Untersuchungen zur Bildung von Vitamin K2 durch die Intestinalflora des Hundes

Vitamin K kommt in zwei unterschiedlichen Formen vor. Vitamin K1, Phyllochinon (PK), ist in grünblättrigen Pflanzen und verschiedenen Pflanzenölen vorzufinden. Vitamin K2, Menachinon (MK), wird im Intestinaltrakt von Säugetieren und Vögeln von der dort ansässigen Darmflora gebildet. Die Menachinone unterscheiden sich in der Länge ihrer Seitenkette und werden je nach Anzahl der Isopreneinheiten numerisch gekennzeichnet (MK-n). Ziel dieser Arbeit war es, die Bildung von MK durch die Intestinalflora von Hunden und den Einfluss von Substraten (Protein und Stärke) anhand von zwei In-vitro-Methoden zu untersuchen. Ergänzend wurde bei Hunden die MK-Konzentration im Chymus verschiedener Darmabschnitte (Duodenum, Jejunum, Ileum, Zäkum und Kolon) bestimmt (Analyse von Exvivo-Proben).
Zunächst wurden zwei In-vitro-Systeme, eine als semikontinuierliche Langzeitinkubation und eine 24stündige Kurzzeitinkubation auf ihre Eignung als methodischer Ansatz für die Fragestellung getestet. Aufgrund der Ergebnisse der Vorversuche wurde die 24stündige Kurzzeitinkubation als geeignete Methode ausgewählt. Es wurden drei Versuchdurchgänge mit jeweils zehn gasdicht verschlossenen Inkubationsgefäßen durchgeführt. Als Inkubationsansatz diente Fäzes von Hunden, welche mit einem anaeroben vorreduzierten Puffer verdünnt (1:100) wurde. Um den Einfluss von Proteinen und Kohlenhydraten auf die Bildung von MK zu überprüfen, wurde pro Versuchsdurchgang jeweils verschiedene Konzentrationen (0,1, 0,5 und 1,0 g) von Maisstärke (Ms), Fleischpepton (Pep) bzw. Maisstärke/Fleischpepton (Ms/Pep; 50:50) hinzugefügt. Als Kontrolle diente eine Inkubationseinheit ohne Substrat. Alle Gefäße wurden für 24 Stunden, bei 37 °C und bei leichter Rotation unter Lichtschutz inkubiert. Nach Ende der Inkubationszeit wurde der pHWert gemessen und Proben für die Bestimmung von flüchtigen Fettsäuren, Ammonium und Laktat als Fermentationsparameter sowie für die Vitamin K Analyse per Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) entnommen.
Die Bestimmungen von MK-4 bis -10 ergaben, dass MK-10 das Verteilungsmuster dominierte, gefolgt von MK-9 und MK-4. Am geringsten war die Bildung von MK-7. Ein Einfluss der Substrate war sowohl bei der Gesamtkonzentration als auch bei der Bildung der einzelnen MK zu erkennen. Es zeigte sich, dass die höchsten Konzentrationen von MK-7 bis -10 nach der Zugabe von MS bzw. Ms/Pep gemessen werden konnten und MK-5 und -6 nach dem Zusatz von Ms/Pep. Nach Zugabe von Pep waren die höchsten Konzentrationen von MK-4 zu beobachten.
Die Analyse der Digestaproben ergab ein ähnliches Verteilungsmuster. Im Zäkum und Kolon dominierte MK-10, gefolgt von MK-6, -9 und -4. In den Dünndarmproben wurde mehr MK-9 als MK-10 gemessen. Die höchsten Gesamtkonzentrationen wurden im Zäkum (635 ng/g) und Kolon (1045 ng/g) analysiert. Im Dünndarm nahmen die Konzentrationen vom Duodenum zum Ileum ab. Die durchschnittliche Gesamtkonzentrationen der Kurzzeitinkubation und im Koloninhalt ergaben vergleichbare Werte, allerdings muss beachtet werden, dass bei den Invitro-Versuchen keine Resorption der gebildeten MK stattfinden konnte.
Die Ergebnisse zeigen, dass eine mikrobielle MK-Bildung im Intestinaltrakt von Hunden stattfindet und somit ein Beitrag zur Vitamin K-Versorgung durch diese Synthese geleistet werden dürfte. Fragen zur Resorption und biologischen Wirkung der verschiedenen MK bedürfen weiterer Untersuchungen, um die physiologische Bedeutung genauer schätzen zu können.