维生素K预防细胞死亡:一种长期已知分子的新功能

研究人员发现，完全还原形式的维生素K作为一种抗氧化剂，有效地抑制铁中毒细胞死亡。铁下垂是细胞死亡的一种自然形式，其中细胞铁起着重要作用，其特征是细胞膜的氧化破坏。

此外，研究小组还发现FSP1是一种降低维生素K的华法林不敏感酶，这种酶的身份已经被假设，但半个多世纪以来一直未知。在过去的几年中，铁下垂被认为是阿尔茨海默病和许多其他疾病中的急性器官损伤的驱动因素。因此，目前的研究结果提出了维生素K治疗可能是改善这些铁坠症相关疾病的一种新的强大策略的概念。

维生素K是一种有效的铁下垂抑制剂

由于铁下垂预防被认为是治疗许多退行性疾病的一个非常有前途的方法，新的机制和化合物调节铁下垂被广泛探索。为了确定这些新分子，来自慕尼黑Helmholtz新陈代谢和细胞死亡研究所的Eikan Mishima博士和Marcus Conrad博士领导的研究团队，以及来自东北大学(日本)、渥太华大学(加拿大)和德累斯顿技术大学(德国)的合作者，系统地研究了一些天然存在的维生素及其衍生物。该研究的第一作者Eikan Mishima博士解释说:“令人惊讶的是，我们发现维生素K，包括叶醌(维生素K1)和甲喹酮-4(维生素K2)，能够有效地拯救细胞和组织，使其不发生铁衰。”

解开了备受追捧的维生素K还原酶FSP1

2019年，马库斯·康拉德博士周围的一组研究人员已经确定了一种酶是一种新型的强铁下垂抑制剂:铁下垂抑制蛋白-1，短FSP1。当时，研究小组发现FSP1将辅酶Q10降低到对苯二酚，从而抑制了铁下垂。研究小组现在发现，完全还原形式的维生素K(即维生素K对苯二酚)，就像还原形式的辅酶Q10一样，是一种强亲脂性抗氧化剂，通过捕获脂质双分子层中的氧自由基来防止铁衰。

“维生素K和辅酶Q10的还原形式不是很稳定，所以我们发现FSP1可以将它们保持在活性(还原)状态，这是理解它们如何发挥作用以维持细胞活力的关键。作者之一、渥太华大学自由基化学研究主席Derek A. Pratt解释道**。此外，他们还发现FSP1是一种能有效地将维生素K还原为维生素K对苯二酚的酶，从而驱动了一种新的非典型维生素K循环。由于维生素K在血液凝结过程中起着至关重要的作用，研究小组进一步表明，FSP1对维生素K还原途径对华法林(最常用的抗凝剂之一)不敏感。

维生素K代谢研究突破

解开这种酶的身份，解决了维生素K在血液凝固中的代谢的最后一个谜题，阐明了为什么维生素K是华法林过量的解毒剂的分子机制。“因此，我们的研究结果将铁下垂研究和维生素K生物学的两个世界联系起来。它们将成为开发涉及铁下垂疾病的新型治疗策略的垫脚石”，Marcus Conrad博士强调。此外，由于铁衰很可能是最古老的细胞死亡类型之一，研究人员假设维生素K可能是最古老的天然抗氧化剂类型之一。马库斯·康拉德博士解释说:“因此，维生素K在生命进化过程中所起作用的新方面有望被揭示。”

普拉特教授小组为研究团队提供了化学工具和专业知识，以展示维生素K和FSP1如何共同抑制膜脂氧化。利用Pratt教授实验室之前开发的方法，博士后研究员吴子君博士能够证明FSP1可以将维生素K还原为对苯二酚形式，并且这种形式的维生素K是一种有效的自由基捕获抗氧化剂-防止膜氧化和相应的铁性细胞死亡。

论文Mishima Eikan et al, 2022:一种非典型维生素K循环是一种有效的铁下垂抑制因子，发表在2022年8月3日的《自然》杂志上。