The potent antioxidant activity of vitamin K cycle in microsomal lipid peroxidation

ビタミンKサイクルでは、γ-グルタミルカルボキシラーゼの活性補因子であるビタミンK-ヒドロキノンは絶えず再生成されている。 ヒドロキノンからエポキシドへの酸化、キノンへの還元、ヒドロキノンへの還元という経路が連続的に繰り返され、その結果、ヒドロキノンからエポキシドへの酸化、キノンからヒドロキノンへの還元、ヒドロキノンからエポキシドへの酸化という経路が繰り返される。 ビタミンK-ヒドロキノンは強力なラジカル消去種である (Mukai et al., J Biol Chem 267: 22277-22281, 1992)。 我々は、ラット肝ミクロソームの脂質過酸化反応（thiobarbituric acid reactive substances, TBARS）において、ビタミンKサイクルの潜在的な抗酸化活性を試験した。 プロオキシダントとして、Fe2+/アスコルビン酸、NADPH-Fe3+/ATP、NADPH/CCl4 を使用した。 ビタミンK（<または=50 microM）単独ではTBARSの形成に影響を与えなかった。 ビタミンKは，ミクロソーム酵素であるビタミンKエポキシド還元酵素の還元補因子である1 mMジチオスレイトール（DTT）と併用すると，最大応答を50％阻止する濃度（IC50）約0.2 microMで過酸化脂質を抑制した． ビタミンK1（フィロキノン）とビタミンK2（メナキノン-4）の活性は同等であった。 ビタミンKエポキシド還元酵素とγ-グルタミルカルボキシラーゼの阻害剤であるワルファリン（5 microM）とクロロビタミンK（50 microM）は、それぞれ抗酸化効果を完全に消失させることができた。 過酸化脂質は、反応中のビタミンKヒドロキノン量に反比例した。 ビタミンKエポキシド還元酵素は脂質の過酸化に敏感なようで、NADPH/CCl4による酸化の際に10分以内に活性の半分が失われた。 この不活性化は、ビタミンE、還元型グルタチオン、メナジオンなどの抗酸化物質や、ビタミンKとDTTの併用で減衰したが、スーパーオキシドディスムターゼやカタラーゼでは減衰しなかった。 この結果は、ビタミンKサイクルが強力な抗酸化剤として作用しうること、すべての確率で活性種はビタミンK-ヒドロキノンであること、主要な反応生成物はセミキノンであることを示すものであった。 また、この反応生成物はビタミンKサイクルで処理され、ビタミンK-ヒドロキノンが再生されることも示された。