艾地苯（Idebenone）与辅酶Q10（Coenzyme Q10，CoQ10）具有明显的结构亲缘关系：两者都含有具有氧化还原活性的取代1,4-苯醌结构，但连接在醌环上的侧链明显不同。

        CoQ10带有由10个异戊二烯单元组成的长多异戊二烯侧链；艾地苯在化妆品中的INCI名称为Hydroxydecyl Ubiquinone（羟癸基泛醌），其侧链则是一条10碳饱和烷基链，并在末端带有羟基。[1,2]

        侧链改变后，分子的亲脂性、膜分配特征以及与细胞还原酶发生反应的能力随之改变。艾地苯由此表现出与CoQ10不同的氧化还原循环和线粒体电子传递行为。

1. 艾地苯与CoQ10的结构差异在哪里？

1.1 相似的是醌环，不同的是侧链

        艾地苯和CoQ10均含有带两个甲氧基和一个甲基取代的苯醌核心。这个醌环能够发生可逆的氧化还原反应，是两者参与电子转移的化学基础。

两者的主要区别集中在侧链。[1,2]

        这里值得注意的是，艾地苯亲脂性降低，并不等同于它成为水溶性分子。 艾地苯仍具有较强脂相亲和性，其外用递送仍会受到溶解度、载体和制剂组成影响。

1.2 CoQ10的长侧链具有明确的生理意义

        CoQ10的长多异戊二烯侧链使分子能够稳定分布于脂质膜，尤其适合存在于线粒体内膜中。

        在线粒体呼吸链内，CoQ10接受来自复合体I、复合体II以及其他黄素蛋白脱氢酶的电子，并将电子传递给复合体III。长侧链帮助CoQ10维持这种膜内电子载体的位置和功能。[4,5]

        艾地苯缩短侧链后获得了不同的脂相—水相分配特征。对70种短链醌的比较研究显示，短链醌能否被NQO1还原、抑制脂质过氧化以及在复合体I受损模型中恢复ATP，与整个分子的物理化学性质，尤其是脂溶/水溶分配特征密切相关，而并非单独由醌环决定。[3]

2. 艾地苯的抗氧化活性来自醌—氢醌氧化还原循环

2.1 Idebenone与Idebenol是两种不同的氧化还原状态

艾地苯可以在氧化型醌和还原型氢醌之间转换：

Idebenone + 2e⁻ + 2H⁺ ⇌ Idebenol

Idebenone是氧化态，Idebenol是接受两个电子和两个质子后的还原态。

        在自由基链终止过程中，还原态Idebenol具有更直接的电子或氢供体能力。它可以向自由基反应中间体提供还原当量，自身随后重新转化为氧化态。[2,3]

        所以，艾地苯的抗氧化性能不仅与分子本身有关，还取决于氧化态Idebenone能否在细胞环境中再次被还原。

2.2 NQO1催化艾地苯的二电子还原

        NAD(P)H:醌氧化还原酶1〔NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1，NQO1〕是一种黄素依赖性氧化还原酶，能够利用NADH或NADPH提供的还原力，催化多种醌类发生二电子还原，生成相应的氢醌。[2,3]

        其中“NAD(P)H”是一种简写，表示反应中的还原型辅酶可以是 NADH，也可以是NADPH。在这一反应中，NADH或NADPH是电子供体，NQO1是催化反应的酶，Idebenone则是接受电子被还原的底物。

艾地苯的NQO1催化还原过程示意如下：

Idebenone + NAD(P)H + H⁺

—NQO1催化→ Idebenol + NAD(P)⁺

其中：

· NAD(P)H：NADH或NADPH，提供还原力；

· NQO1：催化二电子还原反应；

· Idebenone：氧化态艾地苯，即醌型；

· Idebenol：还原态艾地苯，即氢醌型；

· NAD(P)⁺：NAD⁺或NADP⁺，是NADH或NADPH失去还原当量后的氧化形式。

从艾地苯本身的氧化还原变化看，也可以简化表示为：

Idebenone（醌型） + 2e⁻ + 2H⁺ → Idebenol（氢醌型）

        Haefeli等人的研究显示，Idebenone能够作为NQO1的底物被有效还原。这个过程消耗细胞中的NADH或NADPH，并形成还原态Idebenol。[2]

        NQO1采用二电子还原方式，使醌直接转化为氢醌，避免经过一电子还原形成半醌自由基这一中间步骤。相比之下，一电子还原生成的半醌在一定条件下可以参与氧化还原循环并促进活性氧形成。[3,6]

        这一还原过程也是艾地苯后续抗氧化和线粒体电子传递作用的重要基础：氧化态Idebenone接受来自NADH或NADPH的还原当量，经NQO1催化形成Idebenol；Idebenol随后可以作为电子或氢供体参与脂质自由基链终止，并在特定复合体I受损模型中向线粒体复合体III传递电子。

3. 艾地苯如何抑制脂质过氧化？

3.1 脂质过氧化的危害来自链式传播

皮肤受到紫外线及其他氧化压力后，活性氧可以攻击细胞膜中的多不饱和脂肪酸，引发脂质过氧化。

其起始和传播过程可以简化为：

X• + LH → XH + L•

引发性自由基X•从脂质分子LH中夺取氢原子，形成脂质自由基L•。

随后：

L• + O₂ → LOO•

脂质自由基与氧结合生成脂质过氧自由基LOO•。

LOO•继续攻击邻近脂质：

LOO• + LH → LOOH + L•

新的脂质自由基再次形成，使反应继续向周围脂质扩展。

脂质过氧化与一次性的自由基生成不同。它具有链式放大特征，可能持续破坏膜脂，并产生脂质氢过氧化物及后续反应产物。

3.2 Idebenol作用于脂质自由基链的传播过程

        还原态Idebenol具有电子和氢供体能力，可以参与终止脂质自由基链式反应，从而减少新的脂质自由基继续形成。Idebenol在这一过程中被氧化回Idebenone。[3]

        短链醌结构—活性研究发现，艾地苯及相关醌类对脂质过氧化的影响与分子的logD具有明显相关性。过度亲水会限制分子接近脂质环境；过度亲脂又会改变其与胞质还原系统之间的交换。适当的脂相—水相分配性质有利于短链醌在膜环境和还原酶系统之间发生氧化还原循环。[3]

艾地苯抗脂质过氧化的作用由此包含两个相互衔接的过程：

Idebenone经还原生成Idebenol

→ Idebenol参与终止脂质自由基链反应

→ Idebenol重新被氧化为Idebenone

→ 在具有相应还原能力的环境中再次进入还原循环。

4. 艾地苯和CoQ10在线粒体中的作用并不相同

4.1 CoQ10属于正常线粒体电子传递链

在线粒体内膜的电子传递链（electron transport chain，ETC）中，CoQ10承担内源性电子载体作用：

复合体I / 复合体II

↓

CoQ10 ⇌ CoQ10H₂

↓

复合体III

↓

细胞色素c

↓

复合体IV

电子传递与质子跨膜转运共同建立质子电化学梯度，随后驱动三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）的合成。

CoQ10因此既是一个可氧化还原的醌，又是线粒体内膜电子传递系统中的天然组成部分。[4]

4.2 艾地苯可在特定复合体I受损模型中绕过复合体I

艾地苯在线粒体研究中的一个重要特点，是经过胞质NQO1还原以后，可以在特定条件下将电子导向呼吸链下游。

在鱼藤酮抑制复合体I的细胞模型中，这一过程表现为：

胞质NAD(P)H

→ NQO1

→ Idebenone还原为Idebenol

→ 电子进入线粒体复合体III

→ 支持下游电子传递和ATP生成

        Haefeli等发现，复合体I受到抑制后，艾地苯能够部分恢复细胞ATP水平；抑制NQO1或复合体III都会削弱这一作用，说明该效应依赖NQO1还原和复合体III。[2]

        随后针对70种短链醌的研究进一步发现，具有适宜物理化学性质的短链醌可以表现出类似的复合体I旁路能力，而且ATP恢复程度与分子整体脂溶/水溶性质相关。[3]

4.3 艾地苯不能替代CoQ10的天然膜内功能

        艾地苯虽然可以在某些复合体I障碍模型中发挥电子旁路作用，但它并不等于CoQ10。

        在人类原发性CoQ10缺乏成纤维细胞的研究中，持续补充CoQ10可以改善ATP水平和ATP/ADP比值，而Idebenone等短侧链类似物没有恢复相同的生物能状态。研究者据此指出，短链醌不能简单代替CoQ10在线粒体呼吸链中的功能。[4]

        早期离体线粒体研究同样发现，Idebenone是复合体II和复合体III较好的电子受体/供体，但作为复合体I底物的表现明显较弱。[12]

        此外，Idebenone的氧化态和还原态在线粒体中的效应并不完全相同。部分离体和细胞实验观察到氧化态Idebenone可能影响复合体I、线粒体膜电位及活性氧生成，而充分还原后的Idebenol更有利于电子向复合体III传递。[5,6]

5. 这些机制如何转化为护肤作用？

        皮肤受到紫外线和其他氧化刺激后，可以出现活性氧增加、膜脂过氧化、蛋白氧化以及细胞氧化还原稳态改变。线粒体同时既参与细胞能量代谢，也会受到氧化压力影响。

        人表皮角质形成细胞中存在NQO1表达，且其表达随角质形成细胞分化而增强，这为上述NQO1相关机制与表皮环境的生物学相关性提供了支持。[7]

        现有细胞和生化研究为艾地苯的潜在护肤作用提供了以下机制依据：

5.1 人体外用研究提供了什么证据？

        2005年一项人体外用研究纳入41名具有中度光损伤的女性，分别使用含0.5%或1.0%艾地苯的配方，每日两次，持续6周。研究报告了细纹、皮肤粗糙度等临床指标改善，并观察了部分组织学和炎症相关指标变化。[9]

        这项研究采用的是非基质对照设计（nonvehicle control study），没有设置不含艾地苯的相同配方作为对照。因此，这项研究可以支持含艾地苯制剂具有改善光损伤皮肤表现的可能性，但无法把全部效果单独归因于艾地苯。[9]

6. EPF 95分代表什么？

        艾地苯经常被引用的“95分”，来自McDaniel等人在2005年提出的 Environmental Protection Factor（EPF，环境防护因子）。[8]

        研究者比较了艾地苯、dl-α-生育酚、激动素、CoQ10、L-抗坏血酸和dl-α-硫辛酸，并综合多种氧化应激测试，包括自由基清除、脂蛋白和微粒体脂质氧化、UVB照射角质形成细胞以及人体sunburn cell相关试验。[8]

        最终综合评分如下：

这个95分表示：按照该论文设定的多项实验及等权汇总方法，在所比较的六种成分中，艾地苯获得了95分的综合氧化应激防护评分。

7. 原料存在不等于有效成分已经到达作用部位

        艾地苯的相对分子质量明显低于CoQ10，但“分子较小”并不能直接推导出实际经皮递送效率。

        外用成分需要经历从配方释放、进入角质层、向表皮分配等过程。艾地苯本身具有明显亲脂性，制剂组成会显著影响其皮肤分布。

        Montenegro等采用离体猪皮研究艾地苯固体脂质纳米颗粒时发现，脂质载体能够改变艾地苯向皮肤上层的递送和滞留行为。[10]

        一款艾地苯护肤品的实际表现不仅与是否加入这一原料有关，还受到添加浓度、化学稳定性、溶解状态、载体体系以及皮肤耐受性等因素影响。

        此外，已有含艾地苯抗衰老面霜相关的过敏性接触性皮炎病例报告，因此实际外用仍需关注个体耐受性。[11]

8. 艾地苯与辅酶Q结构、氧化还原循环及线粒体机制相关代表化学品

表1. 核心原料与辅酶Q结构系列

表2. 氧化还原与线粒体机制研究

表3. 抗氧化与环境防护因子比较研究

注：以上为阿拉丁代表性科研相关产品，具体用途应结合产品规格、批次COA及目标反应或评价体系确定。更多产品规格、级别和COA信息可用“品名/CAS/货号”在阿拉丁官网检索。

参考文献

[1] Expert Panel for Cosmetic Ingredient Safety. Safety Assessment of Ubiquinone Ingredients as Used in Cosmetics. Final Report. Cosmetic Ingredient Review; 2022.

[2] Haefeli RH, Erb M, Gemperli AC, et al. NQO1-dependent redox cycling of idebenone: effects on cellular redox potential and energy levels. PLoS One. 2011;6(3):e17963. doi:10.1371/journal.pone.0017963.

[3] Erb M, Hoffmann-Enger B, Deppe H, et al. Features of idebenone and related short-chain quinones that rescue ATP levels under conditions of impaired mitochondrial complex I. PLoS One. 2012;7(4):e36153. doi:10.1371/journal.pone.0036153.

[4] López LC, Quinzii CM, Area E, et al. Treatment of CoQ10 deficient fibroblasts with ubiquinone, CoQ analogs, and vitamin C: time- and compound-dependent effects. PLoS One. 2010;5(7):e11897. doi:10.1371/journal.pone.0011897.

[5] Giorgio V, Petronilli V, Ghelli A, et al. The effects of idebenone on mitochondrial bioenergetics. Biochim Biophys Acta. 2012;1817(2):363-369. doi:10.1016/j.bbabio.2011.10.012.

[6] King MS, Sharpley MS, Hirst J. Reduction of hydrophilic ubiquinones by the flavin in mitochondrial NADH:ubiquinone oxidoreductase (Complex I) and production of reactive oxygen species. Biochemistry. 2009;48(9):2053-2062. doi:10.1021/bi802282h.

[7] Piao MS, Choi JY, Lee DH, et al. Differentiation-dependent expression of NADP(H):quinone oxidoreductase-1 via NF-E2 related factor-2 activation in human epidermal keratinocytes. J Dermatol Sci. 2011;62(3):147-153. doi:10.1016/j.jdermsci.2011.02.003.

[8] McDaniel DH, Neudecker BA, DiNardo JC, Lewis JA II, Maibach HI. Idebenone: a new antioxidant—Part I. Relative assessment of oxidative stress protection capacity compared to commonly known antioxidants. J Cosmet Dermatol. 2005;4(1):10-17. doi:10.1111/j.1473-2165.2005.00152.x.

[9] McDaniel DH, Neudecker BA, DiNardo JC, Lewis JA II, Maibach HI. Clinical efficacy assessment in photodamaged skin of 0.5% and 1.0% idebenone. J Cosmet Dermatol. 2005;4(3):167-173. doi:10.1111/j.1473-2165.2005.00305.x.

[10] Montenegro L, Sinico C, Castangia I, Carbone C, Puglisi G. Idebenone-loaded solid lipid nanoparticles for drug delivery to the skin: in vitro evaluation. Int J Pharm. 2012;434(1-2):169-174. doi:10.1016/j.ijpharm.2012.05.046.

[11] Mc Aleer MA, Collins P. Allergic contact dermatitis to hydroxydecyl ubiquinone (idebenone) following application of anti-ageing cosmetic cream. Contact Dermatitis. 2008;59(3):178-179. doi:10.1111/j.1600-0536.2008.01388.x.

[12] Degli Esposti M, Ngo A, Ghelli A, Benelli B, Carelli V, McLennan H, Linnane AW. The interaction of Q analogs, particularly hydroxydecyl benzoquinone (idebenone), with the respiratory complexes of heart mitochondria. Arch Biochem Biophys. 1996;330(2):395-400. doi:10.1006/abbi.1996.0267.

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