Коэнзим Q10 — биологическая роль и свойства¶

Коэнзим Q10 (убихинон, кофермент Q10, CoQ10) — жирорастворимый бензохинон, содержащийся в мембранах митохондрий практически всех эукариотических клеток. Участвует в переносе электронов в дыхательной цепи, обеспечивая синтез аденозинтрифосфата (АТФ), а также выполняет функцию антиоксиданта. В организме человека синтезируется эндогенно, а также поступает с пищей; с возрастом и при ряде заболеваний его синтез снижается.

¶Открытие и история

Коэнзим Q10 был открыт в 1957 году Фредериком Крейном из лаборатории Дэвида Грина в Висконсинском университете. Крейн выделил вещество из митохондрий бычьего сердца и назвал его «убихиноном» (от латинского ubique — «везде») из-за его широкого распространения в природе. В 1958 году американский биохимик Ричард Фолкер определил химическую структуру и синтезировал вещество, а в 1961 году Митио Косака и его коллеги в Японии показали, что дефицит CoQ10 связан с сердечными заболеваниями и что его приём улучшает состояние пациентов с сердечной недостаточностью. В 1970-х годах японские исследователи разработали промышленный метод ферментативного синтеза, что сделало коэнзим доступным как лекарственное средство (в Японии он применяется при сердечной недостаточности с 1974 года).

¶Структура и свойства

Молекула коэнзима Q10 состоит из бензохинонового ядра и гидрофобной изопреноидной боковой цепи. Цифра «10» обозначает число изопреновых звеньев в этой цепи. У человека доминирующей формой является именно CoQ10 (в отличие от CoQ9 у некоторых грызунов). Химическая формула — C₅₉H₉₀O₄, молярная масса около 863,3 г/моль.

Коэнзим Q10 способен существовать в трёх окислительно-восстановительных состояниях: полностью окисленном (убихинон), полупродуцированном (семихинон-радикал) и восстановленном (убихинол). Эта способность лежит в основе его функций в дыхательной цепи и антиоксидантной защиты. Вещество устойчиво к нагреванию, но разрушается под действием ультрафиолетового излучения и щелочей.

¶Биологические функции

¶Участие в энергетическом обмене

Основная роль CoQ10 — перенос электронов в дыхательной цепи митохондрий. Он принимает электроны от комплексов I (НADH-дегидрогеназа) и II (сукцинатдегидрогеназа) и передаёт их комплексу III (цитохром bc1). Этот перенос является обязательным звеном окислительного фосфорилирования, в ходе которого синтезируется АТФ — основной источник энергии клетки. Наибольшая концентрация CoQ10 наблюдается в органах с высокими энергетическими потребностями: сердце, печени, почках, поджелудочной железе.

¶Антиоксидантная активность

В восстановленной форме (убихинол) CoQ10 является жирорастворимым антиоксидантом, нейтрализующим свободные радикалы в липидных доменах биологических мембран и липопротеинах низкой плотности. Он способен защищать мембранные липиды и белки от перекисного окисления, а также регенерировать другие антиоксиданты, включая витамин Е (токоферол). Дополнительно CoQ10 участвует в обмене пирофосфатов и может стабилизировать работу кальциевых каналов митохондрий.

¶Синтез и дефицит

Эндогенный синтез CoQ10 происходит по мевалонатному пути и включает несколько стадий: образование полипрениловой цепи, гидроксилирование бензохинонового ядра и присоединение боковой цепи. Ключевым ферментом является гидроксифенилмевалонат-редуктаза. Синтез снижается с возрастом: после 20 лет концентрация CoQ10 в тканях постепенно уменьшается, что связывают с возрастным снижением активности ферментов и накоплением окислительного стресса.

Дополнительными факторами дефицита являются:

• Приём статинов — препаратов для снижения холестерина, блокирующих мевалонатный путь и тем самым уменьшающих выработку CoQ10;
• Генетические нарушения синтеза (первичный дефицит CoQ10) — редкие наследственные заболевания, проявляющиеся энцефаломиопатией, нефропатией и другими симптомами;
• Хронические заболевания сердца, нейродегенеративные процессы.

¶Пищевые источники и добавки

CoQ10 содержится в продуктах животного и растительного происхождения, однако в небольших количествах. Наиболее богаты им субпродукты (сердце, печень), мясо, рыба (сардины, скумбрия), арахис, соя, шпинат, брокколи. Суточная потребность при естественном поступлении с пищей оценивается в 3–5 мг, тогда как в клинических исследованиях используются дозы от 100 до 300 мг в сутки.

Фармацевтическая промышленность выпускает CoQ10 в виде капсул и таблеток. В России коэнзим Q10 не является лекарственным средством и продаётся преимущественно как биологически активная добавка (БАД). В Японии, США и некоторых европейских странах он зарегистрирован как лекарственный препарат при сердечной недостаточности.

¶Применение

Основные области применения CoQ10 связаны с поддержкой сердечно-сосудистой системы и компенсацией дефицита при приёме статинов. Мета-анализы показывают умеренный положительный эффект при хронической сердечной недостаточности, гипертонии и в период восстановления после кардиохирургических вмешательств. Исследуется роль CoQ10 при мигрени, синдроме хронической усталости, нейродегенеративных заболеваниях и в онкологической практике как средства, снижающего побочные эффекты химиотерапии.

¶Источники

• Фолкер Д. «Коэнзим Q: от биологии к биомедицине»
• Crane F. L. «Biochemical functions of coenzyme Q10» (Journal of the American College of Nutrition, 2001)
• Mortensen S. A. et al. «The effect of coenzyme Q10 on morbidity and mortality in chronic heart failure» (JACC: Heart Failure, 2014)
• Overvad K. et al. «Coenzyme Q10 in health and disease» (European Journal of Clinical Nutrition, 1999)
• Гуленко Е. В., Ткач С. М. «Коэнзим Q10 и его роль в энергетическом обмене кардиомиоцитов» (Российский кардиологический журнал)