Исследование на антиоксиданте COQ10

CoenzymeQ10(English name: Coenzyme Q10 or CoQ10), is a fat-soluble quinone compound, the formula is C59H90O4, molecular weight is 862, the structural formula is shown in Figure 1. It is yellow or light yellow crystal, odorless, tasteless, soluble in chloroform, benzene, carbon tetrachloride, soluble in acetone, petroleum ether and ethyl ether, slightly soluble in ethanol, insoluble in water and methanol, easily decomposed into reddish substance when exposed to light, stable to temperature and humidity, melting point is 49℃[1]. It is stable to temperature and humidity, with a melting point of 49℃[1]. In plants and animals, Coenzyme Q10 binds to the inner membrane of mitochondria, and participates in proton translocation, electron transfer, and ATP synthesis in the respiratory chain, which is mainly achieved by the extraction and isolation method, the chemical synthesis method, and the biosynthesis method.

Coenzyme Q10 has been synthesized by the method of synthesis of coenzyme Q10 and other methods. At present, the study of the antioxidant effect of coenzyme Q10 has become a hot spot, and this paper will briefly introduce the antioxidant effect of coenzyme Q10 and its mechanism.

1 регулирование антиоксидантных эффектов коэнзима Q10

Организмы животных имеют как ферментативные, так и неферментативные антиоксидантные системы. Энзиматические системы включают в себя дизмутазу супероксида (сод), каталазу (кат) и глутатионовую пероксидазу (гш-пх), в то время как неэнзиматические системы включают витамины, аминокислоты и металлобелки [2].

У животных коэнзим Q10 существует во внутренней митохондриальной мембране и тесно связан с процессом производства клеточной энергии. Он играет определенную роль в передаче электронов и транспортных белков в процессе клеточного дыхания и производства СПС и существует в двух формах: хинон (окисленная форма, CoQ10) и фенол (сокращенная форма, CoQ10H2), большинство из которых находятся в форме окисленной формы, и CoQ10H2 является нестабильным и подверженным окислительному стрессу. Соответствующие исследования показали, что CoQ10H2 в основном играет антиоксидантную роль, препятствуя свободному через радикальную среду окислительному повреждению мембранных липобелков, накапливая свободные радикалы и подавляя окислительный стресс, когда свободные радикалы атакуют митохондриальную мембрану. Peng Liang et al. (2011) показали, что коэнзим Q10 может значительно увеличить активность димутазы супероксида и глютатиона пероксидазы, а также оказывает антиоксидантное воздействие на организм человека посредством экспериментов на людях. В настоящее время в медицине коэнзим Q10 используется в качестве адъюванта при лечении различных заболеваний, что свидетельствует о Том, что коэнзим Q10 может поглощать свободные радикалы и ингибировать окислительный стресс, генерируя сверхоксидные анионные радикалы, демонстрируя тем самым антиоксидантные эффекты [3]. Коэнзим Q10 также ассоциируется с атеросклерозом. Липопротеин низкой плотности (LDL) является ключевым фактором атеросклероза, и CoQ10H2 может улучшить устойчивость свободных радикалов LDL и улучшить атеросклероз, и некоторые исследования также показали, что коэнзим Q10 может синергически регулировать антиоксидантные эффекты с антиоксидантами, такими как витамин е и аскорбиновая кислота.

2 механизм антиоксидантного эффекта коэнзима Q10

2.1 удаление свободных радикалов

2.1.1 снижение окислительного стресса   

Свободные радикалы относятся к атомам, группам атомов, молекулам и ионам с однородными валентными электронами, которые являются промежуточными метаболитами многих биохимических реакций в тканях человека. При нормальных условиях поколение и метаболизм свободных радикалов в организме находятся в динамическом балансе. Если организм подвергается вредным стимулам in vitro или in vivo, то количество свободных радикалов в организме увеличится, антиоксидантная способность уменьшится, а токсичные эффекты будут возникать на уровне молекул, клеток и органов, что повредит клеточные компоненты, нарушит клеточную структуру и причинит вред организму, и этот процесс известен как окислительный стресс.

Коэнзим Q10 представляет собой окидоредуктазу, которая в основном сосредоточена в митохондрии. Он является естественным антиоксидантным и свободным радикальным мускавателем, выступающим в качестве точки сближения окислительных дыхательных цепей различных действующих лиц в митохондрии, участвующим в окислительной фосфоризации и генерирующим атф для обеспечения энергии митохондрии [4]. Недостаточный уровень коэнзима Q10 в митохондрии снизит активность некоторых антиоксидантных ферментов в митохондрии и уменьшит способность свободных радикалов собирать отходы. В работе Peng Liang et al. (2012) исследуются антиоксидантные эффекты коэнзима Q10 у естественным образом стареющих крыс и показано, что поступление экзогенного коэнзима Q10 может оказывать in vivo антиоксидант и продлевающее старение воздействие и что коэнзим Q10 может эффективно снизить уровни липидных пероксилатов (мда) и липидов (губа), а также повысить активность дисмотазы супероксида (сод) и гш-пх (гш-пх) у животных. 

Dongwook Lee et al. (2014) исследовали защитный эффект коэнзима Q10 при удалении химически активных кислородных радикалов от окислительного стресса в нейродегенеративных клетках и показали, что коэнзим Q10 может защитить нейрональные клетки, подвергающиеся окислительному стрессу, путем модуляции митохондриального апоптотического пути при помощи бакс/бад и предотвращения митохондриальных изменений для защиты ишемии сетчатки и экспрессии белка. Коэнзим Q10 может защитить нервные клетки сетчатки от окислительного стресса путем модуляции апоптотического пути через бакс/бад и предотвращения митохондриальных изменений для защиты от ишемии сетчатки и выражения белка, тем самым уменьшая ишемические повреждения сетчатки.

2.1.2 стабилизация конструкции мембранной клетки 

Будучи важным компонентом клеток, биологические мембраны могут участвовать в физиологической деятельности, такой как перенос материала, передача информации, обмен энергией и распознавание клеток. Свободные радикалы в основном нападают на полиненасыщенные жирные кислоты в фосфолипидах биологических мембран, вызывая реакции мембраны липидного пероксирования, вызывая повреждения плазменной мембраны биологических мембран, митохондриальных мембран, мембран гольги и эндоплазменных ретикулярных мембран и т.д., уменьшая или устраняя активность многих ферментов на мембранах, что приводит к повышению проницаемости мембран, Который изменит состояние жидкой мозаики биологической мембранной системы и вызовет заболевания, так что удаление свободных радикалов сможет стабилизировать конформацию и структуру клеточных мембран. Таким образом, накопление свободных радикалов может стабилизировать конфигурацию и структуру клеточных мембран. В качестве автоокислителя коэнзим Q10 может выступать в качестве стимулятора, производить атф, собирать свободные радикалы, влиять на ферментную деятельность, поддерживать целостность ионно-кальциевых каналов и, таким образом, непосредственно защищать и восстанавливать структуру биологических мембран.

2.1.3 ингибирование апоптоза   

Коэнзим Q10 может повысить эффективность производства ATP, препятствовать открытию каналов перехода митохондриальной проницаемости и деполяризации митохондрии, а также непосредственно удалять свободные радикалы и защищать митохондриальную ДНК, тем самым предотвращая митохондриальные повреждения и свободные радикалы и тем самым препятствуя клеточному apoptosis [5]. Было высказано предположение о Том, что механизм ингибирования клеточного апоптоза коэнзимом Q10 может заключаться в блокировании транзитной поры митохондриальных мембран. Макромолекулы с относительной молекулярной массой более 1500 входят в митохондрию, открывая митохондриальную транзитную пору, что приводит к коллапсу митохондрии, и предотвращая открытие этой поры, коэнзим Q10 предотвращает инициирование клеточного апоптоза [6]. Розарио и др. (2002) показали, что коэнзим Q10 значительно уменьшил количество митохондриальной ДНК, которая была вызвана эксимерным лазером. Розариу и др. (Rosario et al., 2002) продемонстрировали, что коэнзим Q10 значительно снизил скорость индуцированного лазером эксимера apoptosis кроликов роговицы, а менке и др. (Menke et al., 2003) сообщили, что коэнзим Q10 может снизить токсичность ротенона для нейронных питательных веществ путем сохранения потенциала митохондриальной мембраны. Они предположили, что коэнзим Q10 может регулировать и производить клеточные защитные эффекты путем повышения клеточной устойчивости к апоптотическим шагам, т.е. путем снижения потенциала митохондриальной мембраны. Далее было продемонстрировано, что коэнзим Q10 оказывает понижающее воздействие на апоптозы других клеток, таких как нейронные клетки допамина [7] и роговицы фибробласта [8].

2.2 коэнзим Q10 и атеросклероз   

Артериальный атеросклероз (AS) — хроническое воспалительное заболевание, возникающее в сосудистой стенке из-за накопления жира [9], и эпидемиологические исследования показали, что уровень LDL плазмы является одним из важных факторов риска развития сердечно-сосудистых заболеваний [10]. Окисленный липопротеин низкой плотности (окс -LDL) представляет собой химиокин, присутствующий в моноцитах, который может дифференцироваться на макрофаги, что приводит к образованию липидных пенообразующих клеток и развитию жирных полос, и является ранней стадией образования атеросклеротических штучек. В то же время цитотоксическое воздействие LDL на эндотелиальные клетки сосудов увеличивает активацию тромбоцитов и стимулирует плавную миграцию и распространение мышечных клеток, тем самым инициируя процесс атеросклероза [11].

Коэнзим Q10 может уменьшить или задержать насыщение LDL кислородом, и его механизм действия можно резюмировать следующим образом: Коэнзим Q10 обладает специфическим для данного места антиоксидантным действием, которое защищает липидные и белковые компоненты LDL от окислительных повреждений, в то время как CoQ10H2 обладает сильной антиоксидантной способностью, которая может эффективно прекратить свободные радикальные цепные реакции и ингибировать действие различных окислительных индукторов, а также ингибировать LDL липидное пероксирование в различных условиях окислительного стресса (сильного или мягкого), тем самым ингибируя образование и прогрессирование атеросклероза [12]. В различных условиях окислительного стресса (сильного или мягкого) CoQ10H2 подавляет LDL липидное пероксирование, тем самым препятствуя образованию и развитию атеросклероза [12]. Иммунологически, окс-ЛДЛ является аутоантигеном атеросклероза пациентов, который может стимулировать организм к производству соответствующих антител, в результате чего антиген-антитела реакции, которые участвуют в формировании атеросклероза. Sun Ji et al. (2015) сообщили, что коэнзим Q10 может увеличить количество и улучшить функцию сыворотки с высокой плотностью липопротеина (HDL) у крыс с атеросклерозом, снизить уровень окислительного стресса и повлиять на выражение аортальных воспалительных факторов, которые могут играть роль в сдерживании формирования AS и уменьшении разрыва бляшек.

2.3 синергическое антиоксидантное воздействие коэнзима Q10 на другие вещества   

In the animal body, free radical scavenging antioxidants do not exist alone, but often work in synergy with other antioxidants. Currently, coenzyme Q10 is commonly used with Витамин е, аскорбиновая кислота и l-карнитин для оказания синергетического антиоксидантного воздействия.

2.3.1 коэнзим Q10 и витамин E

Коэнзим Q10 является жирорастворимым веществом found in cell membranes and organelle membranes, and vitamin E, as a fat-soluble vitamin, can synergize its antioxidant effects in the body, and is an important antioxidant that blocks free radical chain reaction [13]. Vitamin E can block the free radical chain reaction, CoQ10H2 can inhibit the initiation and termination of lipid peroxidation, and CoQ10H2 can restore the α-tocopherol acyl radical produced by vitamin E during free radical scavenging, regenerate and conserve vitamin E to play an antioxidant role. In case of oxidative stress, vitamin E can be converted to a stabilized state with the synergistic effect of Coenzyme Q10, which accelerates the rate of lipid peroxidation. Bai Ningning et al. (2007) studied the antioxidant effects of soluble Coenzyme Q10 and vitamin E on aged mice and D-galactose model mice, and showed that soluble Coenzyme Q10 and vitamin E have synergistic antioxidant effects, which can prevent and delay aging.

2.3.2 коэнзим Q10 и аскорбиновая кислота  

Аскорбиновая кислота, также известная как витамин с, является одним из самых известных членов класса известных антиоксидантных соединений. Он содержит гамма-аскарбил-лактоновое кольцо [14], которое увеличивает его восстановительные и антиоксидантные свойства при передаче одного или двух электронов гидроксиловому радикалу, ответственному за его антиоксидантные свойства. Он может удалять свободные радикалы, уменьшать радикалий ацила и предотвращать инициирование цепной реакции при посредничестве радиофрагмента. Поэтому считается, что витамин е и аскорбиновая кислота могут обеспечивать синергию для ингибирования процесса пероксирования липидов, а затем предполагается, что коэнзим Q10 оказывает синергическое воздействие на аскорбиновую кислоту.

2.3.3 коэнзим Q10 и l-карнитин  

 L- карнитин, также известный как левокарнитин и витамин BT, связан с жирным кислотным метаболизмом у животных. Его основная функция заключается в Том, чтобы выступать в качестве перевозчика для транспортировки длинноцепных жирных кислот из наружной митохондриевой мембраны внутрь мембраны, с тем чтобы способствовать гравитационной кислотности жирных кислот, а также способствовать превращению жирного кислотного метаболизма в энергию [15], и это очень важный антиоксидант в организме животных. Как антиоксидант, коэнзим Q10 может работать вместе с l-карнитин для укрепления антиоксидантного пула и повышения антиоксидантной мощности клеток. В работе Geng Ai-lian et al. (2005) показано, что одновременное включение в рацион питания l-карнитина и коэнзима Q10 может улучшить обмен липидов печени и уменьшить антиоксидантный эффект у кур-бройлеров с ацитами.

3 другие физиологические функции коэнзима Q10

3.1 укрепление иммунной функции 

Коэнзим Q10 представляет собой неспецифический иммуноактимулант, присутствует в организме, который может повысить жизнеспособность иммунных клеток, чтобы убить патогены, увеличить количество лейкоцитов, иммуноглобулинов и конкретных антител, и, таким образом, улучшить иммунную функцию организма. У животных организмов коэнзим Q10 может увеличить распространение селеночных лимфоцитов, вызванных ConA, повысить реакцию мутации типа delayed, активировать эффективность фагоцитоза системы моноцита-макрофага фагоцитоза и повысить активность естественных клеток-убийц (NK). Мы считаем, что модуляционный эффект Coenzyme Q10 на иммунную функцию мышей может быть в основном через активацию активности клеток NK, которые затем могут выполнять функцию T клеток и сделать макрофагическую функцию. Мы считаем, что модуляционный эффект коэнзима Q10 на иммунную функцию мышей может быть достигнут главным образом за счет активации клеток нк, что в свою очередь усиливает функцию клеток т и активизирует макрофаги, превращая их в антигенные клетки, которые участвуют в процессах иммунной реакции распознавания, фагоцитозирования и обработки антигенов, а также передачи иммунных сообщений.

В ходе эксперимента по иммуномодуляции Coenzyme Q10 у мышей Xu Caiju et al. (2007) продемонстрировали, что Coenzyme Q10 повышает специфический и неспецифический иммунитет мышей, а механизм его действия может быть связан с активацией клеток нк, т, макрофагических клеток, накоплением кислородных радикалов, стабилизацией мембранного потенциала и так далее.

3.2 другие функции коэнзима Q10 

Установлено, что у пациентов с сердечными заболеваниями, гипертонией и другими сердечно-сосудистыми заболеваниями низкий уровень коэнзима Q10 в тканях и плазме. Таким образом, добавки экзогенного коэнзима Q10 могут компенсировать недостатки плазменного коэнзима Q10, повысить эффективность дыхания митохондрии и производства атф, а также могут использоваться в качестве омолаживающего вещества сердечного метаболизма; Коэнзим Q10 способен устранить неблагоприятные реакции, такие как рабдомиолиз, вызываемый статиновыми препаратами, и помочь статиновым препаратам в осуществлении их эффекта липидного снижения крови. Коэнзим Q10 может эффективно устранить неблагоприятные последствия статина, такие как рабдомиолиз, и помочь статину в снижении липидов крови; Клинические эксперименты показали, что пациенты, рожденные с дефицитом коэнзима Q10, восприимчивы к церебральной миопатии, и небольшое количество коэнзима Q10 может эффективно повысить терапевтическую эффективность коэнзима Q10 [16]; Coenzyme Q10 также участвует в таких жизненных мероприятиях, как передача сотовых сообщений и экспрессия генов, и выполняет функцию устранения препятствий в микроциркуляции и облегчения обучения и памяти [17]. Коэнзим Q10 также участвует в таких жизненных мероприятиях, как передача клеточной информации и экспрессия генов.

4 исследования по применению коэнзима Q10 в животноводстве и птицеводстве

In recent years, studies on the antioxidant effects of coenzyme Q10 have mainly focused on animal disease models. Geng Ailian et al. (2005) used low temperature treatment to induce ascites in broiler chickens, and studied the effects of adding L-carnitine and coenzyme Q10 to the diet alone and simultaneously on the performance of broiler chickens and the susceptibility to ascites, which showed that the addition of coenzyme Q10 did not have a significant effect on the performance of broiler chickens, but it could reduce the mortality rate of broiler chickens suffering from ascites; Yang J. et al. (2011) showed that coenzyme Q10 alone could decrease the mortality rate of ascites caused by high-energy feed. Yang Jing et al. (2011) in the high-energy feed-induced broiler ascites and sudden death experiment showed that the addition of coenzyme Q10 alone can reduce high-energy-induced broiler deaths, sudden death, ascites and pericardial effusion, so that the number of deaths of broiler chickens from 25/100 to 2/100, the number of sudden deaths from 25/100 to 1/100; Gu Ying (2011) in the avian gout Clinical Pathology of Avian Gout study mentioned that the addition of coenzyme Q10 to diets can significantly reduce blood pressure, but also reduced mortality of broiler chickens. In the clinical pathology study of avian gout, Gu Ying (2011) mentioned that the addition of coenzyme Q10 to the diet significantly reduced the levels of uric acid (UA), muscle anesthesia (Cr), and urea nitrogen (BUN), and the degree of renal tubular and glomerular pathology in chickens in the two groups was significantly less than that in the group of chickens in which CoQ10 was not added to the diet, as indicated by the reduction of renal tubular epithelial cell edema, the reduction of inflammatory cells, and the clearing of the renal tubular and glomerular structures.

В исследовании влияния гиперхолестеризации на метаболизм миокарда у кроликов и интервенционного воздействия аторвастатина и коэнзима Q10, Runbo Qu (2012) показали, что уровни атф и коэнзима Q10 у миокарда митохондрии кроликов значительно повышены в группе аторвастатин-коэнзим Q10 по сравнению с группой аторвастатина, Предположение о Том, что экзогенная добавка коэнзима Q10 может увеличить количество коэнзима Q10 в миокардном митохондрии и уменьшить препятствие миокардного митохондриального энергетического метаболизма. Gao Xiuge et al. (2015) исследовали влияние coenzyme Q10 на качество свинины и показали, что добавление coenzyme Q10 в рацион питания значительно улучшило качество мяса и замедлило темпы изменения окраски, стабилизировав цвет мяса, и соответствующее количество coenzyme Q10 было определено как 10 мг кг -1 путем сочетания производственных издержек и других индексов; Yu Q. et al. (2015) использовали циклический тетрафосфамид (CTX) для стимулирования быстрой индукции остеопороза в крысиной модели. (2015) использовали циклохоспид (CTX) для быстрого индуцирования модели остеопороза у крыс, наблюдали влияние кофермента Q10 на микроструктуру и биомеханические свойства обломков костей в бедре крыс CTX и сравнивали результаты с результатами алендронатрия (ALD), которые показали, что микроструктурные параметры фракции объема костей и трабекулярной толщины бедра у крыс группы кофермента Q10 были значительно восстановлены, Биомеханические параметры костей, за исключением штамма разрыва, были значительно восстановлены, что указывает на то, что коэнзим Q10 обладает определенной способностью восстанавливать микроструктурные и биомеханические свойства бедра у крыс CTX. Это указывает на то, что коэнзим Q10 способен восстанавливать микроструктуру бедренной кости у крыс CTX, а его способность восстанавливать качество костей и уменьшать риск перелома бедренной кости лучше, чем у альп, и оказывает хорошее влияние на антиостеопороз.

5. Резюме

Подводя итог, можно сказать, что коэнзим Q10 является необходимым условием для нормального физиологического функционирования различных типов клеток и оказывает главным образом антиоксидантное воздействие путем удаления свободных радикалов, атеросклероза и синергии с другими антиоксидантными веществами. В то же время, он также повышает иммунную активность и играет важную роль в улучшении сердца, печени и других твердых органов животного тела, а также в лечении глазных заболеваний. Поэтому изучение регулирования антиоксидантного эффекта коэнзима Q10 и его механизма имеет большое значение для улучшения работы животных и охраны их здоровья.

Справочные материалы:

[1] джин Лу, ян су Мэй, ши бин лин и др. Механизм антиоксидантной функции витамина а [J]. Журнал питания животных,2015,27(12):3671-3676.

[2] JIANG Yi-Bao, HUANG Hong-Bo. Биологические функции coenzyme Q10 и его применение в ascites кур бройлеров [J]. Информация о животноводстве и ветеринарии,2008(11):5-6.

[3] LI LI, XIN Qingwu, ZHU Zhiming и др. Исследования по применению естественных антиоксидантов в мясных продуктах [J]. Сборник по животноводству и ветеринарии китая, 2015,31 (10): 215-216.

[4] лю чуньцин, чжан ё н. Регулирование метаболизма курицы коэнзимом Q10 и его механизмом [J]. Китай Feed,2011,23(010):28-30.

[5] ван хонг линг, у тингру, вар сюмей. Ход исследования свойств антиоксидантов и применения коэнзима Q10[J]. Исследования и разработки в области продовольствия, 2015,36(19):188 — 190.

[6] сян чжун цюань, пу гуоронг, вэй чжимин и др. Синтез и применение l-карнитина [J]. Химическая технология и развитие,2013,42(2):15-21.

[7] aruch R,Brea-Calvo G,Briones P,et al. Cerebellar ataxia с дефицитом coenzyme Q10: диагностика и последующее наблюдение за добавкой coenzyme Q10 [J]. Журнал неврологических наук,2006,246 (1 — 2):153 — 158.

[8] кран F L, лестер R L. изоляция coenzyme Q от говяжьего сердца mitochondria [J]. Biochimica et biohysica Acta, 1959,32(1):73 — 78.

[9] Chen C C,Liou S W,Chen C C,et a1. Коэнзим Q10 уменьшает вызываемый этанолом апоптоз фибробласта роговицы [J]. График 1, 2011,(4):1-12.

[10] гурприт сингх, б.п.моханти, г.с.с.сайни. Структура, спектры и антиоксидантное действие аскорбиновой кислоты исследованы функциональной теорией плотности, методами спектроскопического и ядерного магнитного резонанса рамана [J]. Спектрохимика Acta часть а: молекулярная и биомолекулярная спектроскопия,2016,155 (15):61 — 74.

[11] кункумчу п, шарма с, портер джей и др. Коэнзим Q10 обеспечивает нейрозащиту при индуцированном железом апоптозе допаминергических нейронов [J]. Молекулярная неврология, 2006, 28(2):125 — 141.

[12] ли д, ким ки, ним мс и др. коэнзим Q10 смягчает окислительный стресс и предотвращает митохондриальное изменение ишемической сетчатки [J].  Апоптоз, 2014,19(4):603 — 614.

[13] мизуно и, Джейкоб р ф., мейсон р. п. воспаление и развитие атеросклероза [дж]. Журнал атеросклероза и тромбоза,2011,18 (5):351 — 358.

[14] Papucci L,Schiavone N,Witort E,et a1. Coenzyme Q10 предотвращает апоптоз путем ингибирования митохондриальной деполяризации независимо от свойства свободных радикальных падальных выбросов [J]. Журнал биологической химии,2003,278(30):28220-28228.

[15] фк «паолла». Феррейра, ванесса х.с.загоа, фабио л. д 'александрия и др. окисленные липобелки низкой плотности и их антитела: отношения с обратным переносом холестерина и сонной атеросклероз у взрослых без сердечно-сосудистых заболеваний [J]. Клиника химика акта, 2012,413 (19 — 20): 1472 — 1478.

[16] Vincenzo G,Maria T V,oncetta S, et a1. Эпигенетическое перепрограммирование при атеросклерозе [J]. Текущие отчеты по атеросклерозу, 2015, 17 (2):1-12.