Was ist Coenzym Q10?

Coenzym Q10: Definition und Funktion

Coenzym Q10 (kurz: Q10) ist ein natürlicher Bestanteil unserer Zellen und spielt eine zentrale Rolle bei der Energiegewinnung. Chemisch gehört Q10 zur Gruppe der Ubichinone. Der Name leitet sich vom lateinischen Wort ubique ab, was so viel wie „überall“ bedeutet – ein direkter Hinweis darauf, dass diese Substanz in fast allen lebenden Organismen und Zellen vorkommt.

Coenzym Q10 ist ein Vitaminoid, eine organische Verbindung, die im Gegensatz zu echten Vitaminen vom gesunden menschlichen Körper selbst synthetisiert werden kann. Vitaminoide weisen in ihrer Struktur und Funktion starke Ähnlichkeiten mit Vitaminen auf.

Eine zentrale Rolle spielt Coenzym Q10 in den Mitochondrien, die häufig als „Kraftwerke der Zellen“ bezeichnet werden. Dort ist Q10 Bestandteil der sogenannten Elektronentransportkette. Dabei handelt es sich um eine Abfolge biochemischer Reaktionen, die zur Bildung von ATP (Adenosintriphosphat) führen.

Coenzym Q10 ist als vitaminähnliche Substanz ein essenzieller Cofaktor der mitochondrialen Atmungskette. Die zelluläre Relevanz basiert auf der Kopplung von Elektronentransfer und Protonengradient zur Generierung von chemischer Energie (ATP).

ATP ist der primäre Energieträger in unseren Zellen. Jede Bewegung, jeder Stoffwechselvorgang und jede Zellteilung benötigt ATP. Es wird durch die Elektronentransportkette generiert. Coenzym Q10 fungiert innerhalb der Elektronentransportkette als beweglicher Elektronenüberträger zwischen verschiedenen Enzymkomplexen.

Die Bedeutung von Q10 liegt also vor allem in seiner Funktion als Biokatalysator für die zelluläre Energieproduktion. Ohne ausreichend Q10 wäre der Prozess der ATP-Synthese weniger effizient, was sich auf die Leistungsfähigkeit der Zellen auswirken könnte. Da Q10 in fast allen Körperzellen vorkommt, unterstreicht dies seine universelle Rolle für den Organismus.

Ubiquinon und Ubiquinol: Die beiden Formen von Coenzym Q10

Coenzym Q10 liegt im Körper in zwei chemischen Formen vor: Ubiquinon und Ubiquinol. Beide erfüllen jeweils hochspezifische, ineinandergreifende Funktionen im Rahmen des zellulären Redox-Zyklus – einem Prozess, bei dem Elektronen übertragen werden, um Energie zu gewinnen oder Zellen vor oxidativem Stress zu schützen.

Ubiquinon ist die oxidierte Form von Q10. In dieser Form ist es besonders stabil und kann Elektronen aufnehmen. Es ist die vorherrschende Form in den meisten Nahrungsergänzungsmitteln und Lebensmitteln.

Ubiquinol ist die reduzierte Form von Q10. Sie entsteht, wenn Ubiquinon Elektronen aufnimmt und ist die aktive Form, die direkt in den Mitochondrien an der Energieproduktion mitwirkt.

Der Redox-Zyklus von Coenzym Q10 (Redoxreaktion)

Während biochemischer Prozesse kann Ubiquinon Elektronen aufnehmen und wird dadurch zu Ubiquinol. Umgekehrt kann Ubiquinol Elektronen wieder abgeben und erneut in Ubiquinon übergehen. Dieser Wechsel findet kontinuierlich statt und ist ein wesentlicher Bestandteil der normalen Zellphysiologie.

Der Übergang zwischen den beiden Formen ist ein reversibler Prozess (Redoxreaktion). Der Körper schaltet je nach Bedarf zwischen Ubiquinon und Ubiquinol hin und her.

Während Ubiquinon, die oxidierte Form, primär in der mitochondrialen Atmungskette Elektronen akzeptiert, fungiert Ubiquinol, die reduzierte Form, im extra-mitochondrialen Raum als hocheffizienter Elektronendonor. Der fließende Redox-Zustand definiert die molekulare Aktivität.

Die Bioverfügbarkeit von Ubiquinon und Ubiquinol

Ein intensiv diskutiertes Thema im Bereich der Ernährungswissenschaft ist die Bioverfügbarkeit. Die Bioverfügbarkeit kann von zahlreichen Faktoren beeinflusst werden, darunter die Darreichungsform, die Zusammensetzung eines Produkts, individuelle Stoffwechselunterschiede und die gleichzeitige Aufnahme von Fetten.

Ubiquinol gilt aufgrund seiner hydrophileren (wasserfreundlicheren) Eigenschaften im Vergleich zum lipophilen (fettlöslichen) Ubiquinon als leichter resorbierbar für den menschlichen Darm. Das bedeutet, dass der Körper Ubiquinol unter bestimmten physiologischen Bedingungen effizienter aufnehmen kann, insbesondere wenn die körpereigene Reduktionsfähigkeit (die Fähigkeit, Ubiquinon in Ubiquinol umzuwandeln) beansprucht oder im Alter leicht verlangsamt ist.

Allerdings können auch hochwertige Ubiquinon-Präparate eine gute Bioverfügbarkeit aufweisen, insbesondere wenn sie mit Fetten oder Ölen eingenommen werden, da Q10 fettlöslich ist. Wichtig ist dabei, dass Ubiquinon und Ubiquinol nicht als „besser“ oder „schlechter“ eingestuft werden können. Beide sind natürliche Bestandteile desselben Stoffwechselsystems und erfüllen in ihrem jeweiligen Zustand spezifische Aufgaben.

Wo kommt Q10 im Körper vor? Organverteilung und zelluläre Konzentration

Coenzym Q10 ist im gesamten Organismus verteilt und kann grundsätzlich in allen Körperzellen nachgewiesen werden. Die Konzentration ist jedoch nicht überall gleich. Besonders hohe Mengen finden sich in Organen und Geweben, die einen hohen Energieumsatz aufweisen.

Dazu zählen unter anderem:

• Herzmuskel: Das Herz ist eines der aktivsten Organe des Körpers und benötigt kontinuierlich Energie, um seine Pumpleistung aufrechtzuerhalten. Daher ist die Q10-Konzentration hier besonders hoch.
• Leber: Als zentrales Stoffwechselorgan ist die Leber auf eine effiziente Energieversorgung angewiesen.
• Lunge: Auch die Lunge, die für den Gasaustausch und die Sauerstoffversorgung des Blutes zuständig ist, weist eine hohe Q10-Konzentration auf.
• Nieren: Die Nieren filtern das Blut und regulieren den Elektrolythaushalt – Prozesse, die viel Energie erfordern.
• Skelettmuskeln: Muskeln benötigen Q10, um bei körperlicher Aktivität ausreichend ATP für die Kontraktion bereitzustellen.

Q10 im Körper - Übersicht

Die zelluläre Konzentration von Q10 ist in den Mitochondrien am höchsten, da hier die ATP-Produktion stattfindet. Sie kann, je nach Gewebe, Altersgruppen oder individuellen Stoffwechselsituationen, variieren. Wissenschaftler untersuchen deshalb die Organverteilung von Q10 seit vielen Jahren als Bestandteil der allgemeinen Stoffwechselforschung.

Die körpereigene Synthese: Wie stellt der Körper Q10 selbst her?

Ein besonderer Unterschied zu klassischen Vitaminen besteht darin, dass der menschliche Organismus Coenzym Q10 selbst produzieren kann. Dieser Prozess wird als Biosynthese bezeichnet.

Die körpereigene Herstellung erfolgt über mehrere aufeinanderfolgende Stoffwechselschritte. Eine wichtige Rolle spielt dabei der sogenannte Mevalonatweg. Dieser biochemische Reaktionsweg dient nicht nur der Bildung von Coenzym Q10, sondern ist auch an der Synthese weiterer körpereigener Verbindungen beteiligt.

Die Coenzym Q10 Biosynthese

Als Ausgangsstoffe für die Q10-Bildung werden unter anderem die Aminosäuren Tyrosin und Phenylalanin benötigt. Darüber hinaus sind verschiedene Enzyme beteiligt, deren Funktion von einer ausreichenden Versorgung mit bestimmten Mikronährstoffen abhängt.

In der Fachliteratur werden insbesondere verschiedene B-Vitamine sowie Vitamin E als wichtige Co-Faktoren innerhalb der beteiligten Stoffwechselprozesse beschrieben. Diese Stoffe sind jedoch nicht als direkte Bestandteile von Coenzym Q10 zu verstehen, sondern als Faktoren, die an unterschiedlichen biochemischen Reaktionen beteiligt sein können. Fehlt es dem Körper an einem dieser Cofaktoren, kann die körpereigene Q10-Produktion ins Stocken geraten.

Schlüsselkomponenten der Q10-Biosynthese auf dem Mevalonatweg:

• Tyrosin und Phenylalanin: Diese Aminosäuren dienen als Ausgangsstoffe für die Q10-Produktion.
• B-Vitamine: Vitamine wie B2 (Riboflavin), B3 (Niacin), B6 (Pyridoxin) und B12 (Cobalamin) wirken als Co-Faktoren und unterstützen die enzymatischen Reaktionen, die für die Synthese von Q10 notwendig sind.
• Vitamin E: Vitamin E spielt eine Rolle als begleitender Schutzfaktor, da es als Antioxidans die Stabilität von Q10 während der Synthese fördert.

Die Biosynthese von Q10 ist ein komplexer Vorgang, der von genetischen Faktoren, dem Alter und individuellen Stoffwechselbedingungen beeinflusst wird. Deshalb kann die körpereigene Produktion zwischen verschiedenen Personen unterschiedlich ausfallen.

Ein entscheidender physiologischer Aspekt ist zudem die altersabhängige Abnahme (oder „Altersabnahme“). Die Fähigkeit des menschlichen Körpers zur Eigensynthese erreicht etwa im Alter von 20 bis 25 Jahren ihren biologischen Höhepunkt. Danach sinkt die körpereigene Produktion kontinuierlich ab. Dieser natürliche Rückgang führt dazu, dass die zellulären Q10-Spiegel im Laufe des Lebens sukzessive abnehmen.