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蛋白质类 辅酶

一、化学结构与理化性质

  辅酶Q10(coenzyme Q10)又名维生素Q、维生素辅酶Q10、泛醌,是生物体内广泛存在的脂溶性醌类化合物,结构与维生素K类似。分子式为C59H9O4C59H90O4。,分子量为863.36,CAS号为303-98-0。

 

辅酶Q10的化学结构

 

    辅酶Q10在室温下呈黄色或橙黄色结晶性粉末,无嗅无味。因辅酶Q10具有长的异戊二烯侧链,故易溶于氯仿、苯和四氯化碳,能溶于丙酮、石油醚和乙醚,微溶于乙醇,不溶于水和甲醇。遇光易分解成微红色物质,而对温度、湿度较稳定,熔点为49℃。

    细胞中的辅酶Q10有三种氧化还原状态,即氧化型醌(Q),还原型醌(QH2)和自由基半醌(QH),其氧化还原电位为0.542V,氧化型较还原型稳定[2]。还原态的辅酶Q10和异戊二烯单体全反式结构的辅酶Q10,比氧化态的辅酶Q10和异戊二烯单体全顺式结构的辅酶Q10具有更高的活性和药理作用。

二、主要来源与生产制备方法

主要来源  辅酶Q10在自然界中分布广泛,主要存在于酵母、植物叶子、种子及动物心脏、肝中[1],其在羊心、猪肝、麸皮和菠菜中的含量分别是206μg/g、95μg/g、463μg/g和49μg/g。

生产制备方法  辅酶Q10的生产方法有动植物组织提取法、植物细胞培养法、化学合成法和微生物发酵法。动物细胞提取法由于生产效率较低,工艺落后,目前在工业化生产中已基本不用。化学合成法是我国目前主要的工业化生产方法。微生物发酵法是近几年全球开发的热点,被认为是最有前途的生产方式。化学合成法是目前工业化生产的主要方法,但是由于其路线步骤繁杂、涉及试剂较多、反应条件苛刻、总体产率不高、顺/反异构体的混合物不易分离且副产品多等缺点,其应用受到极大限制。微生物发酵法由于不受原料限制,原料成本低,分离过程相对简单,不存在顺/反式异构体的问题,易控制及可实现大规模生产等优点,微生物发酵法生产辅酶Q10已成为当前研究的热点。其对辅酶Q10的高产菌株进行培养皂化法(醇-碱皂化法)、溶剂萃取法(醇-醚混合提取法)、吸附层析法等[2]进行辅酶Q10的提取、精制。目前微生物发酵法生产辅酶Q10。已在日本实现了商业化生产。

天然的辅酶Q10是反式的形式,合成的Q10是反式(trans)和顺式(cis)两种异构体。在USP限制顺式和其他形式异构体<1.5%。

三、生理功能及作用

抗氧化作用  辅酶Q10有氧化型(CoQ10)和还原型(CoQ10H2)两种存在形式,它在细胞膜内基本上都是以还原态形式存在,从而保证了其作为抗氧化剂的有效性。辅酶Q10具有与维生素E相类似的抗氧化功能。在用辅酶Q10防治大鼠内毒素休克及防治离体大鼠心肌细胞缺氧试验中发现,辅酶Q10能显著提高动物或细胞存活率,显著减少组织细胞中的脂质过氧化物的含量。

自由基清除作用  辅酶Q10的氧化型和还原型均具有强大的自由基清除作用,其还原型(QH2)比氧化型(Q)作用强3倍。内、外源性辅酶Q10均可通过其还原型(QH)传递H给自由基,中断其连锁反应,抑制自由基对生物膜的损伤。辅酶Q10在体内可以清除多种氧化诱导剂(如高亚氯酸盐、脂质氧化酶、过渡金属等)诱导产生的自由基,如氧中心自由基、碳中心自由基和单线态氧等。

稳定生物膜功能  辅酶Q10可防止因过量维生素A所导致的红细胞膜及溶酶体膜的不稳定,有助于维持细胞膜通道的完整性。同时,辅酶Q10可以抑制磷酸酶的活性,加强ATP的再合成,防止细胞膜破裂及肌纤维结构的破坏,保护生物膜结构的完整性[6]。

参与呼吸链电子传递  辅酶Q10存在于线粒体内膜上,将底物给出的电子传递到氧化系统,同时将质子传递到膜外,这样就导致了膜两侧的质子梯度,从而产生ATP。生物氧化过程中的电子传递,必须有辅酶Q10参与反应,它是线粒体呼吸链限速反应的关键性物质,也是线粒体氧化磷酸化反应中几种重要酶(NADH和复合物Ⅲ)的辅助成分。

四、安全性研究

人群资料  采用双盲法使用较高剂量的辅酶Q10进行试验,均未观察到明显副作用(如帕金森病病人每日摄入2400mg,帕金森病早期病人每日摄入1200mg,健康成年人每日摄入900mg等)。此外,还有大量临床数据显示给健康或者患有某些疾病的患者每日服用100~390mg都未发现明显副作用[7]。

但是,也有一些临床研究发现,心肌梗死病人每天服用600mg辅酶Q10[9]时,可能会引起恶心、消化不良、腹痛等。另外,在一项为期l6个月的临床试验中,受试者为80人,采用的剂量是300~1200mg/d,并没有发现明显的恶心和其他副作用[7]。

除了这些轻微、短暂的胃肠不适外,尚无其他副作用的报道。上述报道的恶心及相关的负效应表明其与经口给予辅酶CoQ10胶囊中的某些其他成分有关,而与辅酶Q10的含量并没有剂量-效应关系。在临床给予剂量分别为每日60mg、120mg、150mg、l80mg、600mg和1200mg都报道了有恶心反应,但是在多数研究中,恶心反应的发生率和严重情况与给予安慰剂的对照组并无明显差异[7]。因此得出辅酶Q10的可观察到的安全水平

OSL(observed safety level)为1200mg/d。临床数据表明以辅酶Q10用作膳食补充是十分安全的[10]。

代谢情况  辅酶Q10是脂溶性物质,吸收代谢如同其他脂肪一样。外源性辅酶Q10进入体内后被小肠黏膜细胞吸收,然后经淋巴系统转运作为乳糜微粒的一个部分,最终到达肝并结合脂蛋白入血,释放到循环系统。

需高能量和活动高的组织如心脏、肌肉、肝含有高含量的辅酶Q10未被吸收的辅酶Q10主要通过粪便排出体外,还通过胆管排出。

急性毒性  采用一种新型的含有40%辅酶Q10的水溶液(Q10EP40)进行SD大鼠的28天经口急性毒性试验,给予剂量分别为500mg/(kg·d)、1000mg/(kg·d)和2000mg/(kg·d),结果表明各剂量组与对照组在行为、体重、摄食量、尿样分析、血常规、血生化、眼科检查、病理分析和组织检查、器官重量等方面无明显差异。基于此,获得Q10EP40的NOAEL值为2000mg/(kg·d)。

选择商品化的辅酶Q10产品(Bio-Quinone)进行试验,纯度大于98%,每组20只ICR小鼠,雌雄各半进行急性毒性试验,持续14天。每天以20g/kg的剂量灌胃2次,每天观察试验组和对照组各小鼠的形态、生理状况、行为变化和死亡率情况。结果表明该剂量没有引起明显的临床征象、负效应、异常行为或死亡。

遗传毒性  (1)精子形态:将5组每组10只体重30~35g雄性小鼠,连续5天经口灌胃,分别给其中3组2.5g/kg、5.0g/kg和10.0g/kg的辅酶Q10,阴性对照组和阳性对照组分别给予玉米油和40mg/kg环磷酰胺(CP)。在第35天进行精子形态试验,结果表明辅酶Q10处理组和阴性对照组的精子形态并无明显差异,而阳性对照组异常精子数则明显增加。

(2)骨髓嗜多染红细胞微核试验:将5组每组10足只小鼠体重25~30g,雌雄各半,连续2天分别给其中3组2.5g/kg、5.0g/kg和10.0g/kg的剂量。阳性、阴性对照组分别给予玉米油和40mg/kg环磷酰胺(CP),处理6h后进行骨髓穿刺涂片。各辅酶Q10处理组与阴性对照组相比,并没有提高小鼠嗜多染红细胞(PCE)微核的频度,而阳性对照组会明显提高微核PCE的频度。

亚慢性毒性  将4组每组20只大鼠,雌雄各半,其中一组为对照组,其他分别经口灌胃0.56g/kg、1.13g/kg和2.25g/kg。30天之后进行病理分析,结果表明处理组与对照组在活动能力、条件反射、肌肉张力、呼吸及体重方面都没有明显差异。

慢性毒性与致癌性  以微生物发酵法获得的辅酶Q10经口给大鼠灌胃,剂量为100 mg/(kg·d)、300 mg/(kg·d)、600 mg/(kg·d)和1 200mg/(kg·d),为期52周,结果表明各剂量组在死亡率、临床征象、体重、进食及病理检测结果方面均与对照组无明显差异,没有发现明显负效应(NOAEL)。在1200mg剂量组发现鼠的鼻腔中有橙色、颗粒状分泌物,且可以在显微镜下观察到肠系膜淋巴结增多,但相应的组织和器官并没有发生异常或损伤,因此这类异常可能是偶然接触结晶的试验材料所致。结果显示,大鼠对辅酶Q10的最大可耐受剂量为1200mg/(kg·d)。

生殖与发育毒性  尚未见相关文献报道。

其他  仅从经口途径的毒性试验研究表明大鼠的辅酶Q10致死剂量高于5000mg/kg。

五、常见使用方法与调查/推荐摄入量

常见使用方法

食品  在美国和日本,辅酶Q10作为一种维生素用作食品添加剂,可广泛应用于食品。

保健食品  可直接申请作为保健食品,食用的推荐摄入量每天不超过50mg/d。

其他  在药品、护肤品中添加。

调查/推荐摄入量

调查摄入量  尚未查到有效资料。

推荐摄入量  辅酶Q10不是必需营养素。尚须有权威机构推荐摄入量。日本设定辅酶Q10ADI为每日≥12mg/kg,每日最大摄入量为300mg,由于长期大量摄入辅酶Q10对人体健康的有效性科学依据还不够充分,目前还未设定日最大允许摄人量。中国、欧盟和日本都已经将辅酶Q10用于医药领域。

美国根据临床试验设定了辅酶Q10作为膳食补充剂的每天最大摄入剂量为1200mg。

欧盟营养委员会(CRN)经过安全性评估后得出的结论是由于在人群试验中尚未发现任何与辅酶Q10相关的负效应。根据目前的研究结果暂时无法设定NOAEL,因此,设定1200mg/d为可观察到的安全水平(OSL)。

比利时设定的辅酶Q10作为食品补充剂的最大摄入量为每天200mg。

六、国际组织和各国政府评价、批准、认可情况

中国  批准其应用于保健食品,含辅酶Q10的产品,允许申报的保健功能暂限定为缓解体力疲劳、抗氧化、辅助降血脂和增强免疫力等。也批准其可作为药物原料使用。

美国  辅酶Q10作为一个1994年前的“老成分”在美国用于膳食补充剂,以及应用在医药领域。还作为营养物质用于食品添加剂,作为非处方药和功能性食品在超市、食品连锁店和药店自由出售。

欧盟  尚未查到有效资料。

澳/新  尚未查到有效资料。

日本  1974年,日本就将辅酶Q10用于治疗充血性心力衰竭。2001年,日本允许将辅酶Q10作为食品或膳食补充剂。

七、注意事项和禁忌

不适宜人群  辅酶Q10最好和含有油脂的食物一起食用,因为它能在油脂中溶解。当身体缺乏油脂时,它很难被吸收。在妇女怀孕和哺乳期间服用其补充剂的安全性尚未见报道。

禁忌  辅酶Q10能降低化疗和药物对心脏的损害。阿霉素是多种癌症的常用治疗药物,辅酶Q10能提高其抗癌性。降血糖药物(如甲磺吖庚脲)和降血脂药物(如二甲苯氧庚酸)都会影响辅酶Q10的含量。有研究证实辅酶Q10能降低降血脂药物(如warfarinWarfarin)的药效[16]。

与药物相互作用  未查见相关文献资料。

其他  可有胃部不适、食欲减退、恶心、腹泻、心悸,偶见皮疹。


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