Co-enzym Q, ook wel ubichinon genoemd, is een groep van vetoplosbare, vitamine-achtige stoffen die algemeen voorkomen in alle dierlijke cellen en verschillende bacteriën. In het menselijk lichaam is de belangrijkste vorm co-enzym Q10 of ubichinon-10. Deze vorm kenmerkt zich door de tien isopreen-eenheden die zich in het molecuul bevinden. Samen vormen de isoprenen een lange hydrofobe staart, waardoor de verbinding een vetoplosbaar karakter heeft.
Co-enzym Q10 speelt een essentiële rol in de energiestofwisseling van de cel. Het is een onderdeel van de elektronentransportketen in mitochondriën; het heeft de taak elektronen tussen eiwitcomplexen over te dragen. Dit maakt co-enzym Q10 van onmisbaar belang voor de energieproductie van de cel. In organen waar voortdurend veel energie beschikbaar moet zijn, zoals het hart en de lever, zijn de concentraties van co-enzym Q10 dan ook het hoogst.
Co-enzym Q10 heeft net als andere chinonverbindingen het vermogen gemakkelijk elektronen op te nemen en af te staan. De stof heeft drie redoxtoestanden: ubichinon (geoxideerd), ubisemichinon en ubichinol (gereduceerd). Door zijn variabele redoxtoestand is co-enzym Q10 een goede elektronendrager, maar is het ook in staat vrije radicalen weg te vangen als antioxidant. Co-enzym Q10 wordt als voedingssupplement verkocht en is een ingrediënt in sommige cosmetica.
Geschiedenis Co-enzym Q10 werd in 1957 ontdekt door professor Fred L. Crane en collega's aan de Universiteit van Wisconsin-Madison Enzyme Institute, die het isoleerden uit de mitochondriën van een runderhart.Crane FL, Hatefi Y, Lester RL, et al. Isolation of a quinone from beef heart mitochondria. 1957. Biochim Biophys Acta 25:220-221. Langsjoen PH, Introduction to coenzyme Q10 gratis volledige artikel
In 1958 werd de chemische structuur opgehelderd door Professor Karl Folkers en zijn medewerkers bij Merck.Wolf DE, Hoffman CH, Trenner NR, Arison BH, Shunk CH, Linn BD, McPherson JF, and Folkers K. Structure studies on the coenzyme Q group. J Am Chem Soc 1958: 80:4752 In 1972 waren Folkers en zijn collega Gian Paolo Littaru de eersten die bij hartzwakte een co-enzym Q10-deficiëntie constateerden.
In de jaren 80 is het wetenschappelijk onderzoek naar co-enzym Q10 goed op gang gekomen. Dit werd mede veroorzaakt doordat co-enzym Q10 toen in grote hoeveelheden commercieel verkrijgbaar werd via farmaceutische bedrijven in Japan, maar ook door het beschikbaar komen van geavanceerde analysesystemen zoals hogedrukvloeistofchromatografie, waardoor co-enzym Q10-niveaus in bloed en weefsel direct gemeten konden worden.
Biochemie thumb|Reductie van ubichinon (geoxideerd) tot ubichinol (gereduceerd). Ubichinol is elektronenrijk en te herkennen aan de twee waterstofatomen aan de aromatische ring.
De "Q" en de "10" in de naam verwijzen respectievelijk naar de groep chinonen (Engels: quinone), waartoe de verbinding behoort, en de tien isopreen-eenheden die in de staart van de verbinding voorkomen. De naam ubichinon hangt samen met het feit dat co-enzym Q bij dieren en bacteriën 'ubiquitair' verspreid is, wat wil zeggen dat het alomtegenwoordig is en in vrijwel alle eukaryotische cellen voorkomt.
Qua structuur zijn ubichinonen te herkennen aan hun aromatische ring, de reduceerbare ketongroepen, en de staart van isoprenen. In de loop van de evolutie is de lengte van deze staart toegenomen; van twee isopreen-eenheden bij bacteriën tot zes (CoQ6) bij de meeste gisten, acht (CoQ8) eenheden bij ratten en muizen, negen bij knaagdieren en tien (CoQ10) bij de meeste andere langlevende zoogdieren zoals de mens.Bhagavan HN, Chopra RK. Coenzyme Q10: absorption, tissue uptake, metabolism and pharmacokinetics. 2006. Free Radic Res 40:445-453. DOI: 10.1080/10715760600617843 gratis volledige artikel
De apolaire staart geeft het molecuul een lipofiel (vetminnend) karakter, waardoor het zich goed kan bewegen in alle vetachtige celstructuren zoals de diverse cellulaire membranen evenals in lipoproteïnen in serum. In dierlijke cellen circuleert ubichinon vrij in de binnenste mitochondriale membranen. Vitamine K (fyllochinon) is structureel verwant aan ubichinon.
Functie in de cel thumb|upright=1.2|De elektronentransportketen in het mitochondrion. Co-enzym Q10 (aangegeven als Q) kan vrij bewegen in het membraan, en brengt elektronen uit het eerste complex (I) naar het middelste complex (III). Co-enzym Q10 is aanwezig in de mitochondriën van de cel, met name in het binnenste membraan van het mitochondrion. Daar speelt het een belangrijke rol in de oxidatieve fosforylering.Ernster L, Dallner G. Biochemical, physiological and medical aspects of ubiquinone function. 1995. Biochim Biophys Acta 1271:195-204. Dutton PL, Ohnishi T, Darrouzet E, Leonard, MA, Sharp RE, Cibney BR, Daldal F and Moser CC. 4 Coenzyme Q oxidation reduction reactions in mitochondrial elektron transport (pp 65-82) in Coenzyme Q: Molecular mechanisms in health and disease edited by Kagan VE and Quinn PJ, CRC Press (2000), Boca Raton Tijdens dit proces worden elektronen uit voedingsstoffen stapsgewijs via een aantal eiwitcomplexen overgedragen aan uiteindelijk zuurstof. De energie die daarbij vrijkomt kan gebruikt worden om adenosinetrifosfaat (ATP) te produceren, de belangrijkste energieleverancier van het lichaam. Onder normale omstandigheden wordt 90% van alle ATP in het lichaam op deze manier geproduceerd.
Co-enzym Q10 is onderdeel van mitochondriale elektronentransportketen. Het draagt hoog-energetische elektronen van het eerste naar het tweede eiwitcomplex in de keten. Tijdens de reductie neemt co-enzym Q10 twee protonen (H+-ionen) op uit de matrix, die vervolgens bij zijn oxidatie weer worden afgegeven aan de intermembraanruimte. Hierdoor draagt co-enzym Q10 direct bij aan het protonengradiënt.
In de gereduceerde (elektronenrijke) vorm is co-enzym Q10 (ook wel ubichinol genaamd), een krachtige antioxidant die in staat is andere antioxidanten zoals vitamine C en E te hergebruiken.Crane FL. Biochemical functions of coenzyme Q10. 2001. J Am Coll Nutr 20:591-598. gratis volledige artikel Mogelijk heeft co-enzym Q10 ook een rol in de intracellulaire communicatie en de regulering van genexpressie.Groneberg DA, Kindermann B, Althammer M, Klapper M, Vormann J, Littarru GP, Döring F. Coenzyme Q10 affects expression of genes involved in cell signalling, metabolism and transport in human CaCo-2 cells. Int J Biochem Cell Biol 37, 1208 – 1218, 2005
Biosynthese Co-enzym Q10 kan in principe door het lichaam uit het aminozuur tyrosine worden aangemaakt. Dit is een gecompliceerd proces waar in totaal 19 omzettingsstappen voor nodig zijn, en dat afhankelijk is van het voldoende aanwezig zijn van ten minste zeven vitaminen (vitamine B2, B3, B5, B6, foliumzuur, vitamine B12 en vitamine C) en verschillende spoorelementen.
In het lichaam van een gezonde volwassene is in totaal ongeveer 0,5 tot 1,5 gram co-enzym Q10 aanwezig. Cellen die veel energie nodig hebben, zoals hart-, nier-, lever- en spiercellen, bevatten relatief veel mitochondria, en dus ook veel co-enzym Q10.
Factoren die de Q10-status kunnen beïnvloeden Ziekte: Bij diverse aandoeningen worden lage concentraties co-enzym Q10 in de lichaamsweefsels aangetroffen, zoals bij hart- en vaatziekten, hoge bloeddruk, parodontitis, en aids.
Gebruik van sommige medicijnen (met name statines): De aanmaak van co-enzym Q10 en cholesterol wordt door hetzelfde enzym (HMG-CoA reductase oftewel 3-hydroxy-methylglutaryl co-enzym A) gereguleerd. Dit enzym reguleert de vorming van mevalonzuur, een gemeenschappelijke voorloper van beide stoffen. De werking van statines, een klasse cholesterolverlagende medicijnen (bijvoorbeeld simvastatine, lovastatine, pravastatine), is gebaseerd op remming van de werking van dit enzym, met als gevolg dat mensen die deze medicijnen gebruiken ook verlaagde co-enzym Q10-niveaus in spierweefsel en bloed hebben.Folkers K, Langsjoen P, Willis R, et al. Lovastatin decreases coenzyme Q levels in humans. 1990. Proc Natl Acad Sci U S A 87:8931-8934. gratis volledige artikelLangsjoen PH, Langsjoen AM. The clinical use of HMG CoA-reductase inhibitors and the associated depletion of coenzyme Q10. A review of animal and human publications. 2003. Biofactors 18:101-111. Hargreaves IP, Duncan AJ, Heales SJ, et al. The effect of HMG-CoA reductase inhibitors on coenzyme Q10: possible biochemical/clinical implications. 2005. Drug Saf 28:659-676. Passi S, Stancato A, Aleo E, et al. Statins lower plasma and lymphocyte ubiquinol/ubiquinone without affecting other antioxidants and PUFA. 2003. Biofactors 18:113-124.
Of en in hoeverre co-enzym Q10 suppletie deze daling kan terugdringen is momenteel onderwerp van wetenschappelijk debat.Levy HB, Kohlhaas HK. Considerations for supplementing with coenzyme Q10 during statin therapy. 2006. Ann Pharmacother 40:290-294. DOI: 10.1345/aph.1G409 Nawarskas JJ. HMG-CoA reductase inhibitors and coenzyme Q10. 2005. Cardiol Rev 13:76-79. DOI: 10.1097/01.crd.0000154790.42283.a1 Langsjoen PH, Langsjoen JO, Langsjoen AM, et al. Treatment of statin adverse effects with supplemental Coenzyme Q10 and statin drug discontinuation. 2005. Biofactors 25:147-152.
Andere factoren: Ook ouderdom,Kalén A, Appelkvist E-L, Dallner G: Age-related changes in the lipid compositions of rat and human tissues. Lipids 24: 579-584, 1989 extreem fysieke inspanningen, stress, verhoogd alcohol-en nicotineverbruik kunnen leiden tot verlaagde CoQ10-niveaus in het lichaam.
Bronnen en biologische beschikbaarheid Co-enzym Q10 komt in vrijwel alle voedingsmiddelen voor. Via de voeding nemen we dagelijks circa 3-5 milligram op. Relatief rijke bronnen zijn orgaanvlees (vooral) lever, vis (sardines, ansjovis, makreel, zalm) en gevogelte. Een Japanse studie toonde aan dat de plasma-niveaus co-enzym Q10 bij vegetariërs en veganisten lager is dan bij alleseters. (2022). Lower plasma coenzyme Q10 concentrations in healthy vegetarians and vegans compared with omnivores. International Journal on Nutraceuticals, Functional Foods and Novel Foods. 379-386. .
Aangezien co-enzym Q10 in de lichaamsweefsels zelf aangemaakt kan worden, wordt ervan uitgegaan dat in normale omstandigheden het lichaam niet afhankelijk is van co-enzym Q10-aanvoer via de voeding. De invloed van voeding op de co-enzym Q10-status blijkt miniem te zijn.Kaikkonen J, Nyyssönen K, Tuomainen TP, et al. Determinants of plasma coenzyme Q10 in humans. 1999. FEBS Lett 443:163-166. DOI: 10.1016/S0014-5793(98)01712-8 gratis volledige artikel Met behulp van voedingssupplementen is de co-enzym Q10-status echter wel degelijk te beïnvloeden. Voedingssupplementen met co-enzym Q10 leveren in het algemeen 10 tot 30 keer de 3-5 milligram die de mens via de voeding binnenkrijgt.
Het sterk lipofiele karakter van co-enzym Q10 heeft een grote invloed op de biologische beschikbaarheid. Oraal ingenomen co-enzym Q10 wordt relatief slecht opgenomen in het lichaam. De absorptie ervan is sterk afhankelijk van de maaginhoud. Vet in de maag verbetert de opname van co-enzym Q10 in het maag-darmkanaal. In geval van co-enzym Q10 in de vorm van een voedingssupplement is de absorptie daarnaast ook afhankelijk van het soort c.q. de vorm van het supplement.
In het algemeen kan gesteld worden dat producten (bv. voedingssupplementen) waarin co-enzym Q10 in poedervorm is verwerkt, een relatief slechte biologische beschikbaarheid hebben. Co-enzym Q10-supplementen waarin een olie als dragerstof wordt gebruikt (softgels) bevatten co-enzym Q10 in een relatief goed opneembare vorm. Sommige co-enzym Q10-producenten proberen met speciale oplosmiddelen evenals door het gebruik van micro-emulsies (waardoor het contactoppervlak sterk wordt vergroot) de biologische beschikbaarheid te verbeteren.
Q10 als voedingssupplement Industriële productie van co-enzym Q10