Koenzim Q10 (CoQ10; sinonim: ubikinon) je vitaminoid (tvar slična vitaminu) otkriven 1957. godine na Sveučilištu Wisconsin. Razjašnjenje njegove kemijske strukture izvršila je godinu dana kasnije radna skupina koju je vodio kemičar za prirodne proizvode prof. K. Folkers. Koenzimi Q su spojevi od kisik (O2), vodik (Ruka ugljen (C) atomi koji tvore takozvanu kinonsku strukturu u obliku prstena. Na prsten benzokinona pričvršćen je lipofilni (topljiv u masti) izoprenoidni bočni lanac. Kemijski naziv koenzima Q je 2,3-dimetoksi-5-metil-6-poliizopren-parabenzokinon. Ovisno o broju izoprenskih jedinica, mogu se razlikovati koenzimi Q1-Q10, koji se svi pojavljuju u prirodi. Na primjer, koenzim Q9 biljkama je potreban za fotosintezu. Samo za ljude koencim Q10 je bitno. Budući da su koenzimi Q prisutni u svim stanicama - ljudskoj, životinjskoj, biljnoj, bakterija - nazivaju se i ubikinonima (latinski "ubique" = "posvuda"). Životinjska hrana, poput mišića, jetra, riba i jaja, sadrže uglavnom koencim Q10, dok hrana biljnog podrijetla ima pretežno ubikinone s manjim brojem izoprenskih jedinica - na primjer, velika količina koenzima Q9 nalazi se u proizvodima od cjelovitih žitarica. Ubikinoni imaju strukturne sličnosti sa vitamin E i vitamin K.
Sinteza
Ljudski je organizam sposoban sintetizirati koenzim Q10 u gotovo svim tkivima i organima. Glavna mjesta sinteze su membrane mitohondriji ("Energetske elektrane" eukariotskih stanica) u jetra. Prekursor za benzokinonski dio je aminokiselina tirozin koji se sintetizira endogeno (u tijelu) iz esencijalne (vitalne) aminokiseline fenilalanina. Metilne (CH3) skupine vezane na kinonski prsten potječu od univerzalnog donora metilne skupine (donirajuće CH3 skupine) S-adenosilmetionina (SAM). Sinteza bočnog lanca izoprenoida prati opći biosintetski put izoprenoidnih supstanci putem mevalonske kiseline (razgranati lanac, zasićena hidroksi masna kiselina) - takozvani put mevalonata (stvaranje izoprenoida iz acetil-koenzima A (acetil-CoA)). Za samosintezu koenzima Q10 također su potrebne različite B-skupine vitamini, kao što je niacin (vitamin B3), pantotenska kiselina (vitamin B5), piridoksina (vitamin B6), folna kiselina (vitamin B9) i kobalamin (Vitamin B12). Na primjer, pantotenska kiselina uključen je u davanje acetil-CoA, piridoksina u biosintezi benzokinona iz tirozina i folna kiselina, i kobalamin u remetilaciji (transferu CH3 skupine) homocistein do metionina (→ sinteza SAM-a). Nedovoljna opskrba prekursora ubikinona tirozinom, SAM i mevalonskom kiselinom i vitamini B3, B5, B6, B9 i B12 mogu značajno smanjiti endogenu sintezu Q10 i povećati rizik od nedostatka koenzima Q10. Slično tome, nedostatan (neadekvatan) unos vitamin E može smanjiti samosintezu Q10 i dovesti do značajnog smanjenja razine ubikinona u organima. Dugotrajni bolesnici parenteralna prehrana (umjetna prehrana zaobilazeći gastrointestinalni trakt) često pokazuju nedostatak koenzima Q10 zbog nedovoljne endogene (endogene) sinteze. Razlog nedostatne samosinteze Q10 je odsutnost metabolizam prvog prolaza (pretvorba tvari tijekom njezinog prvog prolaska kroz jetra) od fenilalanina do tirozina i preferencijalna uporaba tirozina za biosintezu proteina (endogena proizvodnja proteina). Uz to, učinak prvog prolaska metionina u SAM je odsutan, tako da se metionin primarno transaminira u sulfat (istiskivanje ili oslobađanje amino (NH2) skupine) izvan jetre. U toku bolesti kao što su fenilketonuriju (PKU), brzina sinteze Q10 također se može smanjiti. Ova bolest je najčešća urođena pogreška metabolizma s incidencijom (broj novih slučajeva) od oko 1: 8,000. Oboljeli pacijenti pokazuju nedostatak ili smanjenu aktivnost enzima fenilalanin hidroksilaze (PAH), koji je odgovoran za razgradnju fenilalanina na tirozin. Rezultat je nakupljanje (nakupljanje) fenilalanina u tijelu, što dovodi do oštećenja mozak Zbog nedostatka metaboličkog puta do tirozina javlja se relativni nedostatak ove aminokiseline, koji pored biosinteze neurotransmiter dopamin, hormon štitnjače tiroksina i pigmentni pigment melanin, smanjuje sintezu koenzima Q10. Terapija s statini (droge koristila za spuštanje razina kolesterola), koja se koristi za hiperkolesterolemija (povišena razina kolesterola u serumu), povezan je s povećanim potrebama za koenzimom Q10. statini, Kao što su simvastatin, pravastatin, lovastatin i atorvastatin, pripadaju farmakološkoj tvari inhibitora 3-hidroksi-3-metilglutaril-koenzima A reduktaze (HMG-CoA reduktaza), koji inhibiraju (inhibiraju) pretvorbu HMG-CoA u mevalonsku kiselinu - korak koji određuje brzinu u holesterol sinteza - blokiranjem enzima. statini su stoga poznati i kao holesterol inhibitori enzima sinteze (CSE). Blokadom HMG-CoA reduktaze, što dovodi do smanjenog unosa mevalonske kiseline, statini osim što sprečavaju endogenu sintezu ubikinona holesterol biosinteza. Smanjene koncentracije Q10 u serumu često se opažaju u bolesnika liječenih inhibitorima CSE. Međutim, nije jasno je li smanjeni Q10 u serumu rezultat smanjene samosinteze ili smanjenja razine lipida u serumu ili oboje, izazvanog statinima, jer se serum koncentracija ubikinon-10, koji se transportira u krv pomoću lipoproteina, korelira s onim u cirkulaciji lipidi u krvi. Oštećena samosinteza Q10 korištenjem statina u kombinaciji s niskim prehrambenim (dijetalnim) unosom Q10 povećava rizik od nedostatka koenzima Q10. Iz tog razloga, pacijenti koji trebaju redovito uzimati inhibitore HMG-CoA reduktaze trebali bi osigurati odgovarajući unos dijeta koenzima Q10 ili dobiti dodatne dodatke Q10. Korištenje koenzima Q10 može značajno smanjiti nuspojave CSE inhibitora, jer su one djelomično uzrokovane deficitom ubikinon-10. S povećanjem dobi, opadajući Q10 koncentracija može se opaziti u raznim organima i tkivima. Između ostalog, kao uzrok se govori o smanjenoj samosintezi, koja je vjerojatno rezultat nedovoljne opskrbe prekursorima ubikinona i / ili raznim vitamini B skupine. Tako, hiperhomocisteinemija (povišen homocistein razina) često se nalazi u starijih osoba kao rezultat nedostatka Vitamin B12, folna kiselinai vitamina B6, što je povezano sa smanjenom količinom SAM.
Apsorpcija
Slično vitaminima topivim u mastima A, D, E i K, i koenzimi Q se apsorbiraju (uzimaju) u gornjem dijelu tankog crijeva tijekom probave masti zbog lipofilnog bočnog lanca izoprenoida, tj. prisutnost prehrambenih masti kao sredstva za transport lipofilnih molekula, žučnih kiselina da se otope (povećaju topljivost) i formiraju micele (tvore transportne zrnca koja čine topive masti tvari prenosive u vodenoj otopini), te esteraze gušterače (probavni enzimi iz gušterača) za cijepanje vezanih ubikinona potrebno je za optimalnu crijevnu apsorpciju (usvajanje putem crijeva). Ubikinoni povezani s hranom prvo prolaze hidrolizu (cijepanje reakcijom s vodom) u lumenu crijeva pomoću esteraza (probavnih enzima) iz gušterače. Koenzimi Q koji se oslobađaju u ovom procesu dopiru do rubne membrane enterocita (stanice epitela tankog crijeva) kao dio miješanih micela (agregati žučnih soli i amfifilni lipidi) i internaliziraju se (unose u stanice). Unutarstanično (unutar stanica) dolazi do ugradnje (unosa) ubikinona u hilomikrone (lipoproteini bogati lipidima), koji lipofilne vitaminoide prenose limfom u perifernu cirkulaciju krvi. Zbog velike molekularne težine i topljivosti lipida, bioraspoloživost isporučenih ubikinona je niska i vjerojatno se kreće od 5-10%. Stopa apsorpcije opada s povećanjem doze. Istodobni unos masti i sekundarnih biljnih spojeva, poput flavonoida, povećava bioraspoloživost koenzima Q10.
Transport i raspodjela u tijelu
Tijekom transporta do jetre, besplatno masnih kiselina (FFS) i monogliceridi iz hilomikrona oslobađaju se u periferna tkiva, poput masnog tkiva i mišića, pod djelovanjem lipoproteina lipaza (LPL), koji se nalazi na staničnim površinama i cijepa se trigliceridi. Ovaj postupak razgrađuje hilomikrone na ostatke hilomikrona (ostaci hilomikrona s niskim udjelom masti), koji se vežu za određene receptore u jetri. Unos koenzima Q u jetru događa se receptorom posredovanom endocitozom (unos u stanice invaginacije biomembrane da tvore vezikule). U jetri se prehrambeni koenzimi niskog lanca (koenzimi Q1-Q9) pretvaraju u koenzim Q10. Ubikinon-10 se zatim čuva u VLDL (vrlo nizak gustoća lipoproteini). VLDL izlučuje (izlučuje) jetra i uvodi se u krvotok za distribuciju koenzima Q10 u ekstrahepatična (izvan jetre) tkiva. Koenzim Q10 lokaliziran je u membranama i lipofilnim subcelularnim strukturama, posebno unutarnjoj mitohondrijskoj membrani, svih tjelesnih stanica - prvenstveno onih s visokim energetskim prometom. Najveće koncentracije Q10 nalaze se u srce, jetra i pluća, zatim bubrezi, gušterača (gušterača) i slezena. Ovisno o odnosnim redoks omjerima (omjeri redukcije / oksidacije), vitaminoid je prisutan u oksidiranom (ubikinon-10, skraćeno CoQ10) ili reduciranom obliku (ubikinol-10, ubihidrokinon-10, skraćeno CoQ10H2) i tako utječe na strukturu i enzimatska oprema staničnih membrana. Na primjer, aktivnost transmembranskih fosfolipaza (enzimi taj rascjep fosfolipidi i druge lipofilne tvari) kontrolira se redoks-statusom. Unos koenzima Q10 ciljnim stanicama čvrsto je povezan s katabolizmom lipoproteina (razgradnja lipoproteina). Kako se VLDL veže na periferne stanice, neki Q10 su besplatni masnih kiselina, a monogliceridi se internaliziraju (uzimaju u stanice) pasivnom difuzijom djelovanjem lipoproteina lipaza. To rezultira katabolizmom VLDL u IDL (srednji gustoća lipoproteini) i naknadno do LDL (nisko gustoća lipoproteini; lipoproteini bogate holesterolom niske gustoće). Ubikinon-10 vezan za LDL preuzima se u jetru i ekstrahepatična tkiva putem endocitoze posredovane receptorima i prenosi u HDL (lipoproteini visoke gustoće) s druge strane. HDL je značajno uključen u transport lipofilnih tvari iz perifernih stanica natrag u jetru. Ukupna zaliha ubikinon-10 u ljudskom tijelu ovisi o opskrbi i smatra se da iznosi 0.5-1.5 g. Kod raznih bolesti ili procesa, poput miokarda i tumorske bolesti, dijabetes mellitus, neurodegenerativne bolesti, izlaganje zračenju, kronično stres a sve veća dob ili faktori rizika, Kao što su pušenje i UV zračenje, koenzim Q10 koncentracija in krv plazme, organa i tkiva, kao što su koža, može se smanjiti. Slobodni radikali ili patofiziološka stanja razmatraju se kao uzrok. Ostaje nejasno ima li sam smanjeni sadržaj Q10 patogene učinke ili je samo nuspojava. Smanjen ubikinon-10 u cijelom tijelu s godinama najuočljiviji je u srčanim mišićima, pored jetre i skeletnih mišića. Dok 40-godišnjaci imaju oko 30% manje Q10 u srčanom mišiću od zdravih 20-godišnjaka, koncentracija Q10 kod 80-godišnjaka je 50-60% niža od koncentracije zdravih 20-godišnjaka. Funkcionalni poremećaji Očekuju se deficiti Q10 od 25%, a životno ugroženi poremećaji pri padu koncentracije Q10 iznad 75%. Nekoliko se čimbenika može smatrati uzrokom smanjenja sadržaja ubikinon-10 u starijoj dobi. Uz smanjenu endogenu sintezu i neadekvatan unos prehrane, smanjenje mitohondrija masa i povećana potrošnja zbog oksidativnog stres čini se da igraju ulogu.
