Kann Vitamin K die Lungenfunktion verbessern?

Im Körper hat das fettlösliche Vitamin K bekanntermaßen zwei wichtige Aufgaben: Es ist zum einen wichtig für die Blutgerinnung, und zum anderen unterstützt es die Calciumeinlagerung in die Knochen. Darüber hinaus werden weitere Funktionen des Vitamins erforscht. Beispielsweise könnte die aufgenommene Menge an Vitamin K auch die Lungengesundheit beeinflussen, wie eine aktuelle Langzeit-Beobachtungsstudie ergab.

Die Studie hat untersucht, ob und wie die Aufnahme von Vitamin K über die Nahrung und das Auftreten einer chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD), Asthma und die Lungenfunktion zusammenhängen. Dazu wurden Daten von mehr als 179.000 Teilnehmern der UK Biobank analysiert, die zu Beginn weder an COPD noch an Asthma litten.

Die Daten der ausgewählten Personen deckten 10,5 Jahre Beobachtung ab. Dabei erfassten die Forschenden die Vitamin-K-Aufnahme mit Hilfe von 24-Stunden-Ernährungsprotokollen. Das Auftreten von COPD und Asthma wurde anhand von Akten von Hausärzten, Krankenhäusern und dem Sterberegister belegt.
Die Untersuchungen zur Lungenfunktion (Spirometrie) bestanden aus

• dem forcierten Einsekundenvolumen (FEV1): Die maximale Luftmenge, die nach tiefem Einatmen in der ersten Sekunde mit aller Kraft ausgeatmet werden kann. Der Wert zeigt an, ob die Atemwege frei oder verengt sind.
• der forcierten Vitalkapazität (FVC): Das gesamte Luftvolumen, das nach maximalem Einatmen mit maximaler Kraft auf einmal ausgeatmet werden kann. Der Wert gibt das funktionelle Gesamtvolumen der Lunge an.
• dem FEV1 / FVC-Quotienten = der relativen Sekundenkapazität: Das prozentuale Verhältnis der Einsekunden-Luft zur gesamten ausgeatmeten Luft zeigt, wie viel Prozent des Lungenvolumens in der ersten Sekunde ausgestoßen werden kann. Dieser Wert sinkt im Alter natürlicherweise leicht ab.
  Die Normalwerte liegen bei über 75 Prozent beziehungsweise bei über 70 Prozent bei Älteren.

Die Normalwerte hängen von Alter, Körpergröße und Geschlecht ab.

Menschen mit einer chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) weisen meist

• ein deutlich reduziertes forciertes Einsekundenvolumen (FEV1)
• eine etwas verringerte forcierte Vitalkapazität (FVC)

auf, die zusammen einen verminderten FEV1/FVC-Quotienten ergeben.

Vitamin K wird bekanntlich in Vitamin K1 (Phyllochinon) und K2 (Menachinon) unterteilt. Während ersteres in grünem Gemüse wie Grünkohl, Spinat, Kopfsalat oder Petersilie vorkommt, wird letzteres von Bakterien gebildet und vom Menschen meist über tierische Nahrung aufgenommen.

Über die 10,5-jährige Beobachtungszeit entwickelten insgesamt

• 3.135 Teilnehmende der Studie eine COPD und
• 4.269 Teilnehmende ein Asthma.

Die Ergebnisse der Beobachtungsstudie zeigen, dass eine höhere Vitamin-K1-Zufuhr – bis etwa 250 Mikrogramm (μg) Vitamin K1 pro Tag – mit einer geringeren COPD-Rate verbunden ist. Für Vitamin K2 beobachteten die Forschenden dagegen keinen Zusammenhang mit dem Auftreten von COPD. Genauso wenig hing die Zufuhr von Vitamin K – egal ob als K1 oder als K2 – mit Asthma zusammen.

Eine höhere Vitamin-K1-Zufuhr war zudem mit einer besseren Lungenfunktion assoziiert – insbesondere bei Menschen, die rauchten, und Teilnehmenden, die berufsbedingt ein höheres Risiko besitzen, eine COPD zu entwickeln.

Den Zusammenhang zwischen niedrigen Vitamin K-Spiegeln und Lungenfunktion beziehungsweise chronischen Atemwegserkrankungen haben bereits frühere Studien untersucht:

• Eine Analyse von Daten der NHANES-Studie zeigte, dass der Konsum der empfohlenen Vitamin-K-Menge mit einer um 39 Prozent verringerten Wahrscheinlichkeit für ein Lungenemphysem verbunden ist.
  Bei einem Emphysem, einem Spätstadium der COPD, ist die Lunge chronisch überbläht. Zudem behindert eine Zerstörung der Lungenbläschen (Alveolen) den Gasaustausch in der Lunge dauerhaft.
• In einer dänischen Studie, die eine repräsentative Stichprobe von 4.092 Personen im Alter von 24 bis 77 Jahren einschloss, erhielten die Teilnehmenden eine Lungenfunktionsprüfung (Spirometrie) und füllten Fragebögen aus. Zudem wurde ihr Vitamin-K-Status bestimmt. Ergebnis: Ein niedriger Vitamin-K-Status war mit einer schlechteren Lungenfunktion (FEV1 und FCV niedriger) verbunden sowie mit einem höheren Risiko für selbstberichtete(s) COPD, Giemen (= leises Pfeifgeräusch beim Atmen) und Asthma.
• Eine weitere Analyse der NHANES-Daten kam zu dem Schluss, dass eine Erhöhung der Vitamin-K-Zufuhr um 1 Mikrogramm pro Tag signifikant mit einem Anstieg des forcierten Einsekundenvolumens (FEV1) um 0,11 ml verbunden ist. Jedoch ergab sich aus dieser Studie kein Zusammenhang zwischen der Vitamin-K-Zufuhr und dem Quotienten aus FEV1/FVC oder dem Vorliegen einer Atemwegsverengung.
• Eine Studie, die den Vitamin-K-Spiegel von 98 COPD-Patienten und 986 Kontrollpersonen verglich, schlussfolgerte, dass ein niedriger Vitamin-K-Status mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer COPD verbunden ist. Es bestand jedoch kein Zusammenhang zwischen niedrigem Vitamin-K-Status und Schweregrad der COPD, der Rauchexposition oder der Sterberate.

In der Beobachtungsstudie lag der Median (Zentralwert) für die

• Vitamin-K1-Aufnahme bei 104 Mikrogramm (µg) pro Tag, wobei das 25. und 75. Perzentil 58 Mikrogramm beziehungsweise 183 Mikrogramm betrugen. Dies heißt, 25 Prozent aller Teilnehmenden haben 58 Mikrogramm oder weniger Vitamin K1 verzehrt, während ein weiteres Viertel über 183 Mikrogramm Vitamin K1 zuführte. Damit hat die Hälfte aller Teilnehmenden zwischen 58 und 183 Mikrogramm Vitamin K1 pro Tag zu sich genommen.
  Die Quellen umfassten vor allem Brokkoli, grünes Blattgemüse und Pflanzenöle.
• Vitamin-K2-Zufuhr bei 30 Mikrogramm pro Tag, mit Werten von 28 beziehungsweise 32 Mikrogramm für das 25. und 75. Perzentil.
  Quellen waren Hühnerfleisch, Eier, Milchprodukte und rotes Fleisch.

Dabei ermittelten die Forschenden die Werte für die Vitamin-K-Zufuhr anhand von mindestens zwei Ernährungsprotokollen pro Teilnehmenden, die den Verzehr von bis zu 206 Lebensmitteln und 32 Getränken innerhalb der letzten 24 Stunden abfragten. Die Berechnung nutzte Schätzwerte für den Vitamin-K1- und -K2-Gehalt der einzelnen Lebensmittel aus Lebensmittel-Datenbanken.

COPD ist eine Erkrankung, die durch einen beschleunigten Abbau elastischer Fasern in der Lunge gekennzeichnet ist.

Verglichen mit gesunden Personen besitzen COPD-Patienten einen höheren Spiegel an einem bestimmten Vitamin-K-abhängigen Eiweiß, dem zirkulierenden dephosphorylierten, uncarboxylierten Matrix-Gla-Protein (dp-ucMGP). Die erhöhte dp-ucMGP-Konzentration gibt einen Hinweis auf einen niedrigeren Vitamin-K-Status der COPD-Betroffenen.
Diese verringerte Vitamin-K-Konzentration ist wiederum mit  einem verstärkten Abbau von Elastin verbunden. Elastin ist ein wichtiges Struktureiweiß der Lunge. Die elastischen Fasern ermöglichen es den Bronchien, sich beim Einatmen zu weiten und beim Ausatmen wieder die ursprüngliche Form anzunehmen.

Ist ausreichend Vitamin K vorhanden, wird mehr Matrix-Gla-Protein carboxyliert. In dieser Form kann es Calcium-Ionen binden und das Elastin vor Verkalkung und nachfolgendem Abbau schützen.

Vitamin K ist vor allem für seine Bedeutung bei der Blutgerinnung und für den Knochenstoffwechsel bekannt. Die Ergebnisse aktueller Studien deuten darauf hin, dass insbesondere Vitamin K1 darüber hinaus eine Rolle für die Lungengesundheit spielen könnte. Menschen mit einer höheren Vitamin-K1-Zufuhr entwickelten seltener eine COPD und wiesen günstigere Werte der Lungenfunktion auf. Ob Vitamin K tatsächlich vor COPD schützen oder den Krankheitsverlauf beeinflussen kann, müssen jedoch kontrollierte Interventionsstudien erst noch zeigen.

Hinweis: Personen, die gerinnungshemmende Medikamente (vom Cumarintyp) einnehmen, sollten vor dem Verzehr von Vitamin-K-haltigen Nahrungsergänzungsmitteln oder einer Ernährungsumstellung, die deutlich mehr Vitamin-K-liefernde Lebensmittel umfasst, ärztlichen Rat einholen. 

Eine große Langzeit-Beobachtungsstudie mit mehr als 179.000 Teilnehmenden zeigt, dass eine höhere Aufnahme von Vitamin K1 über die Ernährung mit einem geringeren Risiko für die Entwicklung einer chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) verbunden sein könnte. Zudem wurde eine bessere Lungenfunktion beobachtet, insbesondere bei Menschen, die rauchen, und Personen mit erhöhtem COPD-Risiko. Für Vitamin K2 fanden die Forschenden keinen entsprechenden Zusammenhang. Auch das Auftreten von Asthma ist wohl unabhängig von der Vitamin-K-Zufuhr.

Die Auswertung der Ernährungsprotokolle ergab eine große Schwankungsbreite insbesondere hinsichtlich des Verzehrs von Vitamin K1.

Auf einen Zusammenhang zwischen dem Vitamin-K-Status und der Lungenfunktion beziehungsweise dem Risiko eine COPD oder ein Lungenemphysem zu entwickeln, hatten bereits verschiedene andere Studien hingewiesen.

Als möglichen Mechanismus für die lungenschützende Wirkung von Vitamin K sehen Forschende die Aktivierung (Carboxylierung) des Matrix-Gla-Proteins, das vor der Verkalkung und nachfolgendem Abbau elastischer Fasern in der Lunge schützen kann.