Materiał został udostępniony dzięki uprzejmości firmy MSE Pharmazeutika oraz laboratorium Biovis.
Człowiek jest tak zdrowy, jak zdrowe są jego mitochondria. Widzimy tu komórkę wyposażoną w zdrowe mitochondria. Mitochondria produkują dużo energii oraz niewielką ilość wolnych rodników. Wolne rodniki są produktem ubocznym procesu generowania energii. One również pełnią bardzo ważne funkcje w komórce. Są nam potrzebne, lecz jedynie w niewielkich stężeniach. Dlatego komórki posiadają sieć przeciwutleniaczy, które utrzymują stężenie wolnych rodników pod kontrolą. Problem pojawia się wtedy, gdy komórka z uszkodzonymi mitochondriami generuje niewiele energii, za to wytwarza dużo wolnych rodników. Taki stan może być konsekwencją np. niewłaściwego odżywiania, stresu fizycznego i psychicznego, wpływu toksyn środowiskowych, wirusów takich jak koronawirusy (SARS-CoV-2), nadmiernego spożycia alkoholu, narkotyków lub nawet normalnego procesu starzenia. Liczne gromady wolnych rodników mogą atakować struktury komórkowe, takie jak lipidy, DNA, białka itp. Proces ten określamy mianem stresu oksydacyjnego. Stres oksydacyjny może wywołać stany zapalne, a także deficyt bioenergetyczny. Szczególnie podatne na stres będą narządy wyróżniające się zwiększonym zapotrzebowaniem na energię, takie jak mózg, wątroba, nerki i serce.
Bioenergetyka bijącego serca
Serce stanowi zaledwie około 0,5% masy naszego ciała, lecz potrzebuje około 8% całkowitej ilości ATP, którą produkujemy każdego dnia. Nasz organizm nie potrafi magazynować ATP, dlatego musi go produkować codziennie w dużych ilościach. Dzienne zapotrzebowanie na ATP odpowiada w przybliżeniu masie naszego ciała. Co oznacza, że jeśli dana osoba waży 70kg, to potrzebuje codziennie 70kg ATP. Serce waży wprawdzie jedynie 300 gramów, ale jeśli wziąć pod uwagę, że jego zapotrzebowanie na ATP wynosi 8% masy ciała, oznacza to, że serce potrzebuje do prawidłowego funkcjonowania około 5,5kg ATP dziennie. Nic więc dziwnego, że komórki serca mają największy odsetek mitochondriów. Mitochondria stanowią około 30% objętości komórki. Jeśli przyjrzymy się szczegółowo strukturze serca, zobaczymy komórki serca zwane również miocytami lub kardiomiocytami.
Tu z kolei widzimy miofibryle czyli przebiegające wzdłużnie, równoległe włókienka mięśniowe. Widzimy też siateczką sarkoplazmatyczną, zaś między miofibrylami zauważamy mitochondria. Mitochondria wytwarzają ATP, który ma decydujące znaczenie dla takich funkcji mięśnia sercowego, jak skurcz i relaksacja mięśnia sercowego. Przy niewydolności serca mitochondria nie są w stanie wyprodukować wymaganej ilości ATP. Za to wytwarzają duże ilości reaktywnych form tlenu, które prowadzą do apoptozy, czyli śmierci kardiomiocytów. Dlatego przejawem charakterystycznym dla niewydolności serca jest niedobór energii powodowany dysfunkcją mitochondriów.
W tym miejscu chciałabym zestawić zapotrzebowanie na energię z ilością energii, jaką może dostarczyć serce zdrowe w porównaniu z sercem niewydolnym. Serce zdrowe cechuje równowaga między energią zużywaną a energią wytwarzaną. W przypadku niewydolności mięsień sercowy wciąż potrzebuje dużo energii, lecz dysfunkcyjne mitochondria wytwarzają ograniczone ilości energii, co prowadzi do zachwiania równowagi.
Współczesne metody leczenia niewydolności serca starają się zmniejszać zapotrzebowanie serca na energię za pomocą leków, takich jak beta-blokery. Ignorują jednak w całości zaburzenia czynności mitochondriów. Terapie nowej generacji powinny zatem nie tylko ograniczać zapotrzebowanie serca na energię, ale uwzględniać również dysfunkcje mitochondriów i procesy generowania energii. Takie podejście jest możliwe, jeśli zastosujemy kombinację koenzymu Q10 i selenu.
Związek zwany koenzymem Q10 jest Państwu zapewne znany. Jest to substancja endogenna, występująca we wszystkich komórkach naszego ciała. Zadaniem koenzymu Q10 jest przenoszenie elektronów w łańcuchu oddechowym. Widzimy na ekranie schemat łańcucha oddechowego z jego pięcioma kompleksami. Widzimy też, że Q10 przenosi elektrony między kompleksem I i III lub między kompleksem II i III. Możemy zatem stwierdzić, że brak koenzymu Q10 całkowicie pozbawiłby nasze komórki zdolności wytwarzania energii. Koenzym Q10 występuje zasadniczo w dwóch różnych stanach utlenienia. Jednym z nich jest zredukowana lub aktywna forma zwana ubichinolem. Ubichinol jest również bardzo silnym przeciwutleniaczem. Może wchodzić w bezpośrednie interakcje z reaktywnymi formami tlenu (ROS), aby im przeciwdziałać. Ubichinol ulega jednak w tym procesie przekształceniu w ubichinon, który stanowi utlenioną formę koenzymu Q10 będącą zarazem formą nieaktywną. Ubichinon może jednak zostać ponownie zredukowany. Proces ten wymaga współudziału trzech różnych enzymów. Jednym z nich jest reduktaza tioredoksyny. Jest ona selenoproteiną czyli białkiem wymagającym do katalizy obecności selenu. Co pozwala nam wnioskować o ścisłym związku pomiędzy koenzymem Q10 i selenem.
Funkcje koenzymu Q10 w organizmie
Mamy cykl przemian ATP-ADP. Można powiedzieć, że energia jest recyklingowana w procesie, który nieustannie toczy się w kompleksie V mitochondriów. Widzimy tutaj, że gdy ATP ulega rozszczepieniu do ADP, to ADP jest następnie regenerowany do ATP w mitochondriach. Dzieje się to w sposób ciągły, aby na czas wytworzyć duże ilości energii potrzebnej organizmowi każdego dnia. ATP nie jest syntetyzowany od nowa, organizm generuje tą drogą jedynie niewielką część ATP.
Koenzym Q10 odgrywa istotną rolę nie tylko w procesie pozyskiwania energii, ale także w kontekście innych funkcji. Obok kluczowej roli, jaką pełni w procesach przekształcania energii, jest także ważny dla naszego układu odpornościowego, naszych narządów, takich jak serce i układ nerwowy, a także elastyczności naczyń krwionośnych. Koenzym Q10 jest jednym z najsilniejszych wymiataczy rodników i chroni nasz organizm przed stresem oksydacyjnym. Wspomaga również procesy naprawcze komórek i zapobiega stanom zapalnym. Dlaczego zatem powinniśmy przyjmować Q10, skoro nasz organizm jest w stanie go wyprodukować, gdyż jest to substancja endogenna? Otóż dlatego, że zdolność naszego organizmu do produkcji Q10 maleje z wiekiem. Dzieje się tak mniej więcej od 20 roku życia. Jak widzimy, w wieku 20 lat nasz organizm syntetyzuje całkowitą czyli maksymalną ilość koenzymu Q10. Za to w wieku 40 lat, w naszym sercu stwierdzamy zaledwie 60% pierwotnej ilości Q10, a w wieku 80 lat już tylko 40%. Oczywiście istnieją pokarmy zawierające koenzym Q10, jak te pokazane na zdjęciu. Lecz stężenie Q10 w tych produktach jest tak niskie, że nie zdołamy za ich pomocą skompensować narastających niedoborów. Wiemy też, że niedobór Q10 wiązany jest też z różnymi chorobami przewlekłymi.
Ubichinol jest lepiej wchłaniany niż ubichinon
Przyjmując koenzym Q10 warto pamiętać, że ubichinol wchłania się lepiej od ubichinonu. Oto wyniki badania przeprowadzonego na Uniwersytecie w Sewilli. Diagram przedstawia krzywe stężenia koenzymu Q10 we krwi po przyjęciu trzech różnych preparatów dostępnych na rynku, każdy w dawce 100mg. Niebieska krzywa przedstawia ubichinol, płynny produkt w formule nano. Czerwoną linią zaznaczono wyniki otrzymane dla ubichinonu, również płynnego produktu w formule nano. Kolor zielony reprezentuje ubichinon w postaci kapsułek. A tak przedstawia się ubichinol w formule nano, pokazany tu na niebiesko. Jak widać, koenzym Q10 zawarty jest w mikroskopijnych kroplach. Kropelki te mają średnicę około 50 nanometrów. Produkt nie zawiera olejów, zaś koenzym Q10 przyjmuje w tym przypadku postać zimnego stopu. Przeprowadzamy również test w celu stwierdzenia, czy mamy do czynienia z dyspersją nano czy też dyspersją cząstek koloidalnych. Wykorzystujemy przy tym efekt Tyndalla, dający efekt rozpraszania światła wyłącznie w obecności tych mikroskopijnych cząstek. W przypadku zwykłego roztworu efekt ten nie występuje.
Resuscytacja po zatrzymaniu krążenia: wytyczne Amerykańskiej Akademii Neurologii
Koenzym Q10 znajduje również zastosowanie w medycynie ratunkowej. Poniżej przedstawiam wyniki badania obejmującego 49 pacjentów, którzy doznali zatrzymania krążenia i przeszli resuscytację. Połowę z tych osób poddano hipotermii. W celu spowolnienia metabolizmu, temperatura ciała pacjentów została obniżona na 24h do poziomu 35 stopni. U pacjentów z drugiej grupy, oprócz hipotermii zastosowano również koenzym Q10. I to możliwie jak najszybciej po zdarzeniu, mam na myśli przedział czasu od 1 do 8 godzin. Proszę popatrzeć: pierwsza dawka wynosiła 250 mg płynnego ubichinonu. W ciągu następnych pięciu dni pacjenci otrzymywali 3 razy dziennie po 150 mg ubichinonu. Jak można zauważyć, w grupie traktowanej wyłącznie hipotermią wskaźnik przeżycia wyniósł po 3 miesiącach 29%, zaś w grupie, która otrzymywała Q10, wzrósł do wartości 68%. Widzimy zatem zdecydowaną różnicę. Kiedy przyjrzymy się konsekwencjom neurologicznym u pacjentów, to zauważmy wyróżnioną kolorem czerwonym grupę badanych, którzy zmarli w grupie traktowanej koenzymem Q10 i w grupie placebo. Zaś wśród pacjentów, którzy przeżyli, zamiast 4% aż 7% pacjentów nie doznało żadnej niepełnosprawności bądź była ona minimalna. To również pokazuje, jak ważny jest w takich przypadkach koenzym Q10.
Niestety, mimo że badanie zostało przeprowadzone w Niemczech, nie znam ani jednego niemieckiego szpitala, w którym po zatrzymaniu krążenia i akcji resuscytacyjnej podawano by koenzym Q10. Za to w Stanach Zjednoczonych koenzym Q10 został włączony do wytycznych Amerykańskiej Akademii Neurologii wymieniających środki zalecane w celu ochrony mózgu po reanimacji. Pozwoliłam sobie skopiować odnośny akapit. Proszę spojrzeć: 49 pacjentów poddanych samej hipotermii lub hipotermii w połączeniu z koenzymem Q10, który włączono do wytycznych Amerykańskiej Akademii Neurologii.
Działanie selenu w organizmie
Selen, jak Państwu zapewne wiadomo, jest pierwiastkiem śladowym. Jest absolutnie niezbędny do życia. Wchodzi w skład dwóch różnych aminokwasów, selenocysteiny i selenometioniny. Selen pełni istotną funkcję biologiczną, wchodząc w postaci selenocysteiny w strukturę różnych selenoprotein. Jak dotąd, opisano 25 różnych selenoprotein lub rodzin selenoprotein. Proszę spojrzeć na porównawcze zestawienie struktury cysteiny z selenocysteiną. Widać, że jedyną różnicę stanowi atom, który w przypadku cysteiny jest atomem siarki, zaś w przypadku selenocysteiny jest atomem selenu. Nasz organizm nie potrafi samodzielnie wytworzyć selenu, dlatego ważne jest, aby dostarczać go za pomocą odpowiedniej diety i/lub suplementacji.
Jak prezentuje się obecnie spożycie selenu przez mieszkańców Niemiec i innych krajów europejskich? Gorzej niż źle, jak wynika z poniższego wykresu. Widzimy rezultaty dla Niemiec wyróżnione kolorem czerwonym, obok pozostałych krajów europejskich. Tu zaś w porównaniu ze Stanami Zjednoczonymi. Stan ten jest konsekwencją faktu, że nasze gleby w Europie są ubogie w selen. Rośliny, które tutaj rosną, siłą rzeczy też pobierają niewiele selenu. Co za tym idzie, zwierzęta karmione tymi roślinami również otrzymują niewiele selenu. I nie ma znaczenia, czy jesteśmy wegetarianami, czy nie. Przyjrzyjmy się wartościom referencyjnym spożycia selenu sformułowanym przez Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności. Jak widać, Urząd zaleca osobom dorosłym, w tym także kobietom w ciąży, przyjmować 70 mikrogramów selenu dziennie. Zaś matkom, które karmią piersią: 85 mikrogramów dziennie. Moim zdaniem, ta dawka jest zbyt niska. Aby selenoproteina P, służąca jako biomarker podaży selenu w organizmie, mogła osiągnąć odpowiedni poziom, potrzebujemy co najmniej 100 mikrogramów dziennie.
Metabolizm selenu nieorganicznego i wchodzącego w skład związków organicznych
Przedstawię teraz kilka informacji dotyczących metabolizmu selenu nieorganicznego i związanego organicznie. Mówimy o formach, które możemy przyjmować z pokarmem lub w postaci suplementów. Oto struktura selenometioniny. A tu widzimy selenin. Są to najczęściej spotykane formy selenu. Tu zaś widzimy selenometioninę, która często występuje w żywności pochodzenia roślinnego. Selenometionina wchodzi w skład białek w miejsce metioniny. Lecz nie regularnie, ale raczej losowo. Białka zawierające selenometioninę są bez znaczenia. Są nieistotne biologicznie, stanowią natomiast magazyn selenu w organizmie.
Aby selen mógł zostać wykorzystany do syntezy selenocysteiny, musi zostać uprzednio uwolniony z selenometioniny lub innych związków z grupy selenoprotein. Tutaj ponownie widzimy selenocysteinę na jej t-RNA, który to proces prowadzi do syntezy selenoprotein. A selenoproteiny pełnią bardzo ważne funkcje w komórce. Nasz organizm wydala nadmiar selenu z moczem lub powietrzem, które wydychamy. Warto pamiętać, aby przyjmując selenin sodu, nie łączyć go z witaminą C, ponieważ witamina ta upośledza wchłanianie sodu. Dlatego zaleca się przyjmowanie seleninu sodu i witaminy C w odstępie co najmniej jednej godziny.
Aktywność selenoprotein
Selenoproteiny cechują się szerokim spektrum działania. Jedną z ich funkcji jest ochrona przed stresem oksydacyjnym czyli reaktywnymi formami tlenu. Tak działa nie tylko peroksydaza glutationowa, ale także reduktaza tioredoksyny. Jak już wspomniałam, jedna z selenoprotein odpowiada za redukcję ubichinonu do ubichinolu. Mamy też selenoproteinę odpowiedzialną za utrzymanie sprawności mitochondriów. Tu warto podkreślić rolę reduktazy tioredoksyny i dejodynazy. Mamy również inną grupę selenoprotein, które wspierają układ odpornościowy, a także łagodzą reakcje zapalne. Spójrzmy na ogólnoustrojowe działanie selenu. Selen wspomaga czynność tarczycy, wpływa korzystnie na płodność u mężczyzn i kobiet, poprawia efektywność pracy mózgu i pamięci, a także przeciwdziała toksyczności metali ciężkich, takich jak rtęć.
Pokażę teraz Państwu wyniki badań z wykorzystaniem hodowli linii komórek nerwowych pochodzących z hipokampa. Komórki hodowano w różnych warunkach. Jedne rozmnażały w warunkach normoksji czyli wystarczającej ilości tlenu. Inne znów w warunkach hipoksji czyli niedostatku tlenu. Jak można zauważyć, w warunkach niedotlenienia aktywność wszystkich kompleksów łańcucha oddechowego była ograniczona. Jeśli jednak komórki te otrzymały wcześniej selen, aktywność kompleksów I i IV pozostała niezmieniona, zaś aktywność kompleksów II i III wskazywała, że kompleksy te również doświadczyły częściowej ochrony.
Niski poziom selenu wiąże się również ze zwiększonym ryzykiem śmiertelności. Oto wyniki badania, którym objęto 1042 osoby dorosłe w wieku średnio 76 lat. Badanie to prowadzono przez 6 lat. Widzimy, że do zmniejszenia ogólnego ryzyka śmiertelności niezbędne jest stężenie selenu powyżej 1 mikromola lub 80 mikrogramów na litr.
Jak suplementacja Q10 i selenu wpływa na nasze ciało
Szczególnie pozytywny wpływ na serce takich pacjentów mają koenzym Q10 i selen. Jak Państwo widzą, koenzym Q10 i selen redukują poziom biomarkera niewydolności serca (NT-proBNP). Markerem jest N-koniec mózgowego peptydu natriuretycznego. NT-proBNP jest białkiem bądź peptydem, który jest wytwarzany w kardiomiocytach, kiedy serce jest pod ciśnieniem czyli kiedy mięsień sercowy się rozciąga. Rozciągnięcie komórek mięśniowych serca stanowi bodziec do syntezy peptydu NT-proBNP w kardiomiocytach. Peptyd ten działa jak hormon. Może rozszerzać naczynia krwionośne i zwiększać produkcję moczu. Widzimy tutaj, że po uwolnieniu w kardiomiocytach cząsteczki NT-proBNP ulegają rozszczepieniu. Cząsteczką czynną biologicznie jest de facto BNP.
Pozostałą część mózgowego peptydu natriuretycznego stanowi N-koniec tego białka, który w porównaniu z peptydem (BNP) ma długi okres półtrwania i dlatego dobrze sprawdza się jako biomarker. Widzimy tu wysoki poziom peptydu NT-proBNP, który wskazuje na zwiększone ryzyko chorób sercowo-naczyniowych. Proszę spojrzeć na wartości wyjściowe w obu grupach, aktywnej i placebo. Niewielka wyjściowa różnica jest praktycznie istotna. Niemniej 48 miesięcy czyli 4 cztery lata później, różnica staje się już duża. Tutaj (w grupie placebo) stężenie peptydów NT-proBNP wyraźnie wzrosło i różnica stała się znacząca. Pozytywny wpływ Q10 i selenu zaobserwowano również w badaniu echokardiograficznym. Q10 i selen zwiększają również poziom wolnych tioli w organizmie.
Tu mamy grupy tiolowe. Na początku eksperymentu poziomy tioli były w obu grupach zbliżone. Grupa otrzymująca verum zaznaczona jest kolorem czerwonym, grupa otrzymująca placebo – kolorem niebieskim. Widzimy, że po czterech latach poziom tioli w surowicy był znacznie wyższy w grupach, które otrzymywały koenzym Q10 i selen. Osoby te wykazywały mniejszy stres oksydacyjny, a wiemy, że stres oksydacyjny odgrywa ważną rolę w patofizjologii chorób sercowo-naczyniowych. Wyższe poziomy tioli wiążą się też z niższym ryzykiem śmiertelności. Na Rys. 2 widzimy pacjentów z niskimi wartościami w grupie tiolowej, u których występuje wyższe ryzyko śmiertelności. Ochronne działanie koenzymu Q10 i selenu utrzymuje się nawet po przerwaniu terapii. Z Rys. 2 wynika też, że choć pacjenci otrzymywali kombinację Q10 i selenu tylko przez cztery lata, to jeszcze po 10 latach wciąż dał się obserwować pozytywny efekt.
Koenzym Q10 i selen poprawiały też funkcjonowanie tarczycy. Działanie to zbadano u części opisywanych badanych, konkretnie u 326 uczestnikach testu, z których połowa otrzymywała Q10 i selen, a druga połowa placebo. Widzimy tu (na Rys. 1 lub po lewej) poziom we krwi hormonu stymulującego tarczycę (TSH). Na początku badania poziomy TSH były w obu grupach bardzo podobne. Po czterech latach dostrzegamy wyraźną różnicę. W grupie placebo nastąpił znaczący wzrost. Wiemy, że TSH stymuluje produkcję hormonu tarczycy – tyroksyny (T4).
Następnie tyroksyna jest uwalniana, zaś w komórkach docelowych następuje odszczepienie atomów jodu, które jest katalizowane przez dejodynazy, które są enzymami, w tym także selenoproteinami. T4 oznacza, że tyroksyna ma cztery grupy jodowe. W tej postaci, jest nieaktywna. Do jej aktywacji konieczne jest odszczepienie jednej z grup jodowych. Tu (na Rys. 2 lub po prawej stronie) widzimy wyniki pomiarów poziomu T3. Zauważmy, że na starcie badania stężenie T3 było podobne, po czym poziom T3 wzrósł w grupie, która przyjmowała koenzym Q10 i selen. Różnica jest znamienna statystycznie. Wzrost poziomu T3 tłumaczy się zwiększoną aktywnością dejodynaz.
Q10 i selen spowalniają również skracanie telomerów. Telomery to zakończenia chromosomów. W miarę upływu lat telomery się skracają, co ma związek z procesem starzenia się i podziałami komórek. Kiedy telomery nie są już w stanie chronić informacji genetycznej, komórka obumiera lub może stać się przyczyną problemów, takich jak rozwój nowotworu itp. Oto przykład – u 118 badanych, w grupie placebo długość telomerów uległa po czterech latach skróceniu, w przeciwieństwie do grupy z Q10 i selenem, w której długość telomerów pozostała niezmieniona.
