Coenzyme Q10 (CoQ10; từ đồng nghĩa: ubiquinone) là một vitaminoid (chất giống như vitamin) được phát hiện vào năm 1957 tại Đại học Wisconsin. Việc làm sáng tỏ cấu trúc hóa học của nó đã được thực hiện một năm sau đó bởi nhóm làm việc do nhà hóa học sản phẩm tự nhiên, Giáo sư K. Folkers đứng đầu. Coenzyme Q là hợp chất của ôxy (O2), khinh khí (Tay carbon (C) các nguyên tử tạo nên cái gọi là cấu trúc quinon hình vòng. Chuỗi bên isoprenoid ưa béo (tan trong chất béo) được gắn vào vòng benzoquinon. Tên hóa học của coenzyme Q là 2,3-dimethoxy-5-methyl-6-polyisoprene-parabenzoquinone. Tùy thuộc vào số lượng đơn vị isoprene, coenzyme Q1-Q10 có thể được phân biệt, tất cả đều xảy ra tự nhiên. Ví dụ, coenzyme Q9 được cây trồng cần để quang hợp. Đối với con người, chỉ coenzim Q10 là điều cần thiết. Vì coenzyme Q có trong tất cả các tế bào - con người, động vật, thực vật, vi khuẩn - chúng còn được gọi là ubiquinones (tiếng Latinh “ubique” = “mọi nơi”). Thực phẩm động vật, chẳng hạn như thịt cơ, gan, cá và trứng, chứa chủ yếu coenzim Q10, trong khi thực phẩm có nguồn gốc thực vật chủ yếu có ubiquinones với số lượng đơn vị isoprene thấp hơn - ví dụ, một lượng cao coenzyme Q9 được tìm thấy trong các sản phẩm ngũ cốc nguyên hạt. Ubiquinones có cấu trúc tương tự như vitamin E và vitamin K.
Tổng hợp
Cơ thể con người có thể tổng hợp coenzyme Q10 trong hầu hết các mô và cơ quan. Các vị trí chính của quá trình tổng hợp là màng của mitochondria ("Nhà máy điện năng lượng" của tế bào nhân thực) trong gan. Tiền chất của gốc benzoquinon là axit amin tyrosine, được tổng hợp nội sinh (trong cơ thể) từ axit amin thiết yếu (quan trọng) là phenylalanin. Các nhóm metyl (CH3) gắn vào vòng quinon có nguồn gốc từ chất cho nhóm metyl phổ quát (tặng các nhóm CH3) S-adenosylmethionine (SAM). Quá trình tổng hợp chuỗi bên isoprenoid tuân theo con đường sinh tổng hợp chung của các chất isoprenoid thông qua axit mevalonic (axit béo hydroxy bão hòa mạch nhánh) - được gọi là con đường mevalonate (hình thành isoprenoids từ acetyl-coenzyme A (acetyl-CoA)). Coenzyme Q10 tự tổng hợp cũng cần nhiều nhóm B khác nhau vitamin, chẳng hạn như niacin (vitamin B3), axit pantothenic (sinh tố B5), pyridoxine (sinh tố B6), axit folic (vitamin B9) và cobalamin (vitamin B12). Ví dụ, axit pantothenic liên quan đến việc cung cấp acetyl-CoA, pyridoxine trong quá trình sinh tổng hợp benzoquinone từ tyrosine và axit folic, và cobalamin trong quá trình tái metyl (chuyển nhóm CH3) của homocysteine đến methionine (→ tổng hợp SAM). Cung cấp không đủ các tiền chất ubiquinone tyrosine, SAM, và axit mevalonic và vitamin B3, B5, B6, B9 và B12 có thể làm giảm đáng kể sự tổng hợp Q10 nội sinh và tăng nguy cơ thiếu hụt coenzyme Q10. Tương tự, thiếu (không đủ) lượng vitamin E có thể làm giảm quá trình tự tổng hợp Q10 và dẫn làm giảm đáng kể mức ubiquinone nội tạng. Bệnh nhân tổng dài hạn Dinh dưỡng ngoài đường tiêu hóa (dinh dưỡng nhân tạo qua đường tiêu hóa) thường có biểu hiện thiếu hụt coenzyme Q10 do tổng hợp nội sinh (nội sinh) không đủ. Lý do cho sự thiếu hụt Q10 tự tổng hợp là do không có trao đổi chất đầu tiên (chuyển đổi của một chất trong lần đầu tiên của nó qua gan) từ phenylalanin thành tyrosine và ưu tiên sử dụng tyrosine để sinh tổng hợp protein (sản xuất protein nội sinh). Ngoài ra, hiệu ứng vượt qua đầu tiên của methionine không có SAM, do đó methionine chủ yếu được chuyển hóa thành sulfat (chuyển vị hoặc giải phóng nhóm amin (NH2)) bên ngoài gan. Trong quá trình bệnh như phenylketon niệu (PKU), tốc độ tổng hợp Q10 cũng có thể bị giảm. Căn bệnh này là một lỗi bẩm sinh phổ biến nhất của quá trình trao đổi chất với tỷ lệ mắc (số trường hợp mới) là khoảng 1: 8,000. Những bệnh nhân bị ảnh hưởng có biểu hiện thiếu hoặc giảm hoạt động của enzym phenylalanin hydroxylase (PAH), là nguyên nhân gây ra sự phân hủy phenylalanin thành tyrosin. Kết quả là sự tích tụ (tích tụ) của phenylalanin trong cơ thể, dẫn đến suy não Do thiếu con đường trao đổi chất thành tyrosine, sự thiếu hụt tương đối của axit amin này xảy ra, ngoài quá trình sinh tổng hợp dẫn truyền thần kinh dopamine, hormone tuyến giáp thyroxin và sắc tố màu melanin, làm giảm sự tổng hợp coenzyme Q10. Điều trị với statin (thuốc dùng để hạ thấp mức cholesterol), được sử dụng cho tăng cholesterol máu (nồng độ cholesterol trong huyết thanh tăng), có liên quan đến việc tăng nhu cầu coenzyme Q10. Statins, Chẳng hạn như simvastatin, thuốc thảo dược, lovastatin và atorvastin, thuộc nhóm dược lý của chất ức chế 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase (HMG-CoA reductase), ức chế (ức chế) sự chuyển đổi HMG-CoA thành axit mevalonic - một bước xác định tốc độ trong cholesterol tổng hợp - bằng cách ngăn chặn enzym. Statins do đó còn được gọi là cholesterol chất ức chế enzym tổng hợp (CSE). Thông qua sự phong tỏa HMG-CoA reductase, dẫn đến giảm cung cấp axit mevalonic, statin ngăn cản sự tổng hợp ubiquinone nội sinh ngoài việc cholesterol sinh tổng hợp. Nồng độ Q10 trong huyết thanh giảm thường được quan sát thấy ở những bệnh nhân được điều trị bằng thuốc ức chế CSE. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ liệu việc giảm Q10 trong huyết thanh là do giảm quá trình tự tổng hợp hay do giảm nồng độ lipid huyết thanh do statin hay do cả hai, do huyết thanh tập trung của ubiquinone-10, được vận chuyển trong máu bởi lipoprotein, tương quan với lưu thông chất béo trong máu. Sự suy giảm khả năng tự tổng hợp Q10 khi sử dụng statin kết hợp với lượng Q10 trong chế độ ăn uống thấp làm tăng nguy cơ thiếu hụt coenzym Q10. Vì lý do này, những bệnh nhân cần dùng thuốc ức chế HMG-CoA reductase thường xuyên nên đảm bảo cung cấp đủ lượng coenzyme Q10 trong chế độ ăn uống hoặc được bổ sung thêm Q10. Việc sử dụng coenzyme Q10 có thể làm giảm đáng kể các tác dụng phụ của các chất ức chế CSE, vì chúng một phần là do sự thiếu hụt ubiquinone-10. Khi tuổi tác ngày càng cao, lượng Q10 giảm dần tập trung có thể được quan sát thấy ở các cơ quan và mô khác nhau. Trong số những điều khác, việc giảm khả năng tự tổng hợp được thảo luận là nguyên nhân, có lẽ là kết quả của việc cung cấp không đủ các tiền chất ubiquinone và / hoặc với các vitamin của nhóm B. Vì vậy, tăng phospho máu (cao homocysteine mức độ) thường được tìm thấy ở người cao tuổi do thiếu hụt vitamin B12, axit folic, và vitamin B6, tương ứng, có liên quan đến việc giảm cung cấp SAM.
Hấp thụ
Tương tự như các vitamin tan trong chất béo A, D, E và K, coenzyme Q cũng được hấp thu (hấp thụ) ở phần trên của ruột non trong quá trình tiêu hóa chất béo vì chuỗi bên isoprenoid ưa mỡ của chúng, tức là. sự hiện diện của chất béo trong chế độ ăn uống như một phương tiện vận chuyển các phân tử ưa béo, của axit mật để hòa tan (tăng khả năng hòa tan) và hình thành các mixen (hình thành các hạt vận chuyển làm cho các chất hòa tan trong chất béo có thể vận chuyển trong dung dịch nước), và các esterase của tuyến tụy (các enzym tiêu hóa từ tuyến tụy) để phân cắt ubiquinones liên kết là cần thiết cho sự hấp thu tối ưu ở ruột (hấp thu qua ruột). Các ubiquinon liên kết với thực phẩm đầu tiên trải qua quá trình thủy phân (phân cắt do phản ứng với nước) trong lòng ruột nhờ các esterase (enzym tiêu hóa) từ tuyến tụy. Các coenzyme Q được giải phóng trong quá trình này đi đến màng biên giới bàn chải của tế bào ruột (tế bào của biểu mô ruột non) như một phần của hỗn hợp mixen (tập hợp muối mật và lipid lưỡng tính) và được nội hóa (đưa vào tế bào). Trong nội bào (trong tế bào), sự kết hợp (hấp thu) ubiquinones xảy ra thành chylomicrons (lipoprotein giàu lipid), vận chuyển vitaminoid ưa béo qua bạch huyết vào hệ tuần hoàn máu ngoại vi. Do trọng lượng phân tử cao và khả năng hòa tan trong lipid, sinh khả dụng của ubiquinones được cung cấp thấp và có thể dao động từ 5-10%. Tỷ lệ hấp thu giảm khi tăng liều. Việc hấp thụ đồng thời chất béo và các hợp chất thực vật thứ cấp, chẳng hạn như flavonoid, làm tăng khả dụng sinh học của coenzyme Q10.
Vận chuyển và phân phối trong cơ thể
Trong quá trình vận chuyển đến gan, miễn phí axit béo (FFS) và monoglycerid từ chylomicrons được giải phóng đến các mô ngoại vi, chẳng hạn như mô mỡ và cơ, dưới tác dụng của lipoprotein lipaza (LPL), nằm trên bề mặt tế bào và phân cắt chất béo trung tính. Quá trình này phân hủy chylomicrons thành tàn dư chylomicron (tàn dư chylomicron ít chất béo), chúng liên kết với các thụ thể cụ thể trong gan. Sự hấp thụ coenzyme Q vào gan xảy ra bởi quá trình nội bào qua trung gian thụ thể (sự hấp thu vào tế bào bằng cách sự xâm nhập của màng sinh chất để tạo thành các túi). Trong gan, coenzyme chuỗi thấp được cung cấp bởi chất phụ gia (coenzyme Q1-Q9) được chuyển đổi thành coenzyme Q10. Ubiquinone-10 sau đó được lưu trữ trong VLDL (rất thấp mật độ lipoprotein). VLDL được gan tiết (bài tiết) và đưa vào máu để phân phối coenzyme Q10 đến các mô ngoài gan (ngoài gan). Coenzyme Q10 khu trú trong màng và các cấu trúc dưới tế bào ưa béo, đặc biệt là màng trong ty thể, của tất cả các tế bào cơ thể - chủ yếu là những tế bào có năng lượng luân chuyển cao. Nồng độ Q10 cao nhất được tìm thấy trong tim, gan và phổi, tiếp theo là thận, tuyến tụy (tụy) và lá lách. Tùy thuộc vào tỷ lệ oxy hóa khử tương ứng (tỷ lệ khử / oxy hóa), vitaminoid có ở dạng oxy hóa (ubiquinone-10, viết tắt là CoQ10) hoặc dạng khử (ubiquinol-10, ubihydroquinone-10, viết tắt là CoQ10H2) và do đó ảnh hưởng đến cả cấu trúc và các thiết bị enzym của màng tế bào. Ví dụ, hoạt động của các phospholipase xuyên màng (enzyme phân tách Phospholipid và các chất ưa béo khác) được kiểm soát bởi trạng thái oxy hóa khử. Sự hấp thụ coenzyme Q10 của tế bào đích được kết hợp chặt chẽ với quá trình dị hóa lipoprotein (thoái hóa lipoprotein). Vì VLDL liên kết với các tế bào ngoại vi, một số Q10, miễn phí axit béo, và monoglycerid được nội hóa (đưa vào tế bào) bằng cách khuếch tán thụ động thông qua hoạt động của lipoprotein lipaza. Điều này dẫn đến sự dị hóa VLDL thành IDL (trung gian mật độ lipoprotein) và sau đó là LDL (Thấp mật độ lipoprotein; lipoprotein mật độ thấp giàu cholesterol). Ubiquinone-10 liên kết với LDL Một mặt được đưa vào gan và các mô ngoài gan thông qua quá trình nội bào qua trung gian thụ thể và được chuyển đến HDL (lipoprotein mật độ cao) mặt khác. HDL tham gia đáng kể vào quá trình vận chuyển các chất ưa béo từ các tế bào ngoại vi trở lại gan. Tổng dự trữ ubiquinone-10 trong cơ thể con người phụ thuộc vào nguồn cung cấp và được cho là 0.5-1.5 g. Trong các bệnh hoặc quá trình khác nhau, chẳng hạn như cơ tim và bệnh khối u, bệnh tiểu đường bệnh mellitus, bệnh thoái hóa thần kinh, tiếp xúc với bức xạ, mãn tính căng thẳng và tăng tuổi hoặc Các yếu tố rủi ro, Chẳng hạn như hút thuốc lá và Bức xạ của tia cực tím, coenzyme Q10 tập trung in máu huyết tương, các cơ quan và mô, chẳng hạn như da, có thể được giảm bớt. Các gốc tự do hoặc tình trạng sinh lý bệnh được thảo luận là nguyên nhân. Vẫn chưa rõ liệu bản thân hàm lượng Q10 bị giảm có tác dụng gây bệnh hay chỉ là tác dụng phụ. Giảm ubiquinone-10 toàn cơ thể theo tuổi tác dễ nhận thấy nhất ở cơ tim, ngoài gan và cơ xương. Trong khi những người 40 tuổi có lượng Q30 trong cơ tim ít hơn khoảng 10% so với những người 20 tuổi khỏe mạnh, thì nồng độ Q10 của những người 80 tuổi thấp hơn 50-60% so với những người 20 tuổi khỏe mạnh. Rối loạn chức năng dự kiến mức thiếu hụt Q10 là 25% và các rối loạn đe dọa tính mạng khi giảm nồng độ Q10 trên 75%. Một số yếu tố có thể được coi là nguyên nhân làm giảm hàm lượng ubiquinone-10 khi về già. Ngoài việc giảm tổng hợp nội sinh và chế độ ăn uống không đủ chất, giảm ti thể khối lượng và tăng tiêu thụ do oxy hóa căng thẳng xuất hiện để đóng một vai trò.
