קואנזים Q10 (CoQ10; שם נרדף: יוביקווינון) הוא ויטמין מינואיד (חומר דמוי ויטמין) שהתגלה בשנת 1957 באוניברסיטת ויסקונסין. הבהרת המבנה הכימי שלה בוצעה כעבור שנה על ידי קבוצת העבודה בראשות כימאי המוצרים הטבעיים פרופ 'ק. פולקרס. קואנזימים Q הם תרכובות של חמצן (O2), הידרוגנציה (יד פַּחמָן (ג) אטומים היוצרים מבנה קינונון בצורת טבעת. טבעת בנזוקינון מחוברת ליפופילית (מסיסה בשומן) איזופרנואידית. השם הכימי של קואנזים Q הוא 2,3-דימתוקסי-5-מתיל-6-פוליסופרן-פרבנזוקווינון. בהתאם למספר יחידות האיזופרן ניתן להבחין בין קואנזימים Q1-Q10 שכולם מתרחשים באופן טבעי. לדוגמה, קואנזים Q9 נדרש על ידי צמחים לצורך פוטוסינתזה. לבני אדם בלבד קואנזים Q10 זה חיוני. מאחר וקואנזימים Q קיימים בכל התאים - אנושיים, בעלי חיים, צמחים, בקטריה - הם נקראים גם יוביקווינונים (לטינית "ubique" = "בכל מקום"). מזון מן החי, כגון בשר שרירים, כבד, דג ו ביצים, מכילים בעיקר קואנזים Q10בעוד שמזונות שמקורם צמחי מכילים בעיקר יוביקווינונים עם מספר נמוך יותר של יחידות איזופרן - למשל, כמות גבוהה של קואנזים Q9 נמצאת במוצרי דגנים מלאים. ל- Ubiquinones יש דמיון מבני ל- ויטמין E ו ויטמין K.
סינתזה
האורגניזם האנושי מסוגל לסנתז את הקואנזים Q10 כמעט בכל הרקמות והאיברים. האתרים העיקריים של סינתזה הם הממברנות של המיטוכונדריה ("תחנות כוח אנרגיה" של תאים אוקריוטים) ב כבד. המבשר לחלק הבנזוקינון הוא חומצת האמינו טירוזין, המסונתזת באופן אנדוגני (בגוף) מחומצת האמינו החיונית (חיונית) פנילאלנין. קבוצות המתיל (CH3) המחוברות לטבעת הקינון נגזרות מתורמת קבוצת המתיל האוניברסלית (קבוצות CH3 התורמות) S-adenosylmethionine (SAM). הסינתזה של שרשרת הצד האיזופרנואידית עוקבת אחר המסלול הביוסינתטי הכללי של חומרים איזופרנואידים באמצעות חומצה מבולונית (חומצת שומן הידרוקסית רוויה מסועפת) - מה שמכונה מסלול מבוך (היווצרות של איזופרנואידים מאצטיל-קואנזים A (אצטיל-CoA)). קואנזים Q10 סינתזה עצמית דורשת גם קבוצת B שונות ויטמינים, כגון ניאצין (ויטמין B3), חומצה פנטותנית (ויטמין B5), פירידוקסין (ויטמין B6), חומצה פולית (ויטמין B9) וקובלאמין (B12 ויטמין). לדוגמה, חומצה פנטותנית מעורב באספקת אצטיל-CoA, פירידוקסין בביוסינתזה של בנזוקינון מטירוזין ו חומצה פולית, וקובלאמין ברמתילציה (העברת קבוצת CH3) של הומוציסטאין ל מתיונין (→ סינתזה של SAM). אספקה לא מספקת של מבשרי היוביקווינון טירוזין, SAM וחומצה מבלית ו ויטמינים B3, B5, B6, B9 ו- B12 יכולים להפחית באופן משמעותי את סינתזת ה- Q10 האנדוגנית ולהגדיל את הסיכון למחסור בקואנזים Q10. באופן דומה, צריכת לקוי (לא מספקת) של ויטמין E יכול להפחית את הסינתזה העצמית של Q10 ו- עוֹפֶרֶת לירידה משמעותית ברמות היוביקווינון של האיברים. חולים בסך הכל לטווח ארוך תזונה פרנטרלית (תזונה מלאכותית העוקפת את מערכת העיכול) מגלה לעיתים קרובות מחסור בקואנזים Q10 עקב סינתזה אנדוגנית (אנדוגנית) שאינה מספקת. הסיבה לסינתזה העצמית של Q10 לקויה היא היעדר מטבוליזם במעבר ראשון המרה של חומר במהלך המעבר הראשון שלו דרך כבד) מפנילאלנין לטירוזין והשימוש המועדף בטירוזין לביוסינתזה של חלבון (ייצור אנדוגני של חלבון). בנוסף, אפקט המעבר הראשון של מתיונין ל- SAM נעדר, כך שמתיונין מתוחזק בעיקר לגופרתי (תזוזה או שחרור של קבוצת אמינו (NH2)) מחוץ לכבד. במהלך מחלות כגון פנילקטונוריה (PKU), ניתן להפחית גם את קצב הסינתזה של Q10. מחלה זו היא השגיאה המולדת הנפוצה ביותר של חילוף חומרים עם שכיחות (מספר מקרים חדשים) של בערך 1: 8,000. חולים מושפעים מראים חוסר או מופחת בפעילות של האנזים פנילאלנין הידרוקסילאז (PAH), האחראי על פירוק פנילאלנין לטירוזין. התוצאה היא הצטברות (הצטברות) של פנילאלנין בגוף, מה שמוביל לפגיעה מוֹחַ עקב היעדר מסלול מטבולי לטירוזין, קיים חסר יחסי של חומצת אמינו זו, אשר בנוסף לביוסינתזה של נוירוטרנסמיטר דופמין, הורמון בלוטת התריס תירוקסין והפיגמנט הפיגמנטרי המלנין, מפחית את הסינתזה של הקואנזים Q10. תרפים עם סטטינים (תרופות נהג להוריד רמות כולסטרול), המשמש ל היפרכולסטרולמיה (רמות גבוהות של כולסטרול בסרום), קשור לדרישות קואנזים Q10 מוגברות. סטטינים, כמו סימבסטטין, פרבסטטין, לובסטטין ו אטורווסטטין, שייכים לסוג החומרים התרופתי של מעכבי 3-הידרוקסי-3-מתיל גלוטריול-קואנזים A, אשר מעכבים (מעכבים) את ההמרה של HMG-CoA לחומצה מבולונית - שלב הקובע קצב כולסטרול סינתזה - על ידי חסימת האנזים. סטטינים לכן מכונים גם כולסטרול מעכבי אנזים סינתזה (CSE). באמצעות מצור של רדוקטאז HMG-CoA, המוביל לירידה באספקת חומצה מבולונית, סטטינים מונעים סינתזת אנדוגנית של אוביקווינון בנוסף ל כולסטרול ביוסינתזה. ריכוזים מופחתים של Q10 בסרום נצפים לעיתים קרובות בחולים שטופלו במעכבי CSE. עם זאת, לא ברור אם ירידת Q10 בסרום נובעת מירידה בסינתזה העצמית או מירידה המושרה על ידי סטטינים ברמות השומנים בדם או בשניהם, מכיוון שהסרום ריכוז של יוביקווינון -10, המועבר ב דם על ידי ליפופרוטאינים, מתואם לזה של מחזור שומנים בדם. הסינתזה העצמית הלקויה של Q10 באמצעות סטטינים בשילוב צריכת Q10 נמוכה במזונות (תזונתיים) מעלה את הסיכון לחסר בקואנזים Q10. מסיבה זו, חולים הזקוקים ליטול מעכבי רדוקטאז של HMG-CoA באופן קבוע צריכים לדאוג לצריכה מספקת של קואנזים Q10 תזונתי או לקבל תוספת Q10 נוספת. השימוש בקואנזים Q10 יכול להפחית משמעותית את תופעות הלוואי של מעכבי CSE, מכיוון שאלה נובעים בחלקם מגירעון של יוביקווינון -10. עם העלייה בגיל, Q10 יורד ריכוז ניתן לצפות באיברים ורקמות שונים. בין היתר, סינתזה עצמית מופחתת נידונה כגורם, הנובע ככל הנראה מאספקה מספקת עם קודמי היוביקווינון ו / או עם מגוון ויטמינים של קבוצת B. לכן, היפרהומוציסטינמיה (מוּרָם הומוציסטאין נמצא לעתים קרובות אצל קשישים כתוצאה ממחסור של B12 ויטמין, חומצה פולית, וויטמין B6, בהתאמה, אשר קשור לספק מופחת של SAM.
קליטה
בדומה לוויטמינים A, D, E ו- K המסיסים בשומן, גם קואנזימים Q נספגים (נלקחים) במעי הדק העליון במהלך עיכול השומן בגלל שרשרת הצד האיזופרנואידית הליפופילית שלהם, כלומר. נוכחות של שומנים תזונתיים כאמצעי להובלת מולקולות ליפופיליות, של חומצות מרה להתמוססות (להגברת המסיסות) וליצירת מיסלים (יוצרים חרוזי תחבורה ההופכים חומרים מסיסים בשומן לתעבורה בתמיסה מימית) ושל אסטרזות בלבלב (אנזימי עיכול לבלב) לניתוק אוביקווינונים קשורים הכרחי לספיגת מעיים אופטימלית (ספיגה דרך המעי). יוביקווינונים הקשורים למזון עוברים תחילה הידרוליזה (מחשוף בתגובה עם מים) בלומן המעי באמצעות אסתרזות (אנזימי עיכול) מהלבלב. הקואנזימים Q המשתחררים בתהליך זה מגיעים לקרום גבול המברשת של האנטרוציטים (תאי אפיתל המעי הדק) כחלק מהמיסלים המעורבים (אגרגטים של מלחי מרה ושומנים אמפיפיליים) ומופנמים (נלקחים לתאים). תוך תאיים (בתוך התאים), התאגדות (ספיגה) של יוביקווינונים מתרחשת בכילומיקרונים (ליפופרוטאינים עשירים בשומנים), המעבירים את הויטמינים הליפופילים דרך הלימפה למחזור הדם ההיקפי. בשל המשקל המולקולרי הגבוה ומסיסות השומנים, הזמינות הביולוגית של האוביקווינונים המסופקים נמוכה ונעה ככל הנראה בין 5-10%. קצב הספיגה יורד עם הגדלת המינון. צריכה בו זמנית של שומנים ותרכובות צמחיות משניות, כמו פלבנואידים, מגבירה את הזמינות הביולוגית של קואנזים Q10.
הובלה והפצה בגוף
במהלך ההובלה לכבד, חינם חומצות שומן (FFS) ומונוגליצרידים מכילומיקרונים משתחררים לרקמות היקפיות, כגון רקמת שומן ושרירים, תחת פעולת ליפופרוטאין. ליפאז (LPL), אשר ממוקם על משטחי תאים וניתוחים טריגליצרידים. תהליך זה משפיל את הכרומיקרונים לשאריות צ'ילומיקרון (שרידי צ'ילומיקרון דלי שומן), הנקשרים לקולטנים ספציפיים בכבד. צריכת קואנזימים Q לכבד מתרחשת על ידי אנדוציטוזה בתיווך קולטן (ספיגה לתאים על ידי התלהמות של הביו-ממברנה ליצירת שלפוחיות). בכבד, קואנזימים בעלי שרשרת נמוכה המסופקים לעיכול (קואנזימים Q1-Q9) הופכים לקואנזים Q10. Ubiquinone-10 מאוחסן לאחר מכן ב- VLDL (נמוך מאוד צפיפות ליפופרוטאינים). VLDL מופרש (מופרש) על ידי הכבד ומוחדר לזרם הדם להפצת קואנזים Q10 לרקמות חוץ-כבדיות (מחוץ לכבד). קואנזים Q10 ממוקם בממברנות ובמבנים תת תאיים ליפופיליים, במיוחד בקרום המיטוכונדריה הפנימי, של כל תאי הגוף - בעיקר אלה עם מחזור אנרגיה גבוה. ריכוזי Q10 הגבוהים ביותר נמצאים ב לֵב, כבד, ריאות, ואחריו כליות, לבלב (לבלב), ו טחול. בהתאם ליחסי החיזור המתאימים (יחסי הפחתה / חמצון), הוויטמינואיד קיים בחמצון (יוביקווינון 10, בקיצור CoQ10) או בצורה מופחתת (יוביקווינול -10, יוביהידרוקינון -10, בקיצור CoQ10H2) ובכך משפיע על שני המבנים והציוד האנזימטי של ממברנות התאים. לדוגמא, פעילות של פוספוליפאזים טרנסממברניים (אנזימים המפלג הזה פוספוליפידים וחומרים ליפופיליים אחרים) נשלט על ידי מצב החמצון. צריכת הקואנזים Q10 על ידי תאי היעד משולבת היטב לקטבוליזם של ליפופרוטאין (השפלה של ליפופרוטאינים). כאשר VLDL נקשר לתאים היקפיים, חלקם Q10, ללא תשלום חומצות שומן, ומונוגליקרידים מופנמים (נלקחים לתאים) על ידי דיפוזיה פסיבית באמצעות פעולת הליפופרוטאין ליפאז. התוצאה היא קטבוליזם של VLDL ל- IDL (ביניים צפיפות ליפופרוטאינים) ובהמשך ל LDL (נָמוּך צפיפות ליפופרוטאינים; ליפופרוטאינים בעלי צפיפות נמוכה עשירה בכולסטרול). Ubiquinone-10 חייב LDL נלקח לרקמות כבד ורקמות מחוץ לכבד באמצעות אנדוציטוזה בתיווך קולטן מחד ומועבר ל HDL (ליפופרוטאינים בצפיפות גבוהה) לעומת זאת. HDL מעורב באופן משמעותי בהובלת חומרים ליפופיליים מתאי פריפריה חזרה לכבד. מלאי היוביקווינון -10 בגוף האדם תלוי באספקה ונחשב ל 0.5-1.5 גרם. במחלות או תהליכים שונים, כגון שריר הלב ו מחלות גידולים, סוכרת מחלה, מחלות ניווניות ניווניות, חשיפה לקרינה, כרונית לחץ וגיל עולה או גורמי סיכון, כמו עישון ו קרינת UV, הקואנזים Q10 ריכוז in דם פלזמה, איברים ורקמות, כגון עור, עשוי להיות מופחת. רדיקלים חופשיים או מצבים פתופיזיולוגיים נדונים כגורם. לא ברור אם לתוכן Q10 המופחת עצמו השפעות פתוגניות או שהוא תופעת לוואי בלבד. ירידה ביוביקינון -10 של כל הגוף עם הגיל בולטת ביותר בשרירי הלב, בנוסף לשרירי הכבד והשלד. בעוד שבגיל 40 יש בערך 30% פחות שריר לב של Q10 בהשוואה לבני 20 בריאים, הריכוז Q10 של בני 80 נמוך ב- 50-60% מזה של ילדים בני 20 בריאים. הפרעות תפקודיות ניתן לצפות בגירעון של 10% ברבעון השני של 25%, והפרעות מסכנות חיים בירידה בריכוז Q10 מעל 75%. מספר גורמים יכולים להיחשב כגורם לירידה בתוכן של יוביקווינון 10 בגיל מבוגר. בנוסף לירידה בסינתזה אנדוגנית ולצריכה תזונה לא מספקת, ירידה במיטוכונדריה מסה וצריכה מוגברת עקב חמצון לחץ נראה שמשחק תפקיד.
