ピロロキノリンキノン（PPQ）は、細菌脱水素酵素の酸化還元補因子であり、抗酸化物質でもあります。細胞内酸化反応や生体外生理活性物質によって生成される活性酸素による細胞損傷を防ぎ、細胞の成長と発達に栄養とビタミンを提供し、細胞に抗酸化耐性を持たせます。植物病原菌の生物防除剤として作用し、タンパク質キナーゼを誘導して哺乳類細胞の分化と発達に参加させることができます。PQQは不溶性リン酸の利用率を高めることで作物の収穫量を増やすことができます。酸化還元サイクル機能と強い相関関係があり、抗神経変性、抗癌、シグナル伝達などの機能があります。重要な生理活性分子であるピロロキノリンキノンは、その独特の化学構造と幅広い生物学的機能により科学界の注目を集めており、近年、広く注目されている「スター」栄養素の1つとなっています。脳の健康、心臓血管の健康、代謝機能の健康などに強力な効果があります。人体はPQQを自分で合成できないため、栄養補助食品で補う必要があります。
PPQの生物学的機能
1. PQQには抗酸化作用と酸化促進作用がある
PPQ は強力な抗酸化能力を発揮し、酸化ストレス関連疾患の予防と治療に効果があります。研究により、PPQ はフリーラジカルを効果的に中和し、老化プロセスと関連疾患の進行を遅らせることができることがわかっています。
キノン化合物と活性酸素種（ROS）との反応によって生成された酸化物は、グルタチオンと化合物を形成し、遊離グルタチオンを消費し、細胞の酸化ストレスに対する耐性を低下させ、大量のタンパク質酸化を引き起こし、最終的に細胞死につながります。 PQQはキノン系抗酸化剤に似ており、その効果は濃度に依存します。 10μmol/L未満の濃度では、PQQは主に抗酸化剤として機能します。 50μmol/Lを超えると、酸化促進剤として機能します。 PQQは、カルボニル基と反応して安定した化合物を形成できる5つの部位を持つ求電子化合物であり、アンモニアと反応して、pH値が9.1〜11.86の約41mmol/kDのイミノキノンを生成します。これらの特性は、PQQが酸化N-メチル-D-アスパラギン酸（NMDA）受容体の酸化還元部位を調節する能力を持っていることを示し、NMDAとグルタミン酸を介した神経細胞の損傷に抵抗する効果があります。 PQQは細胞内の酸化還元状態を変え、ヒト組織球性リンパ腫細胞U937に対して選択的に多数の殺傷効果を引き起こします。 PQQがリンパ腫細胞U937のアポトーシスを誘導すると、細胞内のアセチルシステイン（NAC）とグルタチオンの量が2〜5倍に増加し、PQQが介在する細胞毒性効果がその酸化還元調節効果を上回ることを証明しています。 PQQは細胞内のグルタチオンを消費し、一方では細胞毒性を数倍に増幅し、PQQの誘導モードをアポトーシスモードから細胞壊死モードに変換します。これは、PQQが酸化作用を発揮し、壊死細胞の死滅プロセスを加速するだけでなく、細胞のアポトーシスを加速して酸化ストレスに対処することができることを証明しています。酸化還元調節、酸化ストレス反応、または神経細胞の成長を促進するシグナル分子としてのいずれの点でも、PQQは神経保護において重要な意義を持っています。
2. PQQは脳機能を効果的に改善する
2023年2月、日本の研究者らは「ピロロキノリンキノン二ナトリウム塩は若者と高齢者の両方の脳機能を改善する」と題する研究論文を食品機能誌「Food & Function」に発表し、日本の若者と高齢者の認知機能改善に関するPQQの研究成果を紹介した。
結果によると、12週間のPQQ摂取後、プラセボ対照群と比較して、すべての人と高齢者の複合記憶と言語記憶のスコアが増加しました。また、8週間のPQQ摂取後、若年層の認知柔軟性、処理速度、実行速度のスコアが増加しました。PQQは、高齢者の脳機能を改善するだけでなく、若者の脳の応答性も改善します。
3. PQQは神経細胞を保護する働きがある
肥満者（代謝障害患者集団）における細胞間ミトコンドリアドナー能力と間葉系幹細胞（MSC）の治療効果が損なわれているかどうか、またミトコンドリア標的療法が逆転できるかどうかを研究することにより、PQQ調節がミトコンドリアの健康を回復し、ミトコンドリアオートファジーの損傷を軽減できることがわかりました。薬物メトプロロールと比較して、ミトコンドリアの保護と虚血再灌流によって引き起こされる酸化損傷に効果的です。
PQQには神経保護効果があり、酸化ストレスによる神経細胞死を効果的に回避できます。PPQは神経細胞の成長と修復を促進し、アルツハイマー病などの神経変性疾患に対する保護効果を持つ可能性があります。PQQは、メチル水銀によって誘発されるPC12細胞毒性、NMDA受容体を介した脊髄神経毒性、βアミロイド凝集（アルツハイマー病の発症の重要な要因）によって引き起こされる神経毒性を軽減できます。PQQは、βアミロイド凝集によって引き起こされるBax / Bcl-2値の減少を大幅に逆転させ、カスパーゼ3の切断を阻害できます。
4. PQQは人間の代謝機能を改善する
PPQは細胞代謝も調節し、エネルギー代謝や代謝物の変換に影響を及ぼし、糖尿病などの代謝性疾患に対する調節効果があります。2023年5月、Front Mol Biosci誌に「脂肪蓄積を減らし、肥満の進行を改善するピロロキノリンキノン」と題するレビュー記事が掲載され、関連研究がまとめられました。PQQは脂肪酸合成（脂肪生成）を阻害し、ミトコンドリア機能を改善することで脂肪蓄積を減らします。結果は、PQQが体脂肪、特に内臓脂肪と肝臓脂肪の蓄積を減らし、食事性肥満を予防できることを示しています。
PPQの応用分野
1. 医療分野
PPQ は医薬品開発に大きな可能性を秘めています。研究者たちは、アルツハイマー病、糖尿病、心血管疾患などの疾患の治療への応用を模索しています。たとえば、PPQ は新しい抗菌薬や抗ウイルス薬の開発に使用されています。
2. 栄養補助食品
PPQ の栄養補助食品としての市場潜在力は拡大しています。多くの健康製品や機能性食品には、その抗酸化作用や健康促進作用を活用するために PPQ が添加されています。PPQ の市場需要は高まっており、将来の健康補助食品の重要な部分になると予想されています。
3. バイオテクノロジー
バイオテクノロジーでは、PPQ は触媒活性を高める酵素の補因子として使用されます。また、酸化ストレスレベルを検出するためのバイオマーカーとしても使用されます。生物学的反応の効率を改善し、生物学的状態を監視する上で重要な用途が示されています (参照: JH Lee 他、*Journal of Biotechnology*、2024)。
PPQの将来展望と結論
PPQ は大きな応用可能性を示していますが、まだ多くの未知の点が残っており、さらに研究する必要があります。今後の研究では、その作用機序の解明、適用方法の最適化、長期的な安全性の評価に重点が置かれます。科学技術の発展に伴い、PPQ の応用分野はさらに拡大し、より多くの健康と治療のソリューションを提供することが期待されています。
上記の研究は、PQQが栄養補助食品として人間の健康を改善する上で重要な役割を果たし、無限の可能性を秘めていることを証明していますが、これまでの研究でもPQQの強力な機能が継続的に確認されています。実際、新しい栄養補助食品として、PQQの栄養と健康に対する積極的な役割が認められています。その強力な機能、高い安全性、優れた安定性により、機能性食品の分野で幅広い発展の見通しがあります。近年、認知度が継続的に深まるにつれて、PQQは最も包括的な効能認証を獲得し、米国、ヨーロッパなどの国や地域で栄養補助食品や食品として広く使用されています。国内の消費者の認識が継続的に深まるにつれて、PQQは新しい食品原料として関連市場に新しい世界を作り出すと信じられています。