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【背景及概述】[1][2]
輔酶Q10,又稱泛醌,是廣泛存在于生物體細胞內的脂溶性醌類化合物。輔酶Q10的化學名稱為2,3-二甲氧基-5-甲基-6-葵異戊烯基苯醌,分子式為 C59H90O4,相對分子量為863.36。輔酶Q10是機體中的重要輔酶,在線粒體氧化呼吸鏈中承擔著質子轉移和電子傳遞的作用,可促進氧化磷酸化及能量載體 ATP 的生成。
輔酶Q10最早于1957年由美國的Crane教授在牛心線粒體中發現,是體內強有力的抗氧化劑。人體中輔酶Q10主要來源于自身合成和外源性補充,其含量在20歲左右達到高峰,此后隨著年齡的增加而逐漸下降。由于輔酶Q10具有清除自由基、抗細胞凋亡、穩定細胞膜、減少氧化應激、提高機體免疫力等作用,且其具有無毒、無致畸和無明顯副作用的優點,受到了越來越多基礎研究者和臨床工作者的關注。輔酶Q10現已經廣泛應用于神經系統、心血管系統、腫瘤等疾病領域。
【藥理作用】[1]
機體中輔酶Q10有2種存在形式,包括氧化型和還原型,2種形式在體內可以相互轉換,但只有還原型輔酶Q10才能在機體內發揮抗氧化作用。輔酶Q10的抗氧化性主要體現在清除自由基、與其它抗氧化物質的協同作用、抗細胞凋亡和穩定細胞膜。
自由基是細胞正常的代謝產物,一般情況下,自由基的產生和清除處于一個動態平衡狀態,一旦平衡被打破,體內自由基的積聚可引起氧化應激,導致 DNA、脂質和蛋白質的過氧化,引起線粒體功能障礙和細胞凋亡。氧化應激和線粒體功能障礙互為因果,形成惡性循環。氧化應激可引起大量自由基的積聚,損傷線粒體復合物Ⅰ,與此同時,線粒體復合物Ⅰ的缺陷會產生更多的自由基。輔酶Q10是人體內唯一天然存在的、可再生的脂溶性抗氧化劑。輔酶Q10可通過氧化還原型結構的轉換,清除體內的自由基,減少氧化應激,同時改善線粒體功能障礙。
人體中的抗氧化劑往往不是獨立存在和單獨發揮作用的,而是相輔相成、協同作用。輔酶 Q10 除了其自身能發揮抗氧化作用外,還能加強并再生其它抗氧化劑比如維生素E、抗壞血酸、硫辛酸等的抗氧化作用。維生素 E,又稱生育酚,是一種脂溶性維生素,在人體內具有抗氧化作用。維生素E可通過清除脂質過氧化自由基來阻止脂質過氧化過程中鏈反應的傳播。輔酶Q10可以還原維生素 E 在清除自由基時產生的α-生育酚酰基自由基,從而節約和再生維生素E。
Kamzalov等觀察到在年輕的成年小鼠中,輔酶Q10的攝入有效地增加了肝臟、心臟和骨骼肌組織中的 α-生育酚濃度。孟佳等研究了輔酶Q10與維生素E協同作用對于自然衰老小鼠抗氧化能力的影響,結果輔酶Q10與維生素E協同可顯著提高衰老小鼠血中的超氧化物歧化酶 (SOD) 活性,明顯降低丙二醛 (MDA) 含量,表明輔酶 Q10 與維生素E協同可顯著提高衰老小鼠的抗氧化能力,其抗氧化效果優于單獨的維生素 E。
硫辛酸是一種既具有水溶性又具有脂溶性的維生素B類化合物,具有抗氧化和促氧化的雙重性能。Tuncer 等通過對雌性青春期前的大鼠建立卵巢扭轉模型,后行開腹手術將扭轉的卵巢復位,在復位手術之前設置口服生理鹽水、橄欖油、單獨的硫辛酸、單獨的輔酶Q10、硫辛酸和輔酶 Q10聯合應用組,結果硫辛酸和輔酶Q10聯合口服對抗卵巢缺血再灌注引起的氧化應激損傷作用明顯優于單獨使用硫辛酸或輔酶Q10。
輔酶Q10抑制細胞凋亡的作用機理可能包含①保護線粒體 DNA,輔酶Q10可以清除氧自由基,減少氧化應激,阻止過氧化損傷引起的線粒體DNA 突變,維持線粒體呼吸鏈的完整性,減少細胞凋亡;②輔酶 Q10 可以增加線粒體 ATP 的產生效率,促進細胞新陳代謝和生長,減緩細胞的凋亡;③抑制線粒體去極化:輔酶Q10可以通過抑制線粒體滲透性轉換通道的開放,阻止線粒體的去極化,從而抑制細胞色素C的釋放及前半胱天冬酶-9(procaspase-9) 的激活,抑制線粒體依賴的凋亡通路活化,發揮抗細胞凋亡作用;④抑制活性氧 (ROS)相關的凋亡通路 [6]:在腎近曲小管細胞中,輔酶Q10顯著抑制尼古丁誘導的 ROS 生成及細胞凋亡,其機制為輔酶Q10磷酸化p66shc,繼而激活抗氧化反應元件 (antioxidant responseelement,ARE) 及錳超氧化物歧化酶 (manganese superoxide dismutase,MnSOD) 的啟動子,促使MnSOD清除 ROS,從而抑制細胞凋亡。
輔酶Q10以其在細胞有氧呼吸活動中作為質子和電子載體及體內強有力的抗氧化劑而聞名。輔酶Q10可以使有毒的過氧化物還原成無毒的羥基化合物,同時使H2O2分解,以此避免機體遭受毒性氧的損害。輔酶Q10在脂膜中的作用類似于膽固醇,可以通過調節脂膜的機械強度和滲透性來提高細胞膜的穩定性,從而維持了細胞膜結構和功能的完整性。
【臨床應用】[2]
輔酶Q10的抗氧化作用和在線粒體的特殊地位,使其對心力衰竭的治療成為可能。表1匯總了輔酶Q10治療慢性心力衰竭的主要臨床試驗。
【應用與展望】[1]
輔酶Q10是強抗氧化劑,現已廣泛將其應用于化妝品、食品添加劑以及保健產品中,其在心血管疾病、糖尿病、癌癥及帕金森病等疾病中的應用研究較廣泛。關于輔酶Q10與卵巢方面的相關研究大部分局限在動物試驗階段,動物試驗已經證實輔酶Q10對卵巢組織具有保護作用。
人體中輔酶Q10水平及卵巢功能均隨年齡的增加而下降,如果能證實氧化應激與人的卵巢功能不全存在某種相關性,及證實人體中輔酶Q10水平變化與卵巢功能存在某種相關性,將為輔酶Q10 在婦產科領域的應用提供理論依據。目前對于卵巢功能衰竭患者主要的治療方法是激素補充治療,輔酶Q10是否也能成為此類患者強有力的輔助治療藥物,延緩女性的衰老,降低因卵巢功能衰竭帶來的骨質疏松、心血管疾病等風險,提高她們的生活質量,有待廣大臨床及科研工作者的深入探索。
【主要參考資料】
[1]李小君,李春明,馬麟娟,周堅紅.輔酶Q10的抗氧化性及其對卵巢功能的影響[J].中華生殖與避孕雜志,2018,38(07):606-609.
[2]王文娜,陳明.輔酶Q10心血管病防治應用進展[J].心血管病學進展,2017,38(02):184-189.