Alles hängt mit allem zusammen, und das gilt auch für die Funktion der (essentiellen) Nährstoffe im Körper. So brauchen sich Vitamin D und Vitamin K2 gegenseitig, um richtig zu funktionieren. Die gesundheitlichen Wirkungen dieser fettlöslichen Vitamine kommen am besten zur Geltung, wenn beide in optimaler Konzentration im Körper vorhanden sind. Speziell gibt es schon wissenschaftliche Belege für eine synergistische Wirkung auf die Knochenqualität und die Elastizität der Blutgefäße. Der Mehrwert einer ausreichenden Versorgung mit sowohl Vitamin D als auch Vitamin K (insbesondere Vitamin K2) für die Prävention und Behandlung von Osteoporose und kardiovaskulären Erkrankungen wurde in verschiedenen Humanstudien beobachtet.
Vitamin D und Vitamin K (insbesondere Vitamin K2) spielen beide eine wesentliche Rolle im Calcium-Stoffwechsel. Vitamin D fördert die intestinale Absorption von Calcium, hemmt die renale Ausscheidung von Calcium und stimuliert die Synthese der Vitamin K-abhängigen Proteine Osteocalcin (Knochen-GLA-Protein) und Matrix-GLA-Protein (MGP).1,2 Osteocalcin und MGP, die (was den Calcium-Stoffwechsel betrifft) nur funktionieren, wenn sie durch Vitamin K aktiviert (carboxyliert) werden, sorgen dafür, dass Calcium in den Knochen in Form von Hydroxylapatit-Kristallen (Osteocalcin) und nicht in Weichteilen wie Gefäßwand, Nieren und Gelenken (MGP) eingelagert wird.
Vitamin K(2) fördert außerdem die Bildung, Reifung und Aktivität von knochenbildenden Osteoblasten, schützt vor Apoptose (programmiertem Zelltod) von Osteoblasten und hemmt die Differenzierung von knochenabbauenden Osteoklasten.3 Vitamin D ist weiterhin für die Muskelfunktion und Muskelkraft wichtig; eine mechanische Beanspruchung macht die Knochen stärker und trägt zur Vorbeugung und Hemmung der Osteoporose bei. Im Gefäßsystem schützt Vitamin D vor endothelialer Dysfunktion, erhöhtem Blutdruck, Plaquebildung und Thrombose, und Vitamin K2 hat vermutlich auch einen positiven Einfluss auf die Blutfettwerte (Senkung des Gesamtcholesterols, Erhöhung des HDL-Cholesterols).4-6 Darüber hinaus hemmen die Vitamine D und K2 oxidativen Stress und niedriggradige Entzündungen, wichtige Faktoren bei der Entstehung von Osteoporose und Herz-Kreislauf-Erkrankungen.1,2,5
Gemeinsam tragen Vitamin D und Vitamin K2 stark zu einer guten Knochenqualität, einem geringeren Risiko für Knochenbrüche, einer größeren Elastizität der Blutgefäße und weniger arteriosklerotischen Veränderungen bei. Viele Erwachsene und auch Kinder weisen einen (kombinierten) reduzierten Vitamin-D- und Vitamin-K(2)-Status auf.7,8 Wissenschaftler haben festgestellt, dass Osteoporose und Herz-Kreislauf-Erkrankungen häufig zusammen auftreten (Komorbidität) und dass ältere Menschen mit Osteoporose ein höheres Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen haben und umgekehrt.9-11
Mehrere Beobachtungsstudien mit älteren Menschen deuten darauf hin, dass insbesondere die Kombination eines guten Vitamin-D- und Vitamin-K-Status vorteilhaft für die Knochenmineraldichte ist und das Risiko für Knochenbrüche senkt.1,12,13 In einer Patienten-Kontrollstudie (2.408 Frauen und Männer, 65-79 Jahre) von NOREPOS (Norwegian Epidemiologic Osteoporosis Studies) war das Risiko einer Hüftfraktur bei der Kombination von niedrigem Vitamin-K1- und niedrigem 25-Hydroxyvitamin-D-Serumspiegel um 50 % höher als bei hohen Vitamin-K1- und 25-Hydroxyvitamin-D-Serumspiegeln.13 Das Risiko einer Hüftfraktur war nicht erhöht, wenn nur einer der beiden Vitamin-Serumspiegel erniedrigt war. Die Forscher entschieden sich für die Messung des Serumspiegels von Vitamin K1 (anstelle von Vitamin K2, das den größten Einfluss auf den Knochenstoffwechsel hat), da die westliche Ernährung überwiegend Vitamin K1 enthält und eine niedrige Vitamin-K1-Aufnahme auch mit einem höheren Risiko für eine Hüftfraktur in Verbindung gebracht wurde.13
In einer japanischen Patienten-Kontroll-Studie war das Auftreten einer Hüftfraktur signifikant mit einem (deutlich) reduzierten Vitamin-D- und Vitamin-K-Status verbunden, unabhängig vom allgemeinen Ernährungszustand.14 Neunzig Prozent der Patienten mit Hüftfraktur hatten einen Vitamin-D-Mangel (Blutspiegel <10 ng/ml), dagegen nur 61% bzw. 7% in der Kontrollgruppe.14
Interventionsstudien zur Wirkung einer gleichzeitigen Supplementierung mit Vitamin D und Vitamin K auf die Knochenqualität und das Frakturrisiko konzentrieren sich vor allem auf (gesunde) postmenopausale Frauen, die Hauptrisikogruppe für Osteoporose. Insbesondere klinische Studien mit einer Studiendauer von mindestens 2 Jahren zeigen, dass nur die kombinierte Supplementierung mit Vitamin D und K (K1 oder K2) die Abnahme der Knochenmineraldichte hemmt oder die Knochenmineraldichte verbessert, nicht aber die Supplementierung mit Vitamin K oder Vitamin D allein.1,13,15
In einer niederländischen klinischen Studie mit 181 gesunden postmenopausalen Frauen (50-60 Jahre) mit erhöhtem Osteoporoserisiko wurden die Auswirkungen einer Supplementierung mit Vitamin D (320 IE/Tag) und Mineralien (Calcium 500 mg/Tag, Magnesium 150 mg/Tag, Zink 10 mg/Tag) mit den Auswirkungen der Kombination von Vitamin D (320 IE/Tag), Mineralien und Vitamin K1 (1000 mcg/Tag) oder Placebo verglichen.15 Nach drei Jahren zeigte sich, dass die Kombination aus Vitamin D und Mineralien im Vergleich zum Placebo kaum vor Knochenschwund schützte. Die Supplementierung mit Vitamin K1, Vitamin D und Mineralien führte jedoch zu einem signifikant geringeren Knochenverlust im Oberschenkelknochen.15
Bei postmenopausalen Frauen mit Osteoporose kann eine kombinierte Supplementierung mit Vitamin D und Vitamin K(2) die Knochenmineraldichte verbessern, während eine Supplementierung mit Vitamin D oder Vitamin K2 allein nur wenig Wirkung zeigt.1,16,17 In einer koreanischen Studie wurden 78 postmenopausale Frauen (60 Jahre und älter) in eine Vitamin-K2-Gruppe (Supplementierung mit 45 mg/Tag MK-4, 400 IE/Tag Vitamin D und 630 mg/Tag Calcium) und eine Kontrollgruppe (Supplementierung nur mit Vitamin D und Calcium) eingeteilt.17 Nach 6 Monaten wurde festgestellt, dass die Knochenmineraldichte in der Lendenwirbelsäule bei der Vitamin-K2-Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant erhöht war, der Prozentanteil an uncarboxyliertem Osteocalcin war signifikant verringert und der Gesamtgehalt an Osteocalcin (nicht signifikant) erhöht.17
Es ist übrigens möglich, dass die Kombination von Vitamin D und Vitamin K zu stärkeren Knochen führt, die weniger leicht brechen, auch wenn sich die Knochenmineraldichte nicht wesentlich verbessert (die Knochenfestigkeit wird durch mehrere Faktoren bestimmt).1,18 Bei 440 postmenopausalen Frauen mit Osteopenie und gutem Vitamin-D- und Calcium-Status führte eine Vitamin-K1-Supplementierung (5 mg/Tag) über 2 Jahre zu mehr als einer Halbierung des Knochenbruchrisikos im Vergleich zum Placebo, ohne signifikanten Einfluss auf die altersbedingte Abnahme der Knochenmineraldichte (unterer Rücken, Hüfte).18 Weitere Untersuchungen zu den Auswirkungen einer kombinierten Vitamin-K- und Vitamin-D-Supplementierung bei anderen Risikogruppen für Osteoporose, z. B. Diabetikern, sind erforderlich. Tierstudien deuten darauf hin, dass eine kombinierte Supplementierung mit Vitamin K2 und Vitamin D3 eine Diabetes-assoziierte Osteoporose aufhalten kann.19
Heranwachsende Kinder und Jugendliche benötigen außer genügend Calcium und Vitamin D auch ausreichend Vitamin K2 (sowie eine gesunde Ernährung und ausreichend Bewegung), um kurz- und langfristig eine optimale Spitzenknochenmasse („Peak Bone Mass“) und gute Knochenqualität zu erreichen.20 Mehr als ein Viertel der Kinder und jungen Erwachsenen erleidet eine Knochenfraktur (meist Niedrig-Energie-Trauma). Dies kann auch auf eine unzureichende Zufuhr von Nährstoffen zurückzuführen sein, die für den Knochenaufbau wichtig sind wie z. B. Vitamin D und Vitamin K. Kinder und Jugendliche haben einen viel höheren Blutspiegel an inaktivem Osteocalcin als Erwachsene, was auf einen höheren Vitamin-K-Bedarf verweist.21 Tierversuche deuten darauf hin, dass eine gute Versorgung mit Vitamin K(2), Calcium und Vitamin D während der Wachstumsphase zu einem weniger schnellen Rückgang der Knochenmineraldichte im späteren Leben führt als eine gute Versorgung mit Calcium und Vitamin D allein.22 Eine Supplementierung mit Vitamin K2 (z. B. MK-7) hat bei Kindern (und Erwachsenen) einen deutlich größeren Effekt auf den Knochenstoffwechsel als eine Supplementierung mit Vitamin K1.20,21,23
Abgesehen davon, dass es für die Knochen besser ist, Vitamin K(2) zusätzlich zu Calcium und/oder Vitamin D zu supplementieren, ist eine ausschließliche Supplementierung mit hohen Dosen Calcium (und Vitamin D) unvorteilhaft. Mehrere klinische Studien am Menschen deuten darauf hin, dass eine Calcium-Supplementierung, ob in Kombination mit Vitamin D oder nicht, zu einem erhöhten Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen (insbesondere Herzinfarkt), Nierensteine und möglicherweise andere Erkrankungen führt, die mit einem (relativen) Vitamin-K-Mangel zusammenhängen.24-26,38 Eine gleichzeitige Supplementierung mit Vitamin K2 hätte unerwünschte Calcium-Ablagerungen in den Blutgefäßen (die dadurch weniger elastisch werden) und möglicherweise Nierensteine verhindern können.20,26
Umstritten ist auch, ob eine langfristige Supplementierung mit einer hohen Dosis Calcium (z. B. 1.000 mg/Tag) sinnvoll ist. In Kombination mit Vitamin D, Vitamin K2 und anderen Synergisten (darunter Magnesium und Zink) könnte es besser sein, die Calcium-Aufnahme aus der Nahrung und aus Nahrungsergänzungsmitteln auf 800 bis 1.000 mg pro Tag zu begrenzen.27,28 Menschen, die Vitamin-K-Antagonisten (z. B. Warfarin) einnehmen, sollten bei der Einnahme hoher Dosen Vitamin D und Calcium vorsichtig sein, da dies die durch Vitamin-K-Mangel ausgelöste beschleunigte Arteriosklerose verstärken kann.1
Vitamin K1 und K2
Vitamin K (Koagulation) ist unerlässlich für die Blutgerinnung (Hämostase). Es gibt zwei Arten von Vitamin K: Vitamin K1 (Phyllochinon/Phytonadion) und Vitamin K2 (Menachinon). In den Niederlanden zum Beispiel ist die Zufuhr von Vitamin K1 (hauptsächlich enthalten in pflanzlichen Lebensmitteln wie Gemüse, Obst, pflanzlichen Ölen) für die Synthese von funktionellen (“aktivierten”) Vitamin-K-abhängigen Gerinnungsfaktoren in der Leber (einschließlich Prothrombin und Faktor VII, IX und X) in der Regel ausreichend. Es ist ein Irrglaube anzunehmen, dass die Einnahme eines Vitamin-K-Präparats zu einer erhöhten Gerinnungsneigung oder Thrombose führen könnte. Die Gerinnungsproteine sind in der Regel bereits durch Vitamin K aus der Nahrung vollständig aktiviert; aktivierte Gerinnungsfaktoren treten erst in Aktion, wenn die Gerinnungskaskade z. B. durch eine Gewebeschädigung in Gang gesetzt wird. Gerinnungsfaktoren, die nicht schon vorher durch Vitamin K carboxyliert wurden, sind zu dem Zeitpunkt, zu dem sie benötigt werden, unwirksam.
Vitamin K2 wird von Bakterien (u. a. Milchsäurebakterien) produziert. Der Vitamin-K2-Status fast aller Niederländer ist nicht optimal, weil ihre Ernährung (fermentierte Milchprodukte, Fisch, Leber, Käse, Eier) weniger Vitamin K2 enthält, als wir für die normale Funktion anderer Vitamin-K-abhängiger Proteine wie Osteocalcin und MGP benötigen.(2,3) Inzwischen sind mindestens 18 Vitamin-K-abhängige Proteine bekannt.29 Vitamin K2 (z. B. MK-7, Menachinon-7) ist biologisch aktiver als Vitamin K1 und hat im Körper eine wesentlich längere Halbwertszeit. Vitamin K2 erreicht Vitamin K-abhängige Proteine außerhalb der Leber leichter als Vitamin K1 (das nach der Einnahme weitgehend in der Leber verbleibt). Die Bakterien im Dickdarm produzieren etwas Vitamin K2, das aber wahrscheinlich nur schlecht absorbiert wird. Ein zu geringer Vitamin K(2)-Status führt zu einem höheren Anteil an uncarboxyliertem (inaktivem) Osteocalcin und MGP; dies wurde mit einem höheren Risiko für Osteopenie, Osteoporose und Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung gebracht.1 Es gibt auch Hinweise darauf, dass ein Vitamin-K(2)-Mangel das Risiko für Arthrose, metabolisches Syndrom, Typ-2-Diabetes, Nierensteine, Nierenversagen und Krebs erhöht.2,3,5,30 Da der Körper nur wenig Vitamin K speichern kann, ist es wichtig, jeden Tag ausreichend Vitamin K (K1, K2) zu sich zu nehmen.
Ein guter Vitamin-D- und Vitamin-K-Status ist günstig für die Elastizität der Blutgefäße und hemmt die Calcium-Ablagerung in der Gefäßwand.1,5,31,32 Die Verdickung (durch Plaquebildung) und Verhärtung (durch Kalkablagerungen) der Blutgefäße (Atherosklerose/Arteriosklerose) führt zu steiferen Blutgefäßen, erhöhtem Blutdruck und einer größeren Belastung des Herzens und ist ein starker Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und dadurch bedingte Sterblichkeit.5,31 Es gibt umfangreiche wissenschaftliche Belege aus präklinischen und klinischen Studien, dass sich Vitamin D und Vitamin K (insbesondere Vitamin K2) einzeln schützend gegen Herz-Kreislauf-Erkrankungen auswirken.1,4,5,31-33 Die Zahl der Studien, die die kombinierte Wirkung von Vitamin D und K2 auf Herz und Blutgefäße untersuchen, ist jedoch noch begrenzt.1,33
Eine tschechische Bevölkerungsstudie mit 1.023 Erwachsenen (25-75 Jahre, Mittelwert 55,2 Jahre) ergab, dass die arterielle Steifigkeit (aortale Pulswellengeschwindigkeit) bei denjenigen Personen am größten war, die neben dem niedrigsten Vitamin-K-Status (höchster Blutspiegel an dp-ucMGP [desphospho-uncarboxylated matrix gla protein]) auch den niedrigsten Vitamin-D-Status (niedrigster 25-Hydroxyvitamin-D-Spiegel) hatten.1,29 Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass sich ein gleichzeitiger Vitamin-D- und Vitamin-K-Mangel hinsichtlich der Begünstigung der Arteriensteifigkeit gegenseitig verstärkt.29
In einer niederländischen prospektiven Kohortenstudie (402 Erwachsene, 55-65 Jahre) wurde eine additive Auswirkung eines gleichzeitig reduzierten Vitamin-D- und Vitamin-K-Status auf den Blutdruck beobachtet.34 Verglichen mit einem besseren Vitamin-D- und K-Status war ein verminderter Vitamin-D-Status (25-Hydroxyvitamin-D-Spiegel < 50 nmol/l) in Kombination mit einem verminderten Vitamin-K-Status (dp-ucMGP = 323 pmol/l) mit einem höheren systolischen (+4,8 mmHg) und diastolischen Blutdruck (+3,1 mmHg) und einem größeren Risiko für Bluthochdruck am Ende des Follow-up-Zeitraums von gut 6 Jahren assoziiert.34
In der bereits beschriebenen (Abschnitt Osteoporose und Knochenfrakturen) niederländischen Interventionsstudie mit 181 postmenopausalen Frauen wurden bei 108 der Frauen auch die Auswirkungen einer Supplementierung mit Vitamin D (320 IE/Tag) und Mineralien bzw. einer Supplementierung mit Vitamin K1 (1.000 mcg/Tag), Vitamin D und Mineralien oder Placebo auf die Blutgefäße untersucht.35 In der Vitamin-D- und der Placebo-Gruppe war die Elastizität der Halsschlagader nach 3 Jahren signifikant zurückgegangen, während die elastischen Eigenschaften der Halsschlagader in der Vitamin-D/K1-Gruppe gleich blieben. Die Forscher vermuten, dass die Kombination von Vitamin D und K1 die altersbedingte Zunahme der Arteriensteifigkeit hemmt.35
Eine dreijährige US-amerikanische Studie mit 388 gesunden älteren Menschen (60-80 Jahre) zeigte, dass eine Supplementierung mit einem Multi (mit Vitamin K1, 500 µg/Tag), Calcium (600 mg/Tag) und Vitamin D (400 IE/Tag) im Vergleich zu einer Supplementierung mit einem Multi (ohne Vitamin K1), Calcium und Vitamin D das Fortschreiten der Koronararterienverkalkung um 6 % hemmte.36
Es gibt Hinweise darauf, dass eine kombinierte Supplementierung mit Vitamin D und K bei gesunden Erwachsenen in erster Linie die altersbedingte Zunahme der Arteriensteifigkeit hemmt, während die Intervention bei Hochrisikogruppen für eine beschleunigte Arteriosklerose (Bluthochdruck, Diabetes mellitus, kardiovaskuläre Erkrankungen, Niereninsuffizienz) auch die Arteriosklerose/Atherosklerose stark hemmen kann.1,31 Bei 42 Patienten mit chronischer Nierenerkrankung verzögerte die über 9 Monate gehende Supplementierung mit Vitamin K2 (90 mcg/Tag MK-7) und Vitamin D (10 mcg/Tag) im Vergleich zur alleinigen Vitamin-D-Supplementierung die Zunahme der Koronararterienwanddicke (Intima-Media-Dicke), einem Biomarker für Atherosklerose/Arteriosklerose.1
Nach neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen ist es (unter anderem) für gesunde Knochen und Blutgefäße wichtig, eine gute Versorgung sowohl mit Vitamin D als auch mit Vitamin K (vorzugsweise Vitamin K2) anzustreben, insbesondere bei einer hohen Calcium-Zufuhr. Es ist durchaus denkbar, dass die Kombination eines guten Vitamin-D- und Vitamin-K-Status auch bei anderen Erkrankungen, bei denen die einzelnen Vitamine eine günstige Wirkung haben wie z. B. bei Arthrose, metabolischem Syndrom und Diabetes, einen Mehrwert hat. Dies wurde noch nicht untersucht.
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