen therapeutischen und wissenschaftlich fundierten Dosierung von 90 bzw. 75 µg pro Tag verwenden. Die optimalste Form der Supplementierung ist in einer Fettmatrix, da sowohl Vitamin D als auch K fettlösliche Vitamine sind. Möchten Sie mehr über die Anwendungen, die Sicherheit und die möglichen Wechselwirkungen von Vitamin D und Vitamin K wissen? Lesen Sie mehr darüber in unseren überarbeiteten Monographien.  

Literatur:

1.       Roumeliotis, S., Dounousi, E., Eleftheriadis, T., & Liakopoulos, V. (2019). Association of the Inactive Circulating Matrix Gla Protein with Vitamin K Intake, Calcification, Mortality, and Cardiovascular Disease: A Review. International journal of molecular sciences, 20(3), 628. https://doi.org/10.3390/ijms20030628

2.       Ballegooijen, A. J. van, Pilz S., Tomaschitz S., Tomaschitz A., Grübler A. R. & Verheyen N. (2017) The Synergistic Interplay between Vitamins D and K for Bone and Cardiovascular Health: A Narrative Review. International Journal of Endocrinology, 2017, 1-12. https://doi.org/10.1155/2017/7454376.

3.       Wallin, R., Schurgers L., & Wajih N. (2008). Effects of the Blood Coagulation Vitamin K as an Inhibitor of Arterial Calcification. Thrombosis research 122(3), 411-17. https://doi.org/10.1016/j.thromres.2007.12.005.

4.       Schurgers, L. J., Cranenburg, E. C., & Vermeer, C. (2008). Matrix Gla-protein: the calcification inhibitor in need of vitamin K. Thrombosis and haemostasis, 100(4), 593-603.

5.       Zoch, M. L., Clemens, T. L., & Riddle, R. C. (2016). New insights into the biology of osteocalcin. Bone, 82, 42-49.  https://doi.org/10.1016/j.bone.2015.05.046

6.       Iwamoto J., Takeda T. & Ichimura S. (2000) Effect of Combined Administration of Vitamin D3 and Vitamin K2 on Bone Mineral Density of the Lumbar Spine in Postmenopausal Women with Osteoporosis. Journal of Orthopaedic Science. 5(6). 546–551. https://doi.org/10.1007/s007760070003.

7.       Ushiroyama T., Ikeda A. & Ueki M. (2002). Effect of Continuous Combined Therapy with Vitamin K(2) and Vitamin D(3) on Bone Mineral Density and Coagulofibrinolysis Function in Postmenopausal Women. Maturitas. 41(3). 211–221. https://doi.org/10.1016/s0378-5122(01)00275-4.

8.       Je S. H., Joo N. S., Choi B., Kim K. M., Kim B. T., Park S. B., Cho D. Y., Kim K. N. & Lee D. J.. (2011). Vitamin K Supplement along with Vitamin D and Calcium Reduced Serum Concentration of Undercarboxylated Osteocalcin While Increasing Bone Mineral Density in Korean Postmenopausal Women over Sixty-Years-Old. Journal of Korean Medical Science. 26(8). 1093–1098. https://doi.org/10.3346/jkms.2011.26.8.1093.

9.       Asemi, Z., Raygan F., Bahmani F., Rezavandi Z., Talari H. R., Rafiee M, Poladchang S., et al. (2016). The Effects of Vitamin D, K and Calcium Co-Supplementation on Carotid Intima-Media Thickness and Metabolic Status in Overweight Type 2 Diabetic Patients with CHD. British Journal of Nutrition. 116(2). 286–293. https://doi.org/10.1017/S0007114516001847. 10. Wasilewski, G. B., Vervloet, M. G., & Schurgers, L. J. (2019). The Bone-Vasculature Axis: Calcium Supplementation and the Role of Vitamin K. Frontiers in cardiovascular medicine, 6, 6. https://doi.org/10.3389/fcvm.2019.00006

10.    Nakano, T, Tsugawa N., Kuwabara A, Kamao M, Tanaka K & Okano T. (2011). High Prevalence of Hypovitaminosis D and K in Patients with Hip Fracture. Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition. 20(1). 56–61.

11.    Popko J., Karpinski M., Chojnowska S., Maresz K., Milewski R., Badmaev V & Schurgers L.J.. (2018) Decreased Levels of Circulating Carboxylated Osteocalcin in Children with Low Energy Fractures: A Pilot Study. Nutrients. 10(6). https://doi.org/10.3390/nu10060734.

12.    Sardana, M., Vasim I., Varakantam S., Kewan U., Tariq A., Koppula M. R., Syed A. A., et al. (2017). Inactive Matrix Gla-Protein and Arterial Stiffness in Type 2 Diabetes Mellitus. American Journal of Hypertension. 30(2). 196–201. https://doi.org/10.1093/ajh/hpw146.

13.    Willems, B. A., Furmanik M., Caron M. M. J., Chatrou M. L. L., Kusters D. M. H., Welting T. J. M., Stock M., et al. (2018). Ucma/GRP Inhibits Phosphate-Induced Vascular Smooth Muscle Cell Calcification via SMAD-Dependent BMP Signalling. Scientific Reports. 8(1). 1–11. "https://doi.org/10.1038/s41598-018-23353-y

14.    Geleijnse, J. M., Vermeer, C., Grobbee, D. E., Schurgers, L. J., Knapen, M. H., van der Meer, I. M., Hofman, A., & Witteman, J. C. (2004). Dietary intake of menaquinone is associated with a reduced risk of coronary heart disease: the Rotterdam Study. The Journal of nutrition, 134(11), 3100–3105. https://doi.org/10.1093/jn/134.11.3100

15.    Kurnatowska, I., Grzelak, P., Masajtis-Zagajewska, A., Kaczmarska, M., Stefanczyk, L., Vermeer, C., Maresz, K., & Nowicki, M. (2015). Effect of vitamin K2 on progression of atherosclerosis and vascular calcification in nondialyzed patients with chronic kidney disease stages 3-5. Polskie Archiwum Medycyny Wewnetrznej, 125(9), 631–640. https://doi.org/10.20452/pamw.3041

16. Dofferhoff, A. S. M., Piscaer, I., Schurgers, L. J., Walk, J., Ouweland, J. M. W. van den, Hackeng, T. M., Jong, P. A. de, Gosens, R., Lux, P., Daal, H. van, Maassen, C., Maassen, E. G. A., Kistemaker, L. E. M., Vermeer, C., Wouters, E. F. M., & Janssen, R. (2020). Reduced Vitamin K Status as A Potentially Modifiable Prognostic Risk Factor in COVID-19. https://doi.org/10.20944/preprints202004.0457.v2

17.    Grant, W. B., Lahore, H., McDonnell, S. L., Baggerly, C. A., French, C. B., Aliano, J. L., & Bhattoa, H. P. (2020). Evidence that Vitamin D Supplementation Could Reduce Risk of Influenza and COVID-19 Infections and Deaths. Nutrients, 12(4). https://doi.org/10.3390/nu12040988

18.    Kaufman, H. W., Niles, J. K., Kroll, M. H., Bi, C., & Holick, M. F. (2020). SARS-CoV-2 positivity rates associated with circulating 25-hydroxyvitamin D levels. PLOS ONE, 15(9), e0239252. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0239252

19.    Martineau, A. R., Jolliffe, D. A., Hooper, R. L., Greenberg, L., Aloia, J. F., Bergman, P., … Camargo, C. A. (2017). Vitamin D supplementation to prevent acute respiratory tract infections: Systematic review and meta-analysis of individual participant data. BMJ, i6583. https://doi.org/10.1136/bmj.i6583

20. Piscaer, I., van den Ouweland, J. M. W., Vermeersch, K., Reynaert, N. L., Franssen, F. M. E., Keene, S., Wouters, E. F. M., Janssens, W., Vermeer, C., & Janssen, R. (2019). Low Vitamin K Status Is Associated with Increased Elastin Degradation in Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Journal of Clinical Medicine, 8(8), 1116. https://doi.org/10.3390/jcm8081116