Koenzym Q₁₀ (Ubichinon) z chemicznego punktu widzenia

Koenzym Q₁₀ został odkryty w 1957 roku przez F.Crane’a, który jako pierwszy w świecie wyizolował ten związek z komórek serca wołu. Jest substancją o specyficznym zapachu, intensywnie żółtą, rozpuszczalną w tłuszczach i nierozpuszczalną w wodzie. Zaliczany jest do tzw. ubichinonów (od łac. ubitarius - wszechobecny i chinon - związek pierścieniowy), a jego budowa jest bardzo podobna do struktury witamin E i K. Pod względem chemicznym jest 3-dimetoksy-5-metylo-6-poliprenylo-1,4-benzochinonem (rys.1).

                                              Rys.1 Struktura koenzymu Q₁₀

Występowanie koenzymu Q₁₀

Związek ten jest szeroko rozpowszechniony w przyrodzie. Jego obecność stwierdzono w mikroorganizmach, tkankach roślinnych, zwierzęcych, a także we wszystkich komórkach ludzkiego organizmu, głównie w mitochondriach. Największe ilości Q₁₀ występują w mięśniu sercowym, nerkach i wątrobie. Zawartość w skórze jest stosunkowo mała, ze stężeniem 10-krotnie wyższym w naskórku niż w skórze właściwej. Organizm ludzkisyntetyzuje koenzym Q₁₀ z tyrozyny i kwasów tłuszczowych, przy czym jego biosynteza ulega obniżeniu wraz z wiekiem oraz podczas długotrwałego stresu. Po 35 roku życia poziom produkowanego koenzymu znacznie się obniża, a jego ilość nie pokrywa istniejącego zapotrzebowania.

Dlaczego jest niezbędny dla funkcjonowania komórki?

Koenzym Q₁₀ jest częścią składową łańcucha oddechowego, podstawowego elementu odpowiedzialnego za przemiany energetyczne w komórkach. Pełniąc w nim rolę przenośnika elektronów ulega odwracalnej reakcji utleniania-redukcji. W formie zredukowanej CoQ₁₀H₂ jest także jednym z ważniejszych lipidowych antyoksydantów, który zapobiega generowaniu reaktywnych form tlenu - niszczących białka i lipidy błonowe.Przyczynia się również do regeneracji innego silnego przeciwutleniacza liofilowego- α-tokoferolu. Jego obecność zwiększa skuteczność działania antyoksydacyjnego witaminy E. Ponadto ubichinon wykazuje także stabilizujące działa nie na błony komórkowe, będące wynikiem interakcji CoQ₁₀ z białkami błonowymi. Powoduje to większą odporność błon komórkowych na działanie czynników szkodliwych, zapobiega wypływowi z komórki substancji (H₂O, Mg²⁺, K⁺, Ca²⁺) niezbędnych do jej prawidłowego funkcjonowania, a także korzystnie wpływa na integralność wolnych kanałów wapniowych.

Skutki działania widoczne na skórze

Dzięki wymienionym właściwościom koenzym Q₁₀ zawarty w kremach i aplikowany na skórę posiada zdolność do opóźniania, a nawet zapobiegania niekorzystnym zmianom związanym z procesem starzenia i fotostarzenia się skóry. Dodatkowym atutem jest także dobra penetracja związku do głębiej położonych warstw skóry. Po zastosowaniu etanolowego roztworu koenzymu Q₁₀ na wyizolowaną skórę świńską uzyskano 20% przenikanie do naskórka i 27% do skóry właściwej.

Wielokierunkowe działanie potwierdzone w testach in vitro

Badano funkcjonowanie ubichinonu jako źródłaenergii, a także jako antyoksydantu w skórze. W hodowli ludzkich keratynocytów poddanych działaniu nadtlenku wodoru lubpromieniowaniu UVA zahamowano szkodliwy wzrost aktywności kinazy fosfotyrozyny i uzyskano ochronę przed utratą glutationu. Ubichinon zmniejszał również wywołane przez UVA in vitro oksydacyjne uszkodzenia DNA w keratynocytach oraz obniżał poziom mediatorów stanu zapalnego wytwarzanych przez fibroblasty skóry pod wpływem interleukiny 1 i UV. Efekt ten spotęgowało łączne zastosowanie karotenoidów i koenzymu Q₁₀ .

Ubichinon może powstrzymać związaną z wiekiem utratę kwasu hialuronowego oraz wpływać na podziały fibroblastów w skórze. Badania wykazały, że stare fibroblasty ludzkie in vitro wytwarzają mniej glikozaminoglikanów i mnożą się wolniej niż młode komórki, a dodatek ubichinonu podnosi stężenie glikozaminoglikanów i szybkość podziałów. Polepszenie funkcji fibroblastów pod wpływem koenzymu Q₁₀ zanotowano także u chorych z chorobą Parkinsona.

Koenzym Q₁₀ chroni ponadto przed wywołanym przez UVA rozpadem kolagenu. Wykazano in vitro, że zarówno ubichinon, jak i witamina E hamują wytwarzanie przez fibroblasty kolagenazy indukowanej przez UVA, co znacznie opóźnia rozpad kolagenu. Działanie supresyjne ubichinonu utrzymuje się przez dłuższy czas niż działanie witaminy E.

Potwierdzono także działanie antyoksydacyjne ubichinonu w skórze in vitro z zastosowaniem metody emisji fotonów o bardzo małej mocy (ultra-weak photon emission – UPE). Zwiększenie poziomu antyoksydantów powoduje zmniejszenie UPE. Badaniu poddano starzejącą się skórę dłoni, gdzie wykazano zmniejszenie aktywności antyoksydacyjnej o 33% w porównaniu ze skórą młodą. Poprawę uzyskano po 1 tygodniowym stosowaniu dwa razy dziennie 0,3% ubichinonu.Odnotowano również spadek aktywności antyoksydacyjnej po napromieniowaniu UVA, a utratę tę znacząco zmniejszono aplikując miejscowo na skórę ubichinon w stężeniu 0,3%.

Skuteczność działania potwierdzona w testach aplikacyjnych

Badano klinicznie skuteczność ubichinonu w usuwaniu objawów fotostarzenia skóry, stosując 0,3% krem z ubichinonem raz na dobę przez okres sześciu miesięcy na jedną połowę twarzy, a placebo na drugą. Po tym czasie wykonano odlewy zmarszczek wokół oczu, a uzyskaną poprawę przedstawiono na fotografiach umieszczonych na rys. 2. Jakościowa mikrofotografia wykazała zmniejszenie głębokości zmarszczek o 27%

Przed leczeniem                             5 tydzień                                             10 tydzień

Rys. 2. Zmniejszenie zmarszczek po stosowaniu ubichinonu.Silikonowe odlewy skóryukazujące redukcję głębokości zmarszczek wokół oczu u 46-letniej pacjentki po 10 tygodniach stosowania kremu z koenzymem Q₁₀

Innym klinicznym pomiarem zastosowanym w badaniu była ocena wielkości komórek w warstwie rogowej naskórka, co wynika z założenia, że przy wolniejszej wymianie komórek w starej skórze korneocyty stają się większe. Zastosowanie kremu z ubichinonem raz dziennie przez 6 miesięcy zmniejszyło wielkość korneocytów.

Termostabilność i fotostabilność

Ubichinon posiada jeszcze jedną ważną zaletę odróżniającą go od wielu innych antyoksydantów, a mianowicie jest termo- i fotostabilny. Wykazano, że nawet dawki przekraczające kilkakrotnie minimalne dawki rumieniotwórcze nie powodują jego rozkładu. Dzięki tym i wielu innym opisanym właściwościom znalazł on szerokie zastosowanie w recepturach wielu kosmetyków.

Regularne stosowanie kosmetyków zawierających CoQ₁₀ wpływa korzystnie na skórę. Powodują one zanik drobnych zmarszczek i spłycenie zmarszczek głębokich, wzrost nawilżenia i elastyczności skóry, która zyskuje zdrowy wygląd. Koenzym Q₁₀ wchodzi w skład preparatów przeciwzmarszczkowych i odmładzających, doskonale nadaje się również jako dodatek do kosmetyków dla cery wrażliwej. Skuteczność działania potwierdzona licznymi badaniami naukowymi stanowi najlepszy dowód na to, że stosowanie go jako składnika kremów kosmetycznych nie jest tylko chwytem marketingowym.

Red. Monika Krzyżostan

Bibliografia:

1. www.rynekchemiczny.com.pl/content/view/141/
2. Kuczyński S., Kuczyńska J., Goc A. (2001) Witaminy w kosmetykach: witamina E i  koenzym Q₁₀. Salon i Elegancja, 11, 16-17.
3. www.doz.pl/czytelnia/a721-Koenzym_Q10_-_nowe_odkrycie_kosmetyki
4. Potargowicz E., Staniszewska M., Szerszenowicz E. (2006) Koenzym Q₁₀ – właściwości i zastosowanie w kosmetyce. Pol. J. Cosmetol. 9(1), 2-6.
5. Drzewoski J. Farmakologia kliniczna koenzymu Q₁₀. www.hedat.pl/drzewoski.pdf
6. Burke E.K. (2006) Antyoksydanty zawarte w żywności. W: Dermatologia kosmetyczna – kosmeceutyki, red. Draelos Z. D., Wyd. Medyczne Urban & Partner , Wrocław, 119 -120.
7. http://www.lekka.pl/index.php/moda-i-uroda/koenzym-q10.html
8. Fuller B, Smith D, Howerton A, Kern D. (2006) Anti-inflammatory effects of CoQ₁₀ and colorless carotenoids. J. Cosmet. Dermatol., 5(1), 30-38.
9. Inui M, Ooe M, Fujii K, Matsunaka H, Yoshida M, Ichihashi M. (2008) Mechanisms of  inhibitory effects of CoQ₁₀ on UVB-induced wrinkle formation in vitro and in vivo. Biofactors., 32 (1-4), 237-243.