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^–, CoQ_10^2– – 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 (a

TOH), głównego antyoksydanta zapobiegającego peroksydacji lipidów in vivo, reagują z wolnymi rodnikami wytwarzając rodniki a

-tokoferoksylowe (a

TO˙). Obecny w strukturach hydrofobowych komórki ubichinol, a także rodnik ubisemichinonowy, w następstwie interakcji z witaminą E, regeneruje rodnik a

-tokoferoksylowy do postaci zredukowanej (a

TOH), 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 m

g koenzymu Q₁₀/g tkanki. Oprócz koenzymu Q₁₀ w organizmie człowieka występuje także niewielka (2–7%) ilość koenzymu Q₉ [1].

Tabela 3. Zawartość ubichinonu – CoQ₁₀ (m

g/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 m

g 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]  

Pełna treść artykułu