Die starke antioxidative Aktivität des Vitamin-K-Zyklus bei der mikrosomalen Lipidperoxidation

Im Vitamin-K-Zyklus wird Vitamin-K-Hydrochinon, der aktive Cofaktor für die Gamma-Glutamylcarboxylase, kontinuierlich regeneriert. Die aufeinander folgenden Wege beinhalten die Oxidation des Hydrochinons zum Epoxid, gefolgt von der Reduktion zum Chinon und der Reduktion zum Hydrochinon. Vitamin K-Hydrochinon ist ein starker Radikalfänger (Mukai et al., J Biol Chem 267: 22277-22281, 1992). Wir testeten die potenzielle antioxidative Aktivität des Vitamin-K-Zyklus bei Lipidperoxidationsreaktionen (Thiobarbitursäure-reaktive Substanzen, TBARS) in Rattenleber-Mikrosomen. Als Prooxidationsmittel verwendeten wir Fe2+/Ascorbat, NADPH-Fe3+/ATP und NADPH/CCl4. Vitamin K (< oder = 50 mikroM) allein hatte keinen Einfluss auf die Bildung von TBARS. In Kombination mit 1 mM Dithiothreitol (DTT), dem reduktiven Cofaktor für das mikrosomale Enzym Vitamin K-Epoxidreduktase, unterdrückte Vitamin K die Lipidperoxidation mit einer Konzentration, die die maximale Reaktion um 50 % blockierte (IC50), von ca. 0,2 mikroM. Vitamin K1 (Phyllochinon) und Vitamin K2 (Menachinon-4) waren gleichermaßen aktiv. Warfarin (5 mikroM) und Chloro-Vitamin K (50 mikroM), Inhibitoren der Vitamin-K-Epoxidreduktase bzw. der Gamma-Glutamylcarboxylase, konnten die antioxidative Wirkung vollständig aufheben. Die Lipidperoxidation stand in umgekehrtem Verhältnis zur Menge des Vitamin-K-Hydrochinons in der Reaktion. Die Vitamin-K-Epoxid-Reduktase schien empfindlich auf Lipidperoxidation zu reagieren, wobei die Hälfte der Aktivität innerhalb von 10 Minuten während der Oxidation mit NADPH/CCl4 verloren ging. Die Inaktivierung konnte durch Antioxidantien wie Vitamin E, reduziertes Glutathion und Menadion sowie durch ein K-Vitamin in Kombination mit DTT abgeschwächt werden, nicht jedoch durch Superoxiddismutase und Katalase. Die Ergebnisse zeigen, dass der Vitamin-K-Zyklus als starkes Antioxidans wirken könnte, dass die aktive Spezies aller Wahrscheinlichkeit nach Vitamin-K-Hydrochinon ist und dass das primäre Reaktionsprodukt das Semichinon ist. Die Ergebnisse zeigen auch, dass das Reaktionsprodukt im Vitamin-K-Zyklus verarbeitet wird, um Vitamin-K-Hydrochinon zu regenerieren.