Koenzim Q10: Definisi, Sintesis, Penyerapan, Pengangkutan, dan Pembahagian

Koenzim Q10 (CoQ10; sinonim: ubiquinone) adalah vitaminoid (bahan seperti vitamin) yang ditemui pada tahun 1957 di University of Wisconsin. Penjelasan struktur kimianya dilakukan satu tahun kemudian oleh kumpulan kerja yang diketuai oleh ahli kimia produk semula jadi Prof K. Folkers. Koenzim Q adalah sebatian dari oksigen (O2), hidrogen (H) dan karbon (C) atom yang membentuk struktur quinone berbentuk cincin yang disebut. Rantai sisi isoprenoid lipofilik (larut lemak) dilekatkan pada cincin benzoquinone. Nama kimia koenzim Q ialah 2,3-dimethoxy-5-methyl-6-polyisoprene-parabenzoquinone. Bergantung pada bilangan unit isoprena, koenzim Q1-Q10 dapat dibezakan, semuanya berlaku secara semula jadi. Sebagai contoh, koenzim Q9 diperlukan oleh tumbuhan untuk fotosintesis. Hanya untuk manusia koenzim Q10 adalah mustahak. Oleh kerana koenzim Q terdapat di semua sel - manusia, haiwan, tumbuhan, bakteria - mereka juga disebut ubiquinones (Latin "ubique" = "di mana-mana"). Makanan haiwan, seperti daging otot, hati, ikan, dan telur, mengandungi terutamanya koenzim Q10, sementara makanan yang berasal dari tumbuhan memiliki ubiquinones dengan jumlah unit isoprena yang lebih rendah - contohnya, jumlah koenzim Q9 yang tinggi terdapat dalam produk bijirin penuh. Ubiquinones mempunyai persamaan struktur dengan vitamin E dan vitamin K.

Sintesis

Organisma manusia mampu mensintesis koenzim Q10 di hampir semua tisu dan organ. Laman utama sintesis adalah membran mitokondria ("Loji tenaga tenaga" sel eukariotik) di hati. Prekursor untuk bahagian benzoquinone adalah asid amino tirosin, yang disintesis secara endogen (dalam badan) dari asid amino penting (vital) fenilalanin. Kumpulan metil (CH3) yang melekat pada cincin quinone berasal dari penderma kumpulan metil sejagat (kumpulan penderma CH3) S-adenosylmethionine (SAM). Sintesis rantai sampingan isoprenoid mengikuti jalur biosintetik umum bahan isoprenoid melalui asid mevalonik (rantaian bercabang, asid lemak hidroksi tepu) - yang disebut jalur mevalonat (pembentukan isoprenoid dari asetil-koenzim A (asetil-CoA)). Sintesis diri Coenzyme Q10 juga memerlukan pelbagai kumpulan B vitamin, seperti niasin (vitamin B3), asid pantotenik (vitamin B5), pyridoxine (vitamin B6), asid folik (vitamin B9), dan cobalamin (vitamin B12). Sebagai contoh, asid pantotenik terlibat dalam penyediaan asetil-CoA, pyridoxine dalam biosintesis benzoquinone dari tirosin dan asid folik, dan cobalamin dalam remetilasi (pemindahan kumpulan CH3) dari homocysteine kepada methionine (→ sintesis SAM). Bekalan prekursor ubiquinone tirosin, SAM, dan asid mevalonik tidak mencukupi dan vitamin B3, B5, B6, B9, dan B12 dapat mengurangkan sintesis Q10 endogen dengan ketara dan meningkatkan risiko kekurangan koenzim Q10. Begitu juga, kekurangan (tidak mencukupi) pengambilan vitamin E dapat mengurangkan sintesis diri Q10 dan membawa kepada penurunan tahap ubiquinone organ yang ketara. Pesakit dengan jumlah jangka panjang pemakanan parenteral (pemakanan buatan yang melewati saluran gastrointestinal) sering menunjukkan kekurangan koenzim Q10 kerana sintesis endogen (endogen) yang tidak mencukupi. Sebab sintesis diri Q10 yang kekurangan adalah ketiadaan metabolisme hantaran pertama (penukaran bahan semasa bahagian pertama melalui hati) dari fenilalanin hingga tirosin dan keutamaan penggunaan tirosin untuk biosintesis protein (penghasilan protein endogen). Selain itu, kesan hantaran pertama dari methionine ke SAM tidak ada, sehingga metionin terutama transaminasi menjadi sulfat (anjakan atau pelepasan kumpulan amino (NH2)) di luar hati. Dalam perjalanan penyakit seperti fenilketonuria (PKU), kadar sintesis Q10 juga dapat dikurangkan. Penyakit ini adalah kesalahan metabolisme bawaan yang paling biasa dengan kejadian (jumlah kes baru) sekitar 1: 8,000. Pesakit yang terlibat menunjukkan kekurangan atau pengurangan aktiviti enzim fenilalanin hidroksilase (PAH), yang bertanggungjawab untuk pemecahan fenilalanin kepada tirosin. Hasilnya adalah pengumpulan (penumpukan) fenilalanin di dalam badan, menyebabkan terjadinya gangguan otak perkembangan. Kerana kekurangan jalan metabolik ke tirosin, kekurangan relatif asid amino ini berlaku, yang, sebagai tambahan kepada biosintesis neurotransmitter dopamin, hormon tiroid tiroksin dan pigmen pigmen melanin, mengurangkan sintesis koenzim Q10. Terapi dengan statin (dadah digunakan untuk menurunkan tahap kolesterol), yang digunakan untuk hiperkolesterolemia (peningkatan kadar kolesterol serum), dikaitkan dengan peningkatan keperluan koenzim Q10. Statin, Seperti simvastatin, pravastatin, lovastatin dan atorvastatin, tergolong dalam kelas bahan farmakologi perencat reduktase 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A (HMG-CoA reductase), yang menghalang (menghalang) penukaran HMG-CoA menjadi asid mevalonik - langkah penentu kadar dalam kolesterol sintesis - dengan menyekat enzim. Statin oleh itu juga dikenali sebagai kolesterol perencat enzim sintesis (CSE). Melalui sekatan HMG-CoA reduktase, yang menyebabkan penurunan penyediaan asid mevalonik, statin mencegah sintesis ubikinon endogen selain kolesterol biosintesis. Pengurangan kepekatan Q10 serum sering diperhatikan pada pesakit yang dirawat dengan perencat CSE. Namun, tidak jelas apakah penurunan Q10 serum disebabkan oleh penurunan sintesis diri atau dari penurunan kadar lipid serum atau kedua-duanya disebabkan oleh statin, kerana serum kepekatan ubiquinone-10, yang diangkut di darah oleh lipoprotein, berkorelasi dengan yang beredar lipid dalam darah. Sintesis diri Q10 yang terganggu menggunakan statin yang digabungkan dengan pengambilan makanan rendah (makanan) Q10 meningkatkan risiko kekurangan koenzim Q10. Atas sebab ini, pesakit yang perlu mengambil perencat reduktase HMG-CoA secara berkala harus memastikan pengambilan koenzim Q10 diet yang mencukupi atau menerima suplemen Q10 tambahan. Penggunaan koenzim Q10 dapat mengurangkan kesan sampingan perencat CSE, kerana ini sebahagiannya disebabkan oleh kekurangan ubiquinone-10. Dengan bertambahnya usia, penurunan Q10 kepekatan dapat diperhatikan di pelbagai organ dan tisu. Antara lain, sintesis diri yang dikurangkan dibincangkan sebagai penyebabnya, yang mungkin disebabkan oleh bekalan yang tidak mencukupi dengan prekursor ubiquinone dan / atau dengan pelbagai vitamin kumpulan B. Oleh itu, hiperhomocysteinemia (dinaikkan homocysteine tahap) sering dijumpai pada orang tua akibat kekurangan vitamin B12, asid folik, dan vitamin B6, masing-masing, yang dikaitkan dengan pengurangan SAM.

Penyerapan

Sama dengan vitamin A, D, E, dan K yang larut dalam lemak, koenzim Q juga diserap (diambil) di usus kecil atas semasa pencernaan lemak kerana rantai sisi isoprenoid lipofiliknya, iaitu. kehadiran lemak makanan sebagai alat mengangkut molekul lipofilik, asid hempedu untuk larut (meningkatkan kelarutan) dan membentuk misel (membentuk manik-manik pengangkutan yang menjadikan bahan larut lemak dapat diangkut dalam larutan berair), dan esterase pankreas (enzim pencernaan dari pankreas) untuk membelah ubikoin yang terikat adalah perlu untuk penyerapan usus yang optimum (pengambilan melalui usus). Ubiquinones yang terikat makanan terlebih dahulu menjalani hidrolisis (pembelahan dengan reaksi dengan air) di lumen usus dengan menggunakan esterase (enzim pencernaan) dari pankreas. Koenzim Q yang dilepaskan dalam proses ini mencapai membran sempadan berus enterosit (sel-sel epitelium usus kecil) sebagai sebahagian daripada misel campuran (agregat garam hempedu dan lipid amphiphilik) dan diinternalisasi (dimasukkan ke dalam sel). Secara intraselular (dalam sel), penggabungan (pengambilan) ubiquinones berlaku ke dalam chylomicrons (lipoprotein kaya lipid), yang mengangkut vitaminoid lipofilik melalui limfa ke dalam peredaran darah periferal. Oleh kerana berat molekul tinggi dan kelarutan lipid, ketersediaan bio ubiquinones yang disediakan rendah dan mungkin berkisar antara 5-10%. Kadar penyerapan menurun dengan peningkatan dos. Pengambilan serentak lemak dan sebatian tumbuhan sekunder, seperti flavonoid, meningkatkan ketersediaan bio koenzim Q10.

Pengangkutan dan pengedaran dalam badan

Semasa pengangkutan ke hati, percuma asid lemak (FFS) dan monogliserida dari chylomicrons dilepaskan ke tisu periferal, seperti tisu dan otot adiposa, di bawah tindakan lipoprotein lipase (LPL), yang terletak di permukaan sel dan belahan trigliserida. Proses ini menurunkan chylomicrons menjadi sisa chylomicron (sisa chylomicron rendah lemak), yang mengikat reseptor tertentu di hati. Penyerapan koenzim Q ke dalam hati berlaku oleh endositosis yang dimediasi oleh reseptor (penyerapan ke dalam sel oleh pencerobohan biomembran untuk membentuk vesikel). Di hati, koenzim rantai rendah yang disediakan (koenzim Q1-Q9) ditukar menjadi koenzim Q10. Ubiquinone-10 kemudian disimpan dalam VLDL (sangat rendah ketumpatan lipoprotein). VLDL disekresikan (dirembeskan) oleh hati dan dimasukkan ke dalam aliran darah untuk menyebarkan koenzim Q10 ke tisu ekstrahepatik (di luar hati). Coenzyme Q10 dilokalisasi dalam membran dan struktur subselular lipofilik, terutamanya membran mitokondria dalaman, dari semua sel badan - terutamanya yang mempunyai perolehan tenaga yang tinggi. Kepekatan Q10 tertinggi terdapat di jantung, hati, dan paru-paru, diikuti oleh buah pinggang, pankreas (pankreas), dan limpa. Bergantung pada nisbah redoks masing-masing (nisbah pengurangan / pengoksidaan), vitaminoid terdapat dalam bentuk teroksidasi (ubiquinone-10, disingkat CoQ10) atau bentuk berkurang (ubiquinol-10, ubihydroquinone-10, disingkat sebagai CoQ10H2) dan dengan demikian mempengaruhi kedua struktur dan peralatan enzimatik membran sel. Sebagai contoh, aktiviti fosfolipase transmembran (enzim belahan itu Phospholipid dan bahan lipofilik lain) dikawal oleh status redoks. Penggunaan koenzim Q10 oleh sel sasaran digabungkan erat dengan katabolisme lipoprotein (degradasi lipoprotein). Oleh kerana VLDL mengikat sel periferal, sebahagian Q10 bebas asid lemak, dan monogliserida diinternalisasi (dibawa ke dalam sel) oleh penyebaran pasif melalui tindakan lipoprotein lipase. Ini mengakibatkan katabolisme VLDL ke IDL (perantaraan ketumpatan lipoprotein) dan seterusnya kepada LDL (rendah ketumpatan lipoprotein; lipoprotein berketumpatan rendah kaya kolesterol). Ubiquinone-10 terikat kepada LDL dibawa ke dalam tisu hati dan ekstrahepatik melalui endositosis yang dimediasi reseptor di satu pihak dan dipindahkan ke HDL (lipoprotein berketumpatan tinggi) di sisi lain. HDL terlibat secara signifikan dalam pengangkutan bahan lipofilik dari sel periferal kembali ke hati. Jumlah stok ubiquinone-10 dalam tubuh manusia bergantung kepada bekalan dan dianggap 0.5-1.5 g. Dalam pelbagai penyakit atau proses, seperti miokard dan penyakit ketumbuhan, kencing manis melitus, penyakit neurodegeneratif, pendedahan radiasi, kronik tekanan dan meningkat usia atau faktor-faktor risiko, Seperti rokok dan Radiasi UV, koenzim Q10 kepekatan in darah plasma, organ dan tisu, seperti kulit, boleh dikurangkan. Radikal bebas atau keadaan patofisiologi dibincangkan sebagai penyebabnya. Masih tidak jelas sama ada kandungan Q10 yang dikurangkan itu sendiri mempunyai kesan patogen atau hanya kesan sampingan. Penurunan ubiquinone-10 seluruh badan dengan usia paling ketara pada otot jantung, selain otot hati dan rangka. Walaupun kanak-kanak berusia 40 tahun mempunyai Q30 kurang 10% pada otot jantung daripada yang sihat berusia 20 tahun, kepekatan Q10 pada usia 80 tahun adalah 50-60% lebih rendah daripada yang berumur 20 tahun yang sihat. Gangguan fungsional dijangkakan pada defisit Q10 25%, dan gangguan yang mengancam nyawa pada penurunan kepekatan Q10 di atas 75%. Beberapa faktor boleh dianggap sebagai penyebab penurunan kandungan ubiquinone-10 pada usia tua. Sebagai tambahan kepada penurunan sintesis endogen dan pengambilan makanan yang tidak mencukupi, penurunan mitokondria besar-besaran dan peningkatan penggunaan kerana oksidatif tekanan nampaknya berperanan.