Coenzima Q10 (CoQ10; sinònim: ubiquinona) és un vitaminoide (substància similar a la vitamina) descobert el 1957 a la Universitat de Wisconsin. L'aclariment de la seva estructura química es va dur a terme un any després pel grup de treball dirigit pel químic de productes naturals, el professor K. Folkers. Els coenzims Q són compostos de oxigen (O2), hidrogen (H) i carboni (C) àtoms que formen l’anomenada estructura de quinona en forma d’anell. A l’anell de benzoquinona s’uneix una cadena lateral isoprenoide lipofílica (liposoluble). El nom químic del coenzim Q és 2,3-dimetoxi-5-metil-6-poliisoprene-parabenzoquinona. En funció del nombre d'unitats d'isoprè, es poden distingir els coenzims Q1-Q10, que es produeixen de forma natural. Per exemple, les plantes necessiten el coenzim Q9 per a la fotosíntesi. Només per als humans coenzim Q10 és essencial. Atès que els coenzims Q estan presents a totes les cèl·lules: humans, animals, vegetals, els bacteris - també s’anomenen ubiquinones (llatí “ubique” = “a tot arreu”). Aliments d’origen animal, com la carn muscular, fetge, peixos i ous, contenen principalment coenzim Q10, mentre que els aliments d'origen vegetal tenen predominantment ubiquinones amb un nombre menor d'unitats d'isoprè, per exemple, es troba una gran quantitat de coenzim Q9 en productes de cereals integrals. Les ubiquinones tenen similituds estructurals amb vitamina E i vitamina K.
Síntesi
L’organisme humà és capaç de sintetitzar el coenzim Q10 en gairebé tots els teixits i òrgans. Els principals llocs de síntesi són les membranes de mitocòndries ("Centrals energètiques energètiques" de cèl·lules eucariotes) al fetge. El precursor del fragment de benzoquinona és l’aminoàcid tirosina, que es sintetitza endògena (al cos) a partir de l’aminoàcid essencial (vital) fenilalanina. Els grups metil (CH3) units a l’anell de la quinona provenen del donant universal del grup metil (donant grups CH3) S-adenosilmetionina (SAM). La síntesi de la cadena lateral isoprenoide segueix la via biosintètica general de substàncies isoprenoides mitjançant àcid mevalonic (àcid gras hidroxi saturat de cadena ramificada), l’anomenada via mevalonata (formació d’isoprenoides a partir de l’acetil-coenzim A (acetil-CoA)). L’autosíntesi del coenzim Q10 també requereix diversos grups B. vitamines, com la niacina (vitamina B3), àcid pantotènic (vitamina B5), piridoxina (vitamina B6), àcid fòlic (vitamina B9) i cobalamina (vitamina B12). Per exemple, àcid pantotènic participa en el subministrament d’acetil-CoA, piridoxina en la biosíntesi de la benzoquinona a partir de la tirosina i àcid fòlic, i cobalamina en la remetilació (transferència d'un grup CH3) de homocisteïna a metionina (→ síntesi de SAM). Un subministrament insuficient de precursors de la ubiquinona tirosina, SAM i àcid mevalonic i vitamines B3, B5, B6, B9 i B12 poden reduir significativament la síntesi endògena de Q10 i augmentar el risc de deficiència de coenzim Q10. De la mateixa manera, ingesta deficient (inadequada) de vitamina E pot reduir l’autosíntesi de Q10 i lead a una disminució significativa dels nivells d'ubiquinona en òrgans. Pacients en total a llarg termini nutrició parenteral (la nutrició artificial que passa per alt el tracte gastrointestinal) sovint presenta deficiència de coenzim Q10 a causa de la síntesi endògena (endògena) insuficient. El motiu de la deficient autosíntesi Q10 és l'absència de metabolisme de primer pas (conversió d 'una substància durant el seu primer pas pel fetge) de la fenilalanina a la tirosina i l’ús preferent de la tirosina per a la biosíntesi de proteïnes (producció endògena de proteïnes). A més, l’efecte primer pas de metionina a SAM està absent, de manera que la metionina es transamina principalment a sulfat (desplaçament o alliberament d’un grup amino (NH2)) fora del fetge. En el curs de malalties com fenilcetonúria (PKU), la velocitat de síntesi Q10 també es pot reduir. Aquesta malaltia és l’error innat més freqüent de metabolisme amb una incidència (nombre de casos nous) d’1: 8,000. Els pacients afectats mostren una manca o una activitat reduïda de l’enzim fenilalanina hidroxilasa (HAP), responsable de la descomposició de la fenilalanina en tirosina. El resultat és una acumulació (acumulació) de fenilalanina al cos, que provoca deteriorament cervell A causa de la manca d’una via metabòlica cap a la tirosina, es produeix una deficiència relativa d’aquest aminoàcid que, a més de la biosíntesi del neurotransmissor dopamina, l'hormona tiroïdal tiroxina i el pigment pigmentari melanina, redueix la síntesi del coenzim Q10. Teràpia amb estatines (les drogues solia baixar nivells de colesterol), que s’utilitza per hipercolesterolèmia (nivells elevats de colesterol sèric), s’associa amb un augment del requeriment de coenzim Q10. Les estatines, Com ara simvastatina, pravastatina, lovastatina i atorvastatina, pertanyen a la classe de substàncies farmacològiques dels inhibidors del 3-hidroxi-3-metilglutaril-coenzim A reductasa (HMG-CoA reductasa), que inhibeixen (inhibeixen) la conversió d’HMG-CoA en àcid mevalonic, un pas determinant de la colesterol síntesi: bloquejant l’enzim. Les estatines per tant també es coneixen com colesterol inhibidors de l’enzim de síntesi (CSE). Mitjançant el bloqueig de la HMG-CoA reductasa, que condueix a una disminució del subministrament d’àcid mevalonic, les estatines eviten la síntesi endògena d’ubiquinona a més de colesterol biosíntesi. Sovint s’observen reduccions de les concentracions sèriques de Q10 en pacients tractats amb inhibidors del CSE. Tanmateix, no està clar si la disminució del sèrum Q10 resulta de la disminució de la síntesi d’auto o de la disminució induïda per estatines en els nivells de lípids sèrics o ambdós, ja que el sèrum concentració de la ubiquinona-10, que es transporta al sang per lipoproteïnes, es correlaciona amb la de circular lípids a la sang. L’autosíntesi deteriorada de Q10 mitjançant estatines combinada amb una ingesta alimentària (dietètica) baixa de Q10 augmenta el risc de deficiència de coenzim Q10. Per aquest motiu, els pacients que necessitin prendre inhibidors de la HMG-CoA reductasa regularment haurien de garantir una ingesta adequada de coenzim Q10 o rebre suplements addicionals de Q10. L’ús del coenzim Q10 pot reduir significativament els efectes secundaris dels inhibidors del CSE, ja que es deuen en part a un dèficit d’ubiquinona-10. Amb l’edat creixent, un Q10 decreixent concentració es pot observar en diversos òrgans i teixits. Entre altres coses, es discuteix com a causa una autosíntesi reduïda, que probablement resulta d’un subministrament insuficient amb els precursors de la ubiquinona i / o amb diversos vitamines del grup B. Així, hiperhomocisteïnèmia (elevat homocisteïna nivell) es troba sovint en persones grans com a conseqüència d’una deficiència de vitamina B12, àcid fòlic, i vitamina B6, respectivament, que s’associa amb una reducció del subministrament de SAM.
Absorció
De manera similar a les vitamines liposolubles A, D, E i K, els coenzims Q també s’absorbeixen (s’aconsegueixen) a l’intestí prim superior durant la digestió dels greixos a causa de la seva cadena lateral isoprenoide lipofílica, és a dir. la presència de greixos dietètics com a mitjà de transport de les molècules lipofíliques, d’àcids biliars per solubilitzar-se (augmentar la solubilitat) i formar micel·les (formar perles de transport que fan transportables les substàncies liposolubles en solució aquosa) i d’esterases pancreàtiques (enzims digestius de el pàncrees) per trencar les ubiquinones lligades és necessari per a una absorció intestinal òptima (absorció per l’intestí). Les ubiquinones lligades als aliments se sotmeten primer a hidròlisi (escissió per reacció amb aigua) a la llum intestinal mitjançant esterases (enzims digestius) del pàncrees. Els coenzims Q alliberats en aquest procés arriben a la membrana de la vora del pinzell dels enteròcits (cèl·lules de l’epiteli de l’intestí prim) com a part de les micel·les mixtes (agregats de sals biliars i lípids amfifílics) i s’interioritzen (s’acumulen a les cèl·lules). Intracel·lularment (dins de les cèl·lules), la incorporació (captació) d’ubiquinones es produeix en quilomicrons (lipoproteïnes riques en lípids), que transporten els vitaminoides lipòfils a través de la limfa a la circulació sanguínia perifèrica. A causa de l’elevat pes molecular i la solubilitat dels lípids, la biodisponibilitat de les ubiquinones subministrades és baixa i probablement oscil·la entre el 5-10%. La taxa d’absorció disminueix amb l’augment de la dosi. La ingesta simultània de greixos i compostos vegetals secundaris, com els flavonoides, augmenta la biodisponibilitat del coenzim Q10.
Transport i distribució al cos
Durant el transport al fetge, gratuït àcids grassos (FFS) i els monoglicèrids dels quilomicrons s’alliberen als teixits perifèrics, com el teixit adipós i el múscul, sota l’acció de la lipoproteïna lipasa (LPL), que es troba a les superfícies cel·lulars i es divideix triglicèrids. Aquest procés degrada els quilomicrons a restes de quilomicrons (restes de quilomicrons baixos en greixos), que s’uneixen a receptors específics del fetge. La captació de coenzims Q al fetge es produeix per endocitosi mediada per receptors (captació en cèl·lules per mitjà de invaginació de la biomembrana per formar vesícules). Al fetge, els coenzims de cadena baixa subministrats alimentàriament (coenzims Q1-Q9) es converteixen en coenzim Q10. La ubiquinona-10 s’emmagatzema posteriorment a VLDL (molt baixa Densitat lipoproteïnes). VLDL és secretat (secretat) pel fetge i introduït al torrent sanguini per distribuir el coenzim Q10 als teixits extrahepàtics (fora del fetge). El coenzim Q10 es localitza a les membranes i estructures subcel·lulars lipòfiles, especialment a la membrana mitocondrial interna, de totes les cèl·lules del cos, principalment aquelles amb un elevat volum d’energia. Les concentracions més elevades de Q10 es troben a cor, fetge i pulmons, seguits de ronyons, pàncrees (pàncrees) i melsa. En funció de les respectives proporcions redox (relacions de reducció / oxidació), el vitaminoide és present en forma oxidada (ubiquinona-10, abreujada com CoQ10) o reduïda (ubiquinol-10, ubihidroquinona-10, abreujada com CoQ10H2) i, per tant, influeix tant en l’estructura i els equips enzimàtics de les membranes cel·lulars. Per exemple, l’activitat de les fosfolipases transmembrana (enzims que es desfan fosfolípids i altres substàncies lipòfiles) està controlat per l’estat redox. La captació del coenzim Q10 per part de les cèl·lules diana està fortament acoblada al catabolisme de les lipoproteïnes (degradació de les lipoproteïnes). A mesura que el VLDL s’uneix a cèl·lules perifèriques, algunes Q10 són lliures àcids grassos, i els monoglicèrids s’interioritzen (s’aconsegueixen a les cèl·lules) per difusió passiva mitjançant l’acció de la lipoproteïna lipasa. Això dóna lloc al catabolisme de VLDL a IDL (intermedi Densitat lipoproteïnes) i posteriorment a LDL (baix Densitat lipoproteïnes; lipoproteïnes de baixa densitat riques en colesterol). Ubiquinona-10 lligada a LDL s’administra al teixit hepàtic i extrahepàtic per endocitosi mediada per receptors, d’una banda, i es transfereix a HDL (lipoproteïnes d’alta densitat) de l’altra. HDL participa significativament en el transport de substàncies lipofíliques des de les cèl·lules perifèriques cap al fetge. L'estoc total d'ubiquinona-10 al cos humà depèn de l'oferta i es creu que és de 0.5-1.5 g. En diverses malalties o processos, com ara el miocardi i malalties tumorals, diabetis mellitus, malalties neurodegeneratives, exposició a la radiació, crònica estrès i augmentar l'edat o factors de risc, Com ara de fumar i Radiació UV, el coenzim Q10 concentració in sang plasma, òrgans i teixits, com ara pell, es pot reduir. Es parla de la causa dels radicals lliures o de les afeccions fisiopatològiques. No queda clar si el contingut reduït de Q10 té efectes patògens o és només un efecte secundari. La disminució de la ubiquinona-10 del cos sencer amb l'edat es nota més en el múscul cardíac, a més del fetge i el múscul esquelètic. Tot i que els nens de 40 anys tenen aproximadament un 30% menys de Q10 en múscul cardíac que els nens sans de 20 anys, la concentració Q10 dels nens de 80 anys és un 50-60% inferior a la dels nens sans de 20 anys. Trastorns funcionals s’espera un dèficit Q10 del 25% i trastorns potencialment mortals amb una caiguda de la concentració Q10 superior al 75%. Es poden considerar diversos factors com la causa d’una disminució del contingut d’ubiquinona-10 a la vellesa. A més de la disminució de la síntesi endògena i la ingesta alimentària inadequada, una disminució de la mitocondria massa i augment del consum a causa de l’oxidació estrès semblen tenir un paper.
