Pyrrolochinolinchinon (PPQ), ein Redox-Cofaktor in der bakteriellen Dehydrogenase, ist auch ein Antioxidans. Es kann Zellschäden durch intrazelluläre Oxidationsreaktionen und reaktiven Sauerstoff, der durch in vitro bioaktive Substanzen erzeugt wird, verhindern, Nährstoffe und Vitamine für Zellwachstum und -entwicklung bereitstellen und Zellen antioxidativ tolerant machen. Es wirkt als biologisches Kontrollmittel für pflanzenpathogene Pilze und kann Proteinkinasen dazu veranlassen, an der Differenzierung und Entwicklung von Säugetierzellen teilzunehmen. PQQ kann die Ernteerträge steigern, indem es die Nutzungsrate unlöslicher Phosphate erhöht. Es weist eine starke Korrelation mit der Redoxzyklusfunktion auf und hat Funktionen gegen Neurodegeneration, Krebs, Signalübertragung und andere. Als wichtiges bioaktives Molekül hat Pyrrolochinolinchinon aufgrund seiner einzigartigen chemischen Struktur und seines breiten Spektrums an biologischen Funktionen die Aufmerksamkeit der wissenschaftlichen Gemeinschaft auf sich gezogen. In den letzten Jahren ist es zu einem der viel beachteten „Star“-Nährstoffe geworden. Es hat eine starke Wirkung auf die Gesundheit des Gehirns, des Herz-Kreislauf-Systems, der Stoffwechselfunktionen usw. Da der menschliche Körper PQQ nicht selbst synthetisieren kann, muss es durch Nahrungsergänzungsmittel ergänzt werden.
Biologische Funktionen von PPQ
1. PQQ hat antioxidative und prooxidative Wirkungen
PPQ weist eine starke antioxidative Wirkung auf, die es bei der Vorbeugung und Behandlung von durch oxidativen Stress bedingten Krankheiten nützlich macht. Studien haben ergeben, dass PPQ freie Radikale wirksam neutralisieren und den Alterungsprozess sowie die Entwicklung damit verbundener Krankheiten verlangsamen kann.
Die durch die Reaktion von Chinonverbindungen mit reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) entstehenden Oxide können Verbindungen mit Glutathion bilden, freies Glutathion verbrauchen, die Toleranz der Zellen gegenüber oxidativem Stress verringern und eine starke Proteinoxidation verursachen, die schließlich zum Zelltod führt. PQQ ähnelt Chinon-Antioxidantien und seine Wirkung hängt von der Konzentration ab. Unter einer Konzentration von 10 μmol/l wirkt PQQ hauptsächlich als Antioxidans. Über 50 μmol/l wirkt es als Prooxidans. PQQ ist eine elektrophile Verbindung mit 5 Stellen, die mit Carbonylgruppen reagieren können, um stabile Verbindungen zu bilden, und mit Ammoniak reagieren kann, um Iminochinon zu bilden, etwa 41 mmol/kD, mit einem pH-Wert zwischen 9,1 und 11,86. Diese Eigenschaften deuten darauf hin, dass PQQ die Fähigkeit besitzt, Redoxstellen im Oxidationsrezeptor N-Methyl-D-Asparaginsäure (NMDA) zu regulieren, sodass es NMDA- und Glutamat-vermittelten neuronalen Zellschäden widersteht. PQQ kann den intrazellulären Redoxzustand ändern und selektiv eine große Anzahl von Abtötungseffekten auf humane histiozytische Lymphomzellen U937 hervorrufen. Wenn PQQ die Apoptose von Lymphomzellen U937 induziert, erhöht sich die Menge an Acetylcystein (NAC) und Glutathion in den Zellen um das 2- bis 5-fache, was beweist, dass die durch PQQ vermittelte zytotoxische Wirkung seine redoxregulierende Wirkung übersteigt. Einerseits verbraucht PQQ Glutathion in Zellen und verstärkt andererseits die Zytotoxizität um ein Vielfaches, wodurch der Induktionsmodus von PQQ vom Apoptosemodus in den Zellnekrosemodus umgewandelt wird, was beweist, dass PQQ nicht nur eine oxidative Rolle spielen und den Todesprozess nekrotischer Zellen beschleunigen kann, sondern auch die Zellapoptose beschleunigen kann, um mit oxidativem Stress fertig zu werden. Ob in Bezug auf die Redoxregulierung, die Reaktion auf oxidativen Stress oder als Signalmolekül zur Förderung des neuronalen Wachstums, PQQ ist für den Neuroschutz von erheblicher Bedeutung.
2. PQQ kann die Gehirnfunktion effektiv verbessern
Im Februar 2023 veröffentlichten japanische Forscher in der Zeitschrift Food & Function eine Forschungsarbeit mit dem Titel „Pyrrolochinolinchinon-Dinatriumsalz verbessert die Gehirnfunktion bei jüngeren und älteren Erwachsenen“, in der sie die Forschungsergebnisse von PQQ zur kognitiven Verbesserung junger und älterer Menschen in Japan vorstellten.
Die Ergebnisse zeigten, dass sich nach 12-wöchiger PQQ-Einnahme die Gesamtwerte für Gedächtnis und verbales Gedächtnis bei allen Personen und bei älteren Menschen im Vergleich zur Placebo-Kontrollgruppe verbesserten; nach 8-wöchiger PQQ-Einnahme verbesserten sich die Werte für kognitive Flexibilität, Verarbeitungsgeschwindigkeit und Ausführungsgeschwindigkeit der jungen Bevölkerung. PQQ kann nicht nur die Gehirnfunktion älterer Menschen verbessern, sondern auch die Gehirnreaktionsfähigkeit junger Menschen steigern.
3. PQQ hat eine Schutzfunktion für Nervenzellen
Durch die Untersuchung, ob die interzelluläre mitochondriale Spenderkapazität und die therapeutische Wirkung mesenchymaler Stammzellen (MSC) bei übergewichtigen Personen (Population mit Stoffwechselstörungen) beeinträchtigt sind und ob eine auf Mitochondrien ausgerichtete Therapie rückgängig gemacht werden kann, wurde festgestellt, dass die PQQ-Regulierung die Gesundheit der Mitochondrien wiederherstellen und so Schäden durch mitochondriale Autophagie lindern kann. Im Vergleich zum Medikament Metoprolol ist es wirksamer beim Schutz der Mitochondrien und vor oxidativen Schäden durch Ischämie-Reperfusion.
PQQ hat eine neuroprotektive Wirkung und kann den durch oxidativen Stress verursachten neuronalen Tod wirksam verhindern. PPQ kann das Wachstum und die Reparatur von Nervenzellen fördern und kann eine schützende Wirkung auf neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer haben. PQQ kann die durch Methylquecksilber verursachte PC12-Zelltoxizität, die durch NMDA-Rezeptoren vermittelte Neurotoxizität des Rückenmarks und die durch β-Amyloid-Aggregation (ein Schlüsselfaktor in der Pathogenese der Alzheimer-Krankheit) verursachte Neurotoxizität verringern. PQQ kann den durch β-Amyloid-Aggregation verursachten Rückgang der Bax/Bcl-2-Werte signifikant umkehren und die Spaltung von Caspase-3 hemmen.
4. PQQ kann die menschliche Stoffwechselfunktion verbessern
PPQ reguliert zudem den Zellstoffwechsel, beeinflusst den Energiestoffwechsel und die Umwandlung von Metaboliten und hat eine regulierende Wirkung auf Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes. Im Mai 2023 erschien in der Fachzeitschrift Front Mol Biosci ein Übersichtsartikel mit dem Titel „Pyrrolochinolinchinon zur Reduzierung der Fettansammlung und zur Verbesserung des Fortschreitens der Fettleibigkeit“, der relevante Studien zusammenfasst. PQQ reduziert die Fettansammlung, indem es die Fettsäuresynthese (Lipogenese) hemmt und die mitochondriale Funktion verbessert. Die Ergebnisse zeigen, dass PQQ Körperfett, insbesondere die Ansammlung von viszeralem und Leberfett, reduzieren und so ernährungsbedingter Fettleibigkeit vorbeugen kann.
Anwendungsgebiete von PPQ
1. Medizinischer Bereich
PPQ bietet großes Potenzial für die Arzneimittelentwicklung. Forscher untersuchen seine Anwendung bei der Behandlung von Krankheiten wie Alzheimer, Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Beispielsweise wurde PPQ zur Entwicklung neuer antibakterieller und antiviraler Medikamente eingesetzt.
2. Nahrungsergänzungsmittel
Das Marktpotenzial von PPQ als Nahrungsergänzungsmittel wächst. Viele Gesundheitsprodukte und funktionelle Lebensmittel werden mit PPQ angereichert, um von seiner antioxidativen und gesundheitsfördernden Wirkung zu profitieren. Die Marktnachfrage steigt und es wird erwartet, dass es ein wichtiger Bestandteil zukünftiger Nahrungsergänzungsmittel wird.
3. Biotechnologie
In der Biotechnologie wird PPQ als Kofaktor von Enzymen verwendet, um die katalytische Aktivität zu steigern. Es wird auch als Biomarker zur Erkennung von oxidativem Stress eingesetzt. Es hat wichtige Anwendungen bei der Verbesserung der Effizienz biologischer Reaktionen und der Überwachung biologischer Zustände gezeigt (Referenz: JH Lee et al., *Journal of Biotechnology*, 2024).
Zukunftsaussichten und Schlussfolgerungen zu PPQ
Obwohl PPQ großes Anwendungspotenzial gezeigt hat, gibt es noch viele Unbekannte, die weiter erforscht werden müssen. Zukünftige Forschung wird sich auf die Aufklärung des Wirkungsmechanismus, die Optimierung der Anwendungsmethoden und die Bewertung der langfristigen Sicherheit konzentrieren. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie wird sich das Anwendungsfeld von PPQ voraussichtlich weiter ausdehnen und mehr Gesundheits- und Behandlungslösungen bieten.
Zusätzlich zu den oben genannten Studien, die die Schlüsselrolle und das unbegrenzte Potenzial von PQQ als Nahrungsergänzungsmittel zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit belegen, haben auch frühere Studien die leistungsstarken Funktionen von PQQ kontinuierlich bestätigt. Tatsächlich wurde die positive Rolle von PQQ als neues Nahrungsergänzungsmittel in Bezug auf Ernährung und Gesundheit anerkannt. Aufgrund seiner leistungsstarken Funktionen, hohen Sicherheit und guten Stabilität hat es breite Entwicklungsperspektiven im Bereich der funktionellen Lebensmittel. In den letzten Jahren hat PQQ mit der kontinuierlichen Vertiefung des Bewusstseins die umfassendste Wirksamkeitszertifizierung erhalten und wird in den Vereinigten Staaten, Europa und anderen Ländern und Regionen häufig als Nahrungsergänzungsmittel oder Lebensmittel verwendet. Mit der kontinuierlichen Vertiefung des Bewusstseins der inländischen Verbraucher wird davon ausgegangen, dass PQQ als neuer Lebensmittelrohstoff eine neue Welt auf dem relevanten Markt schaffen wird.