Kako jedna mala molekula sudjeluje u stvaranju energije koju naše stanice koriste svake sekunde.

Svaki pokret mišića, otkucaj srca, prijenos živčanog impulsa i velik dio procesa obnove stanice zahtijeva energiju. No ljudsko tijelo tu energiju ne koristi izravno iz hrane. Energija iz ugljikohidrata i masti prvo se mora pretvoriti u oblik koji stanice mogu koristiti.

Taj oblik zove se ATP – adenozin trifosfat.

Velik dio ATP-a nastaje unutar mitohondrija, struktura koje se nalaze u gotovo svim našim stanicama. A u samom središtu tog procesa nalazi se molekula o kojoj se govori mnogo manje nego o vitaminima i mineralima:

koenzim Q10, odnosno CoQ10.

Mitohondriji: mjesto gdje hrana postaje stanična energija

Mitohondrije se često opisuje kao „elektrane stanice”. U osnovi je to točno, ali proces koji se u njima odvija znatno je sofisticiraniji.

Nakon razgradnje hranjivih tvari nastaju molekule poput NADH-a i FADH₂ koje nose elektrone visoke energije.

Ti elektroni ulaze u sustav proteina ugrađenih u unutarnju membranu mitohondrija, poznat kao lanac prijenosa elektrona ili electron transport chain.

Lanac se sastoji od nekoliko proteinskih kompleksa.

Elektroni ne prelaze s jednog kraja sustava na drugi sami od sebe. Potrebne su molekule koje ih mogu preuzeti, prenijeti i ponovno predati.

Jedna od najvažnijih upravo je CoQ10. [1,2]

Gdje se CoQ10 uklapa?

CoQ10 je lipofilna molekula prirodno prisutna u našim stanicama, posebno u unutarnjoj membrani mitohondrija.

U lancu prijenosa elektrona djeluje kao svojevrsni mobilni prijenosnik elektrona.

Preuzima elektrone prvenstveno iz mitohondrijskih kompleksa I i II te ih prenosi prema kompleksu III. [1,3]

Naizgled malen korak, ali bez njega se cijeli sustav proizvodnje energije ne može normalno odvijati.

Dok elektroni prolaze kroz respiratorni lanac, njihova energija koristi se za premještanje protona preko unutarnje mitohondrijske membrane.

Time se stvara razlika u koncentraciji protona između dvije strane membrane – protonski gradijent.

Možemo ga zamisliti kao pohranjenu energiju.

Stanica zatim dopušta protonima povratak kroz enzim koji se zove ATP-sintaza.

Upravo ta energija pokreće stvaranje ATP-a.

Hranjive tvari → elektroni → respiratorni lanac → protonski gradijent → ATP

CoQ10 nalazi se gotovo u samom središtu tog energetskog sustava. [1,2]

Zašto je ATP toliko važan?

ATP nije samo „energija za vježbanje”.

To je univerzalna energetska valuta stanice.

Stanice koriste ATP za kontrakciju mišića, održavanje ionskih gradijenata, sintezu proteina, prijenos signala, aktivni transport kroz membrane i brojne druge procese potrebne za održavanje života.

Organizam pritom nema goleme zalihe ATP-a koje jednostavno čeka potrošiti.

ATP se neprestano proizvodi i ponovno koristi.

Zbog toga učinkovitost mitohondrija nije samo pitanje osjećaja energije. Ona je sastavni dio gotovo svih osnovnih funkcija stanice.

Zašto srce sadrži mnogo CoQ10?

Nisu sva tkiva jednako energetski zahtjevna.

Srce, primjerice, mora raditi bez prestanka – danju, noću i tijekom cijelog života. Jetra i bubrezi također imaju vrlo velike metaboličke zahtjeve.

Upravo su među tkivima u kojima se nalaze relativno visoke koncentracije CoQ10. [4]

To ima biološkog smisla.

Što stanica više ovisi o kontinuiranoj proizvodnji ATP-a, to je funkcionalan mitohondrijski sustav važniji.

Ali CoQ10 ne sudjeluje samo u proizvodnji energije.

CoQ10 ima dvije glavne forme

CoQ10 može prelaziti između oksidiranog i reduciranog oblika:

ubikinon → ubikinol

Sposobnost reverzibilnog prihvaćanja i predavanja elektrona razlog je zbog kojeg može funkcionirati unutar respiratornog lanca.

Ali ista karakteristika omogućuje mu i drugu važnu funkciju.

U reduciranom obliku, ubikinolu, CoQ10 može sudjelovati u antioksidativnoj zaštiti lipidnih membrana. [2,5]

To je posebno važno upravo u mitohondrijima.

Energija ima svoju kemijsku cijenu

Mitohondrijski respiratorni lanac izuzetno je učinkovit, ali nije savršen.

Mali dio elektrona tijekom procesa može reagirati s kisikom i stvarati reaktivne kisikove vrste – ROS.

ROS nisu sami po sebi neprijatelji. U kontroliranim količinama sudjeluju u normalnoj staničnoj signalizaciji.

Problem nastaje kada njihovo stvaranje nadmaši sposobnost stanice da održava redoks ravnotežu.

Tada govorimo o oksidativnom stresu.

Mitohondriji su zato u zanimljivoj poziciji: istodobno su jedan od glavnih izvora stanične energije i jedno od mjesta na kojima može nastajati oksidativno opterećenje.

CoQ10 povezuje upravo ta dva procesa – bioenergetiku i redoks ravnotežu. [2,5]

Što se događa s CoQ10 kako starimo?

Često se može pronaći tvrdnja da „nakon određene dobi proizvodnja CoQ10 naglo pada”.

Stvarna znanost je nijansiranija.

Istraživanja pokazuju da se razine CoQ10 mogu smanjivati s dobi u određenim ljudskim tkivima, ali taj pad nije identičan u svakom organu niti se može jednostavno pretvoriti u jednu univerzalnu brojku. [6]

Primjerice, analiza ljudske mrežnice pronašla je približno 40 % niže koncentracije CoQ10 kod donora starijih od 80 godina u usporedbi s donorima mlađima od 30 godina. [7]

Veliko istraživanje na 860 europskih odraslih osoba također je pokazalo da odnos između serumskog CoQ10 i dobi nije jednostavna linearna krivulja. Koncentracije su pokazivale obrazac nalik obrnutom slovu U, uz smanjenje kod starijih ispitanika i istodobnu promjenu redoks statusa prema većem udjelu oksidiranog CoQ10. [8]

Zbog toga je preciznije reći:

starenje je povezano s promjenama u statusu CoQ10 i njegovim smanjenjem u nekim tkivima, ali veličina promjene ovisi o tkivu i pojedincu.

Zašto bi se razine mogle mijenjati?

CoQ10 nije vitamin koji ljudsko tijelo mora u potpunosti dobivati hranom.

Naše stanice ga mogu same sintetizirati kroz složen biosintetski proces u kojem sudjeluje velik broj proteina. [9]

S godinama se istodobno mijenja niz procesa važnih za funkcioniranje mitohondrija: kvaliteta mitohondrijskih proteina, sposobnost kontrole oksidativnog stresa, dinamika mitohondrija i učinkovitost energetskog metabolizma.

Zbog toga odnos između CoQ10 i starenja vjerojatno nije jednostavna jednosmjerna priča.

Još nije potpuno jasno je li smanjena količina CoQ10 u određenim tkivima uzrok, posljedica, ili kombinacija promjena koje prate starenje. [6]

Ta razlika je važna.

Činjenica da se neka molekula smanjuje s dobi ne znači automatski da će njezino dodatno uzimanje „zaustaviti starenje”.

Znači li više CoQ10 automatski više energije?

Ne.

To je jedna od najvažnijih razlika između biokemije i marketinga.

Znamo da je CoQ10 potreban za normalnu mitohondrijsku proizvodnju energije. Teški genetski poremećaji biosinteze CoQ10 mogu dovesti do stvarnog manjka CoQ10 i poremećene mitohondrijske funkcije. [9]

Ali iz toga ne slijedi da će osoba s normalnim statusom CoQ10 uzimanjem sve većih količina nužno proizvoditi proporcionalno više ATP-a ili osjećati više energije.

Mitohondrijski metabolizam regulira velik broj međusobno povezanih sustava.

CoQ10 je ključan dio stroja, ali nije jedini dio stroja.

Zbog toga se rezultati istraživanja suplementacije moraju promatrati u kontekstu populacije, zdravstvenog stanja, doze, trajanja primjene i formulacije.

A formulacija je posebno važna

CoQ10 je izrazito lipofilna molekula – bolje se otapa u mastima nego u vodi.

To stvara problem kod oralnog uzimanja.

Nije dovoljno znati samo koliko miligrama CoQ10 sadrži kapsula. Važno je i koliko tog CoQ10 probavni sustav može učiniti dostupnim za apsorpciju.

Pregledi kliničkih istraživanja upravo zato navode bioraspoloživost kao jedan od ključnih izazova formulacije CoQ10. [5,10]

Na apsorpciju mogu utjecati fizički oblik CoQ10, nosač, način formulacije i uzimanje s hranom.

To je isti princip koji vrijedi za brojne bioaktivne spojeve:

Količina na deklaraciji govori koliko je tvari uneseno. Bioraspoloživost govori koliko od toga organizam zapravo može učiniti dostupnim.

CoQ10 je više od „antioksidansa”

CoQ10 se često predstavlja jednostavno kao antioksidans.

To nije netočno, ali propušta njegovu možda još fundamentalniju ulogu.

Prije svega, CoQ10 je dio mitohondrijske bioenergetike.

On povezuje reakcije kojima iz hrane dobivamo elektrone s respiratornim lancem koji omogućuje stvaranje protonskog gradijenta, a zatim ATP-a.

Istodobno može sudjelovati u održavanju redoks ravnoteže membrana.

Novija istraživanja pokazuju da je sustav CoQ povezan i s nizom drugih metaboličkih puteva – uključujući metabolizam masnih kiselina i aminokiselina te druge mitohondrijske enzimske procese. [1]

Zato je možda preciznije CoQ10 promatrati kao jedan od ključnih čvorova između metabolizma, energije i stanične redoks ravnoteže.

Energija počinje na razini stanice

Kada govorimo o energiji, često razmišljamo o tome jesmo li umorni ili koliko možemo trenirati.

Na biološkoj razini priča počinje mnogo ranije.

U unutarnjoj membrani gotovo mikroskopski malog mitohondrija milijarde elektrona kontinuirano prolaze kroz precizno organiziran sustav molekula.

Njihovo kretanje stvara gradijent.

Gradijent pokreće ATP-sintazu.

Nastaje ATP.

A između nekoliko ključnih točaka tog sustava elektrone prenosi CoQ10.

Zbog toga CoQ10 nije samo još jedan sastojak povezan s „energijom”.

On je dio same biokemije kojom stanica energiju proizvodi.

Literatura i izvori

[1] Alcázar-Fabra M, Navas P, Brea-Calvo G. Coenzyme Q10 and Metabolic Targets in Mitochondria. Antioxidants.2021;10(4):520. Pregled uloge CoQ10 u respiratornom lancu i drugim mitohondrijskim metaboličkim procesima. PubMed Central (PMC)

[2] Crane FL. Biochemical functions of coenzyme Q10. Journal of the American College of Nutrition. 2001. Pregled oksidativne fosforilacije, prijenosa elektrona i antioksidativne uloge CoQ10. PubMed

[3] CoQ10 prenosi elektrone s kompleksa I i II prema kompleksu III te time sudjeluje u stvaranju protonskog gradijenta potrebnog za sintezu ATP-a. Pregled fiziološke uloge CoQ10. PubMed Central (PMC)

[4] Hernández-Camacho JD i sur. Coenzyme Q10: From bench to clinic in aging diseases, a translational review.Critical Reviews in Food Science and Nutrition. Pregled distribucije, biološke funkcije i povezanosti CoQ10 s visoko metabolički aktivnim tkivima. PubMed

[5] Cirilli I i sur. Role of Coenzyme Q10 in Health and Disease: An Update on the Last 10 Years (2010–2020).Antioxidants. 2021. Pregled bioenergetskih, antioksidativnih i klinički istraživanih funkcija CoQ10 te problema njegove bioraspoloživosti. PubMed Central (PMC)

[6] Varela-López A i sur. CoQ10 and Aging. Biology. 2019. Autori navode da se razine CoQ10 s dobi mogu smanjivati kod ljudi, ali da promjena nije jednaka u svim tkivima niti je jasno predstavlja li uzrok ili posljedicu procesa starenja. PubMed

[7] Qu J i sur. Coenzyme Q10 in the human retina. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 2009. U istraživanju ljudskih tkiva prosječna koncentracija CoQ10 u mrežnici bila je oko 40 % niža kod donora starijih od 80 godina nego kod skupine mlađe od 30 godina. PubMed

[8] Niklowitz P i sur. Coenzyme Q10 serum concentration and redox status in European adults: influence of age, sex, and lipoprotein concentration. Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition. 2016. Istraživanje 860 odraslih osoba u dobi od 18 do 82 godine. PubMed

[9] González-García P i sur. Biosynthesis, Deficiency, and Supplementation of Coenzyme Q. 2023. Pregled biosinteze CoQ, genetskih i sekundarnih deficijencija te čimbenika koji utječu na koncentraciju CoQ10 u ljudskim tkivima. PubMed

[10] Gutierrez-Mariscal FM i sur. Coenzyme Q10 supplementation – In ageing and disease. Frontiers in Physiology / pregled literature. 2021. Autori naglašavaju razlike u bioraspoloživosti formulacija i potrebu za kvalitetnijim kliničkim istraživanjima.