Coenzyme Q10: définition, synthèse, absorption, transport et distribution

Coenzyme Q10 (CoQ10; synonyme: ubiquinone) est un vitaminoïde (substance semblable à une vitamine) découvert en 1957 à l'Université du Wisconsin. L'élucidation de sa structure chimique a été réalisée un an plus tard par le groupe de travail dirigé par le chimiste des produits naturels, le professeur K. Folkers. Les coenzymes Q sont des composés de oxygène (O2), Hydrogénation (Main carbone (C) des atomes qui forment une soi-disant structure de quinone en forme d'anneau. Une chaîne latérale isoprénoïde lipophile (liposoluble) est attachée au cycle benzoquinone. Le nom chimique de la coenzyme Q est 2,3-diméthoxy-5-méthyl-6-polyisoprène-parabenzoquinone. En fonction du nombre d'unités isoprène, on peut distinguer les coenzymes Q1-Q10, qui se produisent toutes naturellement. Par exemple, la coenzyme Q9 est requise par les plantes pour la photosynthèse. Pour les humains, seulement Coenzyme Q10 est essentiel. Étant donné que les coenzymes Q sont présentes dans toutes les cellules - humaines, animales, végétales, les bactéries - ils sont aussi appelés ubiquinones (latin «ubique» = «partout»). Les aliments d'origine animale, tels que la viande musculaire, foie, poissons et des œufs, contiennent principalement Coenzyme Q10, alors que les aliments d'origine végétale contiennent principalement des ubiquinones avec un nombre inférieur d'unités isoprène - par exemple, une grande quantité de coenzyme Q9 se trouve dans les produits à grains entiers. Les ubiquinones ont des similitudes structurelles avec de la vitamine E et des tours la vitamine K.

Synthèse

L'organisme humain est capable de synthétiser la coenzyme Q10 dans presque tous les tissus et organes. Les principaux sites de synthèse sont les membranes de mitochondries («Centrales énergétiques» de cellules eucaryotes) dans le foie. Le précurseur de la fraction benzoquinone est l'acide aminé tyrosine, qui est synthétisé de manière endogène (dans le corps) à partir de l'acide aminé essentiel (vital) phénylalanine. Les groupes méthyle (CH3) attachés au cycle quinone sont dérivés du donneur de groupe méthyle universel (donneur de groupes CH3) S-adénosylméthionine (SAM). La synthèse de la chaîne latérale isoprénoïde suit la voie de biosynthèse générale des substances isoprénoïdes via l'acide mévalonique (acide gras hydroxy saturé à chaîne ramifiée) - voie dite du mévalonate (formation d'isoprénoïdes à partir de l'acétyl-coenzyme A (acétyl-CoA)). L'auto-synthèse de la coenzyme Q10 nécessite également divers groupes B vitamines, comme la niacine (vitamine B3), acide pantothénique (vitamine B5), pyridoxine (vitamine B6), l'acide folique (vitamine B9) et cobalamine (vitamine B12). Par exemple, acide pantothénique est impliqué dans la fourniture d'acétyl-CoA, pyridoxine dans la biosynthèse de la benzoquinone à partir de la tyrosine et l'acide folique, et la cobalamine dans la reméthylation (transfert d'un groupe CH3) de homocystéine à méthionine (→ synthèse de SAM). Un approvisionnement insuffisant en précurseurs de l'ubiquinone tyrosine, SAM et acide mévalonique et vitamines B3, B5, B6, B9 et B12 peuvent réduire considérablement la synthèse endogène de Q10 et augmenter le risque de déficit en coenzyme Q10. De même, un apport insuffisant (insuffisant) de de la vitamine E peut réduire l'auto-synthèse de Q10 et conduire à une diminution significative des niveaux d'ubiquinone dans les organes. Patients sur le total à long terme nutrition parentérale (nutrition artificielle contournant le tractus gastro-intestinal) présentent souvent un déficit en coenzyme Q10 en raison d'une synthèse endogène (endogène) insuffisante. La raison de l'auto-synthèse déficiente de Q10 est l'absence de métabolisme de premier passage (conversion d'une substance lors de son premier passage dans le foie) de la phénylalanine à la tyrosine et l'utilisation préférentielle de la tyrosine pour la biosynthèse des protéines (production endogène de protéines). De plus, l'effet de premier passage de méthionine à SAM est absent, de sorte que la méthionine est principalement transaminée en sulfate (déplacement ou libération d'un groupe amino (NH2)) à l'extérieur du foie. Au cours de maladies telles que phénylcétonurie (PKU), le taux de synthèse du Q10 peut également être réduit. Cette maladie est l'erreur innée du métabolisme la plus courante avec une incidence (nombre de nouveaux cas) d'environ 1: 8,000 XNUMX. Les patients atteints présentent un manque ou une activité réduite de l'enzyme phénylalanine hydroxylase (HAP), qui est responsable de la dégradation de la phénylalanine en tyrosine. Le résultat est une accumulation (accumulation) de phénylalanine dans le corps, entraînant une altération cerveau En raison de l'absence de voie métabolique vers la tyrosine, une carence relative de cet acide aminé se produit, ce qui, en plus de la biosynthèse du neurotransmetteur dopamine, l'hormone thyroïdienne thyroxine et le pigment pigmentaire mélanine, réduit la synthèse de la coenzyme Q10. Thérapie avec statines (médicaments utilisé pour abaisser taux de cholestérol), qui est utilisé pour hypercholestérolémie (taux de cholestérol sérique élevé), est associée à une augmentation des besoins en coenzyme Q10. statines tels que simvastatine, pravastatine, lovastatine et des tours atorvastatine, appartiennent à la classe de substances pharmacologiques des inhibiteurs de la 3-hydroxy-3-méthylglutaryl-coenzyme A réductase (HMG-CoA réductase), qui inhibent (inhibent) la conversion de l'HMG-CoA en acide mévalonique - une étape déterminante cholestérol synthèse - en bloquant l'enzyme. statines sont donc également connus sous le nom de cholestérol inhibiteurs de l'enzyme de synthèse (CSE). Par le blocage de la HMG-CoA réductase, qui conduit à une diminution de l'apport d'acide mévalonique, les statines empêchent la synthèse endogène de l'ubiquinone en plus de cholestérol biosynthèse. Des concentrations sériques réduites de Q10 sont souvent observées chez les patients traités par des inhibiteurs de la CSE. Cependant, on ne sait pas si la diminution de la Q10 sérique résulte d'une diminution de l'auto-synthèse ou d'une diminution induite par les statines des taux de lipides sériques ou les deux, car le sérum concentration d'ubiquinone-10, qui est transportée dans le sang par les lipoprotéines, est en corrélation avec celle de la circulation lipides Dans le sang. L'auto-synthèse altérée de Q10 à l'aide de statines associée à un faible apport alimentaire (diététique) de Q10 augmente le risque de carence en coenzyme Q10. Pour cette raison, les patients qui doivent prendre régulièrement des inhibiteurs de l'HMG-CoA réductase doivent s'assurer d'un apport alimentaire adéquat en coenzyme Q10 ou recevoir une supplémentation supplémentaire en Q10. L'utilisation de la coenzyme Q10 peut réduire considérablement les effets secondaires des inhibiteurs de l'ESC, car ils sont en partie dus à un déficit en ubiquinone-10. Avec l'âge, un Q10 décroissant concentration peut être observé dans divers organes et tissus. Entre autres choses, une auto-synthèse réduite est discutée comme la cause, qui résulte vraisemblablement d'un approvisionnement insuffisant avec les précurseurs d'ubiquinone et / ou avec divers vitamines du groupe B. Ainsi, hyperhomocystéinémie (élevé homocystéine niveau) se retrouve fréquemment chez les personnes âgées en raison d'une carence vitamine B12, l'acide folique, et la vitamine B6, respectivement, qui est associée à une réduction de l'apport de SAM.

Absorption

Semblables aux vitamines liposolubles A, D, E et K, les coenzymes Q sont également absorbées (absorbées) dans l'intestin grêle supérieur pendant la digestion des graisses en raison de leur chaîne latérale isoprénoïde lipophile, c'est-à-dire. la présence de graisses alimentaires comme moyen de transport des molécules lipophiles, d'acides biliaires pour solubiliser (augmenter la solubilité) et former des micelles (former des billes de transport qui rendent les substances liposolubles transportables en solution aqueuse), et d'estérases pancréatiques (enzymes digestives de pancréas) pour cliver les ubiquinones liées est nécessaire pour une absorption intestinale optimale (absorption via l'intestin). Les ubiquinones liées aux aliments subissent d'abord une hydrolyse (clivage par réaction avec l'eau) dans la lumière intestinale au moyen d'estérases (enzymes digestives) du pancréas. Les coenzymes Q libérées dans ce processus atteignent la membrane de bordure en brosse des entérocytes (cellules du petit épithélium intestinal) dans le cadre des micelles mixtes (agrégats de sels biliaires et de lipides amphiphiles) et sont internalisées (absorbées dans les cellules). Intracellulairement (dans les cellules), l'incorporation (absorption) des ubiquinones se produit dans les chylomicrons (lipoprotéines riches en lipides), qui transportent les vitaminoïdes lipophiles via la lymphe dans la circulation sanguine périphérique. En raison du poids moléculaire élevé et de la solubilité lipidique, la biodisponibilité des ubiquinones fournies est faible et se situe probablement entre 5 et 10%. Le taux d'absorption diminue avec l'augmentation de la dose. L'apport simultané de graisses et de composés végétaux secondaires, tels que les flavonoïdes, augmente la biodisponibilité de la coenzyme Q10.

Transport et distribution dans le corps

Pendant le transport vers le foie, gratuit Les acides gras (FFS) et les monoglycérides des chylomicrons sont libérés dans les tissus périphériques, tels que le tissu adipeux et le muscle, sous l'action de la lipoprotéine lipase (LPL), qui est situé sur les surfaces cellulaires et clive triglycérides. Ce processus dégrade les chylomicrons en restes de chylomicrons (restes de chylomicrons faibles en gras), qui se lient à des récepteurs spécifiques dans le foie. L'absorption des coenzymes Q dans le foie se produit par endocytose médiée par les récepteurs (absorption dans les cellules par invagination de la biomembrane pour former des vésicules). Dans le foie, les coenzymes à chaîne basse fournies par l'alimentation (coenzymes Q1-Q9) sont converties en coenzyme Q10. L'ubiquinone-10 est ensuite stockée dans VLDL (très faible densité lipoprotéines). Le VLDL est sécrété (sécrété) par le foie et introduit dans la circulation sanguine pour distribuer la coenzyme Q10 aux tissus extra-hépatiques (à l'extérieur du foie). La coenzyme Q10 est localisée dans les membranes et les structures subcellulaires lipophiles, en particulier la membrane mitochondriale interne, de toutes les cellules du corps - principalement celles à fort renouvellement énergétique. Les concentrations de Q10 les plus élevées se trouvent dans le Cœur, le foie et les poumons, suivis des reins, du pancréas (pancréas) et rate. En fonction des rapports redox respectifs (rapports réduction / oxydation), le vitaminoïde est présent sous forme oxydée (ubiquinone-10, abrégée CoQ10) ou réduite (ubiquinol-10, ubihydroquinone-10, abrégée CoQ10H2) et influence ainsi à la fois la structure et l'équipement enzymatique des membranes cellulaires. Par exemple, l'activité des phospholipases transmembranaires (enzymes qui clive Phospholipides et d'autres substances lipophiles) est contrôlée par le statut redox. L'absorption de la coenzyme Q10 par les cellules cibles est étroitement liée au catabolisme des lipoprotéines (dégradation des lipoprotéines). Comme VLDL se lie aux cellules périphériques, certains Q10, gratuit Les acides gras, et les monoglycérides sont internalisés (absorbés dans les cellules) par diffusion passive sous l'action de la lipoprotéine lipase. Il en résulte le catabolisme du VLDL en IDL (intermédiaire densité lipoprotéines) et par la suite LDL (faible densité les lipoprotéines; lipoprotéines de basse densité riches en cholestérol). Ubiquinone-10 lié à LDL est absorbé dans le foie et les tissus extrahépatiques par endocytose médiée par les récepteurs d'une part et transféré vers HDL (lipoprotéines de haute densité) d'autre part. HDL est significativement impliquée dans le transport des substances lipophiles des cellules périphériques vers le foie. Le stock total d'ubiquinone-10 dans le corps humain dépend de l'offre et serait de 0.5 à 1.5 g. Dans diverses maladies ou processus, tels que le myocarde et maladies tumorales, diabète mellitus, maladies neurodégénératives, exposition aux rayonnements, stress et l'augmentation de l'âge ou facteurs de risque tels que tabagisme et des tours Le rayonnement UV, la coenzyme Q10 concentration in sang plasma, organes et tissus, tels que peau, peut être réduit. Les radicaux libres ou les conditions physiopathologiques sont discutés comme la cause. On ne sait pas si la teneur réduite en Q10 elle-même a des effets pathogènes ou est simplement un effet secondaire. La diminution de l'ubiquinone-10 dans tout le corps avec l'âge est plus visible dans le muscle cardiaque, en plus du foie et du muscle squelettique. Alors que les 40 ans ont environ 30% moins de Q10 dans le muscle cardiaque que les 20 ans en bonne santé, la concentration Q10 des 80 ans est de 50 à 60% inférieure à celle des 20 ans en bonne santé. Troubles fonctionnels sont attendus avec un déficit Q10 de 25% et des troubles potentiellement mortels avec une baisse de la concentration Q10 supérieure à 75%. Plusieurs facteurs peuvent être considérés comme la cause d'une diminution de la teneur en ubiquinone-10 chez les personnes âgées. En plus d'une diminution de la synthèse endogène et d'un apport alimentaire insuffisant, une diminution de la masse et augmentation de la consommation due à l'oxydant stress semblent jouer un rôle.