辅酶Q10在心脏健康方面的应用研究进展

 

1.发现

 

辅酶Q10是1957年被发现，是美国的Crane(克莱恩)教授及其同事在牛心脏的心肌细胞线粒体里面提取出来，同年，英国的MORTON教授从缺乏维生素A的老鼠肝脏中也得到了这种物质，并将其命名Coenzyme Q10，简称CoQ10。1958年被卡鲁·福鲁卡斯博士认定了化学结构，并在实验室将其用化学方法首次合成，获得了美国化学学会的最高荣誉Priestly Medal，被称为辅酶Q10之父，当时他提出辅酶Q10对心脏机能起着重要的作用。1978年Mitchell教授用化学渗透理论解释了生物能量转移，包括在能量转换系统中辅酶Q10起重要的质子转移作用（辅酶Q10在人体细胞层产生能量的工作机制），并获得了1978年诺贝尔化学奖。

 

2.认识

 

辅酶Q10（Coenzyme Q10）又称泛醌（Ubiquinone，缩写UQ），维生素Q，维生素辅酶Q10，是生物体细胞内广泛存在的脂溶性醌类化合物，其结构与维生素K、维生素E与质体醌相似。辅酶Q10在常温下呈黄色或橙黄色结晶粉末，无臭无味，不溶于水，遇见光易分解成微红色物质，对温度，湿度较稳定。辅酶Q10在自然界非常广泛，主要存在与酵母，植物叶子，种子及动物肉类当中，在心脏，肝脏，肾脏，牛肉，豆油，沙丁鱼，鲭鱼和花生等食物当中含量相对较高。摄入大约500g沙丁鱼，1000g牛肉或1500g花生可分别提供约30mg的辅酶Q10，有些膳食营养补充剂可以较好的补充辅酶Q10，如联合邦利的辅酶Q10一粒也差不多可以提供30mg，易于满足人体对辅酶Q10的需求。

辅酶Q10在细胞线粒体内呼吸链质子转移及电子传递中起到重要作用，是细胞呼吸和代谢的激活剂，被医学家称为“细胞能量之源”，也是重要的抗氧化剂和非特异性免疫增强剂。细胞中的辅酶Q10有三种氧化还原状态，即氧化型辊（Q），还原型辊（QH2），自由基半辊（QH），氧化型较还原型稳定，还原型的辅酶Q10比氧化型辅酶Q10具有更高的活性和药理作用。

 

3.功能

 

3.1参与人体细胞能量的转化

人体中能量代谢主要在线粒体中进行，辅酶Q10存在于线粒体内膜上，是细胞线粒体呼吸链中的重要传递氢的物质，参与氧化磷酸化及ATP（能量）的生产过程，调控细胞氧化还原环境。作为一种氧化还原酶，辅酶Q10是线粒体中不可或缺的辅酶，在细胞能量代谢，增强生物体活力等方面是一种潜在的功能性物质。

 

3.2抗氧化，清除自由基作用

辅酶Q10具有和维生素E相类似的抗氧化功能，能显著提高动物或细胞存活率，减少组织细胞中的脂质过氧化物的含量。辅酶Q10的氧化型和还原型均具有强大的自由基清除能力，后者比前者作用强3倍。内外源辅酶Q10均可通过其还原型传递H给自由基，中断其连锁反应，抑制自由基对生物细胞膜的损伤。辅酶Q10在体内可以清除多种氧化诱导剂（如高压氯酸盐，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，单线态氧等。

 

3.3稳定生物细胞膜作用

辅酶Q10可以防止因过量维生素A所导致的红细胞膜及溶解酶体膜的不稳定，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，保护生物膜的完整性。辅酶Q10存在细胞内抑制自由基介导的膜脂蛋白氧化损伤，从而保护并维持细胞膜完整和稳定。

 

4.应用

 

早在20世纪70年代，国外对辅酶Q10就开始了临床应用的研究，发现其对心脏病，高血压，急性肝炎，帕金森病等疾病的治疗有较好的疗效。

目前科学界对辅酶Q10与心脏疾病的关联给予了更多的关注。这是因为辅酶Q10对那些有高代谢需求的细胞——如心肌细胞至关重要。辅酶Q10与心脏疾病之间的关联备受关注的更深层原因是几乎所有的心脏疾病，都与辅酶Q10降低有关。 在我们人体的各种组织中，心脏水平中辅酶Q10的浓度最高。这也合乎情理，因为心脏的搏动，需要很高的能量补给，所以，早期有关辅酶Q10治疗潜能的研究，全部都聚焦于心脏疾病方面，1972年，意大利的Littarru教授证明缺乏辅酶Q10是引发心脏病等疾病的重要原因之一。

接下来我们就从辅酶Q10和心脏之间的关系，看一下具体的问题：

 

4.1辅酶Q10与心脏动力

心脏是人体活动最重要的器官，需要的能量也是最多，心脏每分钟要跳动60～100次，每一次跳动都要消耗能量，这些能量的来源就依赖于体内心肌细胞内的线粒体，其又称为“能量的化工厂”或“细胞的发动机”，它专门为细胞的生长，代谢，生命活动提供能量，生命活动越是旺盛，需求的能量就越高，而辅酶Q10就是能量产生过程非常重要的成员，称为“动力火花塞”，器官消耗能量越多，辅酶Q10需要量就越多。

心肌需依赖辅酶Q10以生产足够的能量，以维持心脏持续的动力，由于人体内的辅酶Q10量会随着年龄的增长而持续降低，当你年逾50岁时，心脏就会因为缺乏能量而出现状况，无法正常地把足够的氧分和重要的营养素输送至身体各个器官和组织。如此一来，细胞就无法生产足够的能量好让身体保持活力，随之出现疲倦和健康衰退的现象，因此，要是你经常感觉疲惫，和可能是你的心脏在渴求辅酶Q10。

 

4.2辅酶Q10与冠心病

辅酶Q10的抗氧化作用与动脉粥样硬化的形成和发展密切相关，低密度脂蛋白（LDL）的氧化修饰导致血管内皮功能紊乱和泡沫形成，被认为是动脉粥样硬化开始和发展的关键。研究发现，辅酶Q10不仅可以保护LDL中的脂质成分，而且可以保护LDL中的蛋白质成分免于氧化损伤。

美国心脏病权威专家指出，辅酶Q10突破了以往药物只能溶解动脉斑块或者单纯扩张血管的局限，达到了激活心脏整体内环境的目的，从源头上快速溶解斑块，同时修复血管壁，使血流通畅，可缓解冠状动脉堵塞引起的胸闷、心慌、呼吸困难等症。尤其是它独有的酶化作用，能促进心肌细胞大量再生，增强心肌泵血功能，24小时保证充足的供血供氧，使心脏病猝死的发生几率降低90%。

人群研究资料证明，单独补充辅酶Q10或合并其他治疗可以有效改善心血管疾病，随机双盲对照研究结果表明，对于急性心肌梗死（AMI）病人，每日补充120mg辅酶Q10，连续12个月可以显著升高病人血浆HDL-C水平。针对高胆固醇血症和冠心病患者的研究也得到了同类的结果。血管内皮细胞功能障碍是动脉粥样硬化的重要发病机理之一，最近一项包含5项随机病例对照研究，共194位血管内皮细胞功能障碍患者的Meta分析结果表明，辅酶Q10能显著改善血流介导的扩张。另外，人群研究结果表明，服用辅酶Q10每日150mg，连续12周，可以降低冠心病患者的体内氧化应激水平，并提高抗氧化酶活性。

综合上述，辅酶Q10可以通过升高高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平，改善血管内皮细胞功能和抗氧化等多种方式控制动脉粥样硬化的发生。

 

4.3辅酶Q10与心力衰竭

充血性心力衰竭(chf)就是辅酶Q10应用于心脏疾病的研究方向之一。

充血性心力衰竭(chf)简称心衰，又称心功能不全，是指在静脉回流正常的情况下，由于原发性心脏病损害引起心血排量减少和心室充盈压升高，临床上以组织血液灌注不足，以及肺循环和体循环淤血为特征的一种临床综合征。

症状性心力衰竭属内科急重之症，是多种因素所致心功能不全综合症。临床研究表明，应用参麦注射液与辅酶Q10联合治疗症状性心力衰竭，有效率达86.7%，较对照组高10%，治疗前后血压变化不大，患者心功能明显改善和心脏明显缩小，生活质量明显提高。

研究将95例难治性心力衰竭患者随机分为2组，治疗组48人，每日口服美托洛尔，辅酶Q10胶囊；对照组47人，每日口服肌苷，三磷酸腺苷（ATP）。1年后复查，治疗组总有效率为64.6%，对照组总有效率为38.8%，治疗组死亡率和再住院率低于对照组，两组比较有显著差异。治疗后两组心室射血分数，舒张末内径也有改善，与对照组比较有显著差异。

以上研究表明，辅酶Q10具有抗氧化作用和膜稳定作用，能改善心肌代谢，对症状性心力衰竭，难治性心力衰竭，充血性心力衰竭及慢性心力衰竭均有显著效果。研究表明心力衰竭患者心肌及血液中的辅酶Q10含量明显降低，心衰程度越严重，心肌辅酶Q10含量越低，而补充辅酶Q10后，大多数患者的临床症状可显著的改善，且疗效与外源性辅酶Q10的补充量成正相关。

 

4.4辅酶Q10与心绞痛

医学上心绞痛是冠状动脉供血不足，心肌急剧的，暂时性缺血缺氧所引起的以发作性胸痛或胸部不适为主要表现的临床综合征。ß-受体阻滞剂，有机酸酯类及钙通道阻滞剂为迄今为止公认有效的治疗心绞痛的药物，然而药物在使用的过程当中不可避免的产生一些毒副作用，特别是导致体内辅酶Q10含量减少及活性的降低，间接导致了身体的其他问题的产生，引起医学界的广泛关注，于是关于辅酶Q10的研究便在世界各地广泛展开。

近年的动物实验和临床研究资料表明，辅酶Q10对稳定型心绞痛有相当的疗效，通过随机双盲交叉临床验证，稳定型心绞痛患者口服辅酶Q10 30mg/d，疗程为1-8周，大部分患者感到胸部压迫感，气短和心悸等症状得到改善，心绞痛发作次数减少，运动耐量显著提高。最近美国采用辅酶Q10治疗冠心病心绞痛进入广泛临床研究，分别使用150mg/d和300mg/d两种剂量的辅酶Q10进行治疗，并与安慰剂对照，结果证实辅酶Q10治疗组缓解心绞痛和提高运动耐量均明显优于安慰剂组，而且临床疗效与药物剂量呈线性关系。

解放军第一五二医院王明空医生等开展了辅酶Q10治疗心绞痛的疗效观察，具体过程略（见：辅酶Q10与健康），结果30例患者应用辅酶Q10前后各项指标差异非常显著。另有丁国林等报道俄罗斯学者对辅酶Q10对老年劳累性心绞痛的疗效观察，具体过程略（见：辅酶Q10与健康），结果心绞痛患者取得明显的临床疗效。

研究者认为，辅酶Q10是线粒体呼吸链的组成部分，对维持线粒体的呼吸功能有重要的作用，并参与高能磷酸盐合成，并有抗氧化剂性能和保护心肌细胞作用。

辅酶Q10作为体内自由基清除剂，能阻止脂肪和蛋白质过氧化，降低线粒体耗氧，促进ATP生成，减少心肌细胞的凋亡和死亡。补充外源性的辅酶Q10能够穿过血脑屏障，改善心肌细胞辅酶Q10的缺乏及缺血心肌的代谢，为心肌细胞提供充足的氧气和能量，降低心绞痛患者发作频率，减少硝酸甘油的用量及增加患者的运动耐量，临床上大力推进其作为心绞痛治疗的辅助药物。

 

4.5辅酶Q10与心律失常

心律失常是一种常见疾病，每个人都有可能发生，其实质就是心跳的快慢，节奏发生了问题从医学角度来讲，就是心脏活动的起源和（或）传导障碍导致心脏搏动的频率和（或）节律异常。常见于各种器质性心脏病，其中以冠心病，心肌病，心肌炎，和风湿性心脏病为多见尤其发生在心力衰竭或急性急性心肌梗死时，因为错综复杂的心律失常的发病机制成为临床医学的治疗难题。经过多年的研究发现，辅酶Q10具备整和调节心律的作用，配合一些抗心律失常药物，有助于让心律恢复正常。

原华西医科大学附属第一医院麻醉科罗俊医生等观察了辅酶Q10在体外循环下对酶学及心肌超微结构的影响。结果：1，实验组氧自由基产生减少，酶学有降低趋势，心肌超微结构损伤较轻；2，再灌注心律失常，术后室性心律失常于低心排发生人数较少。研究者认为辅酶Q10抗心律失常于以下因素有关：1，辅酶Q10清除氧自由基：心肌损伤主要发生于再灌注期，氧自由基产生增加是损伤的重要病理因素；2，辅酶Q10保护细胞膜结构，改善心肌功能：膜的损害可致通透性改变，心肌酶漏出，钙超载，心律失常，致心功能恢复延缓。

以上研究表明，辅酶Q10可以清除自由基，维持细胞膜的稳定保护心肌细胞，有很好的抗心律失常，改善心肌代谢障碍，缓解心律失常疗效。

 

4.6辅酶Q10与心肌炎

病毒性心肌炎是一种于病毒感染有关的局限性或弥漫性的急性，亚急性或慢性炎症性心肌疾病，是最常见的感染性心肌炎。其发病机制跟病毒进入心肌细胞后，心肌细胞内的活性氧自由基增多，导致细胞核内核酸断裂，不饱和脂肪酸过氧化，多糖解聚有关，由此造成心肌细胞损伤。而辅酶Q10作为抗氧化剂，是心肌线粒体的重要组成部分，也是心肌能量代谢的调节剂和代谢性强心剂，具有保护和恢复生物膜完整的重要功能，可中止自由基引发的脂质过氧化损害。

中国医科大学第二临床学院朴英爱医生等开展了辅酶Q10片治疗病毒性心肌炎的疗效观察。设立对照组，对所有病例进行完全相同的常规治疗，在此基产生对观察组病例加用辅酶Q10片治疗病毒性心肌炎。口服，每次1片（10mg/片），每日3次，连续口服 8~12周。将观察结果按统一评分标准进行评分后，与对照组进行对比，结果：1，用辅酶Q10治疗后4周大部分（63.6%）显效，8周显效者达98.4%。2，用药后的主要改变是症状缓解：尤其是心悸，气短，心前区不适等症状缓解比较明显，而对照组（未用辅酶Q10的组）迟至4~8周才开始好转或消失，即观察组优于对照组。3，无论是心肌炎还是疑似心肌炎观察组均比对照组效果好，而且，疑似心肌炎的效果比心肌炎更好一些，但无显著差异。

观察者认为，辅酶Q10是心肌线粒体的重要组成部分，是心肌能量代谢调节剂和代谢强心剂，具有调节免疫功能，抗氧化剂改善心肌能量代谢的作用，能改善心肌氧的利用率，并抑制心肌酶向血中游离，进一步改善心脏功能，对心肌炎的治疗有较大帮助。

辅酶Q10作为细胞代谢和呼吸的激活剂，其对心保健作用主要表现为，提高心肌能量的转化，抗氧化，抗心肌缺血，增加心输出量，降低外周血管阻力，维持生物膜的完整及稳定性，有助于抗心衰和抗心律失常等，心脏病患者长期补充外源性辅酶Q10，可有效改善心脏疾病。

 

5.发展

 

目前市场上辅酶Q10主流工艺主要为4种：发酵法、化学合成法（半合成、全合成）、生物提取法，细胞培养法。发酵法原料易得成本低、废水量少环保成本低，工艺稳定可靠，工业化应用最为广泛，金达威、神州生物、广州联存采用的都为该工艺。

辅酶Q10生产环境要求较高，工序多达15道，存在一定的技术壁垒。生产工艺主要分为2大步骤：（1）在培养基上接种菌种，产生辅酶Q10发酵液；（2）提纯。成品来看，生物发酵法结合低温提纯技术制得的辅酶Q10质量最好。

我国自2000年版《中国药典》首次收载了辅酶Q10原料及其制剂其，2002年版的《营养保健食品》中又将辅酶Q10列为33种常见病症的人体必需营养素之一。2006年，中国食品药品监督管理局也批准辅酶Q10用于保健食品，主要用于增强免疫力，缓解体力疲劳，抗氧化，辅助调血脂等。而联合邦利的辅酶Q10所批准的保健功能正是缓解体力疲劳，得到市场众多消费者的真切反馈，其在改善心脏功能不适（如心脏动力不足，心绞痛，心律不齐等）引发的身体疲劳状况有着显著的效果。

目前，美国和日本是全球两个规模最大的辅酶Q10市场。这两个国家的人口老龄化将成为辅酶Q10的市场需求不断增加的一个关键因素。美国目前占据全球辅酶Q10消费量的45%，而日本占据另外20%的消费份额。

2017年全球辅酶Q10有效产能约1100-1200吨，需求量约800万吨。辅酶Q10主要竞争者主要是中国、日本厂家（2005年日本产量占全球90%），全球前6大企业产能占比超90%，广州联存在新工厂落定后以及新的市场定位下，辅酶Q10的产能也将会有一个较大的提升。

全球慢性疾病如海啸般爆发，而辅酶Q10在慢性疾病领域的应用也将会得到多的研究，合并市场容量的提高，在这样的形势下辅酶Q10有望迎来更大的发展空间。

 

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