Кофермент Q (МНН: , убидекаренон; также известен как кофермент Q10, убихинон, ) — это группа коферментов — бензохинонов, содержащих хиноидную группу (отсюда обозначение Q) и содержащих несколько изопрениловых групп (например, 10 в случае кофермента Q10).
Общие сведения Убихиноны — это жирорастворимые коферменты, представленные преимущественно в митохондриях эукариотических клетках. Убихинон является компонентом цепи переноса электронов и принимает участие в окислительном фосфорилировании. Максимальное содержание убихинона в органах с наибольшими энергетическими потребностями, например, в сердце и печени.
История
Термин «кофермент Q» впервые был употреблён в 1955 году для обозначения вещества, содержащегося практически во всех живых клетках. В 1957—1958 годах учёными Фредериком Крейном и Карлом Фолкерсом были получены препараты убихинона и установлено его химическое строение. В 1965 году Ямамура с сотрудниками впервые применили кофермент Q для лечения сердечно-сосудистых заболеваний. В 1978 году за описание процессов хемиосмотического фосфорилирования Питер Митчелл удостоен Нобелевской премии по химии. В 1997 году основан Международный центр по изучению убихинона.
Физико-химические свойства По химической природе кофермент Q имеет сходство в строении молекулы с витаминами Е и К и представляет собой 2,3-диметокси-5-метил-1,4-бензохинон с изопреновой цепью в 6-м положении. Число остатков изопрена в боковой цепи убихинона в разных организмах разнится от 6 до 10. Такие варианты кофермента Q обозначают как Сo Q6, Сo Q7 и т. д.
В клетках Saccharomyces cerevisiae содержится Co Q6, Escherichia coli — Co Q8, грызунов — Co Q9. В митохондриях клеток большинства млекопитающих, включая человека, встречается убихинон только с 10 изопреновыми звеньямиБерезов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия: учебник. — М.: Медицина, 1998. — 704 с..
Кофермент Q представляет собой желто-оранжевые кристаллы без вкуса и запаха. Температура плавления 49—51° С. Растворим в диэтиловом эфире, очень слабо растворим в этаноле, практически нерастворим в воде. На свету постепенно разлагается и окрашивается. С водой образует эмульсию с концентрацией 10 %, 20 % и 40 %.
Биосинтез убихинона В организме человека кофермент Q синтезируется из мевалоновой кислоты и производных тирозина и фенилаланина.
Биохимическая роль Кофермент Q принимает участие в реакциях окислительного фосфорилирования, является звеном в цепи переноса электронов в митохондриях. Ингибиторы работы убихинона останавливают реакции окислительного фосфорилирования.
Кофермент Q является звеном в цепи переноса электронов, принимает участие в переносе электронов с NADH-дегидрогеназного комплекса (комплекс I) и сукцинатдегидрогеназного комплекса (II) на комплекс III, и участвует таким образом в синтезе АТФ.
Также кофермент Q является антиоксидантом и, в отличие от других антиоксидантов, регенерируется организмом. Кроме того, кофермент Q восстанавливает антиоксидантную активность витамина E — α-токоферола.
Антиоксидантное действие кофермента Q обусловлено главным образом его восстановленной формой (Co QH2). Активность восстановленной формы кофермента Q на три порядка выше невосстановленной. Реакцию нейтрализации свободных радикалов восстановленным коферментом Q можно записать следующим образом 2LOO• + Co QH2 → 2LООН + Co Q.
Содержание в различных тканях организма
Кофермент Q необходим для нормальной жизнедеятельности живых организмов и, прежде всего, для функционирования тканей с высоким уровнем энергетического обмена. Наибольшая концентрация кофермента Q — в тканях сердечной мышцы. Естественный уровень кофермента Q в плазме крови человека составляет около 0,8-1,2 мкг/млКлючников С. О., Гнетнева Е. С. Убихинон. Теория и клиническая практика // Педиатрия им. Сперанского. — 2008. — № 3. — стр 103—110.
Дефицит Основными причинами, которые могут вести к недостатку CoQ10 у людей: уменьшение биосинтеза и повышенный расход организмом. Основным источником кофермента является биосинтез, для него требуется исправная работа по крайней мере 12 генов, и мутация в них может приводить к недостатку. Также недостаток Q10 может развиваться из-за других генетических дефектов, в частности из-за мутации митохондриальной ДНК, генов ETFDH, APTX, FXN, и BRAF.
Содержание кофермента Q в различных продуктах
ПродуктСодержание кофермента Q, мг (на 100 г продукта)Скумбрия7,2 Красное пальмовое масло 5,4 Говядина жареная 3,1 Сельдь маринованная 2,7 Цыплёнок жареный 1,6 Соевое масло 8.7 Радужная форель, на пару 1,1 Арахис 2,8 Кунжут 1,8-2,3 Фисташки 2,1 Брокколи варёная 0,5 Цветная капуста варёная 0,4 Апельсин 0,2 Клубника 0,1 Яйцо варёное 0,1 Приготовление продуктов через жарку уменьшает содержание CoQ10 на 14–32%.
В развитых странах ежедневное поступление Q10 с пищей оценивается отдельным исследованиями в 3-6 мг, большей частью из мяса.
Пищевые добавки с коферментом Q10
Кофермент Q10 не был одобрен американским регулятором FDA в качестве лекарственного средства для применения при каких-либо заболеваниях.
Способы улучшения биодоступности кофермента Q10 Кофермент Q10 является жирорастворимым соединением с большим размером молекулы. Усвоение кофермента Q10 организмом происходит так же, как и всех жирорастворимых веществ. Его всасывание, как и всех жирорастворимых веществ, происходит в тонком кишечнике с обязательным этапом предварительного эмульгирования желчью и образованием мицелл. В составе мицелл он проникает в клетки кишечника. Эффективность всасывания зависит от:
Степени эмульгирования желчью кофермента Q10; Размеров образующихся после эмульгирования мицелл (не более 0,5 мкм); Площади поверхности активного всасывания в кишечнике; Присутствия других жиров в пище.
Производители прибегают к использованию различных способов для улучшения биодоступности в выпускаемых препаратах кофермента Q10.
Уменьшение размеров частиц
Очевидным путём повышения биодоступности является уменьшение частиц кофермента Q10 до микро- и наноразмеров. На примере многих лекарственных веществ было показано, что уменьшение размеров частиц приводит к изменению биодоступности и эффективности. Однако в целом, применительно к коферменту Q10, уменьшение размеров частиц не приводит к большому успеху в повышении биодоступности.
Заключение в капсулы с маслом Хорошо известен тот факт, что всасывание жирорастворимых веществ улучшается, если в пище присутствуют липиды. Поэтому некоторые производители для повышения биодоступности кофермента Q10 в препарате заключают его в капсулы с маслом.
Повышение растворимости в воде Повышение биодоступности лекарственных веществ путём улучшения его растворимости в воде является часто используемым и применим также и к коферменту Q10. Примером такого подхода является получение водно-масляной микроэмульсии. Жирорастворимая форма Q10 с помощью пищевого эмульгатора переводится в водорастворимую форму, при этом образуются микроэмульсия, состоящая из водной фазы и ассоциатов Q10-эмульгатор. Технология молекулярного капсулирования позволяет переводить жирорастворимые вещества в водорастворимую форму; избежать в процессе всасывания этапа эмульгирования желчью жирорастворимого вещества; уменьшить размер частиц жирорастворимого вещества до всасываемых размеров. Это обеспечивает максимальное усваивание препарата, увеличивает биодоступность по сравнению с жирорастворимой формой Q10 в 2,6 разаКаленикова Е. И., Городецкая Е. А., Медведев О. С. Фармакокинетика коэнзима Q10 // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 2008. — Т. 146. — № 9, стр 288 и делает препарат более эффективным.
Применение в медицине
Кардиология По данным независимого метаанализа 2021 года, проведённого Кокрейном, включённые исследования предоставляют доказательства умеренного качества, что коэнзим Q10 снижает смертность от всех причин и количество госпитализаций при сердечной недостаточности. По данным метаанализа 2014 года недостаточны доказательства того, что кофермент Q10 способствует снижению риска сердечных заболеваний.
Препараты на основе кофермента Q позиционируются отдельными авторами для применения при профилактике и терапии заболеваний сердечно-сосудистой системы. Было показано, что кофермент Q эффективенMorisco C, Nappi A, Argenziano L et al. Noninvasive evaluation of cardiac hemodynamic during exercise in patients with chronic heart failure: effects of short-term coenzyme Q10 treatment // Molecular Aspects of Medicine. — 1994. — № 15. — Р. 155—163. - PMID 7752827 в комплексной терапии:
сердечной недостаточностиMortensen SA. Overview of coenzyme Q10 as adjunctive therapy in chronic heart failure. Rationale, design and end-points of «Q-symbio» — a multinational trial // Biofactors. — 2003. — № 18. — Р. 79-89. — PMID 14695923; ишемической болезни сердца (стенокардия, инфаркт миокарда, постинфарктный кардиосклероз)Kuklinski B, Weissenbacher E, Fahnrich A. Coenzyme Q10 and antioxidants in acute myocardial infarction // Molecular Aspects of Medicine. — 1994. — № 15. — P.143-147. - PMID 7752825Singh RB, Neki NS et al. Effect of coenzyme Q10 on risk of atherosclerosis in patients with recent myocardial infarction // Molecular and Cell Biochemistry. — 2003. — № № 1-2. — Р. 75-82. — PMID 12841346; атеросклероза; артериальной гипертонииRosenfeldt F, Haas SJ, Krum H. Hadj A, Ng K, Leon JY, Watts GF. Coenzym Q10 in the treatment of hypertension: a meta-analysis of clinical trials // Journal of Human Hypertension. — 2007. — № 21(4). — Р. 297—306. - PMID 17287847Singh RB, Niaz MA, Rastogi SS. et al. Effect of hydrosoluble coenzyme Q10 on blood pressures and insulin resistance in hypertensive patients with coronary artery disease // Journal of Human Hypertension. — 1999. — V.13. — № 3. — Р. 203—208. — PMID 10204818.; кардиомиопатииLangsjoen PH, Folkers K, Lyson K, Muratsu K, Lyson T, Langsjoen P. Pronounced increase of survival of patients with cardiomyopathy when treated with coenzyme Q10 and conventional therapy // International Journal of Tissue Reaction. — 1990. — V.12. — № 3. — Р. 163—168 - PMID 2276894; диастолической дисфункции миокардаLangsjoen PH, Langsjoen A, Willis R, Folkers K. Treatment of hypertrophic cardiomyopathy with coenzyme Q10 // Molecular Aspects of Medicine. — 1997. — № 18. Р. 145—151. - PMID 9266516 ; миокардиодистрофий различного происхождения; нарушениях сердечного ритма и проводимостиКравцова Л. А., Березницкая В. В., Школьникова М. А. Применение коэнзима Q10 в кардиологической практике // Российский вестник перинатологии и педиатрии. — 2007. — Т. 52. — № 6. — С. 51-58..
Сердечная недостаточность Большинство исследований по клиническому применению кофермента Q10 было проведено именно при сердечной недостаточности. Также было показано, что тяжесть сердечной недостаточности коррелирует с низким уровнем кофермента QMortensen SA, Vadhanavikit S, Folkers K. Deficiency of coenzyme Q10 in myocardial failure // Drugs under Experimental and Clinical Research. — 1984. — № 7. — Р. 497—502..
Наиболее масштабное исследование было проведено в 1994 году в Италии: в исследовании приняли участие 2 664 человека с сердечной недостаточностьюBaggio E, Gandini R et al . Italian multicenter study on the safety and efficacy of coenzyme Q10 as adjunctive therapy in heart failure. CoQ10 Drug Surveillance Investigators // Molecular Aspects of Medicine. — 1994 — № 15. — Р. 287—294.. За три месяца лечения у значительной части больных наблюдалось заметное улучшение состояния. При этом нормализовались следующие показатели: цианоз (у 78,1%), отеки (у 78,6%), субъективное ощущение больными аритмии (у 63,4%), бессонница (у 66,28%), головокружение (у 73,1%). Побочные явления наблюдались у 36 больных (1,5 %), из которых только у двадцати человек они были связаны с применением кофермента Q.
Ишемическая болезнь сердца Эффективность применения препаратов кофермента Q при ишемической болезни сердца показана лишь в отдельных клинических исследованиях на малых группах.