Coenzym Q10: Biochemie und Studienlage

Coenzym Q10 (CoQ10), chemisch Ubichinon-10, ist ein körpereigenes, fettlösliches Chinon, das im Stoffwechsel der Mitochondrien eine zentrale Rolle spielt und zugleich als lipophiles Antioxidans in Zellmembranen beschrieben wird.¹,² Es kommt in praktisch allen Geweben des Menschen vor, mit besonders hohen Konzentrationen in Organen mit hohem Energieumsatz wie Herz, Leber und Nieren.¹

CoQ10 ist in der Europäischen Union und in der Schweiz als Bestandteil von Nahrungsergänzungsmitteln verkehrsfähig. Dieser Artikel beschreibt die Biochemie von CoQ10 und ordnet die verfügbare Studienlage zum Zusammenhang mit der Schilddrüse ein.

Chemie und körpereigene Bildung

CoQ10 besteht aus einem Benzochinon-Ring und einer Seitenkette aus zehn Isopreneinheiten, die für die lipophilen Eigenschaften der Substanz verantwortlich ist. In den Zellen liegt es in zwei Redox- formen vor: als oxidiertes Ubichinon und als reduziertes Ubichinol; die beiden Formen werden durch enzymatische Redoxsysteme ineinander umgewandelt.¹,³

Der Mensch synthetisiert CoQ10 endogen. Die Biosynthese teilt sich einen Teil des Stoffwechselweges mit der Cholesterin-Biosynthese; das Enzym 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA-Reduktase (HMG-CoA- Reduktase) ist an einem der frühen Schritte beteiligt.⁴ Lebensmittel liefern zusätzlich etwa drei bis sechs Milligramm CoQ10 pro Tag, am ehesten über Fleisch, Innereien und Fisch.¹,³ Die endogene CoQ10-Konzentration ist gewebeabhängig und sinkt im höheren Lebensalter; die exakten Verläufe variieren zwischen Geweben und Studien.¹

Funktion in der Atmungskette

In der inneren Mitochondrienmembran ist CoQ10 ein mobiler Elektronen-Carrier zwischen den Komplexen der Atmungskette. Es übernimmt Elektronen von Komplex I (NADH-Dehydrogenase) und Komplex II (Succinat-Dehydrogenase) und gibt sie an Komplex III (Cytochrom-bc1-Komplex) weiter. Die mit dem Elektronentransport gekoppelte Protonentranslokation baut den elektrochemischen Gradienten auf, der die ATP-Synthese durch die ATP-Synthase (Komplex V) treibt.¹,²

Antioxidative Eigenschaften

In seiner reduzierten Form (Ubichinol) kann CoQ10 in lipophilen Kompartimenten als Antioxidans wirken: Es reagiert mit Peroxyl- Radikalen, die bei Lipidperoxidation entstehen, und ist an der Regeneration von alpha-Tocopherol (Vitamin E) beteiligt.²,⁵ Diese biochemischen Eigenschaften sind in Modellsystemen breit beschrieben.

Schilddrüsenhormone und mitochondriale Funktion

Schilddrüsenhormone gehören zu den wichtigsten Modulatoren des mitochondrialen Stoffwechsels. Trijodthyronin (T3) bindet an nukleäre Thyroidhormonrezeptoren und beeinflusst die Transkription zahlreicher Gene, die für mitochondriale Proteine kodieren; daneben sind kürzere, nicht-genomische Effekte auf mitochondriale Membranen beschrieben.⁶ Weitzel und Iwen (2011) fassten zusammen, dass nach einer einmaligen Schilddrüsenhormongabe Veränderungen des Sauerstoffverbrauchs erst mit einer Latenz von etwa 48 Stunden messbar werden, was auf die Vermittlung über die Genexpression hinweist.⁷ Bei Schilddrüsenunterfunktion sind diese Genexpressions- muster verändert.⁶,⁷

In den Geweben des Menschen sind die Deiodasen DIO1 und DIO2 Selenoenzyme, die T4 in T3 umwandeln. Die Schilddrüse selbst weist einen vergleichsweise hohen oxidativen Umsatz auf, weil die Thyreoperoxidase im Rahmen der Hormonbiosynthese Wasserstoffperoxid zur Jodierung von Tyrosin-Resten benötigt; Glutathionperoxidasen und Peroxiredoxine wirken als Gegenspieler dieses oxidativen Drucks.⁸

CoQ10-Plasmaspiegel bei Schilddrüsenfunktionsstörungen

Untersuchungen zu CoQ10-Plasmakonzentrationen bei Personen mit Schilddrüsenerkrankungen liegen vor allem aus der Arbeitsgruppe um Mancini in Rom vor. Mancini et al. (2011) fassten in einer Übersicht mehrere eigener und fremder Arbeiten zusammen und beschrieben eine inverse Korrelation zwischen Plasma-CoQ10 und Schilddrüsenhormonen: bei Hyperthyreose lagen die CoQ10-Plasma- spiegel niedrig, bei Hypothyreose vergleichsweise hoch.⁹ Die zugrundeliegenden Studien sind klein und überwiegend beobachtend; sie beschreiben Korrelationen zwischen Hormonstatus und Plasma- spiegel, nicht ursächliche Beziehungen oder klinische Endpunkte einer Supplementierung.

Randomisierte kontrollierte Studien zur Wirkung einer CoQ10- Supplementierung auf die Schilddrüsenfunktion oder auf den Verlauf einer Hashimoto-Thyreoiditis liegen in belastbarer Qualität nicht vor.

Statin-Therapie und CoQ10

Statine hemmen die HMG-CoA-Reduktase und damit einen frühen Schritt der Mevalonsäure-abhängigen Synthesewege, zu denen unter anderem Cholesterin und CoQ10 zählen. Mehrere Untersuchungen berichten unter Statin-Therapie reduzierte Plasma-CoQ10- Konzentrationen.⁴ Ob daraus ein klinisch relevanter Bedarf an Supplementierung entsteht, wird in der Literatur uneinheitlich beurteilt; eine systematische und metaanalytische Auswertung zu Statin-assoziierter Myopathie liegt vor, kommt aber zu heterogenen Ergebnissen. Eine generelle Aussage zu einer Supplementierungs- indikation lässt sich aus der vorliegenden Studienlage nicht belastbar ableiten und ist eine ärztliche Einzelfallfrage.

Studien zu oxidativen und entzündlichen Markern

Die Wirkung einer CoQ10-Gabe auf laborchemische Marker von Entzündung und oxidativem Stress ist in mehreren systematischen Reviews zusammengefasst worden.

• Zhai et al. (2017) werteten in einer Metaanalyse neun randomisierte kontrollierte Studien mit insgesamt 428 Probanden mit Stoffwechselerkrankungen aus. Unter CoQ10-Gabe wurden in der zusammengeführten Auswertung niedrigere Serumkonzentrationen bestimmter Entzündungsmarker (Interleukin-6, Tumornekrosefaktor- alpha) berichtet als unter Placebo; die Studienheterogenität war ausgeprägt.¹⁰
• Mehrabani et al. (2019) prüften in einem systematischen Review Interventionsstudien zu CoQ10 und Fatigue-Symptomatik bei unterschiedlichen Patientengruppen. Die Autoren beschrieben unter CoQ10 eine Reduktion von Fatigue-Skalenwerten, mit besseren Effekten bei höheren Dosen und längerer Anwendung; die zugrunde- liegenden Studien sind im Design heterogen.¹¹
• Raygan et al. (2016) führten eine randomisierte, placebo- kontrollierte Studie über acht Wochen an 60 Personen mit metabolischem Syndrom und koronarer Herzkrankheit durch. Unter 100 mg CoQ10 pro Tag veränderten sich einzelne Parameter des Glukosestoffwechsels und der Entzündungsmarker; die Stichprobe ist klein und nicht auf eine gesunde Allgemeinbevölkerung übertragbar.¹²
• Sanoobar et al. (2015) berichteten in einer doppelblinden, placebokontrollierten Studie an 48 Personen mit Multipler Sklerose unter 500 mg CoQ10 pro Tag über zwölf Wochen niedrigere Werte auf Skalen für Fatigue und depressive Symptome im Vergleich zu Placebo. Die Population ist eine klinisch ausgewählte Patientengruppe.¹³

Diese Studien beschreiben Veränderungen einzelner Marker oder Symptom-Skalen in bestimmten Patientengruppen. Klinische Endpunkte der Schilddrüsenfunktion (zum Beispiel eine geänderte T4-T3- Konversion oder eine veränderte Antikörperdynamik bei Autoimmun- Thyreoiditis) wurden in diesen Studien nicht erhoben.

Bioverfügbarkeit und Supplementformen

CoQ10 ist lipophil und im wässrigen Milieu schlecht löslich; die intestinale Absorption ist entsprechend gering und wird durch gleichzeitige Fettzufuhr verbessert.³ In Nahrungsergänzungsmitteln und in klinischen Studien werden vorwiegend zwei Formen verwendet:

• Ubichinon, die oxidierte Form. Es wird im Körper enzymatisch zu Ubichinol reduziert.
• Ubichinol, die reduzierte Form. Mehrere Publikationen berichten unter Ubichinol-Formulierungen höhere Plasma-CoQ10-Spiegel als unter äquivalenten Ubichinon-Mengen; die Spannweite der berichteten Unterschiede ist heterogen und studienabhängig.³,¹
• Lipid-Solubilisate beider Formen, in denen CoQ10 mit Trägerlipiden formuliert ist, um die Aufnahme aus dem Verdauungstrakt zu erhöhen.

Eine generalisierende Aussage „eine Form ist besser als die andere" ist aus der vorliegenden Studienlage nicht belastbar ableitbar und hängt von Studienpopulation, Ausgangsstatus und Formulierung ab.

Sicherheit und beschriebene Wechselwirkungen

CoQ10 ist im Bereich der in klinischen Studien verwendeten oralen Dosen allgemein gut verträglich. In einer Übersicht über Anwendungsstudien sind tägliche Dosen bis 1 200 mg über mehrere Wochen ohne schwerwiegende Nebenwirkungen beschrieben worden.¹,³ Gelegentlich werden leichte gastrointestinale Beschwerden, Schlafstörungen bei spätabendlicher Einnahme und Hautausschläge genannt.³ Eine spezifische tolerierbare Höchstaufnahmemenge (Tolerable Upper Intake Level, UL) für CoQ10 hat die EFSA bisher nicht festgelegt.

Eine pharmakologisch beschriebene Interaktion betrifft Vitamin- K-Antagonisten wie Warfarin: CoQ10 ist strukturell verwandt mit Vitamin K, und einzelne Fallberichte und kleinere Studien beschreiben eine Abschwächung der gerinnungshemmenden Wirkung. Bei Anwendung einer oralen Antikoagulation ist die Einnahme von CoQ10 eine ärztliche Einzelfallfrage.³

Stellung im EU-Register zugelassener Health Claims

Im EU-Register zugelassener gesundheitsbezogener Angaben (HCVO, VO (EG) Nr. 1924/2006) ist Coenzym Q10 nicht mit einem zugelassenen Health Claim aufgeführt. Die EFSA hat in ihrer Stellungnahme vom Oktober 2010 sechs CoQ10-bezogene Antragsbereiche geprüft — Beitrag zum Energiestoffwechsel, Aufrechterhaltung eines normalen Blutdrucks, Schutz von DNA, Proteinen und Lipiden vor oxidativer Schädigung, Beitrag zur kognitiven Funktion, Aufrechterhaltung normaler Blutcholesterinwerte sowie Steigerung der Ausdauer- leistung — und für keinen dieser Bereiche einen kausalen Zusammenhang zwischen der Aufnahme von CoQ10 und dem beanspruchten Effekt als belegt anerkannt.¹⁴ Konkrete gesundheitsbezogene Wirkaussagen zu CoQ10 sind im Anwendungsbereich der Verordnung deshalb nicht zulässig; sachliche Beschreibungen der Biochemie und der Studienlage, wie sie dieser Artikel anbietet, sind hiervon zu unterscheiden.

Zusammenfassung

Coenzym Q10 ist ein körpereigenes Chinon, das als Elektronen- Carrier in der mitochondrialen Atmungskette fungiert und zugleich als lipophiles Antioxidans in Zellmembranen beschrieben wird. Die endogene Synthese teilt sich Stoffwechselschritte mit der Cholesterin-Biosynthese; eine Reduktion der CoQ10-Plasmaspiegel unter Statin-Therapie ist mehrfach berichtet.

Im Zusammenhang mit der Schilddrüse beschreiben kleine, überwiegend beobachtende Studien eine inverse Korrelation zwischen Plasma-CoQ10- Konzentration und Schilddrüsenhormonen. Randomisierte kontrollierte Studien, die einen klinischen Endpunkt der Schilddrüsenfunktion unter CoQ10-Supplementierung untersucht hätten, liegen in belastbarer Qualität nicht vor.

CoQ10 ist in den in klinischen Studien verwendeten Dosen allgemein gut verträglich. Eine pharmakologisch relevante Wechselwirkung betrifft Vitamin-K-Antagonisten und sollte bei Patientinnen und Patienten unter oraler Antikoagulation ärztlich bewertet werden.

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Dieser Artikel dient der allgemeinen wissenschaftlichen Information und ersetzt keine ärztliche Beratung oder Diagnose. Bei Beschwerden, bestehenden Erkrankungen, Schwangerschaft, Stillzeit oder paralleler Medikamenteneinnahme ist eine ärztliche Abklärung erforderlich. Nahrungsergänzungsmittel können Neben- und Wechselwirkungen haben.

Quellenverzeichnis

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