Postepy Hig Med Dosw. (online), 2005; 59: 150-159
Review


Koenzym Q10 – biosynteza i znaczenie biologiczne w organizmach zwierząt i człowieka
Coenzyme Q10: its biosynthesis and biological significance in animal organisms and in humans
Ewa Siemieniuk, Elżbieta Skrzydlewska
Zakład Chemii Nieorganicznej i Analitycznej AM w Białymstoku
Adres do korespondencji
prof. Elżbieta Skrzydlewska, Zakład Chemii Nieorganicznej i Analitycznej AM, ul. Mickiewicza 2a, 15-230 Białystok; e-mail: skrzydle@amb.edu.pl

Otrzymano:  2004.12.13
Zaakceptowano:  2005.03.21
Opublikowano:  2005.04.18

Streszczenie
Koenzym Q10 jest związkiem naturalnie występującym w organizmach zwierząt, a także w organizmie człowieka. Głównymi związkami do syntezy cząsteczki koenzymu Q10 zarówno w organizmach prokariotycznych, jak i eukariotycznych są: 4-hydroksybenzoesan i jednostka poliprenylowa. Zasadnicza funkcja koenzymu Q10 sprowadza się do jego udziału w mitochondrialnym transporcie elektronów w łańcuchu oddechowym. Niezależnie od tego koenzym Q10 jest jednym z ważniejszych antyoksydantów lipofilowych, który zapobiega generacji wolnych rodników, oksydacyjnym modyfikacjom białek, lipidów i DNA oraz przyczynia się do regeneracji innego silnego antyoksydanta lipofilowego – a-tokoferolu. Właściwości antyoksydacyjne ma zredukowana postać koenzymu Q10 – ubichinol (CoQ10H2) oraz rodnik ubisemichinonowy (CoQ10H˙). Niezależnie od udowodnionych właściwości antyoksydacyjnych koenzymu Q10, anionorodnik ubisemichinonowy (CoQ10˙) wykazuje działanie prooksydacyjne. W wielu stanach chorobowych (m.in. w chorobach serca, chorobach neurodegeneracyjnych, AIDS, nowotworach), których rozwój jest związany z nasiloną generacją i działaniem reaktywnych form tlenu, dochodzi do obniżenia stężenia koenzymu Q10 w organizmie człowieka. Postępowanie terapeutyczne polega w takich przypadkach na suplementacji koenzymu Q10 w postaci preparatów farmaceutycznych lub bogatych w koenzym Q10 produktów spożywczych, bądź też na podawaniu związków (m.in.: kwasu foliowego czy witamin z grupy B), które w znaczący sposób wpływają na nasilenie syntezy tego związku w organizmie. Ocena niedoboru koenzymu Q10 oraz efektywności jego suplementacji wymaga określania jego zawartości w organizmie. Do tego celu stosowane są najczęściej czułe i selektywne metody analityczne, takie jak: HPLC z detekcją UV lub kulometryczną.
Słowa kluczowe: koenzym Q10 • ubichinon • ubichinol • właściwości antyoksydacyjne • właściwości prooksydacyjne • biosynteza


Summary
Coenzyme Q10 (ubiquinone) is a naturally occurring compound widely distributed in animal organisms and in humans. The primary compounds involved in the biosynthesis of ubiquinone are 4-hydroxybenzoate and the polyprenyl chain. An essential role of coenzyme Q10 is as an electron carrier in the mitochondrial respiratory chain. Moreover, coenzyme Q10 is one of the most important lipophilic antioxidants, preventing the generation of free radicals as well as oxidative modifications of proteins, lipids, and DNA, it and can also regenerate the other powerful lipophilic antioxidant, a-tocopherol. Antioxidant action is a property of the reduced form of coenzyme Q10, ubiquinol (CoQ10H2), and the ubisemiquinone radical (CoQ10H˙). Paradoxically, independently of the known antioxidant properties of coenzyme Q10, the ubisemiquinone radical anion (CoQ10˙) possesses prooxidative properties. Decreased levels of coenzyme Q10 in humans are observed in many pathologies (e.g. cardiac disorders, neurodegenerative diseases, AIDS, cancer) associated with intensive generation of free radicals and their action on cells and tissues. In these cases, treatment involves pharmaceutical supplementation or increased consumption of coenzyme Q10 with meals as well as treatment with suitable chemical compounds (i.e. folic acid or B-group vitamins) which significantly increase ubiquinone biosynthesis in the organism. Estimation of coenzyme Q10 deficiency and efficiency of its supplementation requires a determination of ubiquinone levels in the organism. Therefore, highly selective and sensitive methods must be applied, such as HPLC with UV or coulometric detection.
Key words: coenzyme Q10 • ubiquinone • ubiquinol • antioxidant properties • prooxidant properties • biosynthesis




Jednym ze związków, któremu poświęca się obecnie wiele uwagi, ze względu na korzystne właściwości biologiczne jest koenzym Q10. Pierwsze doniesienia dotyczące tego związku pojawiły się w 1940 roku [35], natomiast w roku 1957 został on wyizolowany z mitochondrium komórki mięśnia sercowego wołu przez Crane i wsp. [10]. Powszechność jego występowania w wielu narządach różnych gatunków zwierząt sprawiła, że określono go mianem ubichinon (ubitarius – wszechobecny). Koenzym Q10, nazwany również witaminą Q10 bądź ubidekarenonem, oznaczany jest symbolami CoQ10 lub Q10. Początkowo uważano, iż koenzym Q10 ma strukturę steroidu, jednak obecnie wiadomo, że związek ten to 2,3-dimetoksy-5-metylo-6-poliprenylo- 1,4-benzochinon, a więc należy do pochodnych 1,4-benzochinonu (ryc.1).
Ryc. 1. Struktura koenzymu Q

Stwierdzono, że u różnych gatunków zwierząt występują homologi ubichinonu różniące się długością poliprenylowego łańcucha bocznego. Z drożdży i pleśni wyizolowano ubichinony zawierające łańcuch poliprenylowy zbudowany z sześciu (CoQ6), siedmiu (CoQ7) i ośmiu (CoQ8) jednostek izoprenoidowych [28]. Natomiast w organizmach niektórych kręgowców (np. szczurów czy szczupaków), a także ssaków, m.in. człowieka stwierdzono obecność koenzymu Q9 (CoQ9) oraz koenzymu Q10 (CoQ10) [4].
BIOSYNTEZA COQ10
W warunkach prawidłowej homeostazy organizmu koenzym Q10 jest syntetyzowany we wszystkich tkankach i komórkach w ilościach wystarczających do wypełniania swojej roli fizjologicznej. Proces biosyntezy koenzymu Q10 rozpoczyna się w retikulum endoplazmatycznym a kończy w błonach aparatu Golgiego, skąd jest transportowany do innych organelli komórkowych [14]. Bakterie i drożdże syntetyzują koenzym Q10 z choryzmianu, organizmy eukariotyczne z tyrozyny (ryc. 2) [51], natomiast mikroorganizmy eukariotyczne mogą go syntetyzować z choryzmianu lub z tyrozyny.
Ryc. 2. Schemat syntezy ubichinonu [32,34,51]; I – tyrozyna, II – 4 hydroksyfenylopirogronian, III – choryzmian, IV – 4-hydroksybenzoesan, V – 4-hydroksy-3-poliprenylobenzoesan, VI – 4,5-dihydroksy-3-poliprenylobenzoesan, VII – 4-hydroksy-5-metoksy-3-poliprenylobenzoesan, VIII – 6-metoksy-2-poliprenylofenol, IX – 6-metoksy-2-poliprenylo-1,4-benzochinon, X – 6-metoksy-3-metylo-2-poliprenylo-1,4- benzochinon, XI – 5-hydroksy-6-metoksy-3-metylo-2-poliprenylo-1,4-benzochinon, XII – ubichinon, XIII – acetyloCoA, XIV – 3-hydroksy- 3-metyloglutaryloCoA (HMG-CoA), XV – mewalonian, XVI – fosforan mewalonylu, XVII – dwufosforan mewalonylu, XVIII – pirofosforan izopentylu (IPP), XIX – pirofosforan dimetylallilu (DMAPP), XX – pirofosforan geranylu, XXI – pirofosforan farnezylu, XXII – dwufosforan dekaprenylu; 1 – deaminacja, 2 – dekaroboksylacja, 3 – C-hydroksylacja, 4 – O-metylacja, 5 – C-metylacja, 6 – fosforylacja, 7 – izomeryzacja; a – transferaza poliprenylowa, b – 3-metoksy-6-metylo-5-poliprenylo-benzochinohydroksylaza, c – 2,4-dihydroksy- 5-poliprenylobenzoeso-metylotransferaza, d – anitfranilate synthase, e – reduktaza HMG-CoA, f – kinaza mewalonylu, g – kinaza fosfomewalonylu, h – dekarboksylaza fosforanu mewalonylu, i – izomeraza izopentylu, j – transferaza transprenylowa

Podstawowymi substratami do syntezy cząsteczki koenzymu Q10 zarówno w organizmach prokariotycznych jak i eukariotycznych są: 4-hydroksybenzoesan i grupa poliprenylowa. 4-hydroksybenzoesan powstaje w wyniku deaminacji tyrozyny do 4-hydroksyfenylopirogronianu (ryc. 2, II) i jego dekarboksylacji, natomiast grupa poliprenylowa jest syntetyzowana z acetylo-CoA (ryc. 2, XIII), który w wyniku reakcji redukcji, fosforylacji a następnie dekarboksylacji i izomeryzacji, zostaje przekształcony w farnezylopirofosforan. Transprenylotransferaza wydłuża łańcuch farnezylopirofosforanu do dziesięcioczłonowego poliprenylofosforanu, z którego dziesięcioczłonowa jednostka poliprenylowa zostaje następnie przeniesiona na 4-hydroksybenzoesan w reakcji katalizowanej przez transferazę poliprenylową. Powstający w ten sposób 4-hydroksy-3- poliprenylobenzoesan po dekarboksylacji, kolejnych hydroksylacjach i metylacjach, przebiegających z udziałem S-adenozylometioniny, przekształca pierścień benzenowy w chinonowy, a to ostatecznie prowadzi do utworzenia cząsteczki koenzymu Q10.
Biosynteza koenzymu Q10 ulega nasileniu w wyniku działania różnych czynników, z których najważniejsze to stres oksydacyjny [12] oraz proliferatory peroksysomów [52]. Jednak najbardziej istotną rolę w stymulowaniu biosyntezy koenzymu Q10 spełnia rodnik ubisemichinonowy (CoQ10H˙) [19]. Rodnik ten wchodząc w reakcje z produktami peroksydacji lipidów (równanie 2) przyczynia się do odtworzenia związku macierzystego – koenzymu Q10. Udowodniono również, iż biosynteza koenzymu Q10 nasilona jest w obecności witaminy B2, B6 i B12, a także kwasów: foliowego oraz pantotenowego [55].
BIOLOGICZNE FUNKCJE COQ10
Metabolizm komórkowy wymaga dużych nakładów energii, której wytwarzanie jest możliwe m.in. dzięki obecności koenzymu Q10 w łańcuchu oddechowym [14]. Łańcuch transportu elektronów (łańcuch oddechowy) składa się z dużych kompleksów enzymatycznych wbudowanych w wewnętrzną błonę mitochondrialną, pomiędzy którymi mogą przemieszczać się przenośniki, np. cząsteczka koenzymu Q10. Koenzym Q10 (ubichinon) jest niebiałkowym przenośnikiem odpowiadającym zarówno za transfer elektronów z kompleksu I lub II na kompleks III, jak i za przenoszenie protonów, które transportowane w poprzek błony tworzą tzw. gradient protonomotoryczny, a następnie są wykorzystane przez syntazę ATP do wytwarzania ATP (ryc. 3).
Ryc. 3. Schemat łańcucha oddechowego; Q – koenzym Q10 (ubichinon), C – cytochrom c

Poza mitochondrium, koenzym Q10 występuje również w błonach aparatu Golgiego, retikulum endoplazmatycznym, lizosomach, peroksysomach, a także we frakcji mikrosomalnej. Koenzym Q10 wykazuje ponadto bezpośrednie działanie stabilizujące błony komórkowe [18]. Działanie to jest wynikiem interakcji koenzymu Q10 z białkami błonowymi, co czyni błony komórkowe bardziej odpornymi na działanie czynników szkodliwych oraz zapobiega wypływowi z komórki różnych substancji (H2O, Mg2+, K+, Ca2+), niezbędnych do jej prawidłowego funkcjonowania [53]. Podkreśla się również korzystny wpływ koenzymu Q10 na integralność kanałów wapniowych podczas niedokrwienia mięśnia sercowego [25]. Funkcje koenzymu Q10 zestawiono w tabeli 1.
Tabela 1. Funkcje koenzymu Q10 [11, 51]

W warunkach prawidłowego funkcjonowania organizmu, w każdej komórce występują w równowadze dwie postaci redoks koenzymu Q10: utleniona – ubichinon (CoQ10) oraz zredukowana – ubichinol (CoQ10H2). Postać zredukowana może się stale regenerować z postaci utlenionej z udziałem enzymów, takich jak: reduktaza NADH cytochromu b5 (EC 1.6.2.2), reduktaza NADPH cytochromu P-450 (EC 1.6.2.4), reduktaza NADP+ ferredoksyny (EC 1.18.1.2), oksydoreduktaza NADH ubichinonu (EC 1.6.5.3), a także oksydoreduktaza NADPH chinonu (EC 1.6.99.2) [14,48]. W organizmie pojawiają się również postaci pośrednie koenzymu Q10, takie jak rodnik ubisemichinonowy (CoQ10H˙) oraz anionorodnik ubisemichinonowy (CoQ10–˙) (ryc. 4).
Ryc. 4. Schemat przemian wolnorodnikowych koenzymu Q10 [20]; CoQ10 – ubichinon, CoQ10H2 – ubichinol, CoQ10˙ – anionorodnik ubisemichinonowy, CoQ10H˙ – rodnik ubisemichinonowy, CoQ10H, CoQ102– – aniony ubisemichinonowe

Rodnik ubisemichinonowy może powstać w wyniku działania wolnych rodników np. alkilowego (L˙), nadtlenkowego (LOO˙) czy wodoronadtlenkowego (HOO˙) na ubichinon, natomiast anionorodnik ubisemichinonowy powstaje w reakcji deprotonacji rodnika ubisemichinonowego, a także w wyniku reakcji ubichinonu lub ubichinolu z anionorodnikiem ponadtlenkowym (tabela 2).
Tabela 2. Reakcje powstawania: a) rodnika ubisemichinonowego oraz b) anionorodnika ubisemichinonowego [20]

Dotychczasowe badania wykazały, iż koenzym Q10 ma właściwości zarówno anty- jak i prooksydacyjne (ryc. 5) [20]. Należy podkreślić, iż działanie antyoksydacyjne wykazują tylko ubichinol (CoQ10H2) oraz rodnik ubisemichinonowy (CoQ10H˙).
Ryc. 5. Działanie anty- i prooksydacyjne koenzymu Q10 [17]

Mechanizm działania antyoksydacyjnego może wynikać z działania bezpośredniego lub pośredniego koenzymu Q10. Bezpośrednie działanie antyoksydacyjne wykazuje ubichinol, który wiążąc wolne rodniki zapobiega peroksydacji lipidów (tabela 2a), a także oksydacyjnym modyfikacjom białek i DNA [14]. Mechanizm tego działania polega na oddaniu atomu wodoru H˙ przez ubichinol i utworzeniu rodnika ubisemichinonowego – CoQ10H˙. Powstały rodnik może reagować z tlenem cząsteczkowym (równanie 1) bądź też wchodzić w reakcje z kolejnymi rodnikami (równanie 2), w wyniku czego powstaje koenzym Q10 (CoQ10), który ze względu na brak atomu wodoru nie może pełnić roli antyoksydanta [20]:


Pośrednie działanie antyoksydacyjne ubichinolu i rodnika ubisemichinonowego jest związane z ich obecnością w błonach biologicznych obok innego antyoksydanta lipofilowego – a-tokoferolu. Istnieje ścisła współzależność w działaniu obu antyoksydantów: ubichinolu i a-tokoferolu. Działanie antyoksydacyjne ubichinolu nie jest zależne od obecności a-tokoferolu, natomiast odwrotnie – ubichinol wzmaga regenerowanie zredukowanej, biologicznie aktywnej postaci tokoferolu z jej postaci utlenionej [14]. Hydrofobowe cząsteczki witaminy E (aTOH), głównego antyoksydanta zapobiegającego peroksydacji lipidów in vivo, reagują z wolnymi rodnikami wytwarzając rodniki a-tokoferoksylowe (aTO˙). Obecny w strukturach hydrofobowych komórki ubichinol, a także rodnik ubisemichinonowy, w następstwie interakcji z witaminą E, regeneruje rodnik a-tokoferoksylowy do postaci zredukowanej (aTOH), wykazującej aktywność antyoksydacyjną [27]:


Udział ubichinolu w utrzymaniu antyoksydacyjnej aktywności witaminy E został potwierdzony w doświadczeniach na szczurach. Po podaniu im a-tokoferolu razem z koenzymem Q10 w nerkach, sercu, płucach i śledzionie zwierząt stwierdzono istotne podwyższenie zdolności antyoksydacyjnych a-tokoferolu [6]. Poza tym należy również podkreślić, iż ubichinol zapobiega zarówno inicjacji jak i propagacji procesu peroksydacji lipidów, podczas gdy witamina E hamuje jedynie zainicjowany już proces propagacji [14].
Ubichinol występuje również w lipoproteinach krwi, gdzie jest podstawowym antyoksydantem chroniącym LDL przed utlenieniem, a tym samym zmniejszającym ryzyko miażdżycy [22,46]. Obecnie uważa się, że ubichinol bierze również udział w wychwytywaniu wolnych rodników powstających w procesie metabolizmu ksenobiotyków m.in. antybiotyków antracyklinowych, zmniejszając ryzyko wystąpienia powikłań kardiologicznych po tych lekach [40]. Ponieważ koenzym Q10 odgrywa istotną rolę w mechanizmach antyoksydacyjnych komórki, dlatego zaliczany jest do najważniejszych czynników endogennych chroniących komórkę przed reaktywnymi formami tlenu.
Niezależnie od udowodnionych właściwości antyoksydacyjnych, koenzym Q10 wykazuje również działanie prooksydacyjne [20]. Badania in vitro wykazały, iż prooksydacyjne działanie, polegające na wytwarzaniu w wyniku reakcji z tlenem reaktywnych form tlenu (np. HOO˙ czy Q2˙), ma zarówno rodnik ubisemichinonowy (CoQ10H˙), jak i anionorodnik ubisemichinonowy (CoQ10˙) [20,38]:


Utworzony anionorodnik ponadtlenkowy dysmutuje następnie do nadtlenku wodoru, który z kolei rozkładany jest do H2O i O2. Jednocześnie anionorodnik ponadtlenkowy może także reagować zarówno z ubichinonem jak i ubichinolem, prowadząc do odtworzenia rodnika ubisemichinonowego (tabela 2b).
SKUTKI NIEDOBORU COQ10 I ZNACZENIE JEGO SUPLEMENTACJI
W warunkach fizjologicznych ilość endogennego koenzymu Q10 jest wystarczająca do prawidłowego funkcjonowania organizmu, przy czym zawartość jego w narządach człowieka jest zróżnicowana (tabela 3) i waha się 8–114 mg koenzymu Q10/g tkanki. Oprócz koenzymu Q10 w organizmie człowieka występuje także niewielka (2–7%) ilość koenzymu Q9 [1].
Tabela 3. Zawartość ubichinonu - CoQ10 (mg/g tkanki) oraz ubichinonu - CoQ10H2 (%) w narządach szczura i człowieka [1]

Z kolei w organizmie szczura zawartość koenzymu Q9 jest znacząco większa niż koenzymu Q10, który stanowi jedynie 30–40%, przy czym stwierdzono, że w komórkach wątroby szczura największa ilość koenzymu Q10 występuje w zewnętrznej i wewnętrznej błonie mitochondrialnej oraz w lizosomach i pęcherzykach Golgiego (odpowiednio 2,2; 1,9; 1,9 i 2,6 mg koenzymu Q10/mg białka).
Stwierdzono, że rozwojowi chorób powstających m.in. na skutek działania RFT (np. choroby układu krążenia czy nowotwory) towarzyszy obniżenie poziomu koenzymu Q10 [39]. Obraz kliniczny niedoboru koenzymu Q10 u człowieka nie jest jednak jednoznaczny. W początkowym okresie mogą występować cechy zespołu przewlekłego zmęczenia. Następnie zaczynają dominować objawy ze strony tych narządów, w których występuje największy deficyt tego związku. Wiadomo, że w wyniku niedoboru koenzymu Q10 dochodzi do nieprawidłowego funkcjonowania łańcucha oddechowego i na skutek tego do niewystarczającego wytwarzania związków wysokoenergetycznych [41], co w konsekwencji może zmniejszać sprawność komórki, tkanki oraz całego organizmu. Stwierdzono także, iż objawy kliniczne przypisywane niedoborowi koenzymu Q10 mogą być wyeliminowane lub zmniejszone przez uzupełnienie jego ilości w organizmie za pomocą preparatów farmaceutycznych lub suplementów żywieniowych [20], bądź też przez podanie związków (m.in.: kwasu foliowego czy witamin z grupy B) [55], które w znaczący sposób wpływają na wzrost syntezy tego związku w organizmie. Najważniejszym wskazaniem do stosowania koenzymu Q10 są przede wszystkim choroby układu krążenia, choroby przyzębia, cukrzyca, otyłość, nowotwory a nawet AIDS (tabela 4).
Tabela 4. Wybrane choroby będące wynikiem niedoboru koenzymu Q10

Badania wskazują jednak, iż jednorazowe podanie koenzymu Q10 nie wpływa na funkcjonowanie układu krążenia, ośrodkowego układu nerwowego, wątroby, nerek czy przewodu pokarmowego. W badaniach na zwierzętach i ludziach poprawę stwierdzono dopiero po kilkunastu dniach podawania tego związku [37]. Przykładowe produkty oraz zawartość w nich koenzymu Q10 przedstawia tabela 5.
Tabela 5. Zawartość CoQ10 w wybranych produktach spożywczych [33]

Ponieważ koenzym Q10 nie rozpuszcza się w wodzie, natomiast doskonale w tłuszczach, skuteczną i w pełni przyswajalną jego postać stanowi zmieszanie z lecytyną sojową w postaci kapsułek [54]. Ponadto, ze względu na rozpuszczalność koenzymu Q10 w tłuszczach, związek ten wchłania się lepiej z przewodu pokarmowego przy spożyciu go po jedzeniu niż na czczo, jednak wchłanianie koenzymu Q10 jest powolne i niecałkowite. Maksymalne stężenie w osoczu stwierdza się po 6–23 godz. od jego doustnego podania, przy czym koenzym Q10 jest rozprowadzany po całym organizmie, a magazynowany głównie w wątrobie, nadnerczach, śledzionie, sercu, płucach i nerkach [1].
Zarówno ocena niedoboru koenzymu Q10, jak i jego suplementacja powinny być kontrolowane w organizmie. Pomiar zawartości koenzymu Q10 w płynach ustrojowych oraz narządach – ze względu na łatwość utlenienia ubichinolu (CoQ10H2) podczas analizy – jest trudny do przeprowadzenia. Większość proponowanych metod pozwala na pomiar całkowitej zawartości koenzymu Q10, to jest sumarycznej ilości postaci zredukowanej i utlenionej [49]. W przypadku przeprowadzenia pomiaru w surowicy krwi i w moczu, gdzie stężenie koenzymu Q10 jest wyjątkowo małe, zastosowane muszą być metody analityczne wysoce czułe i selektywne, co w konsekwencji ogranicza ich wybór. Do najczęściej stosowanych metod analizy stężenia koenzymu Q10 w płynach ustrojowych należy chromatografia cieczowa HPLC z detekcją UV [23] lub elektrochemiczną [57]. Detekcję elektrochemiczną, ze względu na jej wysoką czułość stosuje się najczęściej do pomiaru zawartości postaci zredukowanej – ubichinolu (CoQ10H2), a detekcję UV wykorzystuje się do pomiaru stężenia postaci utlenionej – ubichinonu (CoQ10) [36]. Jednoczesny pomiar stężenia obu postaci redoks koenzymu Q10 w badanej próbie jest możliwy dzięki zastosowaniu HPLC z detekcją kulometryczną [49], bądź wykorzystaniu tzw. kolumny redukcyjnej [49,57]. Ostatnio pojawiły się również doniesienia dotyczące możliwości zastosowania sprzężonej techniki chromatografii cieczowej i spektrometrii masowej – HPLC-MS w celu jednoczesnego pomiaru zawartości koenzymu Q10 i koenzymu Q9 w organizmie [50]. Do analizy zawartości koenzymu Q10 w materiale biologicznym stosowane są także metody spektroskopowe, m.in. elektronowy rezonans paramagnetyczny (EPR) [44] i magnetyczny rezonans jądrowy (NMR) [2], a także metody elektroanalityczne, np. woltametria [31] oraz metody spektrofotometryczne [24].
Koenzym Q10 jest jednym z istotnych czynników zapewniających prawidłowe funkcjonowanie tkanek i narządów. Obecnie wyzwanie dla naukowców stanowi dokładne poznanie mechanizmów i skutków działania tego związku w różnych stanach patologicznych, w których ważną rolę przypisuje się wolnym rodnikom powodującym zaburzenia w prawidłowym funkcjonowaniu organizmu. Najistotniejsze wydają się badania nad zastosowaniem odpowiedniej suplementacji farmakologicznej i żywieniowej koenzymu Q10 w przypadku najważniejszych chorób cywilizacyjnych: nowotworów, chorób neurodegeneracyjnych oraz AIDS.
PIŚMIENNICTWO
[1] Aberg F., Appelkvist E.L., Dallner G., Ernster L.: Distribution and redox state of ubiquinones in rat and human tissues. Arch. Biochem. Biophys., 1992; 295: 230-234
[PubMed]  
[2] Afri M., Ehrenberg B., Talmon Y., Schmidt J., Cohen Y., Frimer A.A.: Active oxygen chemistry within the liposomal bilayer. Part III: Locating Vitamin E, ubiquinol and ubiquinone and their derivatives in the lipid bilayer. Chem. Phys. Lipids, 2004; 131: 107-121.
[PubMed]  
[3] Andrich J., Saft C., Gerlach M., Schneider B., Arz A., Kuhn W., Muller T.: Coenzyme Q10 serum levels in Huntington's disease. J. Neural. Transm. Suppl., 2004; 68: 111-116.
[PubMed]  
[4] Battino M., Ferri E., Gorini A., Villa Federico R., Huertas Rodriguez J.F., Fiorella P., Genova M.L., Lenaz G., Merchetti M.: Natural distribution and occurrence of coenzyme Q homologues. Membr. Biochem., 1990; 9: 179-190
[PubMed]  
[5] Beal M.F.: Mitochondrial dysfunction and oxidative damage in Alzheimer's and Parkinson's diseases and coenzyme Q10 as a potential treatment. J. Bioenerg. Biomembr., 2004; 36: 381-386
[PubMed]  
[6] Beckman J.S., Beckman T.W., Chen J., Marshall P.A., Freeman B.A.: Apparent H hydroxyl radical production by peroxynitrite: implications for endothelial injury from nitric oxide and superoxide. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990; 87: 1620-1624
[PubMed]  [Full Text PDF]  
[7] Berbel-Garcia A., Barbera-Farre J.R., Etessam J.P., Salio A.M., Cabello A., Gutierrez-Rivas E., Campos Y.: Coenzyme Q10 improves lactic acidosis, strokelike episodes, and epilepsy in a patient with MELAS (mitochondrial myopathy, encephalopathy, lactic acidosis, and strokelike episodes). Clin. Neuropharmacol., 2004; 27: 187-191
[PubMed]  
[8] Chew G.T., Watts G.F.: Coenzyme Q10 and diabetic endotheliopathy: oxidative stress and the 'recoupling hypothesis'. Q. J. Med., 2004; 97: 537-548
[PubMed]  
[9] Cooper J.M., Schapira A.H.: Friedreich's Ataxia: disease mechanisms, antioxidant and Coenzyme Q10 therapy. Biofactors, 2003; 18: 163-171
[PubMed]  
[10] Crane F.L., Hatefi Y., Lester R.L., Winder C.: Isolation of a quinone from beef heart mitochondria. Biochim. Biophys. Acta, 1957; 25: 220-221
[PubMed]  
[11] Crane F.L., Navas P.: The diversity of coenzyme Q function. Mol. Aspects Med., 1997, 18, S1-S6
[PubMed]  
[12] Dallner G., Sindelar P.J.: Regulation of ubiquinone metabolism. Free Rad. Biol. Med., 2000; 29: 285-294
[PubMed]  
[13] de Bustos F., Jimenez-Jimenez F.J., Molina J.A., Gomez-Escalonilla C., de Andres C., del Hoyo P., Zurdo M., Tallon-Barranco A., Berbel A., Porta-Etessam J., Parrilla G., Arenas J.: Serum levels of coenzyme Q10 in patients with multiple sclerosis. Acta Neurol. Scand., 2000; 101: 209-211.
[PubMed]  
[14] Ernster L., Dallner G.: Biochemical, physiological and medical aspects of ubiquinone function. Biochim. Biophys. Acta, 1995; 1271: 195-204
[PubMed]  
[15] Folkers K., Morita M., McRee J.Jr.: The activities of coenzyme Q10 and vitamin B6 for immune responses. J. Biochem. Biophys. Res. Commun., 1993; 193: 88-92.
[PubMed]  
[16] Frei B., Kim M.C., Ames B.N.: Ubiquinol-10 is an effective lipid-soluble antioxidant at physiological concentrations. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990; 87: 4879-4883
[PubMed]  [Full Text PDF]  
[17] Geromel V., Darin N., Chretien D., Benit P., DeLonlay P., Rotig A., Munnich A., Rustin P.: Coenzyme Q10 and idebenone in the therapy of respiratory chain diseases: rationale and comparative benefits. Mol. Gen. Met., 2002; 77: 21-30
[PubMed]  
[18] Greenberg S., Frishman W.: Co-enzyme Q10: a new drug for cardiovascular disease. J. Clin. Pharmacol., 1990; 30: 596-608
[PubMed]  [Full Text PDF]  
[19] Ingold K.U., Bowry V.W., Stocker R., Walling C.: Autoxidation of lipids and antioxidation by alpha-tocopherol and ubiquinol in homogeneous solution and in aqueous dispersions of lipids: unrecognized consequences of lipid particle size as exemplified by oxidation of human low density lipoprotein. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993; 90: 45-49
[PubMed]  [Full Text PDF]  
[20] James A.M., Smith R.A., Murphy M.P.: Antioxidant and prooxidant properties of mitochondrial coenzyme Q. Arch. Biochem. Biophys., 2004; 423: 47-56
[PubMed]  
[21] Judy W., Folkers K.: 8th International Symposium in the Biomedical and Clinical Aspects of Coenzyme Q10. Stockholm 1993
[22] Kaikkonen J., Nyyssonen K., Porkkala-Sarataho E., Poulsen H.E., Metsa-Ketela T., Hayn M., Salonen R., Salonen J.T.: Effect of oral coenzyme Q10 supplementation on the oxidation resistance of human VLDL+LDL fraction: absorption and antioxidative properties of oil and granule-based preparations. Free Rad. Biol. Med., 1997; 22: 1195-1202
[PubMed]  
[23] Kaplan P., Sebastianova N., Turiakova J., Kucera I.: Determination of coenzyme Q in human plasma. Physiol. Res., 1996; 45: 39-45
[PubMed]  
[24] Karpinska J., Mularczyk B.: The analysis of the zero-order and the second derivative spectra of retinol acetate, tocopherol acetate and coenzyme Q10 and estimation of their analytical usefulness for their simultaneous determination in synthetic mixtures and pharmaceuticals. Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc., 2004; 60: 2189-2194
[PubMed]  
[25] Kristian T., Gertsch J., Bates T.E., Siesjo B.K.: Characteristics of the calcium-triggered mitochondria permeability transition in nonsynaptic brain mitochondria: effect of cyclosporine A and ubiquinone O. J. Neurochem., 2000; 74: 1999-2009
[PubMed]  
[26] Langsjoen P.H., Langsjoen P.H., Folkers K.: A six-year clinical study of therapy of cardiomyopathy with coenzyme Q10. Int. J. Tiss. Reac., 1990; 12: 169-171
[PubMed]  
[27] Lass A., Sohal R.S.: Electron transport-linked ubiquinone-dependent recycling of alpha-tocopherol inhibits autooxidation of mitochondrial membranes. Arch. Biochem. Biophys., 1998; 352: 229-236
[PubMed]  
[28] Lester R.L., Crane F.L.: The natural occurrence of coenzyme Q and related compounds. J Biol. Chem., 1959; 234: 2169-2175
[PubMed]  [Full Text PDF]  
[29] Linnane A.W., Zhang C., Yarovaya N., Kopsidas G., Kovalenko S., Papakostopoulos P., Eastwood H., Graves S., Richardson M., Linnane A.W., Zhang C., Yarovaya N., Kopsidas G., Kovalenko S., Papakostopoulos P., Eastwood H., Graves S., Richardson M.: Human aging and global function of coenzyme Q10. Ann. NY Acad. Sci., 2002; 959: 396-411.
[PubMed]  
[30] Lister R.E.: Coenzyme Q10 and periodontal disease. Br. Dent. J., 1995, 179, 200-201
[PubMed]  
[31] Litescu S., David I., Radu G.L., Aboul-Enein H.: Voltammetric determination of coenzyme Q10 at a solid glassy carbon electrode. Instrum. Sci. Technol., 2001; 29: 109-116
[32] Marbois B., Xia Y.R., Lusis A.J., Clarke C.F.: Ubiquinone biosynthesis in eukaryotic cells: tissue distribution of mRNA encoding 3,4-dihyroxy-5-polyprenylbenzoate methyltransferase in the rat and mapping of the COQ3 gene to mouse chromosome 4. Arch. Biochem. Biophys., 1994; 313: 83-88
[PubMed]  
[33] Mattila P., Kumpulainen J.: Coenzymes Q9 and Q10: Contents in foods and dietary intake. J. Food Comp. Anal., 2001; 14: 409-417
[34] Meganathan R.: Ubiquinone biosynthesis in microorganisms. FEMS Microbiol. Lett., 2001; 203: 131-139
[PubMed]  
[35] Moore T., Rajagopal K.R.: The spectroscopic detection of vitamin E in the tissues of the rat. Biochem. J., 1940; 34: 335-342
[36] Mosca F., Fattorini D., Bompadre S., Littarru G.P.: Assay of coenzyme Q(10) in plasma by a single dilution step. Anal. Biochem., 2002; 305: 49-54
[PubMed]  
[37] Niklowitz P., Menke T., Andler W., Okun J.G.: Simultaneous analysis of coenzyme Q10 in plasma, erythrocytes and platelets: comparison of the antioxidant level in blood cells and their environment in healthy children and after oral supplementation in adults. Clin. Chim. Acta, 2004; 342: 219-226
[PubMed]  
[38] Nohl H., Staniek K., Kozlov A.V., Gille L.: The biomolecule ubiquinone exerts a variety of biological functions. Biofactors, 2003; 18: 23-31
[PubMed]  
[39] Overvad K., Diamant B., Holm L., Holmer G., Mortensen S.A., Stender S.: Coenzyme Q10 in health and disease. Eur. J. Clin. Nutr., 1999; 53: 764-770
[PubMed]  
[40] Roffe L., Schmidt K., Ernst E.: Efficacy of coenzyme Q10 for improved tolerability of cancer treatments: a systematic review. J. Clin. Oncol., 2004; 22: 4418-4424
[PubMed]  
[41] Rotig A., Appelkvist E.L., Geromel V., Chretien D., Kadhom N., Edery P., Lebideau M., Dallner G., Munnich A., Ernster L., Rustin P.: Quinone-responsive multiple respiratory-chain dysfunction due to widespread coenzyme Q10 deficiency. Lancet, 2000; 356: 391
[PubMed]  
[42] Schedin S., Pentchev P., Dallner G.: Reduced cholesterol accumulation and improved deficient peroxisomal functions in a murine model of Niemann-Pick type C disease upon treatment with peroxisomal proliferators. Biochem. Pharmacol., 1998; 56: 1195-1199
[PubMed]  
[43] Schoenen J., Sandor P.S.: Headache with focal neurological signs or symptoms: a complicated differential diagnosis. Lancet Neurol., 2004; 3: 237-245
[PubMed]  
[44] Schopfer F., Riobo N., Carreras M.C., Alvarez B., Radi R., Boveris M.C., Cadenas E., Poderoso J.J.: Oxidation of ubiquinol by peroxynitrite: implications for protection of mitochondria against nitrosative damage. Biochem. J., 2000; 349: 35-42
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[45] Shults C.W.: Coenzyme Q10 in neurodegenerative diseases. Curr. Med. Chem., 2003; 10: 1917-1921
[PubMed]  
[46] Singh R.B., Niaz M.A.: Serum concentration of lipoprotein(a) decreases on treatment with hydrosoluble coenzyme Q10 in patients with coronary artery disease: discovery of a new role. Int. J. Card., 1999; 68: 23-29
[PubMed]  
[47] Singh R.B., Wander G.S., Rastogi A., Shukla P.K., Mittal A., Sharma J.P., Mehrotra S.K., Kapoor R., Chopra R.K.: Randomized, double-blind placebo-controlled trial of coenzyme Q10 in patients with acute myocardial infarction. Cardiovasc. Drugs Ther., 1998; 12: 347-353
[PubMed]  
[48] Takahashi T., Okamoto T., Kishi T.: Characterization of NADPH-dependent ubiquinone reductase activity in rat liver cytosol: effect of various factors on ubiquinone-reducing activity and discrimination from other quinone reductases. J. Biochem., 1996; 119: 256-263
[PubMed]  
[49] Tang P.H., Miles M.V., Miles L., Quinlan J., Wong B., Wenisch A., Bove K.: Measurement of reduced and oxidized coenzyme Q9 and coenzyme Q10 levels in mouse tissues by HPLC with coulometric detection. Clin. Chim. Acta, 2004; 341: 173-184
[PubMed]  
[50] Teshima K., Kondo T.: Analytical method for ubiquinone-9 and ubiquinone-10 in rat tissues by liquid chromatography/turbo ion spray tandem mass spectrometry with 1-alkylamine as an additive to the mobile phase. Anal. Biochem., 2005; 338: 12-19
[PubMed]  
[51] Turunen M., Olsson J., Dallner G.: Metabolism and function of coenzyme Q. Biochim. Biophys. Acta, 2004; 1660: 171-199
[PubMed]  
[52] Turunen M., Peters J.M., Gonzalez F.J., Schedin S., Dallner G.: Influence of peroxisome proliferator-activated receptor alpha on ubiquinone biosynthesis. J. Mol. Biol., 2000, 297, 607-614
[PubMed]  
[53] Walter L., Miyoshi H., Leverve X., Bernard P., Fontaine E.: Regulation of the mitochondrial permeability transition pore by ubiquinone analogs. A progress report. Free Rad. Res., 2002; 36: 405-412
[PubMed]  
[54] Weis M., Mortensen S.A., Rassing M.R., Moller-Sonnergaard J., Poulsen G., Rasmussen S.N.: Bioavailability of four oral coenzyme Q10 formulations in healthy volunteers. Mol. Aspects Med., 1994; 15: 273-280
[PubMed]  
[55] Willis R., Anthony M., Sun L., Honse Y., Qiao G.: Clinical implications of the correlation between coenzyme Q10 and vitamin B6 status. Biofactors, 1999; 9: 359-363
[PubMed]  
[56] Yalcin A., Kilinc E., Sagcan A., Kultursay H.: Coenzyme Q10 concentrations in coronary artery disease. Clin. Biochem., 2004; 37: 706-709
[PubMed]  
[57] Yamashita S., Yamamoto Y.: Simultaneous detection of ubiquinol and ubiquinone in human plasma as a marker of oxidative stress. Anal. Biochem., 1997; 250: 66-73
[PubMed]