Koenzīms Q10: definīcija, sintēze, absorbcija, transports un izplatība

Koenzīms Q10 (CoQ10; sinonīms: ubiquinone) ir vitaminoīds (vitamīniem līdzīga viela), kas atklāts 1957. gadā Viskonsinas universitātē. Ķīmiskās struktūras noskaidrošanu gadu vēlāk veica darba grupa, kuru vadīja dabisko produktu ķīmiķis prof. K. Folkers. Koenzīmi Q ir skābeklis (O2), ūdeņradis (Roka ogleklis (C) atomi, kas veido tā saukto gredzenveida hinonu struktūru. Pie benzohinona gredzena ir piestiprināta lipofiliska (taukos šķīstoša) izoprenoīda sānu ķēde. Koenzīma Q ķīmiskais nosaukums ir 2,3-dimetoksi-5-metil-6-poliizoprēna-parabenzohinons. Atkarībā no izoprēna vienību skaita var atšķirt koenzīmus Q1-Q10, kas visi notiek dabiski. Piemēram, koenzīms Q9 augiem ir vajadzīgs fotosintēzei. Tikai cilvēkiem koenzīms Q10 ir būtiska. Tā kā koenzīmi Q ir visās šūnās - cilvēka, dzīvnieka, auga, baktērijas - tos sauc arī par ubiquinones (latīņu valodā “ubique” = “visur”). Dzīvnieku pārtika, piemēram, muskuļu gaļa, aknas, zivis un olas, satur galvenokārt koenzīms Q10, savukārt augu izcelsmes pārtikas produktos pārsvarā ir ubikinoni ar mazāku izoprēna vienību skaitu - piemēram, pilngraudu produktos ir liels daudzums koenzīma Q9. Ubiquinones ir strukturālas līdzības ar E vitamīna un K vitamīns.

Sintēze

Cilvēka organisms gandrīz visos audos un orgānos spēj sintezēt koenzīmu Q10. Galvenās sintēzes vietas ir mitohondriji (Eikariotu šūnu “enerģijas spēkstacijas”) aknas. Benzohinona daļas priekšgājējs ir aminoskābe tirozīns, kas endogēni (organismā) tiek sintezēts no neaizvietojamās (vitāli svarīgās) aminoskābes fenilalanīna. Hinona gredzenam piesaistītās metilgrupas (CH3) ir atvasinātas no universālā metilgrupas donora (ziedojošo CH3 grupu) S-adenozilmetionīna (SAM). Izoprenoīdu sānu ķēdes sintēze seko izoprenoīdu vielu vispārējam biosintētiskajam ceļam caur mevalonskābi (sazarotās ķēdes, piesātinātās hidroksi taukskābes) - tā saukto mevalonāta ceļu (izoprenoīdu veidošanās no acetil-koenzīma A (acetil-CoA)). Koenzīma Q10 pašsintēzei nepieciešamas arī dažādas B grupas vitamīni, piemēram, niacīns (B3 vitamīns), pantotēnskābe (B5 vitamīns), piridoksīna (B6 vitamīns), folijskābe (vitamīns B9) un kobalamīns (vitamīns B12). Piemēram, pantotēnskābe ir iesaistīts acetil-CoA nodrošināšanā, piridoksīna benzohinona biosintēzē no tirozīna un folijskābeun kobalamīns metilgrupas remetilācijā (CH3 grupas pārnešana) homocisteīns uz metionīns (→ SAM sintēze). Nepietiekama ubikinona prekursoru tirozīna, SAM un mevalonskābes un vitamīni B3, B5, B6, B9 un B12 var ievērojami samazināt endogēno Q10 sintēzi un palielināt koenzīma Q10 deficīta risku. Tāpat arī nepietiekama (nepietiekama) uzņemšana E vitamīna var samazināt Q10 pašsintēzi un vadīt līdz ievērojamam orgānu ubikinona līmeņa samazinājumam. Pacienti ilgstoši kopā parenterāls uzturs (mākslīgs uzturs, apejot kuņģa-zarnu trakta ceļu), bieži parādās koenzīma Q10 deficīts nepietiekamas endogēnas (endogēnas) sintēzes dēļ. Nepietiekamas Q10 pašsintēzes cēlonis ir tā trūkums vielmaiņa pirmajā reizē (vielas pārveidošana tās pirmās iziešanas laikā caur aknas) no fenilalanīna līdz tirozīnam un tirozīna priekšrocības izmantošanai olbaltumvielu biosintēzē (endogēna olbaltumvielu ražošana). Turklāt pirmās piespēles efekts metionīns līdz SAM nav, tāpēc metionīns galvenokārt tiek transaminēts līdz sulfātam (amino (NH2) grupas pārvietošana vai atbrīvošana) ārpus aknām. Slimību gaitā, piemēram, fenilketonūrija (PKU), Q10 sintēzes ātrumu var arī samazināt. Šī slimība ir visizplatītākā iedzimta vielmaiņas kļūda, kuras biežums (jaunu gadījumu skaits) ir aptuveni 1: 8,000 XNUMX. Ietekmētie pacienti parāda fenilalanīna hidroksilāzes (PAH) fermenta, kas ir atbildīgs par fenilalanīna sadalīšanos līdz tirozīnam, aktivitātes trūkumu vai samazinātu aktivitāti. Rezultāts ir fenilalanīna uzkrāšanās (uzkrāšanās) organismā, kas izraisa traucējumus smadzenes Tā kā trūkst metabolisma ceļa uz tirozīnu, rodas relatīvs šīs aminoskābes deficīts, kas papildus aminoskābes biosintēzei neiromeditors dopamīna, vairogdziedzera hormons tiroksīns un pigmenta pigments melanīna, samazina koenzīma Q10 sintēzi. terapija ar statīni (narkotikas izmanto, lai nolaistu holesterīna līmenis), kuru lieto hiperholesterinēmija (paaugstināts holesterīna līmenis serumā), ir saistīts ar paaugstinātām koenzīma Q10 prasībām. Statīni, Piemēram, simvastatīns, pravastatīns, lovastatīns un atorvastatīns, pieder 3-hidroksi-3-metilglutaril-koenzīma A reduktāzes (HMG-CoA reduktāzes) inhibitoru farmakoloģisko vielu klasei, kas kavē (inhibē) HMG-CoA pārvēršanos mevalonskābē - ātruma noteikšanas solis holesterīns sintēze - bloķējot fermentu. Statīni tāpēc ir pazīstami arī kā holesterīns sintēzes enzīma (CSE) inhibitori. Izmantojot HMG-CoA reduktāzes blokādi, kas samazina mevalonskābes daudzumu, statīni papildus endogēnai ubikinonu sintēzei novērš arī holesterīns biosintēze. Samazināta Q10 koncentrācija serumā bieži tiek novērota pacientiem, kas ārstēti ar CSE inhibitoriem. Tomēr nav skaidrs, vai Q10 līmeņa pazemināšanās serumā ir samazināta pašsintēzes dēļ vai statīnu izraisīta seruma lipīdu līmeņa pazemināšanās vai abas, jo seruma koncentrācija ubiquinone-10, kas tiek transportēts asinis lipoproteīniem, korelē ar cirkulējošo lipīdi asinīs. Q10 pašsintēzes pasliktināšanās, lietojot statīnus kopā ar zemu Q10 uztura (uztura) uzņemšanu, palielina koenzīma Q10 deficīta risku. Šī iemesla dēļ pacientiem, kuriem regulāri jālieto HMG-CoA reduktāzes inhibitori, jānodrošina pietiekama uztura koenzīma Q10 uzņemšana vai papildus jāsaņem Q10 papildinājums. Koenzīma Q10 lietošana var ievērojami samazināt CSE inhibitoru blakusparādības, jo tās daļēji ir saistītas ar ubiquinone-10 deficītu. Pieaugot vecumam, Q10 samazinās koncentrācija var novērot dažādos orgānos un audos. Cita starpā par cēloni tiek apspriesta samazināta pašsintēze, kas, domājams, izriet no nepietiekamas piegādes ar ubikinona prekursoriem un / vai ar dažādiem vitamīni no B grupas. Tādējādi hiperhomocisteinēmija (paaugstināts homocisteīns līmenis) bieži sastopams vecāka gadagājuma cilvēkiem vitamīns B12, folijskābeun attiecīgi B6 vitamīns, kas saistīts ar samazinātu SAM nodrošinājumu.

Absorbcija

Līdzīgi kā taukos šķīstošie vitamīni A, D, E un K, koenzīmi Q tauku gremošanas laikā arī uzsūcas (uzņem) tievās zarnas augšdaļā to lipofilo izoprenoīdu sānu ķēdes dēļ, t. uztura tauku klātbūtne kā līdzeklis lipofilo molekulu pārvadāšanai, žultsskābju šķīdināšana (šķīdības palielināšana) un micellu veidošanās (veido transporta krelles, kas taukos šķīstošās vielas padara pārvietojamas ūdens šķīdumā), un aizkuņģa dziedzera esterāzes (gremošanas fermenti no aizkuņģa dziedzeris), lai atdalītu saistītos ubikinonus, ir nepieciešama optimāla zarnu absorbcija (uzņemšana caur zarnām). Ar pārtiku saistīti ubikinoni vispirms tiek izvadīti hidrolīzē (šķelšanās, reaģējot ar ūdeni) zarnu lūmenā, izmantojot aizkuņģa dziedzera esterāzes (gremošanas fermentus). Šajā procesā izdalītie koenzīmi Q kā sajaukto miceļu (žults sāļu un amfifilu lipīdu agregāti) daļa nonāk enterocītu (tievās zarnas epitēlija šūnas) otas robežas membrānā un tiek internalizēti (uzņemti šūnās). Intracelulāri (šūnās) ubiquinones iekļaujas (uzņemšana) notiek chilomicronos (ar lipīdiem bagāti lipoproteīni), kas lipofilos vitaminoīdus caur limfu transportē perifērajā asinsritē. Pateicoties lielajai molekulmasai un šķīdībai lipīdos, piegādāto ubiquinonu biopieejamība ir zema un, iespējams, svārstās no 5-10%. Absorbcijas ātrums samazinās, palielinot devu. Vienlaicīga tauku un sekundāro augu savienojumu, piemēram, flavonoīdu, uzņemšana palielina koenzīma Q10 biopieejamību.

Transports un izplatīšanās organismā

Transportēšanas laikā uz aknām bez maksas taukskābes (FFS) un monoglicerīdi no chilomicroniem lipoproteīnu iedarbībā tiek izvadīti uz perifēriem audiem, piemēram, taukaudiem un muskuļiem. lipāze (LPL), kas atrodas uz šūnu virsmām un sašķeļ triglicerīdi. Šis process chilomicronus degradē par chilomicrona paliekām (zemu tauku chilomicrona paliekām), kas saistās ar specifiskiem receptoriem aknās. Koenzīmu Q uzņemšana aknās notiek ar receptoru mediētu endocitozi (šūnās to uzņem ieslodzījums biomembrānas veidošanos vezikulām). Aknās barības piegādāti zemas ķēdes koenzīmi (koenzīmi Q1-Q9) tiek pārveidoti par koenzīmu Q10. Ubiquinone-10 pēc tam tiek uzglabāts VLDL (ļoti zems Blīvums lipoproteīni). VLDL izdalās (izdalās) aknās un ievada asinīs, lai koenzīms Q10 izplatītos ekstrahepatiskos (ārpus aknu) audos. Koenzīms Q10 ir lokalizēts visu ķermeņa šūnu membrānās un lipofilajās subcellulārajās struktūrās, īpaši iekšējā mitohondriju membrānā - galvenokārt tajās, kurām ir liels enerģijas apgrozījums. Visaugstākā Q10 koncentrācija konstatēta sirds, aknas un plaušas, kam seko nieres, aizkuņģa dziedzeris (aizkuņģa dziedzeris) un liesa. Atkarībā no attiecīgajiem redoksskaitļiem (redukcijas / oksidācijas koeficienti) vitaminoīds ir oksidēts (ubikinons-10, saīsināts kā CoQ10) vai reducēts (ubiquinol-10, ubihidrohinons-10, saīsināts kā CoQ10H2) un tādējādi ietekmē gan struktūru un šūnu membrānu fermentatīvais aprīkojums. Piemēram, transmembrāno fosfolipāžu aktivitāte (fermenti kas sašķeļ fosfolipīdi un citas lipofilās vielas) kontrolē redoksa statuss. Koenzīma Q10 uzņemšana mērķa šūnās ir cieši saistīta ar lipoproteīnu katabolismu (lipoproteīnu degradācija). Tā kā VLDL saistās ar perifērām šūnām, dažas Q10 ir brīvas taukskābesun monoglicerīdi tiek internalizēti (uzņemti šūnās), pasīvā difūzijā veicot lipoproteīnu darbību. lipāze. Tā rezultātā notiek VLDL katabolisms uz IDL (starpprodukts Blīvums lipoproteīni) un pēc tam ZBL (zems Blīvums lipoproteīni; ar holesterīnu bagāti zema blīvuma lipoproteīni). Ubiquinone-10 saistīts ar ZBL tiek uzņemts aknu un ekstrahepatiskajos audos, izmantojot receptoru mediētu endocitozi, no vienas puses, un tiek pārnests uz ABL (augsta blīvuma lipoproteīni), no otras puses. ABL ir ievērojami iesaistīts lipofilo vielu transportēšanā no perifērām šūnām atpakaļ uz aknām. Kopējais ubiquinone-10 krājums cilvēka ķermenī ir atkarīgs no piegādes un tiek uzskatīts, ka tas ir 0.5-1.5 g. Dažādās slimībās vai procesos, piemēram, miokarda un audzēju slimības, diabēts mellitus, neirodeģeneratīvas slimības, apstarošana, hroniska uzsvars un pieaugošais vecums vai riska faktori, Piemēram, smēķēšana un UV starojums, koenzīms Q10 koncentrācija in asinis plazma, orgāni un audi, piemēram, āda, var samazināt. Par cēloni tiek apspriesti brīvie radikāļi vai patofizioloģiskie apstākļi. Joprojām nav skaidrs, vai samazinātajam Q10 saturam pašam ir patogēna iedarbība, vai tas ir tikai blakus efekts. Ubiquinone-10 samazināšanās visā ķermenī līdz ar vecumu ir visvairāk pamanāma sirds muskuļos, papildus aknām un skeleta muskuļiem. Kamēr 40 gadus veciem sirds muskuļos Q30 ir par aptuveni 10% mazāk nekā veseliem 20 gadus veciem, 10 gadus vecu cilvēku Q80 koncentrācija ir par 50–60% zemāka nekā veseliem 20 gadus veciem. Funkcionālie traucējumi ir sagaidāms, ka Q10 deficīts ir 25%, un dzīvībai bīstami traucējumi, ja Q10 koncentrācija samazinās virs 75%. Par ubikinona-10 satura samazināšanās cēloni vecumdienās var uzskatīt vairākus faktorus. Papildus samazinātajai endogēnai sintēzei un nepietiekamai uztura uzņemšanai mitohondriju samazināšanās masa un palielināts patēriņš oksidatīvā dēļ uzsvars šķiet, ka spēlē lomu.