КОЭНЗИМ Q10
Краткое резюме:
Кофермент Q10 (Q10) является основной субстанцией, необходимой для конверсии энергии в митохондриях; в дополнение к этому Q10 играет значительную роль в антиоксидантной активности в целом. Q10 биосинтезируется в человеческом организме, но также может быть получен с пищей. В различных тканях концентрация Q10 снижается с возрастом. Пониженная концентрация также наблюдается у пациентов с различными заболеваниями. В связи с этим в различных клинических мероприятиях успешно используется дополнительное употребление Q10. Положительные эффекты применения Q10 наблюдались у пациентов с сердечными заболеваниями, неврологическими нарушениями и дефектами митохондрий. Процесс старения также может быть связан со снижением содержания Q10 в митохондриях. Увеличенное потребление Q10 могло бы иметь широко распространенное благоприятное воздействие, не вызывая серьезных побочных эффектов.
Коэнзим Q10 (Q10) или убихинон представляет собой липидную растворимую эфирную субстанцию для всех аэробно-живущих клеток. В последнее время были всесторонне рассмотрены биохимические функции Q10.
Функции преобразования электрона и протона кольца хинона являются фундаментально важными для всех форм жизни; убихинон в митохондриях животных, пластохинон в хлоропласте растений, менахинон у бактерий. Помимо кольца бензохинона Q10 содержит изопреновую боковую цепь, состоящую из от 1 до 10 изопреновых звеньев. У растений и различных животных содержание кофермента составляет от Q1 (1изопреновое звено) до Q9 (9 изопренов1 звена), тогда как у человека биологически активен только кофермент Q с 10 изопреновыми звеньями (Q10).
Q10 обнаружен в малых количествах в широком ассортименте продуктов и синтезирован во всех тканях человека. Биосинтез Q10 из аминокислоты тирозина представляет собой многоэтапный процесс, требующий, по крайней мере, 8 витаминов и несколько микроэлементов. У нормального здорового человека Q10 синтезируется во всех клетках из тирозина (или фенилаланина) и мевалоновой кислоты.
Q10 является компонентом электронно-транспортной цепи митохондрий, так же как энзимы в других частях клетки, неотъемлемым компонентом различных клеточных мембран и липопротеинов в плазме крови. В митохондриях Q10 выполняет основную функцию, заключающуюся в переносе электрона в дыхательной цепи, и отвечает за выработку химической энергии. Q10 является необходимым коферментом для как минимум трех митохондриальных энзимов (комплексы I, II и III). Данные митохондриальные энзимы окислительно-фосфорилирующего пути являются основными для выработки высокоэнергетического фосфата и аденосина трифосфата (АТР), от которых зависят все клеточные функции.
Хотя содержание Q10 в митохондриальных мембранах достаточно высокое, скорость дыхательной цепи не максимальная и значительно зависит от реальной концентрации Q10.
Q10 представлен во всех тканях, но наибольшее его содержание обнаружено в сердце, печени, почках и поджелудочной железе из-за большого количества митохондрий. Самая низкая концентрация обнаружена в легких. У людей нормальный кровяной уровень Q10 варьируется от 0,5-2 μмоль/л2. Статистически существенный суточный ритм в плазменной концентрации Q10 был особенно продемонстрирован у кавказских субъектов, которые показали концентрацию Q10 ниже, чем народ Африки.
Кроме того, что Q10 является кофактором дыхательной цепи в ее приведенной форме, Q10 служит важнейшим антиоксидантом в митохондрии и липидных мембранах. Q10 существует в трех окислительных стадиях: 1) полностью восстановленная форма убихинола (Q10H2), 2) радикальное промежуточное звено семихинола (Q10H), 3) полностью окисленная форма убихинола (Q10). Тот факт, то Q10 подвергается окислительно-восстановительному процессу делает его очень полезным для устранения свободных радикалов. У людей это единственный растворимый липидный антиоксидант, который синтезируется.
В последнее время говорилось о геннорегуляторных функциях кофермента Q10
.
Q10 обычно транспортируется в пределах липидных фракций в плазме, где он главным образом связывается с LDL и VLDL вместе с витамином Е. Обычно потребность в Q10 удовлетворяется биосинтезом, но дополнительно используется также Q10 от диетического применения. Медицинский интерес к снижению Q10 возник, когда было замечено, что концентрация Q10 в различных тканях может изменяться в связи с выполняемой функцией. Восстановленная концентрация Q10 была изучена в различных клинических условиях и для ряда патофизиологических состояний был получен успешный эффект добавления Q10.
Кроме патофизиологических состояний, также считается, что старение связано со снижением количества Q10.
Q10 и старение.
Q10 в значительной мере влияет на процесс старения. Дыхательная цепь митохондрии представляет собой богатый источник реактивных радикалов кислорода, которые играют важную роль в изнашивании структуры клеток, которое сопровождает процесс старения.
Процесс старения связан с накоплением повреждений свободных радикалов. Данный момент наиболее важен для митохондрий, где вырабатывается наибольшее количество свободных радикалов, так 1-3% кислорода, проходящего через дыхательную цепь, выделяется в виде радикалов кислорода. Данные реактивные радикалы кислорода вызывают физические изменения в DNA (дезоксирибонуклеиновая кислота) митохондрии, с последующим снижением выработки энергии. Так как Q10 является неотъемлемой частью дыхательной цепи и в связи с этим расположен там, где вырабатываются свободные радикалы, его антиоксидантные свойства очень важны для антиоксидантной активности митохондрии в целом.
С увеличением возраста в различных тканях наблюдалось снижение концентрации Q10. Наиболее подвержено снижению количества Q10 сердце. Содержание Q10 в тканях миокарда у пациентов старше 70 лет было значительно ниже, чем у пациента до 70 лет. В коже также происходит неизменное снижение после достижения максимальной концентрации в возрасте 20-30 лет. В тканях с нетронутой синтетической способностью происходит то, что Q10 в каждой мембране достигает уровня насыщения. У взрослых животных со сниженным количеством Q10, добавление Q10 может привести к восстановлению нормального уровня. В дополнение к снижению биосинтеза, другие факторы также могут влиять на уровень функционирования Q10. Сюда входят увеличение деградации или изменения в мембранах липидов, которые препятствуют движению хинона.
Различные NADH поддерживают Q10 в активной антиоксидантной форме хинола. В мембранах количество кофермента Q10 содержится от 3 до 30 раз больше, чем в витамине Е. Таким образом Q10 функционирует не только как антиоксидант сам по себе, но и восстанавливает антиоксидантную активность витамина Е – ά-токоферола.
Q10 действует как антиоксидант посредством передачи атома водорода от одной из его гидроксильных групп к радикалу окисления липида, таким образом, снижая перекисное окисление липидов в пределах внутренней мембраны митохондрии. Таким образом, радикалы семихинона убихинону и убихинолу. Дыхательная цепь затем возвращает убихинон обратно в убихинол для восстановления его антиоксидантной функции.
Вид гена скелетного мускула пожилого субъекта был изменен в сторону типа молодого человека путем обогащения Q10.
В экспериментах с животными можно было бы показать, что добавление Q10 увеличивает содержание Q10 в плазме и митохондрии без влияния на активность антиоксидантной защиты энзимов; добавление Q10 также не повлияло на процесс перекисного окисления.
Тем не менее, может быть отмечено снижение кислородного повреждения протеина и всеобщее увеличение антиоксидантного потенциала.
Любой компонент с антиоксидантным свойством в своей окисленной форме должен так же действовать как прооксидантный агент. Окислительно-восстановительный потенциал окисленного Q10 слишком мал для окисления микромолекул. Только в очень неприродных условиях Q10 будет функционировать как про-оксидант. Таким образом, в физиологических условиях – вместе с другими антиоксидантами, такими как витамин С, витамин Е и ά- липоевая (тиоктовая) кислота – Q10 будет значительно способствовать антиоксидантной активности в целом.
Q10 и сердце/сердечнососудистые заболевания
Снижение концентрации Q10 в зрелом сердце вместе с обнаружением дополнительного снижения Q10 при различных сердечно-сосудистых заболеваниях приводит к предположению, что Q10 может быть успешно применен в лечении пациентов с сердечными заболеваниями.
В последние годы было проведено большое количество разнообразных клинических исследований кофепмента Q10 и сердца.
Потребность в постоянной энергии и высокое окислительное напряжение в сердце привели к использованию Q10 в лечении сердечно-сосудистых заболеваний. Мета-анализ использования Q10 у стихийно выбранных пациентов с застойной сердечной недостаточностью показал значительные клинические улучшения различных параметров функционирования сердца. Применение Q10 в лечении пациентов с хронической сердечной недостаточностью особенно улучшило качество жизненных критериев. В случае проведения стихийного исследования у пациентов с кардиомиопатией, группа, получавшая Q10 дополнительно к обычному лечению, по истечении двух лет показала тот же коэффициент выживаемости, что и пациенты, которые дополнительно получали АСЕ ингибитор.
Обзор применения Q10 в сердечно-сосудистых заболеваниях показал, что пациентам с сердечной недостаточностью рекомендуется вспомогательная терапия с Q10.
У группы дополнительно принимавшей Q10 значительно увеличилось содержание Q10 в миокарде и снизился конечно-диастолический объем левого желудочка у пациентов с лево-вентрикулярной дисфункцией.
Результаты стихийного, закрытого исследования у пациентов с острым инфарктом миокарда показали, что у участников группы, получавшей по 120мг Q10/день на 1-28 день после инфаркта, риск сердечного приступа снижается на 50%. Это происходит наиболее вероятно потому, что снижается окислительное напряжение, т.к. показатели плазмы окислительного напряжения значительно снизились. В дополнение к данному исследованию применение Q10 на протяжении 8 недель значительно снижает сердечный ритм, кровяное давление, инсулиновое голодание, содержание глюкозы и триглицерида в сыворотке, увеличение HDL-холестерола и липопротеина в сыворотке в плацебо группе.
Повышенное содержание Q10 не снизило многочисленных параметров окислительного напряжения в плазме, но сократило перекисное окисление липидов in vivo, что было выявлено увеличением пропорции снижения Q10 в плазме и увеличение выработки радикалов токоферола.
Включение Q10 в диету улучшает эндотелиомную функцию плечевой артерии у пациентов со 2 типом сахарного диабета. Применение 200 мг Q10/день на протяжении 12 недель увеличивает концентрацию Q10 в плазме втрое, значительно увеличивается расширение плечевой артерии независимо от концентрации F(2)-изопростана плазмы и антиоксидантной активности.
На протяжении 12 недель во время проведении закрытого плацебо теста пациенты с артериальной систолической гипертензией получали 60 мг Q10 2 раза в день и было отмечено, что применение Q10 значительно снизило кровяное давление до 17.8+7.3, тогда как в группе плацебо снижения кровяного давления не было отмечено.
Эпидемиологическое исследование показало, что у субъектов с особой чувствительностью к коронарным сердечным заболеваниям концентрация Q10 в плазме была значительно ниже, чем у людей с более низким риском, что отображает возможный новый фактор риска коронарного сердечного заболевания.
Оральное применение Q10 увеличивает содержание Q10 липидов в плазме и продлевает время окисления LDL посредством рецикла радикалов окисленного токоферола. Данное окисление является основным ключом в генерации атеросклеротической болезни. Эксперимент с животными показал, что применение Q10 может значительно снижать развитие болезни. Человеческий статус лейкоцитов Q10 был определен до и после применения Q10. Количество Q10 увеличилось в мононуклеиновых клетках и независимо от своего антиоксидантного эффекта снизило проявление β2-интегрина и комплемента рецептора, отмечая действие Q10 на фосфолипаз А2, другой потенциальный механизм торможения атеросклероза коферментом Q10.
В лечении гиперхолистеринемии широко применяются статины, понижая, таким образом, риск коронарного артериального заболевания. Данные препараты ингибируют HMG-CoA-редуктаз, который является ключевым ферментом в биосинтезе холестерола. К тому же, при ингибировании биосинтез холестерола, замедляется синтез Q10, т.к. холестерол и кофермент Q10 делят одно и тот же биосинтетическое направление.
В исследовании пациентов, подвергающихся лечению статинами, было отмечено снижение концентрации Q10 в плазме. Неизвестно, есть ли значительное содержание клеточной концентрации Q10, тем не менее, у пациентов проходящих статиновую терапию, было отмечено значительное увеличение уровня лактата/пирувата, что говорит о дисфункции митохондрий. Следовательно, побочные эффекты лечения статинами, которое главным образом включает в себя миопатию, могут вызвать увеличение клеточной концентрации Q10.
Q10 и неврологические функции.
Было доказано, что в последние годы пациенты с нейродегенеративными заболеваниями успешно лечились применением Q10. Это может быть происходило благодаря более эффективной выработке энергии в митохондрии с увеличением содержания Q10 и защитой митохондрии от усиления окислительного напряжения, как например у пациентов с атаксией. У пациентов с болезнью Паркинсона высокая дозировка Q10 привела к значительному замедлению распространения болезни. Была использована доза, значительно замедляющая функцию угасания при приеме от 300 до 1200 мг Q10 на протяжении 16 месяцев. Закрытое испытание показало тенденцию к снижению ухудшения неврологических функций у пациентов с болезнью Хантингтона, принимавших 300 мг Q10 дважды в день.
Q10 и современные заболевания.
Последние исследования предположили, что заболевание раком связано с низким уровнем содержания Q10. При добавлении Q10 увеличивается уровень Q10 в лимфоцитах и повышается восстановление от повреждения ДНК. Прерывание цепочки ДНК из-за повреждения кислородом было снижено и деятельность фермента восстановления ДНК была увеличена. Во время одного исследования сравнили 27 женщин с нормальным мазком Папаниколау с 75 женщинами с раком шейки матки и его предыдущей стадией - цервикальной внутриэпителиальной неоплазией. У женщин с раком шейки матки и неоплазией наблюдалась низкая концентрация Q10 и витамина Е (альфа-токоферол) в сравнении с женщинами с нормальным мазком Папаниколау.
Во время другого исследования у 200 женщин со злокачественной и незлокачественной опухолью груди наблюдалось пониженное содержание Q10 в крови не смотря на нормальную концентрацию витамина Е, другого антиоксиданта. Обследование женщин, подвергшихся мастэктомии, обнаружило низкий уровень Q10 в опухоли груди в сравнении с нормальными тканями.
Проведение «не плацебо» теста обосновало эффективность применения отдельно Q10 в предотвращении лечения рака.
Q10 и кожа.
С возрастом в коже снижается содержание Q10. Старение кожи проявляется в появлении морщин и высокая чувствительность к фотостарению. Длительное внешнее применение Q10 обеспечивает проникновение в жизнеспособные слои эпидермиса и снижение уровня окисления. Более того, было замечено уменьшение глубины морщин, последовавшее за применением Q10. Q10 очень эффективен против UVA опосредованное окислительное напряжение в кератиноцитах человека при условии тиолового истощения, активации специфических фосфотиразиновых киназ и предотвращения нарушения окисления ДНК.
Q10 и другие заболевания.
Лечение пациентов с хронической почечной недостаточностью на протяжении 4 недель по 60 мг 3 раза в день улучшило функцию почек, снизило потребность в диализе у пациентов с хроническим диализом во время проведения закрытого теста.
Открытое испытание по предупреждению мигрени при помощи Q10 (150 мг/день) показало заметное снижение случаев мигрени. Более чем на 50% уменьшилось количество дней с мигренью у 61,3% пациентов после 3 месячного применения.
Случаи острого дефицита Q10 приводят к нарушениям в дыхательной цепи с тяжелыми неврологическими симптомами и могут лечиться оральным приемом Q10 со значительными улучшениями в клинических состояниях.
Q10 и диета.
Q10 широко представлен в многообразии продуктов в очень незначительном количестве, но особенно высоко его содержание в рыбе, такой как сардина и скумбрия, меньшее количество в сердце, печени и почках, т.е. в говядине, соевом масле и арахисе. Обычная западная диета дает приблизительно 5 мг в день. На данный момент неизвестен вклад диетического потребления Q10 относительно ежедневной потребности в Q10.
Добавление Q10
Добавки Q10 широко применяются во всем мире. Обычно рекомендуется доза в размере 30 мг/день для предотвращения снижения концентрации Q10. У людей без дефицита Q10 доза в 30 мг минимально увеличит содержание количества Q10 в плазме, а уже зависимое от дозы увеличение наблюдалось от ежедневного приема около 200мг. В фармакологических целях использовались дозы до 1200 мг/день и до 600мг/день на 30 месяцев на протяжении от 16 до 30 месяцев без существенных побочных эффектов.
Для добавок Q10 вырабатывается в процессе ферментации дрожжевых клеток. В этом процессе вырабатывается субстанция, идентичная синтезирующейся в человеческом организме, которая состоит из Q10 и с минимальным содержанием Q9 и Q11.
Q10 может быть также произведен посредством химического синтеза, начиная с выделения компаунда из листьев табака, кроме того, данный Q10 содержит относительно высокоуровневый компактный изомер в боковой цепи и Q9, сформированный как побочный продукт. Данные компаунды не были исследованы на предмет метаболизма или возможные метаболические или фармакологические/токсикологические эффекты.
Т.к. Q10 является жирорастворимым, он лучше всего абсорбируется жирами в мясе. Абсорбция снижается при увеличении дозы. Менее чем 10% от Q10, поступающего с пищей, абсорбируется в человеческом организме. Дозы выше, чем 100 мг/день должны быть поделены на две или три дозы в течение дня.
Q10 не растворяется в воде и обычно принимается в форме мягких капсул, кроме того, он доступен в эмульсионном порошке (гранулах) с улучшенной текучестью и рассеиванием. Данный порошок может быть использован для производства саше, жевательных таблеток, твердых гелиевых капсул и пищевых продуктов.
В целом Q10 является основным компонентом множества физиологических функций. С учетом того, что его клеточное содержание с возрастом и при различных клинических условиях уменьшается, рекомендуется принимать его в качестве диетического дополнения.
