辅酶Q10:青光眼及生命期健康中的线粒体辅助剂
引言
青光眼是一种进行性视神经病变,其特征是视网膜神经节细胞 (RGC) 死亡和视野丧失 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。尽管降低眼压 (IOP) 是治疗的主要手段,但许多患者在眼压得到控制后仍持续丧失视力,这表明还有其他因素导致了损伤 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。线粒体功能障碍和氧化应激在青光眼性视神经损伤中日益受到关注 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。辅酶Q10 (CoQ10)——一种线粒体氧化磷酸化的亲脂性辅因子——作为一种候选的神经保护剂出现。CoQ10 在电子传递链中将电子在复合物 I/II 和复合物 III 之间穿梭,并清除活性氧 (ROS) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。在能量需求高、抗氧化储备低的组织(如视网膜和视神经)中,CoQ10 可能支持细胞生物能量学并减少氧化损伤。本文回顾了 CoQ10 在眼部中的线粒体和抗氧化作用,来自动物和临床青光眼研究的证据(包括与降眼压药物的相互作用),以及在衰老和心血管代谢健康方面的相关全身性发现。我们还将讨论 CoQ10 的生物利用度、安全性以及青光眼终点临床证据的不足之处。
CoQ10 在线粒体能量代谢中的作用
CoQ10 由线粒体内源性合成,对三磷酸腺苷 (ATP) 的产生至关重要。在线粒体内膜中,泛醌 (CoQ10) 从复合物 I 和 II 接受电子,并将其转移到复合物 III,通过氧化磷酸化驱动质子泵送和 ATP 合成 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。体内几乎每个细胞都含有 CoQ10,在含有大量线粒体的组织(如心脏、大脑和视网膜)中浓度尤其高 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。研究表明,CoQ10 水平随年龄增长或生物合成受损而下降;这种下降可能限制线粒体效率并增加氧化应激 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。事实上,衰老、慢性病和某些药物(例如他汀类药物)会降低组织 CoQ10 水平,可能导致细胞功能障碍 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。口服 CoQ10 补充剂(300 毫克/天或更多)可提高循环和组织 CoQ10 水平,并已显示对与线粒体功能障碍相关的疾病有益 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。
CoQ10 作为视网膜和视神经中的抗氧化剂
除了在电子传递链中的作用,CoQ10 还是一个强大的抗氧化剂。在其还原形式(泛醇)中,它直接中和 ROS 并再生膜中的其他抗氧化剂 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。视网膜(特别是感光细胞和 RGCs)以非常高的速率消耗氧气,易受氧化损伤。CoQ10 在视网膜线粒体中含量丰富,实验研究表明它能保护视网膜细胞免受氧化损伤。例如,一篇重要综述指出,局部应用 CoQ10 在大鼠青光眼模型中阻止了 RGC 凋亡 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。同样,全身性 CoQ10 在小鼠青光眼模型中通过抑制氧化应激酶(降低 SOD2 和 HO-1 表达)保护了视神经轴突 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。这些发现支持了 CoQ10 在视网膜和视神经组织中维持氧化磷酸化并对抗过量 ROS 的概念。体外实验表明,CoQ10 可以防止谷氨酸兴奋性毒性对神经元的损伤——这是一种与青光眼相关的机制——这可能反映了其线粒体支持作用以及自由基清除活性 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。重要的是,CoQ10 可以调节神经胶质反应:它抑制视神经盘中应激诱导的星形胶质细胞活化,并保留线粒体转录因子(例如 Tfam)的表达,从而在缺血或高血压应激下维持 DNA 和膜的完整性 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。
局部和口服 CoQ10 递送
局部制剂
已开发出局部 CoQ10 滴眼液(常与维生素 E 结合以增强溶解度),用于眼部神经保护。动物研究证实 CoQ10 能渗透到眼后部。例如,在眼科手术前接受 CoQ10/维生素 E 滴剂的患者在玻璃体中检测到 CoQ10,这表明其可通过角膜和到达视网膜 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。在眼高压的啮齿动物模型中,CoQ10 滴眼液保护了 RGCs 和视网膜内层 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。局部 CoQ10(常与维生素 E TPGS 作为增溶剂)似乎能减轻糖尿病和青光眼模型中视网膜细胞的线粒体功能障碍和氧化应激。滴眼液给药避免了全身稀释并靶向视网膜,但其生物利用度仍受角膜渗透性和制剂挑战的限制。商业产品(例如 Coqun®,含 0.5% CoQ10 和 0.5% 维生素 E)和实验性纳米载体已被开发以增强眼部吸收。
口服补充剂
口服 CoQ10 补充剂(泛醌或泛醇形式)广泛用于全身性线粒体支持。摄入后,膳食 CoQ10 被整合到乳糜微粒中,并结合脂蛋白在血液中运输 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。血浆水平呈剂量依赖性升高,尽管存在显著的个体间差异 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。在老年人中,泛醌或泛醇形式在吸收方面均未显示出明显优势,这反映了吸收的生理限制 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。重要的是,口服 CoQ10 被许多组织吸收——包括心脏、肌肉和神经组织——正如对外科患者进行的实验所示,并且推测也对视网膜线粒体有益 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。高剂量 CoQ10(每日高达数百毫克)可安全地提高血浆浓度;在一项综述中,每日 300 毫克(约 5 毫克/千克)的长期给药与超过 60 倍的安全边际相关 (www.ncbi.nlm.nih.gov)。因此,每日口服 CoQ10 方案(100-300 毫克)可提高老年患者的全身 CoQ10 水平,并且耐受性良好 (www.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。
临床和转化研究的证据
动物和细胞模型
临床前青光眼模型一致表明 CoQ10 具有神经保护作用。在高血压大鼠眼中,局部 CoQ10(±维生素 E)减少了 RGC 凋亡和视网膜氧化应激 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。在 DBA/2J 小鼠(一种遗传性青光眼模型)中,膳食 CoQ10 保护了 RGCs 和视神经轴突,维持了复合物 IV 酶水平,并减少了反应性胶质增生 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。在缺血再灌注损伤中,CoQ10 支持线粒体生物合成并防止线粒体 DNA 丢失 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。CoQ10 还在视网膜神经节细胞培养物中减轻了谷氨酸兴奋性毒性,并在体内预防了线粒体损伤 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。综上所述,这些转化研究表明 CoQ10 在青光眼条件下维持 RGC 能量代谢并抑制应激信号传导。
视觉功能结果
尽管有限,但人类数据支持 CoQ10 具有功能益处。在一项随机对照试验中,青光眼患者的一只眼睛在标准眼压治疗的基础上接受 CoQ10+维生素 E 滴剂 (Coqun®) 治疗,而另一只眼睛作为对照(仅接受眼压药物治疗) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。6-12 个月后,CoQ10 治疗的眼睛显示出改善的电生理反应:模式视觉诱发电位 (VEP) P100 振幅增加,潜伏期缩短,而对照眼睛则恶化 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。同样,CoQ10 治疗的眼睛视野更加稳定。在 12 个月时,约 67% 的治疗眼没有发生视野恶化,而对照组中只有 50% (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。光学相干断层扫描显示,使用 CoQ10 后视网膜神经纤维层 (RNFL) 厚度下降较少,尽管两组都随时间变薄 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。这些结果表明,CoQ10(与维生素 E 联合使用)可以增强视网膜内层功能,并在青光眼应激下减缓视力丧失 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。
另一项关于假性剥脱性青光眼的初步研究报告称,与未治疗的眼睛相比,局部 CoQ10+维生素 E 显著降低了房水中的氧化应激标志物(超氧化物歧化酶水平降低) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。(血清或灌注参数未直接测量。)尽管临床试验很少,但这些人类数据与临床前发现一致:CoQ10 补充剂在加入降眼压方案后,对电生理和视野结果具有可衡量且有益的影响 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。
眼部灌注和眼压药物协同作用
CoQ10 还可能影响眼部血流和青光眼药物的全身作用。在充血性心力衰竭中,CoQ10 可改善心输出量;类似地,CoQ10 也能增强视神经盘灌注。在一项临床试验中,口服 CoQ10(90 毫克/天,持续 6 周)减轻了噻吗洛尔滴眼液的心血管副作用——心率和每搏输出量等值受到的抑制较小——同时不减弱噻吗洛尔的降眼压作用 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。这表明 CoQ10 可能减轻青光眼伴心脏风险患者使用 β 受体阻滞剂的禁忌症 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。迄今为止,尚无研究直接显示眼部血流协同增加,但 CoQ10 的血管保护特性(例如增强一氧化氮的生物利用度)提出了这种可能性。
值得注意的是,在局部 CoQ10 试验中 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov),所有眼睛也使用了标准药物(噻吗洛尔/多佐胺),CoQ10 治疗的眼睛表现更好。因此,CoQ10 似乎可以安全地与降压剂联合使用,甚至可能增强其神经保护作用。在其他模型中,CoQ10 预防了缺血再灌注损伤,进一步支持了血管或代谢协同作用 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。总的来说,现有证据表明 CoQ10 不干扰眼压控制,并且可能补充常规疗法,特别是通过保护 RGCs 免受缺血或全身应激的影响 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。
CoQ10 与衰老过程中的全身健康
对 CoQ10 的更广泛视角强调了其与年龄相关健康和线粒体功能的相关性。许多研究将低 CoQ10 水平与心血管代谢疾病联系起来:其水平随年龄增长、肥胖、糖尿病和心力衰竭而下降,并与氧化应激增加相关 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。随机试验表明,CoQ10 补充剂(通常 100-300 毫克/天)可以改善心力衰竭症状,减少心血管事件,并降低代谢综合征患者的血压和脂质过氧化 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。例如,一篇综述指出,CoQ10 与心血管代谢疾病“紧密相关”,其在高血压、缺血性心脏病和 2 型糖尿病中的应用似乎有益 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。在神经退行性衰老中,CoQ10 也支持神经元线粒体;试验已在帕金森病和阿尔茨海默病中对其进行了探索,并获得了一些积极信号(尽管结果各不相同) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。
CoQ10 在衰老生理病理学中的重要性表明,其眼部益处可能超越青光眼。通过保护线粒体功能,CoQ10 可能潜在地减少其他年龄相关的视网膜疾病。此外,由于许多青光眼患者是老年人,并且经常服用他汀类药物或其他会耗尽 CoQ10 的药物,补充 CoQ10 可能普遍支持其全身和眼部能量代谢。因此,心脏病学和老年病学研究的发现强化了 CoQ10 在眼部健康中的应用理由,同时也提醒我们其长期使用的安全性和耐受性 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。
生物利用度和药代动力学
尽管前景广阔,但 CoQ10 补充剂面临生物利用度方面的挑战。CoQ10 具有极强的亲脂性,易形成结晶聚集体,限制了其在肠道中的溶解和吸收。口服后,只有一小部分剂量出现在血浆中 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。研究显示个体间差异很大:几乎等剂量的泛醌或泛醇在老年人中产生了统计学上相似的血药浓度 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。换句话说,CoQ10 的肠道吸收似乎是饱和的,并且与其给药形式无关 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。对于眼部给药,局部 CoQ10 必须绕过角膜屏障。将 CoQ10 与维生素 E 衍生物或环糊精结合可增加溶解度;新型制剂(脂质乳剂、纳米颗粒、水溶性复合物)已被开发以提高眼部渗透。例如,一项研究显示,基于环糊精的 CoQ10 制剂比标准泛醌胶囊具有更高的生物利用度 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。
一旦被吸收,CoQ10 主要以结合 LDL 和 VLDL 的还原态(泛醇)在血液中运输,并通过脂蛋白受体被组织摄取 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。在人类中,即使经过良好的补充剂配方,也只能达到纳摩尔级的血浆水平,组织饱和度仍有争议。重要的是,一项药代动力学综述得出结论,CoQ10 的吸收高度可变,并且“身体在给定时间内吸收 CoQ10 的量是有限的”,无论是泛醌还是泛醇形式 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。临床医生应认识到,口服 CoQ10 可能需要相对较高的每日剂量(100-300 毫克或更多)才能达到治疗性组织水平,并且血浆峰浓度会达到平台期。对于眼科试验,这意味着标准全身剂量可能只产生适度的视网膜效应;反之,局部给药必须应对眼部快速清除的问题。
安全性和剂量
CoQ10 通常非常安全。大型临床综述报告称,即使在高剂量下,不良反应也极少。在临床前毒理学中,泛醇在大鼠中的无可见不良作用水平 (NOAEL) 为 300-600 毫克/千克 (www.ncbi.nlm.nih.gov)。在人类中,高达 300 毫克/天(约 5 毫克/千克)的长期补充剂相当于相对于动物数据而言,安全系数在 60 倍到 120 倍之间 (www.ncbi.nlm.nih.gov)。试验中报告的副作用通常仅限于少数患者的轻度胃肠道症状或失眠。在长期研究中,没有发现 CoQ10 引起的严重毒性。重要的是,在极少数情况下(例如线粒体疾病试验)已经施用了高剂量 CoQ10(至少 1200 毫克/天)而没有出现重大问题 (www.ncbi.nlm.nih.gov)。CoQ10 没有已知的严重药物相互作用,尽管在服用华法林或辛伐他汀的患者中,其水平可能会略有升高(因为辛伐他汀会竞争 CoQ10 的合成)。
全身使用的标准补充方案为每日 100 至 300 毫克 (www.ncbi.nlm.nih.gov)。对于青光眼研究,口服 CoQ10 通常在此范围的上限给药。局部制剂通常每滴输送几毫克(例如 0.5% 溶液)。由于 CoQ10 是脂溶性的,因此随餐和足够的脂肪一起服用可以改善吸收。总的来说,安全性不是 CoQ10 用于眼部的限制因素。相反,挑战在于证明 CoQ10 在青光眼疗效上的明确剂量-反应关系;此类剂量-反应曲线仍未明确。目前尚无青光眼试验系统地改变 CoQ10 剂量以建立最佳治疗窗口。在进行更大规模的试验之前,剂量将主要遵循先例(例如每日口服 100-200 毫克,或 0.5% 局部用药),并以耐受性为指导。
结论
实验和早期临床证据表明,CoQ10 通过增强线粒体 ATP 产生和清除氧化应激,可能成为青光眼管理中的有用辅助剂。在视网膜和视神经中,CoQ10 支持应激下的神经元存活 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。局部 CoQ10(常与维生素 E 联合使用)在动物模型中显示出神经保护作用,并在小型人类研究中改善了电生理和视野结果 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。在全身方面,CoQ10 在衰老和心血管代谢状况方面得到了充分研究,并已知在中等剂量下是安全的 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。这些全身性发现强化了 CoQ10 在眼部神经退行性疾病中的应用理由,并表明衰老组织之间存在共同机制。
然而,仍存在重要的不足。生物利用度限制意味着实现治疗性视网膜浓度可能需要优化配方或联合疗法。尚无大规模随机试验证明 CoQ10 补充剂能减缓青光眼进展;迄今为止,唯一的眼部对照研究涉及的眼睛少于 100 只 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。需要进一步的工作来确定最佳剂量、治疗持续时间以及最可能受益的患者亚组。同时,考虑到其良好的安全性以及合理的机制,将 CoQ10(作为滴眼液或口服补充剂)整合到全面的青光眼护理中似乎很有前景。未来的研究将阐明 CoQ10 是否能将其线粒体支持转化为青光眼患者视力和眼部灌注的可衡量改善。
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