Étude sur la Coenzyme Q10 utilisée pour le traitement de l’ostéoporose

L’ostéoporose (OP) est due à un déséquilibre entre la différenciation des ostéoblastes et la résorption des ostéoclastes. Elle se caractérise par une diminution de la masse osseuse, une détérioration de la microstructure osseuse, un risque élevé de fracture et des complications tardives associées à une morbidité et à une mortalité graves. Elle est fréquente chez les femmes ménopausées et les hommes âgés [1].

La Coenzyme Q10 (CoQ10), ou ubiquinone, se compose d’un anneau de benzoquinone avec un centre redox-actif et une longue chaîne lipidique de polyisoprène [2]. La Coenzyme Q10 est dérivée à la fois de la synthèse endogène et de l’apport exogène. Dans le corps humain, la coenzyme Q10 est synthétisée à partir de la tyrosine ou de la phénylalanine pour former la structure de benzoquinone, et la chaîne de côté de polyisoprène est synthétisée à partir de la coenzyme acétyle A (CoA) par la voie du valérate de méthyle. Puis la coenzyme Q10 est formée par une modification ultérieure et la condensation de la structure des anneaux de quinone par des méthodes telles que l’hydroxylation, la méthylation et la décarboxylation [3]; Alors que l’apport externe provient principalement des protéines animales, des légumes, des fruits et des céréales [4].

Le traitement conventionnel de l’ostéoporose se concentre principalement sur la pharmacothérapie, et un grand nombre d’expériences ont montré que l’utilisation à long terme de médicaments contre l’ostéoporose peut provoquer des effets indésirables graves. Des études récentes ont montré que la coenzyme Q10 peut réguler le métabolisme osseux et réduire les cas d’ostéoporose. Par conséquent, cet article fournit une nouvelle orientation pour la prévention et le traitement de l’ostéoporose en discutant du traitement conventionnel de l’ostéoporose, du mécanisme, de l’application et de l’innocuité de la coenzyme Q10 pour influer sur le métabolisme osseux.

1. Traitement conventionnel de l’ostéoporose

Le traitement conventionnel actuel de l’ostéoporose est la pharmacothérapie, qui est divisée en deux catégories principales: les médicaments anti-résorption osseuse et les médicaments favorisant la formation osseuse.

1.1. - le système Médicaments anti-résorption osseuse

Les médicaments anti-résorption osseuse empêchent la perte osseuse en inhibant l’activation et la fonction des ostéoclastes. Les médicaments représentatifs comprennent les bisphosphonates (BPs), le denosumab, les modulateurs sélectifs des récepteurs aux œstrogènes (SERMs) et la calcitonine. Les Bisphosphonates comprennent l’alendronate, le risédronate, l’ibandronate et l’acide zolédronique, qui inhibent la résorption osseuse en se liant à l’hydroxyapatite à la surface osseuse. Le Denosumab est un anticorps monoclonal recombinant humain qui bloque la liaison de l’activateur de récepteur du ligand du facteur nucléaire -κB (RANKL) aux cellules ostéoclastes [5] et inhibe l’activité ostéoclaste.

Les modulateurs sélectifs des récepteurs aux œstrogènes exercent leur effet en se liant sélectivement aux récepteurs aux œstrogènes. Activateur de récepteur du Ligand du facteur nucléaire -κB (RANKL) de liaison aux cellules ostéoclastes [5], inhibant l’activité ostéoclaste; Les modulateurs sélectifs des récepteurs œstrogènes exercent un effet semblable à celui des œstrogènes en se liant sélectivement aux récepteurs œstrogènes, réduisant la production et l’activité des cellules ostéoclastes [6]; La calcitonine inhibe la résorption osseuse en inhibant le mécanisme de sortie de calcium de l’os. Les médicaments anti-résorption osseuse ont surtout des effets indésirables, en particulier chez les patients atteints d’ostéoporose qui sont traités pour une résorption osseuse accrue causée par des tumeurs osseuses, combinée avec le diabète, l’immunosuppression, les stéroïdes, le tabagisme et la consommation d’alcool, la nécrose de la mâchoire et les fractures atypiques étant fréquents [7].

1.2 médicaments ostéogéniques

Les médicaments ostéogéniques augmentent la formation osseuse en favorisant la différenciation des ostéoblastes. Un médicament représentatif est le tériparatide. Le tériparatide est l’hormone parathyroïde humaine recombinante 1-34 (hormone parathyroïde humaine recombinante 1-34, RHPTH 1-34), et la séquence d’acide aminé N-terminal du tériparatide se lie à l’ostéoblaste, à la cellule mésenchymique, et au récepteur d’hormone parathyroïde de type I sur la surface de la membrane basale tubulaire rénale [8], exerçant un effet de formation d’os, et est généralement utilisé chez les femmes post-ménopause avec l’ostéoporose et un risque élevé de fracture. Les inconvénients du tériparatide sont son prix élevé, des réactions indésirables graves et le besoin d’injection.

En résumé, l’inconvénient du traitement médicamenteux contre l’ostéoporose est que l’administration à long terme peut causer des effets indésirables graves. Par conséquent, il est nécessaire d’étudier des médicaments sûrs et efficaces contre l’ostéoporose.

2. Mécanisme de la Coenzyme Q10 affectant le métabolisme osseux

Coenzyme Q10 a de nombreuses fonctions physiologiques, telles que l’anti-oxydation, l’anti-inflammation, l’anti-apoptose, les radicaux libres de récupération et les effets stabilisateurs de membrane, mais il exerce principalement des effets d’anti-oxydation et d’anti-apoptose dans le métabolisme osseux. Les recherches actuelles montrent que la coenzyme Q10 empêche la perte osseuse en favorisant la formation d’os ostéoblastes, en inhibant la résorption osseuse ostéoclaste, et en inhibant le stress oxydatif et le vieillissement cellulaire.

2.1l’effet de la Coenzyme Q10 sur les ostéoblastes et les ostéoclastes

Les ostéoblastes proviennent de cellules souches mésenchymateuses multipotentes de la moelle osseuse et sont les principales cellules fonctionnelles responsables de la formation des os. Ils sont responsables de la synthèse, de la sécrétion et de la minéralisation de la matrice osseuse. Les ostéoclastes proviennent des cellules multinucléées de la lignée mononucléaire macrophage et sont les principales cellules fonctionnelles responsables de la résorption osseuse. Ils sont responsables du développement, de la croissance, de la réparation et de la reconstruction des os. Des études ont montré que la coenzyme Q10 peut favoriser la formation osseuse.

Zheng et al. [9] ont utilisé la culture cellulaire et un modèle d’ostéoporose chez le rat pour étudier les cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse extraites de rats expérimentaux et ont confirmé que le CoQ10 peut favoriser la prolifération des cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse et favoriser la différenciation ostéogénique selon la dose [10]. Dans Wu et al.' S [11] étude, l’antioxydant CoQ10 a été injecté dans l’orchiectomie (ORX) des souris ont été injectés avec l’antioxydant CoQ10 pendant 40 semaines, et les résultats ont montré que le CoQ10 a efficacement empêché la perte osseuse induite par ORX en résistant au stress oxydatif. L’antioxydant CoQ10 a joué un rôle préventif et protecteur dans l’ostéoporose induite par orx en favorisant la formation d’os ostéoblastes, en inhibant la résorption osseuse ostéoclast et le stress oxydatif, et en prévenant la senescence cellulaire.

2.2 la Coenzyme Q10 réduit le Stress oxydatif

Le stress oxydatif se produit lorsqu’il y a une augmentation de la formation d’espèces oxygénées réactives (or) et une diminution de l’activité antioxydante, ou les deux, dans les systèmes biologiques [12]. Les espèces d’oxygène réactives excessives peuvent inhiber la différenciation et la prolifération des ostéoblastes, favoriser la différenciation des ostéoclastes, et finalement conduire à plus de résorption osseuse [13-14]. La supplémentation alimentaire avec des antioxydants est un moyen efficace d’améliorer les dommages causés par des espèces d’oxygène réactives excessives [15].

Coenzyme Q10 est un antioxydant naturel qui a des effets de récupération des antioxydants et des radicaux libres, inhibe et réduit le stress oxydatif, et donc prévient l’ostéoporose. Zhang et al. [16] ont établi un modèle de lésion de la moelle épinière chez le rat et ont administré du CoQ10 (10 mg/kg, gavage) par jour pendant 12 heures pendant plus de 10 jours. Les résultats ont montré qu’après le traitement au CoQ10, le taux de diminution de la densité minérale osseuse et de la teneur en minéraux osseux chez les rats atteints de SCI a été ralendu; Le niveau de malondialdéhyde dans les os a diminué, le niveau de superoxyde dismutase a augmenté et les dommages oxydatifs causés par la blessure ont été atténués; Et le niveau de cytokines inflammatoires a été considérablement réduit. Cela suggère que le traitement au CoQ10 peut réduire efficacement la survenue d’ostéoporose causée par des lésions de la moelle épinière.

2.3 Coenzyme Q10 Inhibe les effets de la sénescence cellulaire

La sénescence cellulaire est un état d’arrêt du cycle cellulaire qui inhibe l’apoptose et sécréte de multiples facteurs bioactifs (phénotype sécrétoire associé à la senescence- SASP), qui jouent des rôles physiologiques dans le développement embryonnaire et le processus de guérison [17]. L’augmentation du ROS est un facteur important des changements liés à l’âge dans tous les tissus, y compris les os [18].

Certaines données cliniques et expérimentales suggèrent que le stress oxydatif peut entraîner une sénescence osseuse. Le stress oxydatif dans les cellules normales peut conduire à la sénescence cellulaire, et la coenzyme Q10 a un effet antioxydant qui peut contrer le stress oxydatif cellulaire. Li et al. [19] ont établi un modèle de lésion de la moelle épinière pour évaluer si la coenzyme Q10 peut réduire le stress oxydatif et prévenir l’apoptose des cellules souches mésenchimateuses de la moelle osseuse. Les résultats ont montré que le traitement par CoQ1 0 réduit significativement l’expression des protéines apoptotiques bax et caspase-3, tout en augmentant l’expression de la protéine anti-apoptotique bcl-2 et des produits antioxydants, indiquant que la coenzyme Q10 a des effets anti-apoptotiques et antioxydants, peut lutter contre l’apoptose cellulaire, et donc prévenir la perte osseuse.

Zhang et al. [20] ont divisé les cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse en un groupe témoin, un groupe de traitement au D-galactose avec différents gradients de concentration et un groupe de traitement au CoQ10 avec différentes concentrations afin d’évaluer l’effet de la coenzyme Q10 sur l’apoptose des cellules souches. Les résultats ont montré que le CoQ10 réduisait significativement les cellules gal-positives et l’expression de p53, p21 et p16 dans les cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse traitées au d-galactose, indiquant que le CoQ10 inhibe le vieillissement des cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse en inhibant la production de ROS.

3. Application de Coenzyme Q10 dans le traitement de l’ostéoporose

Wang Kexin et al. [21] ont divisé au hasard 40 souris mâles en un groupe témoin normal, un groupe modèle de D-galactose, un groupe de calcitriol et un groupe de coenzyme Q10, qui ont été administrés de façon continue pendant 12 semaines. A la fin de l’expérience, les fémures des souris ont été utilisés pour des tests de micro-CT et de biomécanique osseuse, et le gastrocène a été examiné par microscopie électronique à transmission ultramicroscopique.

Les résultats ont montré que, par rapport au groupe témoin normal, la charge maximale et le coefficient de rigidité du fémur dans le groupe modèle étaient sensiblement réduits; La densité de connectivité des paramètres microct (Conn. D) et la destination minérale osseuse (dmo) ont été considérablement réduites, et la séparation trabéculaire (Tb. Sp) a été considérablement augmentée. Par rapport au groupe modèle, le groupe coenzyme Q10 présentait une charge fémorale maximale, un Conn. D., une dmo et une épaisseur trabéculaire significativement plus élevées (Tb. Th), tandis que l’indice du modèle de structure (SMI) et la Tb. La Sp a diminué de façon significative.

Dans une étude évaluant l’insaturation en graisses alimentaires et la prise de suppléments en coenzyme Q10 sur la santé osseuse [22], 48 rats mâles ont été répartis de façon aléatoire en quatre groupes: le groupe huile d’olive, le groupe huile de tournesol, le groupe huile d’olive + coenzyme Q10 et le groupe huile de tournesol + coenzyme Q10. Densité minérale osseuse des rats' Les femurs ont été mesurés, et les résultats ont montré que la coenzyme Q10 peut prévenir la perte de densité minérale osseuse.

Dans une autre expérience sur la prévention de la nécrose fémorale hormonale de la tête par la coenzyme Q10 [23], 20 rats ont été divisés en un groupe témoin et un groupe de coenzyme Q10, et la nécrose osseuse a été évaluée. Les résultats ont montré que les changements de la teneur en glutathion (GSH) et en malondialdéhyde (MDA) du groupe coenzyme Q10 n’étaient pas significatifs, que les changements histologiques et l’incidence de l’ostéonécrose précoce étaient plus faibles que dans le groupe témoin, et que la coenzyme Q10 avait un effet protecteur sur les os. Ce qui précède confirme que la coenzyme Q10 a un effet protecteur sur les os, fournissant une base scientifique pour le traitement de l’ostéoporose.

4. Innocuité de la Coenzyme Q10

Le Coenzyme Q10 est maintenant largement utilisé dans les industries pharmaceutique, alimentaire et cosmétique. Alors que la recherche sur la coenzyme Q10 se poursuit, son innocuité est également à l’étude. Les recherches actuelles montrent queCoenzyme Q10 est très sûr, avec une bonne tolérance et peu de réactions indésirables.

Dans des expériences animales, Hong Yan et al. [24] ont effectué un test d’ames sur 50 souris, et les résultats ont montré que la coenzyme Q10 n’a pas d’effet mutagène sur les gènes. Wu Keqin et al. [25] ont effectué une expérience de toxicité par gavage de 30 jours, et les résultats ont montré que les rats n’avaient pas d’activité anormale évidente ni de symptômes d’empoisonnement.

Honda et al. [26] ont mené une étude de toxicologie subchronique du coenzyme Q10, administrant des doses quotidiennes de 300, 600 et 1 200 mg/kg à des rats pendant 13 semaines. Les résultats ont montré qu’aucun des groupes ne montrait de signes de mort ou d’empoisonnement. Dans des études cliniques, McGarry et al. [27] ont mené un essai randomisé en double aveugle dans lequel les sujets ont reçu 2400 mg de CoQ10 par jour. Les résultats ont montré que le CoQ10 était bien toléré par les sujets et qu’aucun effet indésirable grave ne s’est produit. Dans un essai clinique sur la paralysie supranucléaire progressive [28], 61 participants ont reçu du CoQ10 (2400 mg/ j) ou un placebo pendant 12 mois, et leurs capacités de vie quotidienne et leur état mental ont été évalués. Les résultats ont montré qu’il n’y avait aucune différence significative entre le groupe CoQ10 et le groupe placebo dans la première ou la deuxième mesure de jugement, et la tolérance était très bonne.

5. Résumé et perspectives

En résumé, il existe actuellement relativement peu d’expériences animales et d’études cliniques sur l’utilisation de la coenzyme Q10 dans le traitement de l’ostéoporose. Les expériences animales à grande échelle et les essais cliniques sont donc au centre de la prochaine étape. La Coenzyme Q10 joue principalement un rôle dans la prévention et le traitement adjuvant de l’ostéoporose. On pense qu’avec d’autres recherches fondamentales et cliniques, la Coenzyme Q10 pourrait devenir un nouveau médicament pour la prévention et le traitement de l’ostéoporose.

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