Popisovaná zdravotní témata nemohou být náhradou za odborné zdravotní vyšetření. Pro stanovení zdravotních závěrů je vždy třeba obrátit se na lékaře.
Koenzym Q 10 (CoQ), jinak též ubichinon, je přirozeně se vyskytující látka, která působí zejména preventivně vůči buněčnému poškození během myokardiální ischémie a reperfuze. Byla identifikována v roce 1940 Moorem a o 25 roků později byla poprvé použita Yamamurou při perorální terapii kardiovaskulárního onemocnění. CoQ je klasifikován jako v tuku rozpustný chinon a má strukturu, která se podobá struktuře vitaminu K. V postranním řetězci má izoprenové jednotky, jejichž počet se různí u jednotlivých živočišných druhů (CoQ má u člověka 10 izoprenových jednotek – odtud jeho číselné označení).
U člověka je relativně vysoká koncentrace CoQ v játrech, ledvinách a v pankreatu. Intracelulárně je distribuováno nejvíc CoQ ve vnitřní membráně mitochondrií (asi 40 až 50%) a v jádře (25 až 30%).
Účinná forma CoQ je pravděpodobně vázána na minimálně tři třídy proteinů:
- Qps konvertuje sukcinát na sukcinyl-CoQ reduktázu,
- Qpc se účastní na přenosu elek- tronu v cytochromovém komplexu,
- Qpn je součástí NADH-Q reduktázy.
Z biochemického hlediska tedy hraje endogenní CoQ především klíčovou úlohu v oxidativní respiraci. Jako katalyzátor přímo reguluje sukcinyl- a NADH- dehydrogenázu a má integrální roli při regulaci komplexu cytochrom bC1.
Jaký je mechanismus účinku CoQ?
V prvé řadě působí jako antioxidant a zametač volných radikálů (VR). Je známo, že volné kyslíkové radikály se podílejí na celulárním poškození během postischemické reperfuze. Příčina toxicity VR spočívá v jejich schopnosti peroxidovat membránové fosfolipidy a tím i uvolňovat lipidové radikály a alkoxy radikály, lipoperoxidy a lipohydroperoxidy. VR mohou rovněž reagovat s buněčnými proteiny, vytvořit proteinové radikály a tím i inaktivovat určité membránové proteiny.
Výsledné poškození VR je závislé na funkci a struktuře buněčné membrány. Změněné uspořádání kalciových gradientů, aktivace kalcium-dependentní fosfolipázy, proteinokinázy, kontraktilních elementů a akumulace mitochondriálního kalcia vedou dále k poškození a k nekróze buňky.
Existuje několik možných zdrojů volných kyslíkových radikálů, které vznikají v ischemické tkáni. V prvé řadě je to enzymatický komplex xantin oxidáza / xantin dehydrogenáza: Během ischémie je ATP katabolizován na adenozin, inozin a hypoxantin a xantin dehydrogenáza je cestou limitované proteolýzy nebo oxidací thiolových skupin selektivně konvertována na xantin oxidázu. Během postischemické reperfuze reaguje v přítomnosti xantin oxidázy kyslík s hypoxantinem a vzniká superoxidový anion a v krajním případě i další druhy radikálních sloučenin.
Druhým možným zdrojem VR jsou aktivované neutrofily, na jejichž membránu se váže NADPH-oxidáza. Tento enzymatický systém produkuje superoxidový anion, který za normálních okolností má antibakteriální účinky.
Třetím možným zdrojem VR jsou mitochondrie. Asi 2% kyslíku, konzumovaného elektrickým transportem, produkují částečně redukované elektrony.
Čtvrtým zdrojem VR jsou neaktivované mastné kyseliny, přítomné ve fosfolipidových membránách. Lipidová peroxidáza a hydroperoxidázy, které jsou během ischémie aktivovány, uvolňují arachidonovou kyselinu, která naopak akceleruje tvorbu VR působením cyklooxigenázového a lipooxigenázového metabolismu.
Pátým zdrojem VR může být železo, které může sloužit jako možný zdroj hydroxylového radikálu uvolňování železa v ischemické tkáni vyvolává produkci chelátů, které mohou katalyzovat tvorbu hydroxylových radikálů).
V experimentech na zvířatech bylo prokázáno, že preventivní podání zametačů VR (např. superoxid dismutázy a katalázy) mělo po proběhlé ischemizaci myokardu za následek zlepšení ventrikulárních funkcí. Hlavní účinek CoQ spočívá v protekci ischemické tkáně před reperfuzním poškozením. Zdá se, že vedle jeho schopnosti neutralizovat VR disponuje CoQ i přímým vybavením, které stabilizuje buněčnou membránu (interakce mezi fosfolipidy a proteiny?) a tím předchází depleci metabolitů, nezbytných pro resyntézu ATP.
Preventivní podávání CoQ způsobuje signifikantně menší depleci ATP a menší utilizaci redukovaného kyslíku z mitochondrií. Pomáhá udržovat mitochondriální architekturu, brání buněčnému edému a porušení buněčné membrány, brání poškození mitochondrií a desorganisaci myofibril a zvyšuje celkovou koncentraci ATP po ischémii. Ukázalo se, že CoQ může ovlivnit i metabolismus prostaglandinů, zejména prostacyklinu.
A) Přehled o mechanismech působení CoQ u kardiovaskulárních onemocnění
- Úprava ev. nedostatku CoQ.
- Přímý „zametačový“ účinek na volné radikály.
- Přímý stabilizující účinek na membrány cestou interakce s fosfolipidovými proteiny.
- Korekce ztráty elektronů v mitochondriích, ke které dochází během oxidativní respirace.
- Indukce DT-diaforázy (možný další inhibitor tvorby VR).
- Pozitivní ovlivnění prostaglandinového metabolismu.
- Inhibice intracelulární fosfolipázy.
- Udržování aktivity Na+ a K+ ATP-ázy.
- Stabilizace integrity pomalých kalciových kanálů.
B) Farmakokinetika perorálně podaného CoQ
Po podání 100 mg CoQ dosáhne jeho hladina maxima asi za 5 – 10 hodin. To ukazuje na pomalou absorbci CoQ ze zažívacího traktu, která je pravděpodobně způsobena jeho velkou molekulár-ní váhou a malou rozpustností ve vodě. Po jednorázovém podání 100 mg CoQ dosahuje plasmatická hladina asi 1 µg/ml, po podání třech 100 mg dávek během jednoho dne 5,4 µg/ml (hladina asi 4 až 7-krát vyšší než hladina endogenního CoQ). Je však pravděpodobné, že exogenně podaný CoQ nemění významně hladinu endogenního CoQ. Po 4 dnech podávání preparátu je dosaženo přibližně 90% stabilní koncentrace CoQ.
Zdá se, že perorálně podaný CoQ má nízkou plazmatickou clearanci, proto má i relativně dlouhý plazmatický poločas (v průměru asi 34 hodin). Absorbovaný CoQ se dostává do chilomiker a tím se jeho větší část dostane do jater, kde se stává součástí VLDL lipoproteinu. Největší koncentraci takto fixovaného CoQ nacházíme na určitých specifických místech (nadledvinky, slezina, plíce, ledviny a myokard). Exkrece CoQ se děje hlavně cestou žluče – při jeho dlouhodobém perorálním podávání je přes 60% CoQ vyloučeno stolicí.
C) Klinické zkušenosti
1. Angina pectoris
Protože v pokusech na zvířatech bylo prokázáno, že preventivní podávání CoQ má protektivní účinky na ichemický myokard, nabízí se jeho aplikace u ICHS. Hiasa se spolupracovníky podával 18 pacientům s chronickou stabilní anginou pectoris jedenkrát denně i.v. 1,5 mg/kg. Po 7 dnech podávání srovnával jejich zátěžovou toleranci s kontrolní skupinou stejně nemocných osob, která dostávala placebo. Průměrný čas tolerance ve skupině s CoQ byl významně delší než ve skupině kontrolní (7,15 ± 2,53, resp. 4,55 ± 2,03 minut). Srdeční frekvence, krevní tlak a dvojprodukt rovněž v této skupině vykázaly mírné zlepšení. Kimikawa se spolupracovníky ve velmi seriózním experimentu rovněž prokázal, že 4-týdenní podávání 3-krát 50 mg denně významně prodloužilo toleranci zatížení ze 340 ± 126 sekund na 406 ± 114 sekund; srdeční frekvence a krevní tlak se však významně nezměnily. Schardtf se spolupracovníky srovnávali vliv CoQ (600 mg/den) a pindololu (7,5 mg) s dinitratem izosorbidu (30 mg) na průběh segmentu ST u pacientů se stabilní AP. Při srovnávání s placebem léčení pomocí obou prostředků, jejichž účinek se vzájemně nelišil, vyvolalo signifikantní redukci depresí ST, vyvolané zátěží. Rovněž byl během práce redukován systolický tlak, aniž byl změněn diastolický tlak a TF. Zdá se, že hlavní roli při ochraně ischemického myokardu hraje zachování oxidativní fosforylace, zvýšená resyntéza ATP, přímý ochranný vliv na buněčnou membránu a redukce VR. CoQ, který má minimální vedlejší účinky (viz dále), dovoluje ischemické tkáni dosáhnout vyšší úrovně energetické spotřeby ještě před začátkem klinicky manifestních symptomů nebo zátěžových změn na EKG. CoQ však nemá významný hemodynamický efekt.
2. Městnavá choroba srdeční
Řada autorů popsala redukované množství endogenního CoQ u pacientů, trpících městnavou chorobou srdeční. Zejména u pacientů s pokročilejší formou této kardiomyopatie byl obsah CoQ v myokardu významně nižší než u pacientů s lehčím stavem onemocnění (třída I a II). Podání CoQ má pozitivní účinek na průběh městnavé choroby srdeční , proto např. v Japonsku byl pro tento účel od roku 1974 zaveden CoQ na trh s léky. Po podání 100 mg CoQ za den dochází po několika týdnech ke zlepšení subjektivních symptomů dyspnoe a únavy, k signifikantní redukci objemu levé komory, ke zlepšení výkonnosti myokardu, ke zvýšení ejekční frakce a ke zvýšení systolického objemu. Účinek léčení CoQ je srovnatelný s účinkem vazodilatačních léků a inhibitorů konvertujících enzymů. Pozitivní hemodynamický účinek CoQ je pravděpodobně způsoben zlepšenou myokardiální kontraktilitou.
3. Hypertenze
V experimentech na zvířatech bylo zjištěno, že u jedinců s hypertenzí je redukované množství CoQ, jehož podání dokáže zvýšený krevní tlak snížit. Rovněž v klinických pozorováních bylo zjištěno, že u hypertoniků je snížená leukocytární aktivita reduktázy sukcinát dehydrogenázy CoQ. Podání 100 mg CoQ za den vedlo u osob s esenciální hypertenzí se sníženou enzymatickou aktivitou CoQ k významnému poklesu TKs i TKd.
4. Adriamycinová toxicita
Adriamycin (antracyklin) inhibuje enzymatický systém CoQ a tím poškozuje myokard; jeho podání této kardiotoxicitě brání . Pacienti s rakovinou, léčení adriamycinem a CoQ, měli menší depresi klidové ejekční frakce než pacienti, léčení pouze adriamycinem . CoQ u těchto pacientů pravděpodobně likvidací VR inhibuje adriamycienem indukovanou lipoperoxidaci.
5. Ochrana myokardu při chirurgickém zákroku na otevřeném srdci
Preventivní podání CoQ relativně chrání před strukturálními a funkčnímu změnami, indukovanými ischemií a reprefuzí, neboť dokáže udržet oxidativní fosforylaci a kapacitu tvorby intracelulárního ATP (podobně jako propranolol a verapamil). Udržuje aktivitu ATP-ázy, závislé na integritě pomalých Ca2+ kanálů , Na+ a K+ a celkový obsah ATP. Bylo demon-strováno, že jak reperfuzním, tak i postreperfuzním arytmiím, sekundárně poškozujícím myokard, lze předejít podáním CoQ tím, že CoQ inhibuje destruktivní účinek fosfolipázy na vnitřní membránu myokardiálních mitochondrií a tím oslabuje tenzní prolongaci a signifikantně zvyšuje ventrikulární systolický tlak .
CoQ významně snižuje výskyt redukce postoperativního kardiálního výkonu. Např. jeho preventivní podání před bypasem koronárních arterií významně zvyšuje ventrikulární systolický objem, redukuje požadavky na inotropní podporu a snižuje hladinu sérového CPK-MB . Při transplantaci srdce kombinace kardioplegie a preventivního podání CoQ zlepšuje ventrikulární funkce lépe než samostatná kardioplegie. CoQ může tedy hrát pozitivní roli při modifikaci ischemie u nestabilní anginy pectoris, akutního IM, při rozpouštění trombu mechanickými nebo fibrinolytickými prostředky a při operacích srdečních chlopní, koronárního bypasu a snad i při transplantacích srdce. Další indikace jsou méně časté a jsou uvedeny jen pro úplnost informace.
6. Arytmie
V experimentech na zvířatech bylo prokázáno, že CoQ redukuje velikost poklesu prahu u ventrikulární tachykardie po ligatuře koronárních arterií . V klinických pozorováních bylo zjištěno, že asi čtvrtina pacientů s ventrikulární ektopickou aktivitou reaguje pozitivně na podání CoQ ; dochází u nich ke zkrácení QT a QTc.
7. Prolaps mitrální chlopně
U pacientů s prolapsem mitrální chlopně CoQ zlepšuje výkonnost srdce.
8. Diagnostické metody
Při emisní pozitronové tomografii, při kterém byl použit CoQ, značený 11C, byla zjištěna jeho vysoká akumulace v myokardu. Proto v podmínkách, ve kterých nelze použít značené fluorodeoxyglukózy, je možno využít pro hodnocení metabolických procesů myokardu CoQ.
9. Nekardiovaskulární onemocnění
CoQ se používá při doplňujícím léčení muskulární dystrofie , mitochondriálních encefalomyopátií, onemocnění parodontu , cerebrální ischémie, imunodeficientních stavů a diabetu.
D) Nežádoucí účinky
Epigastrický diskomfort (0,39%), nausea (0,16%) a průjem (0,12%), vzácně při vysokých dávkách (300 mg) asymptomatický vzestup LDH a SGOT. Podání orálních antidiabetik by mohlo inhibovat některé enzymy CoQ (!).
E) Vliv cvičení
V experimentech na zvířatech bylo zjištěno, že vytrvalostní trénink vyvolává adaptační zvýšení obsahu CoQ a zvýšení aktivity cytochrom C reduktázy v červených svalových vláknech a v tukové tkáni (méně v myokardu a v rychlých vláknech). Přesto, že je CoQ stejně jako E vitamin lokalizován na vnitřní části mitochondriální membrány, výsledky ukázaly, že trénink vyvolává podstatný pokles koncentrace vitaminu E v proliferujících mitochondriálních membránách svalů, čili depleci hlavního lipidového antioxidantu, zatímco množství ubichinonu se zvyšuje. Protože je vitamin E hlavním buněčným v tucích rozpustným antioxidantem, tyto výsledky ukazují na jeho zvýšené využití při reakci s volnými radikály v tkáních pracujících svalů. CoQ, který organismus dokáže sám vyrobit, se jako důsledek adaptačního procesu (podobně jako např. antioxidativní enzymy), zvyšuje.
Závěr
CoQ je esenciální kofaktor některých metabolických pochodů, zejména oxidativní respirace. Jako exogenní zdroj v suprafyziologických dávkách může mít pozitivní farmakologický účinek na tkáň, postiženou ischemií a následnou reperfuzí. Mechanismus jeho účinku spočívá v likvidaci VR a v přímé stabilizaci buněčných membrán. Může být použit při léčení ICHS, městnavé choroby srdeční, toxinem indukované kardiotoxicidy a snad i hypertenze; nadějný je i jeho preventivní účinek na ischemii myokardu při kontrolované kardioplegii.