Значение редокс-статуса коэнзима Q10 как биомаркера окислительного стресса

Рассмотрена роль убихинона как редокс-молекулы, функциями которой являются перенос электронов в дыхательной цепи митохондрии и регенерация эндогенных антиоксидантов. Изменение редокс-путей электронов вызывает неконтролируемую выработку активных форм кислорода, что приводит к окислительному стрессу и развитию патологий. Цель работы — выявление содержания коэнзима Q10 и значения его редокс-статуса в организме как биомаркера окислительного стресса при различных патологиях, для чего были оценены и обобщены данные о динамике концентраций окисленной, восстановленной формы и общего убихинона при различных патологиях. Содержание общего убихинона в сыворотке крови пациентов с хронической сердечной недостаточностью было снижено (0,68 мкмоль/л) по сравнению с контрольной группой (0,97 мкмоль/л). Редокс-статус, выраженный как отношение концентрации [убихинол]/[убихинон], снижался у пациентов с ишемической болезнью сердца (0,49 ± 0,34), диабетом (0,26 ± 0,16) по сравнению со здоровыми лицами (1,23–1,41). При этом наблюдалась отрицательная корреляция с малоновым диальдегидом. Проведен анализ возможности оценки эффективности статинотерапии по содержанию убихинона в плазме крови пациентов. У пациентов с гиперлипидемией, получавших статины, были достоверно снижены концентрация убихинола после приема препарата (с 0,81 до 0,46 мкг/мл) и соотношение [убихинон]/[общий убихинон] (с 11 до 10 %), что подтверждает потенциальный механизм возникновения статин-ассоциированных поражений мышц. Таким образом, редокс-статус коэнзима Q10, а также концентрация окисленного, восстановленного и общего убихинона могут быть эффективными биомаркерами окислительного стресса при сердечно-сосудистых заболеваниях, диабете, а также важным показателем при оценке эффективности лечения гиперлипидемии.

1. Crane FL. Biochemical functions of Coenzyme Q10. J Am Coll Nutr. 2001;20(6):591–98. PMID: 11771674

2. Ernster L, Dallner G. Biochemical, physiological and medical aspects of ubiquinone function. Biochim Biophys Acta. 1995;1271(1):195– 204. https://doi.org/10.1016/0925-4439(95)00028-3

3. Belliere J, Devun F, Cottet-Rousselle C, Batandier C, Leverve X, Fontaine E. Prerequisites for ubiquinone analogs to prevent mitochondrial permeability transition-induced cell death. J Bioenerg Biomembr. 2012;44(1):207–12. https://doi.org/10.1007/s10863-012-9434-3

4. Stocker R, Bowry VW, Frei B. Ubiquinol-10 protects human low density lipoprotein more efficiently against lipid peroxidation than does alpha-tocopherol. Proc Natl Acad Sci USA. 1991;88(5):1646–50. https://doi.org/10.1073/pnas.88.5.1646

5. Мартинович ГГ, Черенкевич СН. Окислительно-восстановительные процессы в клетках: Монография. Минск: БГУ; 2008.

6. Miles MV, Horn PS, Morrison JA, Tang PH, DeGrauw T, Pesce AJ. Plasma coenzyme Q10 reference intervals, but not redox status, are affected by gender and race in self-reported healthy adults. Clin Chim Acta. 2003;332(1–2):123–32. https://doi.org/10.1016/S0009-8981(03)00137-2

7. Niklowitz P, Menke T, Andler W, Okun JG. Simultaneous analysis of coenzyme Q10 in plasma, erythrocytes and platelets: comparison of the antioxidant level in blood cells and their environment in healthy children and after oral supplementation in adults. Clin Chim Acta. 2004;342(1–2):219–26. https://doi.org/10.1016/j.cccn.2003.12.020

8. Tomasetti M, Alleva R, Solenghi MD, Littarru GP. Distribution of antioxidants among blood components and lipoproteins: significance of lipids/CoQ10 ratio as a possible marker of increased risk for atherosclerosis. Biofactors. 1999;9(2–4):231–40. https://doi.org/10.1002/biof.5520090218

9. Черенкевич СН, Мартинович ГГ, Мартинович ИВ, Горудко ИВ, Шамова ЕВ. Редокс-регуляция клеточной активности: концепции и механизмы. Весцi Нацыянальнай акадэмii навук Беларусi. Серыя бiялагiчных навук. 2013;(1):92–108.

10. Jones DP. Redox theory of aging. Redox Biol. 2015;5(2):71–9. https://doi.org/10.1016/j.redox.2015.03.004

11. Прадедова ЕВ, Нимаева ОД, Саляев РК. Редокс-процессы в биологических системах. Физиология растений. 2017;64(6):433–45. https://doi.org/10.1134/S1021443717050107

12. Николаева ЕА, Харабадзе МН, Золкина ИВ, Кулагина ТЕ, Васина ТН, Ставцева СН и др. Диагностическое значение уровня коэнзима Q10 в крови у детей с митохондриальными заболеваниями. Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2015;60(5):71–5.

13. Contin M, Flor S, Martinefski M, Lucangioli S, Tripodi V. New analytical strategies applied to the determination of Coenzyme Q10 in biological matrix. Methods Mol Biol. 2015;1208:409–20. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-1441-8_29

14. Giordano FJ. Oxygen, oxidative stress, hypoxia and heart failure. J Clin Invest. 2005; 115(3):500–8. https://doi.org/10.1172/JCI24408

15. Mortensen SA. Overview on Coenzyme Q10 as adjunctive therapy in chronic heart failure. Rationale, design and end-points of «Q-symbio» — a multinational trial. Biofactors. 2003;18(1–4):79–89. https://doi.org/10.1172/JCI24408

16. Molyneux SL, Florkowski CM, George PM, Pilbrow AP, Frampton CM, Lever M., et al. Coenzyme Q10: an independent predictor of mortality in chronic heart failure. J Am Coll Cardiol. 2008;52(18):1435–41. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2008.07.044

17. Pepe S, Marasco SF, Haas SJ, Sheeran FL, Krum H, Rosenfeldt FL. Coenzyme Q10 in cardiovascular disease. Mitochondrion. 2007;(7):154–67. https://doi.org/10.1016/j.mito.2007.02.005

18. Yalcin A, Kilin E, Sagcan A, Kultursa H. Coenzyme Q10 concentrations in coronary artery disease. Clin Biochem. 2004;37:706–9. https://doi.org/10.1016/j.clinbiochem.2004.02.008

19. Kaya Y, Çebi A, Söylemez N, Demir H, Alp HH, Bakan E. Correlations between oxidative DNA damage, oxidative stress and coenzyme Q10 in patients with coronary artery disease. Int J Med Sci. 2012;9(8):621–26. https://doi.org/10.7150/ijms.4768

20. Lee BJ, Lin YC, Huang YC, Ko YW, Hsia S, Lin PT. The relationship between coenzyme Q10, oxidative stress, and antioxidant enzymes activities and coronary artery disease. Scientific World Journal. 2012;2012:1–8. http://doi.org/10.1100/2012/792756

21. Kontush A, Schippling S, Spranger T, Beisiegel U. Plasma ubiquinol-10 as a marker for disease: is the assay worthwhile? Biofactors. 1999;9(2–4):225–9. https://doi.org/10.1002/biof.5520090217

22. Sharma A, Fonarow GC, Butler J, Ezekowitz JA, Felker GM. Coenzyme Q10 and heart failure: a state-of-the-art review. Circ Heart Fail. 2016;9(4):e002639. https://doi.org/10.1161/CIRCHEARTFAILURE.115.002639

23. Драпкина ОМ, Чернова ЕМ, Корнеева ОН. Статины и миопатия: молекулярные механизмы. Рациональная фармакотерапия в кардиологии. 2012;8(3):469–73.

24. Румянцев НА, Кукес ВГ, Казаков РЕ, Румянцев АА, Сычев ДА. Использование фармакогенетического тестирования для предотвращения нежелательных лекарственных реакций при терапии статинами. Терапевтический архив. 2017;89(1):82–7. https://doi.org/10.17116/terarkh201789182-87

25. Mabuchi H, Higashikata T, Kawashiri M, Katsuda S, Mizuno M, Nohara A, et al. Reduction of serum ubiquinol-10 and ubiquinone-10 levels by atorvastatin in hypercholesterolemic patients. J Atheroscler Thromb. 2005;12(2):111–9. https://doi.org/10.5551/jat.12.111

26. Rundek T, Naini A, Sacco R, Coates K, DiMauro S. Atorvastatin decreases the Coenzyme Q10 level in the blood of patients at risk for cardiovascular disease and stroke. Arch Neurol. 2004;61(6):889–92. https://doi.org/10.1001/archneur.61.6.889

27. Larsen S, Stride N, Hey-Mogensen M, Hansen CN. Bang LE, Bundgaard H, et al. Simvastatin effects on skeletal muscle relation to decreased mitochondrial function and glucose intolerance. J Am Coll Cardiol. 2013;61(1):44–53. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2012.09.036

28. Caso G, Kelly P, McNurlan MA, Lawson WE . Effect of coenzyme Q10 on myopathic symptoms in patients treated with statins. Am J Cardiol. 2007;99(10):1409–12. https://doi.org/10.1016/j.amjcard.2006.12.063

29. Marcoff L, Thompson PD. The role of coenzyme Q10 in statin-associated myopathy: a systematic review. J Am Coll Cardiol. 2007;49(23):2231–7. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2007.02.049

30. Blescke B, Wllis R, Anthony M, Casselberry N, Datwani M, Uhley VE. The effect of pravastatin and atorvastatin on coenzyme Q10. Am Heart J. 2001;142(2):E2. https://doi.org/10.1067/mhj.2001.116762

31. Qu H, Meng Y, Chai H, Liang F, Zhang JY, Gao Z, Shi DZ. The effect of statin treatment on circulating coenzyme Q10 concentrations: an updated meta-analysis of randomized controlled trials. Eur J Med Res. 2018;23(1):57. https://doi.org/10.1186/s40001-018-0353-6

32. Sourris KC, Harcourt BE, Tang PH, Morley AL, Huynh K, Penfold SA, et al. Ubiquinone (coenzyme Q10) prevents renal mitochondrial dysfunction in an experimental model of type 2 diabetes. Free Radic Biol Med. 2012;52(3):716–23. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2011.11.017

33. Ates O, Bilen H, Keles S, Alp HH, Keleş MS, Yildirim K, et al. Plasma coenzyme Q10 levels in type 2 diabetic patients with retinopathy. Int J Ophthalmol. 2013;6(5):675–9. https://doi.org/10.3980/j.issn.2222-3959.2013.05.24