腸内細菌が作るビタミンK2｜フィロキノンからメナキノンへ

「ビタミンK」と聞いて、多くの人が思い浮かべるのは「血液を固める働き」ではないでしょうか。確かにこれは正しいのですが、実はビタミンKには複数の種類があり、それぞれが異なる供給源から得られ、体内で異なる役割を果たしているのです。

ビタミンKは、大きく分けて2つの天然型があります。1つは「ビタミンK1（フィロキノン）」で、ホウレン草やブロッコリーなどの緑色の葉野菜に豊富に含まれています。もう1つは「ビタミンK2（メナキノン）」で、納豆、チーズなどの発酵食品に含まれ、また私たちの腸内細菌も大腸でビタミンK2を作り出しています。興味深いことに、これら2つの形態は体内での働き方が異なります。K1は主に肝臓に運ばれて血液凝固因子を活性化し、K2は骨や血管に運ばれてカルシウムの代謝を調節するのです。

さらに驚くべきことに、体内ではK1がK2の一種（MK-4）に変換されるという代謝経路が存在します。つまり、野菜から摂取したK1が、体内で骨や血管に必要なK2に変身するのです。この記事では、ビタミンK1とK2の違い、腸内細菌によるK2の産生、体内でのK1からK2への変換過程、そして各形態がどこでどのように働くのかを、詳しく解説します。

ビタミンKの化学構造と種類

基本構造：ナフトキノン環

すべてのビタミンKは、「2-メチル-1,4-ナフトキノン」という共通の基本構造を持っています。この構造は、2つのベンゼン環が融合したナフタレン骨格に、2つのカルボニル基（=O）が付いたものです。

ビタミンKの「K」は、ドイツ語の「Koagulation（凝固）」に由来します。1930年代にデンマークの科学者Henrik Damが、ニワトリの出血性疾患を予防する因子として発見しました。

ビタミンKの種類

ビタミンKは、ナフトキノン環に結合する「側鎖」の違いによって、いくつかの種類に分類されます。

ビタミンK2の細分類

ビタミンK2（メナキノン）は、側鎖のイソプレン単位の数によって、さらに細かく分類されます。

側鎖が長いほど（イソプレン単位が多いほど）、脂溶性が高く、血液中の半減期が長くなります。

ビタミンK1：植物からの供給

K1が豊富な食品

ビタミンK1（フィロキノン）は、植物の葉緑体に存在し、光合成に関与しています。そのため、緑色の葉野菜に特に豊富です。

※1日の目安量は成人で150μgとして計算

K1の吸収

ビタミンK1は脂溶性なので、油と一緒に摂取すると吸収率が向上します。

• 生野菜のみ：吸収率5-10%
• 油を使ったサラダドレッシング：吸収率15-20%
• 炒め物：吸収率20-30%

野菜を油で炒めるか、オリーブオイルをかけて食べることで、ビタミンK1の吸収率が大幅に向上します。

K1の体内分布

吸収されたK1は、主に肝臓に運ばれます。肝臓には、体内のビタミンK1の約90%が集中しています。これは、肝臓が血液凝固因子を合成する主要な臓器だからです。

ビタミンK2：細菌と発酵食品からの供給

K2が豊富な食品

納豆は、ビタミンK2の最も豊富な供給源で、1パック（50g）で1日の目安量の約3倍ものビタミンKが摂取できます。

納豆菌によるMK-7の産生

納豆に含まれるMK-7は、納豆菌（Bacillus subtilis natto）が大豆を発酵させる過程で産生します。

納豆菌は、以下のような経路でMK-7を合成します。

1. コリスミン酸（アミノ酸合成の中間体）が出発点
2. 一連の酵素反応を経て、メナキノン骨格が形成される
3. イソプレン単位が7つ付加されて、MK-7が完成する

この合成過程は、納豆菌の代謝の一部として自然に行われます。

MK-7の優れた生物学的利用能

MK-7は、他のビタミンKと比べて、以下のような優れた特性を持っています。

MK-7は、血液中に長時間留まるため、1日1回の摂取で十分な効果が得られます。また、肝臓だけでなく、骨や血管などの肝外組織にも効率的に到達します。

腸内細菌によるK2の産生

K2を産生する腸内細菌

私たちの大腸には、約100兆個、1,000種類以上の細菌が住んでいます。このうち、いくつかの細菌種がビタミンK2を産生します。

主なK2産生菌：

• Bacteroides属（バクテロイデス）：MK-10、MK-11を主に産生
• Escherichia coli（大腸菌）：MK-8を産生
• Eubacterium属（ユーバクテリウム）：MK-10、MK-11を産生
• Veillonella属（ベイロネラ）：MK-7、MK-8を産生

これらの細菌は、大腸で自分たちの代謝に必要なビタミンK2を合成しており、その一部が人間にも利用されます。

腸内細菌由来K2の吸収率の問題

腸内細菌が産生するK2は、主に大腸で作られます。しかし、ビタミンKの吸収は主に小腸（特に空腸）で行われるため、大腸で作られたK2は吸収されにくいという問題があります。

研究では、腸内細菌由来のK2の吸収率は、食事由来のK2の約10-50%程度と推定されています。

そのため、腸内細菌がK2を作っているからといって、食事からのビタミンK摂取を怠ると、欠乏症のリスクがあります。特に以下の場合、腸内細菌由来のK2に頼ることはできません。

• 新生児：腸内細菌がまだ定着していない
• 抗生物質の服用：腸内細菌が減少する
• 炎症性腸疾患：大腸の吸収能力が低下

体内でのK1からMK-4への変換

組織特異的な変換

驚くべきことに、体内ではビタミンK1（フィロキノン）が、ビタミンK2の一種であるMK-4（メナキノン-4）に変換されることが発見されています。

この変換は、以下のような組織で起こります。

• 骨：骨芽細胞
• 血管：血管平滑筋細胞
• 脳：神経細胞
• 膵臓：膵島β細胞
• 精巣：精細管細胞
• 腎臓：尿細管細胞

つまり、肝臓以外の多くの組織では、K1がMK-4に変換されて利用されているのです。

変換のメカニズム

K1からMK-4への変換は、2つのステップで行われます。

1. 側鎖の切断：K1のフィチル側鎖が切断され、「メナジオン（ビタミンK3）」という中間体が生成される
2. 新しい側鎖の付加：「UbiA プレニルトランスフェラーゼ含有ドメインタンパク質1（UBIAD1）」という酵素が、メナジオンにゲラニルゲラニル基（C20のイソプレノイド、4つのイソプレン単位）を付加し、MK-4を生成する

反応：K1 → メナジオン（側鎖なし）→ MK-4（新しいC20側鎖付き）

なぜMK-4に変換するのか

K1をMK-4に変換する生理的な意義は、まだ完全には解明されていませんが、以下のような仮説があります。

1. 組織特異的な機能：MK-4は、骨や血管などの特定の組織で、K1より効果的に働く可能性がある
2. 細胞内分布：MK-4は、細胞膜やミトコンドリアに効率的に分布する
3. シグナル伝達：MK-4は、ビタミンK依存性タンパク質の活性化以外に、遺伝子発現やシグナル伝達にも関与する可能性がある

K1とK2の体内での役割分担

K1：主に肝臓で血液凝固

ビタミンK1は、主に肝臓に集中し、以下の血液凝固因子を活性化します。

• プロトロンビン（第II因子）：トロンビンに変換され、フィブリノゲンをフィブリンに変える
• 第VII因子：外因系凝固経路の開始
• 第IX因子：内因系凝固経路
• 第X因子：共通経路で最も重要

これらの凝固因子は、肝臓で合成された後、ビタミンKの助けを借りて活性化されます。

K2（特にMK-4とMK-7）：骨と血管でカルシウム調節

ビタミンK2は、肝臓以外の組織に広く分布し、以下のタンパク質を活性化します。

• オステオカルシン（骨）：骨芽細胞が産生。カルシウムを骨基質に沈着させる
• マトリックスGlaタンパク質（MGP）（血管）：血管平滑筋細胞が産生。カルシウムが血管壁に沈着するのを防ぐ
• Gas6（Growth arrest-specific gene 6）（全身）：細胞の成長と生存を調節

役割分担のまとめ

ビタミンKサイクル

γ-カルボキシル化反応

ビタミンKの最も重要な機能は、「γ-グルタミルカルボキシラーゼ」という酵素の補因子として働くことです。この酵素は、特定のタンパク質のグルタミン酸残基（Glu）を、「γ-カルボキシグルタミン酸（Gla）」に変換します。

反応：グルタミン酸（Glu）+ ビタミンK（還元型）+ O₂ + CO₂ → γ-カルボキシグルタミン酸（Gla）+ ビタミンKエポキシド

Gla残基は、2つのカルボキシル基（-COOH）を持つため、カルシウムイオン（Ca²⁺）を強く結合できます。この性質が、血液凝固因子やオステオカルシンがカルシウムと相互作用するために不可欠なのです。

ビタミンKの再生サイクル

γ-カルボキシル化反応で、ビタミンKは「ビタミンKエポキシド」という酸化型に変わります。これを再び還元型に戻すのが、「ビタミンKサイクル」です。

1. ビタミンKエポキシド →（ビタミンKエポキシド還元酵素、VKORC1）→ ビタミンKキノン
2. ビタミンKキノン →（ビタミンKキノン還元酵素）→ ビタミンKヒドロキノン（還元型）
3. ビタミンKヒドロキノン →（γ-グルタミルカルボキシラーゼ）→ ビタミンKエポキシド

このサイクルにより、1分子のビタミンKが何度も再利用され、効率的に機能します。

ワルファリンの作用機序

抗凝固薬「ワルファリン」は、ビタミンKエポキシド還元酵素（VKORC1）を阻害します。これにより、ビタミンKの再生サイクルが止まり、血液凝固因子が活性化されなくなり、血液が固まりにくくなります。

ワルファリンを服用している人が納豆を食べてはいけない理由は、納豆の大量のビタミンKがワルファリンの効果を打ち消してしまうからです。

推奨摂取量と欠乏・過剰

推奨摂取量

日本人の食事摂取基準（2025年版）では、ビタミンKの目安量は以下の通りです。

欠乏症

ビタミンK欠乏症は、先進国の健康な成人ではまれですが、以下のような状況で起こることがあります。

• 新生児：胎盤通過性が低い、母乳中の含有量が少ない、腸内細菌が未発達
• 脂肪吸収不良：胆汁分泌不足、膵臓疾患、クローン病
• 長期間の抗生物質使用：腸内細菌が減少
• ワルファリン過剰投与：ビタミンKサイクルの阻害

症状：

• 出血傾向（鼻血、歯茎からの出血、皮下出血、消化管出血）
• 骨密度の低下
• 血管の石灰化

新生児のビタミンK欠乏性出血症

新生児は、ビタミンK欠乏による「新生児メレナ（消化管出血）」や「頭蓋内出血」のリスクが高いです。そのため、日本では出生直後、生後1週間、生後1ヶ月の3回、ビタミンK2シロップを投与することが標準的です。

過剰症

天然のビタミンK1とK2には、過剰症の報告はほとんどありません。そのため、耐容上限量は設定されていません。

ただし、合成のビタミンK3（メナジオン）は、大量投与で溶血性貧血や黄疸を引き起こす可能性があるため、現在は医薬品としてほとんど使用されていません。

よくある質問

なぜワルファリン服用者は納豆を食べてはいけないのですか？

納豆1パックには約420μgのビタミンK（主にMK-7）が含まれ、これは1日の目安量の約3倍です。ワルファリンは、ビタミンKの再生サイクルを阻害して血液を固まりにくくする薬ですが、大量のビタミンKを摂取すると、ワルファリンの効果が打ち消され、血栓のリスクが高まります。納豆以外にも、青汁、クロレラなどビタミンKが豊富な健康食品も避けるべきです。

腸内細菌がビタミンKを作っているなら、食事から摂る必要はないのでは？

腸内細菌が産生するK2は、主に大腸で作られますが、ビタミンKの吸収は主に小腸で行われるため、吸収率が低いです。また、新生児、抗生物質服用者、炎症性腸疾患の人では、腸内細菌由来のK2に頼ることはできません。そのため、食事からのビタミンK摂取は依然として重要です。

K1とK2、どちらを優先的に摂るべきですか？

両方をバランスよく摂ることが理想的です。K1は緑黄色野菜から容易に摂取でき、主に血液凝固に重要です。K2（特にMK-7）は、骨や血管の健康に重要で、体内での持続時間が長いという利点があります。納豆を週に数回食べることで、K2を効率的に補えます。

骨粗鬆症の予防にはK1とK2、どちらが効果的ですか？

研究では、MK-7（納豆）の方が、骨密度の改善と骨折リスクの低減に効果的であることが示されています。これは、MK-7の血中半減期が長く（約72時間）、骨に到達しやすいためです。一方、K1も体内でMK-4に変換されて骨で働くため、緑黄色野菜も重要です。

サプリメントのK1とK2、どちらを選ぶべきですか？

骨や血管の健康を目的とする場合、MK-7サプリメントが推奨されます。MK-7は半減期が長く、少量で持続的な効果が得られます。一般的な推奨量は、45-180μg/日です。K1サプリメントは、主にワルファリン服用者がビタミンK欠乏を避けるために使用されますが、医師の指導が必要です。

まとめ

ビタミンKには植物性のK1（フィロキノン）と細菌が産生するK2（メナキノン）があり、K2はイソプレン単位の数によりMK-4からMK-13まで分類されます。K1は緑黄色野菜（ホウレン草100gに270μg）に豊富で油と一緒に摂ると吸収率が5-10%から20-30%に向上し、主に肝臓に集中して血液凝固因子を活性化します。K2は納豆1パックに420μg（主にMK-7）、チーズ、卵黄、肉類に含まれ、腸内細菌も大腸でMK-8からMK-11を産生しますが大腸での産生のため吸収率は低く食事からの摂取が重要です。MK-7は血中半減期が約72時間と長く、骨や血管に効率的に到達して持続的な効果を発揮します。

体内ではK1が組織特異的にMK-4に変換されるメカニズムが存在し、UBIAD1酵素がK1の側鎖を切断してメナジオンを経由し、ゲラニルゲラニル基を付加してMK-4を生成します。K1は主に肝臓で血液凝固因子（プロトロンビン、第VII・IX・X因子）を活性化し、MK-4とMK-7は骨でオステオカルシンを活性化してカルシウムの骨への沈着を促進し、血管でマトリックスGlaタンパク質を活性化して血管壁へのカルシウム沈着を防ぎます。ビタミンKはγ-グルタミルカルボキシラーゼの補因子としてグルタミン酸をγ-カルボキシグルタミン酸に変換してカルシウム結合能を付与し、ビタミンKエポキシド還元酵素により再生されて何度も再利用されます。ワルファリンはこの還元酵素を阻害して抗凝固作用を示すため、納豆の大量のK2が効果を打ち消します。目安量は成人で150μg/日、新生児は胎盤通過性が低く腸内細菌未発達のため出生直後・生後1週間・生後1ヶ月に3回K2シロップ投与が標準的で、過剰症の報告はほとんどありません。

次に読むと理解が深まる記事

• 消化と吸収の仕組み – 脂溶性ビタミンの吸収経路

参考文献

1. 厚生労働省. 日本人の食事摂取基準(2025年版)
2. Shearer MJ, Newman P. Recent trends in metabolism and cell biology of vitamin K with special reference to vitamin K cycling and MK-4 biosynthesis. J Lipid Res, 2014
3. Schurgers LJ, Vermeer C. Differential lipoprotein transport pathways of K-vitamins in healthy subjects. Biochim Biophys Acta, 2002
4. Nakagawa K, et al. Identification of UBIAD1 as a novel human menaquinone-4 biosynthetic enzyme. Nature, 2010