Biokemijska vloga koencima Q10

Datoteke:
DatotekaVelikost
Snemi datoteko (_koencim_q10_.doc)_koencim_q10_.doc127 kB
1. UVOD
Koencim Q10 pripada družini molekul, poznanimi kot ubikinoni. Vse živali, vključno s človekom, lahko sinetizirajo ubikinone, zato ga ne moremo smatrati za vitamin.
Ime ubikinon se nanaša na ubikvitarno (povsod navzočo) prisotnost teh molekul v živih organizmih (praktično v vseh verigah za prenos elektronov) in na njihovo biokemijsko zgradbo, ki vsebuje funkcionalno skupino, znano kot benzokinon (benzenov obroč z dvojno ketonsko skupino).
Ubikinoni so v maščobi topne molekule, ki vsebujejo 1-12 izoprenskih enot (na sliki), vsaka od teh je iz petih ogljikov. Ubikinon v človeku, ubidekakinon oz. koencim Q10, ima rep iz 10 izoprenskih enot, vezan na benzokinonovo glavo. Ubikinoni v ostalih organizmih imajo ponavadi krajše izoprenske verige. Funkcionalna skupina je kinonov obroč.

Koencim Q obstaja v treh oksidativnih stanjih:
1) popolnima reducirana oblika ubikinola 2) radikalni semikinonski intermediat

3) popolnoma oksidirana oblika ubikinona


2. BIOSINTEZA
Koencim Q10 se sintetizira v večini človeških tkiv. Sinteza vsebuje tri osnovne korake:
 sinteza (benzo)kinona iz aminokislin tirozina in fenilalanina
 sinteza izoprenske stranske verige iz acetil-koencima A (CoA) preko mevalonata
 povezava oziroma kondenzacija teh dveh struktur
Pomembno vlogo pri sintezi koencima Q10 igra encim HMG (hidroksimetilglutaril) - CoA reduktaza, ki sodeluje tudi pri sintezi holesterola.

3. VLOGA
Koencim je izredno topen v lipidih in ga najdemo praktično v vseh celičnih membranah, kjer lebdi v fosfolipidnem dvosloju membran, katerega naj bi pomagal stabilizirati.
Glavna značilnost fiziološke funkcije koencima Q10 je zmožnost benzokinonove skupine (glave), da prejema in oddaja elektrone. V večini membran so že določili encime, ki reducirajo ubikinon in oksidirajo ubikinol. Menjava položaja med oksidacijo/redukcijo lahko spremeni strukturne ali encimske lastnosti membrane.

3.1. MITOHONDRIJSKA ATP SINTEZA
Pretvorba energije iz ogljikovih hidratov in maščob v ATP (adenozin trifosfat), obliko energije za celice, zahteva prisotnost koencima Q10, ki je ključni del tega celičnega mehanizma in tako priskrbi energijo za življenjsko potrebne funkcije. Največji del proizvodnje ATP se odvija na notranji membrani mitohondrija, kjer se koencim Q10 tudi nahaja. Ima edinstveno funkcijo, prenaša namreč elektrone iz primarnih substratov v sistem oksidaz. Ta sistem prenaša protone na zunanjo stran mitohondrijske membrane ter tako ustvarja čezmembranski protonski gradient. Ko se protoni vračajo nazaj v notranjost skozi encimski mehanizem za tvorbo ATP (encim ATP sintaza), poganjajo tvorbo ATP.
Prenašalci so v verigi razporejeni tako, da njihova afiniteta za elektrone vzdolž verige narašča, in tako ne rabijo dodatne energije.
Najprej kompleks I (NADH-dehidrogenaza) od NADH prejme dva elektrona, ki jih odda koencimu Q10. Hkrati se prenesejo protoni v medmembranski prostor. Prav tako koencimu Q10 elektrone iz FADH2 odda tudi kompleks II. V naslednjem delu se elektroni prenesejo iz ubikinola na citokrom bc1, kompleks III. Citokromi so proteinski prenašalci elektronov, imajo prostetično skupino hem, ki lahko v posameznem ciklu sprejme ali odda le po en elektron, medtem ko CoQH2 lahko odda dva elektrona. Elektroni, ki prek CoQH2 vstopajo v kompleks III, se zato razdelijo na dve ločeni, a vseeno povezani poti, ki sestavljata t.i. Q ciklus. Pot elektronov prek tega dela dihalne verige je zapletena, razultat pa preprost: CoQH2 se oksidira, citokrom pa se reducira. Tudi kompleks III deluje kot protonska črpalka, saj se protoni, sproščeni pri oksidaciji CoQH2 v CoQ, sprostijo v medmembranski prostor in tako ustvarjajo protonski gradient. Kompleks IV sestavlja citokrom oksidaza, kjer se izvede 4-elektronska redukcija O2 v H2O. Tudi kompleks IV deluje kot protonska črpalka.
3.2. LIZOSOMSKA FUNKCIJA
Lizosomi so organeli, ki so v celici specializirani za razgradnjo nerabnih snovi. Prebavni encimi v lizosomih delujejo optimalno pri kislem pH, torej potrebujejo stalno zalogo protonov. Membrane lizosomov vsebujejo relativno visoko koncentracijo koencima Q10, ki igra pomembno vlogo v transportu protonov čez lizosomsko membrano in tako vzdržuje optimalni pH za celično recikliranje.

3.3. PRENOS Na+/H+
Koencim Q10 sodeluje tudi pri aktivaciji prenosa Na+/H+ čez membrano, ki ga izvaja Na+/H+ antiport, tako da celica lahko razvije negativni membranski potencial, ki je pomemben za mnogo celičnih funkcij in transportnih nalog.

3.4. KOENCIM Q10 KOT ANTOKSIDANT
V svoji reducirani obliki (torej ubikinol, CoQH2) je koencim Q10 zelo učinkovit lipidotopen antioksidant. Potrebna je prisotnost dovolj velike količine CoQH2 v celičnih membranah, skupaj z encimi, ki so zmožni redukcije oksidiranega CoQ nazaj v CoQH2. Znani so najmanj trije encimi, ki koencim Q10 v plazmalemi in endomembranah ohranjajo reduciran.
Odkrito je bilo, da CoQH2 ovira lipidno peroksidacijo, ko so celične membrane in LDL (low-density lipoproteins) izpostavljeni oksidacijskim pogojem izven telesa (ex vivo). Ko je LDL oksidiran ex vivo, je CoQH2 prvi iztrošeni antioksidant. Tudi oksidacija lipidov in poraba tokoferola (vitamina E) sta ob prisotnosti CoQH2 zaustavljena. Poleg neposredne nevtralizacije prostih radikalov je CoQH2 zmožen tudi regeneracije α-tokoferola. Koencima Q10 je v membranah ponavadi tri- do tridesetkrat več od tokoferola.
V pogojih oksidativnega stresa (sproži ga nutriitivno pomanjkanje selena in α –tokoferola), se količina koencima Q10 v membranah močno poveča, prav tako pa se poveča tudi vsebnost encima ki reducira koencim Q10 (encim DT diaforaza).
Neposredni prikaz učinkovitosti koencima Q10 kot antioksidanta je kvas, ki mu primanjkuje koencima Q10. Kvas, mutiran s pomanjkanjem sinteze koencima Q10, kaže več nastajanja peroksida kot normalen kvas. Še en prikaz eliminacije radikalov je s postopkom zdravljenja kože s koencimom Q10 pri starejših ljudeh. Luminescenca prostih radikalov je odstranjena, ko nanesemo kremo, ki vsebuje koencim Q10.

4. VZAJEMNO DELOVANJE HRANIL
4.1. VITAMIN E: tokoferol in koencim Q10 sta osnovna lipidotopna antioksidanta v membranah in lipoproteinih. Ko tokoferol nevtralizira prosti radikal se sam oksidira in tvori tokoferoksilni radikal (ki in vitro pod določenimi pogoji pospešuje oksidacijo lipoproteinov. Ko reducirana oblika koencima Q10 reagira z , se obnovi tokoferol in tvori polkinonski radikal (CoQH.). CoQH. lahko reagira s kisikom (O2) in ustvari superoksid (O2.-), ki je mnogo manj oksidativen radikal kot prvotni. Vendar pa lahko tudi sam CoQH. reducira tokoferoksilni radikal nazaj v tokoferol, posledično pa se tvori popolnoma oksidiran koencim Q10, ki ne reagira s kisikom in ne tvori O2.- .
4.2. VITAMIN C: Obstajajo dokazi, da naj bi bil od koencima Q10 odvisen transport elektronov čez plazmalemo lahko uporabljen pri regeneraciji askorbata zunaj celice iz askorbatnega radikala. Znotraj celice lahko askorbat regenerira sistem, ki temelji na glutationu , regeneracija zunaj pa zahteva prenos elektronov čez plazmalemo, ki je deloma odvisen od prisotnosti koencima Q10 v membrani.

5. VZAJEMNO VPLIVANJE Z ZDRAVILI
5.1 WARFARIN: Hkratna uporaba warfarina in dodatkov koencima Q10 naj bi zmanjševala antokoagulativne učinke warfarina. Posameznik, ki jemlje warfarin, naj ne bi užival dodatkov koencima Q10 brez posvetovanja z zdravnikom, ki mu je predpisal antikoagulativno terapijo.
5.2. INHIBITORJI HMG-CoA REDUKTAZE (STATINI): Statini so pogosto uporabljena zdravila za nižanje vsebnosti holesterola, ki pa lahko vplivajo tudi na endogeno sintezo koencima Q10, pri sintezi katerega deluje HMG-CoA reduktaza. Mnoge raziskave so pokazale manjšanje vsebnosti koencima Q10 v plazmi pri osebah, ki so jih zdravili z inhibitorji HMG-CoA reduktaze, ni pa še jasno, ali terapija z inhibitorji HMG-CoA reduktaze zmanjša vsebnost koencima Q10 v tkivih pri ljudeh. Čeprav je 6 mesečno jemanje statina pri pacienih z visoko vsebnostjo holesterola v serumu tam znižalo vsebnost koencima Q10, pa se vsebnost le-tega v skeletnih mišicah ni pomanjšala. Ni še povsem jasno, ali morajo pacienti, ki jemljejo statine, jemati tudi nadomestke koencima Q10, saj so na tem področju potrebne nadaljnje raziskave.

6. VIRI KOENCIMA Q10
6.1. VIRI V HRANI: Raziskovalci so ugotovili, da je povprečen dnevni vnos koencima Q10 3-5 mg, normalna raven koencima Q10 v krvi pa je okrog 1 l/ml krvi. Koencim je lipidotopen in je najbolje absorbiran z maščobami v mesu, glavne vire koencima Q10 v prehrani predstavljajo predvsem meso, perutnina in ribe, drugi relativno bogati viri so še sojino olje in oreščki. Sadje, zelenjava, jajca in mlečni izdelki so skromni viri koencima Q10. V tkivih z neokrnjeno sintezo količina v vseh membranah doseže zasičenost. Vsebnost koencima Q10 v različnih tkivih s starostjo postopoma pada, vendar še niso ugotovili, ali to upadanje povzroča pomanjkanje koencima Q10 v tkivih.
6.2. PREHRAMBENI DODATKI
V Sloveniji je koencim Q10 dostopen kot prehramben dodatek brez recepta. Odmerki dodatkov se pri odraslih gibajo pri približno 30-60 mg/dan, terapevtske količine se za odrasle gibajo okrog 100-300 mg/dan, uporabljene pa so bile celo količine do 1200 mg/dan pri zdravljenju zgodnjih oblik Parkinsonove bolezni pod zdravniškim nadzorom.
6.2.1. STRANSKI UČINKI: Poročanj o hujših stranskih učinkih ni niti pri ljudeh, ki so oralno jemali velike količine dodatkov tudi do 30 mesecev.

7. POMANJKANJE
Pomanjkanja koencima Q10 v splošni populaciji ni zaznati, zato lahko domnevajo, da normalna biosinteza in raznovrstna prehrana zdravim osebam priskrbita zadostne količine le-tega.
Genetske napake pri biosintezi koencima Q10 so redke, v medicinski literaturi poročajo le o štirih takih primerih. Manjše koncentracije koencima Q10 v plazmi so zaznali pri bolnikih z diabetesom, rakom in zastojnimi motnjami srca.

8. PREPREČEVANJE BOLEZNI
8.1. STARANJE
Teorije o prostih radikalih in mitohondrijskem staranju navajajo, da reaktivne oksidativne vrste (ROS – reactive oxygen species) povzročajo oksidativne poškodbe celičnih struktur, kar močno vpliva na zmanjšanje njihove funkcije, to pa spremlja staranje. ROS proizvajajo mitohondriji kot stranski proizvod pri tvorbi ATP molekul. Če jih antioksidanti ne nevtralizirajo, lahko ROS sčasoma poškodujejo mitohondrije, ki tako manj učinkovito delujejo in proizvajajo še več ROS. Tu pomembno vlogo igra koencim Q10, ki deluje kot antioksidant v mitohondrijski membrani, a vsebnost koencima Q10 naj bi s starostjo v tkivih upadala.
8.2. SRČNO-ŽILNE BOLEZNI
Oksidativna modifikacija LDL v stenah arterij naj bi bil zgoden znak razvoja ateroskleroze. Reducirana oblika koencima Q10 zavira oksidacijo LDL in vitro in sodeluje z tokoferolom pri preprečevanju oksidacije LDL.



9. POVZETEK
 Koencim Q10 je lipidotopna molekula, primarno sintetizirana v telesu in zaužita s hrano, v telesu pa obstaja v treh oblikah: popolnima reducirani obliki ubikinola (CoQH2), obliki radikalnega semikinonskega intermediata (CoQH.) in popolnoma oksidirani obliki ubikinona (CoQ).
 Koencim Q10 se nahaja v notranji membrani mitohondrija in tam deluje kot prenašalec elektronov v dihalni verigi, v kateri se ustvarja čezmembranski protonski potencial, potreben za tvorbo z energijo bogatih molekul ATP.
 V lizosomih ustvarja nizek pH, vpliva tudi na aktivacijo prenosa Na+/H+ čez membrano.
 Deluje kot antioksidant v celičnih membranah in lipoproteinih.
 Pomaga pri obnovi antioksidanta tokoferola, zunaj celice pa tudi askorbinske kisline.
 Hkratna uporaba warfarina in dodatkov koencima Q10 naj bi zmanjševala antikoagulativne učinke warfarina, ni pa še znano, ali dodatki koencima Q10 koristijo bolnikom, ki jemljejo zdravila za zmanjšanje koncentracije holesterola, znanih kot inhibitorji HMG-CoA reduktaz oz. statini.
 Endogena sinteza in prehrambeni vnos naj bi zadovoljila potrebe po koencimu Q10 in preprečevala pomanjkanje pri zdravih ljudeh.
 Oralni dodatki koencima Q10 povečujejo vsebnost le-tega v plazmi, lipoproteinih in krvnih žilah. Posebej opaznih stranskih učinkov uporabe prehranskih dodatkov koencima Q10 ni.

You have no rights to post comments

Uporabniški račun