В каких клеточных структурах содержится убихинон
Здоровье » Здоровье А-Я » Витамины » Витамин Q (коэнзим Q, убихинон) — свойства, потребность, содержание в продуктах
Автор Профессор Кузнецов Г.Э. На чтение 11 мин. Просмотров 808 Опубликовано 08.05.2020
Витамин (коэнзим) Q – это витаминоподобное жирорастворимое вещество в биохимическом плане представляет собой кофермент. Связываясь с определенными белками нашего организма, он формирует биологически активное соединение, называемое ферментом.
В качестве активного центра такого фермента, убихинон играет роль катализатора в таких жизненно важных процессах, как реакции окислительного фосфорилирования, протекающие в митохондриях клеток.
Они являются основной составляющей клеточного дыхания, при котором расщепление органических веществ (преимущественно глюкозы), приводит к высвобождению и накапливанию энергии в макроэргических связях молекул АТФ. Чем выше интенсивность энергетического обмена клеток, тем выше концентрация убихинона в них. Наибольшее содержание кофермента Q обнаруживается в тканях головного мозга, печени, миокарда сердца, почках.
О коферменте Q впервые стало известно в 1955 году, как о веществе, входящем в состав каждой живой клетки, из-за чего он и получил свое название, в переводе означающее «вездесущий». Помимо названия Убихинон, применяются и другие обозначения этого биоактивного соединения: витамин Q, кофермент Q, коэнзим Q10. Ввиду особой важности и перспективности изучения убихинона в 1997 году создана Международная Ассоциация в Университете Асконы (Италия) по изучению его свойств и влиянию на здоровье человека.
Витамин Q является группой кофермента Q и называется убихиноном. Фредрик Л. Крейн и его коллеги обнаружили его в 1957году, а в следующем году была определена их структура. Это вещество синтезируются в организме животных, растений и микроорганизмов. В нормальных условиях, человеческий организм не синтезирует убихинон в достаточном количестве. Также всё чаще учёные не относят это вещество к числу витаминов.
Действие витамина Q
Источником для строительства коэнзима Q является мевалоновая кислоты и продукты метаболизма фенилаланина и тирозина.
Благодаря сходству липидной гидрофобной структуры, убихинон в основном сосредоточен во внутренней мембране митохондрий, микросом, ядра, аппарата Гольджи, наряду с витамином K2. В митохондриях, коферменты Q, играют очень важную роль в дыхательной цепи.
В различных живых организмах существуют коферменты Q (1 до 10). У млекопитающих (за исключением мышей и крыс), присутствует коэнзим Q10.
Коэнзим Q10 участвует в дыхании, обеспечивая поглощение кислорода, электронного транспорта и окислительного фосфорилирования в митохондриях. Кофермент Q является необходимым для фотосинтеза растений и стабилизации мембран. Аналогично токоферолу, коэнзим Q10 предотвращает перекисное окисление ненасыщенных липидов.
По функциональной характеристике витамин Q похож на витамины E и K. По своему действию, коэнзим Q является мощным антиоксидантом, особенно в защите клеток от вредного воздействия свободных радикалов.
Новейшие исследования показали, что кофермент Q10 обладает антигистаминным действием, вероятно, блокируя гистаминовые рецепторы при лечении различных аллергических состояниях: сенной лихорадки и аллергической астмой.
Полезные свойства коэнзима Q — убихинона
Наибольший интерес, в настоящее время, представляет экспериментально доказанная эффективность убихинона в лечении хронической сердечной недостаточности (ХСН). В ряде исследований выявлено заметное снижение содержания коэнзима Q в миокарде сердца с возрастом и корреляция между его концентрацией в сердечной мышце и выраженностью сердечной недостаточности. Чем меньше его в клетках сердца, тем неблагоприятнее течение хронической сердечной недостаточности. Эта зависимость оказалась настолько статистически достоверной, что в некоторых странах стали применять убихинон вместо натрий-уретического пептида, также являющегося прогностическим показателем прогрессирования ХСН (по данным рандомизироанного исследования Q-SYMBIO).
Применение лекарственных форм витамина Q увеличивает сократительную способность миокарда, увеличивает фракцию выброса, способствует уменьшению застойных явлений, снижает риск сердечных аритмий. Кроме того, обнаружено еще одно ценное свойство убихинона – его антиоксидантная активность. При дефиците этого кофермента, в митохондриях происходит повышенная продукция свободных радикалов, а именно активных форм кислорода, обладающих повреждающим действием на клетки.
Стабилизируя клетки эндотелия сосудов, убихинон способствует нормальной выработке оксида азота, обладающего функцией вазодилатации – расширения сосудов, путем расслабления гладкомышечных волокон их стенки. Австралийскими исследователями научно доказано и рекомендовано при ХСН I и II ФК потребление удвоенной суточной нормы витамина Q, а при III и IV ФК – утроенной.
На конференции в Брюсселе доложено о следующих свойствах убихинона:
- препятствует повреждениям кожи, стабилизирует ее структуру, препятствует старению, предохраняет от ультрафиолетовых лучей Солнца;
- нормализует мужскую репродуктивную функцию, увеличивая подвижность сперматозоидов;
- защищает периферические нервные волокна при сахарном диабете, препятствуя развитию полинейропатий, улучшая трофику тканей;
- тормозит прогрессирование болезней Альцгеймера и Паркинсона;
- снижает темпы развития атеросклероза, помогает стабилизировать артериальное давление при гипертонической болезни;
- уменьшает мышечные боли и атрофию мышц у пациентов, длительно получающих статины – препараты для снижения уровня холестерина в организме;
- стабилизирует электрическую активность сердца, обладая слабо выраженным антиаритмическим эффектом;
- является единственным антиоксидантом, который не только сам регенерируется организмом, но и восстанавливает антиоксидантную активность витамина Е;
- может назначаться при повышенной физической и интеллектуальной деятельности.
Выпускается в виде напитков, кремов, БАДов. Лекарственные формы водорастворимы. В последнее время разработаны препараты на основе восстановленной формы – убихинол, обладающей большей биодоступностью.
Потребность в витамине Q
Суточная потребность в коэнзиме Q составляет 90-100 мг сутки, в пожилом возрасте 200 мг сутки. Потребности в убихиноне повышаются при наличии вышеуказанных заболеваний. Повышению биодоступности убихинона при приеме внутрь способствуют жиры, поскольку он относится к жирорастворимым соединениям. Именно поэтому убихинон часто заключают в капсулы, содержащие масло.
Содержание витамина Q в продуктах
Природными источниками, содержащими витамин Q являются: красное пальмовое масло; жаренные говядина, курятина, арахис, кунжут, фисташки, сельдь маринованная. Несколько меньше коэнзима Q содержится в соевом масле, форели, вареной цветной капусте и брокколи, апельсинах, клубнике, яйцах.
Дефицит витамина Q отмечается в пожилом возрасте (у людей старше 60 лет выработка убихинона в 2 раза меньше), при дегенеративных заболеваниях нервной системы, гипотиреозе, бронхиальной астме, гепатитах.
Физико-химические свойства вещества
Убихинон имеет жирорастворимую структуру. Витамин Q совсем не растворяется в воде (при смешении с ней образует эмульсию), а по внешнему виду напоминает желто-оранжевые кристаллы. Иногда вещество также можно увидеть в виде тягучей желтоватой жидкости, так как кристаллы легко плавятся даже при минимальном нагреве – до 50 градусов Цельсия.
Убихинон плохо сохраняется в щелочной среде, а при термической обработке разрушается полностью. Губителен для кофермента и свет – при длительном нахождении на свету витамин разлагается и меняет цвет. Витамин Q по химическому строению напоминает два других полезных вещества – витамин К и Е. Этим можно объяснить совпадение некоторых их свойств.
Витамин растворяется в органических соединениях – например, диэтиловом эфире. В этиловом спирте при этом кофермент Q растворяется намного хуже.
Коэнзим Q10 – соединение, широко распространенное в природе: у человека значительное количество вещества содержится в митохондриях клеток. Аккумулируется кофермент в печени и сердце. Выделить убихинон, тем не менее, можно из клеток любого типа. Не имеет значение и их происхождение – клетки могут быть как животными, так и растительными, как грибными, так и бактериальными.
Продукты с наибольшим содержанием витамина Q
Если у человека нет каких-либо серьезных заболеваний, и организм работает нормально, в кишечнике витамин Q синтезируется в достаточном количестве самостоятельно. Для этого необходимы производные фенилаланина, тирозина, а также мевалоновая кислота.
Если же по каким-то причинам появился недостаток коэнзима Q10, может потребоваться его дополнительное употребление. Найти его можно не только в таблетках: некоторые продукты животного и растительного происхождения содержат его в достаточном количестве.
Среди продуктов животного происхождения особенно богаты убихиноном:
- свинина;
- говядина;
- куриное мясо;
- печень;
- сердце;
- рыба (форель, сельдь, скумбрия, сардины, форель);
- яйца.
Присутствует убихинон и во многих растительных продуктах:
- растительном масле, особенно в оливковом;
- капусте (в том числе цветной);
- орехах (арахисе, фисташках);
- пророщенной пшенице;
- пальмовом красном масле;
- соевом масле;
- кунжуте;
- клубнике;
- апельсинах;
- зернах;
- рисовых отрубях;
- брокколи.
Препараты на основе витамина Q
Убихинон не считается лекарственным средством, эффективным при каких-то заболеваниях. Используют его только в качестве профилактики патологий либо дополнительной терапии.
Существует две популярные формы выпуска витамина Q – в капсулах и масляных растворах. Иногда также применяют ампульный убихинон для внутривенного введения, но инъекции делаются только при сильном или выраженном гиповитаминозе.
Масло добавляется в капсулы и растворы для того, чтобы повысить биодоступность кофермента – убихинон является жирорастворимым соединением. Иногда вместо этого добавляют пищевые эмульгаторы к коэнзиму, чтобы сделать его растворимым в воде.
Популярны такие препараты убихинона – таблетки Коэнзим-Q10 С витамином Е, Коэнзим Q10 от Солгар, капли для приема внутрь от Кудесан.
Показаниями к их дополнительному применению являются такие состояния:
- ишемическое заболевание сердца;
- гипертония и гипертензия;
- атеросклероз;
- сердечная недостаточность;
- ухудшение метаболизма.
Противопоказаний меньше – повышенная чувствительность к синтетическому коэнзиму и гипервитаминоз.
Часто коэнзим добавляют в кремы для наружного применения, так как убихинон продлевает молодость кожи, повышает ее эластичность, разглаживает морщины и улучшает ее состояние в целом.
Дневные дозировки коэнзима Q10
Если необходим дополнительный прием полезного вещества, нужно принимать не более 50 мг убихинона в день (оптимально — подобрать дозу в пределах 25-50 мг).
Не всегда необходимость дополнительного приема витамина Q вызвана заболеваниями. Иногда его назначают людям, занятым тяжелым физическим или умственным трудом, беременным и кормящим. По показаниям дозировку можно и увеличивать, но рассчитать необходимое количество убихинона должен врач.
Функции убихинона в организме
Роль убихинона для здоровья велика, так как он участвует во многих окислительно-восстановительных процессах, происходящих в организме. Коэнзим аккумулируется у человека в митохондриях, в них же он служит переносчиком электронов в метаболической цепи. Участвует витамин Q также в синтезе АТФ и в реакциях окислительного фосфорилирования. Если присутствуют ингибиторы убихинона, реакции такого типа в организме перестают происходить, что ведет к ухудшению состояния здоровья.
Кофермент Q является мощным антиоксидантом (особенно в своей восстановленной форме). Он обладает свойством регенерирования – в то время как другие антиоксиданты типа токоферола не восстанавливаются самостоятельно в организме, убихинон способен саморегенерироваться. Восстанавливает он не только свою антиоксидантную активность, но и активность витамина Е.
Именно благодаря этим свойствам убихинон выполняет следующие функции в организме:
- влияет на энергетический обмен в организме;
- останавливает свободнорадикальное окисление в клетках;
- стимулирует процессы кроветворения;
- участвует в окислительно-восстановительных реакциях в организме;
- улучшает настроение, борется с депрессией;
- способствует увеличению количества тромбоцитов;
- нормализует метаболические процессы;
- поддерживает нормальное протекание беременности и здоровое развитие плода;
- стимулирует сердечную деятельность;
- улучшает деятельность вилочковой железы;
- нормализует мышечную деятельность;
- повышает сопротивляемость организма заболеваниям и инфекциям;
- предупреждает сердечные ишемии;
- устраняет синдром хронической усталости и астению;
- улучшает состояние при вегето-сосудистой дистонии;
- замедляет процессы старения;
- защищает ДНК, оболочки и содержимое клеток от радикалов кислорода.
Чтобы все эти функции выполнялись, важно не допускать недостатка витамина Q.
Проявления дефицита витамина Q в организме
3 основные причины замедления биосинтеза кофермента таковы:
- естественное падение количество образуемого в организме коэнзима Q10;
- снижение объемов потребляемой пищи;
- длительное и обширное использование медикаментозных средств.
При различных заболеваниях образование убихинона может также замедляться.
Если недостаток сильный, могут развиться серьезные болезни. Среди них:
- недостаточность работы сердца;
- анемия;
- слабоумие;
- ухудшение работы мышц, их деградация;
- ИБС;
- Болезнь Альцгеймера;
- изменение структуры костного мозга.
Могут развиться и более благоприятные в плане терапии состояния:
- повышение артериального давления;
- слабость, недостаток энергии;
- ухудшение метаболических процессов;
- атеросклероз.
Лечение проводится симптоматическое, если недостаток не повлек за собой сильные изменения. Если успели развиться патологии, нужно не только восстановить содержание кофермента в организме, но и вылечить основное заболевание.
Проявления чрезмерного содержания коэнзима в организме
Убихинон не является ядовитым или токсичным веществом, поэтому серьезных последствий для здоровья вследствие передозировки не наблюдается. Передозировка может случиться только при внутривенном введении избыточного количества витамина Q. Симптоматика состояния такая:
- боли в животе;
- расстройство кишечника;
- тошнота.
Лечение предполагает отмену инъекций и устранение неприятной симптоматики.
Лекарственное взаимодействие витамина Q
Так как витамин Q является жирорастворимым, при продаже в капсулах многие фармацевтические компании добавляют различные масла. Растворяется кофермент лучше, если также вместе с пищей поступает достаточное количество жиров и масел.
При сочетании коэнзима с антикоагулянтами действенность последних значительно падает (до 4-х раз). Дополнительно пить витамин Q без назначения врача нельзя в том случае, если человек уже принимает препараты, направленные на снижение свертываемости крови.
Если назначен прием препаратов, снижающих уровень холестериновых отложений, содержание витамина Q в организме может значительно падать, и поэтому схему приема витамина Q нужно скорректировать со специалистом.
Витамин Q особенно важен для здоровья человека, так как он участвует во множестве биохимических окислительно-восстановительных реакций, протекание которых без достаточного содержания кофермента в организме невозможно. Если человек здоров, образование коэнзима происходит самостоятельно, и дополнительный прием препаратов не нужен.
Коэнзим Q10 (Убихинон)
CAS номер: 303-98-0
Брутто формула: C59H90O4
Внешний вид: кристаллический порошок от желтого до оранжевого цвета, без вкуса и запаха
Химическое название и синонимы: Ubidecarenone, Ubiquinone 10; , Co-Q-10, CoQ-10, CO Q10, Q10, Vitamin Q101-3
Физико-химические свойства:
В воде почти не растворим.
Молекулярная масса 863.36 г/моль
Точка плавления 48-52 ° С
Стабилен, при соблюдении рекомендуемых условий хранения.
Структура коэнзима Q10 состоит из хинонового кольца, присоединенного к изопреновой боковой цепи. Он содержит 82,08% углерода, 10,51% водорода и 7,41% кислорода. Он имеет молекулярную массу 863,37 и формулу C 59H90O4. Впервые он был выделен из митохондрий бычьих сердец в 1957 году в Висконсинском университете. Идентификация химической структуры и синтеза была завершена к 1958 году. Исследования, проведенные в 1960-х и 1970-х годах, показали, что CoQ10 действует как антиоксидант и играет центральную роль в митохондриальном окислительном фосфорилировании.
Термин «коэнзим» означает, что он является органической, небелковой молекулой. Обозначение «Q» относит его к хиноидной химической группе, а «10» обозначает количество изопрениловых групп содержащихся в молекуле.
По структуре группа коэнзима Q очень похожа на членов группы витамина К и токоферилхинонов, которые получены из токоферолов (витамин Е), поскольку все они имеют хиноновое кольцо, присоединенное к длинному углеводородному хвосту. Хиноны ряда коэнзима Q, обнаруженные у различных биологических видов, отличаются лишь незначительно по химической структуре и образуют группу родственных 2-3-диметокси-5-метилбензохинонов с полиизопреноидальной боковой цепью в положении 6, которая варьируется длиной от 30 до 50 атомов углерода. Поскольку каждая изопреноидная единица в цепи содержит пять атомов углерода, число изопреноидных единиц в боковой цепи варьируется от 6 до 10. Различные числа групп были обозначены нижним индексом после Q, чтобы обозначить количество изопреноидных единиц в боковой цепи, как в Q10. Разница в свойствах обусловлена разницей в длине боковой цепи. Члены группы, о которых известно, что они встречаются в природе — это Q6-Q10. Коэнзим Q действует как агент для проведения окисления и восстановления в клетках.
У людей CoQ10 обнаруживается в относительно более высоких концентрациях в клетках с высокими энергетическими потребностями, таких как сердце, печень, мышцы и поджелудочная железа. Нормальные уровни в крови колеблются от 0,7 до 1,0 мкг / мл. Клетки человека синтезируют CoQ10 из аминокислоты тирозина в восьмиступенчатом ароматическом пути, требующем адекватного уровня витаминов, таких как фолиевая кислота, ниацин, рибофлавин и пиридоксин. Дефицит любого из этих питательных веществ может привести к дефициту CoQ10.
Коэнзим Q10 ( или убихинон) вещество, которое содержится в каждой клетке животного организма и множества бактерий, основной функцией которого является участие в процессе выработки АТФ митохондриями. Но тем не менее, некоторые бактерии и низшие организмы не содержат коэнзима Q. Было показано, что многие из этих организмов содержат витамин K вместо этого и что этот хинон функционирует в электронном транспорте во многом так же, как коэнзим Q. Точно так же растительные хлоропласты не содержат коэнзим Q, но содержат пластохиноны, которые структурно связаны с коферментом Q. Функции пластохинона- участие в процессе транспорта электронов, участвующем в фотосинтезе. В некоторых организмах коэнзим Q присутствует вместе с другими хинонами, такими как витамин К, токоферилхиноны и пластохиноны; и каждый тип хинона может выполнять различные части функций транспорта электронов.
Коэнзим Q-10 по своему действию представляет собой витаминоподобное соединение, которое, обнаруживается в клетках организма.
Применение:
Коэнзим Q10 не является лекарственным препаратом, но является компонентом БАДов, пищевых добавок, спортивного питания, используется в косметической промышленности и др. Коэнзим входит в состав добавок применяемых в комплексной терапия множества заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания, назначается при нейродегенеративных процессах в организме и с целью их профилактически, а также при онкологических и иммуносупрессивных состояниях. .Широко коэнзим Q10 используется и в косметических средствах, входит в состав кремов, мазей, масок, бальзамов и множества других.
Получение:
Существуют способы стереоспецифического синтеза коэнзима Q10, убихинона; полусинтетическая процедура с использованием соланезола, полученного из табачных отходов, в качестве исходного материала. Способ приводит к высоким выходам изометрически полезных композиций, содержащих оптически чистые изомеры.
Соланезол получают, беря один кг табачной пыли, его встряхивают с 41 гексаном в течение 1,5 часов. Твердое вещество отделяют фильтрованием и экстрагируют общим количеством 2,4 л гексана. Объединенные экстракты выпаривают. К полученному остатку добавляют 140 мл 2 н КОН в этаноле и 2 г пирогаллола. Полученную смесь нагревают в течение 1 часа (с обратным холодильником) в атмосфере азота. Затем ее быстро охлаждают, добавляют 400 мг смеси этанола и воды в соотношении 9: 1 и эту смесь экстрагируют гексаном (4 × 400 мл). Экстракт сушат сульфатом натрия и хроматографируют на колонке с 300 г оксида алюминия. После элюирования смесью 9: 1 гексан / эфир и выпаривания получают 5 г соланезола.
Действие на организм:
Коэнзим Q-10 синтезируется в организме. Еще его можно получить из продуктов питания животного и растительного происхождения (таких как: мясо, растительные масла, овощи и фрукты, морепродукты и др.) Все живое, или когда-то живое, содержит коэнзим Q10.
Внутри клетки коэнзим Q-10 в основном присутствует в митохондриях (40-50%). Это акцептор для транспортной цепи митохондриальных электронов. Это также кофактор, используемый в процессах аэробного дыхания, аэробный метаболизм, окислительный обмен и клеточное дыхание. Основная функция кофермента Q10 – это антиоксидант, мембранный стабилизатор и продуцирование аденозинтрифосфата (АТФ) в окислительном дыхание. В качестве антиоксиданта и его роли в АТФ коэнзим Q10 обладает многими терапевтическими преимуществами.
В организме может случиться нехватка коэнзима Q10 вследствие нескольких основных факторов: быстрое расходование коэнзима организмом, а также замедленной выработки (биосинтез). Биосинтез происходит в большинстве тканей человека. Существует три основных этапа:
Создание структуры бензохинона (с использованием фенилаланина или тирозина)
Создание боковой цепи изопрена (с использованием ацетил-СоА)
Присоединение или конденсация вышеуказанных двух структур
Первые две реакции происходят в митохондриях, эндоплазматической сети (ЭПС) и пероксисомах, что указывает на множественные места синтеза в клетках организма. Важным ферментом в этом пути является HMG-CoA-редуктаза.
Элиминация Коэнзима Q10 происходит с желчью и с фекалиями. Нормальные уровни CoQ10 в крови и тканях были хорошо установлены многочисленными исследователями по всему миру. Значительно сниженные уровни CoQ10 были отмечены при широком разнообразии заболеваний как в исследованиях на животных, так и на людях. Недостаточный CoQ10 в пище, нарушение биосинтеза CoQ10, чрезмерное использование CoQ10 организмом или любая их комбинация могут вызвать дефицит CoQ10. Снижение диетического потребления предполагается при хроническом недоедании и кахексии.
Относительный вклад биосинтеза CoQ10 в сравнении с диетическим CoQ10 находится в стадии изучения. Карл Фолкерс считает, что основным источником CoQ10 у человека является биосинтез. Этот сложный 17-этапный процесс, требующий по меньшей мере семи витаминов (витамин В2 — рибофлавин, витамин В3 — ниацинамид, витамин В6, фолиевая кислота, витамин В12, витамин С и пантотеновая кислота) и нескольких микроэлементов, по своей природе очень уязвимы. Карл Фолкерс утверждает, что субоптимальное потребление питательных веществ у человека является почти универсальным и что при биосинтезе CoQ10 наблюдается вторичное нарушение. Это будет означать, что средний или «нормальный» уровень CoQ10 действительно неоптимален, а очень низкие уровни, наблюдаемые в запущенных болезненных состояниях, представляют собой лишь верхушку дефицита «айсберга».
Ингибиторы HMG-CoA редуктазы, используемые для лечения повышенных уровней холестерина в крови путем блокирования биосинтеза холестерина, также блокируют биосинтез CoQ10. Результирующее снижение уровня CoQ10 в крови обусловлено частично общим биосинтетическим путем CoQ10 и холестерина. У пациентов с сердечной недостаточностью это больше, чем лабораторное наблюдение. Он оказывает значительное вредное воздействие, которое может быть сведено на нет пероральным приемом CoQ10.
Повышенное потребление CoQ10 в организме является предполагаемой причиной низкого уровня CoQ10 в крови, наблюдаемого при чрезмерной физической нагрузке, гиперметаболизме и состояниях острого шока. Вполне вероятно, что все три механизма (недостаточный CoQ10 в пище, нарушенный биосинтез CoQ10 и чрезмерное использование CoQ10) в разной степени работоспособны в большинстве случаев наблюдаемого дефицита CoQ10.
Токсикологические данные:
Острая токсичность при оральном применении (LD):> 4000 мг / кг [Мышь];
Острая токсичность при оральном применении (LD):> 4000 мг / кг [крыса].