线粒体是细胞进行呼吸作用产生能量的场所，还参与细胞分化、细胞信息传递和细胞凋亡等过程，并拥有调控细胞生长和细胞周期的能力。适度的线粒体自噬（通过自噬机制选择性清除受损的线粒体）有利于维持线粒体的质量和生理功能，而过度的线粒体自噬可导致线粒体过度丧失、氧化产物大幅增加并损害细胞功能，导致神经退行性疾病、心血管疾病、癌症等多种疾病的发生。例如，在老年人的人脂肪干细胞（ASCs）中会表现出氧化应激，衰老表型增加等情况。而这些与年龄相关的变化则与线粒体功能下降和氧化应激升高有关。除了衰老，肥胖和II型糖尿病等疾病也会导致功能失调的线粒体积累。近日，在Cell Death Dis上发表了题为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可恢复线粒体健康，减轻线粒体自噬受损。![]()
图源 | nature.com
研究者通过系统地评估线粒体自噬在诱导的肥胖小鼠和间充质干细胞的作用，并评估了它们在体内和体外两种独立的过敏性哮喘小鼠模型中的治疗潜力。
发现来源于肥胖小鼠的间充质干细胞显示细胞间线粒体转运减少、功能失调的线粒体累积。并且发现MSC-Ob表现出线粒体自噬受损和LC3（自噬体的标志物）依赖性自噬体活化降低。
此外，在肥胖小鼠中发现心磷脂含量降低与功能受损线粒体的清除相关，并且在人类间充质干细胞的体外模型中得到了进一步确认。
从喂食18周高脂肪饮食的小鼠(MSC-Ob)和喂食常规饮食的对照小鼠(MSC-L)中获取MSCs。第24周处死前测定小鼠体重(b.w.)、空腹血糖(FG)、甘油三酯(TG)和总胆固醇(TC)。
通过肥胖小鼠中观察到的结果发现其线粒体功能失调，并伴有相关的线粒体自噬受损。因此，研究者假设恢复线粒体健康或通过自噬增加功能受损的线粒体的清除率，选择直接或间接调节线粒体健康、线粒体自噬和自噬的药物进行调节。
吡咯喹啉醌（PQQ）表现最佳。在DMSO（Veh）、Mito-TEMPO（Mito-T）、白藜芦醇（RESV）、N-乙酰半胱氨酸（NAC）、3-甲基腺嘌呤（3MA）、尿石素A（UA）、烟酰胺单核苷酸（NMN）和吡咯喹啉醌（PQQ）等膳食补充剂中表现最佳。
用DMSO（Veh）、Mito-TEMPO（Mito-T）、白藜芦醇（RESV）、N-乙酰半胱氨酸（NAC）、3-甲基腺嘌呤（3MA）、尿石素A（UA）、烟酰胺单核苷酸（NMN）和吡咯喹啉醌（PQQ）处理，PQQ最佳
6μM PQQ的长期治疗（48剂，间隔30小时）显著降低了肥胖小鼠的mtROS（线粒体活性氧），并且PQQ还恢复了线粒体ΔΨm（线粒体膜电位，是健康线粒体功能所必需的关键参数），增强了线粒体生物能量学，使得受损线粒体清除。研究者还证明PQQ可能有助于调节心磷脂通路，从而增强功能失调的线粒体对含有LC3的自噬体的隔离。用DMSO（Veh）、Mito-TEMPO（Mito-T）、白藜芦醇（RESV）、N-乙酰半胱氨酸（NAC）、3-甲基腺嘌呤（3MA）、尿石素A（UA）、烟酰胺单核苷酸（NMN）和吡咯喹啉醌（PQQ）处理，PQQ可恢复线粒体的结构和功能及其对自噬体的隔离
过敏性气道炎症（AAI）小鼠模型中，PQQ可以恢复向气道上皮细胞的细胞间线粒体转运，减轻过敏性气道炎症、帮助恢复气道上皮细胞损伤。同时，针对过敏性哮喘模型的试验结果显示，PQQ可以恢复其气道力学和生理学。![]()
不同处理对MSC移植48小时的小鼠气道炎症细胞的影响，PQQ显著减少炎症细胞
PQQ线粒体是细胞的能量工厂，在调节衰老过程和延年益寿方面发挥着关键作用。随着年龄的增长，我们的线粒体往往会磨损并且不太可能被替换。PQQ可促进健康的新线粒体的产生，它也是一种有效的抗氧化剂。通过支持线粒体，PQQ 能够改善受到能量不足和氧化应激影响的器官的健康，包括大脑、眼睛和心脏等。
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可恢复线粒体健康以减轻线粒体自噬受损。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.
