Coenzym Q10 er også kendt som ubiquinon, ubidecarenon, coenzym Q og forkortes ofte CoQ10, CoQ eller blot Q10. Q10 er et molekyle af typen 1,4 benzoquinon*. Q refererer til den kemiske gruppe quinon og 10 til halens antal af isopren-undergrupper.
CoQ10 er et fedtopløseligt, vitaminlignende stof, som er til stede i de fleste eukaryote celler, primært i mitokondrierne. Det er en del af elektrontransportkæden og deltager i cellens aerobe respiration, idet det genererer energi i form af ATP. 95 % af menneskets energi bliver omsat på denne måde. De højeste CoQ10-koncentrationer findes derfor i de organer, som har det største behov for energi: hjerte, lever og nyrer. CoQ10 indgår kontinuerligt i redoxreaktioner, hvor det kan udveksle to elektroner. Det findes derfor i de tre redox-tilstande: fuldt oxideret (ubiquinon), semiquinon (ubisemiquinon) og fuldt reduceret (ubiquinol*).Mellors A, Tappel A, (1966). "The Inhibition of Mitochondrial Peroxidation by Ubiquinone and Ubiquinol". J. Biol. Chem. 241 (19): 4353–4356. .Mellors A, Tappel A, (July 1966). "Quinones and Quinols as Inhibitors of Lipid Peroxidation". Lipids 1 (4): 282–284. . Evnen til hhv. at tage og afgive elektroner gør desuden CoQ10 til en effektiv antioxidant.
Opdagelse og historie Coenzym Q10 blev opdaget i 1957 af professor Frederick L. Crane og hans kolleger ved University of Wisconsin-Madison* Enzyme Institute.Crane, F; Hatefi, Y; Lester, R; Widmer, C (1957). "Isolation of a quinone from beef heart mitochondria". Biochimica et Biophysica Acta 25 (1): 220–1. doi:10.1016/0006-3002(57)90457-2. .Peter H. Langsjoen, "Introduction of Coezyme Q10"[self-published source?] I 1958 beskrev Dr. Karl Folkers* og kolleger fra Merck den kemiske struktur. Peter Mitchell* berettede i 1961 om sin teori om eksistensen af en elektrontransportkæde, hvor CoQ10 spiller en afgørende rolle som protonbærer. Dette arbejde fik han en Nobelpris for i 1978. Både Gian Paolo Littarru og Karl Folkers viste i 1972 en sammenhæng mellem CoQ10-mangel og hjertesygdom hos mennesker. De kliniske studier i CoQ10 tog kraftigt til i 1980'erne, da det blev muligt at skaffe store mængder af rent Coenzym Q10 og at måle CoQ10-koncentrationer i plasma og blod. Lars Ernster har foretaget omfattende studier af enzymets funktion som antioxidant, der bekæmper frie radikaler. Adskillige forskere verden over har lige siden undersøgt CoQ10's rolle i forhold til en række sygdomme, herunder hjertekarsygdomme og kræft.
Kemiske egenskaber Der findes forskellige former for coenzym Q. De adskiller sig fra hinanden ved antallet af isopren-undergrupper i sidekæderne*. Den hyppigst forekommende type i menneskets mitokondrier er Q10. Q henviser til quinon-gruppen – til venstre på billedet herunder. Mens 10-tallet i navnet CoQ10 henviser til antallet af isopren-undergrupper i sidekæden (i parentesen til højre herunder). center|300px
Biokemisk rolle Coenzym Q10 findes i membranen* i mange organeller. Den højeste koncentration findes i mitokondriernes indermembraner, hvor CoQ10's primære funktion er at generere energi i elektrontransportkæden. Organellerne endoplasmatiske reticulum, lysosomer og vesikler indeholder også Q10.
CoQ10 og elektrontransportkæden CoQ10 er fedtopløseligt og derfor mobilt i cellemembraner. Det spiller en unik rolle i elektrontransportkæden i mitokondriernes indermembran. Udvekslingen af elektroner hen over membranen resulterer i en elektrokemisk gradient (spændingsforskel), som ATP-syntase benytter til at skabe ATP. I denne proces fungerer CoQ10 som elektronbærer fra enzymkomplekserne I og II til enzymkompleks III. CoQ10 er det eneste molekyle, som kan varetage denne funktion, og det er dermed af afgørende betydning for energiproduktionen i hver eneste celle i kroppen.
CoQ10 som antioxidant CoQ10's egenskaber som elektronbærer gør, at det også fungerer som antioxidant . CoQ10-molekylet gennemgår konstant en oxidations-reduktions-cyklus. Når det tager elektroner, bliver det reduceret. Og når det afgiver elektroner, bliver det oxideret. I reduceret tilstand er elektronerne kun løst bundet til CoQ10-molekylet. Det vil derfor let afgive en eller to elektroner til molekyler, der mangler dem, uden selv at blive til en fri radikal. CoQ10 hæmmer oxidation af lipider ved at forhindre produktionen af lipid-peroxyl-radikaler. Desuden reducerer CoQH2 den begyndende opståen af perferryl-radikaler og den særlige oxygenvariant singlet oxygen ved samtidig dannelse af ubisemiquinon og H2O2. Sidstnævnte er ligeledes et meget reaktivt molekyle, men det kan i modsætning til perferryl uskadeliggøres af andre mekanismer. Undertrykkelsen af begyndende perferryl-radikaler, som forhindrer udbredelsen af lipidperoxidation, beskytter ikke blot lipider, men også proteiner fra oxidation. Ydermere regenererer den reducerede form af CoQ10 effektivt E vitamin fra radikaltilstanden a-tokoferoxyl. I forbindelse med oxidativt stress resulterer interaktionen mellem H2O2 og DNA-bundne metalioner i dannelsen af hydroxyl radikaler. Her forhindrer CoQ10 oxidationen af baser, særligt i mitokondrielt DNA. I modsætning til andre antioxidanter hæmmer CoQ10 både initieringen og udbredelsen af lipid- og proteinoxidation. Det regenererer tilmed andre antioxidanter som nævnt ovenfor i tilfældet vitamin E. Det cirkulerende CoQ10 i LDL forhindrer desuden oxidationen af LDL, hvilket kan være en fordel i forbindelse med kardiovaskulære sygdomme.
Biosyntese (egenproduktion) Den lange proces mevalonate pathway producerer med udgangspunkt i acetyl-CoA stoffet farnesyl-PP (FPP). Dette er forløber for fx CoQ, kolesterol og dolicol. Et vigtigt enzym i denne proces er HMG Co-A reduktase, som typisk er mål for intervention i forbindelse med kardiovaskulære komplikationer. De kolesterolsænkende statiner blokerer HMG CoA reduktase. Dermed blokeres både syntesen af kolesterol og CoQ. Indtag af CoQ10 kan muligvis hæmme den sjældne, men alvorlige statinbivirkning rhabdomyolyse. CoQ's lange isoprensidekæde bliver syntetiseret af transprenyltransferase, som kombinerer FPP med adskillige isopentenyl-PP-molekyler – alle i trans-form.Tran UC, Clarke CF (June 2007). "Endogenous Synthesis of Coenzyme Q in Eukaryotes". Mitochondrion 7 (Suppl): S62–71. doi:10.1016/j.mito.2007.03.007. PMC 1974887. . Det næste trin består i en kondensation af denne polyisoprensidekæde og 4-hydroxybenzoat, katalyseret af polyprenyl-4-hydroxybenzoattransferase. Hydroxybenzoat bliver syntetiseret fra tyrosin eller phenylalanin. Disse to reaktioner ses både i mitokondrierne, i det endoplasmatiske reticulum og i peroxisomes, med andre ord finder syntesen sted adskillige steder i den animalske celle.Bentinger M, Tekle M, Dallner G (May 2010). "Coenzyme Q—biosynthesis and functions". Biochem. Biophys. Res. Commun. 396 (1): 74–9. doi:10.1016/j.bbrc.2010.02.147. . Muligheden for at øge den endogene biosyntese af CoQ10 har fået opmærksomhed i de senere år som led i et forsøg på at bekæmpe CoQ10-mangel. De involverede gener er PDSS1*, PDSS2*, COQ2* og COQ2/CABC1*.Carmen Espinós; Vicente Felipo; Francesc Palau (1 August 2009). Inherited Neuromuscular Diseases: Translation from Pathomechanisms to Therapies. Springer. pp. 122–. Retrieved 4 January 2011. Menneskets egenproduktion af CoQ10 topper i starten af 20'erne.
Absorption og metabolisme Absorption Exogen CoQ10 er et krystallinsk pulver, som er uopløseligt i vand. Optagelsen sker gennem samme proces som for lipider, og mekanismen minder om optagelsen af vitamin E – et andet, fedtopløseligt næringsstof. Det første led i processen er udskillelsen af galde og enzymer fra bugspytkirtlen i tyndtarmen. Dette medfører den emulgering og dannelse af miceller, som er nødvendig for optagelsen af lipofile (fedtopløselige) stoffer.Bhagavan, Hemmi N.; Chopra, Raj K. (2006). "Coenzyme Q10: Absorption, tissue uptake, metabolism and pharmacokinetics". Free Radical Research 40 (5): 445–53. doi:10.1080/10715760600617843. . Indtag af føde og tilstedeværelsen af fedtstoffer stimulerer kroppens udskillelse af galde, hvilket fremmer optagelsen af CoQ10. Serumkoncentrationen af CoQ10 er lavere i fastende end i ikke-fastende tilstand.Bogentoft 1991[verification needed] Ochiai A, Itagaki S, Kurokawa T, Kobayashi M, Hirano T, Iseki K (August 2007). "Improvement in intestinal coenzyme Q10 absorption by food intake". Yakugaku Zasshi 127 (8): 1251–4. doi:10.1248/yakushi.127.1251. . [verification needed]
Metabolisme Datamængden omkring CoQ10-metabolisme i dyr og mennesker er begrænset.Zmitek et al. (2008) Agro Food Ind. Hi Tec. 19, 4, 9. – Improving the bioavailability of CoQ10 I en undersøgelse med carbon-14-mærket* CoQ10 i rotter viste radioaktivitetsniveauet sig at være højest i leveren, da plasma-radioaktiviteten toppede 2 timer efter oral administration.Kishi, H.; Kanamori, N.; Nisii, S.; Hiraoka, E.; Okamoto, T.; Kishi, T. (1964). "Metabolism and Exogenous Coenzyme Q10 in vivo and Bioavailability of Coenzyme Q10 Preparations in Japan". Biomedical and Clinical Aspects of Coenzyme Q. Amsterdam: Elsevier. pp. 131–42. Dog bør det bemærkes, at den hyppigst forekommende form for coenzym Q i rotter er CoQ9. CoQ10 bliver tilsyneladende omsat i samtlige væv, mens udskillelsen hovedsageligt er fækal. Ved ophør af indtagelse af CoQ10-tilskud vender niveauet tilbage til sit oprindelige leje i løbet af få dage – uanset typen af tilskud.Ozawa, Y; Mizushima, Y; Koyama, I; Akimoto, M; Yamagata, Y; Hayashi, H; Murayama, H (1986). "Intestinal absorption enhancement of coenzyme Q10 with a lipid microsphere". Arzneimittel-Forschung 36 (4): 689–90. .
CoQ10-mangel og forgiftning Der er to hovedårsager til CoQ10-mangel hos mennesker: nedsat biosyntese (egenproduktion) og øget brug i kroppen. Biosyntese er den største kilde til CoQ10. Biosyntesen er afhængig af mindst 12 forskellige gener, og mutationer i flere af dem fører til CoQ10-mangel. Andre genetiske defekter kan også påvirke CoQ10-niveauet. Fx mutationer i mitokondrielt RNA, ETFDH, APTX and BRAF, som er gener, der ikke er direkte involveret i biosyntesen af CoQ10. Statiners rolle i forbindelse med CoQ10-mangel er omdiskuteret.Trevisson E, Dimauro S, Navas P, Salviati L (October 2011). "Coenzyme Q deficiency in muscle". Curr. Opin. Neurol. 24 (5): 449–56. doi:10.1097/WCO.0b013e32834ab528. . Ligeledes menes nogle kroniske sygdomme (fx kræft og hjertesygdom) at reducere biosyntesen og at øge behovet for CoQ10 i kroppen, men der findes endnu ikke entydige data, som beviser dette. Overdosering eller forgiftning ses end ikke ved høje doser af CoQ10. En daglig dosis på 3600 mg har vist sig at være tolereret af både raske og syge personer.Hyson HC, Kieburtz K, Shoulson I, et al. (September 2010). "Safety and tolerability of high-dosage coenzyme Q10 in Huntington's disease and healthy subjects". Mov. Disord. 25 (12): 1924–8. doi:10.1002/mds.22408. . Dog oplever nogle mennesker bivirkninger (fra mave-tarmkanalen, hovedpine og hududslæt), når de indtager meget store doser. Den øvre sikre grænse (OSL, Observed Safe Level) er sat til 1200 mg/dag.Hathcock JN, Shao A (August 2006). "Risk assessment for coenzyme Q10 (Ubiquinone)". Regul. Toxicol. Pharmacol. 45 (3): 282–8. doi:10.1016/j.yrtph.2006.05.006. .
Kliniske vurderingsteknikker Selvom CoQ10 kan måles i plasma, er resultatet snarere et udtryk for indtaget end for niveauet ude i vævet. Typisk måles CoQ10-niveauet i hudens fibroblaster, muskelbiopsier og mononukleære blodceller. Dyrkede fibroblaster kan også bruges til at måle omfanget af CoQ10-biosyntese – ved at måle optaget af carbon-14-mærket p-hydroxybenzoa.Montero R, Sánchez-Alcázar JA, Briones P, et al. (June 2008). "Analysis of coenzyme Q10 in muscle and fibroblasts for the diagnosis of CoQ10 deficiency syndromes". Clin. Biochem. 41 (9): 697–700. doi:10.1016/j.clinbiochem.2008.03.007. .
Statiner, beta-blokkere og CoQ10