Coenzima Q10: definiție, sinteză, absorbție, transport și distribuție

Coenzima Q10 (CoQ10; sinonim: ubiquinonă) este un vitaminoid (substanță asemănătoare vitaminei) descoperit în 1957 la Universitatea din Wisconsin. Elucidarea structurii sale chimice a fost efectuată un an mai târziu de către grupul de lucru condus de chimistul de produse naturale Prof. K. Folkers. Coenzimele Q sunt compuși ai oxigen (O2), hidrogen (Mână carbon (C) atomi care formează așa-numita structură de chinonă în formă de inel. La inelul benzoquinonă este atașat un lanț lateral izoprenoid lipofil (liposolubil). Denumirea chimică a coenzimei Q este 2,3-dimetoxi-5-metil-6-poliizopren-parabenzoquinonă. În funcție de numărul de unități de izopren, se pot distinge coenzimele Q1-Q10, toate care apar în mod natural. De exemplu, coenzima Q9 este necesară de către plante pentru fotosinteză. Numai pentru oameni Coenzima Q10 este esential. Deoarece coenzimele Q sunt prezente în toate celulele - umane, animale, vegetale, bacterii - se mai numesc ubiquinone (latină „ubique” = „peste tot”). Alimente de origine animală, cum ar fi carnea musculară, ficat, pește și ouă, conțin în principal Coenzima Q10, în timp ce alimentele de origine vegetală au predominant ubiquinone cu un număr mai mic de unități de izopren - de exemplu, o cantitate mare de coenzima Q9 se găsește în produsele din cereale integrale. Ubiquinonele au asemănări structurale cu vitamina E și vitamina K.

Sinteză

Organismul uman este capabil să sintetizeze coenzima Q10 în aproape toate țesuturile și organele. Principalele site-uri de sinteză sunt membranele mitocondriile („Centrale energetice” ale celulelor eucariote) în ficat. Precursorul fragmentului benzoquinonă este aminoacidul tirozină, care este sintetizat endogen (în organism) din aminoacidul esențial (vital) fenilalanină. Grupările metil (CH3) atașate la inelul chinonei sunt derivate de la donatorul grupării metil universale (donând grupuri CH3) S-adenosilmetionina (SAM). Sinteza lanțului lateral izoprenoid urmează calea generală biosintetică a substanțelor izoprenoide prin acid mevalonic (lanț ramificat, acid hidroxi saturat) - așa-numita cale mevalonat (formarea izoprenoizilor din acetil-coenzima A (acetil-CoA)). Auto-sinteza coenzimei Q10 necesită, de asemenea, diverse grupe B vitamine, cum ar fi niacina (vitamina B3), acid pantotenic (vitamina B5), piridoxină (vitamina B6), acid folic (vitamina B9) și cobalamină (vitamina B12). De exemplu, acid pantotenic este implicat în furnizarea de acetil-CoA, piridoxină în biosinteza benzoquinonei din tirozină și acid folic, și cobalamină în remetilare (transferul unui grup CH3) al homocisteină la metionină (→ sinteza SAM). O cantitate insuficientă de precursori de ubiquinonă tirozină, SAM și acid mevalonic și vitamine B3, B5, B6, B9 și B12 pot reduce semnificativ sinteza endogenă Q10 și pot crește riscul de deficit de coenzimă Q10. În mod similar, aportul deficitar (inadecvat) de vitamina E poate reduce autosinteza Q10 și conduce la o scădere semnificativă a nivelurilor de ubiquinonă de organe. Pacienți pe total pe termen lung nutriție parenterală (nutriția artificială care ocolește tractul gastro-intestinal) prezintă adesea un deficit de coenzimă Q10 din cauza sintezei endogene (endogene) insuficiente. Motivul pentru auto-sinteza deficitară Q10 este absența metabolismul la prima trecere (conversia unei substanțe în timpul primei sale treceri prin ficat) de la fenilalanină la tirozină și utilizarea preferențială a tirozinei pentru biosinteza proteinelor (producția endogenă de proteine). În plus, efectul first-pass al metionină la SAM este absent, astfel încât metionina este transaminată în principal în sulfat (deplasarea sau eliberarea unui grup amino (NH2)) în afara ficatului. În cursul unor boli precum fenilcetonurie (PKU), rata de sinteză Q10 poate fi, de asemenea, redusă. Această boală este cea mai frecventă eroare înnăscută a metabolismului, cu o incidență (număr de cazuri noi) de aproximativ 1: 8,000. Pacienții afectați prezintă o lipsă sau o activitate redusă a enzimei fenilalanină hidroxilază (HAP), care este responsabilă pentru descompunerea fenilalaninei în tirozină. Rezultatul este o acumulare (acumulare) de fenilalanină în organism, ceea ce duce la afectarea creier Din cauza lipsei unei căi metabolice către tirozină, apare o deficiență relativă a acestui aminoacid, care, pe lângă biosinteza neurotransmițător dopamina, hormonul tiroidian tiroxina și pigmentul pigmentar melanină, reduce sinteza coenzimei Q10. Terapie cu statine (medicamente folosit pentru a coborî nivelul colesterolului), care este folosit pentru hipercolesterolemie (niveluri crescute de colesterol seric), este asociat cu necesități crescute de coenzimă Q10. Statinele, Cum ar fi simvastatină, pravastatină, lovastatin și atorvastatină, aparțin clasei de substanță farmacologică a inhibitorilor 3-hidroxi-3-metilglutaril-coenzimă A reductază (HMG-CoA reductază), care inhibă (inhibă) conversia HMG-CoA în acid mevalonic - o etapă de determinare a ratei în colesterolului sinteza - prin blocarea enzimei. Statinele sunt, prin urmare, cunoscute și sub numele de colesterolului inhibitori ai enzimei de sinteză (CSE). Prin blocarea HMG-CoA reductazei, care duce la scăderea aportului de acid mevalonic, statinele previn sinteza endogenă a ubiquinonei în plus față de colesterolului biosinteza. Concentrațiile serice reduse de Q10 sunt adesea observate la pacienții tratați cu inhibitori ai CSE. Cu toate acestea, nu este clar dacă scăderea serului Q10 rezultă din scăderea sintezei de sine sau din scăderea indusă de statină a nivelurilor de lipide serice sau ambele, deoarece serul concentrare de ubiquinonă-10, care este transportată în sânge de lipoproteine, se corelează cu cea a circulației lipide în sânge. Autosinteza afectată a Q10 folosind statine combinată cu aportul alimentar scăzut (dietetic) de Q10 crește riscul de deficit de coenzimă Q10. Din acest motiv, pacienții care trebuie să ia în mod regulat inhibitori de HMG-CoA reductază ar trebui să asigure aportul adecvat de coenzimă Q10 din dietă sau să primească supliment suplimentar de Q10. Utilizarea coenzimei Q10 poate reduce semnificativ efectele secundare ale inhibitorilor CSE, deoarece acestea se datorează parțial unui deficit de ubiquinonă-10. Odată cu creșterea vârstei, o scădere Q10 concentrare poate fi observat în diferite organe și țesuturi. Printre altele, o sinteză redusă de sine este discutată ca fiind cauza, care probabil rezultă dintr-o aprovizionare insuficientă cu precursorii ubiquinonei și / sau cu diverse vitamine din grupul B. Prin urmare, hiperhomocisteinemie (elevat homocisteină nivel) se întâlnește frecvent la seniori ca urmare a unei deficiențe de vitamina B12, acid folic, respectiv vitamina B6, care este asociată cu o cantitate redusă de SAM.

Absorbție

Similar cu vitaminele A, D, E și K liposolubile, coenzimele Q sunt, de asemenea, absorbite (preluate) în intestinul subțire superior în timpul digestiei grăsimilor datorită lanțului lor lateral izoprenoid lipofil, adică. prezența grăsimilor dietetice ca mijloc de transport a moleculelor lipofile, a acizilor biliari pentru a se solubiliza (crește solubilitatea) și a forma micelele (formează mărgele de transport care fac substanțele liposolubile transportabile în soluție apoasă) și a esterazelor pancreatice (enzime digestive pancreasul) pentru scindarea ubiquinonelor legate este necesară pentru o absorbție intestinală optimă (absorbția prin intestin). Ubiquinonele legate de alimente sunt supuse mai întâi hidrolizei (clivajului prin reacție cu apa) în lumenul intestinal prin intermediul esterazelor (enzimelor digestive) din pancreas. Coenzimele Q eliberate în acest proces ajung la membrana marginii pensulei a enterocitelor (celule ale epiteliului intestinal subțire) ca parte a micelelor mixte (agregate de săruri biliare și lipide amfifile) și sunt interiorizate (preluate în celule). Intracelular (în interiorul celulelor), încorporarea (absorbția) ubiquinonelor are loc în chilomicroni (lipoproteine ​​bogate în lipide), care transportă vitaminele lipofile prin limfă în circulația sanguină periferică. Datorită greutății moleculare ridicate și a solubilității lipidelor, biodisponibilitatea ubiquinonelor furnizate este scăzută și probabil variază între 5-10%. Rata de absorbție scade odată cu creșterea dozei. Aportul simultan de grăsimi și compuși secundari din plante, cum ar fi flavonoidele, crește biodisponibilitatea coenzimei Q10.

Transportul și distribuția în organism

În timpul transportului la ficat, gratuit acizi grași (FFS) și monogliceridele din chilomicroni sunt eliberate în țesuturile periferice, cum ar fi țesutul adipos și mușchii, sub acțiunea lipoproteinei lipază (LPL), care se află pe suprafețele celulare și se desparte trigliceride. Acest proces degradează chilomicronii în resturi de chilomicron (resturi de chilomicron cu conținut scăzut de grăsimi), care se leagă de receptori specifici din ficat. Captarea coenzimelor Q în ficat are loc prin endocitoză mediată de receptor (captarea în celule de către invaginare a biomembranei pentru a forma vezicule). În ficat, coenzimele cu lanț scăzut furnizate alimentar (coenzimele Q1-Q9) sunt transformate în coenzima Q10. Ubiquinonă-10 este stocată ulterior în VLDL (foarte scăzut densitate lipoproteine). VLDL este secretat (secretat) de ficat și introdus în fluxul sanguin pentru a distribui coenzima Q10 către țesuturile extrahepatice (în afara ficatului). Coenzima Q10 este localizată în membrane și structuri subcelulare lipofile, în special în membrana mitocondrială internă, a tuturor celulelor corpului - în primul rând în cele cu un volum mare de energie. Cele mai mari concentrații de Q10 se găsesc în inimă, ficat și plămâni, urmate de rinichi, pancreas (pancreas) și splină. În funcție de raporturile redox respective (raporturi de reducere / oxidare), vitaminoidul este prezent în formă oxidată (ubiquinonă-10, prescurtată ca CoQ10) sau redusă (ubiquinol-10, ubihidroquinonă-10, prescurtată ca CoQ10H2) și astfel influențează atât structura și echipamentul enzimatic al membranelor celulare. De exemplu, activitatea fosfolipazelor transmembranare (enzime care se despică fosfolipide și alte substanțe lipofile) este controlată de starea redox. Captarea coenzimei Q10 de către celulele țintă este strâns cuplată la catabolismul lipoproteinelor (degradarea lipoproteinelor). Pe măsură ce VLDL se leagă de celulele periferice, unele Q10, gratuite acizi grași, iar monogliceridele sunt interiorizate (preluate în celule) prin difuzie pasivă prin acțiunea lipoproteinei lipază. Acest lucru duce la catabolismul VLDL la IDL (intermediar densitate lipoproteine) și ulterior la LDL (scăzut densitate lipoproteine; lipoproteine ​​cu densitate scăzută bogate în colesterol). Ubiquinonă-10 legată de LDL este preluat în ficat și în țesuturile extrahepatice prin endocitoză mediată de receptor pe de o parte și transferat în HDL (lipoproteine ​​cu densitate mare) pe de altă parte. HDL este implicat semnificativ în transportul substanțelor lipofile din celulele periferice înapoi în ficat. Stocul total de ubiquinonă-10 din corpul uman depinde de aprovizionare și se crede că este de 0.5-1.5 g. În diferite boli sau procese, cum ar fi miocardul și boli tumorale, diabet mellitus, boli neurodegenerative, expunere la radiații, cronică stres și creșterea vârstei sau factori de risc, Cum ar fi fumat și Radiație UV, coenzima Q10 concentrare in sânge plasmă, organe și țesuturi, cum ar fi piele, poate fi redus. Radicalii liberi sau condițiile fiziopatologice sunt discutate ca fiind cauza. Rămâne neclar dacă conținutul redus de Q10 are în sine efecte patogene sau este doar un efect secundar. Scăderea ubiquinonei-10 a întregului corp odată cu vârsta se observă cel mai mult în mușchiul cardiac, pe lângă ficat și mușchiul scheletic. În timp ce tinerii de 40 de ani au aproximativ 30% mai puțin Q10 în mușchiul cardiac decât tinerii sănătoși de 20 de ani, concentrația Q10 a tinerilor de 80 de ani este cu 50-60% mai mică decât cea a tinerilor sănătoși de 20 de ani. Tulburări funcționale sunt de așteptat la un deficit Q10 de 25%, iar tulburările care pun viața în pericol la o scădere a concentrației Q10 peste 75%. Mai mulți factori pot fi considerați ca fiind cauza scăderii conținutului de ubiquinonă-10 la bătrânețe. În plus față de scăderea sintezei endogene și aportul alimentar inadecvat, o scădere a mitocondriei masa și consum crescut datorită oxidativului stres par a juca un rol.