一文读懂“明星”营养物质:​吡咯喹啉醌(PQQ)

2024-02-02 上海细胞治疗工程技术研究中心 上海细胞治疗工程技术研究中心 发表于加利福尼亚

PQQ成为广受关注的“明星”营养物质之一,我国分别于2022年和2023年批准合成法和发酵法制得的PQQ为新食品原料。

吡咯喹啉醌(Pyrroloquinoline quinone),简称PQQ,是一种新辅基,具有和维生素类似的生理功能,在原核生物、植物和哺乳动物中广泛存在,如发酵大豆或纳豆、青椒、猕猴桃、欧芹、茶叶、木瓜、菠菜、芹菜、母乳等。

近年来,PQQ成为广受关注的“明星”营养物质之一,我国分别于2022年和2023年批准合成法和发酵法制得的PQQ为新食品原料。

PQQ的生物学功能主要集中在两方面,首先它能够支持线粒体的生长发育,刺激人体细胞快速生长;其次是具有很好的抗氧化性,可以帮助清除自由基,减少细胞的损伤。这两大功能使得它在脑健康、心血管健康、代谢功能健康等方面都具有强大的作用。因为人体自身不能合成PQQ,所以需要通过膳食补充剂来进行补充。

2023年PQQ重点学术成果汇总

1、 PQQ在改善认知方面的作用尤其受到重视

2023年2月,日本研究者在《Food & Function》杂志发表题为“Pyrroloquinoline quinone disodium salt improves brain function in both younger and older adults ”的研究论文,介绍了PQQ对日本年轻人群和老年人群的认知改善作用的研究结果。

这项研究为一项双盲安慰剂随机对照试验,纳入了62名年龄在20-65岁之间、简易精神状态量表评分≥24、在研究期间维持其原有生活方式的日本健康男性和女性人群。研究对象随机分为干预组和安慰剂对照组,每日口服PQQ(20mg/d)或安慰剂胶囊,持续12周,于第0/8/12周使用某公司开发的线上测试系统进行认知测试,评估以下15种脑功能。

结果发现,与安慰剂对照组相比,摄入PQQ 12周后,所有人群和老年人群的复合记忆与言语记忆评分增加;摄入PQQ 8周后,年轻人群的认知灵活性、处理速度和执行速度评分增加。

PQQ不仅可以改善老年人的大脑功能,还可提高年轻人脑反应力!

2023年3月,国际知名期刊Food & Function发表题为“Pyrroloquinoline quinone disodium salt improves brain function in both younger and older adults”的研究论文。该研究调查了PQQ对20-65岁成年人认知功能的影响,将PQQ的研究人群从老年人扩大至年轻人,研究证明PQQ能够起到改善所有年龄段人群认知功能的效果。

图源 | pubs.rsc.org

研究发现PQQ作为一种功能性食物,在任何年龄都能改善大脑功能,并有望将PQQ作为功能性食品的使用范围从老年人扩大到所有年龄范围的人群。

PQQ可作为“细胞能量工厂”激活剂,恢复其健康

2023年5月,Cell Death Dis发表了题为Obesity impairs cardiolipin-dependent mitophagy and therapeutic intercellular mitochondrial transfer ability of mesenchymal stem cells的研究论文。该研究通过对肥胖受试者(代谢紊乱人群)的细胞间线粒体供体能力和间充质干细胞 (MSC)的治疗效果是否受到损害,以及研究线粒体靶向治疗是否可以逆转的过程中,发现PQQ调节可恢复线粒体健康,以减轻线粒体自噬受损。

图源 | nature.com

该研究首次对肥胖来源的间充质干细胞中线粒体自噬受损进行了全面的分子理解,并证明通过PQQ调节可恢复线粒体健康以减轻线粒体自噬受损。

PQQ可以改善人体代谢功能

2023年5月,Front Mol Biosci杂志上发表了题为“Pyrroloquinoline-quinone to reduce fat accumulation and ameliorate obesity progression”的综述文章汇总了5项动物研究和2项细胞研究。

 

PQQ通过抑制脂肪酸合成(脂肪生成)并改善线粒体功能来减轻脂肪堆积

图源 | frontiersin.org

结果表明PQQ可以减少体内脂肪,尤其是内脏和肝脏脂肪堆积,从而预防饮食性肥胖。从原理上分析,PQQ主要通过改善线粒体功能,以及促进脂质代谢最终抑制脂肪生成,减少脂肪堆积。

PQQ可预防自然衰老引起的骨质疏松症

2023年9月,Aging Cell在线发表了题为“Pyrroloquinoline quinone alleviates natural aging‐related osteoporosis via a novel MCM3‐Keap1‐Nrf2 axis‐mediated stress response and Fbn1 upregulation”的研究论文。该研究通过小鼠实验,发现膳食PQQ补充剂可以预防自然衰老引起的骨质疏松症。PQQ具有强大抗氧化能力的潜在机制,并为PQQ作为预防老年性骨质疏松的膳食补充剂提供了实验依据。

 图源 | pubmed.ncbi.nlm.nih.gov

该研究揭示了PQQ在防治老年性骨质疏松中的有效作用和新机制,证明了PQQ可能作为一种安全有效的防治老年性骨质疏松的膳食补充剂。同时揭示了PQQ通过激活成骨细胞中MCM3-Keap1-Nrf2信号,转录上调抗氧化基因以及Fbn1基因的表达,抑制氧化应激和破骨细胞骨吸收,促进成骨细胞骨形成,从而发挥预防老年性骨质疏松的发生的作用。

补充PQQ可保护视网膜神经节细胞,改善眼健康!

2023年9月,Acta Neuropathol Commun 期刊发表了来自欧洲著名医学院瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡医学院附属眼科医院以及澳大利亚维多利亚皇家眼耳医院、意大利比萨大学生物系相关眼科专家学者的一项研究,题为“Pyrroloquinoline quinone drives ATP synthesis in vitro and in vivo and provides retinal ganglion cell neuroprotection”。研究证明了PQQ对视网膜神经节细胞(RGC)具有保护作用,作为一种新型的神经保护剂在对抗视网膜神经节细胞凋亡方面具有较大潜力。

图源 | actaneurocomms.biomedcentral

该研究结果支持PQQ作为一种新型视觉神经保护剂的潜在作用,可以提高视网膜神经节细胞的恢复力,同时降低可能的副作用风险。同时,研究人员认为补充PQQ是维护眼健康的一种有效选择方案。

补充PQQ可调节肠道菌群,改善甲状腺功能,减轻甲状腺损伤

2023年12月,同济大学医学院上海附属第十人民医院研究团队在Pol J Microbiol杂志发表了题为“The Potential Role of Pyrroloquinoline Quinone to Regulate Thyroid Function and Gut Microbiota Composition of Graves' Disease in Mice”的文章,该文章中研究人员通过小鼠模型显示补充PQQ可调节肠道菌群缓解肠道损伤,并且可以改善甲状腺功能。

图源|pubmed.ncbi.nlm.nih.gov

研究发现补充PQQ对GD小鼠及其肠道菌群的影响:

01、PQQ补充后GD小鼠血清TSHR和T4降低,甲状腺大小明显减小。

02、PQQ减轻炎症和氧化应激反应,减轻小肠上皮损伤。

03、PQQ对恢复微生物群的多样性和组成具有显著作用。

04、与GD组相比,PQQ处理可以降低小鼠体内乳酸杆菌的丰度(这是GD过程的潜在靶点治疗)。

综上所述,补充PQQ可调节甲状腺功能,减轻甲状腺损伤,并减少炎症和氧化应激反应,从而减轻小肠上皮损伤。并且PQQ还可以恢复肠道菌群的多样性。

除了以上研究证明PQQ作为一种膳食补充剂改善人体健康的关键作用以及无限潜力,以往的研究也不断在证实PQQ的强大功能。

PQQ可改善肺动脉高压

2022年10月,Pulmonary Pharmacology & Therapeutics期刊上发表了题为“Pyrroloquinoline quinone (PQQ) improves pulmonary hypertension by regulating mitochondrial and metabolic functions”的研究论文,旨在探究PQQ在改善肺动脉高压中的作用。

图源 | sciencedirect.com

结果表明,PQQ可以减轻肺动脉平滑肌细胞中的线粒体异常和代谢异常,并延缓大鼠的肺动脉高压进展;因此,PQQ可以作为改善肺动脉高压的潜在治疗剂。

PQQ可延缓细胞衰老,延长寿命!

2020年1月,Clin Exp Pharmacol Physiol杂志发表的题为Pyrroloquinoline quinone delays inflammaging induced by TNF-α through the p16/p21 and Jagged1 signalling pathways的研究论文则直接将PQQ的抗衰老作用在人体细胞中得到了验证,结果显示PQQ延缓了人体细胞衰老,并可能延长寿命。

 

图源 | pubmed.ncbi.nlm.nih

研究者发现PQQ可以延缓人体细胞衰老,并且通过p21、p16、Jagged1多个生物标记物表达的结果进一步验证该结论。提示PQQ可改善人群的整体健康,延长寿命。

PQQ可预防卵巢衰老和保持生育能力

2022年3月,Front Endocrinol期刊上发表了题为“PQQ Dietary Supplementation Prevents Alkylating Agent-Induced Ovarian Dysfunction in Mice”的研究论文,旨在研究PQQ膳食补充剂是否对烷化剂诱导的卵巢功能障碍具有保护作用。

图源 | frontiersin.org

结果表明,补充PQQ可增加了卵巢的重量和大小,对于被破坏的发情周期有部分的恢复作用,并防止了烷化剂治疗小鼠卵泡的丢失。此外,补充PQQ显著增加了烷化剂治疗小鼠的妊娠率和每次分娩的产仔数。这些结果强调了补充PQQ对烷化剂引起的卵巢功能障碍的干预潜力。

结语

事实上,作为一种新型膳食补充剂,PQQ在营养和健康方面的积极作用已被认可。由于其功能强大,安全性较高,且稳定性较好,在功能食品领域中具有广阔的开发前景。

近年来,随着认知的不断深入,PQQ实现了最全面的功效认证,在美国、欧洲等国家和地区作为膳食补充剂或食品广泛使用。随着国内消费者认知度的不断加深,相信PQQ作为新食品原料将在国内市场开创出新的天地。

参考文献:

1.TAMAKOSHI M, SUZUKI T, NISHIHARA E, et al. Pyrroloquinoline quinone disodium salt improves brain function in both younger and older adults [J]. Food & Function, 2023, 14(5): 2496-501.doi: 10.1039/d2fo01515c.
2. Masanori Tamakoshi,Tomomi Suzuki,Eiichiro Nishihara,et al. Pyrroloquinoline quinone disodium salt improves brain function in both younger and older adults. Randomized Controlled Trial Food Funct. 2023 Mar 6;14(5):2496-2501. PMID: 36807425.
3. Shakti Sagar,Md Imam Faizan,Nisha Chaudhary,et al. Obesity impairs cardiolipin-dependent mitophagy and therapeutic intercellular mitochondrial transfer ability of mesenchymal stem cells. Cell Death Dis. 2023 May 13;14(5):324. doi: 10.1038/s41419-023-05810-3. PMID: 37173333.
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7. Xiaoyan Liu , Wen Jiang , Ganghua Lu , et al. The Potential Role of Pyrroloquinoline Quinone to Regulate Thyroid Function and Gut Microbiota Composition of Graves' Disease in Mice. Pol J Microbiol. 2023 Dec 16;72(4):443-460. doi: 10.33073/pjm-2023-042. eCollection 2023 Dec 1. PMID: 38095308.
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