Коэнзим Q10

Коэнзим Q10, который также называют коферментом Q, или убихиноном, — это органическое витаминоподобное вещество, которое необходимо для правильной работы организма человека на клеточном уровне. Для непрерывного выполнения жизненно важных процессов, таких как синтез новых молекул, транспортировка полезных веществ и поддержание структурной целостности, клетки нуждаются в энергии. Для ее выработки им остро необходим кофермент Q, а потому он входит в состав абсолютно каждой клетки здорового организма. В этой статье мы расскажем об истории открытия, структуре молекулы и биологических функциях коэнзима Q10, рассмотрим последствия его дефицита, а также расскажем о медицинском применении этого важнейшего соединения.

История открытия и изучения коэнзима Q10

У истоков исследований, которые привели к открытию коэнзима Q10, стоят американские химики Фредерик Крейн и Карл Фолкерс. В 1957 году Крейн со своей командой изучали митохондрии — своеобразные «генераторы» клеточной энергии, вырабатывающие аденозинтрифосфат, или АТФ. В попытках определить процесс образования энергетических молекул АТФ ученые выделили из митохондрий бычьего сердца желтое вещество, которое назвали коэнзимом Q. Коэнзимы, или коферменты, представляют собой молекулы, помогающие ферментам выполнять свои функции, в данном случае — обеспечивать энергетический обмен.

Фредерик Крейн только предполагал, что открытое им вещество является коферментом, а потому отправил образцы для дополнительных исследований доктору Карлу Фолкерсу — одному из ведущих ученых фармацевтической компании «Merck». Фолкерс с коллегами детально изучил структуру молекул, подтвердив их биологический функционал. Определив, что в молекулярной цепи находится ровно 10 звеньев, ученые предложили новое название для вещества — коэнзим Q10.

Впоследствии Карл Фолкерс поспособствовал открытию новых функций этого кофермента. В начале 1970-х годов он взял образцы вещества на международную конференцию по биохимии в Японию. Там он познакомился с опытным кардиологом Юичи Ямамурой и убедил того провести медицинский эксперимент — давать небольшие дозы препарата с коэнзимом Q10 пациентам с сердечной недостаточностью. Министерство здравоохранения Японии одобрило данное решение, и вскоре эксперимент начал давать положительные результаты. Так кофермент Q стал частью стандартного набора препаратов, используемых в качестве поддерживающей терапии при сердечных патологиях.

Химическая структура и особенности коэнзима Q10

Коэнзим Q10 — это достаточно сложное по структуре вещество, при этом состоящее всего из 3 элементов: углерода (C), водорода (H) и кислорода (О). Его химическая формула — C₅₉H₉₀O₄. Научное название кофермента «убихинон» происходит от латинских слов «ubique», указывающего на его повсеместную распространенность, и «quinone», определяющего принадлежность к классу хинонов. Чтобы лучше понять, что представляет собой убихинон, рассмотрим ключевые элементы его химической структуры.

• Хиноновое кольцо — циклическое соединение, состоящее из атомов углерода и кислорода. Кольцо можно определить как «рабочую» часть молекулы, способную легко отдавать и принимать электроны в процессе взаимодействия с другими веществами. Если проводить аналогию с повседневной жизнью, хиноновое кольцо можно сравнить с USB-разъемом, способным выполнять функцию как источника, так и потребителя электроэнергии.
• Изопреноидная цепь — соединение, включающее изопреновые звенья, то есть последовательно расположенные и повторяющиеся комбинации атомов углерода и водорода. Изопреноидная цепь отвечает за жирорастворимость коэнзима, благодаря чему он надежно цепляется за липидный слой в мембранах митохондрий. Иными словами, звенья из изопренов удерживают убихинон внутри клетки подобно тому, как якорь не дает кораблю сдвинуться с места. И хотя изопреноидная цепь фиксирует молекулу, одновременно с этим она придает ей мобильности, но уже внутри мембраны. 10 звеньев отвечают за взаимодействие с как можно бо́льшим количеством ферментов, участвующих в энергетическом обмене.

Биологическая роль и функции коэнзима Q10 в организме

В отличие от абсолютного большинства витаминов, за исключением витамина D, коэнзим Q10 синтезируется в организме человека. Биосинтез происходит внутри каждой клетки организма, а его интенсивность зависит от текущей потребности в энергии. Процесс производства коэнзима Q10 можно разделить на несколько основных этапов.

• Формирование хинонового кольца. Исходным материалом для его образования является фенилаланин — незаменимая аминокислота, участвующая в синтезе множества биологически активных веществ, которую мы получаем из белковой пищи. В результате многоступенчатых трансформаций углеродная основа фенилаланина избавляется от «лишних» структурных частей, принимая вид уже известного нам циклического соединения.
• Формирование изопреноидной цепи. Образование боковой части молекулы происходит благодаря мевалонатному пути. Глюкоза и другие пищевые сахара, а также жиры в процессе преобразования трансформируются в мевалоновую кислоту. Мевалонат является промежуточным веществом при образовании пирофосфатов — главных «строительных кирпичиков» изопреновых звеньев молекулы.
• Соединение структурных элементов. На финальном этапе хиноновое кольцо соединяется с изопреноидной цепью благодаря химической реакции, катализатором которой выступает фермент COQ2. Этот фермент удерживает «голову» и «хвост» молекулы в правильном положении в течение времени, достаточного для возникновения прочных углерод-углеродных связей.

Главная и наиболее хорошо изученная функция коэнзима Q10 — это преобразование питательных молекул в энергетические. Когда мы едим, белки, жиры и углеводы расщепляются до простых веществ, среди которых можно отметить молекулы-переносчики энергии — НАДН и ФАДН2 (прим. ред.: никотинамидадениндинуклеотид и флавинадениндинуклеотид с 2 дополнительными атомами водорода). Эти молекулы можно сравнить с микроскопическими батарейками, хранящими энергию в виде электронов.

Однако сами по себе эти электроны бесполезны, так как их необходимо доставить в митохондрии. Именно на этом этапе проявляется функционал коэнзима Q10, забирающего электроны молекул-переносчиков и передающего их дальше по цепочке. Энергия этого непрерывного потока приводит к синтезу АТФ. Аденозинтрифосфат является главной «энергетической валютой» клеток. Когда клетке необходимо выполнить какую-либо работу, она отщепляет от АТФ фосфатную группу и использует высвободившуюся в процессе энергию для своих нужд.

Антиоксидантные свойства коэнзима Q10 и их значение

В результате процессов обмена веществ в организме коэнзим Q10 постоянно переходит между 2 своими основными формами:

• убихинон — окисленная форма, которая участвует в производстве энергии;
• убихинол — восстановленная форма, отвечающая за антиоксидантные свойства.

Главная функция антиоксидантов заключается в нейтрализации свободных радикалов. Так называют частицы, на внешних оболочках которых присутствую неспаренные электроны. В попытках найти пару свободные радикалы повреждают здоровые клетки, запуская цепную реакцию, из-за которой окислительные процессы распространяются по организму.

Клеточные мембраны, состоящие из слоев липидов, особенно уязвимы для атак свободных радикалов. Их воздействие может привести к такому опасному процессу, как перекисное окисление липидов. Это бесконтрольное повреждение мембран, стимулирующее воспалительные процессы, а также приводящее к нарушению структуры молекул ДНК и белков. Коэнзим Q10 не только сам стоит на страже целостности мембран, но и является связующим звеном в комплексе с другими мощными антиоксидантами — витамином C и витамином E.

Коэнзим Q10 и здоровье сердца и сосудов

Сердце — это мышца, которая работает без остановки на протяжении всей жизни человека, делая более 100 000 сокращений в сутки для поддержания кровотока. Естественно, что этот процесс требует значительных затрат энергии, а потому синтез достаточного количества АТФ жизненно важен для нашего биологического «мотора». Таким образом, коэнзим Q10 напрямую влияет на силу и ритм сокращений, регулируя объемную долю выброса крови.

Активное производство энергии в митохондриях сердца приводит к повышенному образованию побочных продуктов в виде свободных радикалов. Как мы уже знаем, убихинон нейтрализует очаги окислительных процессов. В частности, он способствует снижению уровня окисленного, вредного холестерина, предотвращая образование бляшек на внутренних стенках кровеносных сосудов.

Источники коэнзима Q10 в продуктах питания

Коэнзим Q10 играет важную биологическую роль для животных и растений, а потому естественным образом содержится в самых разных продуктах питания. Важно отметить, что гены, отвечающие за его синтез, проявляют особенную активность в семенах растений, и кофермент содержится во многих нерафинированных растительных маслах. При рафинировании потери вещества могут составлять более 50%. Коэнзимом Q10 богаты и продукты животного происхождения, содержащие достаточное количество жиров. Перечислим некоторые распространенные источники коэнзима Q10 с указанием средней концентрации вещества в мг на 100 г продукта:

• соевое масло — 16,7;
• говяжье сердце — 11,3;
• оливковое масло — 10;
• свиное сердце — 7;
• скумбрия, макрель — 5,5;
• говяжья печень — 4,5;
• сардины — 3,5;
• арахис — 2,7;
• куриные бедра — 2,5;
• петрушка — 1,7.

Дефицит коэнзима Q10: причины и симптомы

Коэнзим Q10 синтезируют сами клетки организма, однако с возрастом этот процесс замедляется. Это происходит из-за уменьшения экспрессии генов — синтеза молекул РНК и последующего воссоздания белков на их основе. И хотя универсальных рекомендаций по суточному потреблению кофермента не было разработано, чем старше человек, тем важнее для него обогащать рацион продуктами-источниками и принимать биодобавки с коэнзимом Q10. Кроме того, факторами риска по дефициту коэнзима Q10 являются:

• прием статинов. Статины — это препараты, снижающие уровень «плохого» холестерина, но одновременно с этим замедляющие выработку ферментов, участвующих в мевалонатном пути;
• повышенные физические нагрузки. Спортсмены и те, кто занимаются тяжелым физическим трудом, гораздо быстрее расходуют свои запасы кофермента;
• хронические заболевания. Сахарный диабет, сердечно-сосудистые патологии и нейродегенеративные нарушения замедляют биосинтез коэнзима Q10. Также он может быть нарушен при редких врожденных генетических мутациях.

Ранние симптомы дефицита коэнзима Q10 неспецифичны, то есть могут свидетельствовать о наличии других проблем в организме. К ним относятся повышенная утомляемость, ухудшение памяти и концентрации, мышечная слабость и боли, а также общее ослабление иммунитета. Если же дефицит переходит в длительную и выраженную фазу, это может усугубить течение сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний, ускорить процессы старения и запустить воспалительные процессы, в том числе повысить риск развития раковых опухолей.

Применение коэнзима Q10 в медицине и спорте

Сам по себе коэнзим Q10 не является лекарственным средством, однако его часто используют как вспомогательный компонент, входящий в комплексную терапию. Дополнительные дозы вещества стимулируют энергетический обмен в клетках сердечной мышцы, улучшая ее насосную функцию. Обобщенные статистические данные показывают, что искусственная поддержка коэнзима Q10 на высоком уровне снижает смертность среди пациентов с сердечной недостаточностью на 31%. Благодаря антиоксидантным свойствам кофермент также может оказывать положительное воздействие при артериальной гипертензии, однако эта взаимосвязь выявлена не точно и требует дополнительных исследований.

Коэнзим Q10 не входит в список запрещенных веществ Всемирного антидопингового агентства, а потому часто используется спортсменами. Стимулируя выработку АТФ, он повышает выносливость и ускоряет восстановление после интенсивных физических нагрузок. В спортивной медицине высокие дозировки препаратов с коэнзимом Q10 назначаются редко. В ряде случаев они могут входить в комплекс для восстановления организма после различных инфекционных заболеваний.

Формы выпуска и правила приема коэнзима Q10

Биологически активные добавки с коэнзимом Q10 иногда выпускают в виде таблеток, но зачастую врачи назначают капсулы и масляные растворы, так как желатиновая оболочка и вспомогательные вещества в виде растительных масел способствуют более эффективному усвоению жирорастворимого кофермента. Кроме того, усвояемость зависит от формы коэнзима Q10. Восстановленный убихинол лучше всасывается через кишечник, однако он хранится не так долго и стоит дороже, чем препараты с убихиноном.

Правила приема коэнзима Q10 зависят от рекомендаций врача и инструкций по применению различных препаратов. Стандартная дозировка для взрослых людей — 1 капсула 1 раз в день во время еды. В некоторых случаях количество препарата может быть увеличено или уменьшено. Как правило, продолжительность курсового приема составляет не менее 1 месяца.

Побочные эффекты и противопоказания при употреблении коэнзима Q10

Так как коэнзим Q10 является естественной частью метаболизма, он хорошо переносится организмом при получении как с пищей, так и с биодобавками. Побочные эффекты могут возникать при бесконтрольном приеме препаратов. Обычно они включают расстройства желудочно-кишечного тракта, в числе которых диарея и тошнота. Людям, испытывающим проблемы со сном, рекомендуется принимать кофермент в первой половине дня, так как он может стимулировать нервную систему.

Основным противопоказанием к приему коэнзима Q10 является индивидуальная непереносимость компонентов, входящих в состав биологически активных добавок. В отдельных случаях препараты с коферментом Q можно принимать только после консультации с лечащим врачом:

• низкое артериальное давление;
• сахарный диабет;
• прием антикоагулянтов, разжижающих кровь;
• предстоящие хирургические операции.

Коэнзим Q10 в вопросах и ответах

1. Что такое коэнзим Q10 и зачем он нужен организму?

Коэнзим Q10 — это питательное вещество, необходимое организму для производства энергии и нейтрализации свободных радикалов.

2. Кто и когда впервые открыл коэнзим Q10?

Первым коэнзим Q10 в 1957 году выделил американский химик Фредерик Крейн.

3. Как коэнзим Q10 участвует в производстве энергии?

Коэнзим Q10 синтезируется в митохондриях клеток и способствует передаче электронов от молекул, поступающих с пищей. В результате этого процесса синтезируется АТФ — универсальный источник энергии для любых живых клеток.

4. Какие продукты содержат больше всего коэнзима Q10?

Лидерами по содержанию коэнзима Q10 являются нерафинированные растительные масла, говяжьи и свиные субпродукты, а также некоторые виды морской рыбы.

5. Можно ли восполнить дефицит коэнзима Q10 только питанием?

В большинстве случаев сделать это очень сложно, так как коэнзим содержится в пищевых продуктах в небольшом количестве, а также в форме убихинона, который не так хорошо усваивается организмом.

6. Как коэнзим Q10 влияет на сердце и сосуды?

Коэнзим Q10 стимулирует работу сердечной мышцы, обеспечивая постоянный приток энергии, а также предотвращает формирование атеросклеротических бляшек в сосудах.

7. Полезен ли коэнзим Q10 при гипертонии и атеросклерозе?

Да, препараты с коэнзимом Q10 часто включают в состав поддерживающей терапии при этих недугах.

8. Как коэнзим Q10 помогает при синдроме хронической усталости?

Синдром хронической усталости требует комплексной диагностики для определения его причин, однако у пациентов в этом состоянии зачастую отмечается пониженный уровень коэнзима Q10, поэтому врачи могут назначать содержащие его препараты.

9. Используют ли коэнзим Q10 спортсмены для повышения выносливости?

Да, повышенные физические нагрузки способствуют более интенсивному расходу коэнзима Q10, поэтому многие спортсмены принимают добавки с ним.

10. Как связаны коэнзим Q10 и старение организма?

С возрастом уровень коэнзима Q10 в организме снижается и, как следствие, ослабевают его антиоксидантные свойства, замедляющие процессы старения.

11. В какой форме лучше принимать коэнзим Q10 — капсулы, таблетки или масляные растворы?

Лучше всего коэнзим Q10 усваивается при приеме желатиновых капсул или масляных растворов, так как он является жирорастворимым веществом.

12. Существует ли суточная норма потребления коэнзима Q10?

Нет, суточных норм потребления коэнзима Q10 не существует, так как он синтезируется в организме человека. При дефиците прием добавок назначают в зависимости от индивидуальных особенностей организма.

13. Совместим ли коэнзим Q10 с другими витаминами и добавками?

Коэнзим Q10 хорошо сочетается с биодобавками и витаминами C и E.

14. Есть ли побочные эффекты у коэнзима Q10?

Побочные эффекты в виде диареи или тошноты могут возникнуть при длительном чрезмерном приеме добавок с коэнзимом Q10.

15. Кому противопоказан прием коэнзима Q10?

Коэнзим Q10 противопоказан людям с индивидуальной непереносимостью компонентов препаратов. Также его может быть опасно принимать вместе с лекарствами, снижающими артериальное давление или разжижающими кровь. Перед употреблением добавок с коэнзимом Q10 обязательно проконсультируйтесь с врачом.

***

Коэнзим Q10 — это фундаментальный элемент метаболизма, необходимый для выполнения любых, даже самых простых задач. От него напрямую зависят наша энергия, выносливость, здоровье сердечно-сосудистой и иммунной систем. С возрастом биологический синтез коэнзима Q10 снижается, поэтому очень важно контролировать его концентрацию в организме и при необходимости восполнять недостаток с помощью добавок. Достаточный уровень коэнзима Q10 — это залог активного и полноценного долголетия.

Автор текста Иван Стефанов