Ein kleiner Exkurs in die Zellbiologie mit Ubiquinol
Das Coenzym Q kommt in verschiedenen Ausprägungen in fast allen Lebewesen vor: Pflanzen benötigen Coenzym Q9 für die Photosynthese, beim Menschen findet sich überwiegend Coenzym Q10. Als Forschende der Universität von Wisconsin 1957 Coenzym Q10 erstmals entdeckt haben, galt es jahrelang als eine Art Wundermittel gegen Zellalterung und führte zu einem regelrechten Hype in der Kosmetikbranche. Später fand man heraus, dass der Körper das Coenzym umwandeln muss, um es tatsächlich verwerten zu können. Diese umgewandelte Form ist Ubiquinol. Seitdem befassen sich zahlreiche Forschungsarbeiten mit dem essenziellen Mikronährstoff und seiner Rolle für die Zellfunktion. Doch erst vor kurzem haben Wissenschaftler des Centrums für Biotechnologie der Universität Bielefeld herausgefunden, wie das Coenzym in menschlichen Zellen genau gebildet wird.[1] Zuvor war dies nur für Bakterien bekannt. Schauen wir uns den biologischen Prozess hinter Ubiquinol doch einmal genauer an…
Wunderwelt Zelle
Wir tauchen ein in die faszinierende Welt der Mitochondrien und der zellulären Energieproduktion. In den unzähligen Zellen unseres Körpers befinden sich die Mitochondrien, in denen sich ein beeindruckender Prozess entfaltet, der uns kontinuierlich mit Energie versorgt: die sogenannte Atmungskette. Mitochondrien werden oft als die „Kraftwerke“ unserer Zellen bezeichnet. Denn sie sind der Ort, an dem Nährstoffe aus unserer Nahrung in einer hochkomplexen Abfolge von Reaktionen in eine spezielle Form von Energie umgewandelt werden, die unser Körper tatsächlich nutzen kann: Adenosintriphosphat (ATP). Die Nahrung, die wir essen, wird in Form von Glukose, Fettsäuren und Aminosäuren in die Mitochondrien transportiert. Dort erfolgt die Umwandlung in ATP, dem „Energielieferanten” unserer Zellen, der alle lebenswichtigen Prozesse ermöglicht. Im Rahmen der Atmungskette werden Elektronen und Protonen durch die innere Membran der Mitochondrien transportiert, wodurch ein elektrochemischer Gradient erzeugt wird. Dieser wird genutzt, um ATP zu produzieren: die Protonen fließen durch eine ATP-Synthase-Pumpe, die ATP herstellt.
Ubiquinol als Zündfunke
Eine entscheidende Rolle in diesem Prozess spielen Ubiquinol respektive Coenzym Q10. Ubiquinol kann als „Zündfunke“ betrachtet werden. Es fungiert als Elektronenüberträger und Protonen-Carrier in der mitochondrialen Atmungskette und ist somit essenziell für die Umwandlung von Nährstoffen in Energie. Ohne Ubiquinol wäre die Umwandlung der in Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten gespeicherten Energie in ATP schlichtweg unmöglich. Ubiquinol ist verantwortlich für rund 95 Prozent der gesamten zellulären Energieproduktion in unserem Körper.
Wie kommt Ubiquinol in unsere Zellen?
Ubiquinol ist zwar mit Ausnahme der roten Blutzellen in jeder Zelle vorhanden – aber für den Körper ist es gar nicht so einfach, an diese so wichtige Substanz heranzukommen. Nur eine kleine Menge, nämlich rund 10 Prozent, nehmen wir tatsächlich über die Nahrung auf, auch wenn wir uns ausgewogen ernähren. Besonders reichhaltig sind Fleisch, Fisch, Nüsse, Hülsenfrüchte, Soja sowie bestimmte pflanzliche Öle. Einen größeren Teil des Ubiquinol-Bedarfs stellt unser Körper selbst her; insbesondere in den Leberzellen. Dies macht etwa 0,5 bis 2 Gramm täglich aus. Für die körpereigene Herstellung benötigt der Organismus die AminosäurenPhenylalanin und Tyrosin, sowie nahezu alle B-Vitamine. Um Coenzym Q10 in Ubiquinol umzuwandeln, sind wiederum ganze 17 Syntheseschritte notwendig und insgesamt viele Vitamine, Mineralstoffe und Spurenelemente involviert.
Dieser komplexe Prozess funktioniert vor allem dann, wenn wir noch jung und gesund sind – und wenn er nicht durch ungünstige Faktoren gehemmt wird. Tatsächlich lässt die Fähigkeit des Körpers Ubiquinol zu produzieren schon etwa ab dem 30. Lebensjahr nach. Wie viel Ubiquinol beziehungsweise Coenzym Q10 wir im Blut und im Gewebe haben, hängt also zum einen davon ab, wie viel wir mit der Nahrung aufnehmen, und zum anderen davon, wie effektiv unsere körpereigene Herstellung funktioniert. In der Zelle wird der Mikronährstoff in mehreren Schritten gebildet, an denen jeweils unterschiedliche Enzyme beteiligt sind. Und hier kommt die Forschung der Bielefelder Wissenschaftler wieder ins Spiel: Sie haben nachgewiesen, dass Coenzym Q4 für genau den Schritt verantwortlich ist, den man bisher nicht kannte. In Untersuchungen mit anderen Organismen hat das Forscherteam gezeigt, dass die Q10-Produktion gestört ist, wenn COQ4 fehlt oder manipuliert wird.
Forschung der Zukunft
Solche Forschungsarbeiten sind wichtig, um die körpereigene Ubiquinol-Produktion besser zu verstehen, und damit auch die Ursachen für einen Mangel. Viele Stoffwechselvorgänge in der Zelle sind noch immer nicht vollständig entschlüsselt. Es bleibt also spannend, welche Zusammenhänge und Erkenntnisse – auch rund um Ubiquinol – in den kommenden Jahren noch entdeckt werden.
[1] Pelosi L, et al.: COQ4 is required for the oxidative decarboxylation of the C1 carbon of Coenzyme Q in eukaryotic cells. bioRxiv [Preprint]. 2023 Nov 13:2023.11.13.566839. doi: 10.1101/2023.11.13.566839. Update in: Mol Cell. 2024 Jan 24.