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Coenzima Q10

La coenzima Q 10 (CoQ 10 / ˌ k oʊ k j uː ˈ t ɛ n / ), también conocida como ubiquinona, es un cofactor bioquímico (coenzima) natural 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 participa en la transferencia de energía dentro de las células. [1] La estructura de CoQ 10 consiste en un resto de benzoquinona y una cadena lateral de isoprenilo, donde el "10" se refiere al número de subunidades químicas de isoprenilo en su cola. [4] [5] [6]

Aunque es una molécula ubicua 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

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

CoQ 10 es una molécula lipófila que se encuentra en todas las membranas biológicas del cuerpo humano y sirve como componente para la síntesis de ATP y es un cofactor que sustenta la vida de los tres complejos ( complejo I , complejo II y complejo III ) del ETC 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 altamente plegada en estructuras llamadas crestas, que aumentan el área de superficie disponible para la fosforilación oxidativa. CoQ 10 juega un papel en este proceso como cofactor esencial de la ETC ubicada en la membrana mitocondrial interna y cumple las siguientes funciones: [1] [7]

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

Bioquímica

Las coenzimas Q son una familia de coenzimas ubicua en animales y en muchos Pseudomonadota , [13] un grupo de bacterias gramnegativas. El hecho de que la coenzima sea ubicua da el origen de su otro nombre, ubiquinona. [1] [2] [14] En humanos, la forma más común de 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 quinona y "10" se refiere al número de subunidades químicas de isoprenilo (que se muestran 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 necesidades de energía, como el corazón , el hígado y los riñones , tienen las concentraciones más altas de CoQ 10 . [16] [17] [18] [19]

Hay tres estados redox de CoQ: completamente oxidado ( ubiquinona ), semiquinona ( ubisemi quinona ) y completamente reducido ( ubiquinol ). [1] La capacidad de esta molécula para actuar como portador de dos electrones (que se mueve entre la forma quinona y quinol) y como portador de un electrón (que se mueve 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 hierro-azufre que solo pueden aceptar un electrón a la vez y como antioxidante eliminador de radicales libres. [1] [14]

Deficiencia

Hay 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 provocar una 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 ellas, como las mutaciones en COQ6 , pueden provocar enfermedades graves, como el síndrome nefrótico resistente a los esteroides con sordera neurosensorial . [21] [22] [23]

Evaluación

Aunque la CoQ 10 puede medirse en el plasma sanguíneo , estas mediciones reflejan la ingesta dietética más que el estado de los tejidos. Actualmente, la mayoría de los centros clínicos miden los niveles de CoQ 10 en cultivos de fibroblastos de piel , biopsias de músculos y células mononucleares sanguíneas. [24] Los fibroblastos en cultivo también se pueden utilizar para evaluar la tasa de biosíntesis endógena de CoQ 10 , midiendo la absorción 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 el músculo. [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 la 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 siguiente molécula tiene tres unidades isoprenoides y se llamaría Q 3 .

Coenzima Q3

En estado puro es un polvo lipófilo de color naranja, sin sabor ni olor. [14]

Biosíntesis

La biosíntesis ocurre en la mayoría de los tejidos humanos. Hay tres pasos principales:

  1. Creación de la estructura de la benzoquinona (usando fenilalanina o tirosina , vía 4-hidroxibenzoato )
  2. Creación de la cadena lateral de isopreno (usando 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 , habitualmente un objetivo de intervención en las complicaciones cardiovasculares. La familia de medicamentos reductores del colesterol "estatinas" inhibe la HMG-CoA reductasa. Un posible efecto secundario de las estatinas es la disminución de la producción de CoQ 10 , lo que puede estar relacionado 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 están por realizarse estudios sobre los efectos de los niveles musculares de CoQ. La suplementación con CoQ tampoco reduce los efectos secundarios de las estatinas. [24] [26]

Los genes implicados 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 diferente. Por ejemplo, la bacteria E. coli produce el primero a partir de corismato y el segundo a partir de una fuente no mevalonato . La levadura común S. cerevisiae , sin embargo, deriva la primera del corismato o de la tirosina y la segunda del mevalonato . La mayoría de los organismos comparten el intermediario 4-hidroxibenzoato común, 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 desempeña un papel crucial en el crecimiento y la protección celular. [6] A pesar de su importante papel en el organismo, no se utiliza como fármaco para el tratamiento de ninguna enfermedad específica. [1] [2] [3]

Sin embargo, CoQ 10 está ampliamente disponible como suplemento dietético de venta libre y algunos profesionales de la salud lo recomiendan, a pesar de la falta de evidencia científica definitiva que respalde estas recomendaciones. [1] [3]

Regulación y composición

CoQ 10 no está aprobado por la Administración de Medicamentos y Alimentos de EE. UU. (FDA) para el tratamiento de ninguna afección médica. [32] [33] [34] [35] Sin embargo, se vende como un suplemento dietético que no está sujeto a las mismas regulaciones que los medicamentos y es un ingrediente de algunos cosméticos. [36] La fabricación de CoQ 10 no está regulada y los diferentes lotes y marcas pueden variar significativamente. [34]

Investigación

Una revisión Cochrane de 2014 no encontró evidencia suficiente para llegar a una conclusión sobre su uso para la prevención de enfermedades cardíacas. [37] Una revisión Cochrane de 2016 concluyó que la CoQ 10 no tenía ningún efecto sobre la presión arterial . [38] Una revisión Cochrane de 2021 no encontró "ninguna evidencia convincente que respalde o refute" el uso de CoQ 10 para el tratamiento de la insuficiencia cardíaca. [39]

Un metanálisis de 2017 de personas con insuficiencia cardíaca con 30 a 100 mg/d de CoQ 10 encontró una mortalidad un 31 % menor y una mayor capacidad de ejercicio, sin diferencias significativas en los criterios de valoración de la fracción de eyección del corazón izquierdo. [40] Un metanálisis de 2021 encontró que la coenzima Q10 se asoció con una mortalidad por todas las causas un 31 % menor en pacientes con insuficiencia cardíaca. [41] En un metanálisis de 2023 de personas mayores, la ubiquinona tuvo evidencia de un efecto cardiovascular, pero el ubiquinol no. [42]

Aunque la CoQ 10 se ha utilizado para tratar los supuestos efectos secundarios de los medicamentos con estatinas relacionados con los músculos , un metanálisis de 2015 encontró que la CoQ 10 no tuvo ningún efecto sobre la miopatía por las estatinas. [43] Un metanálisis de 2018 concluyó que había evidencia preliminar de que la CoQ 10 oral reducía los síntomas musculares asociados a las estatinas, incluidos dolor muscular, debilidad muscular, calambres musculares y cansancio muscular. [44]

Farmacología

Absorción

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 absorción 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 lipófilas . [45] 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 las comidas. La concentración sérica de CoQ 10 en condiciones de alimentación es mayor que en condiciones de ayuno. [46] [47]

Metabolismo

La CoQ 10 se metaboliza en todos los tejidos y los metabolitos se fosforilan en las células. [2] La CoQ10 se reduce a ubiquinol durante o después de la absorción en el intestino delgado . [2] Es absorbido por los quilomicrones y redistribuido en la sangre dentro de las lipoproteínas . [2] Su eliminación se produce mediante excreción biliar y fecal . [2]

Farmacocinética

Se han publicado algunos informes sobre la farmacocinética de 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. [45]

Se utilizó CoQ 10 cristalina marcada con deuterio para investigar la farmacocinética en humanos y determinar un tiempo medio de eliminación de 33 horas. [48]

Biodisponibilidad

A diferencia de la ingesta de CoQ 10 como componente de alimentos, como nueces o carne, de los cuales normalmente se absorbe CoQ 10 , existe preocupación sobre la biodisponibilidad de CoQ 10 cuando se toma como suplemento dietético. [49] [50] La biodisponibilidad de los suplementos de CoQ 10 puede verse reducida debido a la naturaleza lipófila de su molécula y su gran peso molecular. [49]

Reducción del tamaño de partículas

Las nanopartículas se han explorado como sistema de administración de diversos fármacos, como la mejora de la biodisponibilidad oral de fármacos con características de absorción deficientes. [51] Sin embargo, esto no ha tenido éxito con CoQ 10 , aunque los informes han diferido ampliamente. [52] [53] El uso de una suspensión acuosa de CoQ 10 finamente pulverizado en agua pura también revela sólo un efecto menor. [54]

Solubilidad del agua

Facilitar la absorción del fármaco aumentando su solubilidad en agua es una estrategia farmacéutica común y también se ha demostrado que tiene éxito con 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 tales enfoques son el uso de la dispersión acuosa de CoQ 10 sólida con el polímero tiloxapol , [55] formulaciones basadas en diversos agentes solubilizantes, como la lecitina hidrogenada, [56] y la formación de complejos con ciclodextrinas ; entre estos últimos, se ha descubierto que el complejo con β-ciclodextrina tiene una biodisponibilidad muy aumentada [57] [58] y también se utiliza en las industrias farmacéutica y alimentaria para la fortificación con CoQ 10 . [19]

Efectos adversos y precauciones.

Generalmente, la suplementación oral con CoQ 10 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. [59] Algunos efectos adversos, principalmente gastrointestinales, se informan con la ingesta. [2] Dosis de 100 a 300 mg por día pueden inducir insomnio o elevar las enzimas hepáticas . [2] El método de evaluación del riesgo del nivel seguro observado indicó que la evidencia de seguridad es aceptable con ingestas de hasta 1200 mg por día. [60]

No se recomienda el uso de suplementos de CoQ 10 en personas con enfermedades hepáticas o renales , durante el embarazo o la lactancia, ni en personas mayores. [2]

Posibles interacciones medicamentosas

La CoQ 10 tomada como sustancia farmacológica tiene potencial para inhibir los efectos de la teofilina y 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. [61] La estructura de la CoQ 10 es similar a la de la vitamina K , que compite y contrarresta los efectos anticoagulantes de la warfarina. No se recomienda CoQ 10 en personas que toman warfarina debido al mayor riesgo de coagulación. [59]

Concentraciones dietéticas

En 2010 se publicaron revisiones detalladas sobre la aparición de CoQ 10 y la ingesta dietética . [62] Además de la síntesis endógena dentro de los organismos, la CoQ 10 también es suministrada por varios alimentos. [1] Las concentraciones de CoQ 10 en varios alimentos son: [1]

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 . [62]

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. [62]

Los surcoreanos tienen una ingesta diaria promedio estimada de CoQ (Q 9 + Q 10 ) de 11,6 mg/d, derivada principalmente del kimchi . [63]

Efecto del calor y el procesamiento.

Cocinar mediante fritura reduce el contenido de CoQ 10 entre un 14% y un 32%. [64]

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 luego se consideró quinona que se encuentra en muchos tejidos animales. [65] En 1957, se aisló el mismo compuesto de las membranas mitocondriales del corazón de res, y la investigación demostró que transportaba electrones dentro de las mitocondrias. Se llamó Q-275 como quinona. [65] [66] Posteriormente, la sustancia Q-275/SA pasó a llamarse ubiquinona, ya que era una quinona ubicua que se encuentra en todos los tejidos animales. [65] En 1958, se informó sobre su estructura química completa. [65] [67] La ​​ubiquinona se denominó más tarde mitoquinona o coenzima Q debido a su participación en la cadena de transporte de electrones mitocondrial. [65] En 1966, un estudio informó que la CoQ 6 reducida era un antioxidante eficaz en las células. [68]

Ver también

Referencias

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