コエンザイムQ10:定義、合成、吸収、輸送、および流通

コエンザイムQ10 (CoQ10;同義語:ユビキノン)は、1957年にウィスコンシン大学で発見されたビタミン(ビタミン様物質)です。 その化学構造の解明は、XNUMX年後に天然物化学者のK.フォルカーズ教授が率いるワーキンググループによって行われました。 補酵素Qは 酸素 (O2)、 水素化 (手 カーボン (C)いわゆるリング状のキノン構造を形成する原子。 親油性(脂溶性)イソプレノイド側鎖がベンゾキノン環に結合しています。 コエンザイムQの化学名は2,3-ジメトキシ-5-メチル-6-ポリイソプレン-パラベンゾキノンです。 イソプレンユニットの数に応じて、補酵素Q1〜Q10を区別できますが、これらはすべて自然に発生します。 たとえば、補酵素Q9は、植物が光合成に必要とします。 人間の場合のみ コエンザイムQ10 不可欠です。 補酵素Qはすべての細胞に存在するため、ヒト、動物、植物、 細菌 –それらはユビキノンとも呼ばれます(ラテン語の「ubique」=「everywhere」)。 骨格筋肉などの動物性食品、 肝臓、魚、そして 、主に含まれています コエンザイムQ10、植物由来の食品は主にイソプレン単位の数が少ないユビキノンを含んでいますが、たとえば、全粒穀物製品には大量の補酵素Q9が含まれています。 ユビキノンは構造的に類似しています ビタミンE 及び ビタミンK.

合成

人体は、ほぼすべての組織や臓器でコエンザイムQ10を合成することができます。 合成の主な部位は ミトコンドリア (真核細胞の「エネルギー発電所」) 肝臓。 ベンゾキノン部分の前駆体はアミノ酸チロシンであり、これは必須(生体)アミノ酸フェニルアラニンから内因的に(体内で)合成されます。 キノン環に結合しているメチル(CH3)基は、ユニバーサルメチル基供与体(CH3基を供与)S-アデノシルメチオニン(SAM)に由来します。 イソプレノイド側鎖の合成は、メバロン酸(分岐鎖、飽和ヒドロキシ脂肪酸)を介したイソプレノイド物質の一般的な生合成経路、いわゆるメバロン酸経路(アセチル補酵素A(アセチルCoA)からのイソプレノイドの形成)に従います。 コエンザイムQ10の自己合成にもさまざまなBグループが必要です ビタミン、ナイアシン(ビタミンB3)など、 パントテン酸 (ビタミンB5)、 ピリドキシン (ビタミンB6)、 葉酸 (ビタミンB9)、およびコバラミン(ビタミンB12) 例えば、 パントテン酸 アセチルCoAの提供に関与している、 ピリドキシン チロシンからのベンゾキノンの生合成における 葉酸、およびの再メチル化(CH3基の転移)におけるコバラミン ホモシステイン 〜へ メチオニン (→SAMの合成)。 ユビキノン前駆体であるチロシン、SAM、メバロン酸の供給不足と ビタミン B3、B5、B6、B9、およびB12は、内因性Q10合成を大幅に減らし、コエンザイムQ10欠乏症のリスクを高める可能性があります。 同様に、不十分な(不十分な)摂取量 ビタミンE Q10の自己合成を減らすことができます つながる 臓器のユビキノンレベルの大幅な低下に。 長期合計の患者 非経口栄養 (胃腸管を迂回する人工栄養)は、内因性(内因性)合成が不十分なため、コエンザイムQ10の欠乏を示すことがよくあります。 Q10の自己合成が不十分な理由は、 初回通過代謝 (物質の最初の通過中の物質の変換 肝臓)フェニルアラニンからチロシンへ、およびタンパク質生合成(タンパク質の内因性産生)のためのチロシンの優先的使用。 さらに、の初回通過効果 メチオニン SAMは存在しないため、メチオニンは主に肝臓の外で硫酸塩(アミノ(NH2)基の置換または放出)にアミノ基転移されます。 次のような病気の過程で フェニールケトン尿 (PKU)、Q10合成速度も下げることができます。 この疾患は、約1:8,000の発生率(新規症例数)を伴う最も一般的な先天性代謝異常症です。 罹患した患者は、フェニルアラニンのチロシンへの分解に関与する酵素フェニルアラニンヒドロキシラーゼ(PAH)の活性の欠如または低下を示します。 その結果、体内にフェニルアラニンが蓄積(蓄積)し、障害を引き起こします チロシンへの代謝経路がないため、このアミノ酸の相対的な欠乏が起こり、これは、 神経伝達物質 ドーパミン、甲状腺ホルモン チロキシン と色素色素 メラニン、コエンザイムQ10の合成を減らします。 治療   スタチン (薬物 下げるために使用 コレステロールレベル)、これは 高コレステロール血症 (血清コレステロール値の上昇)は、コエンザイムQ10の必要量の増加に関連しています。 スタチン、 といった シンバスタチン, プラバスタチン, ロバスタチン 及び アトルバスタチンは、3-ヒドロキシ-3-メチルグルタリル-コエンザイムAレダクターゼ(HMG-CoAレダクターゼ)阻害剤の薬理学的物質クラスに属し、HMG-CoAからメバロン酸への変換を阻害(阻害)します。 コレステロール 合成–酵素をブロックすることによって。 スタチン したがって、 コレステロール 合成酵素(CSE)阻害剤。 メバロン酸の供給を減少させるHMG-CoAレダクターゼの遮断を介して、スタチンは内因性ユビキノン合成を防止します。 コレステロール 生合成。 血清Q10濃度の低下は、CSE阻害剤で治療された患者でしばしば観察されます。 しかし、血清Q10の低下は、自己合成の低下によるものなのか、スタチンによる血清脂質レベルの低下によるものなのか、あるいはその両方によるものなのかは不明です。 濃度 で輸送されるユビキノン-10の リポタンパク質によって、循環のそれと相関します 脂質 血の中で。 低消化(食事)Q10摂取と組み合わせたスタチンを使用したQ10の自己合成障害は、コエンザイムQ10欠乏症のリスクを高めます。 このため、HMG-CoAレダクターゼ阻害剤を定期的に服用する必要がある患者は、適切な食事コエンザイムQ10の摂取を確保するか、追加のQ10サプリメントを摂取する必要があります。 コエンザイムQ10の使用は、CSE阻害剤の副作用を大幅に減らすことができます。これは、これらが部分的にユビキノン-10の不足によるものであるためです。 年齢が上がるにつれて、Q10は減少します 濃度 さまざまな臓器や組織で観察することができます。 とりわけ、自己合成の低下が原因として議論されており、これはおそらく、ユビキノン前駆体および/または様々なものの不十分な供給に起因する。 ビタミン Bグループの。 したがって、 高ホモシステイン血症 (高架 ホモシステイン レベル)の不足の結果として高齢者に頻繁に見られる ビタミンB12, 葉酸、およびビタミンB6は、それぞれ、SAMの供給の減少に関連しています。

吸着

脂溶性ビタミンA、D、E、およびKと同様に、補酵素Qも、親油性イソプレノイド側鎖のため、脂肪消化中に上部小腸で吸収(取り込み)されます。 親油性分子を輸送する手段としての食餌性脂肪の存在、可溶化(溶解性を高める)およびミセルを形成するための胆汁酸(水溶性物質を水溶液中で輸送可能にする輸送ビーズを形成する)、および膵臓エステラーゼ(結合したユビキノンを切断するための膵臓)は、最適な腸の吸収(腸を介した取り込み)に必要です。 食物に結合したユビキノンは、最初に膵臓からのエステラーゼ(消化酵素)によって腸管腔内で加水分解(水との反応による切断)を受けます。 このプロセスで放出された補酵素Qは、混合ミセル(胆汁酸塩と両親媒性脂質の凝集体)の一部として腸細胞(小腸上皮の細胞)の刷子縁膜に到達し、内在化されます(細胞に取り込まれます)。 細胞内(細胞内)では、ユビキノンの取り込み(取り込み)がカイロミクロン(脂質に富むリポタンパク質)に起こり、リンパを介して親油性ビタミンを末梢血循環に輸送します。 高分子量と脂溶性のために、供給されたユビキノンの生物学的利用能は低く、おそらく5-10%の範囲です。 吸収率は線量の増加とともに減少します。 脂肪とフラボノイドなどの二次植物化合物を同時に摂取すると、コエンザイムQ10のバイオアベイラビリティが向上します。

体内での輸送と分布

肝臓への輸送中、無料 脂肪酸 (FFS)およびカイロミクロンからのモノグリセリドは、リポタンパク質の作用下で、脂肪組織や筋肉などの末梢組織に放出されます。 リパーゼ (LPL)、これは細胞表面に位置し、劈開します トリグリセリド類。 このプロセスは、カイロミクロンをカイロミクロンの残骸(低脂肪カイロミクロンの残骸)に分解し、肝臓の特定の受容体に結合します。 補酵素Qの肝臓への取り込みは、受容体を介したエンドサイトーシスによって起こります(細胞への取り込みは 陥入 小胞を形成するための生体膜の)。 肝臓では、消化管から供給される低鎖補酵素(補酵素Q1〜Q9)が補酵素Q10に変換されます。 その後、ユビキノン-10はVLDLに保存されます(非常に低い 密度 リポタンパク質)。 VLDLは肝臓から分泌(分泌)され、血流に導入されてコエンザイムQ10を肝外(肝臓外)組織に分配します。 コエンザイムQ10は、すべての体細胞(主に高エネルギー代謝回転を伴う細胞)の膜および親油性細胞内構造、特にミトコンドリア内膜に局在しています。 最高のQ10濃度は、 ハート、肝臓、肺、続いて腎臓、膵臓(膵臓)、 脾臓。 それぞれのレドックス比(還元/酸化比)に応じて、ビタノイドは酸化型(ユビキノン-10、CoQ10と略記)または還元型(ユビキノール-10、ユビヒドロキノン-10、CoQ10H2と略記)で存在するため、両方の構造に影響を与えますそして細胞膜の酵素装置。 たとえば、膜貫通型ホスホリパーゼの活性(酵素 その劈開 リン脂質 および他の親油性物質)は、酸化還元状態によって制御されます。 標的細胞によるコエンザイムQ10の取り込みは、リポタンパク質の異化作用(リポタンパク質の分解)と密接に関連しています。 VLDLは末梢細胞に結合するため、一部のQ10は無料です 脂肪酸、およびモノグリセリドは、リポタンパク質の作用による受動拡散によって内在化(細胞に取り込まれる)されます リパーゼ。 これにより、VLDLからIDL(中間)への異化作用が起こります。 密度 リポタンパク質)そしてその後に LDL (低い 密度 リポタンパク質; コレステロールが豊富な低密度リポタンパク質)。 ユビキノン-10に結合 LDL 一方では受容体を介したエンドサイトーシスを介して肝臓および肝外組織に取り込まれ、 HDL (高密度リポタンパク質)もう一方。 HDL 末梢細胞から肝臓への親油性物質の輸送に大きく関与しています。 人体のユビキノン-10の総量は供給に依存しており、0.5〜1.5gと考えられています。 心筋や 腫瘍性疾患, 糖尿病 糖尿病、神経変性疾患、放射線被曝、慢性 ストレス と年齢の増加または 危険因子、 といった 喫煙 及び 紫外線、コエンザイムQ10 濃度 in 血漿、臓器、組織など 皮膚、削減される場合があります。 フリーラジカルまたは病態生理学的状態が原因として議論されています。 Q10含有量の減少自体が病原性効果を持っているのか、それとも単なる副作用であるのかは不明です。 加齢に伴う全身ユビキノン-10の減少は、肝臓と骨格筋に加えて、心筋で最も顕著です。 40歳は健康な30歳よりも心筋のQ10が約20%少ないのに対し、10歳のQ80濃度は健康な50歳よりも60〜20%低くなっています。 機能障害 Q10の赤字が25%で、生命を脅かす障害がQ10の濃度が75%を超えると予想されます。 老年期のユビキノン-10含有量の減少の原因としていくつかの要因が考えられます。 内因性合成の減少と不十分な食事摂取に加えて、ミトコンドリアの減少 質量 酸化による消費の増加 ストレス 役割を果たしているように見えます。