Coenzima Q10: definición, síntesis, absorción, transporte y distribución

Coenzima Q10 (CoQ10; sinónimo: ubiquinona) es un vitaminoide (sustancia similar a una vitamina) descubierto en 1957 en la Universidad de Wisconsin. La elucidación de su estructura química se llevó a cabo un año después por el grupo de trabajo liderado por el químico de productos naturales Prof. K. Folkers. Las coenzimas Q son compuestos de oxígeno (O2), hidrógeno (Mano carbono (C) átomos que forman la denominada estructura de quinona en forma de anillo. Una cadena lateral isoprenoide lipofílica (soluble en grasa) está unida al anillo de benzoquinona. El nombre químico de la coenzima Q es 2,3-dimetoxi-5-metil-6-poliisopreno-parabenzoquinona. Dependiendo del número de unidades de isopreno, se pueden distinguir las coenzimas Q1-Q10, todas las cuales ocurren naturalmente. Por ejemplo, las plantas necesitan la coenzima Q9 para la fotosíntesis. Para los humanos, solo coenzima Q10 es esencial. Dado que las coenzimas Q están presentes en todas las células: humana, animal, vegetal, bacterias - también se les llama ubiquinonas (latín “ubique” = “en todas partes”). Alimentos de origen animal, como carne de músculo, hígado, pescado y Huevos, contienen principalmente coenzima Q10, mientras que los alimentos de origen vegetal tienen predominantemente ubiquinonas con un menor número de unidades de isopreno, por ejemplo, una gran cantidad de coenzima Q9 se encuentra en productos integrales. Las ubiquinonas tienen similitudes estructurales con vitamina E y vitamina K.

Síntesis

El organismo humano es capaz de sintetizar la coenzima Q10 en casi todos los tejidos y órganos. Los principales sitios de síntesis son las membranas de mitocondrias ("Plantas de energía" de células eucariotas) en el hígado. El precursor de la fracción benzoquinona es el aminoácido tirosina, que se sintetiza endógenamente (en el cuerpo) a partir del aminoácido esencial (vital) fenilalanina. Los grupos metilo (CH3) unidos al anillo de quinona se derivan del donante de grupo metilo universal (que dona grupos CH3) S-adenosilmetionina (SAM). La síntesis de la cadena lateral isoprenoide sigue la ruta biosintética general de las sustancias isoprenoides a través del ácido mevalónico (cadena ramificada, hidroxiácido graso saturado), la llamada ruta del mevalonato (formación de isoprenoides a partir de acetil-coenzima A (acetil-CoA)). La auto-síntesis de coenzima Q10 también requiere varios grupos B vitaminas, como la niacina (vitamina B3), ácido pantoténico (vitamina B5), piridoxina (vitamina B6), ácido fólico (vitamina B9) y cobalamina (vitamina B12). Por ejemplo, ácido pantoténico participa en el suministro de acetil-CoA, piridoxina en la biosíntesis de benzoquinona a partir de tirosina y ácido fólicoy cobalamina en la remetilación (transferencia de un grupo CH3) de homocisteína a metionina (→ síntesis de SAM). Un suministro insuficiente de los precursores de ubiquinona tirosina, SAM y ácido mevalónico y vitaminas B3, B5, B6, B9 y B12 pueden reducir significativamente la síntesis de Q10 endógena y aumentar el riesgo de deficiencia de coenzima Q10. Del mismo modo, la ingesta deficiente (inadecuada) de vitamina E puede reducir la auto-síntesis de Q10 y Lead a una disminución significativa de los niveles de ubiquinona en órganos. Pacientes en total a largo plazo nutrición parenteral (nutrición artificial sin pasar por el tracto gastrointestinal) a menudo presentan deficiencia de coenzima Q10 debido a una síntesis endógena (endógena) insuficiente. La razón de la auto-síntesis deficiente de Q10 es la ausencia de metabolismo de primer paso (conversión de una sustancia durante su primer paso a través del hígado) de fenilalanina a tirosina y el uso preferencial de tirosina para la biosíntesis de proteínas (producción endógena de proteínas). Además, el efecto de primer paso de metionina a SAM está ausente, por lo que la metionina se transamina principalmente a sulfato (desplazamiento o liberación de un grupo amino (NH2)) fuera del hígado. En el curso de enfermedades como fenilcetonuria (PKU), la tasa de síntesis de Q10 también se puede reducir. Esta enfermedad es el error innato del metabolismo más común con una incidencia (número de casos nuevos) de aproximadamente 1: 8,000. Los pacientes afectados muestran una falta o una actividad reducida de la enzima fenilalanina hidroxilasa (PAH), que es responsable de la descomposición de la fenilalanina en tirosina. El resultado es una acumulación (acumulación) de fenilalanina en el cuerpo, que conduce a una alteración cerebro desarrollo Debido a la falta de una vía metabólica a la tirosina, se produce una deficiencia relativa de este aminoácido, que, además de la biosíntesis del neurotransmisor dopamina, la hormona tiroidea tiroxina y el pigmento pigmentario melanina, reduce la síntesis de coenzima Q10. Terapia con estatinas (las drogas solía bajar los niveles de colesterol), que se utiliza para hipercolesterolemia (niveles elevados de colesterol sérico), se asocia con un aumento de los requisitos de coenzima Q10. Las estatinas, Tales como simvastatina, pravastatina, Lovastatina y atorvastatina, pertenecen a la clase de sustancias farmacológicas de los inhibidores de la 3-hidroxi-3-metilglutaril-coenzima A reductasa (HMG-CoA reductasa), que inhiben (inhiben) la conversión de HMG-CoA en ácido mevalónico, un paso que determina la velocidad en colesterol síntesis - bloqueando la enzima. Las estatinas por lo tanto, también se conocen como colesterol inhibidores de la enzima de síntesis (CSE). A través del bloqueo de la HMG-CoA reductasa, que conduce a una disminución del suministro de ácido mevalónico, las estatinas previenen la síntesis de ubiquinona endógena además de colesterol biosíntesis. A menudo se observan concentraciones séricas reducidas de Q10 en pacientes tratados con inhibidores de la CSE. Sin embargo, no está claro si la disminución de Q10 en suero es el resultado de una disminución de la auto-síntesis o de una disminución inducida por estatinas en los niveles de lípidos en suero o ambos, porque el suero concentración de ubiquinona-10, que se transporta en el sangre por lipoproteínas, se correlaciona con el de circulante lípidos en la sangre. La auto-síntesis deficiente de Q10 usando estatinas combinada con una ingesta baja de Q10 en la alimentación (dietética) aumenta el riesgo de deficiencia de coenzima Q10. Por esta razón, los pacientes que necesitan tomar inhibidores de la HMG-CoA reductasa con regularidad deben asegurarse de una ingesta adecuada de coenzima Q10 en la dieta o recibir suplementos de Q10 adicionales. El uso de coenzima Q10 puede reducir significativamente los efectos secundarios de los inhibidores de CSE, ya que estos se deben en parte a un déficit de ubiquinona-10. Con el aumento de la edad, un Q10 decreciente concentración se puede observar en varios órganos y tejidos. Entre otras cosas, se discute como causa una auto-síntesis reducida, que presumiblemente resulta de un suministro insuficiente de los precursores de ubiquinona y / o de varios vitaminas del grupo B. Por lo tanto, hiperhomocisteinemia (elevado homocisteína nivel) se encuentra con frecuencia en personas mayores como resultado de una deficiencia de vitamina B12, ácido fólicoy vitamina B6, respectivamente, que se asocia con una menor provisión de SAM.

Absorción

De manera similar a las vitaminas A, D, E y K solubles en grasa, las coenzimas Q también se absorben (captan) en la parte superior del intestino delgado durante la digestión de las grasas debido a su cadena lateral isoprenoide lipófila, es decir. la presencia de grasas en la dieta como medio de transporte de las moléculas lipofílicas, de ácidos biliares para solubilizar (aumentar la solubilidad) y formar micelas (formar perlas de transporte que hacen que las sustancias liposolubles se transporten en solución acuosa) y de esterasas pancreáticas (enzimas páncreas) para escindir las ubiquinonas unidas es necesaria para una absorción intestinal óptima (captación a través del intestino). Las ubiquinonas unidas a alimentos se someten primero a hidrólisis (escisión por reacción con agua) en la luz intestinal por medio de esterasas (enzimas digestivas) del páncreas. Las coenzimas Q liberadas en este proceso alcanzan la membrana del borde en cepillo de los enterocitos (células del epitelio del intestino delgado) como parte de las micelas mixtas (agregados de sales biliares y lípidos anfifílicos) y son internalizadas (absorbidas por las células). Intracelularmente (dentro de las células), la incorporación (captación) de ubiquinonas ocurre en quilomicrones (lipoproteínas ricas en lípidos), que transportan los vitaminoides lipofílicos a través de la linfa hacia la circulación sanguínea periférica. Debido al alto peso molecular y la solubilidad en lípidos, la biodisponibilidad de las ubiquinonas suministradas es baja y probablemente oscila entre el 5 y el 10%. La tasa de absorción disminuye al aumentar la dosis. La ingesta simultánea de grasas y compuestos vegetales secundarios, como los flavonoides, aumenta la biodisponibilidad de la coenzima Q10.

Transporte y distribución en el cuerpo

Durante el transporte al hígado, gratis ácidos grasos (FFS) y los monoglicéridos de los quilomicrones se liberan a los tejidos periféricos, como el tejido adiposo y el músculo, bajo la acción de las lipoproteínas lipasa (LPL), que se encuentra en la superficie de la celda y se corta los triglicéridos. Este proceso degrada los quilomicrones a remanentes de quilomicrones (remanentes de quilomicrones bajos en grasa), que se unen a receptores específicos en el hígado. La captación de coenzimas Q en el hígado se produce por endocitosis mediada por receptores (captación en las células por invaginación de la biomembrana para formar vesículas). En el hígado, las coenzimas de cadena baja suministradas por los alimentos (coenzimas Q1-Q9) se convierten en coenzima Q10. La ubiquinona-10 se almacena posteriormente en VLDL (muy bajo densidad lipoproteínas). La VLDL es secretada (secretada) por el hígado y se introduce en el torrente sanguíneo para distribuir la coenzima Q10 a los tejidos extrahepáticos (fuera del hígado). La coenzima Q10 se localiza en las membranas y estructuras subcelulares lipofílicas, especialmente la membrana mitocondrial interna, de todas las células del cuerpo, principalmente aquellas con un alto recambio energético. Las concentraciones más altas de Q10 se encuentran en corazón, hígado y pulmones, seguidos de riñones, páncreas (páncreas) y bazo. Dependiendo de las respectivas relaciones redox (relaciones de reducción / oxidación), el vitaminoide está presente en forma oxidada (ubiquinona-10, abreviada como CoQ10) o reducida (ubiquinol-10, ubihidroquinona-10, abreviada como CoQ10H2) y por lo tanto influye tanto en la estructura y el equipo enzimático de las membranas celulares. Por ejemplo, la actividad de las fosfolipasas transmembrana (CRISPR-CasXNUMX esa hendidura Fosfolípidos y otras sustancias lipofílicas) se controla mediante el estado redox. La captación de la coenzima Q10 por las células diana está estrechamente ligada al catabolismo de las lipoproteínas (degradación de las lipoproteínas). Como VLDL se une a las células periféricas, algunos Q10, libres ácidos grasos, y los monoglicéridos se internalizan (captan en las células) por difusión pasiva a través de la acción de las lipoproteínas lipasa. Esto da como resultado el catabolismo de VLDL a IDL (intermedio densidad lipoproteínas) y posteriormente a LDL (bajo densidad lipoproteínas; lipoproteínas de baja densidad ricas en colesterol). Ubiquinona-10 unida a LDL se absorbe en el hígado y los tejidos extrahepáticos a través de endocitosis mediada por receptores, por un lado, y se transfiere a HDL (lipoproteínas de alta densidad) por el otro. HDL participa significativamente en el transporte de sustancias lipofílicas desde las células periféricas de regreso al hígado. La reserva total de ubiquinona-10 en el cuerpo humano depende del suministro y se cree que es de 0.5 a 1.5 g. En diversas enfermedades o procesos, como el miocardio y enfermedades tumorales, diabetes mellitus, enfermedades neurodegenerativas, exposición a la radiación, crónicas estrés y aumentando la edad o factores de riesgo, Tales como de fumar y Radiación UV, la coenzima Q10 concentración in sangre plasma, órganos y tejidos, como piel, puede reducirse. Los radicales libres o las condiciones fisiopatológicas se discuten como la causa. No está claro si el contenido reducido de Q10 en sí mismo tiene efectos patógenos o es simplemente un efecto secundario. La disminución de ubiquinona-10 en todo el cuerpo con la edad es más notoria en el músculo cardíaco, además del hígado y el músculo esquelético. Mientras que las personas de 40 años tienen aproximadamente un 30% menos de Q10 en el músculo cardíaco que las personas sanas de 20 años, la concentración de Q10 de las personas de 80 años es 50-60% más baja que la de las personas sanas de 20 años. Trastornos funcionales se esperan con un déficit de Q10 del 25% y trastornos potencialmente mortales con una caída en la concentración de Q10 por encima del 75%. Varios factores pueden considerarse la causa de una disminución del contenido de ubiquinona-10 en la vejez. Además de la disminución de la síntesis endógena y la ingesta dietética inadecuada, una disminución de las mitocondrias masa y aumento del consumo debido a oxidantes estrés parecen jugar un papel.