从发现至今仅有65年，辅酶Q10带来了什么惊喜？
我们都听过许多偶然间发现新化学物质的故事，但其实也有许多物质的发现是科学家通过不懈努力，只为了找到它的成果。辅酶Q10的发现便属于后者，是科学家对生物能量转换的机制和化合物进行长期研究的结果。
辅酶Q10的起源可以追溯到生物氧化的早期研究，Warburg和Keilin引入了细胞色素链作为氧气的电子载体的概念。后随着实验仪器的更新换代，Chance进一步定义了从NADH或琥珀酸到黄素、细胞色素b、细胞色素a、细胞色素c、细胞色素a和a3，最后到达氧的电子传递链[1]。
辅酶Q10在细胞能量供给中的角色以及相关缺乏症[16]
他们的发现是一个完整的从提出猜想到验证猜想的过程。Warburg提出了连接氧的应该是一座桥，Chance验证了这座桥并且发现了这座桥是由不同材质的砖头搭建的，那么是什么东西将这些砖头粘合在一起呢？
辅酶Q10的故事
1950年，WisConsin-Madison酶研究所为了找到这个粘合剂而开展了一项重大计划。计划的第一步是要获取线粒体，他们使用过大鼠肝脏和鸽子的胸肌线粒体，但结果都不尽如人意。为了短时间获得大量的线粒体，他们最后使用了牛的心脏。
7年后，Freed Crane和他的同事终于在牛心线粒体的脂质提取物中发现粘合剂是辅酶Q10（Coenzyme quinone 10）[2]。最初发现它的时候并没有直接命名，Crane等人只是发现它是一种醌，且对线粒体电子传递至关重要。他们发表了一份简短的说明，Karl Folkers看到后立刻开展了醌的研究，他认为如果醌对线粒体电子传递至关重要，那么缺乏的人群就会有对应的缺乏症，这意味着醌可能是一种维生素。但Folkers认为在阐明维生素Q功能之前，辅酶Q将是一个很好的暂定名称[3]。
1958年，Karl Folkers进一步阐明了辅酶Q10的化学结构，它包含了一个醌环和10个异戊烯单位，因此得名辅酶Q10。随后他对辅酶Q10的营养价值进行了长达10年的研究, 并且在1967年尝试利用辅酶Q10治疗心力衰竭[4]。
1961年，Peter Mitchell提出的化学渗透理论，可以用于解释辅酶Q10在质子运动中的重要性[6]，他也因该理论的提出而获得1978年诺贝尔化学奖[7]。
后来就有越来越多的研究发现辅酶Q10广泛分布于自然界中，因此辅酶Q10也被称为泛醌（ubiquinone），意为ubiquitous quinone，广泛存在的醌类物质。
这是你知道的辅酶Q10吗？
1.辅酶Q10在哪儿？
辅酶Q10几乎存在于所有组织以及细胞的任何一个膜结构中，只是数量有所不同。我们都知道三磷酸腺苷（ATP）是身体能量的来源。辅酶Q10的作用则是参与线粒体中的电子传递链内的氧化还原反应，从而促进ATP的产生。因此，具有高代谢活性的器官和组织，如心脏、肝脏、肾脏和肌肉中辅酶Q10的含量非常高；然而，肺部组织的辅酶Q10含量偏低[8]。
辅酶Q10在人体组织中的分布[9]
除了不同组织器官的辅酶Q10含量不同以外，不同年龄段的人群体内辅酶Q10含量也大不同。研究数据显示，人在20岁时体内的辅酶Q10含量将达到峰值，而后逐年下降[7]。
辅酶Q10的年龄相关变化[8]
2. 辅酶Q10的来源
作为一种非必需营养素，辅酶Q10可由人体内的酪氨酸内源性合成，这是辅酶Q10的主要来源。在日常饮食中，肉类、鱼类和坚果是辅酶Q10比较丰富的膳食来源，蔬菜、水果和谷物次之[8]。
3.辅酶Q10最突出的生理作用是什么？
辅酶Q10是唯一可以由细胞从头合成的亲脂性抗氧化剂，并且具有酶促机制来再生其还原形式——泛醇[10]。膳食摄入的辅酶Q10会被酶促还原为亲脂性的泛醇，人体血浆中检测到的辅酶Q10约75%是以还原形式泛醇存在的。泛醇是辅酶Q10发挥抗氧化活性的主要形式[11]。它可以直接或与α-生育酚联合清除活性氧（ROS），从而发挥抗氧化作用[12]。许多生物膜中的辅酶Q10含量是生育酚含量的3-30倍，对于低密度脂蛋白的抗氧化性能也比生育酚更强。它通过抑制生物膜中的脂质过氧化从而保护线粒体蛋白和DNA免受氧化损伤[13]。
辅酶Q10氧化还原形式间的相互转化[14]
4. 辅酶Q10与心力衰竭
我们上文提到在1967年，Karls Folkers将辅酶Q10用于治疗心力衰竭，这是辅酶Q10的首次临床应用，辅酶Q10也因此成为了心血管疾病研究的常驻嘉宾。
心力衰竭是一种复杂的临床综合征，是由于心脏的收缩功能或舒张功能发生障碍，不能将静脉回心血量充分排出心脏，导致静脉系统血液淤积，动脉系统血液灌注不足，每年的死亡率超过10%[15]。
研究发现，心力衰竭患者的心肌组织中辅酶Q10含量显著降低，且心衰的严重程度与辅酶Q10的缺乏程度相关[16]。同时，心衰患者都表现出心肌ATP合成减少，ROS产生增加的现象[17]。
Q-symbio研究是一项大型的国际多中心随机双盲试验，也是该领域最重要的临床研究之一，旨在评估辅酶Q10干预与否对中度或重度心力衰竭患者再次因心脏问题入院的时间差是否有区别。该研究招募了420名中度或重度心力衰竭患者，其中202名患者每日服用含300mg辅酶Q10的软胶囊，212名患者服用安慰剂胶囊，随访时间为2年。研究结果显示，与安慰剂组相比，干预2年后，患者主要不良心血管事件发生率、心血管死亡率、全因死亡率和入院率均有所降低。该文章于2014年发表，至今仍有指导性意义[18]。
另一项招募了443名老年健康受试者的前瞻性随机双盲对照试验中，干预组的受试者每天补充200mg的辅酶Q10和200μg的硒，对照组的受试者则服用安慰剂，干预时长为四年。研究人员在12年间进行随访，发现与对照组相比，干预组受试者的心血管疾病死亡率显著降低。这里值得注意的是，硒参与合成的硒蛋白硫氧还蛋白还原酶参与辅酶Q10酶促还原为具有抗氧化特性的泛醇的过程。因此，硒的补充可能巩固了辅酶Q10的作用[19]。辅酶Q10对于改善心衰患者的预后也相继得到了荟萃分析的证实[20][21][22]。
还有这些你不知道的辅酶Q10
1. 辅酶Q10与铁死亡
铁死亡抑制蛋白1（FSP1）是辅酶Q10的氧化还原酶，促进辅酶Q10还原为泛醇，泛醇对过氧化反应的抑制作用可以阻止细胞铁死亡的发生。目前大多数铁死亡相关疾病的机制仍在探索阶段，相信随着机制的阐明，抗氧化系统在铁死亡中的抑制作用将会是相关疾病治疗的新思路[23]。
2. 辅酶Q10与血糖控制
The Lancet的子刊于10月份发表了一项关于补充辅酶Q10对血糖控制的影响的荟萃分析[24]。该研究纳入了2022年3月12日前发布的40项随机对照试验，共2424名受试者。结果表明，辅酶Q10补充显著降低了空腹血糖水平（p＜0.001）以及空腹胰岛素水平（p＜0.001），这在糖尿病患者中表现得更为明显。在剂量反应方面，结果显示每天服用100-200mg的辅酶Q10对血糖控制的益处最大。这些发现对血糖障碍的患者的营养指南制定非常有意义。
补充辅酶Q10对空腹血糖影响的森林图[24]
辅酶Q10的安全性
长期口服高剂量的辅酶Q10的安全性在动物的慢性毒性研究以及人类受试者中都得到了很好的证明。Hidaka团队审查了2008年以前发表的有关辅酶Q10安全性的报告， 发现辅酶Q10具有低毒性，且没有遗传毒性，目前在人体研究中报告的不良反应仅限于轻度的胃肠道症状，没有出现严重的不良影响[25]。在一项随机双盲对照试验中，健康成年人以每天300、600、900mg服用辅酶Q10四周，皆未观察到严重不良事件[26]。总体而言，辅酶Q10对于健康成年人来说是高度安全的，对于儿童、妊娠期或哺乳期妇女的安全性尚未确定。服用辅酶Q10补充剂可能跟会干预其他药物服用的效果，有需求的特定人群在考虑补充辅酶Q10之前请咨询医疗保健的专业人员[27]。
参考文献1. Science. 1954;120(3124):767-775.2. Plant Physiol. 1957;32(6):619-625.3. Mitochondrion. 2007;7 Suppl:S2-S7.4. Biomedical and clinical aspects of coenzyme Q (1977): 281-298.5. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2020;19(2):574-594.6. FEBS Lett. 1975;59(2):137-139.7.https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1978/summary/.8. Crit Rev Food Sci Nutr. 2010;50(4):269-280.9. Free Radic Res. 2006;40(5):445-453.10. Emerg Nurse. 2014;22(5):12.11. Clin Investig. 1993;71(8 Suppl):S60-S65.12. Nutrients. 2022;14(9):1811.13. J Cardiovasc Dev Dis. 2022;9(5):161.14. Int J Mol Sci. 2020;21(21):7870.15. Heart Failure in the Child and Young Adult (2018): 3-19.16. J Am Coll Cardiol. 2021;77(5):609-619.17. Antioxidants 10.6 (2021): 906.18. JACC Heart Fail. 2014;2(6):641-649.19. PLoS One. 2018;13(4):e0193120.20. BMC Cardiovasc Disord. 2017;17(1):196.21. Journal of the American College of Cardiology 69.11S (2017): 707-707.22. Health Technol Assess. 2022;26(4):1-128.23. Front Pharmacol. 2022;13:936233.24. EClinicalMedicine. 2022;52:101602.25. Biofactors. 2008;32(1-4):199-208.26. Biofactors. 2008;32(1-4):199-208.27. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2020;19(2):574-594.
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