Mitochondria są organizmowym odpowiednikiem baterii zasilających urządzenia elektryczne. Innymi słowy, są one odpowiedzialne za ładowanie komórek poprzez produkcję adenozynotrójfosforanu (ATP), cząsteczki energii wytwarzanej przez łańcuch transportu elektronów w mitochondriach. Każdy czynnik, który upośledza funkcję mitochondriów i zaburza produkcję ATP, może prowadzić do zmęczenia, bólu i stanów zapalnych, a także znacznej liczby chorób. Na przykład starzenie się,1,2,3,4 chroniczny stres,5,6 niektóre leki farmaceutyczne,7 spożywanie syropu kukurydzianego o wysokiej zawartości fruktozy,8 toksyny środowiskowe, metale ciężkie,9 herbicydy,11,12 i zanieczyszczenie powietrza10 to wszystko zaburza pracę mitochondriów. Prawdę mówiąc, to w dzisiejszym świecie mitochondria nie mają łatwo. Koenzym Q10 (CoQ10) jest dobrze znany ze swojej roli w funkcjonowaniu mitochondriów. Jednak problem z nim jest taki, że już po 40 roku życia, nasz organizm coraz mniej go wytwarza. A tym samym zwiększa się ilość reaktywnych form tlenu które niszczą mitochondria i przyczyniają się do powstawania wielu chorób. Uszkodzenia mitochondriów można złagodzić, poprawiając mitochondrialną zdolność antyoksydacyjną poprzez suplementację koenzymem Q10, który odgrywa kluczową rolę w łańcuchu transportu elektronów wytwarzającym energię. Koenzym Q10 jest znany ze swoich właściwości wzmacniających mitochondria. Wykazano, że CoQ10: obniża śmiertelność i zwiększa wydolność wysiłkową u pacjentów z niewydolnością serca13 zmniejsza częstotliwość, czas trwania i nasilenie migren14 redukuje zmarszczki i poprawiają gładkość skóry15 poprawia funkcję śródbłonka polepsza regenerację mięśni po intensywnym wysiłku fizycznym16 Koenzym Q10 dostarczany z suplementacji ma duży problem z dotarciem do mitochondriów. Otóż natura zaprojektowała go tak, aby osadzał się w wewnętrznej błonie mitochondrialnej i nie przenikał łatwo przez inne błony komórkowe. Z tego powodu mitochondria wytwarzają koenzym Q10 wewnątrz błony wewnętrznej czym samym znacząco ograniczając dotarcie koenzymu przyjętego w suplemencie. W tym artykule omówię rolę koenzymu Q10 we wspieraniu funkcji mitochondriów w różnych chorobach, ze szczególnym naciskiem na nową, ukierunkowaną na mitochondria formę koenzymu Q10, znaną jako MitoQ (mitochinol). Zwiększenie biodostępności koenzymu Q10 Ze względu na swoje właściwości lipofilne, dużą masę cząsteczkową i różnice w przepuszczalności w przewodzie pokarmowym, koenzym Q10 ma niską biodostępność po przyjęciu doustnym i tylko niewielka ilość trafia do układu krążenia.17 Dostarczanie wewnątrzkomórkowe jest również wyzwaniem i tylko niewielki procent wchłoniętego koenzymu jest dostępny dla mitochondriów.17 Analiza kilku badań wskazała, że wysokie dawki suplementacji koenzymu Q10, przez dłuższy czas, są potrzebne do podniesienia poziomu koenzymu Q10 w tkankach.18 Dodatkowo, wzrost koenzymu po przyjęciu go w suplementacji jest różny w różnych tkankach.18 Wiele firm badało proces optymalizacji i zwiększenia biodostępności koenzymu Q10. Niektóre pracowały nad poprawieniem przenikania koenzymu do tkanek i mitochondriów. Zmniejszano rozmiar cząsteczek, tworzono układu emulgowania i dostarczania lipidów.17 Badacze MitoQ w końcu osiągnęli sukces w zwiększaniu dostarczania koenzymu Q10 do mitochondriów, gdy przyłączyli formę ubichinolu do lipofilowego kationu trifenylofosfoniowego. Takie połączenie umożliwiło koenzymowi wniknięcie do mitochondriów.19 Tę kombinację ubichinolu i kationu trifenylofosfoniowego, nazwano mitochinol, w skrócie MitoQ. Cząsteczka MitoQ jest naładowana dodatnio i poprzez gradient potencjału MitoQ jest przyciągany do ujemnie naładowanego wnętrza komórki, przechodząc przez błonę plazmatyczną komórki i ostatecznie penetrując podwójną błonę mitochondriów. Kationy lipofilowe, takie jak trifenylofosfonina, z łatwością przenikają do dwuwarstw lipidowych, ponieważ posiadają ładunek, który jest rozłożony na dużym obszarze powierzchni, a gradient potencjału umożliwia ich akumulację w macierzy mitochondrialnej. 20,21 MitoQ jest dość szybko transportowany do izolowanych mitochondriów, gdzie wewnątrz mitochondriów praktycznie cały nabyty MitoQ jest adsorbowany na powierzchni matrycy błony wewnętrznej.22 Ta zdolność MitoQ do wchodzenia do wewnętrznej błony mitochondriów znacznie poprawia zdolność antyoksydacyjną koenzymu Q10.22 MitoQ gromadzi się wewnątrz mitochondriów w stężeniach do tysiąca razy większych niż na zewnątrz komórki.23 Ta zależność pozwala MitoQ dostarczać bardzo skutecznie koenzym Q10 do tkanek o wysokim zapotrzebowaniu energetycznym takich jak neurony, mięsień sercowy, wątroba i nerki.22,23 W przeciwieństwie do wielu innych form koenzymu Q10, MitoQ jest rozpuszczalny w wodzie i wykazuje optymalną biodostępność po podaniu doustnym. Maksymalny poziom w osoczu osiąga w mniej niż godzinę.24 MitoQ jest w stanie szybko przeniknąć przez wszystkie błony biologiczne, w tym barierę krew-mózg.25 Co jest bardzo dobrą wiadomością w przypadku wystąpienia udaru. Skuteczność działania MitoQ przypisuje się prawdopodobnie akumulacji ubichinolowej formy koenzymu Q10.26 Gdy forma ubichinolu MitoQ wygasza wolny rodnik, zostaje on utleniony do ubichinonu. Niedługo potem Kompleks II zawraca ubichinon z powrotem do ubichinolu, który jest silniejszym przeciwutleniaczem.26 Ubichinol jest wysoce skuteczny w hamowaniu peroksydacji lipidów w dwuwarstwach fosfolipidowych.27 MitoQ jest szczególnie skuteczny przeciwko peroksydacji lipidów, ale może również redukować rodniki nadtlenkowe i ponadtlenkowe.26 Potencjalne zastosowania MitoQ MitoQ został gruntownie oceniony w badaniach przedklinicznych i przeprowadzono kilka badań na ludziach, a kolejne są w przygotowaniu. Poniżej znajduje się krótki przegląd dowodów skuteczności działania MitoQ. Wątroba Hepatocyty (komórki wątroby) mają wysokie stężenie mitochondriów i dlatego korzystają z ochrony antyoksydacyjnej. W jednym z pierwszych badań klinicznych, które zostały przeprowadzone na MitoQ, zbadano jego działanie u pacjentów z wirusem zapalenia wątroby typu C (HCV).28 Zwiększony stres oksydacyjny i wynikające z niego uszkodzenie mitochondriów to mechanizmy odpowiedzialne za uszkodzenie wątroby, które występuje w przewlekłym zakażeniu HCV. Dlatego, korzystne może być hamowanie mitochondrialnych uszkodzeń oksydacyjnych. W związku z tym naukowcy przeprowadzili badanie fazy II, aby określić wpływ MitoQ na poziom aminotransferaz w surowicy i poziomy RNA HCV u pacjentów z HCV. Autorzy badania zrandomizowali 30 pacjentów z HCV, którzy albo nie zareagowali na standardową terapię, albo nie nadawali się do standardowej opieki. Podano im MitoQ w dawce 40 mg, 80 mg lub placebo raz dziennie przez 28 dni. Pacjenci otrzymujący którąkolwiek z dawek MitoQ doświadczyli wyraźnego spadku bezwzględnych i procentowych zmian transaminazy alaninowej (Alat) od pierwszego do 28go dnia leczenia. Alat jest istotnym wskaźnikiem uszkodzenia wątroby i stanu zapalnego. MitoQ został również zbadany pod kątem marskości wątroby. W tej chorobie komórki gwiaździste wątroby (HSC) biorą udział w zwiększaniu wewnątrzwątrobowego oporu naczyniowego i rozwoju nadciśnienia wrotnego.29 Marskość jest również związana z podwyższonym poziomem reaktywnych form tlenu w wątrobie, co może wyjaśniać, dlaczego przeciwutleniacze obniżają ciśnienie wrotne.29 Ponieważ znaczna część tej zwiększonej produkcji ROS pochodzi z mitochondriów, naukowcy przetestowali MitoQ na komórkach HSC ludzkiej wątroby, a także na komórkach wątroby szczurów z marskością wątroby. MitoQ hamował aktywność ludzkiego i szczurzego HSC. Ponadto w modelu szczurzym MitoQ zmniejszał wątrobowy stres oksydacyjny, poprawiał fenotyp HSC, zmniejszał wewnątrzwątrobowy opór naczyniowy i hamował zwłóknienie wątroby. Efektom tym towarzyszył wyraźny spadek ciśnienia wrotnego bez zmian ciśnienia tętniczego. Fibromialgia i zespół przewlekłego zmęczenia Fibromialgia jest zaburzeniem charakteryzującym się rozległym bólem i tkliwością wraz z innymi objawami, w tym zmęczeniem, problemami poznawczymi i złym snem. Około 2% do 8% populacji cierpi na fibromialgię.30 Mialgiczne zapalenie mózgu i rdzenia (ME) i zespół przewlekłego zmęczenia (CFS) są zaburzeniami podobnymi do fibromialgii i charakteryzują się złym samopoczuciem po wysiłku oraz niewyjaśnionym, przewlekłym zmęczeniem. Naukowcy zbadali wpływ MitoQ na 100 pacjentów z fibromialgią, CFS lub ME.31 Pacjenci z fibromialgią przyjmujący MitoQ doświadczyli znacznego spadku oceny bólu (do 33%), podczas gdy w grupie placebo nie zaobserwowano żadnej zmiany. Ponadto pacjenci, którym podawano MitoQ, doświadczyli 13% wzrostu pamięci tzw. roboczej. Osoby z CFS/ME, którym podano MitoQ, nie doświadczyli znaczących efektów. Zdrowie poznawcze i neurologiczne Choroba Alzheimera jest najczęstszą chorobą neurodegeneracyjną i ważną przyczyną demencji u osób starszych.25 Badania wskazują, że upośledzenie mitochondriów i stres oksydacyjny są zaangażowane w postęp choroby Alzheimera.25 Naukowcy badali, czy MitoQ może tłumić patologię podobną do choroby Alzheimera w neuronach kory mózgowej myszy w hodowli komórkowej oraz w potrójnym transgenicznym mysim modelu choroby Alzheimera. W neuronach korowych MitoQ zmniejszył neurotoksyczność powodowaną przez beta-amyloid (peptydy gromadzące się w mózgach dotkniętych chorobą Alzheimera), zatrzymał zwiększoną produkcję reaktywnych gatunków i zmniejszył utratę potencjału błony mitochondrialnej. MitoQ podawany myszom przez pięć miesięcy powstrzymał rozwój patologii podobnych do choroby Alzheimera, takich jak pogorszenie funkcji poznawczych, stres oksydacyjny, akumulacja Aβ, astroglioza, utrata synaptyczna i aktywacja kaspazy w mózgu. MitoQ badano również w chorobie Parkinsona. U myszy, neuronalnych komórek śródmózgowia i hodowanych komórek dopaminergicznych narażonych na toksyny, MitoQ zapobiegał neurotoksyczności.32 W modelu choroby Parkinsona in vitro, MitoQ hamował fragmentację mitochondriów z powodu stresu oksydacyjnego.33 Faza II, podwójnie ślepa próba MitoQ w porównaniu z placebo u 128 pacjentów z chorobą Parkinsona nie wykazała żadnego wpływu MitoQ na progresję choroby.34 Było to prawdopodobnie spowodowane rozpoczęciem terapii, gdy uszkodzenie neuronów było już zbyt rozległe, aby osiągnąć jakąkolwiek korzyść ze stosowania środka neuroprotekcyjnego. Jednak badanie wykazało doskonałe bezpieczeństwo i tolerancję długotrwałego stosowania MitoQ. Utrzymanie zdrowej wagi Badania na zwierzętach sugerują, że MitoQ może chronić przed negatywnymi skutkami diety wysokotłuszczowej. Myszy podatne na otyłość, którym podawano MitoQ w wodzie pitnej, a następnie karmiono dietą wysokotłuszczową, doświadczyły znacznego spadku całkowitej masy ciała i masy tłuszczu w porównaniu z myszami karmionymi dietą o normalnej zawartości tłuszczu.35 Myszy, którym podawano MitoQ i karmiono dietą wysokotłuszczową, również jadły mniej pokarmu. Ponadto MitoQ zmniejszał uszkodzenia oksydacyjne związane ze stłuszczeniem wątroby.35 W innym badaniu przeprowadzonym przez tych samych naukowców, dawka 500 μmol/L MitoQ podana już otyłym myszom spowodowała, że zwierzęta zrzuciły zbyt dużo wagi, więc naukowcy zmniejszyli dawkę o połowę.36 Przy niższej dawce MitoQ miał niewielkie korzyści w walce z otyłością. Cukrzyca i zespół metaboliczny Naukowcy zbadali wpływ MitoQ na zmiany profilu lipidowego mięśni i funkcję mitochondriów u szczurów karmionych dietą podatną na otyłość.37 Autorzy badania podzielili 24 młode samce szczurów na dietę wysokotłuszczową, dietę wysokotłuszczową z MitoQ lub placebo. Dieta wysokotłuszczowa wywołała rozwój otyłości, powiększenie wątroby i nietolerancję glukozy, czyli większość cech zespołu metabolicznego. Suplementacja MitoQ hamowała wzrost masy ciała oraz zmniejszała przyrost masy tkanki tłuszczowej i wątroby u zwierząt żywionych dietą wysokotłuszczową. Częściowo odwrócił także nietolerancję glukozy. Dieta wysokotłuszczowa spowodowała zwiększoną akumulację triglicerydów i istotne zmiany w klasach fosfolipidów mięśniowych oraz w składzie kwasów tłuszczowych całkowitego lipidu mięśniowego. Zmianom tym towarzyszył spadek oddychania mitochondrialnego. Suplementacja MitoQ zatrzymała zmiany lipidów i przywróciła oddychanie mitochondrialne. W innym badaniu oceniającym wpływ MitoQ na leukocyty pacjentów z cukrzycą typu 2, MitoQ wykazał właściwości przeciwzapalne i antyoksydacyjne, w tym hamowanie wytwarzania rodników tlenowych, zmniejszanie interakcji między leukocytami a śródbłonkiem oraz hamowanie markera stanu zapalnego czynnik martwicy nowotworu alfa (TNFα).38 Efekty przeciwstarzeniowe Stres oksydacyjny jest związany z większością uszkodzeń komórek i tkanek, które występują podczas procesu starzenia. MitoQ może zatem być użytecznym środkiem dla osób w średnim i starszym wieku. Jego działanie przeciwstarzeniowe zostało zademonstrowane w niedawnym badaniu, w którym MitoQ spowodował wyraźne zahamowanie skracania telomerów.39 Telomery to ochronne nasadki na końcach chromosomów, a skrócenie telomerów jest związane ze starzeniem się. Leczenie MitoQ było również związane ze średnim 40% wzrostem replikacyjnej długości życia komórek. MitoQ był również badany pod kątem wpływu na dysfunkcję śródbłonka związaną z wiekiem. Dysfunkcja mitochondriów jest głównym źródłem stresu oksydacyjnego związanego z dysfunkcją śródbłonka tętniczego. W badaniu, zależne od śródbłonka rozszerzenie tętnic było zmniejszone u starszych myszy.40 Suplementacja MitoQ całkowicie przywróciła biodostępność tlenku azotu.40 Poprawa funkcji śródbłonka była związana z normalizacją związanego z wiekiem stresu oksydacyjnego i wzrostem wskaźników zdrowia mitochondriów. W procesie starzenia dochodzi do wzrostu podatności śródbłonka tętniczego na ostre uszkodzenia mitochondriów. MitoQ jest w stanie odwrócić tę podatność.40 Układ sercowo-naczyniowy Stres oksydacyjny powstaje, gdy występuje brak równowagi między produkcją wolnych rodników a ilością antyoksydantów. Został on powiązany z chorobami takimi jak miażdżyca, choroba niedokrwienna serca, niewydolność serca, udar i nadciśnienie.41 Dysfunkcja mitochondriów może prowadzić do nadmiernej produkcji wolnych rodników i często bierze udział w powstawaniu chorób sercowo-naczyniowych.41,42 MitoQ powinien być zatem dobrym wyborem wspierającym zdrowie układu krążenia. W zwierzęcych modelach transplantacji serca i zawałów serca, MitoQ okazał się chronić przed uszkodzeniem niedokrwienno-reperfuzyjnym.43,44 U szczurów ze spontanicznym nadciśnieniem podatnym na udar, połączenie MitoQ i małej dawki losartanu (leku na nadciśnienie) przyniosło korzyści synergistyczne.45 Połączenie znacząco zmniejszyło rozwój nadciśnienia i przerostu lewej komory. Ponadto w hodowli komórkowej MitoQ bezpośrednio tłumił przerost komórek mięśnia sercowego (kardiomiocytów).45 Osoby przyjmujące leki obniżające poziom cholesterolu mogą również doświadczyć korzystnego działania MitoQ.46 Cholesterol i inne izoprenoidy wytwarzane w tym samym szlaku są wymagane przez koenzym Q10 do przyłączenia go do wewnętrznej błony mitochondriów.46 Dlatego leki obniżające poziom cholesterolu zmniejszają dostępność koenzymu Q10 w mitochondriach, a MitoQ może go uzupełniać. Użyteczność MitoQ do ochrony układu sercowo-naczyniowego została niedawno zbadana u ludzi, w badaniu osób starszych (mężczyźni, 60-79 lat) na Uniwersytecie Kolorado.47 Oprócz innych korzyści, wyniki pokazały, że osoby przyjmujące MitoQ przez sześć tygodni doświadczyły średnio 48% poprawy funkcji tętnic.
