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Coenzym Q10 als Ubiquinon und Ubiquinol

Im Jahre 1978 wurden der Nobelpreis an Peter Mitchell für eine der wichtigsten Entdeckungen der Ernährungswissenschaft verliehen. In der Begründung für diese Auszeichnung hieß es u.a.: „Q10 ist ein unentbehrlicher Faktor für die Energiefreisetzung aus den Nährstoffen in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Körperzellen“

  • Es handelt sich dabei um ein Aminosäurenderivat (Dipeptid) aus Phenylalanin und Tyrosin.
  • Q10 kann vom Menschen synthetisiert werden
  • Ringförmige Verbindungen (in Chinonstruktur) aus Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatomen (kann Elektronen aufnehmen und wieder abgeben)
  • Gehört zur Gruppe der sog. Ubichinone; diese kommen in der Natur ubiquitär („ubi“ = überall) in allen lebenden Zellen vor
  • Es gibt Ubichinon 1-10 (= Coenzym Q1-10), wobei im Menschen v.a. Q10 aktiv ist. Q1-Q9 kommen v.a. bei Tieren und Pflanzen vor und können in Q10 umgebaut werden
  • Q10 ist ein Redoxsystem – dabei werden die reduzierte und die oxidierte Form ineinander umgewandelt:
    • Reduzierte Form = „Ubiquinol“
    • Oxidierte Form = „Ubiquinon“

 

Was bedeutet „Coenzym Q10“ eigentlich?

Coenzym: Ein Coenzym ist kein richtiges Enzym, sondern eine Art Enzym-Helfer, der für die Arbeit der Enzyme jedoch von großer Bedeutung ist. Es sind Moleküle, die bei enzymatischen Reaktionen eine Schlüsselrolle spielen. Sie arbeiten mit Enzymen zusammen, um biochemische Reaktionen im Körper zu ermöglichen oder zu erleichtern. Coenzyme sind oft essenziell für die Umwandlung von Nährstoffen in Energie oder für andere wichtige Stoffwechselprozesse.

Q10: Die "Q" steht für "Quinon", was auf die chemische Struktur des Moleküls hinweist. Quinone sind Verbindungen, die Elektronen in enzymatischen Reaktionen übertragen können. Die "10" in "Q10" bezieht sich auf die Anzahl der Isoprenyl-Einheiten in der Seitenkette des Moleküls.

 

Coenzym Q10 als Ubiquinon oder Ubiquinol?

Beide Formen sind Teil des gleichen Redoxsystems: Das oxidierte Ubiquinon wird benötigt, um Energie in Form von ATP zu produzieren, das reduzierte Ubiquinol hingegen fungiert als Antioxidans. Dies bedeutet, dass das reduzierte Q10 Elektronen abgibt, während das oxidierte Q10 Elektronen aufnimmt. 

Ubiquinon muss in den Zellen erst unter Energieaufwand in Ubiquinol umgewandelt werden, um optimal zu wirken. Deshalb kann es von Vorteil sein, wenn direkt Ubiquinol zugeführt wird, das der Dünndarm zudem zwei- bis viermal besser resorbieren kann (vgl. Hosoe K (2007): Study on safety and bioavailability of ubiquinol after single and 4-week multiple oral administration to healthy volunteers. Regul Toxicol Pharmacol; 47(1):19-28 und Ikematsu H (2006):  Safety assessment of coenzyme Q10 (Kaneka Q10) in healthy subjects: a double-blind, randomized, placebo-controlled trial, Regul Toxicol Pharmacol; 44, 212–218).

Man kann Ubiquinol erst seit etwa 20 Jahren auch in großen Mengen so herstellen, dass es stabil bleibt. Ubiquinol ist sehr reaktionsfreudig – deshalb ist es ja ein so starkes Antioxidans. Den Unterschied zwischen Ubiquinol und Ubiquinon kann man auch sehen: Ubiquinol ist ein weißes Pulver, Ubiquinon als die oxidierte Version ist gelb. Das ist ähnlich wie bei einem angeschnittenen Apfel: Auch er wird gelb, sobald die Schnittfläche Sauerstoff ausgesetzt ist – auch das liegt an der Oxidation.

 

Vorkommen im Menschen

  • In allen Zellen mit hohem Energieumsatz (z.B. Herz, Niere, Leber)
  • Q10-Konzentration nimmt mit zunehmendem Alter ab - alimentäre Zufuhr ist daher wichtig!

 

Coenzym Q10 in Lebensmitteln

  • Alimentäre Aufnahme ca. 5 - 10 mg / Tag
  • Besonders Q10- reich sind:
    • Sojabohnen, Walnüsse, Mandeln u. deren Öle
    • Fleisch, Makrelen, Sardinen
    • Nüsse, Weizenkeime,
    • grüne Bohnen, Spinat, Knoblauch
  • Q10-Konzentration je 100 Gramm:
    • Sardinen: 6,40 mg/100 g
    • Rindfleisch: 3,30 mg/100 g
    • Schweinefleisch: 3,20 mg/100 g
    • Geflügel: 1,80 mg/100 g
    • Butter: 0,60 mg/100 g
    • Käse: 0,40 mg/100 g
    • Zwiebel 0,1 mg/100 g
    • Kartoffel 0,1 mg/100 g
    • Blumenkohl 0,14 mg/10 g
    • Weißkohl 0,16 mg/100 g
    • Aubergine 0,21 mg/100 g
    • Chinakohl 0,21 mg/100 g
    • Kopfsalat 0,22 mg/100 g
    • Paprika 0,33 mg/100 g
    • Spinat 0,36 mg/100 g
    • Broccoli 0,86 mg/100 g
    • Sonnenblumenöl 0,7 mg/100 g
    • Olivenöl 3,0 mg/100 g

 

 

Mögliche Mangelursachen

  • Ernährungsfehler (z.B. Reduktionsdiäten, fettarme Kost)
  • Resorptionsstörungen (z.B. gastrointestinale Störungen, Störungen der Gallenfunktion)
  • Verminderung der körpereigenen Synthese
  • Alter (physiologisch)
  • Mangel an B-Vitaminen, Vitamin E, Aminosäuren oder Selen
  • Einnahme von Statinen, β-Blockern oder L-Dopa
  • Phenylketonurie, Lebererkrankungen, Genmutationen
  • Erhöhter Bedarf, bspw. aufgrund von Herzinsuffizienz, Sport, Stress, Rauchen, oxidativer Stress

 

Mögliche Mangel-Symptome

  • Einschränkung der ATP-Bildung
  • Bluthochdruck, Herzmuskelstörungen, Herzinsuffizienz
  • Arterienverkalkung

 

Abnahme Q10-Menge im Alter

  • Abnahme der Q10-Menge mit dem Alter in verschiedenen Organen (insbesondere Herz und Nieren)
  • Im Vergleich zu 20-jährigen
    a) bei 40-jährigen ca. 32 %
    b) bei 80-jährigen ca. 58 %
    weniger Coenzym Q10 im Herzen
  • Ursachen:
    • verminderte Biosynthese
    • unzureichende Q10-Aufnahme mit der Nahrung
    • gesteigerter Verbrauch von Q10 durch vermehrten oxidativen Stress

 

 

Wirkungen von Coenzym Q10 / aktuelle Studienlage

 

Energie

In all unseren Körperzellen befinden sich die sog. Mitochondrien – die „Kraftwerke“ unserer Zellen, die die zelluläre Energie „ATP“ (Adenosintriphosphat) produzieren. Dabei werden Makronährstoffe (Kohlenhydrate, Fette und Proteine) aus der Nahrung mit Hilfe von Sauerstoff und zahlreichen Enzymen und Cofaktoren in ATP umgewandelt werden. Da für diese Energieumwandlung Sauerstoff benötigt wird, nennt man diesen Prozess auch Atmungskette. Q10 spielt in der inneren Mitochondrienmembran als oxidiertes Ubiquinon eine äußerst wichtige Rolle im letzten Schritt der Atmungskette:

In Wasserkraftwerken wird Energie des Flusses über eine Turbine in elektrische Energie umgewandelt. In Kraftwerken menschlicher Zellen wird Energie aus Nahrung in körpereigene Energie umgewandelt (= ATP). Das Coenzym Q10 spielt in dieser Analogie die Rolle der Turbine: es hilft im Zellkraftwerk, Nahrungsbestandteile in Energie für die Zelle umzuwandeln. Coenzym Q10 liefert der Zelle also keine Energie, sondern es ermöglicht ihr, Energie aus der Nahrung zu aktivieren. 95 % der Körperenergie werden so durch Q10 aktiviert.

Steht dem Körper nicht ausreichend Q10 zur Verfügung, kann er auch nicht genug Energie in Form von ATP produzieren.

 

Antioxidans

Da zudem in den Mitochondrien laufend eine Vielzahl freier Radikale als „Nebenprodukt“ der Energieerzeugung entstehen, hat ein Coenzym Q10-Mangel somit einen weiteren negativen Effekt, da Q10 ein starkes Antioxidans ist.

Aufgrund der Lokalisation von Q10 in den Mitochondrien, hat es eine besonders gute und schnelle lokale Wirkung auf Sauerstoffradikale. Es ist zudem beteiligt an der Reduktion von oxidierten Vitamin E.

Als Antioxidans wirkt die reduzierte Q10-Form – das Ubiquinol. Es reduziert oxidativen Stress, der u.a. für Arteriosklerose, Krebs, Altern etc. ursächlich sein kann.

 

Haut

Die körpereigene Produktion von Coenzym Q10 lässt mit steigendem Alter immer mehr nach, wodurch auch die Produktion freier Radikale ansteigt. Freie Radikale lassen unsere Hautzellen schneller altern, weshalb im Umkehrschluss eine ausreichende Q10 Versorgung über die Nahrung oder über Nahrungsergänzungen die Hautalterung verlangsamen kann. (vgl. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17482886/ ).

 

Herz-Kreislauf-System

Coenzym Q10 sorgt bei einem gesunden Herzen für die Bereitstellung der nötigen Energie und kann bei krankem Herzen die Energieversorgung und Therapieerfolge deutlich verbessern.

Die Ergebnisse einer Studie (vgl. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20604917/ ), die im Fachmagazin Nutrition and Metabolism veröffentlicht wurde, konnten zeigen, dass Antioxidantien wie Q10, Vitamin E, Vitamin C und Selen Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, wie Bluthochdruck, zu hoher Blutzucker, eine schlechte Elastizität der Gefäße und sogar schlechte Cholesterinwerte, deutlich verbessern können.

 

Nerven

Alterungserscheinungen der Nerven hängen fast immer mit einer Störung der Energieversorgung zusammen, die durch eine beeinträchtigte Funktion der Mitochondrien entsteht. In einer Studie von 2002 (vgl. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12374491/ ) konnte das Fortschreiten von Parkinson mit Hilfe von Q10 verlangsamt werden. In dieser Studie wurden verschiedene Mengen Q10 an Parkinson-Patienten im frühen Krankheitsstadium über einen Zeitraum von 16 Monaten getestet. Mit der höchsten getesteten Dosis von 1,2g Coenzym Q10 pro Tag konnte eine bedeutende Besserung der Krankheit beobachtet werden. Doch auch die niedrigeren Mengen an Q10 führten bei allen Patienten zu einer Verbesserung ihres Zustandes.

Eine jüngere Untersuchung von 2014 jedoch zeigte keine Besserung der Parkinson-Symptomatik nach Q10Einnahme. Allerdings wurde hierbei nicht allein Q10 eingenommen, sondern eine Kombination von Q10 mit Vitamin E. Bei Parkinson könnte somit Q10 alleine hilfreich sein, die Kombination mit Vitamin E aber nicht (vgl. https://jamanetwork.com/journals/jamaneurology/fullarticle/1851409 ).

 

Chronische Entzündungen

Q10 reguliert scheinbar die Ausschüttung von NF-kappaB, der für die Aktivierung von Entzündungsprozessen verantwortlich ist (vgl. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16679553/ und https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19096114/ ).

 

Immunsystem

Es gibt zahlreiche Studien darüber, dass das Q10 unser Immunsystem nicht nur durch seine entzündungshemmenden Eigenschaften signifikant stärken kann. So konnte bspw. gezeigt werden, dass Q10 zusammen mit Vitamin E einen großen Beitrag bei der Abwehr von Viren und Bakterien leistet, indem es unsere natürlichen Killerzellen unterstützt (vgl. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10648276/ ).

In einer anderen Studie (vgl. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8503942/ ) konnte gezeigt werden, dass das Coenzym Q10 und Vitamin B6 unser Immunsystem schneller auf Eindringlinge reagieren lässt, da diese beiden Mikronährstoffe die Produktion von Antikörpern und bestimmten Immunzellen aktivieren.

Eine weitere Studie (vgl. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3382410/ ) zeigte, dass die Schwere einer AIDS-Erkrankung in Zusammenhang mit einem Mangel an Q10 steht. Einige AIDS-Patienten konnten im Anfangsstadium der Krankheit sogar ihre Symptome mit Hilfe von Q10 unterdrücken.

 

Muskeln / Fibromyalgie

In Studien (vgl. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8550248/ und https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18272335/ ) mit gesunden Männern mittleren Alters konnte Q10 zu einer Leistungssteigerung der Muskelkraft führen. Aber auch bei Menschen, die Probleme oder gar Erkrankungen der Muskeln haben, kann das Coenzym Q10 zu einer Besserung führen (vgl. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10416038/ und https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7599221/ ). So konnte beispielsweise Patienten mit der Muskelerkrankung Fibromyalgie durch Q10 geholfen werden. Denn Menschen mit Fibromyalgie haben etwa 40 % weniger Q10 in ihren Zellmembranen als gesunde Menschen (vgl. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0009912008006346 ). In einem wissenschaftlichen Versuch (vgl. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12025528/ ) konnten die Symptome der Erkrankung bei 64 % der Teilnehmer mit Hilfe von Q10 gebessert werden.

 

PCOS

Aus dem Jahr 2019 stammt eine Studie mit Frauen, die am PCOS litten, dem polyzystischen Ovarialsyndrom. Es handelt sich dabei um die häufigste Hormonstörung bei Frauen im gebärfähigen Alter. Betroffene Frauen können u. a. an einer Insulinresistenz, erhöhtem Blutzuckerspiegel, erhöhtem Testosteronspiegel, Übergewicht, Akne und Haarausfall leiden. Die Teilnehmerinnen erhielten entweder CoQ10 (200 mg) oder Vitamin E (400 IE) oder eine Kombination aus beiden Mitteln oder ein Placebopräparat für 8 Wochen. Die Nahrungsergänzung mit Coenzym Q10 allein oder in Kombination mit Vitamin E hatte im Vergleich zu Placebo signifikante Auswirkungen auf den Nüchternblutzucker. Vitamin E allein hatte keine Wirkung auf den Nüchternblutzucker. Coenzym Q10 allein und auch die Kombination mit Vitamin E hatten auch einen positiven Effekt auf die Insulinresistenz . Alle drei Nahrungsergänzungsvarianten konnten außerdem den Testosteronspiegel im Serum senken. Beim SHBG (Sexualhormon-bindendes Globulin) stieg der Spiegel bei der Kombination im Vergleich zu den anderen Gruppen signifikant. SHBG bindet freies Testosteron und macht es inaktiv. Beim PCOS ist der SHBG-Spiegel meist zu niedrig (vgl. https://academic.oup.com/jcem/article/104/2/319/5091457?login=false ).

 

Fettstoffwechsel

Die Fettverbrennung wird offenbar schon bei einem Verzehr 90 mg/Tag Coenzym Q10 aktiviert (vgl. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18318910/ ). Um diesen Zusammenhang von Q10 und der gesteigerten Fettverbrennung zu verstehen, sollte man zunächst ein wenig über das so genannte braune Fettgewebe wissen.

Das braune Fettgewebe unterscheidet sich stark von dem normalen weißen Fettgewebe, welches hauptsächlich überschüssiges Fett speichert. Das braune Fettgewebe ist von vielen Nerven und Blutgefäßen durchzogen und enthält enorm viele Mitochondrien, woher auch die bräunliche Färbung und folglich der Name kommen. Dieses Fettgewebe spielt offenbar eine Rolle bei der Anpassung an kältere Temperaturen. Die Besonderheit des braunen Fettgewebes ist, dass es im Vergleich zur normalen Zellenergie-Produktion in der Lage ist, 100% unserer Kalorien in Wärme umzuwandeln. Dafür sind bestimmte Proteine - die so genannten UCPs (uncoupling proteins) - verantwortlich, die nur im braunen Fettgewebe zu finden sind. Diese Proteine koppeln gewissermaßen die normale Zellenergie-Versorgung ab und veranlassen dadurch, dass 100% der Kalorien in Wärme umgewandelt werden können. Die UCPs im braunen Fettgewebe können durch verschiedene Faktoren aktiviert werden. In einer Studie (vgl. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11171965/ ) wurde gezeigt, dass auch Q10 diese Proteine und damit die Fettverbrennung aktivieren kann.

 

Risiko für Muskelbeschwerden bei Einnahme von Statinen

Da Statine (Cholesterinsenker) auch den Q10-Spiegel im Blut senken, kann dies zu Muskelbeschwerden führen (Myopathien) - die häufigste Nebenwirkung von Statinen. Zwar konnte man einen Zusammenhang nicht in allen Studien belegen; da sich jedoch in einigen Studien eine Besserung der Beschwerden zeigte, lohnt sich ein Versuch in jedem Fall, zumal Q10 keine bekannten Nebenwirkungen hat. Die optimale Dosis für Q10 zur Linderung von Nebenwirkungen durch Statine liegt Studien zufolge bei mindestens 200 mg pro Tag.

 

Q10 – Indikationen

  • Kardiovaskuläre Erkrankungen (z.B. Herzinsuffizienz)
    • verbessert Herzleistung und Rhythmus
    • vermindert Herzmuskelschäden durch Sauerstoffmangel
    • reduziert Lipidperoxiation (antioxidative Wirkung)
  • Hypertonie: RR-Senkung bei hoher Dosierung
  • Diabetes mellitus
    • möglicherweise Reduzierung der Insulinresistenz
    • Q10-Spiegel meist erniedrigt
  • Paradontose / Paradontitis: deutliche Befundbesserung, insbes. bei Kombination mit Vitamin C und Bioflavonoiden (90 mg Q10 + 3000 mg Vitamin C)
  • Statintherapie bei Fettstoffwechselstörungen
    • hebt Reduzierung der Q10-Bildung auf
    • reduziert Muskelschmerzen (Statin-NW)
  • Muskelschwäche: bei Muskeldystrophie auf Grund von Sauerstoffmangel
  • Neurologische Erkrankungen
    • Morbus Parkinson
    • Migräne und Tinnitus
    • Amyotrophische Lateralsklerose ALS
    • Chorea Huntington
    • Alzheimer
    • ADHS und Autismus
  • Niereninsuffizienz
  • Krebserkrankungen
    • B. Leukämie, Non-Hodgkin-Lymphom
    • Q10 leistet Beitrag zu Krebsprävention und Therapie:
      • Energiegewinnung
      • Membranfluidität (und Zellkommunikation)
      • Antixodative Wirkung bzw. Reduktion von Oxidativem Stress (lipidlöslich)
      • Immunsystem-Wirkung
      • Reduktion von Therapie-Nebenwirkungen (toxische Wirkung der Chemotherapie, bes. Schutz der Herzmuskelzellen)
    • Psyche (z.B. Stress, Depression)
    • Adipositas: Optimierung des Zellstoffwechsels, verbessert Gewichtsverlust unter Diätmaßnahmen
    • Sport (Leistungssport): bes. Ausdauersport benötigt optimale O2-Versorgung
    • Mitochondriale Störungen

 

Nebenwirkungen & Überdosierung

 

Keine signifikanten Nebenwirkungen

  • bei Einnahme über längere Zeit in Dosierung bis 50 mg/Tag
  • Tagesdosen kurzzeitig bis 300 mg werden üblicherweise gut vertragen

 

Bei hohen Dosierungen

  • leichte Magen-Darm-Beschwerden (z.B. Appetitlosigkeit, Übelkeit, Durchfall)
  • Kopfschmerzen
  • Schlaflosigkeit
  • Hautausschlag
  • Schwindel
  • Förderung der Blutgerinnung ähnlich wie Vitamin K (Vorsicht bei der Einnahme gerinnungshemmender Medikamente: unter Q10-Hochdosistherapie INR-Kontrolle)

 

Bedarf & Dosierung

 

  • Der genaue Q10-Bedarf zusätzlich zu Ernährung und Eigensynthese ist nicht genau bekannt und von vielen Faktoren abhängig (wie Zufuhr, Synthese, individuelle Situation)
  • Dosierung zur Prävention: 30 - 120 mg (-250 mg) pro Tag (60 - 100 mg verdoppeln den Plasmaspiegel ohne Supprimierung der endogenen Synthese)
  • Therapeutischer Einsatz: bei Kranken werden für Ubiquinon in Studien bis zu 12 mg/kg Körpergewicht empfohlen (Ubiquinol niedriger dosieren)


Therapie-Beispiel: Mitochondriale Leistungsfähigkeit

Wirkstoffe

Dosierung

L-Carnitin
Coenzym Q10
Biotin
Vitamin C
Vitamin E
B1
B2
B3
Selen
Alpha-Liponsäure oder
Glutathion

1-3 g
60-150 mg
2,5-10 mg
3 x 0,5-1 g
200-400 mg
50-100 mg
10-100 mg
50-75 mg
100 mcg
200-600 mg
1 g

 

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