Koencim Q10 (CoQ10; sinonim: ubikinon) je vitaminoid (vitaminu podobna snov), odkrit leta 1957 na Univerzi v Wisconsinu. Pojasnitev njegove kemijske strukture je eno leto kasneje izvedla delovna skupina, ki jo je vodil kemik naravnih izdelkov prof. K. Folkers. Koencimi Q so spojine kisik (O2), vodik (Roka ogljika (C) atomi, ki tvorijo tako imenovano obročasto kinonsko strukturo. Na benzokinonski obroč je pritrjena lipofilna (v maščobi topna) izoprenoidna stranska veriga. Kemično ime koencima Q je 2,3-dimetoksi-5-metil-6-poliizopren-parabenzokinon. Glede na število izoprenskih enot lahko ločimo koencime Q1-Q10, ki se pojavljajo naravno. Na primer, rastline koencim Q9 potrebujejo za fotosintezo. Samo za ljudi koencim Q10 je bistvenega pomena. Ker so koencimi Q prisotni v vseh celicah - človeški, živalski, rastlinski, bakterije - imenujejo se tudi ubikinoni (latinsko "ubique" = "povsod"). Živalska hrana, kot je mišično meso, jetra, ribe in jajca, vsebujejo predvsem koencim Q10, medtem ko imajo živila rastlinskega izvora pretežno ubikinone z manjšim številom izoprenskih enot - na primer, v polnozrnatih izdelkih najdemo veliko količino koencima Q9. Ubikinoni so strukturno podobni vitamin E in vitamin K.
Sinteza
Človeški organizem je sposoben sintetizirati koencim Q10 v skoraj vseh tkivih in organih. Glavna mesta sinteze so membrane mitohondriji ("Energetske elektrarne" evkariontskih celic) v jetra. Predhodnik ostanka benzokinona je aminokislina tirozin, ki se sintetizira endogeno (v telesu) iz esencialne (vitalne) aminokisline fenilalanina. Metilne (CH3) skupine, pritrjene na kinonski obroč, izvirajo iz univerzalnega darovalca metilne skupine (darovalne skupine CH3) S-adenosilmetionina (SAM). Sinteza izoprenoidne stranske verige poteka po splošni biosintetski poti izoprenoidnih snovi prek mevalonske kisline (razvejana veriga, nasičena hidroksi maščobna kislina) - tako imenovana mevalonatna pot (tvorba izoprenoidov iz acetil-koencima A (acetil-CoA)). Za samosintezo koencima Q10 so potrebne tudi različne skupine B vitamini, kot je niacin (vitamin B3), pantotensko kislino (vitamin B5), piridoksin (vitamin B6), folna kislina (vitamin B9) in kobalamin (vitamin B12). Na primer, pantotensko kislino je vključen v zagotavljanje acetil-CoA, piridoksin v biosintezi benzokinona iz tirozina in folna kislinain kobalamin pri remetilaciji (prenos skupine CH3) homocisteina do metionin (→ sinteza SAM). Nezadostna zaloga predhodnikov ubikinonov tirozina, SAM in mevalonske kisline in vitamini B3, B5, B6, B9 in B12 lahko znatno zmanjšajo endogeno sintezo Q10 in povečajo tveganje za pomanjkanje koencima Q10. Podobno pomanjkljiv (neustrezen) vnos vitamin E lahko zmanjša samosintezo Q10 in vodi do znatnega znižanja ravni ubikinonov v organih. Dolgotrajni bolniki parenteralna prehrana (umetna prehrana ob prebavilih) pogosto kaže pomanjkanje koencima Q10 zaradi nezadostne endogene (endogene) sinteze. Razlog za pomanjkljivo samosintezo Q10 je odsotnost metabolizem prvega prehoda (pretvorba snovi med prvim prehodom skozi jetra) od fenilalanina do tirozina in prednostna uporaba tirozina za biosintezo beljakovin (endogena proizvodnja beljakovin). Poleg tega učinek prvega prehoda metionin v SAM ni, tako da se metionin primarno transaminira v sulfat (izpodrivanje ali sproščanje amino (NH2) skupine) zunaj jeter. V poteku bolezni, kot so fenilketonurija (PKU) se lahko zmanjša tudi hitrost sinteze Q10. Ta bolezen je najpogostejša prirojena napaka metabolizma z incidenco (število novih primerov) približno 1: 8,000. Prizadeti bolniki kažejo pomanjkanje ali zmanjšano aktivnost encima fenilalanin hidroksilaze (PAH), ki je odgovoren za razgradnjo fenilalanina na tirozin. Rezultat je kopičenje (kopičenje) fenilalanina v telesu, kar vodi do oslabelosti možganov Zaradi pomanjkanja presnovne poti do tirozina pride do relativnega pomanjkanja te aminokisline, ki poleg biosinteze nevrotransmiter dopamin, ščitnični hormon tiroksin in pigmentni pigment melanin, zmanjša sintezo koencima Q10. Terapija z statini (droge uporablja za znižanje ravni holesterola), ki se uporablja za hiperholesterolemija (povišana raven holesterola v serumu), je povezana s povečanimi potrebami po koencimu Q10. Statini, Kot je simvastatin, pravastatin, lovastatin in atorvastatin, spadajo v razred farmakoloških snovi zaviralci 3-hidroksi-3-metilglutaril-koencim A reduktaze (HMG-CoA reduktaze), ki zavirajo (zavirajo) pretvorbo HMG-CoA v mevalonsko kislino - korak, ki določa stopnjo holesterol sinteza - z blokiranjem encima. Statini so zato znani tudi kot holesterol zaviralci sinteznega encima (CSE). Z blokado HMG-CoA reduktaze, ki vodi do zmanjšane preskrbe z mevalonsko kislino, statini poleg tega preprečujejo endogeno sintezo ubikinonov. holesterol biosinteza. Pri bolnikih, ki se zdravijo z zaviralci CSE, pogosto opazijo znižano koncentracijo Q10 v serumu. Vendar ni jasno, ali je znižanje serumskega Q10 posledica zmanjšane samo sinteze ali z statinom induciranega znižanja ravni lipidov v serumu ali obojega, ker je serumski koncentracija ubikinon-10, ki se prevaža v kri z lipoproteini, je v povezavi s kroženjem lipidov v krvi. Motena samosinteza Q10 z uporabo statinov v kombinaciji z nizkim vnosom Q10 prehranske (prehranske) poveča tveganje za pomanjkanje koencima Q10. Iz tega razloga morajo bolniki, ki morajo redno jemati zaviralce HMG-CoA reduktaze, zagotoviti ustrezen vnos koencima Q10 s hrano ali prejeti dodatke Q10. Uporaba koencima Q10 lahko znatno zmanjša neželene učinke zaviralcev CSE, saj so ti delno posledica primanjkljaja ubikinon-10. S starostjo se zmanjšuje Q10 koncentracija lahko opazimo v različnih organih in tkivih. Med drugim se kot vzrok obravnava zmanjšana samosinteza, ki je verjetno posledica nezadostne oskrbe s predhodniki ubikinonov in / ali z različnimi vitamini skupine B. Tako hiperhomocisteinemija (povišana homocisteina starost) pogosto najdemo pri starejših zaradi pomanjkanja vitamin B12, folna kislinain vitamina B6, kar je povezano z zmanjšano količino SAM.
Absorpcija
Podobno kot v maščobah topni vitamini A, D, E in K se tudi koencimi Q absorbirajo (absorbirajo) v zgornjem delu tankega črevesa med prebavo maščobe zaradi njihove lipofilne izoprenoidne stranske verige, tj. prisotnost prehranskih maščob kot sredstva za prenos lipofilnih molekul, žolčnih kislin, da se raztopijo (povečajo topnost) in tvorijo micele (tvorijo kroglice, ki v maščobi topne snovi prenašajo v vodni raztopini), in esteraze trebušne slinavke (prebavni encimi iz trebušna slinavka), da razcepi vezane ubikinone, je potrebna za optimalno črevesno absorpcijo (vnos skozi črevesje). Ubikinoni, vezani na hrano, se najprej podvržejo hidrolizi (cepitev z reakcijo z vodo) v črevesnem lumnu s pomočjo esteraz (prebavnih encimov) iz trebušne slinavke. Koencimi Q, ki se sprostijo v tem procesu, dosežejo mejno membrano krtačke enterocitov (celic epitelija tankega črevesja) kot del mešanih micel (agregati žolčnih soli in amfifilnih lipidov) in se ponotranjijo (prevzamejo v celice). Znotrajcelično (znotraj celic) pride do vključitve (prevzema) ubikinonov v hilomikrone (lipoproteini, bogati z lipidi), ki lipofilne vitaminoide po limfi prenašajo v periferni krvni obtok. Zaradi visoke molekulske mase in topnosti lipidov je biološka uporabnost dobavljenih ubikinonov nizka in verjetno znaša od 5 do 10%. Hitrost absorpcije se z naraščanjem odmerka zmanjša. Hkratni vnos maščob in sekundarnih rastlinskih spojin, kot so flavonoidi, poveča biološko uporabnost koencima Q10.
Prevoz in porazdelitev v telesu
Med prevozom do jeter brezplačno maščobne kisline (FFS) in monogliceridi iz hilomikronov se pod delovanjem lipoproteina sproščajo v periferna tkiva, kot sta maščobno tkivo in mišice. lipaza (LPL), ki se nahaja na celičnih površinah in se cepi trigliceridi. Ta postopek razgradi hilomikrone na ostanke hilomikrona (ostanki hilomikrona z nizko vsebnostjo maščob), ki se vežejo na določene receptorje v jetrih. Vnos koencimov Q v jetra poteka z receptorjem posredovano endocitozo (vnos v celice s strani invaginacije biomembrane, da tvori vezikule). V jetrih se presnovni koencimi z nizko verigo (koencimi Q1-Q9) pretvorijo v koencim Q10. Ubikinon-10 se nato shrani v VLDL (zelo malo Gostota lipoproteini). VLDL izločajo (izločajo) jetra in ga vnašajo v krvni obtok za distribucijo koencima Q10 v ekstrahepatična (zunaj jeter) tkiva. Koencim Q10 je lokaliziran v membranah in lipofilnih podceličnih strukturah, zlasti v notranji mitohondrijski membrani, vseh telesnih celic - predvsem tistih z velikim energetskim obtokom. Najvišje koncentracije Q10 so v srce, jetra in pljuča, čemur sledijo ledvice, trebušna slinavka (trebušna slinavka) in Vranica. Glede na ustrezna redoks razmerja (razmerja redukcije / oksidacije) je vitamin prisoten v oksidirani (ubikinon-10, skrajšano kot CoQ10) ali reducirani obliki (ubikinol-10, ubihidrokinon-10, skrajšano kot CoQ10H2) in tako vpliva na strukturo in encimsko opremo celičnih membran. Na primer, aktivnost transmembranskih fosfolipaz (encimi ki se cepijo Fosfolipidi in druge lipofilne snovi) nadzoruje redoks-status. Privzem koencima Q10 s strani ciljnih celic je tesno povezan s katabolizmom lipoproteinov (razgradnja lipoproteinov). Ko se VLDL veže na periferne celice, je nekaj Q10 brezplačno maščobne kislinein monogliceridi se internalizirajo (prevzamejo v celice) s pasivno difuzijo z delovanjem lipoproteina lipaza. Posledica tega je katabolizem VLDL v IDL (vmesni Gostota lipoproteini) in nato do LDL (nizko Gostota lipoproteini; z holesterolom bogati lipoproteini nizke gostote). Ubikinon-10 vezan na LDL se z receptorjem posredovano endocitozo po eni strani prevzame v jetra in zunaj jeter in prenese v HDL (lipoproteini visoke gostote) na drugi strani. HDL je bistveno vključen v transport lipofilnih snovi iz perifernih celic nazaj v jetra. Skupna zaloga ubikinon-10 v človeškem telesu je odvisna od preskrbe in naj bi znašala 0.5-1.5 g. Pri različnih boleznih ali procesih, kot sta miokardna in tumorske bolezni, sladkorna bolezen mellitus, nevrodegenerativne bolezni, izpostavljenost sevanju, kronično stres in naraščanje starosti oz dejavniki tveganja, Kot je kajenje in UV sevanje, koencim Q10 koncentracija in kri plazme, organov in tkiv, kot so koža, se lahko zmanjša. Kot vzrok so obravnavani prosti radikali ali patofiziološka stanja. Še vedno ni jasno, ali ima zmanjšana vsebnost Q10 sama po sebi patogene učinke ali je zgolj stranski učinek. Zmanjšan ubikinon-10 v celotnem telesu s starostjo je poleg jeter in skeletnih mišic najbolj opazen v srčnih mišicah. Medtem ko imajo 40-letniki približno 30% manj Q10 v srčni mišici kot zdravi 20-letniki, je koncentracija Q10 pri 80-letnikih od 50 do 60% nižja od koncentracije zdravih 20-letnikov. Funkcionalne motnje pričakujemo pri 10-odstotnem primanjkljaju Q25 in življenjsko nevarne motnje pri padcu koncentracije Q10 nad 75%. Za vzrok zmanjšanja vsebnosti ubikinon-10 v starosti se lahko šteje več dejavnikov. Poleg zmanjšane endogene sinteze in neustreznega vnosa s hrano še zmanjšanje mitohondrijev masa in povečana poraba zaradi oksidacije stres zdi se, da igrajo vlogo.
