Coenzyme Q, còn được gọi là Ubiquinone, là một nhóm coenzyme rất phổ biến trong các cơ thể động vật, thực vật và đa số các loại vi khuẩn ("Ubiquinone" trong tiếng Latin có nghĩa là "có mặt khắp mọi nơi"). Trong cơ thể người, dạng phổ biến nhất là coenzyme Q₁₀, hay CoQ₁₀, ubiquinone-10.

CoQ là một loại 1,4-benzoquinone. CoQ₁₀ là một hợp chất có khả năng tan trong dầu và phổ biến trong các tế bào sinh vật nhân thực, trú ngụ trong các ty thể. Nó là một thành phần của chuỗi chuyền electron và tham gia vào quá trình hô hấp hiếu khí (quá trình chuyển năng lượng từ các chất dinh dưỡng vào ATP). Có đến 95% năng lượng trong cơ thể được chuyển hóa theo cách này. Những bộ phận có nhu cầu năng lượng cao (tim, gan, thận, não, tụy) thường sở hữu hàm lượng CoQ₁₀ cao nhất trong cơ thể người. Hàm lượng CoQ₁₀ thấp nhất được tìm thấy ở phổi.

CoQ₁₀ nói riêng và CoQ nói chung có ba trạng thái oxy hóa: oxi hóa hoàn toàn (ubiquinone), bán oxy hóa (ubisemiquinone), và khử hoàn toàn (ubiquinol). Như vậy, phân tử này có thể đóng vai trò như một chất mang hai electron (chuyển từ dạng ubiquinone thành ubiquinol), hoặc như một chất mang một electron (chuyển từ dạng ubisemiquinone thành một trong hai dạng còn lại). Đây chính là nền tảng cho vai trò của chúng trong chuỗi chuyền electron (do protein sắt–sulfur chuyền electron trực tiếp cho CoQ₁₀ chỉ có thể nhận một electron mỗi lần) và trong việc chống lại các gốc tự do. CoQ₁₀ được nghiên cứu và đưa vào điều trị cho nhiều loại bệnh khác nhau (trừ ung thư), đặc biệt là bệnh tim.

Toàn thế giới đã có khoảng 40 triệu người bị bệnh tim dùng các sản phẩm bổ sung CoQ₁₀ thường xuyên, riêng ở Nhật đã là trên 15 triệu người. coenzyme Q₁₀ CoQ₁₀ .

Tính chất hóa học

Có rất nhiều loại coenzyme Q và chúng đựoc phân biệt bởi số tiểu đơn vị isoprenyl ở chuỗi bên. Dạng phổ biến nhất của coenzyme Q thường xuất hiện trong ti thể con người là CoQ₁₀. Chữ Q trong CoQ₁₀ đề cập đến nhóm chức quinone và số 10 chỉ số lượng tiểu đơn vị hóa học isoprenyl ở chuỗi bên của phân tử. Tổng quát hơn, trong tự nhiên, số lượng tiểu đơn vị isoprenyl có thể dao động từ 6 đến 10. Phân tử như hình dưới đây gồm ba tiểu đơn vị isoprenyl nên nó đựoc gọi là Q₃. alt=Ubiquinone-3 (Q3)|giữa|405x405px Trong trạng thái tinh khiết, đây là một loại bột ưa dầu có màu cam, không mùi và không vị.

Vai trò

Chuyển hóa và sản sinh năng lượng

Coenzyme Q₁₀ được sử dụng vào quá trình hô hấp hiếu khí. Nhờ đó, ti thể có thể tạo ra năng lượng cho quá trình sinh trưởng và sửa chữa tế bào.

Sinh tổng hợp

Coenzyme Q₁₀ được tổng hợp trong hầu hết các mô của cơ thể người. Có ba bước chính trong quá trình tổng hợp:

Hình thành cấu trúc benzoquinone (dùng phenylalanine hoặc tyrosine, thông qua 4-hydroxybenzoate).

Tạo ra chuỗi bên isoprene (sử dụng acetyl-CoA).

Nối hai phần trên.

Hai bước đầu tiên diễn ra trong ti thể, lưới nội chất và peroxisome.

Một enzyme quan trọng trong con đường chuyển hóa này là HMG-CoA reductase, thường là mục tiêu can thiệp trong các biến chứng tim mạch. Ở những bệnh nhân có hàm lượng cholesterol cao trong cơ thể, các bác sĩ có thể kê đơn thuốc chứa nhóm thuốc statin, nhưng chính loại thuốc này lại gây ức chế enzyme HMG-CoA reductase. Bởi vì vậy, một trong những tác dụng phụ của thuốc statin là làm giảm khả năng sản sinh CoQ₁₀ trong cơ thể, có thể dẫn tới những bệnh về cơ và teo cơ vân. Tuy nhiên, vai trò của statin trong việc gây thiếu hụt CoQ đang dẫn đến nhiều tranh cãi. Dù cho những loại thuốc này có khả năng làm giảm lượng CoQ trong máu, hiện vẫn chưa có nghiên cứu nào nói về ảnh hưởng của CoQ đến mức độ hoạt động của cơ bắp..

Ở người, khả năng tự tổng hợp CoQ₁₀ giảm dần theo tuổi tác. Nguyên nhân có thể đến từ nhu cầu ngày càng tăng, khả năng tự sản xuất CoQ₁₀ giảm, hoặc thiếu hụt các chất tham gia con đường tổng hợp CoQ₁₀.

Các sinh vật ngoài con người sử dụng nguồn nguyên liệu hơi khác nhau để tạo ra cấu trúc benzoquinone và cấu trúc isoprene. Ví dụ, vi khuẩn E.coli tạo ra phần đầu (cấu trúc benzoquinone) từ chorismate (dạng tồn tại trong nước của chorismic acid) và phần sau từ nguồn hợp chất không phải mevalonate. Loại nấm men phổ biến S. cerevisiae tạo nên phần đầu từ chorismate hoặc tyrosine, tuy nhiên phần sau lại được tạo ra từ mevalonate. Đa số các loài sinh vật có chung chất trung gian 4-hydroxybenzoate, nhưng lại sử dụng những phản ứng khác nhau để tạo ra phần đầu.

Hấp thụ và trao đổi chất

Hấp thụ

CoQ₁₀ là một loại bột tinh thể không hòa tan trong nước. Sự hấp thụ CoQ₁₀ tương tự như sự hấp thụ lipid; cơ chế hấp thụ có phần giống với hấp thụ vitamin E, một chất dinh dưỡng tan trong dầu. Quá trình này có liên quan đến việc tiết các enzyme tuyến tụy và mật vào ruột non, tạo điều kiện cho sự nhũ tương hóa và hình thành các hạt micelle cần thiết cho sự hấp thụ các chất tan trong dầu. Thức ăn (có chất béo) kích thích sự bài tiết dịch mật của cơ thể, làm tăng khả năng hấp thụ CoQ₁₀. CoQ₁₀ ngoại sinh (từ các thực phẩm chức năng hay thực phẩm bảo vệ sức khỏe) được hấp thụ từ ruột non và hấp thụ tốt nhất nếu sử dụng trong bữa ăn.

Trao đổi chất

Hiện đang có khá ít dữ liệu về sự trao đổi chất của CoQ₁₀. Một nghiên cứu đánh dấu ¹⁴C trong CoQ₁₀ được thí nghiệm trên chuột, cho thấy sau hai giờ kể từ lúc nạp vào bằng đường uống, đa số các phân tử CoQ₁₀ được đánh dấu đều nằm trong gan và hàm lượng CoQ₁₀ được đánh dấu trong huyết tương đạt đỉnh. Tuy nhiên, CoQ₉ (chỉ có 9 nhóm isoprenyl) lại là dạng coenzyme Q chiếm ưu thế trong cơ thể chuột. Dường như CoQ₁₀ được chuyển hóa trong tất cả các mô, và cách để loại bỏ nó ra khỏi cơ thể đến từ việc bài tiết mật và phân. Sau khi ngừng bổ sung, nồng độ CoQ₁₀ trở lại bình thường trong vòng vài ngày, bất kể loại công thức nào đã sử dụng trước đó.

Dược động học

Có một số báo cáo đã công bố về dược động học của CoQ₁₀. Hàm lượng CoQ₁₀ đạt đỉnh trong huyết tương sau 2-6 giờ kể từ khi nạp vào bằng đường miệng, phụ thuộc vào cách thiết kế thí nghiệm của mỗi nghiên cứu. Trong một số nghiên cứu, lần đạt đỉnh thứ hai trong huyết tương diễn ra sau khoảng 24 giờ kể từ lúc nạp vào bằng đường miệng, có thể do tuần hoàn ruột và sự điều tiết CoQ₁₀ trong hệ tuần hoàn của gan.''

Tăng cường hoạt tính sinh học của CoQ₁₀

Tầm quan trọng của việc xây dựng các công thức thuốc men cho việc tăng cường hoạt tính sinh học đã được biết rõ. Để tìm hiểu nguyên tắc nào làm tăng hoạt tính sinh học của CoQ₁₀ sau khi dùng bằng đường miệng, người ta đã dùng nhiều cách tiếp cận khác nhau; những công thức và hình thức khác nhau đã được phát triển và được thử nghiệm trên động vật và người.

Giảm kích thước viên

Các hạt nano đã được khám phá như một hệ thống vận chuyển cho rất nhiều loại thuốc, giúp cải thiện hoạt tính sinh học của thuốc dùng bằng đường uống với các loại thuốc hấp thụ kém. Tuy nhiên, cách làm này không thành công cho CoQ₁₀, dù cho có nhiều báo cáo với những kết quả khác nhau. Sử dụng bột mịn CoQ₁₀ pha thành hỗn dịch để uống chỉ mang lại hiệu quả rất nhỏ.

Viên nang mềm chứa CoQ₁₀ trong hỗn dịch dầu

Một cách tiếp cận thành công đó là việc sử dụng hệ thống nhũ tương để tạo điều kiện hấp thu từ đường tiêu hóa để cải thiện hoạt tính sinh học. Nhũ tương từ dầu đậu nành (có các vi hạt lipid) có khả năng ổn định tốt nhờ lecithin và được sử dụng để điều chế viên nang mềm. Một trong những nỗ lực đầu tiên đến từ Ozawa và các cộng sự, họ đã thực hiện một nghiên cứu dược động học của CoQ₁₀ trong dầu dậu nành trên loài bọ cánh cứng. Mức CoQ₁₀ của chúng trong huyết tương đạt gấp đôi so với nhóm đối chứng sử dụng chế phẩm viên nén.

Các dạng mới của CoQ₁₀ có khả năng tan trong nước

Hướng phát triển này cũng đã thành công với các chế phẩm CoQ₁₀. Có nhiều phương pháp khác nhau để đạt được mục tiêu này, trong đó nhiều phương pháp tạo ra kết quả tốt hơn đáng kể so với viên nang mềm gốc dầu mặc dù có nhiều nỗ lực để tối ưu hóa thành phần của chúng. phương pháp sử dụng các tác nhân hòa tan như lecithin hydro hóa và tạo phức với các cyclodextrin. Sau này, hỗn hợp có chứa β-cyclodextrin có khả dụng sinh học tăng cao và cũng được dùng trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm để tăng cường CoQ₁₀. Bên cạnh nguồn nội sinh, CoQ₁₀ cũng có thể được bổ sung từ bên ngoài qua các loại thực phẩm. Dù cộng đồng khoa học rất ưa thích loại hợp chất này, nhưng lại có rất ít các nghiên cứu về hàm lượng CoQ₁₀ trong các thực phẩm hàng ngày. Báo cáo đầu tiên được công bố vào năm 1959, tuy nhiên độ nhạy và độ chọn lọc của các phương pháp đo lường đương thời không đem lại sự tin cậy cao, đặc biệt với những thực phẩm có hàm lượng thấp.

Ảnh hưởng của nhiệt độ và chế biến

Nấu ăn bằng cách xào làm giảm 14–32% lượng CoQ₁₀.

Tương tác

Coenzyme Q₁₀ có tiềm năng ức chế tác động của theophylline cũng như thuốc chống đông warfarin. CoQ₁₀ có thể can thiệp vào hoạt động của warfarin bằng cách ảnh hưởng đến enzyme cytochrome p450, dẫn tới sự sụt giảm của INR – một nhân tố đông máu. Nguyên nhân của hiện tượng này bắt nguồn từ cấu trúc của coenzyme Q₁₀ rất giống với vitamin K, do đó phân tử này có khả năng cạnh tranh và chống lại ảnh hưởng của thuốc chống đông máu warfarin. Các bác sĩ thường tránh cho bệnh nhân sử dụng coenzyme Q₁₀ khi bệnh nhân có vấn đề về đông máu.

Sự thiếu hụt và độc tính

Có hai con đường dẫn tới sự thiếu hụt CoQ₁₀ ở người: giảm khả năng sinh tổng hợp và tăng nhu cầu sử dụng. Sinh tổng hợp là nguồn cung cấp CoQ₁₀ chính, được chi phối bởi ít nhất 12 gen, và chỉ cần có một gen đột biến thì cơ thể sẽ bị thiếu hụt CoQ. Hàm lượng CoQ₁₀ cũng chịu tác động từ những khiếm khuyết di truyền khác (như các đột biến ở DNA ti thể, đột biến ở các gen ETFDH, APTX, FXN, và BRAF; đây là các gen không liên quan đến con đường sinh tổng hợp CoQ₁₀). Đôi khi, đột biến ở một trong số gen trực tiếp chi phối quá trình sinh tổng hợp (như gen COQ6) có thể dẫn đến những hội chứng nghiêm trọng (hội chứng thận hư do kháng cự steroid, điếc do thần kinh có vấn đề).

Khi nạp vào quá nhiều CoQ₁₀ từ đường ăn, cơ thể sẽ phải chịu một số tác dụng phụ. Phương pháp đánh giá rủi ro qua quan sát mức an toàn cung cấp các bằng chứng cho thấy, mức tiêu thụ 1200 mg/ngày vẫn còn nằm trong ngưỡng an toàn, và 1200 mg/ngày chính là giới hạn an toàn (observed safe level – OSL).

Đánh giá

CoQ₁₀ có thể đo trong huyết tương, nhưng cách đo này tập trung phản ánh tình trạng dinh dưỡng hơn là cho thấy tình trạng CoQ₁₀ trong các mô. Hiện nay, hầu hết các trung tâm lâm sàng đều đo lượng CoQ₁₀ trong nguyên bào sợi da nuôi cấy, qua sinh thiết cơ và tế bào đơn nhân trong máu. Nuôi cấy nguyên bào sợi cũng có thể được dùng để đánh giá tốc độ sinh tổng hợp CoQ₁₀ bằng cách đo sự hấp thu của p-hydroxybenzoate được đánh dấu ¹⁴C.

Nhóm statin

Có ý kiến cho rằng statin gây độc tính cơ là do sự suy giảm sinh tổng hợp CoQ, nhưng bằng chứng ủng hộ điều này đã tạo ra tranh cãi vào năm 2011. Bằng chứng cũng phủ nhận vai trò của việc bổ sung CoQ₁₀ để giảm thiểu tác dụng phụ của statin. Tuy nhiên, trong một nghiên cứu gần đây được thực hiện ở Trung Quốc đã kết luận rằng, "Việc bổ sung CoQ₁₀ đã cải thiện SAMS, có nghĩa là sử dụng các thực phẩm chức năng giúp bổ sung CoQ₁₀ có thể cải thiện bệnh cơ do statin gây ra".

Bổ sung từ bên ngoài

Quy định và thành phần

CoQ₁₀ không được chấp thuận bởi Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) để điều trị y tế. Tuy nhiên, CoQ₁₀ vẫn được lưu hành dưới dạng thực phẩm bổ sung, thực phẩm bảo vệ sức khỏe, thực phẩm chức năng với nhiều tên gọi khác nhau, và không phải là thuốc chữa bệnh. Đôi lúc người dùng có thể tìm thấy CoQ₁₀ trong các mỹ phẩm. Không có quy định cụ thể cho việc sản xuất CoQ₁₀, dẫn đến việc mỗi thương hiệu khác nhau sẽ có sự khác nhau về sản phẩm

Nói chung, CoQ₁₀ được cơ thể dung nạp tốt. Các tác dụng phụ phổ biến nhất là các triệu chứng tiêu hóa (buồn nôn, nôn, chán ăn, đau bụng), phát ban và đau đầu. Đợt đánh giá tiếp theo vào năm 2016 kết luận rằng CoQ₁₀ không ảnh hưởng đến huyết áp. Đợt đánh giá khác vào năm 2021 đã chỉ ra, không có bằng chứng thuyết phục để ủng hộ hay bác bỏ khả năng chữa trị của CoQ₁₀ cho bệnh tim.

Một phân tích tổng hợp vào năm 2017 ở những người mắc bệnh tim có sử dụng 30–100 mg CoQ₁₀/ngày đã cho thấy khả năng tử vong do bệnh tim giảm 31% (bên cạnh đó, những người bệnh được tăng dần cường độ tập luyện). Không có sự khác biệt đáng kể được tìm thấy trong các điểm cuối của phân suất tống máu tim trái và việc phân loại của Hiệp hội Tim mạch New York (NYHA).

Đau nửa đầu

Hướng dẫn của hội Đau đầu Canada trong khuyến cáo dự phòng đau nửa đầu, dựa trên một số bằng chứng chưa đủ uy tín, nói rằng 300 mg CoQ₁₀ có thể là một lựa chọn để điều trị dự phòng.

Bệnh cơ do statin

CoQ₁₀ đã được sử dụng thường xuyên để điều trị suy nhược cơ liên quan đến tác dụng phụ của việc sử dụng thuốc statin. Một phân tích tổng hợp vào năm 2015 từ những thử nghiệm ngẫu nhiên có kiểm soát cho thấy CoQ₁₀ không có tác động đến bệnh cơ. Nhưng một nghiên cứu tổng hợp khác vào năm 2018 đã tổng kết rằng có bằng chứng sơ bộ về việc uống CoQ₁₀ làm giảm các triệu chứng cơ liên quan đến statin, bao gồm việc giảm đau cơ, yếu cơ, chuột rút cơ và mỏi cơ.

Bệnh thận mãn tính

Đợt đánh giá năm 2019 đã phát hiện các thực phẩm chức năng CoQ₁₀ có tác động hiệu quả đến các bệnh nhân mắc bệnh thận mãn tính (CKD).

Sử dụng bổ sung

Coenzyme Q₁₀ được sử dụng như một thành phần hoạt động trong mỹ phẩm và là một thành phần không hoạt động trong các công thức chống nắng. Khi sử dụng các sản phẩm chăm sóc da bôi tại chỗ, chúng có khả năng làm giảm stress oxy hóa cho da, làm chậm các dấu hiệu lão hóa bên trong, đảo ngược các dấu hiệu lão hóa da bên ngoài, hỗ trợ làm mờ chứng rối loạn sắc tố, tăng tính ổn định của một số hoạt chất chống nắng, tăng SPF của kem chống nắng, và cung cấp khả năng chống tia hồng ngoại cho kem chống nắng. Phần lớn các nghiên cứu về lợi ích cho da của ubiquinone cho thấy nó hoạt động hiệp đồng với các chất chống oxy hóa khác để cải thiện làn da và công thức mỹ phẩm.

Lịch sử

Năm 1950, G. N. Festenstein là người đầu tiên cô lập được một lượng nhỏ hợp chất màu vàng từ niêm mạc ruột ngựa ở Liverpool, Vương quốc Anh. Trong những nghiên cứu tiếp theo, hợp chất này được gọi là chất SA, được coi là quinone và được biết đến là có nhiều trong mô của các loài động vật.

Năm 1957, Frederick L. Crane và các đồng nghiệp ở Viện Nghiên cứu Enzyme, Đại học Wisconsin-Madison (bang Winconsin - Mỹ) đã phân lập được một chất tương tự từ màng ti thể của tim bò. Ông ghi lại rằng hợp chất này tham gia vào chuỗi chuyền electron bên trong ti thể. Họ gọi đây là Q-275. Sau đó nhóm nghiên cứu mới biết rằng Q-275 và chất SA đã tìm thấy ở Anh có vẻ đều là một chất. Điều này đã được xác nhận sau đó và cả hai tên gọi trên được đổi thành ubiquinone bởi độ phổ biến của nó (hợp chất này có thể tìm thấy ở tất cả các mô động vật).

Vào những năm 1960, Peter D. Mitchell đã mở rộng hiểu biết về chức năng của ti thể qua thuyết gradient điện hóa, trong đó có đề cập đến CoQ₁₀. Đến cuối thập niên 1970, Lars Ernster đã nghiên cứu và phát hiện CoQ₁₀ là một chất chống oxy hóa.

Từ năm 1980 trở về sau, việc nghiên cứu về CoQ₁₀ được triển khai ở nhiều nước. Ít nhất đã có 10 hội nghị khoa học quốc tế bàn về dược tính và việc ứng dụng CoQ₁₀ trong y dược học. Đã xuất hiện nhiều loại thuốc chứa CoQ₁₀, trong đó có viên coenzyme Q₁₀ của Thụy Điển được quảng cáo: "Viên ngọc của tuổi trẻ" vì mang lại năng lượng hằng ngày và giúp "giữ mãi thời gian" (chống lão hóa).