Coenzima Q10
Cofactor bioquímico y antioxidante

Coenzima Q10
Nombres
Nombre IUPAC preferido
2-[(2 mi ,6 mi ,10 mi ,14 mi ,18 mi ,22 mi ,26 mi ,30 mi ,34 mi )-3,7,11,15,19,23,27,31,35, 39-Decametiltetraconta-2,6,10,14,18,22,26,30,34,38-decaen-1-il]-5,6-dimetoxi-3-metilciclohexa-2,5-dieno-1,4 -diona
Otros nombres
  • En general: Ubiquinona, coenzima Q, CoQ, vitamina Q
  • Esta forma: ubidecarenona,

Q 10 , CoQ 10 / ˌ k oʊ ˌ k juː ˈ t ɛ n /

Identificadores
  • 303-98-0 controlarY
Modelo 3D ( JSmol )
  • Imagen interactiva
EBICh
  • CHEBI:46245 controlarY
Química biológica
  • ChEMBL454801 controlarY
Araña química
  • 4445197 controlarY
Tarjeta informativa de la ECHA100.005.590
BARRIL
  • C11378
Identificador de centro de PubChem
  • 5281915
UNIVERSIDAD
  • EJ27X76M46 controlarY
  • DTXSID6046054
  • InChI=1S/C59H90O4/c1-44(2)24-15-25-45(3)26-16-27-46(4)28-17-29-47(5)30-18-31-48( 6)32-19-33-49(7)34-20-35-50(8)36-21-37-51(9)38-22-39-52(10)40-23-41-53( 11)42-43-55-54(12)56 (60)58(62-13)59(63-14)57(55)61/h24,26,28,30,32,34,36,38,40,42H,15-23,25,27,29 ,31,33,35,37,39,41,43H2,1-14H3/b45-26+,46-28+,47-30+,48-32+,49-34+,50-36+,51 -38+,52-40+,53-42+ controlarY
    Clave: ACTIUHUUMQJHFO-UPTCCGCDSA-N controlarY
  • InChI=1/C59H90O4/c1-44(2)24-15-25-45(3)26-16-27-46(4)28-17-29-47(5)30-18-31-48( 6)32-19-33-49(7)34-20-35-50(8)36-21-37-51(9)38-22-39-52(10)40-23-41-53( 11)42-43-55-54(12)56 (60)58(62-13)59(63-14)57(55)61/h24,26,28,30,32,34,36,38,40,42H,15-23,25,27,29 ,31,33,35,37,39,41,43H2,1-14H3/b45-26+,46-28+,47-30+,48-32+,49-34+,50-36+,51 -38+,52-40+,53-42+
    Clave: ACTIUHUUMQJHFO-UPTCCGCDBK
  • O=C1/C(=C(\C(=O)C(\OC)=C1\OC)C)C\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC\C=C(/C)CC
Propiedades
C59H90O4​​​​​
Masa molar863,365  g·mol −1
Aparienciasólido amarillo o naranja
Punto de fusión48–52 °C (118–126 °F; 321–325 K)
insoluble
Farmacología
C01EB09 ( OMS )
Compuestos relacionados
Quinonas relacionadas
1,4-Benzoquinona
Plastoquinona
Ubiquinol
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Compuesto químico

La coenzima Q 10 (CoQ 10 / ˌ k oʊ k j uː ˈ t ɛ n / ), también conocida como ubiquinona, es un cofactor bioquímico natural (coenzima) y un antioxidante producido por el cuerpo humano. [1] [2] [3] También se puede obtener de fuentes dietéticas, como carne, pescado, aceites de semillas, verduras y suplementos dietéticos . [1] [2] La CoQ 10 se encuentra en muchos organismos, incluidos animales y bacterias.

La CoQ 10 desempeña un papel en la fosforilación oxidativa mitocondrial , ayudando en la producción de trifosfato de adenosina (ATP), que está involucrado en la transferencia de energía dentro de las células. [1] La estructura de la CoQ 10 consta de una fracción de benzoquinona y una cadena lateral de isoprenoides, donde el "10" se refiere al número de subunidades químicas de isoprenilo en su cola. [4] [5] [6]

Aunque es una molécula omnipresente en los tejidos humanos, la CoQ 10 no es un nutriente dietético y no tiene un nivel de ingesta recomendado , y su uso como suplemento no está asociado ni aprobado para ningún efecto sobre la salud o contra las enfermedades. [1] [2]

Funciones biológicas

La CoQ 10 es un componente de la cadena de transporte de electrones mitocondrial (CTE), donde desempeña un papel en la fosforilación oxidativa, un proceso necesario para la biosíntesis del trifosfato de adenosina, la principal fuente de energía de las células. [1] [6] [7]

La CoQ 10 es una molécula lipofílica que se encuentra en todas las membranas biológicas del cuerpo humano y sirve como componente para la síntesis de ATP y es un cofactor vital para los tres complejos ( complejo I , complejo II y complejo III ) de la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias. [1] [5] La CoQ 10 tiene un papel en el transporte de protones a través de las membranas lisosomales para regular el pH en las funciones de los lisosomas. [1]

El proceso de fosforilación oxidativa mitocondrial tiene lugar en la membrana mitocondrial interna de las células eucariotas. [1] Esta membrana está muy plegada en estructuras llamadas crestas, que aumentan la superficie disponible para la fosforilación oxidativa. La CoQ 10 desempeña un papel en este proceso como cofactor esencial de la cadena de transporte de electrones ubicada en la membrana mitocondrial interna y cumple las siguientes funciones: [1] [7]

  • Transporte de electrones en la cadena de transporte de electrones mitocondrial, mediante el transporte de electrones desde complejos mitocondriales como el dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADH), la ubiquinona reductasa (complejo I) y la succinato ubiquinona reductasa (complejo II), la oxidación de ácidos grasos y aminoácidos de cadena ramificada (a través de deshidrogenasas ligadas a flavina) a la ubiquinol-citocromo-c reductasa (complejo III) de la cadena de transporte de electrones: [1] [7] La ​​CoQ 10 participa en el metabolismo de los ácidos grasos y la glucosa mediante la transferencia de electrones generados a partir de la reducción de los ácidos grasos y la glucosa a los aceptores de electrones; [8]
  • Actividad antioxidante como antioxidante liposoluble junto con la vitamina E , eliminando especies reactivas de oxígeno y protegiendo las células contra el estrés oxidativo, [1] [6] inhibiendo la oxidación de proteínas, ADN y el uso de vitamina E. [1] [9]

La CoQ 10 también puede influir en la respuesta inmunitaria al modular la expresión de genes implicados en la inflamación . [10] [11] [12]

Bioquímica

Las coenzimas Q son una familia de coenzimas que se encuentran en todas partes en los animales y en muchas Pseudomonadota , [13] un grupo de bacterias gramnegativas. El hecho de que la coenzima sea ubicua da origen a su otro nombre, ubiquinona. [1] [2] [14] En los seres humanos, la forma más común de las coenzimas Q es la coenzima Q 10 , también llamada CoQ 10 ( / ˌ k oʊ k j uː ˈ t ɛ n / ) o ubiquinona-10. [1]

La coenzima Q 10 es una 1,4-benzoquinona , en la que "Q" se refiere al grupo químico de la quinona y "10" se refiere al número de subunidades químicas de isoprenilo (mostradas entre paréntesis en el diagrama) en su cola. [1] En las ubiquinonas naturales, hay de seis a diez subunidades en la cola, y los humanos tienen una cola de 10 unidades de isopreno (50 átomos de carbono) conectadas a su "cabeza" de benzoquinona. [1]

Esta familia de sustancias liposolubles está presente en todas las células eucariotas que respiran , principalmente en las mitocondrias. [1] El noventa y cinco por ciento de la energía del cuerpo humano se genera de esta manera. [15] Los órganos con mayores requerimientos energéticos, como el corazón , el hígado y los riñones , tienen las mayores concentraciones de CoQ 10. [16] [17] [18] [19]

Existen tres estados redox de CoQ: completamente oxidado ( ubiquinona ), semiquinona ( ubisemiquinona ) y completamente reducido ( ubiquinol ). [1] La capacidad de esta molécula para actuar como transportador de dos electrones (moviéndose entre la forma quinona y quinol) y transportador de un electrón (moviéndose entre la semiquinona y una de estas otras formas) es fundamental para su papel en la cadena de transporte de electrones debido a los grupos de hierro-azufre que solo pueden aceptar un electrón a la vez, y como antioxidante eliminador de radicales libres. [1] [14]

Deficiencia

Existen dos vías principales de deficiencia de CoQ 10 en humanos: biosíntesis reducida y mayor uso por parte del cuerpo. [10] [20] La biosíntesis es la principal fuente de CoQ 10. La biosíntesis requiere al menos 15 genes , y las mutaciones en cualquiera de ellos pueden causar deficiencia de CoQ. [20] Los niveles de CoQ 10 también pueden verse afectados por otros defectos genéticos (como mutaciones del ADN mitocondrial , ETFDH , APTX , FXN y BRAF , genes que no están directamente relacionados con el proceso biosintético de CoQ 10 ). [20] Algunas de estas, como las mutaciones en COQ6 , pueden conducir a enfermedades graves como el síndrome nefrótico resistente a esteroides con sordera neurosensorial . [21] [22] [23]

Evaluación

Aunque la CoQ 10 se puede medir en el plasma sanguíneo , estas mediciones reflejan la ingesta dietética más que el estado del tejido. Actualmente, la mayoría de los centros clínicos miden los niveles de CoQ 10 en fibroblastos de piel cultivados , biopsias musculares y células mononucleares de la sangre. [ 24] Los fibroblastos cultivados también se pueden utilizar para evaluar la tasa de biosíntesis endógena de CoQ 10 , midiendo la captación de p -hidroxibenzoato marcado con 14 C. [ 25]

Estatinas

Aunque las estatinas pueden reducir la CoQ 10 en la sangre, no está claro si reducen la CoQ 10 en los músculos. [26] La evidencia no respalda que la suplementación mejore los efectos secundarios de las estatinas. [26] [27]

Propiedades químicas

La estructura oxidada de CoQ 10 se muestra a continuación. Los distintos tipos de coenzima Q se pueden distinguir por el número de subunidades isoprenoides en sus cadenas laterales . La coenzima Q más común en las mitocondrias humanas es CoQ 10. [1] Q se refiere a la cabeza de quinona y "10" se refiere al número de repeticiones de isopreno en la cola. La molécula que se muestra a continuación tiene tres unidades isoprenoides y se llamaría Q 3 .

Coenzima Q3

En estado puro, es un polvo lipófilo de color naranja y no tiene sabor ni olor. [14]

Biosíntesis

La biosíntesis se produce en la mayoría de los tejidos humanos y consta de tres pasos principales:

  1. Creación de la estructura de la benzoquinona (utilizando fenilalanina o tirosina , mediante 4-hidroxibenzoato )
  2. Creación de la cadena lateral de isopreno (utilizando acetil-CoA )
  3. La unión o condensación de las dos estructuras anteriores.

Las dos reacciones iniciales ocurren en las mitocondrias , el retículo endoplásmico y los peroxisomas , lo que indica múltiples sitios de síntesis en las células animales. [28]

Una enzima importante en esta vía es la HMG-CoA reductasa , que suele ser un objetivo de intervención en las complicaciones cardiovasculares. La familia de medicamentos para reducir el colesterol, las "estatinas", inhibe la HMG-CoA reductasa. Un posible efecto secundario de las estatinas es la disminución de la producción de CoQ 10 , que puede estar relacionada con el desarrollo de miopatía y rabdomiólisis . Sin embargo, el papel que desempeñan las estatinas en la deficiencia de CoQ es controvertido. Aunque las estatinas reducen los niveles sanguíneos de CoQ, aún quedan estudios sobre los efectos de los niveles musculares de CoQ. La suplementación con CoQ tampoco reduce los efectos secundarios de los medicamentos con estatinas. [24] [26]

Los genes involucrados incluyen PDSS1 , PDSS2 , COQ2 y ADCK3 ( COQ8 , CABC1 ). [29]

Otros organismos, además de los humanos, producen las estructuras de benzoquinona e isopreno a partir de sustancias químicas de origen algo diferentes. Por ejemplo, la bacteria E. coli produce la primera a partir de corismato y la segunda a partir de una fuente distinta del mevalonato . Sin embargo, la levadura común S. cerevisiae obtiene la primera a partir de corismato o tirosina y la segunda a partir del mevalonato . La mayoría de los organismos comparten el intermediario común 4-hidroxibenzoato, pero nuevamente utilizan diferentes pasos para llegar a la estructura "Q". [30]

Suplemento dietético

Aunque no es un medicamento recetado ni un nutriente esencial , la CoQ 10 se usa comúnmente como un suplemento dietético con la intención de prevenir o mejorar enfermedades, como los trastornos cardiovasculares. [2] [31] La CoQ 10 es producida naturalmente por el cuerpo y juega un papel crucial en el crecimiento y la protección celular. [6] A pesar de su importante papel en el cuerpo, no se usa como medicamento para el tratamiento de ninguna enfermedad específica. [1] [2] [3]

Sin embargo, la CoQ 10 está ampliamente disponible como un suplemento dietético de venta libre y es recomendada por algunos profesionales de la salud, a pesar de la falta de evidencia científica definitiva que respalde estas recomendaciones, [1] [3] especialmente cuando se trata de enfermedades cardiovasculares. [32]

Reglamento y composición

La CoQ 10 no está aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) para el tratamiento de ninguna condición médica. [33] [34] [35] [36] Sin embargo, se vende como un suplemento dietético que no está sujeto a las mismas regulaciones que los medicamentos y es un ingrediente en algunos cosméticos. [37] La ​​fabricación de CoQ 10 no está regulada y los diferentes lotes y marcas pueden variar significativamente. [35]

Investigación

Una revisión Cochrane de 2014 no encontró evidencia suficiente para llegar a una conclusión sobre su uso para la prevención de enfermedades cardíacas. [38] Una revisión Cochrane de 2016 concluyó que la CoQ 10 no tenía efecto sobre la presión arterial . [39] Una revisión Cochrane de 2021 no encontró "evidencia convincente para apoyar o refutar" el uso de CoQ 10 para el tratamiento de la insuficiencia cardíaca. [40]

Un metaanálisis de 2017 de personas con insuficiencia cardíaca que tomaron 30–100 mg/día de CoQ10 encontró una mortalidad un 31% menor y una mayor capacidad de ejercicio, sin diferencias significativas en los puntos finales de la fracción de eyección del corazón izquierdo. [41] Un metaanálisis de 2021 encontró que la coenzima Q10 se asoció con una mortalidad por todas las causas un 31% menor en pacientes con IC. [42] En un metaanálisis de 2023 de personas mayores, la ubiquinona tuvo evidencia de un efecto cardiovascular, pero el ubiquinol no. [43]

Aunque se ha estudiado la CoQ 10 como un posible remedio para tratar los supuestos efectos secundarios musculares relacionados con las estatinas , los resultados fueron mixtos. Aunque un metanálisis de 2018 concluyó que existía evidencia preliminar de que la CoQ 10 oral reducía los síntomas musculares asociados a las estatinas, incluidos el dolor muscular, la debilidad muscular, los calambres musculares y el cansancio muscular, [44] los metanálisis de 2015 [45] y 2024 [32] encontraron que la CoQ 10 no tenía efecto sobre la miopatía por estatinas. [45] [32]

Farmacología

Absorción

La CoQ 10 en forma pura es un polvo cristalino insoluble en agua. La absorción como sustancia farmacológica sigue el mismo proceso que la de los lípidos; el mecanismo de captación parece ser similar al de la vitamina E , otro nutriente liposoluble. [19] Este proceso en el cuerpo humano implica la secreción en el intestino delgado de enzimas pancreáticas y bilis , lo que facilita la emulsificación y la formación de micelas necesarias para la absorción de sustancias lipofílicas . [46] La ingesta de alimentos (y la presencia de lípidos) estimula la excreción biliar corporal de ácidos biliares y mejora en gran medida la absorción de CoQ 10. La CoQ 10 exógena se absorbe en el intestino delgado y se absorbe mejor si se toma con una comida. La concentración sérica de CoQ 10 en condiciones de alimentación es mayor que en condiciones de ayuno. [47] [48]

Metabolismo

La CoQ10 se metaboliza en todos los tejidos y sus metabolitos se fosforilan en las células. [2] La CoQ10 se reduce a ubiquinol durante o después de su absorción en el intestino delgado . [2] Es absorbida por los quilomicrones y redistribuida en la sangre dentro de las lipoproteínas . [2] Su eliminación se produce por excreción biliar y fecal . [2]

Farmacocinética

Se han publicado algunos informes sobre la farmacocinética de la CoQ 10. El pico plasmático se puede observar entre 6 y 8 horas después de la administración oral cuando se toma como sustancia farmacológica. [2] En algunos estudios, también se observó un segundo pico plasmático aproximadamente 24 horas después de la administración, probablemente debido tanto al reciclaje enterohepático como a la redistribución desde el hígado a la circulación. [46]

Se utilizó CoQ 10 cristalino marcado con deuterio para investigar la farmacocinética en humanos y determinar un tiempo medio de eliminación de 33 horas. [49]

Biodisponibilidad

A diferencia de la ingesta de CoQ 10 como componente de los alimentos, como los frutos secos o la carne, de los que normalmente se absorbe, existe una preocupación sobre la biodisponibilidad de CoQ 10 cuando se toma como suplemento dietético. [50] [51] La biodisponibilidad de los suplementos de CoQ 10 puede verse reducida debido a la naturaleza lipofílica de su molécula y su gran peso molecular. [50]

Reducción del tamaño de partículas

Las nanopartículas se han explorado como un sistema de administración para varios fármacos, como mejorar la biodisponibilidad oral de fármacos con características de absorción deficientes. [52] Sin embargo, esto no ha demostrado ser exitoso con CoQ 10 , aunque los informes han diferido ampliamente. [53] [54] El uso de una suspensión acuosa de CoQ 10 finamente pulverizado en agua pura también revela solo un efecto menor. [55]

Solubilidad en agua

Facilitar la absorción de fármacos aumentando su solubilidad en agua es una estrategia farmacéutica común y también se ha demostrado que tiene éxito para la CoQ 10. Se han desarrollado varios enfoques para lograr este objetivo, y muchos de ellos producen resultados significativamente mejores que las cápsulas de gelatina blanda a base de aceite a pesar de los muchos intentos de optimizar su composición. [19] Ejemplos de dichos enfoques son el uso de la dispersión acuosa de CoQ 10 sólida con el polímero tiloxapol , [56] formulaciones basadas en varios agentes solubilizantes, como lecitina hidrogenada, [57] y la complejación con ciclodextrinas ; entre estas últimas, se ha descubierto que el complejo con β-ciclodextrina tiene una biodisponibilidad muy aumentada [58] [59] y también se utiliza en las industrias farmacéutica y alimentaria para la fortificación de CoQ 10. [19]

Efectos adversos y precauciones

En general, la suplementación oral con CoQ10 es bien tolerada. [1] Los efectos secundarios más comunes son síntomas gastrointestinales ( náuseas , vómitos, supresión del apetito y dolor abdominal ), erupciones cutáneas y dolores de cabeza. [60] Se han reportado algunos efectos adversos, principalmente gastrointestinales, con la ingesta. [2] Las dosis de 100 a 300 mg por día pueden inducir insomnio o elevar las enzimas hepáticas . [2] El método de evaluación de riesgos de nivel seguro observado indicó que la evidencia de seguridad es aceptable en ingestas de hasta 1200 mg por día. [61]

No se recomienda el uso de suplementos de CoQ10 en personas con enfermedades hepáticas o renales , durante el embarazo o la lactancia, ni en ancianos. [2]

Posibles interacciones farmacológicas

La CoQ 10 tomada como sustancia farmacológica tiene el potencial de inhibir los efectos de la teofilina , así como del anticoagulante warfarina ; la CoQ 10 puede interferir con las acciones de la warfarina al interactuar con las enzimas del citocromo p450, reduciendo así el INR , una medida de la coagulación sanguínea. [62] La estructura de la CoQ 10 es similar a la de la vitamina K , que compite con los efectos anticoagulantes de la warfarina y los contrarresta. No se recomienda la CoQ 10 en personas que toman warfarina debido al mayor riesgo de coagulación. [60]

Concentraciones dietéticas

En 2010 se publicaron revisiones detalladas sobre la aparición de CoQ 10 y la ingesta dietética . [63] Además de la síntesis endógena dentro de los organismos, la CoQ 10 también se suministra a través de varios alimentos. [1] Las concentraciones de CoQ 10 en varios alimentos son: [1]

Niveles de CoQ10 en alimentos seleccionados [63]
AlimentoConcentración de CoQ10 (mg/kg)
Aceites vegetalesaceite de soja54–280
aceite de oliva40–160
aceite de semilla de uva64–73
aceite de girasol4–15
aceite de canola64–73
Carne de rescorazón113
hígado39–50
músculo26–40
Cerdocorazón12–128
hígado23–54
músculo14–45
Pollomama8–17
hermético24–25
ala11
Pezsardina5–64
caballa – pulpa roja43–67
caballa – carne blanca11–16
salmón4–8
atún5
Cojonesmaní27
nuez19
semilla de sésamo18–23
pistacho20
avellana17
almendra5–14
Verdurasperejil8–26
brócoli6–9
coliflor2–7
espinacahasta 10
col china2–5
Frutapalta10
grosella negra3
uva6–7
fresa1
naranja1–2
pomelo1
manzana1
banana1

Los aceites vegetales, la carne y el pescado son bastante ricos en niveles de CoQ 10. [1] Los productos lácteos son fuentes mucho más pobres de CoQ 10 que los tejidos animales. Entre las verduras, el brócoli y la coliflor son buenas fuentes de CoQ 10. [1] La mayoría de las frutas y bayas son fuentes pobres de CoQ 10 , con la excepción de los aguacates , que tienen un contenido relativamente alto de aceite y CoQ 10. [63]

Consumo

En el mundo desarrollado, la ingesta diaria estimada de CoQ 10 se ha determinado en 3 a 6 mg por día, derivada principalmente de la carne. [63]

Los surcoreanos tienen una ingesta diaria promedio estimada de CoQ (Q 9 + Q 10 ) de 11,6 mg/d, derivada principalmente del kimchi . [64]

Efecto del calor y el procesamiento.

Cocinar mediante fritura reduce el contenido de CoQ 10 entre un 14 y un 32 %. [65]

Historia

En 1950, se aisló una pequeña cantidad de CoQ 10 del revestimiento del intestino de un caballo, un compuesto inicialmente llamado sustancia SA , pero que luego se consideró que era quinona que se encuentra en muchos tejidos animales. [66] En 1957, el mismo compuesto se aisló de las membranas mitocondriales del corazón de res, y las investigaciones demostraron que transportaba electrones dentro de las mitocondrias. Se llamó Q-275 como quinona. [66] [67] La ​​Q-275/sustancia SA fue posteriormente rebautizada como ubiquinona , ya que era una quinona ubicua que se encuentra en todos los tejidos animales. [66] En 1958, se informó su estructura química completa. [66] [68] La ubiquinona fue posteriormente llamada mitoquinona o coenzima Q debido a su participación en la cadena de transporte de electrones mitocondrial. [66] En 1966, un estudio informó que la CoQ 6 reducida era un antioxidante eficaz en las células. [69]

Véase también

  • Idebenona : análogo sintético con propiedades generadoras de oxidantes reducidas
  • Mesilato de mitoquinona : análogo sintético con permeabilidad mitocondrial mejorada

Referencias

  1. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa «Coenzima Q10». Centro de Información sobre Micronutrientes, Instituto Linus Pauling, Universidad Estatal de Oregón. 2018. Archivado desde el original el 15 de marzo de 2024. Consultado el 13 de abril de 2024 .
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