LE PROTEINE VITAMINA K DIPENDENTI: UN LINK ULTERIORE TRA OSSO E PARETE VASALE

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1 LE PROTEINE VITAMINA K DIPENDENTI: UN LINK ULTERIORE TRA OSSO E PARETE VASALE Dott.ssa M.Pasquali

2 VITAMINA K K1 fillochinone K2 menachinone (Carl Peter) Henrik Dam ( )

3 Glutammato Proteina noncarbossilata COO - CH 2 CH 2 Ca++ - OOC COO - CH CH 2 Gamma-carbossi glutammato Proteina carbossilata CO 2 Vitamina K (ridotta) Vitamina K (ossidata) NAD NADH

4 Vitamina K La forma ridotta della vit. K è necessaria per la carbossilazione e l attivazione delle VKDPs (vit. K dependent proteins) L enzima VKOR (vit. K epoxide reductase) è necessario per convertire la forma ossidata della vit. K nella forma ridotta e attiva

5 Vitamina K L attività di VKOR è 3 volte maggiore a livello periferico, indicando una maggiore dipendenza da livelli ottimali di vitamina K La carbossilazione periferica è maggiormente dipendente dalla vit. K2 (menachinoni), l epatica dalla vit. K1 (fillochinoni) La quantità assunta con la dieta di vitamina K2 è minima

6 Proteine Vitamina K- dipendenti Fattori della coagulazione: II, VII, IX, X, protrombina Proteine: C, S Gas 6 Matrix Gla Protein Osteocalcina Proteine di funzione sconosciuta: proline-rich g- carboxy glutamyl proteins (PRGPs) 1 and 2, transmembrane g-carboxy glutamyl proteins (TMGs) 3 and 4

7 Vitamina K Carbossilazione epatica k1 Attivazione fattori della coagulazione k2 Vaso Attivazione MGP Gas6 Attivazione Osteocalcina

8 Matrix Gla Protein (MGP) Proteina di 84 aa, 12KDa 5 residui gla Isolata inizialmente dall osso ma espressa da altri tessuti: rene, polmone, cartilagine, VSMC

9 Extracellular matrix mineralization is regulated locally; different roles of two gla-containing proteins Restoration of Mgp expression in arteries rescues the arterial mineralization phenotype of Mgp -/- mice Murshed M et al., J Cell Biol 2004

10 Matrix Gla Protein (MGP) Topi knock-out per MGP sviluppano in poche settimane calcificazioni estese delle arterie elastiche e muoiono precocemente. Mutazioni del gene che codifica per MGP (Keutel syndrome) nell uomo determinano calcificazioni vascolari e e calcificazioni anormali delle cartilagini

11 MGP- INIBIZIONE CALCIFICAZIONI VASCOLARI Interazioni MGP Effetti Riferimento bibliografico Legame con gli ioni calcio Legame con i cristalli di Ca/P Legame con la matrice extracellulare Fibre di elastina Rimozione dell eccesso di calcio circolante Inibizione della crescita dei cristalli Prevenire la formazione di nidi calcificanti Hackeng, Protein Sci 2001 Roy, Bone 2002 Price, J Biol Chem 2002 Price, Vasc. Biol 2006 Legame con la BMP2 Inibizione dell effetto osteoinduttivo di BMP2 Bostrom, J Biol Chem 2001 Zebboudji, J Biol Chem 2002

12 Ps BMP2 Ps Pit-1 Runx2 Osteopontina, osteocalcina, Osteprotegerina VSMC Obs MGP Frammenti di elastina Cristalli di CaP

13 Growth arrest specific gene 6 protein (Gas-6) Nella fisiologia vascolare inibisce le calcificazioni vascolari attraverso la sua azione antiapoptotica I corpi apoptotici rappresentano dei nuclei di deposizione per i cristalli di CaP Il Gas6 stimola la proteina anti-apoptotica Bcl-2 e inibisce la caspasi 3 determinando un aumento della sopravvivenza cellulare

14 VITAMINA K E CALCIFICAZIONI La supplementazione di vitamina K2, in studi su roditori, risulta ridurre le calcificazioni vascolari Rotterdam study: Il basso intake di vitamina K2 è associato con una maggiore incidenza di calcificazione aortiche e una mortalità più elevata.

15 Osteocalcina o GLA protein La più abbondante proteina non collagenica della matrice ossea Piccola proteina di 48 aa con 3 residui Gla

16 Osteocalcina o GLA protein Prodotta dagli osteoblasti differenziati, di cui rappresenta un marker specifico Indispensabile per una corretta mineralizzazione ossea La carbossilazione dell Osteocalcina è indispensabile per il legame con l idrossiapatite e con gli ioni calcio

17 Serum Undercarboxylated Osteocalcin Is a Marker of the Risk of Hip Fracture in Elderly Women Parametri Fratture (n=15) Non fratture (n=180) p P. Szulc, M.-C. Chapuy, P. J. Meunier, and P. D. Delmas, J Clin Inv 1993

18 VITAMINA K E FRATTURE Cockayne et al,arch Intern Med, 2006 Metanalisi di 13 studi controllati randomizzati sulla prevenzione delle fratture vitamina K (1-2) per una durata > 6 mesi Solo 7 riportavano i dati delle fratture Tutti mostravano un vantaggio nella riduzione della perdita ossea

19 VITAMIN K AND THE PREVENTION OF FRACTURES SYSTEMATIC REVIEW AND META-ANALYSIS OF RANDOMIZED CONTROLLED TRIALS OR favoring menaquinone: 0.40(95%confidence interval [CI], ) for vertebral fractures 0.23 (95% CI, ) for hip fractures 0.19 (95% CI, ) for all nonvertebral fractures Cockayne,Arch Intern Med, 2006

20 VITAMINA K STATUS IN UREMIA Malyszko J: Vitamin K status in relation to bone metabolism in patients with renal failure Am J Nephrol Bassi livelli in CKD ma non in HD o TX; Nessuna associazione con il metabolismo osseo Pilkey RM: Subclinical Vitamin K deficiency in hemodialysis patients. AmJKidneyDis Bassi livelli nel 29% dei 142 pz; il 93% aveva elevati livelli di UcOC Holden RM: Vitamin K status of Canadian peritoneal dialysis patients. Perit Dial Int 2008 Bassi livelli nel 23% di 21 pz; il 100% aveva elevati livelli di UcOC

21 VITAMIN K AND D STATUS IN STAGES 3-5 CKD. HOLDEN RM - CJASN CKD 3-5 pts Different Vitamin K deficit criteria: Plasma phylloquinone: 6% Uc Osteocalcin: 60% PIVKA-II: 97% Vitamin D Insufficiency: 58% Deficiency: 8.6% Conclusions: Suboptimal K & D status in CKD; Sufficiency of both similarly predicted by nutritional status; Proteinuria associated with suboptimal K & D status

22 Glutammato Proteina noncarbissilata Gas6 MGP Osteocalcina COO - CH 2 CH 2 CO 2 X Ca++ - OOC COO - CH CH 2 Gamma-carbossi glutammato Proteina carbissilata Gas6 X MGP Osteocalcina Vitamina K (ridotta) Vitamina K (ossidata) X NAD Warfarin NADH

23 WARFARIN E CALCIFICAZIONI Il lungo trattamento con warfarin sembra associato alla severità di calcificazioni della valvola aortica in HD 108 pazienti 17 non calcificazioni 62 calcificazioni media entità 16 calcificazione moderata 13 calcificazioni severe I 18 pazienti più a lungo trattati con warfarin avevano più frequentemente calcificazioni severe (p=0.04) Holden et al.warfarin and aortic valve calcification in hemodialysis patients, J Nephrol 2007; 20(4):

24 Tissue-Specific Utilization of Menaquinone-4: Results in the Prevention of Arterial Calcification in Warfarin-Treated Rats H.M.H. Spronk, B.A.M. Soute, L.J. Schurgers, H.H.W. Thijssen,J.G.R. De Mey, C. Vermeer. J Vasc Res 2003

25 RISK OF OSTEOPOROTIC FRACTURE IN ELDERLY PATIENTS TAKING WARFARIN RESULTS FROM THE NATIONAL REGISTRY OF ATRIAL FIBRILLATION 2 Demographycs and Morbidity Factor Warfarin Therapy Warfarin Therapy No warfarin > 1 y (n=4652) <1 y (n=1905) n=8007 Age mean (SD) 79.4 (6.3) ) ) Male Atrial fibrillation % Alcoholism Heart failure Diabetes Hypertension Brian, Arch Intern Med. 2006;166:

26 RISK OF OSTEOPOROTIC FRACTURE IN ELDERLY PATIENTS TAKING WARFARIN RESULTS FROM THE NATIONAL REGISTRY OF ATRIAL FIBRILLATION 2 Brian, Arch Intern Med. 2006;166:

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