Koenzym Q10 (CoQ10; synonymum: ubichinon) je vitamín (látka podobná vitaminu) objevená v roce 1957 na University of Wisconsin. K objasnění jeho chemické struktury došlo o rok později pracovní skupinou vedenou chemikem pro přírodní produkty Prof. K. Folkersem. Koenzymy Q jsou sloučeniny kyslík (O2), vodík (Ruka uhlík (C) atomy, které tvoří takzvanou kruhovou chinonovou strukturu. K benzochinonovému kruhu je připojen lipofilní (v tucích rozpustný) isoprenoidový postranní řetězec. Chemický název koenzymu Q je 2,3-dimethoxy-5-methyl-6-polyisopren-parabenzochinon. V závislosti na počtu izoprenových jednotek lze rozlišit koenzymy Q1-Q10, které se přirozeně vyskytují. Například koenzym Q9 je rostlinami vyžadován pro fotosyntézu. Pouze pro lidi koenzym Q10 je zásadní. Protože koenzymy Q jsou přítomny ve všech buňkách - lidských, zvířecích, rostlinných, bakterie - nazývají se také ubichinony (latinsky „ubique“ = „všude“). Potraviny pro zvířata, jako je svalovina, játra, ryby a vajíčkaobsahují hlavně koenzym Q10Zatímco potraviny rostlinného původu obsahují převážně ubichinony s nižším počtem izoprenových jednotek - například vysoké množství koenzymu Q9 se nachází v celozrnných výrobcích. Ubichinony mají strukturální podobnost s vitamin E a vitamin K.
Syntéza
Lidský organismus je schopen syntetizovat koenzym Q10 téměř ve všech tkáních a orgánech. Hlavními místy syntézy jsou membrány mitochondrie („Energetické elektrárny“ eukaryotických buněk) v játra. Prekurzorem benzochinonové skupiny je aminokyselina tyrosin, který je endogenně syntetizován (v těle) z esenciální (vitální) aminokyseliny fenylalaninu. Methylové (CH3) skupiny připojené k chinonovému kruhu jsou odvozeny od univerzálního donoru methylové skupiny (darující skupiny CH3) S-adenosylmethioninu (SAM). Syntéza postranního řetězce isoprenoidů sleduje obecnou biosyntetickou cestu isoprenoidových látek pomocí kyseliny mevalonové (rozvětvený řetězec, nasycená hydroxy-mastná kyselina) - takzvaná mevalonátová cesta (tvorba izoprenoidů z acetyl-koenzymu A (acetyl-CoA)). Vlastní syntéza koenzymu Q10 také vyžaduje různé B-skupiny vitamíny, jako je niacin (vitamin B3), kyselina pantothenová (vitamín B5), pyridoxin (vitamín B6), kyselina listová (vitamin B9) a kobalamin (vitamin B12). Například, kyselina pantothenová podílí se na poskytování acetyl-CoA, pyridoxin v biosyntéze benzochinonu z tyrosinu a kyselina listováa kobalamin v remethylaci (přenos skupiny CH3) z homocystein na methionin (→ syntéza SAM). Nedostatečný přísun prekurzorů ubichinonu, tyrosinu, SAM a kyseliny mevalonové a vitamíny B3, B5, B6, B9 a B12 mohou významně snížit endogenní syntézu Q10 a zvýšit riziko nedostatku koenzymu Q10. Podobně nedostatečný (nedostatečný) příjem vitamin E může snížit autosyntézu Q10 a vést k významnému snížení hladiny ubichinonu v orgánech. Pacienti dlouhodobě celkem parenterální výživa (umělá výživa obcházející gastrointestinální trakt) často vykazují nedostatek koenzymu Q10 kvůli nedostatečné endogenní (endogenní) syntéze. Důvodem nedostatečné autosyntézy Q10 je absence metabolismus prvního průchodu (přeměna látky při jejím prvním průchodu skrz játra) od fenylalaninu k tyrosinu a preferenční použití tyrosinu k biosyntéze bílkovin (endogenní produkce bílkovin). Navíc efekt prvního průchodu methionin chybí SAM, takže methionin je primárně transaminován na síran (vytěsnění nebo uvolnění amino (NH2) skupiny) mimo játra. V průběhu nemocí, jako je fenylketonurie (PKU), lze také snížit rychlost syntézy Q10. Toto onemocnění je nejčastější vrozenou chybou metabolismu s výskytem (počet nových případů) přibližně 1: 8,000 XNUMX. Postižení pacienti vykazují nedostatek nebo sníženou aktivitu enzymu fenylalaninhydroxylázy (PAH), který je zodpovědný za rozklad fenylalaninu na tyrosin. Výsledkem je akumulace (nahromadění) fenylalaninu v těle, což vede ke zhoršení mozek Vzhledem k nedostatku metabolické cesty k tyrosinu dochází k relativnímu nedostatku této aminokyseliny, který kromě biosyntézy neurotransmiter dopamin, hormon štítné žlázy tyroxin a pigmentový pigment melanin, snižuje syntézu koenzymu Q10. Terapie s statiny (drogy slouží ke spouštění hladiny cholesterolu), který se používá pro hypercholesterolémie (zvýšené hladiny cholesterolu v séru), je spojena se zvýšenými požadavky na koenzym Q10. Statiny, Jako simvastatin, pravastatin, lovastatin a atorvastatin, patří do třídy farmakologických látek inhibitorů 3-hydroxy-3-methylglutaryl-koenzym A reduktázy (HMG-CoA reduktázy), které inhibují (inhibují) přeměnu HMG-CoA na kyselinu mevalonovou - krok určující rychlost v cholesterolu syntéza - blokováním enzymu. Statiny jsou proto také známé jako cholesterolu inhibitory syntézního enzymu (CSE). Blokádou HMG-CoA reduktázy, která vede ke sníženému přísunu kyseliny mevalonové, statiny kromě kromě toho brání endogenní syntéze ubichinonu. cholesterolu biosyntéza. U pacientů léčených inhibitory CSE jsou často pozorovány snížené koncentrace Q10 v séru. Není však jasné, zda je snížená hladina Q10 v séru způsobena sníženou vlastní syntézou nebo snížením hladin lipidů v séru vyvolaným statiny nebo obojím, protože sérum koncentrace ubichinonu-10, který je transportován v krev lipoproteiny, koreluje s cirkulující lipidy v krvi. Porucha autosyntézy Q10 pomocí statinů v kombinaci s nízkým alimentárním (dietním) příjmem Q10 zvyšuje riziko nedostatku koenzymu Q10. Z tohoto důvodu by pacienti, kteří potřebují pravidelně užívat inhibitory HMG-CoA reduktázy, měli zajistit dostatečný příjem koenzymu Q10 ve stravě nebo dostávat další doplněk Q10. Použití koenzymu Q10 může významně snížit vedlejší účinky inhibitorů CSE, protože jsou částečně způsobeny deficitem ubichinonu-10. S přibývajícím věkem klesá Q10 koncentrace lze pozorovat v různých orgánech a tkáních. Jako příčina je mimo jiné diskutována snížená autosyntéza, která pravděpodobně vyplývá z nedostatečného přísunu prekurzorů ubichinonu a / nebo různých vitamíny skupiny B. Tím pádem, hyperhomocysteinémie (zvýšené homocystein úroveň) se často vyskytuje u seniorů v důsledku nedostatku vitamin B12, kyselina listová, respektive vitamin B6, který je spojen se sníženým přísunem SAM.
Vstřebávání
Podobně jako vitamíny A, D, E a K rozpustné v tucích se koenzymy Q vstřebávají (vstřebávají) v tenkém střevě během trávení tuků kvůli jejich lipofilnímu isoprenoidnímu postrannímu řetězci, tj. přítomnost potravinových tuků jako prostředku pro transport lipofilních molekul, žlučových kyselin k solubilizaci (zvýšení rozpustnosti) a tvorbě micel (forma transportních kuliček, díky nimž jsou látky rozpustné v tucích přenosné ve vodném roztoku), a pankreatické esterázy (trávicí enzymy z slinivka) k štěpení navázaných ubichinonů je nezbytná pro optimální absorpci ve střevě (absorpce střevem). Ubiquinony vázané na potraviny nejprve podstoupí hydrolýzu (štěpení reakcí s vodou) ve střevním lumenu pomocí esteráz (trávicích enzymů) z pankreatu. Koenzymy Q uvolněné v tomto procesu se dostanou na membránu okraje štětce enterocytů (buňky epitelu tenkého střeva) jako součást smíšených micel (agregáty žlučových solí a amfifilních lipidů) a jsou internalizovány (absorbovány do buněk). Intracelulárně (v buňkách) dochází k inkorporaci (absorpci) ubichinonů do chylomikronů (lipoproteiny bohaté na lipidy), které transportují lipofilní vitaminoidy lymfou do periferního krevního oběhu. Vzhledem k vysoké molekulové hmotnosti a rozpustnosti lipidů je biologická dostupnost dodaných ubichinonů nízká a pravděpodobně se pohybuje v rozmezí 5-10%. Rychlost absorpce klesá s rostoucí dávkou. Současný příjem tuků a sekundárních rostlinných sloučenin, jako jsou flavonoidy, zvyšuje biologickou dostupnost koenzymu Q10.
Transport a distribuce v těle
Během transportu do jater zdarma mastné kyseliny (FFS) a monoglyceridy z chylomikronů se uvolňují do periferních tkání, jako jsou tukové tkáně a svaly, působením lipoproteinů lipáza (LPL), který je umístěn na buněčných površích a štěpí triglyceridů. Tento proces degraduje chylomikrony na zbytky chylomikronu (zbytky chylomikronů s nízkým obsahem tuku), které se vážou na specifické receptory v játrech. K vychytávání koenzymů Q do jater dochází endocytózou zprostředkovanou receptory (absorpce do buněk invaze biomembrány za vzniku vezikul). V játrech se potravou dodávané koenzymy s nízkým řetězcem (koenzymy Q1-Q9) převádějí na koenzym Q10. Ubichinon-10 je následně uložen ve VLDL (velmi nízký hustota lipoproteiny). VLDL je vylučován (vylučován) játry a zaveden do krevního řečiště za účelem distribuce koenzymu Q10 do extrahepatálních (mimo játra) tkání. Koenzym Q10 je lokalizován v membránách a lipofilních subcelulárních strukturách, zejména ve vnitřní mitochondriální membráně, všech buněk těla - především těch, které mají vysoký energetický obrat. Nejvyšší koncentrace Q10 se nacházejí v srdce, játra a plíce, následované ledvinami, slinivkou břišní (pankreas) a slezina. V závislosti na příslušných redoxních poměrech (redukční / oxidační poměry) je vitamininoid přítomen v oxidované (ubichinon-10, zkráceně CoQ10) nebo ve snížené formě (ubichinol-10, ubihydrochinon-10, zkráceně jako CoQ10H2), a ovlivňuje tak strukturu a enzymatické vybavení buněčných membrán. Například aktivita transmembránových fosfolipáz (enzymy to štěpení Fosfolipidy a další lipofilní látky) je řízen redoxním stavem. Příjem koenzymu Q10 cílovými buňkami je těsně spojen s katabolismem lipoproteinů (degradace lipoproteinů). Protože se VLDL váže na periferní buňky, některé Q10 jsou volné mastné kyselinya monoglyceridy jsou internalizovány (absorbovány do buněk) pasivní difúzí působením lipoproteinu lipáza. To má za následek katabolismus VLDL na IDL (meziprodukt hustota lipoproteiny) a následně na LDL (nízký hustota lipoproteiny; lipoproteiny s nízkou hustotou bohaté na cholesterol). Ubichinon-10 vázán na LDL je přijímán do jater a extrahepatálních tkání prostřednictvím receptorem zprostředkované endocytózy na jedné straně a přenesen do HDL (lipoproteiny s vysokou hustotou) na straně druhé. HDL se významně podílí na transportu lipofilních látek z periferních buněk zpět do jater. Celková zásoba ubichinonu-10 v lidském těle závisí na dodávce a předpokládá se, že je 0.5 až 1.5 g. Při různých onemocněních nebo procesech, jako je myokard a nádorová onemocnění, cukrovka mellitus, neurodegenerativní choroby, ozáření, chronické stres a rostoucí věk nebo rizikové faktory, Jako kouření a UV zářeníkoenzym Q10 koncentrace in krev plazma, orgány a tkáně, jako např kůže, může být snížena. Jako příčina jsou diskutovány volné radikály nebo patofyziologické podmínky. Zůstává nejasné, zda samotný snížený obsah Q10 má patogenní účinky nebo je pouze vedlejším účinkem. Snížení ubichinonu-10 celého těla s věkem je nejzřetelnější u srdečních svalů, kromě jater a kosterních svalů. Zatímco 40leté děti mají o 30% méně Q10 v srdečním svalu než zdravé 20leté, koncentrace Q10 u 80letých je o 50-60% nižší než u zdravých 20letých. Funkční poruchy lze očekávat při deficitu Q10 25% a život ohrožující poruchy při poklesu koncentrace Q10 nad 75%. Za příčinu poklesu obsahu ubichinonu-10 ve stáří lze považovat několik faktorů. Kromě snížené endogenní syntézy a nedostatečného příjmu potravy také pokles mitochondrií hmota a zvýšená spotřeba v důsledku oxidace stres Zdá se, že hrají roli.
