コエンザイムQ10

コエンザイムQ（CoQ / ˌ k oʊ k j uː / ）は、ユビキノンとも呼ばれ、人体で生成される天然の生化学的補因子（補酵素）および抗酸化物質です。人体は主にコエンザイムQ ₁₀（CoQ ₁₀、ユビデカレノン）と呼ばれる形態を生成しますが、他の形態も存在します。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} CoQは、動物や細菌を含む多くの生物によって利用され、存在しています。そのため、肉、魚、種子油、野菜、栄養補助食品などの食事からも摂取できます。^{[ 1 ] [ 2 ]}

CoQはミトコンドリアの酸化的リン酸化に関与し、細胞内のエネルギー伝達に関与するアデノシン三リン酸（ATP）の生成を助けます。 ^{[ 1 ]} _CoQ10の構造はベンゾキノン部分とイソプレノイド側鎖からなり、「10」は尾部にあるイソプレニル化学サブユニットの数を指します。 ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

_CoQ10はヒトの組織に広く存在する分子ですが、食事性栄養素ではなく、推奨摂取量もありません。また、米国では健康効果や抗疾患効果を目的としたサプリメントとしての使用は承認されていません。 ^{[ 1 ] [ 2 ]}

CoQ10_はミトコンドリア電子伝達系（ETC）の構成要素であり、細胞の主要なエネルギー源であるアデノシン三リン酸の生合成に必要なプロセスである酸化的リン酸化において役割を果たします。^{[ 1 ] [ 6 ] [ 7 ]}

CoQ _{10は、ヒトの体内のすべての生体膜に存在する}親油性分子であり、ATP 合成の構成要素であり、ミトコンドリアの電子伝達系の3 つの複合体 (複合体 I、複合体 II、および複合体 III ) の生命維持補因子です。 ^{[ 1 ] [ 5 ]} CoQ _10は、リソソーム膜を介したプロトンの輸送に関与し、リソソーム機能における pH を調節します。^{[ 1 ]}

ミトコンドリアの酸化的リン酸化プロセスは、真核細胞のミトコンドリア内膜で起こります。^{[ 1 ]}この膜はクリステと呼ばれる構造に高度に折り畳まれており、酸化的リン酸化に利用できる表面積が増加します。CoQ10は_、ミトコンドリア内膜に存在する電子伝達系の必須補因子としてこのプロセスに関与し、以下の機能を果たします。^{[ 1 ] [ 7 ]}

• ミトコンドリアETCにおける電子伝達は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NADH）、ユビキノン還元酵素（複合体I）、コハク酸ユビキノン還元酵素（複合体II）などのミトコンドリア複合体から、脂肪酸および分岐鎖アミノ酸の酸化（フラビン結合脱水素酵素を介して）を経て、ETCのユビキノール-シトクロムc還元酵素（複合体III）へ電子を輸送することによって行われる。 ^{[ 1 ] [ 7 ]} CoQ10は_、脂肪酸およびグルコースの還元によって生成された電子を電子受容体へ伝達することによって、脂肪酸およびグルコース代謝に関与する。^{[ 8 ]}
• ビタミンEとともに脂溶性抗酸化物質として抗酸化作用を発揮し、活性酸素種を除去して細胞を酸化ストレスから保護する^{[ 1 ] [ 6 ]。}タンパク質、DNAの酸化を阻害し、ビタミンEを使用する^{[ 1 ] [ 9 ] 。}

コエンザイムQ（CoQ）は、真核生物および多くの細菌のミトコンドリア電子伝達系（ETC）におけるキノンであり電子キャリアである。^{[ 10 ]} CoQの別名はユビキノンであり、細菌からヒトまで遍在していることから、1975年にIUPAC -IUB生化学命名委員会によって命名された。 ^{[ 10 ]}ヒトでは、イソプレン側鎖は10個のイソプレン単位から構成されているため、 _CoQ10と略される。^{[ 10 ]}

コエンザイムQは、動物や多くのシュードモナス門（グラム陰性細菌のグループ）に遍在する補酵素ファミリーです^。[ 11 ]この補酵素が遍在しているという事実が、ユビキノンという別名の由来となっています。[ 1 ] [ ^{2 ]} [ ^{12 ]ヒトでは、最も一般的}なコエンザイムQはコエンザイムQ10で_、 CoQ10 _（ / ˌkoʊkjuːˈtɛn / ）または^{ユビキノン}-10とも呼ばれます。[ ^{1 ]}

コエンザイムQ10_は1,4-ベンゾキノンであり、「Q」はキノン化学基を、「10」はその尾部にあるイソプレニル化学サブユニットの数（図中の括弧で囲まれた部分）を表します。^{[ 1 ]}天然のユビキノンでは、尾部に6～10個のサブユニットがあり、ヒトではベンゾキノン「頭部」に10個のイソプレン単位（炭素原子50個）が結合した尾部を持っています。^{[ 1 ]}

この脂溶性物質のファミリーは、主にミトコンドリアに、呼吸するすべての真核細胞に存在します。^{[ 1 ]}人体のエネルギーの95%はこの方法で生成されます。^{[ 13 ]}心臓、肝臓、腎臓など、エネルギー需要が最も高い臓器は、_CoQ10濃度が最も高くなっています。^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

CoQには、完全に酸化された状態（ユビキノン）、半キノン状態（ユビセミキノン）、完全に還元された状態（ユビキノール）の3つの酸化還元状態があります。 [ 1 ]この分子が2電子キャリア^{（キノン型}とキノール型の間を移動）および1電子キャリア（セミキノンと他の形態の間を移動）として機能できる能力は、一度に1つの電子しか受け入れられない鉄硫黄クラスターとフリーラジカル捕捉抗酸化物質としての役割において、電子伝達系におけるその役割の中心となっています。 ^{[ 1 ] [ 12 ]}

ヒトにおけるCoQ10欠乏の主な経路は2つあります。生合成の低下と_、体内での利用の増加です。^{[ 18 ]}_{生合成はCoQ10}の主要な供給源です。生合成には少なくとも15個の遺伝子が必要であり、これらのいずれかの遺伝子の変異はCoQ欠乏を引き起こす可能性があります。_[ ^{18 ] CoQ10}レベルは、他の遺伝的欠陥（ミトコンドリアDNA、ETFDH、APTX、FXN、BRAF_{などの遺伝子の変異など、 CoQ10}生合成プロセスに直接関係のない遺伝子）によっても影響を受ける可能性があります。^{[ 18 ]}これらのうち、COQ6の変異などは、感音性難聴を伴うステロイド抵抗性ネフローゼ症候群などの重篤な疾患につながる可能性があります。^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

_{CoQ 10}の酸化構造を以下に示します。補酵素 Q のさまざまな種類は、側鎖のイソプレノイドサブユニットの数によって区別できます。ヒトミトコンドリアで最も一般的な補酵素 Q は CoQ ₁₀です。^{[ 1 ]} _{Q はキノンヘッドを指し、「10」はテールのイソプレン繰り返しの数を指します。下の分子は 3 つのイソプレノイドユニットを持ち、Q 3}と呼ばれます。

純粋な状態では、オレンジ色の親油性粉末であり、味も匂いもありません。^{[ 12 ]}

生合成はほとんどのヒト組織で起こる。主な段階は3つある。

1. ベンゾキノン構造の生成（フェニルアラニンまたはチロシンを使用し、4-ヒドロキシ安息香酸を経由）
2. イソプレン側鎖の生成（アセチルCoAを使用）
3. 上記2つの構造の結合または凝縮

最初の2つの反応はミトコンドリア、小胞体、ペルオキシソームで起こり、動物細胞には複数の合成部位があることを示している。^{[ 27 ]}

この経路における重要な酵素はHMG-CoA還元酵素であり、これは通常、心血管合併症に対する介入の標的となる。コレステロール低下薬である「スタチン」ファミリーはHMG-CoA還元酵素を阻害する。スタチンの副作用の一つとしてCoQ10の産生低下が挙げられ、これはミオパチーや横紋筋融解症の発症と関連している可能性がある_。しかし、CoQ欠乏症におけるスタチンの役割については議論の余地がある。スタチンは血中CoQ濃度を低下させるが、筋肉中のCoQ濃度への影響に関する研究はまだ行われていない。

関与する遺伝子には、PDSS1、PDSS2、COQ2、ADCK3（COQ8、CABC1）が含まれる。^{[ 28 ]}

ヒト以外の生物は、ベンゾキノンとイソプレン構造をやや異なる原料から生成する。例えば、大腸菌は前者をコリスミ酸から、後者をメバロン酸以外の原料から生成する。しかし、一般的な酵母であるSaccharomyces cerevisiaeは、前者をコリスミ酸またはチロシンから、後者をメバロン酸から生成する。ほとんどの生物は共通の4-ヒドロキシベンゾエート中間体を共有するが、ここでも「Q」構造に到達するために異なる段階を使用する。^{[ 29 ]}

_CoQ10は処方薬でも必須栄養素でもありませんが、心血管疾患などの病気の状態を予防または改善する目的で、栄養補助食品として一般的に使用されています。^{[ 2 ] [ 30 ]}体内で重要な役割を果たしているにもかかわらず、特定の病気を治療するための薬としては使用されていません。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

それにもかかわらず、CoQ10_は市販の栄養補助食品として広く入手可能であり、特に心血管疾患に関しては、これらの推奨を裏付ける明確な科学的証拠がないにもかかわらず、一部の医療専門家によって推奨されています。^{[ 1 ] [ 3 ] [ 31 ]}

CoQ ₁₀は、米国食品医薬品局(FDA) によっていかなる病状の治療にも承認されていません。^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]}ただし、医薬品と同じ規制の対象とならない栄養補助食品として販売されており、一部の化粧品やエナジードリンクの成分となっています。^{[ 36 ]} _{CoQ 10}の製造は規制されておらず、ロットやブランドによって大きく異なる場合があります。^{[ 34 ]}

2014年のコクランレビューでは、心臓病予防への使用について結論を出すには証拠が不十分であると結論付けられました。^{[ 37 ]} 2016年のコクランレビューでは、CoQ10は_血圧に影響を与えないと結論付けられました。^{[ 38 ]} 2021年のコクランレビューでは、心不全の治療に_CoQ10を使用することを「支持または反証する説得力のある証拠はない」と結論付けられました。 ^{[ 39 ]}

2017年のメタアナリシス では、 CoQ ₁₀を30～100 mg/日服用した心不全患者において、死亡率が31%低下し、運動能力が向上したが、左心駆出率のエンドポイントには有意差はなかった。^{[ 40 ]} 2021年のメタアナリシスでは、CoQ ₁₀はHF患者の全死因死亡率を31%低下させることに関連していることが判明した。^{[ 41 ]} 2023年のメタアナリシスでは、高齢者において、ユビキノンには心血管効果の証拠があったが、ユビキノール（還元型）にはなかった。^{[ 42 ]}

CoQ _10はスタチン系薬剤の筋肉関連の副作用とされる症状を治療する潜在的な治療法として研究されてきましたが、結果はまちまちでした。2018 年のメタ分析では、経口 CoQ _{10 が}筋肉痛、筋力低下、筋肉のけいれん、筋肉の疲労などのスタチン関連の筋肉症状を軽減するという予備的な証拠があると結論付けられましたが^{[ 43 ]} 、 2015 年^{[ 44 ]}および 2024 年^{[ 31 ]}のメタ分析では、CoQ _{10 は}スタチンミオパチーに効果がないことが分かりました。^{[ 44 ] [ 31 ]}

一般的に、経口CoQ10_{サプリメント}は忍容性が高い。^{[ 1 ]}最も一般的な副作用は、胃腸症状（吐き気、嘔吐、食欲不振、腹痛）、発疹、頭痛である。^{[ 59 ]}摂取量によっては、主に胃腸系の副作用が報告されている。^{[ 2 ]}  1日100～300mgの用量では、不眠症や肝酵素の上昇を引き起こす可能性がある。^{[ 2 ]}観察された安全レベルリスク評価法では、1日1200mgまでの摂取量で安全性の証拠が許容範囲内であることが示されている 。^{[ 60 ]}

胆管閉塞のある人、妊娠中または授乳中の人は、CoQ10サプリメント_の使用に注意する必要があります。 ^{[ 2 ]}

薬理学的物質として摂取されるCoQ _10は、抗凝固剤ワルファリンだけでなくテオフィリンの効果も阻害する可能性がある。CoQ _10は、チトクロムP450酵素と相互作用することでワルファリンの作用を妨害し、血液凝固の指標であるINRを低下させる可能性がある。 ^{[ 61 ]} _{CoQ 10}の構造はビタミンKの構造に似ており、ワルファリンの抗凝固作用と競合してその作用を打ち消す。CoQ ₁₀は、凝固リスクの増加のため、ワルファリンを服用している人には推奨されない。^{[ 59 ]}

CoQ ₁₀の発生と食事摂取に関する詳細なレビューは 2010 年に発表されました。^{[ 62 ]}生体内での内因性合成に加えて、CoQ ₁₀はさまざまな食品からも供給されます。^{[ 1 ]}さまざまな食品中のCoQ ₁₀濃度は次のとおりです。^{[ 1 ]}

植物油、肉、魚はCoQ10が豊富です_。 [ ^{1 ]乳製品}は動物組織に比べて_CoQ10の供給源としてははるかに劣ります。野菜の中では、ブロッコリーとカリフラワーは_CoQ10の良い供給源です。^{[ 1 ]}_{ほとんどの果物とベリーはCoQ10}の供給源としては劣りますが、アボカドは比較的油分と_CoQ10の含有量が高いです。^{[ 62 ]}

1950年、馬の腸の内壁から少量のCoQ10が単_{離され、当初は}物質SAと呼ばれたが、後に多くの動物組織に見られるキノンであることが判明した。^{[ 65 ]} 1957年、同じ化合物が牛の心臓のミトコンドリア膜から単離され、研究によりミトコンドリア内で電子を輸送することが示された。この化合物はキノンとしてQ-275と呼ばれた。 ^{[ 65 ] [ 66 ]} Q-275/物質SAは、すべての動物組織に見られる遍在性のキノンであったため、後にユビキノンと改名された。 ^{[ 65 ]} 1958年、その完全な化学構造が報告された。^{[ 65 ] [ 67 ]}ユビキノンは、ミトコンドリア電子伝達系に関与していることから、後にミトキノンまたは補酵素Qと呼ばれるようになった。^{[ 65 ]} 1966年の研究では、還元型CoQ6が細胞内で効果的な抗酸化物質であることが報告され_た。^{[ 68 ]}

• イデベノン– 酸化剤生成特性が低減された合成アナログ
• ミトキノンメシル酸塩– ミトコンドリア透過性を改善した合成アナログ