Открытый доступ Открытый доступ  Закрытый доступ Доступ платный или только для подписчиков

Биофармацевтические аспекты и фармакотерапевтический потенциал коэнзима Q10

Ekaterina V. Kharitonova, Svetlana K. Antonova, Oleg S. Medvedev, Alla B. Salmina

Аннотация


DOI: 10.30906/2073-8099-2020-12-6-24-37

Коэнзим Q10 (кофермент Q10, CoQ10) — липофильное соединение из класса бензохинона; его основной функцией является перенос электронов в дыхательной цепи митохондрий. Это вещество эндогенно синтезируется во всех клетках организма с помощью строго регулируемого пути, который включает митохондриальный мультипротеиновый комплекс. В статье рассмотрены: процесс биосинтеза CoQ10, его получение в промышленных масштабах, аналитические методики для качественного и количественного анализа CoQ10 в БАД и препаратах, а также информация о применении кофермента Q в клинической практике при различных патологических процессах. Помимо синдрома дефицита коэнзима Q10 и старения, существуют хронические заболевания, при которых в тканях органов обнаруживаются его пониженные уровни при предположении, что введение CoQ10 может стимулировать процесс выздоровления и/или замедлить прогрессирование этих патологий. Многофункциональность позволяет рассматривать его в качестве перспективного кандидата для дополнительной терапии многих заболеваний, для которых выявлена взаимосвязь его пониженной концентрации с прогрессированием болезни. Введение CoQ10 оказывает положительное влияние при митохондриальных дисфункциях и процессе старения, основанное, главным образом, на улучшениях в биоэнергетике. Антиоксидантное действие CoQ10 является патогенетически обоснованным механизмом коррекции сердечно-сосудистых заболеваний и воспалительных процессов. Эффективность включения CoQ10 в терапию нейродегенеративных заболеваниях изучается исследователями во всем мире и показывает противоречивые результаты. Для оценки преимуществ лечения различных заболеваний с использованием CoQ10 необходимы дальнейшие исследования и клинические испытания на большем числе пациентов и с более продолжительными курсами его приема.


Ключевые слова


коэнзим Q10, CoQ10, антиоксидант, нейродегенеративный процесс

Ссылки


Crane F. L., Hatefi Y., Lester R. L., Widmer C. Isolation of a quinone from beef heart mitochondria / Biochim. Biophys. Acta. 1957. V. 25. № 1. P. 220 – 221.

Morton R. A., Lowe J. S., Leat W. M. F. Ubiquinone / Chem. Ind. 1957. P. 1649.

Mellors A., Tappel A. L. The inhibition of mitochondrial peroxidation by ubiquinone and ubiquinol / J. Biol. Chem. 1966. V. 241. № 19. P. 4353 – 4356.

Alcбzar-Fabra M., Trevisson E., Brea-Calvo G. Clinical syndromes associated with Coenzyme Q10 deficiency / Essays Biochem. 2018. V. 62. № 3. P. 377 – 398.

Godic A., Poljsak B., Adamic M., Dahmane R. The role of antioxidants in skin cancer prevention and treatment / Oxid. Med. Cell Longev. 2014. P. 860479.

Maroz A., Anderson R. F., Smith R. A. J., Murphy M. P. Reactivity of ubiquinone and ubiquinol with superoxide and the hydroperoxyl radical: implications for in vivo antioxidant activity / Free Radic. Biol. Med. 2009. V. 46. P. 105 – 109.

Bentinger M., Brismar K., Dallner G. The antioxidant role of coenzyme Q / Mitochondrion. 2007. V. 7. P. 41 – 50.

Ernster L., Lee I. Y., Norling B., Persson B. Studies with ubiquinone-depleted submitochondrial particles. Essentiality of ubiquinone for the interaction of succinate dehydrogenase, NADH dehydrogenase, and cytochrome b / Eur. J. Biochem 1969. V. 9. № 3. P. 299 – 310.

Turunen M., Olsson J., Dallner G. Metabolism and function of coenzyme Q / Biochim. Biophys. 2004. V. 1660. P. 171 – 199.

Crane F. L. Biochemical functions of coenzyme Q10 / J. Am. Coll. Nutr. 2001. V. 20. P. 591 – 598.

Evans D. R., Guy H. I. Mammalian pyrimidine biosynthesis: fresh insights into an ancient pathway / J. Biol. Chem. 2004. V. 279. P. 33035 – 33038.

Rauchova H., Battino M., Fato R., Lenaz G., Drahota Z. Coenzyme Q-pool function in glycerol-3-phosphate oxidation in hamster brown adipose tissue mitochondria / J. Bioenerg. Biomembr. 1992. V. 24. P. 235 – 241.

Watmough N. J., Frerman F. E. The electron transfer flavoprotein: ubiquinone oxidoreductases / Biochim. Biophys. Acta. 2010. V. 1797. P. 1910 – 1916.

Blake R. L., Hall J. G., Russell E. S. Mitochondrial proline dehydrogenase deficiency in hyperprolinemic PRO / Re mice: genetic and enzymatic analyses / Biochem. Genet. 1976. V. 14. P. 739 – 757.

Summit C. B., Johnson L. C., Jonsson T. J., Paesonage D., Holmes R. P., Lowtheir Q. T. Proline dehydrogenase 2 (PRODH2) is a hydroxyproline dehydrogenase (HYPDH) and molecular target for treating primary hyperoxaluria / Biochem. J. 2015. V. 466. P. 273 – 281.

Hackfort B. T., Mishra P. K. Emerging role of hydrogen sulfide-microRNA crosstalk in cardiovascular diseases / Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2016. V. 310. P. 802 – 812.

Ziosi M., Di Meo I., Kleiner G., Gao X.-H., Barca E., Sanchez-Quintero M. J., Tadesse S., Jiang H., Qiao C., Rodenburg R. J., Scalais E., Schuelke M., Willard B., Hatzoglou M., Tiranti V., Quinzii C. M. Coenzyme Q deficiency causes impairment of the sulfide oxidation pathway / EMBO Mol. Med. 2017. V. 9. P. 96 – 111.

Echtay K. S., Winkler E., Frischmuth K., Klingenberg M. Uncoupling proteins 2 and 3 are highly active H (+) transporters and highly nucleotide sensitive when activated by coenzyme Q (ubiquinone) / Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001. V. 98. № 4. P. 1416 – 1421.

Echtay K. S., Winkler E., Klingenberg M. Coenzyme Q is an obligatory cofactor for uncoupling protein function / Nature. 2000. V. 408. (6812). P. 609 – 613.

Prakash S., Sunitha J., Hans M. Role of coenzyme Q (10) as an antioxidant and bioenergizer in periodontal diseases / Indian J. Pharmacol. 2010. V. 42. № 6. P. 334 – 337.

Varela-Lopez A., Giampieri F., Battino M., Quiles J. L. Coenzyme Q and its role in the dietary therapy against aging / Molecules. 2016. V. 21. P. 373.

Харитонова Е. В. Биофармацевтический анализ и фармакокинетика убидекаренона. Дис. ... канд. фарм. наук. – М., 2015. С. 31.

Trevisson E., Dimauro S., Navas P., Salviati L. Coenzyme Q deficiency in muscle / Curr. Opin. Neurol. 2011. V. 24. P. 449 – 456.

Kawamukai M. Biosynthesis of coenzyme Q in eukaryotes / Biosci. Biotechnol. Biochem. 2015. V. 80. P. 23 – 33.

Laredj L. N., Licitra F., Puccio H. M. The molecular genetics of coenzyme Q biosynthesis in health and disease / Biochimie. 2014. V. 100. P. 78 – 87.

Acosta M. J., Vazquez Fonseca L., Desbats M. A., Cerqua C., Zordan R., Trevisson E., Salviati L. Coenzyme Q biosynthesis in health and disease / Biochim. Biophys. Acta. 2016. V. 1857. P. 1079 – 1085.

Bentinger M., Tekle M., Dallner G. Coenzyme Q — biosynthesis and functions / Biochem. Biophys. Res. Commun. 2010. V. 396. P. 74 – 79.

Hern?ndez-Camacho J. D., Bernier M., L?pez-¬Lluch G., Navas P. Coenzyme Q10 Supplementation in Aging and Disease / Front. Physiol. 2018. V. 9. P. 44.

Awad A. M., Bradley M. C., Fernandez-del-Rio L., Nag A., Tsui H. S., Clarke C. F. Coenzyme Q10 deficiencies: pathways in yeast and humans / Essays Biochem. 2018. V. 62. P. 361 – 376.

Shukla S., Dubey K. K. CoQ10 a super-vitamin: review on application and biosynthesis / 3 Biotech. 2018. V. 8. № 5. P. 249.

Choi G. S., Kim Y. S., Seo J. H., Ryu Y. W. Restricted electron flux increases coenzyme Q10 production in Agrobacterium tumefaciens ATCC4452 / Process Biochem. 2005. V. 40. P. 3225 – 3229.

Jeya M., Moon H. J., Lee J. L., Kim I. W., Lee J. K. Current state of coenzyme Q(10) production and its applications / Appl. Microbiol. Biotechnol. 2010. V. 85. № 6. P. 1653 – 1663.

Yoshida H., Kotani Y., Ochiai K., Araki K. Production of ubiquinone-10 using bacteria / J. Gen. Appl. Microbiol. 1998. № 44. P. 19 – 26.

Ha S. J., Kim S. Y., Seo J. H., Oh D. K., Lee J. K. Optimization of culture conditions and scale-up to pilot and plant scales for coenzyme Q10 production by Agrobacterium tumefaciens / Appl. Microbiol. Biotechnol. 2007. V. 74. P. 974 – 980.

Tokdar P., Wani A., Kumar P., Ranadive P., George S. Fermentation technology process and strain development for reduction of broth viscosity with improved yield in coenzyme Q 10 fermentation by Agrobacterium tumefaciens ATCC 4452 / Ferment Technol. 2013.V. 2. P. 1.

Choi J. H., Ryu Y. W., Seo J. H. Biotechnological production and applications of coenzyme Q10 / Appl. Microbiol. Biotechnol. 2005. V. 68. P. 9 – 15.

Cluis C. P., Burja A. M., Martin V. J. Current prospects for the production of coenzyme Q10 in microbes / Trends Biotechnol. 2007. V. 25. P. 514 – 521.

Hong W., Tsu Y. S. Coenzyme Q10 production by Rhodobacter sphaeroides in stirred tank and in airlift bioreactor / Bioprocess Biosyst. Eng. 2009. V. 32. P. 711 – 716.

Qiu L., Ding H., Wang W., Kong Z., Li X., Shi Y., Zhong W. Coenzyme Q (10) production by immobilized Sphingomonas sp. ZUTE03 via a conversion-extraction coupled process in a three-phase fluidized bed reactor / Enzym. Microb. Technol. 2012. V. 50. P. 137 – 142.

Lucangioli S., Martinefski M., Tripodi V. Coenzyme Q10 analytical determination in biological matrices and pharmaceuticals / Front Biosci (Schol Ed.). 2016. V. 8. P. 321 – 330.

Hryniewicka M., Karpinska A., Kijewska M., Turkowicz M. J., Karpinska J. LC/MS/MS analysis of ?-tocopherol and coenzyme Q10 content in lyophilized royal jelly, beebread and drone homogenate / J. Mass Spectrom. 2016. V. 51. № 11. P. 1023 – 1029.

Talluri M. V., Kalariya P. D., Dharavath S., Shaikh N., Garg P., Ramisetti N. R., Ragampeta S. Automated statistical experimental design approach for rapid separation of coenzyme Q10 and identification of its biotechnological process related impurities using UHPLC and UHPLC-APCI-MS / J. Sep. Sci. 2016. V. 39. № 18. P. 3528 – 3535.

Pandey R., Riley C. L., Mills E. M., Tiziani S. Highly sensitive and selective determination of redox states of coenzymes Q9 and Q10 in mice tissues: Application of orbitrap mass spectrometry / Anal. Chim. Acta. 2018. V. 1011. P. 68 – 76.

Clementino A., Sonvico F. J. Development and validation of a RP-HPLC method for the simultaneous detection and quantification of simvastatin’s isoforms and coenzyme Q10 in lecithin / chitosan nanoparticles / Pharm. Biomed. Anal. 2018. V. 155. P. 33 – 41.

Куляк О. И., Городецкая Е. А., Каленикова Е. И., Макарова М. Н., Пожарицкая О. Н., Медведев О. С. Оценка кардиопротекторной эффективности инновационной лекарственной формы убихинола для внутривенного введения / Экспер. Клин. Фармакол. 2018. Т. 81. № 4. С. 8 – 11.

Mitsui J., Matsukawa T., Yasuda T., Ishiura H., Tsuji S. Plasma coenzyme Q10 levels in patients with multiple system atrophy / JAMA Neurol. 2016. V. 73. № 8. P. 977 – 980.

Qu F., Lin J. M. Determination of coenzyme Q and alpha-tocopherol in mouse plasma and tissue mitochondria by liquid chromatography with electrochemical detection / Se. pu. 2001. V. 19. № 6. P. 489 – 492.

Hiroshima O., Shino M. Determination of ubiquinones in biological material by high performance liquid chromatography / Nihon rinsho. 1993. V. 51. № 4. P. 952 – 958.

Nohara Y., Suzuki J., Kubo H. Determination of ubiquinone in blood by high-performance liquid chromatography with post-column fluorescence derivatization using 2-cyanoacetamide / J. Fluoresc. 2011. V. 21. № 6. P. 2093 – 2100.

Rokos J. A. Determination of ubiquinone in subnanomole quantities by spectrofluorometry of its product with alkaline ethylcyanoacetate / Anal. Biochem. 1973. V. 56. № 1. P. 26 – 33.

Piepel G., Pasquini B., Cooley S., Heredia-Langner A., Orlandini S., Furlanetto S. Mixture-process variable approach to optimize a microemulsion electrokinetic chromatography method for the quality control of a nutraceutical based on coenzyme Q10 / Talanta. 2012. V. 97. P. 73 – 82.

Yang H. Y., Song J. F. High-sensitive determination of coenzyme Q(10) in iodinate-beta-cyclodextrin medium by inclusion reaction and catalytic polarography / Anal. Biochem. 2006. V. 348. № 1. P. 69 – 74.

Michalkiewicz S. Cathodic reduction of coenzyme Q10 on glassy carbon electrode in acetic acid-acetonitrile solutions / Bioelectrochemistry. 2007. V. 70. № 2. P. 495 – 500.

Michalkiewicz S. Voltammetric determination of coenzyme Q10 in pharmaceutical dosage forms / Bioelectrochemistry 2008. V. 73. № 1. P. 30 – 36.

Michalkiewicz S. Anodic oxidation of oxidized forms of coenzymes Q(10) and Q(0) on carbon electrodes in acetic acid solutions / Bioelectrochemistry. 2011. V. 82. № 2. P. 103 – 111.

Ayers J., Cook J., Koenig R. A., Sisson E. M., Dixon D. L. Recent Developments in the Role of Coenzyme Q10 for Coronary Heart Disease: a Systematic Review / Curr. Atheroscler. Rep. 2018. V. 20. № 6. P. 29.

Jafari M., Mousavi S. M., Asgharzadeh A., Yazdani N. Coenzyme Q10 in the treatment of heart failure: A systematic review of systematic reviews / Indian Heart J. 2018. V. 70. № 1. P. 111 – 117.

Ayers J., Cook J., Koenig R. A., Sisson E. M., Dixon D. L. Recent developments in the role of coenzyme Q10 for coronary heart disease: a systematic review / Curr. Atheroscler Rep. 2018. V. 20. № 6. P. 29.

Zaleski A. L., Taylor B. A., Thompson P. D. Coenzyme Q10 as treatment for statin-associated muscle symptoms – A good idea, but / Adv. Nutr. 2018. V. 9. № 4. P. 519 – 523.

Yen C. H., Chu Y. J., Lee B. J., Lin Y. C., Lin P. T. Effect of liquid ubiquinol supplementation on glucose, lipids and antioxidant capacity in type 2 diabetes patients: a double-blind, randomised, placebo-controlled trial / Br. J. Nutr. 2018. V. 120. № 1. P. 57 – 63.

Sharifi N., Tabrizi R., Moosazadeh M., Mirhosseini N., Lankarani K. B., Akbari M., Chamani M., Kolahdooz F., Asemi Z. The effects of coenzyme Q10 supplementation on lipid profiles among patients with metabolic diseases: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials / Curr. Pharm. Des. 2018. V. 24. № 23. P. 2729 – 2742.

Sale S. T., Parvez H., Yeltiwar R. K., Vivekanandan G., Pundir A. J., Jain P. A comparative evaluation of topical and intrasulcular application of coenzyme Q10 (Perio Q™) gel in chronic periodontitis patients: A clinical study / J. Indian Soc. Periodontol. 2014. V. 18. № 4. P. 461 – 465.

Хатламаджиян М. Г., Харитонова Е. В., Анисимова У. С., Щербакова Л. Н., Бугеренко А. Е., Каленикова Е. И., Панина О. Б. Маркеры системы антиоксидантной защиты в диагностике наружного генитального эндометриоза у пациенток с бесплодием / Архив акушер. и гинекол. им. В. Ф. Снегирева. 2018. Т. 5. № 2. С. 97 – 100.

Gutierrez-Mariscal F. M., Yubero-Serrano E. M., Vil¬lalba J. M., Lopez-Miranda J. Coenzyme Q10: From bench to clinic in aging diseases, a translational review / Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2019. V. 59. № 14. P. 2240 – 2257.

Huang Y., Mucke L. Alzheimer mechanisms and therapeutic strategies / Cell. 2012. V. 148. P. 1204 – 1222.

Exner N., Lutz A. K., Haass C., Winklhofer K. F. Mitochondrial dysfunction in Parkinson’s disease: molecular mechanisms and pathophysiological consequences / EMBO J. 2012. V. 31. № 14. P. 3038 – 3062.

Johri A., Beal M. F. Mitochondrial dysfunction in Parkinson’s disease: molecular mechanisms and pathophysiological consequences / Biochim. Biophys. Acta. 2012. V. 1822. № 5. P. 664 – 74.

Shetty R. A., Forster M. J., Sumien N. Coenzyme Q (10) supplementation reverses age-related impairments in spatial learning and lowers protein oxidation / Age (Dordr). 2013. V. 35. № 5. P. 1821 – 1834.

Sumien N., Heinrich K. R., Shetty R. A., Sohal R. S., Forster M. J. Prolonged intake of coenzyme Q10 impairs cognitive functions in mice / J. Nutr. 2009. V. 139. № 10. P. 1926 – 1932.

Kishida K. T., Klann E. Sources and targets of reactive oxygen species in synaptic plasticity and memory / Antioxid. Redox Signal. 2007. V. 9. № 2. P. 233 – 244.

Kamsler A., Segal M. Hydrogen peroxide modulation of synaptic plasticity / J. Neurosci. 2003. V. 23. № 1. P. 269 – 276.

Watson J. B., Arnold M. M., Ho Y. S., O’Dell T. J. Age-dependent modulation of hippocampal long-term potentiation by antioxidant enzymes / J. Neurosci. Res. 2006. V. 84. № 7. P. 1564 – 1574.

Park J., Park H. H., Choi H., Kim Y. S., Yu H. J., Lee K. Y., Lee Y. J., Kim S. H., Koh S. H. Coenzyme Q10 protects neural stem cells against hypoxia by enhancing survival signals / Brain Res. 2012. V. 1478. P. 64 – 73.

Naini A., Lewis V. J., Hirano M., DiMauro S. Primary coenzyme Q10 deficiency and the brain / Biofactors. 2003. V. 18. № 1 – 4. P. 145 – 152.

Barca E., Kleiner G., Tang G., Ziosi M., Tadesse S., Masliah E., Louis E. D., Faust P., Kang U. J., Torres J., Cortes E. P., Vonsattel J. P., Kuo S. H., Quinzii C. M. Decreased coenzyme Q10 levels in multiple system atrophy cerebellum / J. Neuropathol. Exp. Neurol. 2016. V. 75. № 7. P. 663 – 672.

Quinzii C. M., Emmanuele V., Hirano M. Clinical presentations of coenzyme q10 deficiency syndrome / Mol. Syndromol. 2014. V. 5. № 3 – 4. P. 141 – 146.

Choi H., Park H. H., Lee K. Y., Choi N. Y., Yu H. J., Lee Y. J., Park J., Huh Y. M., Lee S. H., Koh S. H. Coenzyme Q10 restores amyloid beta-inhibited proliferation of neural stem cells by activating the PI3K pathway / Stem. Cells Dev. 2013. V. 22. № 15. P. 2112 – 2120.

He C. H., Xie L. X., Allan C. M., Tran U. C., Clarke C. F. Coenzyme Q supplementation or over-expression of the yeast Coq8 putative kinase stabilizes multi-subunit Coq polypeptide complexes in yeast coq null mutants / Biochim. Biophys. Acta. 2014. V. 1841. № 4. P. 630 – 644.

Emmanuele V., L?pez L. C., Berardo A., Naini A., Tadesse S., Wen B., D’Agostino E., Solomon M., DiMauro S., Quinzii C., Hirano M. Heterogeneity of coenzyme Q10 deficiency: patient study and literature review / Arch. Neurol. 2012. V. 69. № 8. P. 978 – 983.

Barca E., Musumeci O., Montagnese F., Marino S., Granata F., Nunnari D., Peverelli L., DiMauro S., Quinzii C. M., Toscano A. Cerebellar ataxia and severe muscle CoQ10 deficiency in a patient with a novel mutation in ADCK3 / Clin. Genet. 2016. V. 90. № 2. P. 156 – 160.

Malicdan M. C. V., Vilboux T., Ben-Zeev B., Guo J., Eliyahu A. A novel inborn error of the coenzyme Q10 biosynthesis pathway: cerebellar ataxia and static encephalomyopathy due to COQ5 C-methyltransferase deficiency / Hum. Mutat. 2018. V. 39. № 1. P. 69 – 79.

Park J., Park H. H., Choi H., Kim Y. S., Yu H. J., Lee K. Y., Lee Y. J., Kim S. H., Koh S. H. Coenzyme Q10 protects neural stem cells against hypoxia by enhancing survival signals / Brain Res. 2012. V. 1478. P. 64 – 73.

Dur?n-Prado M., Fronti??n J., Santiago-Mora R., Peinado J. R., Parrado-Fern?ndez C., G?mez-Almagro M. V., Moreno M., L?pez-Dom?nguez J. A., Villalba J. M., Alca?n F. J. Coenzyme Q10 protects human endothelial cells from ?-amyloid uptake and oxidative stress-induced injury / PLoS One. 2014. V. 9. № 10.

Iadecola C. Neurovascular regulation in the normal brain and in Alzheimer’s disease / Nat. Rev. Neurosci. 2004. № 5. P. 347 – 360.

Garc?a-Corzo L., Luna-S?nchez M., Doerrier C., Ortiz F., Escames G., Acu?a-Castroviejo D., L?pez L. C. Ubiquinol-10 ameliorates mitochondrial encephalopathy associated with CoQ deficiency / Biochim. Biophys. Acta. 2014. V. 1842. № 7. P. 893 – 901.

Zhiyin Xun, Sulay Rivera-Sanchez, Sylvette Ayala-Pen?, Targeting of XJB-5-131 to mitochondria suppresses oxidative DNA damage and motor decline in a mouse model of Huntington’s disease / Cell Rep. 2012. V. 2. № 5. P. 1137 – 1142.


Полный текст: PDF

Ссылки

  • Ссылки не определены.


** ** ** ** ** **

ISSN: 2073-8099

** ** ** ** ** **

 

Подписаться на наши издания Вы можете через почтовые каталоги агентства «Роспечать» и Объединенный каталог «Пресса России», а также на сайтах агентств «УП Урал Пресс», «Информнаука», «Прессинформ» и «Профиздат».