探索PQQ奥秘,从细胞到全身,开启自我修复的超能力!

学术   2024-08-10 18:01   上海  


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吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinone,PQQ)是一种多肽修饰类天然产物,是继烟酰胺和核黄素之后第三类辅酶,具有抗氧化、抗衰老、提高免疫力等重要生理功能。[1]


图:PQQ的化学结构


PQQ类似水溶性B族维生素,存在于所有的食品中,含量约3.65 ~61.0 ng/g[2]缺乏这种物质的实验小鼠会出现繁殖能力低下等现象 [3],因而推测PQQ对人类也有相同的影响。

人体内脏、睾丸和体液中都存在PQQ,脾脏含量最高,达到5.9 ng/g[4]。人乳中PQQ及其衍生物总含量高达140~180 ng/mL,比一般食物含量多几十倍,说明该物质对新生婴幼儿的生长发育可能起到至关重要的作用 [5]

目前,科学家们还不能证明人能自身合成PQQ,因此认为人体内的PQQ是来源于微生物,而不同微生物的PQQ分泌量从1 pg/mL~1 mg/mL。人类肠道中的微生物都不能合成PQQ或合成量极少,无法满足身体需要。因此,人类只能通过饮食途径获取PQQ。

PQQ具有独特的理化性质和生理作用。

01

PQQ具有神经保护的作用









 

在阿尔兹海默症(AD)领域,Adv Sci (Weinh)杂志上发表了题为“Deep Learning-Driven Exploration of Pyrroloquinoline Quinone Neuroprotective Activity in Alzheimer's Disease”的研究论文,研究发现PQQ可以作为AD患者的一种类似维生素的补充剂,补充PQQ是AD高危人群的一种预防措施。 [6]


研究团队检测了AD患者血液里的PQQ浓度,发现AD患者血浆中的PQQ浓度明显低于健康个体,而且随着症状的明显加重,PQQ的浓度就越低。

图:阿尔茨海默病(AD)患者PQQ水平下降


补充PQQ后,对短期记忆缺陷有显著改善,并且能有效改善AD患者的空间学习和记忆缺陷。

02

PQQ可改善营养不良,增强肌肉力量










肌肉萎缩可以通过指肌肉纤维尺寸的减小和结构的变化来定义。


一项研究中[7],研究者通过测量肌肉纤维的大小和每块肌肉纤维的数量(肌肉纤维的结构)来评估肌肉萎缩。


比较年轻组和老年组,发现快肌球蛋白纤维和慢肌球蛋白纤维的数量和大小都随着年龄的增长而萎缩。


PQQ喂养的老年小鼠快肌纤维和慢肌纤维数量没有变化,但老年+PQQ组快肌纤维和总肌纤维的大小显著大于老年组,并且与年轻组相似。而且PQQ摄入量显著减少了快速肌球蛋白萎缩,显示出缓慢减少肌球蛋白萎缩的趋势。这表明PQQ摄入可能有助于改善肌肉功能和力量。


图:PQQ对老年小鼠肌肉功能、肌肉萎缩的影响

03

PQQ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 Compositionf Graves' Disease in Mice”的文章。


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:补充PQQ可恢复GD组肠道菌群的多样性


研究发现补充PQQ对GD(具有甲状腺肿大和甲状腺功能亢进特征的格雷夫斯病)小鼠及其肠道菌群的影响:


①PQQ补充后GD小鼠血清TSHR和T4降低,甲状腺大小明显减小;
②PQQ减轻炎症和氧化应激反应,减轻小肠上皮损伤;
③PQQ对恢复微生物群的多样性和组成具有显著作用;
④与GD组相比,PQQ处理可以降低小鼠体内乳酸杆菌的丰度。

结 语


PQQ是一种重要的营养元素,是细菌脱氢酶中的一种氧化还原辅助因子,又是一种抗氧化剂,能避免细胞内氧化反应以及体外生物活性物质产生活性氧导致的细胞损伤,为细胞的生长发育提供营养与维生素,同时使细胞具有抗氧化的耐受性。

PQQ能与氧化还原循环功能有很强相关性,具有抗神经退行性、抗癌、信号传导等功能。

参考文献:

1. 王光路, 王梦园, 周忆菲, 等. 吡咯喹啉醌生物合成研究进展 *[J]. 中国生物工程杂志, 2021, 41(1): 103-113 https://doi.org/10.13523/j.cb.2009004

2. KUMAZAWA T, SATO K, SENO H, et al. Levels of pyrroloquinoline quinone in various foods[J]. Biochemical Journal, 1995, 307(2): 331-333.

3. STEINBERG F, STITES T E, ANDERSON P, et al. Pyrroloquinoline quinone improves growth and reproductive performance in mice fed chemically defined diets[J]. Experimental Biology and Medicine, 2003, 228(2): 160-166.

4. KUMAZAWA T, SENO H, URAKAMI T, et al. Trace levels of pyrroloquinoline quinone in human and rat samples edteceted by gas chromatoraphy/mass spectrometry[J]. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-General Subjects, 1992, 1156(1): 62-66.

5. MITCHELL A E, JONES A D, MERCER R S, et al. Characterization of pyrroloquinoline quinone amino acid derivatives by electrospray ionization mass spectrometry and detection in human milk[J]. Analytical Biochemistry, 1999, 269(2): 317-325.

6. Xinuo Li , Yuan Sun , Zheng Zhou , et.al. Deep Learning-Driven Exploration of Pyrroloquinoline Quinone Neuroprotective Activity in Alzheimer's Disease. Adv Sci (Weinh). 2024 Mar 7:e2308970. doi: 10.1002/advs.202308970. PMID: 38454653.

7. Nur Syafiqah Mohamad Ishak , Midori Kikuchi , Kazuto Ikemoto .Dietary pyrroloquinoline quinone hinders aging progression in male mice and D-galactose-induced cells. Front Aging. 2024 Feb 29:5:1351860. doi: 10.3389/fragi.2024.1351860. eCollection 2024. PMID: 38487591. 


以上内容仅为知识科普。

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