Pyrroloquinoline хинон (PQQ)

Реклама
PQQ
Пирролохинолинохинон
Pyrroloquinolinequinone
Научные исследования
Pyrroloquinoline-хинона и его разносторонние роли в биологических процессах.
Pyrroloquinoline-хинин (PQQ) изначально характеризуется как редокс - кофактора для мембранносвязанной дегидрогеназ в бактериальной системе. Впоследствии, PQQ было показано, что
антиоксидант, защищая живые клетки от окислительного повреждения in vivo и биомолекул из
искусственно реакции кислорода in vitro. Наличие PQQ документально подтверждена из различных
биологических образцов. Он функционирует в качестве питательных веществ и витаминов для
поддержки роста и защиты живых клеток в условиях стресса. В последнее время, роль PQQ также
было показано, как bio-control agent для растений грибковых патогенов, индуктором для белки,
киназы, участвующие в клеточной дифференцировки клеток млекопитающих и в качестве редоксдатчик, ведущих к разработке биосенсоров. Последние отзывы, опубликованные на PQQ и
ферментов, требующих этого кофактора принес конкретного роли PQQ. Этот обзор охватывает
всеобъемлющую информацию по различным аспектам PQQ известно до сих пор. Они включают в
роли PQQ в регуляции клеточного роста и дифференциации системы млекопитающих, в качестве
питательных веществ и витамин в стрессоустойчивости, урожайности сельскохозяйственных культур
1
путем повышения доступности нерастворимый фосфат и как bio-control Agent (агент), и в качестве
окислительно-восстановительного агента, ведущего к биосенсор развития. Самые последние
данные, полученные корреляции исключительно высокий окислительно-восстановительный
утилизации способность PQQ свой потенциал как анти-нейродегенеративных, противоопухолевых и
Фармакологические препараты, а как сигнальные молекулы были четко выведены. Этот обзор
обсуждает разные выводы, предполагая универсальность в PQQ функции и обеспечивает наиболее
правдоподобное интеллектуальную основу вездесущей роли этого соединения в большом
количестве биологических процессов, в качестве питательных веществ и перспектива витамин.
J Biosci. 2012 Jun;37(2):313-25.
Pyrroloquinoline-quinone and its versatile roles in biological processes.
Misra HS1, Rajpurohit YS, Khairnar NP.
Pyrroloquinoline-quinine (PQQ) was initially characterized as a redox cofactor for membrane-bound
dehydrogenases in the bacterial system. Subsequently, PQQ was shown to be an antioxidant protecting
the living cells from oxidative damage in vivo and the biomolecules from artificially produced reaction
oxygen species in vitro. The presence of PQQ has been documented from different biological samples. It
functions as a nutrient and vitamin for supporting the growth and protection of living cells under stress.
Recently, the role of PQQ has also been shown as a bio-control agent for plant fungal pathogens, an
inducer for proteins kinases involved in cellular differentiation of mammalian cells and as a redox sensor
leading to development of biosensor. Recent reviews published on PQQ and enzymes requiring this
cofactor have brought forth the case specific roles of PQQ. This review covers the comprehensive
information on various aspects of PQQ known till date. These include the roles of PQQ in the regulation of
cellular growth and differentiation in mammalian system, as a nutrient and vitamin in stress tolerance, in
crop productivity through increasing the availability of insoluble phosphate and as a bio-control agent,
and as a redox agent leading to the biosensor development. Most recent findings correlating the
exceptionally high redox recycling ability of PQQ to its potential as anti-neurodegenerative, anticancer
and pharmacological agents, and as a signalling molecule have been distinctly brought out. This review
discusses different findings suggesting the versatility in PQQ functions and provides the most plausible
intellectual basis to the ubiquitous roles of this compound in a large number of biological processes, as a
nutrient and a perspective vitamin.
Кофактор биосинтез белка через пост-трансляционной модификации.
Пост-трансляционные модификации аминокислот могут быть использованы для создания романа
кофакторов способны химии, недоступных для обычных аминокислотных боковых цепей. Биосинтез
этих сайтов часто требует одного или более ферментов или белков аксессуар, факторы, функции
которых весьма разнообразны и зачастую трудно выделить в случаях, когда несколько энзимах.
Здесь описаны текущие знания биосинтеза уреазы и нитрила hydratase металлоцентров,
pyrroloquinoline хинон, hypusine, и триптофан tryptophylquinone кофакторов, а также самые
последние работы, прослеживающие функции отдельных аксессуар факторов в этих системах. Эти
примеры демонстрируют широту и разнообразие этой постоянно развивающейся области.
Curr Opin Chem Biol. 2012 Apr;16(1-2):54-9. doi: 10.1016/j.cbpa.2012.02.010. Epub 2012 Mar 2.
Cofactor biosynthesis through protein post-translational modification.
Yukl ET1, Wilmot CM.
Post-translational modifications of amino acids can be used to generate novel cofactors capable of
chemistries inaccessible to conventional amino acid side chains. The biosynthesis of these sites often
requires one or more enzyme or protein accessory factors, the functions of which are quite diverse and
often difficult to isolate in cases where multiple enzymes are involved. Herein is described the current
knowledge of the biosynthesis of urease and nitrile hydratase metal centers, pyrroloquinoline quinone,
hypusine, and tryptophan tryptophylquinone cofactors along with the most recent work elucidating the
functions of individual accessory factors in these systems. These examples showcase the breadth and
diversity of this continually expanding field.
2
В Pyrroloquinoline Хинон Кофактора
Pyrroloquinoline хинон (PQQ) биосинтез можно рассматривать как редкий случай
посттрансляционной модификации, которая создает изолированный кофактора в основном
используются бактериальные спирта и сахара дегидрогеназ. Кофактора синтезируется из Glu Tyr и в
пределах остатков пептид, кодируемый pqqA (Рис. 1). В Клебсиелла пневмония пять
дополнительных генов (pqqB-F) требуется за pqqA [13]. Эти генные продукты, PqqB является
гомологичной β-лактамазы, и кристаллическая структура доступен (PDB ID: 3JXP): он думал, что PQQ
перевозчика, как некоторые PQQ синтез происходит в его отсутствие [13]. Белок содержит
сохраняется цинковый палец мотив, но не претерпела никаких in vitro функциональные
исследования в это время, так и роли этого и других консервативных остатков ждет, чтобы быть
освещены. Белка PqqF считается протеазы, которые могут быть вовлечены в осуществление
перекрестной Tyr-Glu промежуточные от PqqA пептида.
Ранее работа в основном направлена на PqqC; окончательный ферментов пути [14]. PqqC это
cofactorless оксидазы и катализирует окончательного замыкания кольца и 8 электронов окисления
для создания PQQ. Используя комбинацию кинетика, сайт-направленного мутагенеза и
кристаллических структур, текущие исследования широко начали определять роль отдельных
аминокислот, и наблюдаемый открытой и закрытой конформации [15]. Три эквиваленты O2
требуется для одного оборота производить двумя эквивалентами Н2O2, указывая, что один
эквивалент H2O2 вырабатываемый фермент используется в качестве акцептора электрона во PQQ
синтеза [14]. Активация O2 в отсутствие металла или сомножитель представляет особый интерес.
Двухатомные плотности электронов наблюдалось привязан группой консервативных аминокислот
[16] на расстоянии 3,4 Å от углерода в ловушке хиноидных или хинол реакции промежуточных [15].
Фермент PqqD вызвало наибольший интерес, поскольку она не имеет гомологии любого
характеризуется белка, и его кристаллическая структура была недавно определена (PDB ID: 3G2B)
[17]. Вначале упор делался на его предполагается взаимодействие с PqqC, так как он находится в
качестве pqqCD fusion в некоторых организмов [18]. Однако, недавно, взаимодействие установлено
с PqqE [19], радикальный S-аденозил-L-метионина (SAM) - фермент, содержащий два [4Fe4S]2+
кластеры [20]. PqqE весьма чувствительна к O2, с каталитическим Сэм расщепления для создания 5'deoxyadenosine радикальные, происходящие только в PqqE, что было выражено и очищенный в
анаэробных условиях [20]. Добавление PqqD для анаэробных PqqE в присутствии Сэма приводит к
увеличению α-спиральную Контент, по сравнению с индивидуальным белкам, и изменения в
электронной среде [4Fe4S]2+ кластеры с указанием конкретного взаимодействия двух белков [19].
Было предложено, чтобы PqqE может быть первым ферментом в пути, катализирующие C-C связи
формирования, но до сих пор нет реактивности с PqqA не поступало. Пожалуй, одним из самых
интригующих тайн-это несоответствие с тем, что PqqD связывает оба строго анаэробных PqqE и O 2зависимые PqqC.
The Pyrroloquinoline Quinone Cofactor
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) biosynthesis can be viewed as an unusual case of posttranslational
modification that generates a stand-alone cofactor primarily utilized by bacterial alcohol and sugar
dehydrogenases. The cofactor is synthesized from Tyr and Glu residues within a peptide encoded by pqqA
(Figure 1). In Klebsiella pneumonia five additional genes (pqqB–F) are required beyond pqqA [13]. Of
these gene products, PqqB is homologous to β-lactamases, and a crystal structure is available (PDB ID:
3JXP): it is thought to be a PQQ carrier, as some PQQ synthesis occurs in its absence [13]. The protein
contains a conserved zinc-finger motif, but has undergone no in vitro functional studies at this time, and
so the role of this and other conserved residues waits to be elucidated. The protein PqqF is thought to be
a protease that may be involved in excising a cross-linked Tyr-Glu intermediate from the PqqA peptide.
Earlier work primarily focused on PqqC; the final enzyme in the pathway [14]. PqqC is a cofactorless
oxidase and catalyzes the final ring closure and an 8-electron oxidation to generate PQQ. Using a
combination of kinetics, site-directed mutagenesis and crystal structures, current studies have broadly
begun to define the roles of individual amino acids, and an observed open and closed conformation [15].
Three equivalents of O2 are required for a single turnover producing two equivalents of H2O2, indicating
3
that one equivalent of H2O2 produced by the enzyme is used as an electron acceptor during PQQ synthesis
[14]. The activation of O2 in the absence of a metal or cofactor is of particular interest. Diatomic electron
density was observed bound by a group of conserved amino acids [16] at a distance of 3.4 Å from a
carbon of a trapped quinoid or quinol reaction intermediate [15].
The enzyme PqqD has engendered the most interest as it has no homology to any characterized
protein, and its crystal structure was recently determined (PDB ID: 3G2B) [17]. Initially the focus was on its
assumed interaction with PqqC, as it is found as a pqqCD fusion in some organisms [18]. However,
recently, an interaction has been determined with PqqE [19], a radical S-adenosyl-L-methionine (SAM)
enzyme containing two [4Fe4S]2+ clusters [20]. PqqE is highly sensitive to O2, with catalytic SAM cleavage
to generate the 5'-deoxyadenosine radical only occurring in PqqE that has been expressed and purified
under anaerobic conditions [20]. The addition of PqqD to anaerobic PqqE in the presence of SAM leads to
an increase in α-helical content compared to the individual proteins, and changes in the electronic
environment of the [4Fe4S]2+ clusters indicating a specific interaction between the two proteins [19]. It
has been proposed that PqqE may be the first enzyme in the pathway catalyzing C-C bond formation, but
thus far no reactivity with PqqA has been reported. Perhaps one of the most intriguing mysteries is the
incongruity that PqqD binds to both a strictly anaerobic PqqE and an O2-dependent PqqC.
Потенциал физиологическое значение pyrroloquinoline хинон.
Pyrroloquinoline хинон (PQQ)- роман biofactor, для которого предложение может быть сделано
для физиологической значимости. PQQ впервые было признано фермент, кофактор в бактерии.
Недавно он был предварительно идентифицирован как компонент межзвездной пыли. Таким
образом, PQQ может присутствовавшие на протяжении раннего биологического зачатия и
эволюции. PQQ является также мощным фактором роста растений. Следовательно, для животных и
человека наблюдается постоянное воздействие PQQ. У животных, PQQ сообщается, участвуют в
различных биологических функций с очевидными преимущества выживания (например, улучшение
неонатального роста и репродуктивных показателей). Есть также выгоды от PQQ добавок,
относящихся к когнитивной, иммунной и антиоксидантной функции, а также защиту от сердечных и
неврологических ишемических событий. Хотя PQQ настоящее время не рассматривается как
витамин, участвует в клеточных сигнальных путей, особенно тех, которые важны для
mitochondriogenesis в экспериментальных животных моделях, может в конечном итоге
предоставить обоснование для определения PQQ не менее важными для жизни. Для человека,
таких доказательств дает основание предположить, что могут быть подобные параллели или
выгоды от улучшения PQQ статус.
Altern Med Rev. 2009 Sep;14(3):268-77.
Potential physiological importance of pyrroloquinoline quinone.
Rucker R1, Chowanadisai W, Nakano M.
Author information
Abstract
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) is a novel biofactor for which a proposition can be made for
physiological importance. PQQ was first recognized as an enzyme cofactor in bacteria. It has recently been
tentatively identified as a component of interstellar dust. Thus, PQQ may have been present throughout
early biological conception and evolution. PQQ is also a potent plant growth factor. Consequently, for
animals and humans, there has been constant exposure to PQQ. In animals, PQQ is reported to participate
in a range of biological functions with apparent survival benefits (e.g., improved neonatal growth and
reproductive performance). There are also benefits from PQQ supplementation related to cognitive,
immune, and antioxidant functions, as well as protection from cardiac and neurological ischemic events.
Although PQQ is not currently viewed as a vitamin, its involvement in cell signaling pathways, particularly
those important to mitochondriogenesis in experimental animal models, may eventually provide a
rationale for defining PQQ as vital to life. For humans, such evidence suggests there may be similar
parallels or benefits from improving PQQ status.
4
Защита против 1,2-Ди-methylhydrazine-Индуцированной системного окислительного стресса и
измененных мозговых Нейротрансмиттеров состояние с помощью Пробиотических Escherichia
coli CFR 16 секреции Pyrroloquinoline Хинон.
Воздействие экологических загрязнителей 1,2-диметилгидразина (ДМГ) приписывается
системного окислительного стресса и, как известно, вызывает нейротропное действие путем
изменения мозговых нейротрансмиттеров состояние. Пробиотики являются выбрали в качестве
природных лечебных против окислительного стресса, а также обладают способностью
модулировать gut-мозг оси. Pyrroloquinoline хинон (PQQ)- это растворимый в воде, теплостабильная молекула антиоксиданта. Целью настоящего исследования была оценка
антиоксидантной эффективности PQQ-производство пробиотика E. coli CFR 16 на ДМГиндуцированной системного окислительного повреждения и изменили нейротрансмиттеров
состояние в головном мозге крыс. Взрослые Девы Чарльз Форстер крыс (200-250 г) были даны ДМГ
дозе (25 мг/кг массы тела, сек.c.) в течение 8 недель. Крови, перекисного окисления липидов
уровней продемонстрировали заметный рост, пока фермента антиоксидантной активности
супероксиддисмутазы, каталазы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и глутатионредуктазы были
найдены, чтобы быть уменьшен в ДМГ у крыс, получавших. Аналогично, мозг серотонина и
норадреналина уровней показали существенное снижение, в то время как адреналин уровней
продемонстрировали заметный рост мозга этих крыс. PQQ-продуцирующие E. coli 16 CFR добавок
снижение системного окислительного стресса, а также восстановлен мозге нейротрансмиттеров
состояние. Однако, E. coli CFR 16 не проявляют никакого воздействия на эти параметры. В отличие
от E. coli CFR 16:: vgb-gfp и E. coli CFR 16:: vgb-gfp вектор демонстрируют некоторую степень защиты
снова окислительного стресса, но они не были способны модулировать уровни нейромедиаторов. В
заключение, непрерывный и устойчивый выпуск PQQ по пробиотика E. coli крыса в кишечнике,
улучшает системный окислительный стресс и восстановлены уровни нейромедиаторов мозга.
Curr Microbiol. 2015 Jan 14. [Epub ahead of print]
Protection Against 1,2-Di-methylhydrazine-Induced Systemic Oxidative Stress and Altered Brain
Neurotransmitter Status by Probiotic Escherichia coli CFR 16 Secreting Pyrroloquinoline Quinone.
Pandey S1, Singh A, Chaudhari N, Nampoothiri LP, Kumar GN.
Exposure to environmental pollutant 1,2-dimethylhydrazine (DMH) is attributed to systemic oxidative
stress and is known to cause neurotropic effect by altering brain neurotransmitter status. Probiotics are
opted as natural therapeutic against oxidative stress and also have the ability to modulate gut-brain axis.
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) is water-soluble, heat-stable antioxidant molecule. Aim of the present
study was to evaluate the antioxidant efficacy of PQQ-producing probiotic E. coli CFR 16 on DMH-induced
systemic oxidative damage and altered neurotransmitter status in rat brain. Adult virgin Charles Forster
rats (200-250 g) were given DMH dose (25 mg/kg body weight, s.c.) for 8 weeks. Blood lipid peroxidation
levels exhibited a marked increase while antioxidant enzyme activities of superoxide dismutase, catalase,
glucose-6-phosphate dehydrogenase and glutathione peroxidase were found to be reduced in DMHtreated rats. Likewise, brain serotonin and norepinephrine levels displayed a significant decrease,
whereas epinephrine levels demonstrated a marked increase in brain of these rats. PQQ-producing E. coli
CFR 16 supplementation reduced systemic oxidative stress and also restored brain neurotransmitter
status. However, E. coli CFR 16 did not show any effect on these parameters. In contrast, E. coli CFR 16::
vgb-gfp and E. coli CFR 16:: vgb-gfp vector exhibited some degree of protection again oxidative stress but
they were not able to modulate neurotransmitter levels. In conclusion, continuous and sustained release
of PQQ by probiotic E. coli in rat intestine ameliorates systemic oxidative stress and restored brain
neurotransmitter levels.
Строительство нерва руководство трубопроводов из целлюлозы/соевых белковых
композитных мембран в сочетании с Шванновскими клетками и pyrroloquinoline хинон для
ремонта дефекта периферического нерва.
5
Регенерация и функциональное восстановление периферического нерва, дефекты оставалась
серьезной клинической проблемой. Нервные руководство коробах, с семенных клеток или
нейротрофических факторов (NTFs), были широко использованы для улучшения репарации и
регенерации поврежденных периферических нервов. Pyrroloquinoline хинон (PQQ) был
антиоксидант, который стимулирует факторы роста нервов (NGFs) синтез и ускоряют Шванновских
клеток (СКС) распространения и роста. В настоящем исследовании, три вида нервных руководство
каналы были построены: один из целлюлозы/SPI полая трубка (CSC), другой от CSC в сочетании с ГКС
(CSSC), а третий от CSSC в сочетании с PQQ (CSSPC), соответственно. И затем они были применены
для преодоления и исправления дефекта седалищного нерва у крыс, с помощью аутотрансплантата
в качестве контроля. Влияние различных нервных руководство воздуховодов на регенерации нерва
были сравнительно оценку общего анализа, функционального индекса седалищного (SFI) и
гистологический анализ (он и ТЭМ). Новообразованные регенерирующих нервных волокон
наблюдались и работает через прозрачный нерв руководство каналов 12 недель после операции.
SFI результаты показали, что для восстановления двигательных функций в CSSPC группа была лучше,
чем в CSSC и КДВ групп. Он картинки из поперечных сечений и продольных сечений заготовленной
регенерирующих нервных указал, что регенерирующих нервных волокон был сформирован и
сопровождении новых кровеносных сосудов и матричных материалов в трубопроводах. TEM
изображения также показал, что много свежих миелиновых и не миелиновых нервных волокон был
сформирован. Части вакуольной, опухшие и аномальные аксонов произошло в CSC и CSSC групп, а
вакуолизация и набухание аксонов было бы серьезных в CSSPC группы. Эти результаты показали,
что CSSPC группа имела большую возможность ремонта и реконструкции нерва, строение и
функции, благодаря комплексному взносов из полых CSC трубки, СКС и PQQ. Как результат, CSSPC
может иметь потенциал для приложений, как нерв руководство водоводов в области нервных
тканевой инженерии.
Biochem Biophys Res Commun. 2015 Jan 9. pii: S0006-291X(15)00006-6. doi:
10.1016/j.bbrc.2014.12.121. [Epub ahead of print]
Construction of nerve guide conduits from cellulose/soy protein composite membranes combined
with Schwann cells and pyrroloquinoline quinone for the repair of peripheral nerve defect.
Luo L1, Gan L2, Liu Y2, Tian W2, Tong Z2, Wang X3, Huselstein C3, Chen Y4.
Regeneration and functional reconstruction of peripheral nerve defects remained a significant clinical
challenge. Nerve guide conduits, with seed cells or neurotrophic factors (NTFs), had been widely used to
improve the repair and regeneration of injured peripheral nerve. Pyrroloquinoline quinone (PQQ) was an
antioxidant that can stimulate nerve growth factors (NGFs) synthesis and accelerate the Schwann cells
(SCs) proliferation and growth. In present study, three kinds of nerve guide conduits were constructed:
one from cellulose/SPI hollow tube (CSC), another from CSC combined with SCs (CSSC), and the third one
from CSSC combined with PQQ (CSSPC), respectively. And then they were applied to bridge and repair the
sciatic nerve defect in rats, using autograft as control. Effects of different nerve guide conduits on the
nerve regeneration were comparatively evaluated by general analysis, sciatic function index (SFI) and
histological analysis (HE and TEM). Newly-formed regenerative nerve fibers were observed and running
through the transparent nerve guide conduits 12 weeks after surgery. SFI results indicated that the
reconstruction of motor function in CSSPC group was better than that in CSSC and CSC groups. HE images
from the cross-sections and longitudinal-sections of the harvested regenerative nerve indicated that
regenerative nerve fibers had been formed and accompanied with new blood vessels and matrix materials
in the conduits. TEM images also showed that lots of fresh myelinated and non-myelinated nerve fibers
had been formed. Parts of vacuolar, swollen and abnormal axons occurred in CSC and CSSC groups, while
the vacuolization and swell of axons was the least serious in CSSPC group. These results indicated that
CSSPC group had the most ability to repair and reconstruct the nerve structure and functions due to the
comprehensive contributions from hollow CSC tube, SCs and PQQ. As a result, the CSSPC may have the
potential for the applications as nerve guide conduits in the field of nerve tissue engineering.
6
Pyrroloquinoline хинон улучшает окислительный стресс и перекисное окисление липидов в
мозге стрептозотоцинового диабетических мышей.
Диабет характеризуется гипергликемией, приводит к ряду осложнений путем генерации
активных форм кислорода и инициирует повреждение тканей. Pyrroloquinoline хинон (PQQ)
считается сильным антиоксидантом, он защищает клетки от окислительного повреждения. В этом
исследовании мы осветил доселе неизвестный потенциал PQQ для уменьшения повреждения
головного мозга, вызванные сахарным диабетом и связанные гипергликемия-индуцированного
окислительного повреждения. Администрация разовой дозы streptozotocin (STZ), то есть, 150 мг /
(кг массы тела)(-1) значительно усиленной мозговой ткани уровней перекисного окисления липидов
и hydroperoxidation и снизился уровень антиоксидантов. Это также способствовало увеличению в
сыворотке крови глюкозы, холестерина и триглицеридов. Однако, когда STZ-лечить животных,
полученных PQQ (20 мг / (кг массы тела)(-1)·d(-1), в течение 15 дней), это значительно снизило
содержание в сыворотке крови глюкозы и продуктов перекисного окисления липидов и
увеличению деятельности антиоксидантов при диабетической мозга мыши. Эти результаты
показывают, что PQQ имеет потенциал, чтобы улучшить STZ-индуцированного окислительного
повреждения мозга, а также СТЗ-индуцированным диабетом.
Can J Physiol Pharmacol. 2015 Jan;93(1):71-9. doi: 10.1139/cjpp-2014-0270.
Pyrroloquinoline quinone ameliorates oxidative stress and lipid peroxidation in the brain of
streptozotocin-induced diabetic mice.
Kumar N1, Kar A.
Diabetes, characterized by hyperglycemia, leads to several complications through the generation of
reactive oxygen species and initiates tissue damage. Pyrroloquinoline quinone (PQQ) is believed to be a
strong antioxidant, as it protects cells from oxidative damage. In this study, we elucidated the hitherto
unknown potential of PQQ to ameliorate the brain damage caused by diabetes mellitus and the
associated hyperglycemia-induced oxidative damage. Administration of a single dose of streptozotocin
(STZ), i.e., 150 mg·(kg body mass)(-1) significantly enhanced the brain tissue levels of lipid peroxidation
and hydroperoxidation and decreased the levels of antioxidants. It also increased the serum levels of
glucose, cholesterol, and triglycerides. However, when STZ-treated animals received PQQ (20 mg·(kg body
mass)(-1)·d(-1), for 15 days), this significantly decreased the serum levels of glucose and lipid peroxidation
products, and increased the activities of antioxidants in the diabetic mouse brain. These findings suggest
that PQQ has the potential to ameliorate STZ-induced oxidative damage in the brain, as well as the STZinduced diabetes.
Pyrroloquinoline хинон защищает пульпозного ядра клетки от перекиси водородаиндуцированного апоптоза путем ингибирования митохондрий-опосредованного пути.
Межпозвоночного диска апоптоз клеток было предложено, чтобы играть ключевую роль в
развитии дегенерации диска, и многие исследования показали, что механизм может быть связан с
окислительным стрессом. Pyrroloquinoline хинон (PQQ), окислительно-восстановительных
кофактора для бактериальных дегидрогеназ, обладает потенциалом для очистки активных форм
кислорода (АФК) и ингибировать апоптоз клеток. Целью данного исследования было оценить
влияние PQQ на культивируемых крысиных пульпозного ядра (NP) клеток в условиях
окислительного повреждения, индуцированного пероксидом водорода (H2O2) и исследовать
основные механизмы in vitro.
Методы:
Жизнеспособность клеток определяли по CCK8 анализа. Изменения в апоптоз ставки, уровня
внутриклеточных АФК и митохондриальный мембранный потенциал измеряли с помощью
проточной цитометрии. Внеклеточного матрикса (ECM)-связанных белков (коллагена-2 и aggrecan) и
апоптоз-связанных белков (Bcl-2, Bax, цитохрома С и каспазы-3) были исследованы с помощью
вестерн-блоттинга.
7
Результаты:
Результаты показывают, что НП клеток, предварительно обработанных с PQQ до H2O2 экспозиция
выставлена повышенная жизнеспособность клеток, снижение ROS образования, поддерживается
мембранный потенциал митохондрий и снижение апоптоза. В присутствии PQQ, ECM производства
было поддержано клеток, несмотря на то, что в апоптотических среды. Кроме того,
предварительная обработка с PQQ повышенная экспрессия Bcl-2, ингибирует высвобождение из
митохондрий цитохрома c и сокращение выражения Bax и расщепляется каспазой-3.
Выводы:
Наши результаты показывают, что PQQ может защитить крыса NP клеток от окислительного
стресса через митохондрии-опосредованного пути. PQQ может быть полезен в качестве
потенциального лекарственного препарата в предотвращении дегенерации межпозвонкового
диска.
Eur Spine J. 2014 Oct 28. [Epub ahead of print]
Pyrroloquinoline quinone protects nucleus pulposus cells from hydrogen peroxide-induced apoptosis
by inhibiting the mitochondria-mediated pathway.
Yang L1, Rong Z, Zeng M, Cao Y, Gong X, Lin L, Chen Y, Cao W, Zhu L, Dong W.
Intervertebral disc cell apoptosis has been suggested to play a key role in promoting disc degeneration,
and many studies have shown that the mechanism may be related to oxidative stress. Pyrroloquinoline
quinone (PQQ), a redox cofactor for bacterial dehydrogenases, possesses the potential to scavenge
reactive oxygen species (ROS) and inhibit cell apoptosis. The objective of this study was to evaluate the
effects of PQQ on cultured rat nucleus pulposus (NP) cells under conditions of oxidative injury induced by
hydrogen peroxide (H2O2) and to investigate the underlying mechanisms in vitro.
METHODS:
Cell viability was determined by CCK8 assay. Changes in the apoptosis rate, intracellular ROS levels and
the mitochondrial membrane potential were measured by flow cytometry. Extracellular matrix (ECM)related proteins (collagen-2 and aggrecan) and apoptosis-related proteins (Bcl-2, Bax, cytochrome c, and
caspase-3) were investigated by western blotting.
RESULTS:
The results show that NP cells pretreated with PQQ before H2O2 exposure exhibited increased cell
viability, decreased ROS formation, maintained mitochondrial membrane potential, and reduced
apoptosis. In the presence of PQQ, ECM production was maintained by the cells despite being in an
apoptotic environment. In addition, pretreatment with PQQ increased the expression of Bcl-2, inhibited
the release of mitochondrial cytochrome c, and decreased the expressions of Bax and cleaved caspase-3.
CONCLUSIONS:
Our results suggest that PQQ can protect rat NP cells against oxidative stress via a mitochondriamediated pathway. PQQ might be useful as a potential pharmaceutical agent in the prevention of
intervertebral disc degeneration.
Pyrroloquinoline хинон (PQQ) тормозит липополисахарида индуцированного воспаления в часть
через downregulated NF-b и p38/JNK активации микроглии и ослабляет активацию микроглии в
липополисахарида лечения мышей.
Терапевтические стратегии, направленные на ингибируют активацию микроглии может привести
к значительному прогрессу в лечении многих нейродегенеративных заболеваний. Pyrroloquinoline
хинон (PQQ) является естественным редокс - кофактора , который действует как питательное
вещество, антиоксидант, и, как сообщается, оказывают мощные иммуносупрессивные эффекты. В
настоящем исследовании противовоспалительные эффекты PQQ была изучена в LPS лечение
первичной клетки микроглии. Наши наблюдения показали, что предварительная обработка с PQQ
значительно ингибирует продуцирование NO и PGE2 и подавил экспрессию провоспалительных
медиаторов, таких как iNOS, COX-2, TNF-a, IL-1b, IL-6, MCP-1 и MIP-1a в LPS лечение первичной
клетки микроглии. Ядерной транслокации NF-b и фосфорилирования уровень Р65, p38 и JNK MAP8
киназы пути были также ингибируется PQQ в стимулированных LPS первичных клеток микроглии.
Дальнейшее системное LPS лечения острого воспаления мозга мышиных модель была
использована для изучения угнетающее воздействие PQQ против нейровоспаление in vivo. Мышей,
получавших PQQ демонстрируют существенное ослабление нейровоспаление на основе Вестернблоттинга и иммуногистохимический анализ Iba1-против антител в ткани мозга. Указал, что PQQ
охраняемых первичных корковых нейронов против микроглия-опосредованной нейротоксичности.
Эти результаты в совокупности предположил, что PQQ может быть перспективным терапевтическим
агентом для облегчения прогресс, нейродегенеративных заболеваний, связанных с активацией
микроглии.
PLoS One. 2014 Oct 14;9(10):e109502. doi: 10.1371/journal.pone.0109502. eCollection 2014.
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) inhibits lipopolysaccharide induced inflammation in part via
downregulated NF-κB and p38/JNK activation in microglial and attenuates microglia activation in
lipopolysaccharide treatment mice.
Yang C1, Yu L1, Kong L2, Ma R3, Zhang J1, Zhu Q1, Zhu J1, Hao D2.
Therapeutic strategies designed to inhibit the activation of microglia may lead to significant
advancement in the treatment of most neurodegenerative diseases. Pyrroloquinoline quinone (PQQ) is a
naturally occurring redox cofactor that acts as an essential nutrient, antioxidant, and has been reported to
exert potent immunosuppressive effects. In the present study, the anti-inflammatory effects of PQQ was
investigated in LPS treated primary microglia cells. Our observations showed that pretreatment with PQQ
significantly inhibited the production of NO and PGE2 and suppressed the expression of pro-inflammatory
mediators such as iNOS, COX-2, TNF-a, IL-1b, IL-6, MCP-1 and MIP-1a in LPS treated primary microglia
cells. The nuclear translocation of NF-κB and the phosphorylation level of p65, p38 and JNK MAP kinase
pathways were also inhibited by PQQ in LPS stimulated primary microglia cells. Further a systemic LPS
treatment acute inflammation murine brain model was used to study the suppressive effects of PQQ
against neuroinflammation in vivo. Mice treated with PQQ demonstrated marked attenuation of
neuroinflammation based on Western blotting and immunohistochemistry analysis of Iba1-against
antibody in the brain tissue. Indicated that PQQ protected primary cortical neurons against microgliamediated neurotoxicity. These results collectively suggested that PQQ might be a promising therapeutic
agent for alleviating the progress of neurodegenerative diseases associated with microglia activation.
Введение
Нейровоспаление характеризуется активация глии был тесно связан с патогенезе ряда
нейродегенеративных заболеваний (NDDs), в том числе болезни Альцгеймера (AD), болезни
Паркинсона (PD), боковой амиотрофический склероз (ALS) [1]. Микроглия, резидентных иммунных
клеток центральной нервной системы, активируются и вызывают значительные и весьма пагубно
нейротоксические эффекты, чрезмерно производить большой спектр цитотоксических и
провоспалительных медиаторов, в том числе воспалительных ферментов, таких, как:
индуцибельной Синтазы окиси азота (iNOS) и Циклооксигеназы-2 (ЦОГ-2); про-воспалительных
цитокинов, таких как Интерлейкин-1β (IL-1β) и фактора некроза опухоли-α (ФНО-α); хемокины, такие
как: Моноци-тарный хемоаттрактантный протеин (МСР-1), и транскрипционных факторов, таких как
ядерный фактор-b (NF-b) [2]-[4]. Поэтому противовоспалительное лечение через ингибирование
активации микроглии рассматривается в качестве перспективной стратегией для предотвращения
NDDs в клинике.
Pyrroloquinoline хинон (PQQ) является анионным, водорастворимые соединения, окислительновосстановительная Велоспорт planar orthoquinone (Рис. 1) [5], который также имеет бесплатный
антирадикальное свойства [6], [7]. Только одна предварительного отчета Jensen et al. [8] показали,
что PQQ учитывая внутрибрюшинно 30 мин до гипоксии снижает инфаркт размер, не вызывая
измеримые нейроповеденческие побочные эффекты в in vivo церебральной гипоксии/ишемии
модель в 7-дневного потомства крыс. Недавно PQQ, как сообщается, выжмите N-метил-Dasparate
(NMDA)-индуцированных электрических откликов и нейропротекторное in vitro против NMDAопосредованной нейротоксическое травмы [9]. В дальнейшем, в сочетании с другими предыдущих
исследованиях мы показали, что PQQ, регулируют ряд внутриклеточных сигнальных путей, в том
9
числе РАН, связанных с ERK1/2 активации, сниженная калорийность creb зависимых
mitochondriogenesis, и JAK/STAT активации [10]-[12]. Однако, мало что известно о влиянии PQQ на
нейровоспаление при помощи in vitro и in vivo исследования. Таким образом, в данном
исследовании мы стремились исследовать противовоспалительные эффекты PQQ, участвующих в
стимулированной LPS мышам первичной клетки микроглии активации, и его терапевтические
эффекты на ранней стадии нейровоспаление, индуцированных системным LPS лечения у мышей.
Обсуждение
Настоящее исследование показало, что PQQ ослабляется синтез NO и PGE2, подавляли
экспрессию iNOS и COX-2 в мРНК и белков, уровни и угнетал уровни мРНК TNF-α, IL-1β, IL-6, MCP-1 и
MIP-1α в LPS-стимулированных первичных клеток микроглии. Ядерной транслокации NF-b и
активации мар-киназы p38 и JNK тоже были подавлены PQQ in vitro. Кроме того, PQQ экспонатов
угнетающее воздействие против нейровоспаление, индуцированных системным LPS лечения in vivo.
Эти данные свидетельствуют, что PQQ бы быть потенциальным терапевтическим агентом для
облегчения нейровоспаление болезни сопровождается активации микроглии.
Микроглия-опосредованной нейротоксичность является отличительной чертой патогенеза
различных нейродегенеративных заболеваний [17]. Высокие уровни провоспалительных цитокинов
и хемокинов, выпущенный активированной микроглии вовлечены в процесс нейрональной травмы
[18]. Многие недавние исследования сообщают, что агенты оказывают нейропротекторное
действие через угнетение продукции провоспалительных медиаторов [19]-[22]. Кроме того,
чрезмерная активация микроглии характеризуется надежной продукции и секреции различных
провоспалительных веществ была вовлечена в патогенезе ряда нейродегенеративных заболеваний,
таких как AD и PD [23]. Накопление этих провоспалительных молекул приводит к нейродегенерации
и, в конечном счете, неврологических заболеваний [24]. Таким образом, терапевтические подходы,
нацеленные на активированной микроглии может быть перспективным лечения этих заболеваний.
Несмотря на главные роли микроглии на воспалительные реакции в мозге, не было никаких
отчетов, чтобы продемонстрировать последствия PQQ на активацию микроглии in vitro или in vivo.
ЦОГ-2 является upregulated в ответ на воспалительные стимулы, в том числе перепроизводства
простагландина Е2. -Регулирование ЦОГ-2 способствует развитию многих хронических
воспалительных заболеваний [25], [26]. Более того, нет также является важным нормативным
медиатором, участвующим в ячейку выживания и смерти оказывает ряд провоспалительных
эффектов в течение нескольких физиологических и патологических процессов. Длительной
активации клеток микроглии приводит к избыточному выпуску не по iNOS в мозге [27]. В условиях,
нейродегенеративных заболеваний, увеличение производства нет, в основном, результаты дорегулируемой экспрессии iNOS в активированных астроцитов и клеток микроглии [28]. Таким
образом, агенты, которые ингибируют высвобождение NO и ослабляет iNOS и COX-2 выражение
может быть полезным для предотвращения и задерживают прогрессирование neuroinflammatory
заболевания. В настоящем исследовании, PQQ лечения первичной микроглии, стимулированных
LPS эффективно снизился iNOS и COX-2 уровня и выпуска соответствующих конечных продуктов, нет
и PGE2. Это торможение выставлены PQQ может быть обусловлено подавлением iNOS и COX-2
транскрипции мРНК и последующее снижение экспрессии белков.
Фактора транскрипции NF-b является плейотропным регулятора разнообразных генов,
участвующих в регуляции экспрессии провоспалительных медиаторов и был признан
перспективным объектом для воспалительных заболеваний [29]. NF-b активизирует несколько
клеточных сигнальных путей трансдукции, участвующих в производстве iNOS, COX-2, и различных
цитокинов [30]-[32]. Как выражение этих провоспалительных медиаторов модулируется NF-b,
блокирование NF-b транскрипционной активности может быть важной мишенью для лечения
воспалительных заболеваний. Поэтому в настоящем исследовании изучалось ингибирование
эффектов PQQ на NF-b деятельности. Мы обнаружили, что PQQ предварительной обработки
заметно подавлен LPS-индуцированной ядерной транслокации NF-b p65, предполагая, что
ингибирование провоспалительных факторов, PQQ, по меньшей мере частично опосредованы
через блокада NF-b активации.
10
MAP киназы, также играют важную роль в регулировании pro-inflammatroy веществ, таких как
TNF-α, IL-6, iNOS и COX-2 выражение в LPS-стимулированных клеток микроглии [33], [34]. Одним из
важных MAPK семей, p38, положительно относящиеся к LPS сигнализации в клетки микроглии,
которые отвечают провоспалительных цитокинов [16]. Кроме того, p38 MAPK является ключевым
медиатором клеточного стрессоров, таких как воспаления и апоптоза. Как in vitro и in vivo
исследования показали, что p38 MAPK регулирует производство провоспалительных цитокинов,
нет, и PGE2, увеличивая высвобождение цитокинов или транскрипции матричной РНК [35], [36].
Таким образом, мы и в дальнейшем определить, являются ли противовоспалительные эффекты
PQQ в LPS-стимулированных первичной микроглия была из-за подавления MAP киназы. Результаты
нашего исследования показали, что облучение первичной микроглии для LPS в результате сильно
повышение экспрессии фосфорилированного p38 и JNK, указывая, что p38 и JNK дополнительных
путей, по которым PQQ ингибирует ЛПС-индуцированной воспалительной активации первичных
микроглии.
В in vivo эксперимента, мы использовали системный LPS лечения острого воспаления мозга
мышиных модель для изучения угнетающее воздействие PQQ против нейровоспаление. Микроглии
активируются в ответ на травмы головного мозга и иммунологические стимулы, чтобы пройти через
драматические изменения в морфологии, изменение от отдыха, разветвленный микроглии в
активации, амебовидные микроглии, которые, как полагают пользу фагоцитоз и мобильности [37].
В наше настоящее in vivo исследование, согласно иммуногистохимических анализов, мы нашли PQQ
уменьшили микроглии морфологические изменения в активированной форме, которая может
проявляться как увеличение размера ячейки, неправильной формы, утолщенные и укороченные
процессы во всех областях мозга. Кроме того, PQQ значительно снижается Iba-1 экспрессии белков в
мозге по сравнению с LPS группа. Iba-1, который высоко и, в частности, выражается в микроглии и
макрофагов [36], а также участвует в RacGTPase-зависимых мембранных шелестящие и фагоцитоз
[38]. С помощью иммуногистохимических анализов, анти-Iba-1 антитело было обнаружено, в
частности, признать разветвленной микроглии в нормальном мозга крысы, и Iba-1 белок был
сильно upregulated в активированной микроглии. Таким образом, МБА-1 может играть важную роль
в регуляции некоторые иммунологические и патофизиологические функции микроглии, и служить
роман маркер выявления активации микроглии. Однако это исследование в первый раз, чтобы
показать, что PQQ играет модулирующим роль в активации микроглии с помощью in vivo
исследования на животных.
В заключение, PQQ показал значительный анти-neuroinflammatory действия в клетках микроглии,
регулирующих через NF-b и p38 MAPK сигнальных путей in vitro. Далее in vivo эффективность PQQ
был подтвержден с помощью животных моделей системных LPS лечения острого воспаления
мышиной модели мозга. Учитывая, что активация микроглии и последующим выпуском различных
воспалительных компонентов способствует нейродегенерации, PQQ потенциально может защитить
от микроглия-опосредованной нейродегенеративных заболеваний. Дальнейшее углубленное и
долгосрочные исследования необходимы, чтобы подтвердить эти выводы.
Pyrroloquinoline хинон защищает мозга мыши эндотелиальных клеток с высокой глюкозыиндуцированного повреждения in vitro.
Чтобы исследовать эффекты pyrroloquinoline хинон (PQQ), оксидоредуктазы кофактора, на
высокой глюкозо-индуцированной мыши повреждения клеток эндотелия in vitro.
Методы:
Мозга мыши микрососудистой эндотелиальной сгиба.3 клетки были подвержены различным
концентрации глюкозы (5.56, 25 и 40 ммоль/л) в течение 24 или 48 ч. Жизнеспособность клеток
была изучена с помощью МТТ-теста. Проточной цитометрии был использован для анализа апоптоза
и уровни ROS в клетках. MitoTracker Green окрашивания была использована для изучения числа
митохондрий в клетках. Вестерн-блот-анализ был использован для анализа экспрессии HIF-1α и
белков в JNK пути.
11
Результаты:
Лечение загиба.3 клетки с высоким уровнем глюкозы в крови значительно снижена
жизнеспособность клеток, в то время как добавление PQQ (1 и 10 мкмоль/л) отменил высокая
глюкоза-индуцированного повреждения клеток в концентрации-зависимым способом. Кроме того,
PQQ (100 мкмоль/л) существенно подавляется высокой глюкозы-индуцированного апоптоза и
производства ROS в клетках. PQQ значительно вспять высокая глюкоза-индуцированное снижение
митохондриального мембранного потенциала и количество митохондрий в клетках. Высокая
глюкоза лечения значительно увеличена экспрессия HIF-1α и JNK фосфорилирования в клетках, и
добавление PQQ привело к дальнейшему увеличению HIF-1α уровня и уменьшение
фосфорилирования JNK. Добавление ингибитора JNK SP600125 (10 мкмоль/л) также существенно
подавляется высокой глюкозы-индуцированного апоптоза и фосфорилирования JNK в бенде.3
клетки.
Вывод:
PQQ защищает мозга мыши эндотелиальных клеток с высокой глюкозы повреждения in vitro
путем подавления внутриклеточных АФК и апоптоза через ингибирование JNK сигнального пути.
Acta Pharmacol Sin. 2014 Nov;35(11):1402-10. doi: 10.1038/aps.2014.4. Epub 2014 Oct 6.
Pyrroloquinoline quinone protects mouse brain endothelial cells from high glucose-induced damage
in vitro.
Wang Z1, Chen GQ1, Yu GP1, Liu CJ2.
To investigate the effects of pyrroloquinoline quinone (PQQ), an oxidoreductase cofactor, on high
glucose-induced mouse endothelial cell damage in vitro.
METHODS:
Mouse brain microvascular endothelial bEND.3 cells were exposed to different glucose concentrations
(5.56, 25 and 40 mmol/L) for 24 or 48 h. The cell viability was examined using MTT assay. Flow cytometry
was used to analyze the apoptosis and ROS levels in the cells. MitoTracker Green staining was used to
examine the mitochondria numbers in the cells. Western blot analysis was used to analyze the expression
of HIF-1α and the proteins in JNK pathway.
RESULTS:
Treatment of bEND.3 cells with high glucose significantly decreased the cell viability, while addition of
PQQ (1 and 10 μmol/L) reversed the high glucose-induced cell damage in a concentration-dependent
manner. Furthermore, PQQ (100 μmol/L) significantly suppressed the high glucose-induced apoptosis and
ROS production in the cells. PQQ significantly reversed the high glucose-induced reduction in both the
mitochondrial membrane potential and mitochondria number in the cells. The high glucose treatment
significantly increased the expression of HIF-1α and JNK phosphorylation in the cells, and addition of PQQ
led to a further increase of HIF-1α level and a decrease of JNK phosphorylation. Addition of JNK inhibitor
SP600125 (10 μmol/L) also significantly suppressed high glucose-induced apoptosis and JNK
phosphorylation in bEND.3 cells.
CONCLUSION:
PQQ protects mouse brain endothelial cells from high glucose damage in vitro by suppressing
intracellular ROS and apoptosis via inhibiting JNK signaling pathway.
Pyrroloquinoline Хинон индуцирует Апоптоз раковых клеток через Митохондриальныезависимого пути и Down-регуляции клеточных Bcl-2 белка выражение.
Pyrroloquinoline хинон (PQQ) был определен как перспективный агент, который может
способствовать апоптоза опухолевых клеток и смерти, но мало известно о его механизмов. В
текущем исследовании, эффект PQQ на пролиферацию клеток и митохондрий-зависимого апоптоза
были изучены в 3 твердых опухолевых клеток линий А549, Neuro-2A и ГЦК-LM3). PQQ лечения на
низких и средних терапевтических дозах выставлены мощной противоопухолевой активностью на
А549 и Neuro-2A клетки, пока было сравнительно минимальное воздействие на viabilities 2 человека
нормальных клеточных линий (HRPTEpiC и HUVEC). Апоптоз 3 опухолевых клеточных линий
12
индуцированных PQQ были увеличены в концентрации-зависимой манере, которая может быть
отнесена к внутриклеточному накоплению активных форм кислорода (АФК), снижение уровень АТФ
и диссипации митохондриального мембранного потенциала (ММП), в сочетании с down-регуляции
Bcl-2 экспрессии белков, регуляция активации каспазы-3, и нарушается фосфорилированных MAPK
уровни белка. PQQ индуцированного апоптоза опухолевых клеток была значительно облегчена панингибитор каспаз Z-VAD-FMK. В настоящей работе освещаются потенциальные возможности PQQ в
качестве противоопухолевого агента с низкой токсичностью по отношению к нормальным клеткам
через активацию митохондриального-зависимого пути апоптоза, и гарантирует, что ее развитие для
терапии рака.
J Cancer. 2014 Jul 29;5(7):609-24. doi: 10.7150/jca.9002. eCollection 2014.
Pyrroloquinoline Quinone Induces Cancer Cell Apoptosis via Mitochondrial-Dependent Pathway and
Down-Regulating Cellular Bcl-2 Protein Expression.
Min Z1, Wang L2, Jin J3, Wang X1, Zhu B2, Chen H4, Cheng Y5.
Author information
Abstract
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) has been reported as a promising agent that might contribute to tumor
cell apoptosis and death, yet little is known on its mechanisms. In current study, the effect of PQQ on cell
proliferation and mitochondrial-dependent apoptosis were examined in 3 solid tumor cell lines (A549,
Neuro-2A and HCC-LM3). PQQ treatment at low to medium dosage exhibited potent anti-tumor activity
on A549 and Neuro-2A cells, while had comparably minimal impact on the viabilities of 2 human normal
cell lines (HRPTEpiC and HUVEC). The apoptosis of the 3 tumor cell lines induced by PQQ were increased
in a concentration-dependent manner, which might be attributed to the accumulation of intracellular
reactive oxygen species (ROS), decline in ATP levels and dissipation of mitochondrial membrane potential
(MMP), in conjunction with down-regulation of Bcl-2 protein expression, up-regulation of activated
caspase-3, and disturbed phosphorylated MAPK protein levels. PQQ induced tumor cells apoptosis was
significantly alleviated by pan-caspase inhibitor Z-VAD-FMK. The present work highlights the potential
capability of PQQ as an anti-tumor agent with low toxicity towards normal cells through activating
mitochondrial-dependent apoptosis pathways, and warrants its development for cancer therapy.
Введение
Pyrroloquinoline хинон (PQQ) изначально был обозначен в methylotrophic бактерий, как роман
бактериальный ферментативный кофактора 1 и считался новый витаминов группы B 2. Как
питательное вещество, PQQ, растворимые в воде и тепловой стабильный небольшой молекулярной
органической материи, существует в различных растительных и животных клеток, в pM nM уровней
3, 4. Исследования PQQ были сосредоточены на своей деятельности в качестве антиоксиданта и
редокс-модулятор5, кардио - и нейро-протравитель 6, 7и его радиопротекторные эффекты на
кроветворная система 8.
В последнее время, исследования показали, что PQQ может индуцировать апоптоз в
человеческих promonocytic лейкемии и лимфомы U937 EL-4 клеток, а также клеток Jurkat
программируемой смерти 5. Базовый механизм может иметь отношение к увеличению
внутриклеточных активных форм кислорода (АФК) и истощение глутатиона 9. Другое исследование
in vivo указал, что в нано - микро-моль уровней PQQ потребление в рационе животных может
повлиять на клеточной сигнализации, особенно активация MAPK-родственных семей и JAK/STAT3
сигнализации в печени крыс 10. Кроме того, PI3K/Akt, РАН, связанных с ERK1/2 7 и
фосфорилирования JNK сигнального пути оказались связаны с нейро-защитный эффект PQQ в
нейронах гиппокампа 11.
Эти находки позволили предположить, что PQQ не только регулирует окислительновосстановительного статуса клеток, но также представляет влияние на клеточные сигнальные пути.
Однако на сегодняшний день не существует исследования, которое изучило влияние PQQ на
непосредственно вызывая твердых опухолевых клеток апоптоз кроме гематологических опухолей 5,
9. Базовый молекулярный механизм PQQ, противораковый эффект остается до конца не изучены.
13
Так, эта работа направлена, чтобы определить, является ли PQQ обладает апоптоз-индуцирующего
эффекта в твердых опухолевых клеток, и исследовать возможные механизмы.
Introduction
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) was primarily identified in methylotrophic bacteria as a novel bacterial
enzymatic cofactor 1 and was considered to be a new B group of vitamins 2. As an essential nutrient, PQQ
is a water-soluble and thermal stable small molecular organic matter, exists in various plant and animal
cells, at pM to nM levels 3, 4. Researches of PQQ have been focused on its activities as an antioxidant and
redox modulator5, cardio- and neuro-protectant 6, 7, and its radioprotective effects on hemopoietic system
8.
Recently, studies showed that PQQ could induce apoptosis in human promonocytic leukemia U937 and
lymphoma EL-4 cells, as well as Jurkat cell programmed death 5. The underlying mechanism might be
relevant to the increase of intracellular reactive oxygen species (ROS) and depletion of glutathione 9.
Another study in vivo indicated that at nano- to micro-mole levels of PQQ intake in animal diets could
affect the cell signaling, especially activation of MAPK-related families and JAK/STAT3 signaling in the
livers of rat 10. In addition, PI3K/Akt, ras-related ERK1/2 7 and phosphorylation of JNK signaling pathways
were proved to be associated with the neuro-protective effect of PQQ in hippocampal neurons 11.
These findings suggested that PQQ not only regulates redox status of the cells, but also poses impact on
the cellular signaling pathways. However, to date, there is no study that has investigated the effect of
PQQ on directly inducing solid tumor cell apoptosis except for the hematological tumors 5, 9. The
underlying molecular mechanism of PQQ's anticancer effect remains to be elucidated. Inasmuch, this
work aimed to determine whether PQQ has apoptosis-inducing effect in solid tumor cells, and to explore
the potential mechanisms.
Обсуждение
PQQ, как антиоксидант, имеет последствия радиационной защиты и нейропротекция.
Предыдущие исследования фокусировались на очистку производственных внутриклеточных ROS 13,
что было обусловлено сравнительно высокой реактивной электронной плотности и структуры
индола и пиррола производные. Таким образом PQQ обладает сильным антиоксидантным есть 5.
Недавно исследование показало, что более высокие концентрации PQQ (50-100 мкм) может
привести в 2-5 раз увеличить апоптоз-индуцирующего из U937 человека promonocytic лимфоидные
клетки через истощение клеточного глутатиона и увеличение внутриклеточных ROS 9. Другие
исследования также продемонстрировали, что PQQ может регулировать клеточные функции
различных клеток и индуцировать апоптоз клеток, непосредственно или косвенно 5, 10, 11. Однако не
существует исследования, которое изучило влияние PQQ на непосредственно вызывая твердых
апоптоза опухолевых клеток и связанных с ними механизмов.
В данном исследовании апоптоза трех опухолевых клеточных линиях (Neuro-2A, А549 и ГЦК-LM3),
индуцированных PQQ были измерены и потенциальные механизмы были исследованы. Результат
показал, что разрастаний трех клеточных линий были подавлены PQQ в дозо - и время-зависимым
образом. PQQ выставлены мощной противоопухолевой активностью при наложенных сравнительно
минимальной цитотоксичностью 2 нормальных клеточных линий (HRPTEpiC и HUVEC), нахождение
совпадающих с предыдущими докладами PQQ, что бы стимулировать нормальное линий клеток
А431 и NIH3T3) распространения 14, 15. Типичные апоптотической клеточной морфологические
изменения, такие как слабый рост, мембрана blebbing, сотовой усадки и конденсации хроматина
наблюдались в реальном времени сотовые системы мониторинга. Кроме того, проточной
цитометрии и Аннексина V-FITC/PI окрашивания показало, что процент апоптоза, вызванного PQQ в
А549 и Neuro-2A клетки были увеличены в зависимости от дозы образом. PQQ-индуцированного
апоптоза в 3 опухолевых клеточных линий были все упрощено путем обращения Z-VAD-FMK, панингибитор каспаз (Рис. (Figure3),3), в котором подтверждено участие каспаз в PQQиндуцированного апоптоза. Тот факт, что Z-VAD-FMK не могли полностью блокировать PQQиндуцированного апоптоза, предлагая другие пути участия в PQQ-индуцированного апоптоза
клеток процесс. Однако каспаз-зависимого пути может играть ведущую роль, учитывая значительно
в 2 раза снижение апоптоза в А549 клеток после Z-VAD-FMK лечения.
14
PQQ запускается процесс апоптоза при более низких концентрациях (30-75 мкм), и
апоптотические эффекты стали существенными при более высоких концентрациях (120-300 мкм).
Этот вывод созвучна с предыдущим исследованием, что PQQ индуцированной
запрограммированной гибели клеток Jurkat, увеличивая активность каспазы-3 5. На ингибирование
пролиферации и апоптоз-индуцирующих влияний PQQ были менее замечательные в ГЦК-LM3
клеток при более низких концентрациях, чем в А549 и Neuro-2A клеток. Он предположил, что
различные опухолевые клетки обладают различной чувствительностью к PQQ. Тем не менее,
результаты показали, что апоптоз ГЦК-LM3 клеток, индуцированных PQQ был также, вероятно,
через каспаз-зависимого пути. Вместе взятые, рост ингибирующее влияние PQQ на твердых
опухолевых клеток А549, Neuro-2A и ГЦК-LM3 были продемонстрированы, чтобы быть в
значительной степени в результате апоптоза.
В настоящем исследовании измеряются внутриклеточных ROS производства, выхода АТФ,
мембранный потенциал митохондрий, клеточного цикла, распределения и соответствующих белков
сигнальных путей, чтобы исследовать анти-опухоли и апоптоз-индуцирующего механизмы PQQ. ROS
играет жизненно важную роль в индукции апоптоза под оба физиологических и патологических
условиях. Основным источником внутриклеточных АФК в митохондриях 16. Многочисленные
свидетельства показывают, что с нарушениями митохондрий может стимулировать ROS поколения,
непрерывного накопления АФК инициирует апоптоз через внутренние пути, открыв of mitochondrial
permeability transition pore (PTP) и свертывание митохондриального мембранного потенциала, в
конечном счете, вызвало каспазы-3 активации и гибель клеток 17, 18. Наши данные показывают, что
PQQ лечение привело к усиленной генерации АФК В время - и дозо-зависимым образом, во всех 3-х
опухолевых клеток. В Neuro-2A клеток накопление АФК предшествовали 2 других клеточных линий.
Это может означать, что Neuro-2A клетки более чувствительны к PQQ лечения на рос производства.
В совокупности эти данные свидетельствуют, что PQQ-индуцированного апоптоза связан с ROS
поколения, которое в согласии с предыдущим отчетом 9.
Клеточное содержание АТФ связан с количество метаболически жизнеспособных клеток. Наши
данные показали, что PQQ лечения уменьшились клеточного содержания АТФ во время - и дозозависимый характер во всех 3 опухолевых клеток. Уменьшилось содержание АТФ ГЦК-LM3 клетки
были только кажущаяся при воздействии более высоких концентраций PQQ, предполагая, что
печень раковых клеток может иметь повышенную толерантность к PQQ. Наши результаты также
показали, что PQQ может рассеивать митохондриального мембранного потенциала А549 и Neuro2A клеток в концентрации-зависимым способом, что может быть связано с уменьшением
клеточного содержания АТФ и повышенной генерации АФК после PQQ лечения. Предыдущее
исследование 19 сообщили, что в апоптотических клеток, потеря митохондриального синтеза АТФ и
увеличение Интер-мембрана креатин фосфат концентрации могут быть последствия утраты
митохондриального мембранного потенциала, вызванного транслокации проапоптотических BH3
белков митохондрий. Митохондрии играют ключевую роль в клетке собственного пути апоптоза.
Митохондриальной проницаемости мембраны переход является важным шагом в индукции
собственного апоптоза и часто представляет ранних апоптотических сигналов 20. Во время апоптоза,
митохондрии понести определенные убытки, которые в результате потери функции, и
высвобождение цитохрома c что может потенциально остановить переноса электрона, ведущую к
отказу в поддержании митохондриальный мембранный потенциал и синтез АТФ 21.
Суб-G0/G1 фазе, появляясь слева в G0/G1 пик в ДНК распределения, представляет собой
популяцию клеток, подвергающихся апоптозу. Текущие результаты показали, что с увеличением
концентрации PQQ, значительный пик апоптоза появились в А549 и Neuro-2A клеток. Клеточный
цикл данные свидетельствуют, что количество А549 и Neuro-2A ячеек ввода клеточного цикла
уменьшается с увеличением PQQ концентрации (Рис. (Рисунок77A-A-7D).7D). Это свидетельствовало
G0/G1 арест как один из механизмов PQQ ингибирование роста клеток А549. Исследования
сообщили, что Усниновая кислота и Tanshinone обработанных клеток А549 также привели в G0/G1
арест, который, возможно, мог быть связан со снижением экспрессии циклин-зависимой киназы
(CDK)4, CDK6, Циклин D1, и ингибирования Циклин а и Циклин B 22, 23. В Neuro-2A клеток, без
15
существенных арест клеточного цикла не наблюдалось. Однако, в сочетании с результатами ROS и
ATP экспериментов, производства ROS достиг пика в 12ч и падение на 24 часа и ATP производства
значительно снизился с 12ч до 24ч, подразумевая, что возникновение ROS накопление АТФ и
снижение может произойти до клеточного цикла изменений. Это поддерживает главную роль АФКопосредованного митохондриального пути в PQQ-индуцированных нервно-2A апоптоза клеток,
согласные с предыдущими исследованиями 24, 25.
Bcl-2 является анти-апоптотических белков, известных как митохондриального мембранного
белка, который может блок программируемой гибели клеток и онкогенез после активации 26. Bcl-2
белка семья контролирует целостность внешней митохондриальной мембраны. Во время апоптоза,
изменение анти - и про-апоптотических белков семейства Bcl-2 семьи заставляет мембранный
потенциал митохондрий через мембрану разрушаться, приводя к высвобождению цитохрома c в
цитоплазме, формирование apoptosome и увеличение эффекторных каспаз деятельности, тем
самым в результате апоптоза 27-29. Активация каспазы - как правило, считается ключевым признаком
апоптоза в этих путей 30. Наши результаты показали, что уровень экспрессии активированной
каспазы-3 была увеличена в зависимости от дозы в 3 клеточных линий, которые подразумевают
участие каспазы-3 в PQQ-индуцированного апоптоза. Учитывая тот факт, что каспаз играть
центральную роль в апоптозного каскада, эти результаты убедительно подтверждают гипотезу, что
PQQ лечение вызывает обвалы митохондриального мембранного потенциала и снижение Bcl-2
белка, и инициирует соответствующее повышение активации каспазы-3. Этот вывод был backup
недавние исследования сообщают, что проантоцианидины виноградных косточек индуцирует
апоптоз А549, потеря митохондриального мембранного потенциала, G1 фазы ареста, внизрегулирование антиапоптозных белков Bcl-2 и активации каспаз 9 и 3 31. Активация А549 клеточного
апоптоза сигнал проводится через Bcl-2 подавление и p53 и Bax активации 32. В бутеининдуцированных нервно-2A клеток апоптоз характеризуется повышенной внутриклеточных
активных форм кислорода (АФК) в крови и снижение Bcl-2/Bax отношение 25. Вместе взятые, мы
предлагаем, что апоптоз-индуцирующий эффект PQQ на А549 и Neuro-2A клетки частично через
потерю митохондриального мембранного потенциала и снижение Bcl-2 белка.
Аберрантной активации сигнального пути часто наблюдалось в человеческих опухолевых клеток,
однако, мало известно о влиянии PQQ на опухолевых клеточных сигнальных путей. Есть 4 митогенактивированной протеинкиназы (MAPK) семей, сгруппированных по гомологии последовательности
и функции: ERK1/2 (внеклеточной сигнал-регулируемой киназы), p38, JNK (c-Jun N-terminal kinase), и
ERK5 33. Активация p38MAPK преимущественно вовлечен в индуцирующего апоптоз раковых клеток
и отображение pro-апоптоз несколько химиотерапевтических препаратов в экспериментальных
параметров 34-36. PQQ, казалось, модулировать апоптоз клеток и митохондрий сборки сигнальных
путей 37, 38. В текущем исследовании, выражения p38MAPK, pERK1/2, ERK2 и MEK2 в А549 клеток
были заметно вверх-регулируется PQQ на 15-300 мкм. Результаты были также подтверждены
исследованиями отчетности, что активация JNK и p38MAPK, причиненного фосфорилирования и
транслокацию Bax в митохондрии, чтобы вызвать апоптоз через внутренние пути 39. ЭРК хорошо
известен как один из MAPKs и за его выдающуюся роль в контроле пролиферации,
дифференцировки и выживания клетки 40. В ERK1/2 активируются внешние и внутренние
раздражители в многочисленных типов клеток и играет центральную роль во многих путей
передачи сигнала, которые могут непосредственно фосфорилирует многие целевых белков,
включая факторы транскрипции c-Jun, c-Myc, P53), ведущих к индукции многих белков клеточного
цикла (p21, Циклин D1, cdk1) и затем активацию фактора транскрипции и апоптотических факторов
(каспазы 9, bad, Bim), и, наконец, вызвать гибель клеток 41, 42.
Наши данные показали, что уровень экспрессии внутриклеточных ERK2 в частности, были
увеличены в 3 раза по сравнению с контрольной группой в А549 клеток, что позволяет
предположить, что ERK2, вероятно, активируется PQQ лечения, р53 индуцирует вверх-выражение и
Bcl-2 подавление 31, 32, Циклин D1 и CDK4,6 ингибирование 22, в то время как блокирование
клеточного цикла, в конечном счете, способствует каспазы каскад реакций, в результате чего
клеточный апоптоз. Этот вывод находится в соответствии с предыдущим отчетом 43. Однако,
16
используя зонды, чтобы оценить уровень этих MAPKs в Neuro-2A клетки выставлены, что PQQ
лечение вызвало значительное снижение уровней ERK2 и MEK2, но увеличение pERK1/2 уровня, и
не влияют на p38MAPK уровней (данные не показаны), предполагая, что этот эффект может быть
конкретного типа клеток. Предыдущие исследования сообщали, что анти-эпилептических препарата
вальпроевая кислота усиливают степень ERK1/2 фосфорилирования в Neuro-2A и BT4Cn клеток 44.
Эти результаты согласуются с другими недавних работ 45, 46. Эти наблюдения позволяют нам
предположить, что PQQ концентрация превышает 15-30 мкм может оказать апоптозиндуцирующего эффекта на А549 и Neuro-2A клеток с помощью вышеупомянутых механизмов.
Однако, другие молекулярный механизм pro-апоптоз эффекты PQQ, еще предстоит определить.
Авторы признают, что эти результаты требуют дальнейшего изучения в in vivo параметры, и в
текущем исследовании нет положительного контроля были включены, которые могут поставить под
угрозу власти результатов. Можно утверждать, что в настоящее время нет соединения с
аналогичными молекулярными структурами в клинических приложений, которые могут быть
использованы в качестве ссылки. Таким образом, настоящее исследование сфокусировано в первую
очередь на противоопухолевый эффекты PQQ и подчеркнул, связанных с этим потенциальных
механизмов. В целом, несмотря на существующие ограничения, в этой работе не впервые отчет
эффекты PQQ на твердых опухолевых клеток А549, Neuro-2A и ГЦК-LM3 in vitro, PQQ, что может
превосходно подавляют А549 и Neuro-2A клеточной пролиферации через митохондриальныезависимого пути апоптоза в то время как имеют сравнительно минимальной токсичностью по
отношению к нормальным клеткам. Основные механизмы могут включать, но не ограничиваясь,
арест клеточного цикла в G0/G1 фазе, накопление внутриклеточных АФК, снижение уровень АТФ,
нарушению митохондриального мембранного потенциала в сочетании с down-регуляции Bcl-2
белка выражение и усиление активации каспазы-3 самовыражения и обогащения белков
сигнального пути p38MAPK, pERK1/2, ERK2 и MEK2 в А549 клеток; снижение ERK2 и MEK2 в Neuro-2A
клеток. Значимость результатов исследования заключается в возможности разработки новых мест
для целевых видов рака. Однако, как противоопухолевой активности PQQ - клеток конкретного
типа, почему некоторые опухолевые клетки чувствительны к ней, а другие нет должен быть
расследован. В будущих исследованиях, посвященных mechanistics и потенциальную роль PQQ в
профилактике рака и терапии оправданно.
Discussion
PQQ, as an antioxidant nutrient, has the effects of radioprotection and neuroprotection. Previous study
focused on the scavenging of the production of intracellular ROS 13, which was due to comparatively
higher reactive electron density and the structure of indole and pyrrole derivatives. Thus PQQ exhibits
strong antioxidant feature 5. Recently, study showed that higher concentrations of PQQ (50-100 μM)
could result in 2-5 fold increase in apoptosis-inducing of U937 human promonocytic lymphoma cells
through the depletion of cellular glutathione and the increasing of intracellular ROS 9. Other studies also
demonstrated that PQQ could regulate cell function of different cells and induce cell apoptosis, directly or
indirectly 5, 10, 11. However, there is no study that has investigated the effect of PQQ on directly inducing
solid tumor cell apoptosis and the associated mechanisms.
In this study, the apoptosis of three tumor cell lines (Neuro-2A, A549 and HCC-LM3) induced by PQQ
were measured and the potential mechanisms were investigated. The result showed that the
proliferations of three cell lines were suppressed by PQQ in a dose- and time-dependent manner. PQQ
exhibited potent anti-cancer activity while imposed comparably minimal cytotoxicity to 2 normal cell lines
(HRPTEpiC and HUVEC), a finding concordant with previous reports that PQQ would stimulate the normal
cell lines (A431 and NIH3T3) proliferation 14, 15. Typical apoptotic cellular morphological changes such as
poor growth, membrane blebbing, cellular shrinkage and chromatin condensation were observed with
real-time cell monitoring system. Moreover, flow cytometry and Annexin V-FITC/PI staining showed that
the percentages of apoptosis caused by PQQ in A549 and Neuro-2A cells were increased in a dosedependent manner. PQQ-induced apoptosis of the 3 tumor cell lines were all alleviated by the treatment
of Z-VAD-FMK, a pan-caspase inhibitor (Figure (Figure3),3), which confirmed the participation of caspase
in PQQ-induced apoptosis. The fact that Z-VAD-FMK could not completely block PQQ-induced apoptosis,
17
suggesting other pathways involvement in the PQQ-induced cell apoptotic process. However, the caspasedependent pathway might play a leading role, considering the significantly 2-fold decrease of apoptosis in
A549 cells after Z-VAD-FMK treatment.
PQQ triggered apoptotic process at lower concentrations (30-75 μM), and the apoptotic effects became
significant at higher concentrations (120-300 μM). This finding is concordant with a previous study that
PQQ induced programmed Jurkat cell death by increasing the caspase-3 activity 5. The proliferation
inhibition and apoptosis-inducing effects of PQQ were less remarkable in HCC-LM3 cells at lower
concentrations than that in A549 and Neuro-2A cells. It suggested that different tumor cells have different
sensitivities to PQQ. Nonetheless, the results indicated that the apoptosis of HCC-LM3 cell induced by
PQQ was also probably via the caspase-dependent pathway. Taken together, the growth inhibitory effects
of PQQ on solid tumor cells of A549, Neuro-2A and HCC-LM3 were demonstrated to be largely resulted
from apoptosis.
The current study measured intracellular ROS production, ATP release, mitochondrial membrane
potential, cell cycle distribution and related protein signaling pathways to explore the anti-tumor and
apoptosis-inducing mechanisms of PQQ. ROS plays a vital role in apoptosis induction under both
physiological and pathological conditions. The major source of intracellular ROS is mitochondria 16.
Numerous evidences suggest that impaired mitochondria could stimulate ROS generation, continuous
accumulation of ROS triggers apoptosis via the intrinsic pathway by opening of mitochondrial permeability
transition pore (PTP) and collapsing of mitochondrial membrane potential, ultimately caused caspase-3
activation and cell death 17, 18. Our data indicated that PQQ treatment resulted in an enhanced generation
of ROS in time- and dose-dependent manner in all 3 tumor cells. In Neuro-2A cells the accumulation of
ROS preceded the other 2 cell lines. It might suggest that Neuro-2A cells are more sensitive to PQQ
treatment on ROS production. Collectively, these data suggested that the PQQ-induced apoptosis is
associated with ROS generation, which is in agreement with previous report 9.
Cellular ATP content is associated with the number of metabolically viable cells. Our data showed that
PQQ treatment decreased the cellular content of ATP in a time- and dose-dependent manner in all the 3
tumor cells. Decreased ATP contents of HCC-LM3 cells were only apparent when exposed to higher
concentrations of PQQ, suggesting that the liver cancer cells might have a higher tolerance to PQQ. Our
results also indicated that PQQ could dissipate mitochondrial membrane potential of A549 and Neuro-2A
cells in a concentration-dependent manner, which might be related with decreased cellular ATP content
and enhanced generation of ROS after PQQ treatment. Previous study 19 reported that in apoptotic cells,
the loss of mitochondrial ATP synthesis and the increase of inter-membrane creatine phosphate
concentrations might be consequences of the loss of mitochondrial membrane potential caused by the
translocation of proapoptotic BH3 proteins to the mitochondria. The mitochondria play a crucial role in
cell intrinsic apoptosis pathway. The mitochondrial membrane permeability transition is a critical step in
the induction of intrinsic apoptosis and often represents the earliest apoptotic signal 20. During apoptosis,
mitochondria suffer specific damages that result in loss of function, and release of cytochrome c that can
potentially halt the electron transfer, leading to failure in maintaining the mitochondrial membrane
potential and ATP synthesis 21.
The sub-G0/G1 phase, appearing left to the G0/G1 peak in DNA distribution, represents the cell
population undergoing apoptosis. The current results showed that with the increasing concentration of
PQQ, significant apoptotic peak appeared in A549 and Neuro-2A cells. The cell cycle data suggested that
the number of A549 and Neuro-2A cells entering the cell cycle decreased with the increasing of PQQ
concentration (Figure (Figure77A-A-7D).7D). This pointed to G0/G1 arrest as one of the mechanisms for
PQQ inhibition of A549 cell growth. Studies reported that Usnic Acid and Tanshinone treated A549 cells
also resulted in G0/G1 arrest, which possibly could be associated with decreased expression of cyclindependent kinase (CDK)4, CDK6, and Cyclin D1, and inhibition of Cyclin A and Cyclin B 22, 23. In Neuro-2A
cells, no significant cell cycle arrest was observed. However, combined with the results of ROS and ATP
experiments, of which the production of ROS reached the peak at 12h and fall at 24h, and the ATP
production significantly declined from 12h to 24h, implying that the occurrence of ROS accumulation and
ATP declining might happen prior to the cell cycle changes. This supports a major role of the ROS18
mediated mitochondrial pathway in the PQQ-induced Neuro-2A cell apoptosis, concordant with previous
studies 24, 25.
Bcl-2 is an anti-apoptotic protein known as a mitochondrial membrane protein which can block
programmed cell death and tumorigenesis upon activation 26. The Bcl-2 protein family controls the
integrity of the outer-mitochondrial membrane. During apoptosis, the change of anti- and pro-apoptotic
proteins of Bcl-2 family causes the mitochondrial membrane potential across the membrane to collapse,
leading to the release of cytochrome c into the cytoplasm, the formation of the apoptosome and an
increase in effector caspase activities, thereby resulting in apoptosis 27-29. Caspase activation is generally
considered a key hallmark of apoptosis in these pathways 30. Our results demonstrated that the
expression levels of activated caspase-3 were increased in a dose-dependent manner in 3 cell lines, which
implied the participation of caspase-3 in the PQQ-induced apoptosis. Given the fact that caspases play a
central role in the apoptotic cascade, these results strongly supported the hypothesis that PQQ treatment
causes the collapses of the mitochondrial membrane potential and the reductions of Bcl-2 protein, and
initiates the corresponding elevation of activated caspase-3. This finding was backup by recent studies
reporting that grape seed proanthocyanidins induces apoptosis of A549 by loss of mitochondrial
membrane potential, G1 phase arresting, down-regulation of the anti-apoptotic proteins Bcl-2 and
activation of caspases 9 and 3 31. The activation of A549 cellular apoptosis signal is conducted via Bcl-2
suppression and p53 and Bax activation 32. The butein-induced Neuro-2A cells apoptosis is characterized
by increased intracellular reactive oxygen species (ROS) levels and reduced Bcl-2/Bax ratio 25. Taken
together, we propose that the apoptosis-inducing effect of PQQ on A549 and Neuro-2A cells is partly
through the loss of mitochondrial membrane potential and reduction of Bcl-2 protein.
Aberrant activation of the signaling pathway was frequently observed in human tumor cells, however,
little is known about the effect of PQQ on tumor cell signaling pathway. There are 4 mitogen-activated
protein kinase (MAPK) families categorized by sequence homology and functions: ERK1/2 (extracellular
signal-regulated kinase), p38, JNK (c-Jun N-terminal kinase), and ERK5 33. Activation of p38MAPK is
predominantly implicated in inducing cancer cell apoptosis and displaying pro-apoptosis by several
chemotherapeutic drugs in experimental settings 34-36. PQQ seemed to modulate cell apoptosis and
mitochondrial assembly signaling pathways 37, 38. In the current study, the expressions of p38MAPK,
pERK1/2, ERK2 and MEK2 in A549 cells were markedly up-regulated by PQQ at 15-300 µM. The results
were also supported by the study reporting that activation of JNK and p38MAPK caused phosphorylation
and translocation of Bax into mitochondria to cause apoptosis via intrinsic pathway 39. ERK is well known
as one of the MAPKs and for its prominent role in controlling proliferation, differentiation and cell survival
40. The ERK1/2 are activated by external and internal stimuli in numerous cell types and played a central
role in many signal transduction pathways, which can directly phosphorylate many target proteins
including transcription factors (c-Jun, c-Myc, P53), leading to the induction of many cell cycle proteins
(p21, Cyclin D1, cdk1) and then the activation of transcription factor and apoptotic factors (caspase 9, bad,
Bim), and finally cause cell death 41, 42.
Our data demonstrated that the expression levels of intracellular ERK2 were notably increased 3-fold
compared to that of the control group in A549 cells, which would suggest that ERK2, probably activated
by PQQ treatment, induces p53 up-expression and Bcl-2 suppression 31, 32, Cyclin D1 and CDK4,6 inhibition
22, while blocking cell cycle progression, eventually promotes the caspase cascade reaction, resulting in
cell apoptosis. This inference is in concordance with a previous report 43. However, using probes to
quantify the levels of these MAPKs in Neuro-2A cells exhibited that PQQ treatment caused significant
decrease in levels of ERK2 and MEK2, but increase of pERK1/2 levels, and have no effect on p38MAPK
levels (data not shown), suggesting that this effect may be cell type specific. Previous study reported that
the anti-epileptic drug valproic acid increased the degree of ERK1/2 phosphorylation in Neuro-2A and
BT4Cn cells as well 44. These results are in agreement with other recent works 45, 46. These observations
permit us to propose that PQQ concentration greater than 15-30 μM may exert its apoptosis-inducing
effect on A549 and Neuro-2A cells via the aforementioned mechanisms. However, other molecular
mechanism for the pro-apoptosis effects of PQQ remains to be determined.
19
The authors acknowledge that these findings need to be further investigated in in vivo settings, and in
the current study no positive controls were included which might jeopardize the power of the results. It
might be argued that currently there is no compound with similar molecular structures in clinical
application that could be used as a reference. Thus, the current study focused primarily on the anti-tumor
effects of PQQ and highlighted the associated potential mechanisms. In summary, despite the limitations,
this work does for the first time report the effects of PQQ on solid tumor cells of A549, Neuro-2A and
HCC-LM3 in vitro, that PQQ could outstandingly suppress the A549 and Neuro-2A cell proliferation
through the mitochondrial-dependent apoptosis pathway while have comparably minimal toxicity
towards normal cells. The underlying mechanisms might include, but not limited to, cell cycle arrest at
G0/G1 phase, accumulation of intracellular ROS, decline in ATP levels, disruption of mitochondrial
membrane potential in conjunction with down-regulation of Bcl-2 protein expression and enhancement of
the activated caspase-3 expression, and the enrichment of signal pathway proteins of p38MAPK, pERK1/2,
ERK2 and MEK2 in A549 cells; reduction of ERK2 and MEK2 in Neuro-2A cells. The significance of our
findings is the possibility of developing new venues to target cancers. However, as the anti-tumor activity
of PQQ is cell type specific, why some tumor cells are sensitive to it and others are not needs to be further
investigated. Future studies on the mechanistics and the potential role of PQQ in cancer prevention and
treatment are warranted.
Выгодно синергетические эффекты microdose лития с pyrroloquinoline хинон в болезни
Альцгеймера модели мыши.
Болезнь Альцгеймера (AD) - это сложный, нейродегенеративных расстройствах, связанных с
многофакторным их патогенез и по-прежнему не хватает эффективного клинического лечения.
Последние исследования показывают, что литий оказывает болезнь-модифицирующие эффекты от
AD. Однако, нетерпимым побочные эффекты при обычных эффективной дозы ограничивают
клиническое применение лития в лечении AD. Исследовать роман объявлений стратегии лечения с
microdose литий, мы разработали и синтезировали новый химический, tri-литий pyrroloquinoline
хинон (Li3PQQ), для изучения синергетических эффектов низких доз лития и pyrroloquinoline хинон,
уроженец составные мощные антиокислительные и митохондриальной мелиорации. Результаты
показали, что Li3PQQ при относительной низкой дозе (6 и 12 мг/кг) выставлены более мощные
эффекты в восстановлении нарушениями обучения и памяти, способствуя гиппокампа
долгосрочного потенцирования, и снижение церебральной амилоидной осаждения и
фосфорилированного Тау уровня в APP/PS1 трансгенных мышей, чем хлорид лития при низких, так и
высоких доз (5 и 100 мг/кг). Мы также обнаружили, что Li3PQQ угнетал активность гликоген синтазы
киназы-3 и повышенная активность β-амилоида-привязка алкогольдегидрогеназы, которая может
лежать в основе благотворного влияния Li3PQQ на APP/PS1 трансгенных мышей. Наши
исследования показали эффективность роман объявлений терапевтическая стратегия,
направленная на различных болезнетворных механизмов, посредством синергетическо
Neurobiol Aging. 2014 Dec;35(12):2736-45. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2014.06.003. Epub 2014 Jun
14.
Beneficial synergistic effects of microdose lithium with pyrroloquinoline quinone in an Alzheimer's
disease mouse model.
Zhao L1, Gong N2, Liu M1, Pan X1, Sang S3, Sun X1, Yu Z2, Fang Q2, Zhao N1, Fei G1, Jin L1, Zhong C4, Xu T2.
Alzheimer's disease (AD) is a complicated, neurodegenerative disorder involving multifactorial
pathogeneses and still lacks effective clinical treatment. Recent studies show that lithium exerts diseasemodifying effects against AD. However, the intolerant side effects at conventional effective dosage limit
the clinical use of lithium in treating AD. To explore a novel AD treatment strategy with microdose lithium,
we designed and synthesized a new chemical, tri-lithium pyrroloquinoline quinone (Li3PQQ), to study the
synergistic effects of low-dose lithium and pyrroloquinoline quinone, a native compound with powerful
antioxidation and mitochondrial amelioration. The results showed that Li3PQQ at a relative low dose (6
and 12 mg/kg) exhibited more powerful effects in restoring the impairment of learning and memory,
20
facilitating hippocampal long-term potentiation, and reducing cerebral amyloid deposition and
phosphorylated tau level in APP/PS1 transgenic mice than that of lithium chloride at both low and high
dose (5 and 100 mg/kg). We further found that Li3PQQ inhibited the activity of glycogen synthase kinase3 and increased the activity of β-amyloid-binding alcohol dehydrogenase, which might underlie the
beneficial effects of Li3PQQ on APP/PS1 transgenic mice. Our study demonstrated the efficacy of a novel
AD therapeutic strategy targeting at multiple disease-causing mechanisms through the synergistic effects
of microdose lithium and pyrroloquinoline quinone.
Дизайн, синтез и антипролиферативное деятельности нового класса индол-2-карбоксилат
производных.
На основе химической структуры Pyrroloquinoline хинон (PQQ), роман класс индол-2-карбоксилат
производные были разработаны, синтезированы и проанализированы для антипролиферативные
активности в раковых клетках in vitro. Биологические результаты показали, что некоторые
производные выставлены значительные антипролиферативное действие в отношении HepG2, А549
и MCF7 клеток. В частности, роман соединений, метил 6-амино-4-cyclohexylmethoxy-1H-индол-2карбоксилат (6e) и метил 4-isopropoxy-6-метокси-1H-индол-2-карбоксилат (9л) выставлены более
мощным антипролиферативным деятельности, чем упоминание наркотиков PQQ и этопозида in
vitro с IC50 значения в диапазоне от 3.78 ± 0.58 24,08 ± 1.76 мкм. Далее биологического анализа
показали, что оба соединения 6e и 9л увеличилось ROS поколения доза-зависимо, и
индуцированного расщепления PARP в А549 клеток. Следовательно, 6e и 9л появился в качестве
перспективных противоопухолевых соединений свинца для дальнейшей оптимизации.
Eur J Med Chem. 2014 Aug 18;83:409-18. doi: 10.1016/j.ejmech.2014.05.043. Epub 2014 May 15.
Design, synthesis and antiproliferative activity of a novel class of indole-2-carboxylate derivatives.
Ji XY1, Xue ST1, Zhan YC1, Shen JJ1, Wu LT1, Jin J1, Wang Z2, Li ZR3.
Author information
Abstract
Based on the chemical structure of Pyrroloquinoline quinone (PQQ), a novel class of indole-2carboxylate derivatives was designed, synthesized and assayed for antiproliferative activity in cancer cells
in vitro. The biological results showed that some derivatives exhibited significant antiproliferative activity
against HepG2, A549 and MCF7 cells. Notably, the novel compounds, methyl 6-amino-4cyclohexylmethoxy-1H-indole-2-carboxylate (6e) and methyl 4-isopropoxy-6-methoxy-1H-indole-2carboxylate (9l) exhibited more potent antiproliferative activity than the reference drugs PQQ and
etoposide in vitro, with IC50 values ranging from 3.78 ± 0.58 to 24.08 ± 1.76 μM. Further biological assay
showed that both compounds 6e and 9l increased ROS generation dose-dependently, and induced PARP
cleavage in A549 cells. Consequently, 6e and 9l appeared as promising anticancer lead compounds for
further optimization.
Pyrroloquinoline хинон-секретирующих пробиотических Escherichia coli Nissle 1917 улучшает
этанол-индуцированного окислительного повреждения и гиперлипидемии у крыс.
Хронический этанола (EtOH) потребление связано с окислительным повреждением тканей,
снижение антиоксидантной активности ферментов, увеличение печени и липидов плазмы. Данное
исследование изучает влияние модифицированных пробиотических Escherichia coli Nissle 1917 (EcN)
секреции pyrroloquinoline хинон (PQQ) против EtOH-индуцированных метаболических расстройств у
крыс.
Методы:
Мужчина Charles Foster крыс были gavaged с EtOH (5 г/кг массы тела [острый исследование] и 3
г/кг массы тела в сутки в течение 10 недель [хронических исследование]).
21
Результаты:
Предобработка PQQ, витамин C, и PQQ-секретирующих EcN предотвратить острые EtOHиндуцированного окислительного повреждения у крыс отражает снижение перекисного окисления
липидов в крови и печени и увеличение печени восстановленного глутатиона. Однако, PQQ ,
учитывая, внешне было установлено, что наиболее эффективны в борьбе с острыми EtOH
токсичности. В хронической исследовании крыс, получавших с PQQ-секретирующих EcN показали
снижение окислительного повреждения тканей (печени, кишечника, крови и почек) с значительное
увеличение антиоксидантной активности ферментов по сравнению с только EtOH крыс. Кроме того,
эти крысы были значительно снижены функции печени и уровня липидов плазмы с сопутствующим
снижением экспрессии мРНК из синтазы жирных кислот (0.5 раза) и увеличение мРНК экспрессия
ацил-кофермент A-оксидазы (в 2,4 раза) в печеночной ткани. Антиоксидант и при гиперлипидемии
эффекты PQQ-секретирующих EcN коррелируют с повышенной Толстой короткоцепочечные жирные
кислоты (SCFAs; то есть, ацетат, пропионат, бутират) уровнях, и PQQ концентрации фекальных проб
(в 2 раза) и печени (в 4 раза). Извлеченные PQQ и витамин C выдавали раз в неделю, но они не
проявляют мелиоративного воздействия в отношении хронических EtOH токсичности.
Выводы:
Накопленный PQQ в тканях, предотвращает печеночного и системного окислительного
повреждения. PQQ вместе с SCFAs снижение гиперлипидемии, которые могут быть связаны с
изменениями в экспрессии мРНК из печени, липидного метаболизма генов. Наши исследования
показали, что эндогенные поколения PQQ на EcN может быть эффективной стратегией в
профилактике алкогольной болезни печени.
Alcohol Clin Exp Res. 2014 Jul;38(7):2127-37. doi: 10.1111/acer.12456. Epub 2014 Jun 13.
Pyrroloquinoline quinone-secreting probiotic Escherichia coli Nissle 1917 ameliorates ethanolinduced oxidative damage and hyperlipidemia in rats.
Singh AK1, Pandey SK, Naresh Kumar G.
Chronic ethanol (EtOH) consumption is associated with oxidative tissue damage, decrease in
antioxidant enzyme activities, and increase in hepatic and plasma lipids. This study investigates the effect
of modified probiotic Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) secreting pyrroloquinoline quinone (PQQ) against
EtOH-induced metabolic disorder in rats.
METHODS:
Male Charles Foster rats were gavaged with EtOH (5 g/kg body weight [acute study] and 3 g/kg body
weight per day for 10 weeks [chronic study]).
RESULTS:
Pretreatment of PQQ, vitamin C, and PQQ-secreting EcN prevented acute EtOH-induced oxidative
damage in rats reflected by reduced lipid peroxidation in blood and liver and increased hepatic reduced
glutathione. However, PQQ given externally was found to be most effective against acute EtOH toxicity. In
the chronic study, rats treated with PQQ-secreting EcN showed remarkable reduction in oxidative tissue
damage (liver, colon, blood, and kidney) with significant increase in antioxidant enzyme activities as
compared to only EtOH-treated rats. Additionally, these rats had significantly lowered hepatic and plasma
lipid levels with concomitant reduction in mRNA expression of fatty acid synthase (0.5-fold) and increase
in mRNA expression of acyl coenzyme A oxidase (2.4-fold) in hepatic tissue. Antioxidant and
hyperlipidemic effects of PQQ-secreting EcN are correlated with increased colonic short chain fatty acids
(SCFAs; i.e., acetate, propionate, and butyrate) levels, and PQQ concentration in fecal samples (2-fold) and
liver (4-fold). Extracted PQQ and vitamin C were given once a week, but they did not exhibit any
ameliorative effect against chronic EtOH toxicity.
CONCLUSIONS:
Accumulated PQQ in tissues prevents hepatic and systemic oxidative damage. PQQ along with SCFAs
reduced hyperlipidemia, which can be correlated with changes in mRNA expression of hepatic lipid
metabolizing genes. Our study suggests that endogenous generation of PQQ by EcN could be an effective
strategy in preventing alcoholic liver disease.
22
J Nutr Biochem. 2013 Dec;24(12):2076-84. doi: 10.1016/j.jnutbio.2013.07.008.
Диетическое pyrroloquinoline хинон (PQQ) изменяет показатели воспаления и митохондрий,
связанных с метаболизмом у человека.
Pyrroloquinoline хинон (PQQ) воздействий, связанных с энергией метаболизма и неврологических
функций у животных. Механизм действия включает взаимодействие с клеточных сигнальных путей
и функции митохондрий. Тем не менее, мало известно об ответе к PQQ в организме человека.
Используя перекрестный дизайн исследования, 10 предметов (5 самок, 5 самцов) попадает PQQ
добавлен фруктовый ароматный напиток в две отдельные исследования. В исследовании 1, PQQ
было дано в одной дозе (0,2 мг PQQ/кг). Многократные измерения плазмы и мочи PQQ уровни и
изменения антиоксидантного потенциала [на основе общей перекисные радикалы-отлов
потенциальных и thiobarbituric кислоты реактивной продукта (TBAR) анализах] были сделаны в
течение 48 ч. В исследовании 2, PQQ назначался в суточной дозе (0,3 мг PQQ/кг). После 76 h,
измерений включены показатели воспаления [плазме с-реактивного белка, интерлейкина (IL)-6
уровней], стандартные клинические показатели (например, уровень холестерина, глюкозы,
липопротеинов высокой плотности, липопротеинов низкой плотности, триглицеридов и др.) и (1)Нядерного магнитного резонанса оценки мочевых метаболитов, относящихся в части окислительного
метаболизма. Стандартные клинические показатели были в норме и не изменяются PQQ добавок.
Однако, диетическое PQQ воздействия (исследование 1) привело к очевидным изменениям в
антиоксидантного потенциала на основе malonaldehyde, связанных с TBAR оценок. В исследовании
2, PQQ добавки привело к значительному снижению в плазме крови с-реактивного белка, IL-6 и
мочевыводящих метилированных аминов, таких как триметиламин N-оксид, и изменения в
мочевых метаболитов в соответствии с enhanced митохондрий функций, связанных с. Данные
находятся в числе первых ссылку системных эффектов PQQ в животных, чтобы соответствующие
эффекты в организме человека.
J Nutr Biochem. 2013 Dec;24(12):2076-84. doi: 10.1016/j.jnutbio.2013.07.008.
Dietary pyrroloquinoline quinone (PQQ) alters indicators of inflammation and mitochondrial-related
metabolism in human subjects.
Harris CB1, Chowanadisai W, Mishchuk DO, Satre MA, Slupsky CM, Rucker RB.
Author information
Abstract
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) influences energy-related metabolism and neurologic functions in
animals. The mechanism of action involves interactions with cell signaling pathways and mitochondrial
function. However, little is known about the response to PQQ in humans. Using a crossover study design,
10 subjects (5 females, 5 males) ingested PQQ added to a fruit-flavored drink in two separate studies. In
study 1, PQQ was given in a single dose (0.2 mg PQQ/kg). Multiple measurements of plasma and urine
PQQ levels and changes in antioxidant potential [based on total peroxyl radical-trapping potential and
thiobarbituric acid reactive product (TBAR) assays] were made throughout the period of 48 h. In study 2,
PQQ was administered as a daily dose (0.3 mg PQQ/kg). After 76 h, measurements included indices of
inflammation [plasma C-reactive protein, interleukin (IL)-6 levels], standard clinical indices (e.g.,
cholesterol, glucose, high-density lipoprotein, low-density lipoprotein, triglycerides, etc.) and (1)H-nuclear
magnetic resonance estimates of urinary metabolites related in part to oxidative metabolism. The
standard clinical indices were normal and not altered by PQQ supplementation. However, dietary PQQ
exposure (Study 1) resulted in apparent changes in antioxidant potential based on malonaldehyde-related
TBAR assessments. In Study 2, PQQ supplementation resulted in significant decreases in the levels of
plasma C-reactive protein, IL-6 and urinary methylated amines such as trimethylamine N-oxide, and
changes in urinary metabolites consistent with enhanced mitochondria-related functions. The data are
among the first to link systemic effects of PQQ in animals to corresponding effects in humans.
1. Введение
Pyrroloquinoline хинон (PQQ) выступает в качестве нового фактора роста в обоих растений [1] и
животных [[2], [3]]. Механизм действия на животных моделях и в культивируемых клетках связана с
23
активацией или выражение факторов, таких как пероксисом пролифератор-активирующие
рецепторы Альфа; cAMP response element-binding; ядерная респираторных факторов 1 и 2; фактор
транскрипции, митохондрий; и пероксисом пролифератор-активирующие рецепторы-γ коактиватор
1-Альфа - [[4], [5]]. Каждый из этих факторов транскрипции и тиваторами играет центральную роль в
регуляции клеточного энергетического метаболизма (например, продвижение β-окисление) и
митохондриального биогенеза [[4], [5], [6], [7], [8], [9], [10].] и относятся к перестройке мышечной
ткани, волокна-Тип композиции, что является метаболически более окислительных и менее
гликолитических [[11], [12]]. Кроме того, гены, важные для клеточного стресса (например,
thioredoxin), клеточной сигнализации (Janus киназы-, MAPK - и STAT, связанных с путями) и
транспортировка питательных веществ влияет [5], которая предполагает, что PQQ может
действовать сначала через поверхностных клеточных цитокинов и/или фактор роста, рецепторы
[[11], [12]] или путем оказания влияния на фосфорилирование ключевых компонентов [[13], [14]].
При добавлении к корму полный, semipurified диеты, лишенной PQQ, как мало, как 300 мкг PQQ
за кг диета улучшает воспроизведение и повышает новорожденных темпы роста крыс и мышей по
сравнению с ответа от диеты, лишенной PQQ [[5], [6], [7], [8], [9], [10]]. PQQ экспозиции (3 мг PQQ/кг
веса тела) также результаты в защите сердца и нервной ткани следующих экспериментально
индуцированной ишемии в моделях грызунов [[15], [16], [17]].
Однако, никаких Сообщений относительно ли PQQ вызывает аналогичную физиологических
реакций в организме человека. Человечество потребляет от 0,1 до 1,0 мг PQQ и его производных в
день, основываясь на имеющиеся данные о химическом составе, пищевой [[18], [19], [20]].
Животных и человека ткани содержат от 1 до 3 НГ nonderivatized PQQ на грамм ткани или milliter
жидкости, т.е. около 10% уровни обычно встречаются в растениях. Соответственно, диетическое
PQQ появляется, достаточных для поддержания наномолярных концентрациях в тканях животных,
измеренных в качестве исходного соединения [18]. Организмов, распространенных в кишечнике не
производят PQQ в количестве, которое легко определить [21]. Кроме того, уровни PQQ в тканях
животных реагируют на изменения в диете [[5], [6], [7], [8], [9], [10]].
Восстановленная форма PQQ является мощным антиоксидантом и способен катализировать в
непрерывном и многократном окислительных и восстановительных реакций в химических анализов
[[13], [22], [23], [24], [25], [26], [27]]. Например, PQQ - в 100-1000 раз эффективнее, чем другие хинон
биофакторы в анализах, предназначенный для оценки редокс-Велоспорт [22]. Другие хинон
биофакторы также, как правило, либо самостоятельно окислять или конденсироваться в
неактивные формы. В отличие от этого, PQQ является относительно стабильным и не легко
полимеризуются. Примечательно также, что там, возможно, были постоянном воздействии PQQподобных соединений на протяжении всей биологической эволюции на основе наблюдений, что в
звездной пыли содержит PQQ-подобных соединений [28].
Учитывая такие результаты, исследования, о которых сообщается в данном документе, были
разработаны, чтобы оценить, является ли PQQ способствует биологических реакций в организме
человека в соответствии с показателями экспериментальных животных. Данные представлены PQQ,
что ведет к улучшению антиоксидантного потенциала и изменяет маркеров воспаления, таких как среактивный белок (CRP). Кроме того, косвенные оценки окислительного метаболизма, на основе
изменений в мочевых метаболитов, указывают на то, что PQQ приеме внутрь влияет на функции
митохондрий.
1. Introduction
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) acts as a novel growth factor in both plants [1] and animals [[2], [3]].
The mechanism of action in animal models and cultured cells involves the activation or expression of
factors, such as peroxisome proliferator-activated receptor alpha; cAMP response element-binding;
nuclear respiratory factors 1 and 2; transcription factor A, mitochondrial; and peroxisome proliferatoractivated receptor-γ coactivator 1-alpha [[4], [5]]. Each of these transcription factors and coactivators
plays a central role in the regulation of cellular energy metabolism (e.g., promotion of β-oxidation) and
mitochondrial biogenesis [[4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]] and are related to the remodeling of muscle tissue
to a fiber-type composition that is metabolically more oxidative and less glycolytic [[11], [12]]. In addition,
24
genes important to cellular stress (e.g., thioredoxin), cell signaling (Janus kinase-, MAPK- and STAT-related
pathways) and nutrient transport are affected [5], which suggests that PQQ may act initially through cell
surface cytokine and/or growth factor receptors [[11], [12]] or by influencing the phosphorylation of key
components [[13], [14]].
When added to nutritionally complete, semipurified diets devoid of PQQ, as little as 300 μg PQQ per kg
diet improves reproduction and enhances neonatal rates of growth in rats and mice compared to the
response from diets devoid of PQQ [[5], [6], [7], [8], [9], [10]]. PQQ exposure (3 mg PQQ/kg body weight)
also results in the protection of cardiac and neural tissue following experimentally induced ischemia in
rodent models [[15], [16], [17]].
However, no reports are available regarding whether PQQ evokes similar physiological responses in
humans. Humans consume from 0.1 to 1.0 mg PQQ and its derivatives per day based on available food
compositional data [[18], [19], [20]]. Animal and human tissues contain from 1 to 3 ng of nonderivatized
PQQ per gram tissue or milliter of fluid, i.e., about 10% the levels typically found in plants. Accordingly,
dietary PQQ appears sufficient to maintain nanomolar concentrations in animal tissues, measured as the
parent compound [18]. Organisms common to the gut do not produce PQQ in amounts that are easily
determined [21]. Moreover, the levels of PQQ in animal tissues are responsive to changes in diet [[5], [6],
[7], [8], [9], [10]].
The reduced form of PQQ is a potent antioxidant and capable of catalyzing continuous and repeated
oxidation and reduction reactions in chemical assays [[13], [22], [23], [24], [25], [26], [27]]. For example,
PQQ is 100–1000 times more efficient than other quinone biofactors in assays designed to assess redox
cycling [22]. Other quinone biofactors also tend to either self-oxidize or condense into inactive forms. In
contrast, PQQ is relatively stable and does not easily polymerize. It is also noteworthy that there may have
been a constant exposure to PQQ-like compounds throughout biological evolution based on the
observations that stellar dust contains PQQ-like compounds [28].
Given such findings, the studies reported herein were designed to assess whether PQQ promotes
biological responses in humans consistent to those reported in experimental animals. Data are presented
that PQQ does improve antioxidant potential and alters markers of inflammation, such as C-reactive
protein (CRP). In addition, indirect estimates of oxidative metabolism, based on changes in urinary
metabolites, indicate that PQQ ingestion influences mitochondrial function.
4. Обсуждение
Данные, представленные в числе первых ссылку системных эффектов PQQ в животных связанным
или соответствующие эффекты в организме человека. Например, PQQ влияет на иммунный ответ у
мышей с помощью механизмов, которые влекут за собой изменения в уровни интерлейкина [9]. В
организме человека, PQQ-видимому, способствуют противовоспалительным потенциалом, который
может быть связан с изменениями в плазме крови СРБ и ил-6 уровней [[39], [40], [41], [42]].
Снижение обоих показателей СРБ и ил-6 после PQQ приеме внутрь наблюдались, важно потому, что
CRP выражение зависит от IL-6. Ил-6 способствует coregulate B клеточной дифференцировки,
plasmacytogenesis и острой фазе реакции [[55], [56]], ведущая на производство и выпуск ПКИ в
оборот. Нормальные уровни СРБ в сыворотке крови здорового человека, как правило, существенно
ниже, чем 10 мг/л [40]; соответственно, примечательно, что PQQ добавок дальнейшее снижение
уровня СРБ на ~45%. Кроме того, хотя тонкие изменения в плазме надольник л значения (~ 0.2%
снижение относительного TBAR значения/h следующих добавок, P<.05) и его связь с изменениями в
плазме PQQ уровней (в 6-12 нм) позволяют предположить, что PQQ имеет потенциал в качестве
антиоксиданта. Для сравнения, Rein et al. [57] сообщили, что потребление ~560 мг процианидинов в
виде 80 г темного шоколада приводит к появлению 200-300 нм эпикатехина в плазме крови с
сопроводительным уменьшение (на 25%-35%) в TBAR уровни в 2 ч.
Данные были также приняты в соответствии с функциями, связанные с митохондриальной
связанных с окислительного метаболизма [[2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [10], [11], [12], [13], [14]].
Потенциально важным открытием было относительное уменьшение митохондрий-связанные
интермедиаты и метаболитов в моче следующих PQQ воздействия. Эти изменения согласуются с
увеличением митохондриального эффективности и в соответствии с другими наблюдениями, в
25
котором 1H-ЯМР данные мочевого метаболит профили используются для оценки различий в
метаболической эффективности или болезни отношения, когда функции митохондрий важно [[45],
[46], [47], [48], [49], [50], [51], [52]].
Ранее мы показали, что, в животных моделях, диетическое PQQ воздействия улучшает различные
показатели, связанные окислительного метаболизма, например, параметры, которые отражают
изменения в цены β-окисления [[6], [7]], митохондрий, связанных с аминокислотного обмена [10] , и
суммами мтднк [[4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]]. Аналогичные изменения были зарегистрированы при
streptozotocin-лечение диабетических крыс по сравнению с крысами с нормальным гликемического
контроля [45] или крыс, рацион которых содержал 0.2% или более ресвератрол против
стандартного контроля диетические [[58], [59]]. Например, относительные уровни мочевой и
пирувата в сыворотке, различных промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты, и TMAO
повышены в streptozotocin-диабетических крыс по сравнению с крысами, в котором окислительный
метаболизм не нарушена [45]. Что касается людей, субъектов с ослабленной β-окисления или
больных сахарным диабетом II типа также имеют повышенные значения для плазмы и/или
мочевыводящих пирувата и различных промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты и, в
частности, при сахарном диабете, повышенной TMAO уровни в моче [51], метаболиты, которые
находятся под влиянием PQQ добавок. Bennett et al. [60] недавно сообщили, что уровень TMAO
прочно ассоциируются с атеросклерозом. Увеличение TMAO уровни связаны с ингибированием
обратного пути транспорта холестерина [60]. Следовательно, это может иметь клиническое
значение и потенциальное значение, что PQQ добавок снижает уровень мочевой TMAO.
Из шести аминокислот, которые метаболизируются преимущественно в митохондриях в
покоящейся мышце (лейцин, изолейцин, валин, аспарагин, аспартат и глутамат) [61], уровни
мочевой изолейцин и аспарагин/аспартат были значительно сокращены следующие PQQ добавок.
Кроме того, учитывая общее снижение экскреции аминокислот, можно ожидать, что такие явления
могут привести к некоторой степени удержание азота. В связи с этим, Walsh et al. [62] рассмотрел
фитохимических потребления и его влияние на мочевой метаболические профили. Низкийфитохимических диету (не фрукты или овощи) была по сравнению фитохимических-обогащенной
диеты с помощью субъекта стандартная диета в качестве контроля. Расход высокий уровень
полифенольных соединений по сравнению с более низкими уровнями облучения за 2 дня
характеризовалась снижением экскреции креатинина, креатина, TMAO, и 1 - и 3-methylhistidine, что
согласуется с нашими наблюдениями следующие добавки с PQQ. Очевидно, что необходимо
больше данных для определения других компонентов, отвечающих за удержание азота в
дополнение к скелетной мышце. В microbiome одна возможность, хотя прямое влияние на
микробные популяции было не ясно. Например, уровни метиламинов были переменную, и
гиппуровая кислоты, которая иногда используется в качестве маркера для изменения microbiome
[54], не подвержены влиянию PQQ добавок. Кроме того, мочевой концентрации холина, важным
источником микробного производные метиламинов, не были существенно разными после добавки
с PQQ. Именно в этой области, будут рассмотрены в будущих исследованиях.
В резюме, PQQ влияет на широкий спектр системных мер, начиная от стимуляции
репродуктивной производительности и неонатального роста в моделях животных кормили очень
изысканной диеты для модуляции в митохондриальной содержание и β-окисления потенциал в
биологически уровней воздействия, от одного до двух порядков ниже тех, что требуются для
биофакторы, такие как ресвератрол (cf. [59] и ссылки на литературу). В дальнейшем, когда ответы
PQQ, по сравнению с другими витаминами с редокс-Велоспорт деятельности (например,
аскорбиновая кислота), действия которых зачастую противоположны тем, которые наблюдаются
для PQQ, т.е. снижение или отсутствие изменений в митохондриального биогенеза или функция
[[63], [64]]. Данные в настоящем документе, подтверждают гипотезу, что прав субъектов быстро
реагировать на PQQ добавок с изменениями в мочевых метаболитов в соответствии с enhanced
митохондрий функций, связанных с.
26
4. Discussion
The data reported are among the first to link systemic effects of PQQ in animals to related or
corresponding effects in humans. For example, PQQ influences the immune response in mice through
mechanisms that involve changes in interleukin levels [9]. In humans, PQQ appears to promote antiinflammatory potential, which could be related to changes in plasma CRP and IL-6 levels [[39], [40], [41],
[42]]. Reductions of both CRP and IL-6 following PQQ ingestion were observed, important because CRP
expression is dependent on IL-6. IL-6 helps to coregulate B cell differentiation, plasmacytogenesis and the
acute phase reactions [[55], [56]], leading to the production and release of CRP into circulation. Normal
levels of CRP in healthy human serum are usually substantially lower than 10 mg/L [40]; accordingly, it is
noteworthy that PQQ supplementation reduced further CRP levels by ~45%. Moreover, although subtle,
the changes in plasma TBARS values (~ 0.2% decrease in relative TBAR values/h following
supplementation, P<.05) and its association with changes in plasma PQQ levels (in the 6–12-nM range)
suggest that PQQ has potential as an antioxidant. For comparison, Rein et al. [57] have reported that the
consumption ~560 mg of procyanidins in the form of 80 g of dark chocolate results in the appearance of
200–300 nM of epicatechin in plasma with an accompanying decrease (25%–35%) in TBAR levels in as few
as 2 h.
The data were also consistent with features associated with mitochondrial-related oxidative
metabolism [[2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [10], [11], [12], [13], [14]]. A potentially important finding was
the relative decreases in mitochondrial-related intermediates and metabolites in urine following PQQ
exposure. These changes are consistent with increased mitochondrial efficiency and in keeping with other
observations wherein 1H-NMR data of urinary metabolite profiles have been used to assess differences in
metabolic efficiency or disease relationships when mitochondrial function is important [[45], [46], [47],
[48], [49], [50], [51], [52]].
We previously have shown that, in animal models, dietary PQQ exposure improves various indices
related to oxidative metabolism, for example, parameters that reflect changes in the rates of β-oxidation
[[6], [7]], mitochondrial-related amino acid metabolism [10] and the amounts of mtDNA [[4], [5], [6], [7],
[8], [9], [10]]. Similar changes have been reported when streptozotocin-treated diabetic rats are
compared to rats with normal glycemic control [45] or rats fed diets containing 0.2% or more resveratrol
vs. a standard control diet [[58], [59]]. For example, the relative levels of urinary and serum pyruvate,
various citric acid cycle intermediates, and TMAO are elevated in streptozotocin-diabetic rats compared to
rats in which oxidative metabolism is not compromised [45]. With regard to humans, subjects with
compromised β-oxidation or type II diabetics also have elevated values for plasma and/or urinary
pyruvate and various citric acid cycle intermediates and, particularly in diabetes, elevated TMAO urinary
levels [51], metabolites that are influenced by PQQ supplementation. Bennett et al. [60] have recently
reported that TMAO levels are strongly associated with atherosclerosis. Increased TMAO levels are
associated with inhibition of the reverse cholesterol transport pathway [60]. Consequently, it may be of
clinical significance and potential importance that PQQ supplementation reduces the levels of urinary
TMAO.
Of the six amino acids that are metabolized predominately by mitochondria in resting muscle (leucine,
isoleucine, valine, asparagine, aspartate and glutamate) [61], the levels of urinary isoleucine and
asparagine/aspartate were significantly reduced following PQQ supplementation. Further, given the
overall decrease in amino acid excretion, it would be expected that such phenomena may result in some
degree of nitrogen retention. In this regard, Walsh et al. [62] has examined phytochemical intake and its
influence on urinary metabolic profiles. A low-phytochemical diet (no fruits or vegetables) was compared
to a phytochemical-enriched diet using the subject’s conventional diet as a control. The consumption of a
high level of polyphenolic compounds compared to lower levels of exposure for 2 days was characterized
by decreased excretion of creatinine, creatine, TMAO, and 1- and 3-methylhistidine, which is consistent
with our observations following supplementation with PQQ. Clearly, more data are needed to identify
other components responsible for N retention in addition to skeletal muscle. The microbiome is one
possibility, although a direct effect on microbial populations was not clear. For example, the levels of
methylamines were variable, and hippuric acid, which is sometimes used as a marker for changes in the
27
microbiome [54], did not appear to be influenced by PQQ supplementation. Moreover, urinary choline
concentrations, an important source of microbially derived methylamines, were not significantly different
after supplementation with PQQ. This is an area to be addressed in future studies.
In summary, PQQ influences a wide range of systemic responses ranging from the stimulation of
reproductive performance and neonatal growth in animal models fed highly refined diets to modulation in
mitochondrial content and β-oxidation potential at dietary levels of exposure that are one to two orders
of magnitudes below those required for biofactors, such as resveratrol (cf. [59] and references cited).
Further, when the responses to PQQ are compared to other vitamins with redox cycling activity (e.g.,
ascorbic acid), the actions are often the opposite of those observed for PQQ, i.e., a reduction or no
change in mitochondrial biogenesis or function [[63], [64]]. The data herein support the hypothesis that
human subjects respond rapidly to PQQ supplementation with changes in urinary metabolites consistent
with enhanced mitochondria-related functions.
Pyrroloquinoline хинон предотвращает МК-801-индуцированной стереотипного поведения и
когнитивных нарушений у мышей.
Pyrroloquinoline хинон (PQQ), необходимых питательных веществ, антиоксидантное, редоксмодулятор, и фактор роста нервов, предотвращает когнитивные нарушения, связанные с
оксидативный стресс-индуцированной нейродегенерации. Предыдущие molecular imaging
исследования также демонстрируют, что PQQ связывается с N-метил-D-аспартат (NMDA) рецепторы.
В данном исследовании нами было изучено влияние PQQ на стереотипные модели поведения и
когнитивных нарушений, вызванных МК-801, неконкурсный NMDA-антагонист, используемый для
модели шизофрении. Мышам давали повторные инъекции МК-801 (0,5 мг/кг/сут.) и PQQ (0.2, 2.0,
или 20 мкг/кг/сут) в течение 60 дней. Поведение оценивали с помощью разнообразных
двигательных, социальных и когнитивных тестов. Мы обнаружили, что PQQ администрации
значительно ослабляется МК-801-индуцированных увеличений в стереотипное поведение и
атаксия, что свидетельствует о защитной роли PQQ против МК-801-индуцированной нейрональной
дисфункции и психических расстройств. Будущие исследования необходимы для выяснения
базовых механизмов PQQ.
Behav Brain Res. 2014 Jan 1;258:153-9. doi: 10.1016/j.bbr.2013.10.025. Epub 2013 Oct 20.
Pyrroloquinoline quinone prevents MK-801-induced stereotypical behavior and cognitive deficits in
mice.
Zhou X1, Chen Q, Hu X, Mao S, Kong Y.
Author information
Abstract
Pyrroloquinoline quinone (PQQ), an essential nutrient, antioxidant, redox modulator, and nerve growth
factor, prevents cognitive deficits associated with oxidative stress-induced neurodegeneration. Previous
molecular imaging studies also demonstrate that PQQ binds to N-methyl D-aspartate (NMDA) receptors.
In this study, we investigated the effects of PQQ on stereotypical behaviors and cognitive deficits induced
by MK-801, a non-competitive NMDA antagonist used to model schizophrenia. Mice were given repeated
injections of MK-801 (0.5mg/kg/d) and PQQ (0.2, 2.0, or 20 μg/kg/d) for 60 days. Behavior was evaluated
using a variety of motor, social, and cognitive tests. We found that PQQ administration significantly
attenuated MK-801-induced increases in stereotypical behavior and ataxia, suggesting a protective role of
PQQ against MK-801-induced neuronal dysfunction and psychiatric disorders. Future studies are
necessary to elucidate the underlying mechanisms of PQQ.
Улучшение функционального восстановления иссечение периферического нерва с помощью
хитозана трансплантатов, наполненный витамином Е, pyrroloquinoline хиноны и их комбинации.
Эффекты витамина Е И pyrroloquinoline хинон на регенерацию периферического нерва изучались
с помощью rat перерезки седалищного нерва модели. Девяносто мужчин здоровых белых крыс
линии Вистар были разделены на три экспериментальные группы (n = 15), в случайном порядке:
Шам-операция (ШАМ), перерезана контроль (ТК), хитозан conduit (чит) и трем группам (Vit E, PQQ и
PQQ + Vit E). В ШАМ группы после анестезии, левый седалищный нерв был разоблачен через
ягодичную мышцу разрез и после гомеостаза мышечной был ушит. В чит группы левого
28
седалищного нерва был подвержен тем же способом и перерезана проксимальнее tibioмалоберцовый бифуркации оставив 10 мм зазор. Проксимальный и дистальный пни были
вставлены в хитозан трубки. В терапевтических группах трубки был имплантирован же образом и
наполненных Вит Е, PQQ и PQQ + Вит Е. каждая группа была подразделена на три подгруппы по
шесть животных в каждой и были изучены 4, 8, 12 недель после операции. Функциональных и
электрофизиологических исследований, а также икроножных мышц измерения массы подтвердил,
быстрее и лучше, восстановления, регенерации аксонов в Vit E + PQQ комбинации по сравнению с
Вит е или PQQ исключительно (P < 0,05). Морфометрические показатели регенерированного
волокна показало, количество и диаметр миелиновых волокон в PQQ + Вит Е был значительно
выше, чем в других терапевтических группах. В иммуногистохимии, местонахождение реакции к S100 в PQQ + Vit E было гораздо больше положительного, чем в других терапевтических группах.
Ответ PQQ + Vit E лечения показывает, что это влияет и улучшает функциональное восстановление
периферического нерва регенерация.
Int J Surg. 2014;12(5):76-82. doi: 10.1016/j.ijsu.2013.10.002. Epub 2013 Oct 12.
Improvement of functional recovery of transected peripheral nerve by means of chitosan grafts filled
with vitamin E, pyrroloquinoline quinone and their combination.
Azizi A1, Azizi S2, Heshmatian B3, Amini K4.
Author information
Abstract
Effects of vitamin E and pyrroloquinoline quinone on peripheral nerve regeneration were studied using
a rat sciatic nerve transection model. Ninety male healthy White Wistar rats were divided into three
experimental groups (n = 15), randomly: Sham-operation (SHAM), transected control (TC), chitosan
conduit (Chit) and three treatment groups (Vit E, PQQ and PQQ + Vit E). In SHAM group after anesthesia,
left sciatic nerve was exposed through a gluteal muscle incision and after homeostasis muscle was
sutured. In Chit group left sciatic nerve was exposed the same way and transected proximal to tibioperoneal bifurcation leaving a 10-mm gap. Proximal and distal stumps were each inserted into a chitosan
tube. In treatment groups the tube was implanted the same way and filled with Vit E, PQQ and PQQ + Vit
E. Each group was subdivided into three subgroups of six animals each and were studied 4, 8, 12 weeks
after surgery. Functional and electrophysiological studies, and gastrocnemius muscle mass measurement
confirmed faster and better recovery of regenerated axons in Vit E + PQQ combination compared to Vit E
or PQQ solely (P < 0.05). Morphometric indices of regenerated fibers showed number and diameter of the
myelinated fibers in PQQ + Vit E was significantly higher than in other treatment groups. In
immunohistochemistry, location of reactions to S-100 in PQQ + Vit E was clearly more positive than in
other treatment groups. Response to PQQ + Vit E treatment demonstrates that it influences and improves
functional recovery of peripheral nerve regeneration.
Pyrroloquinoline хинон тормозит кислорода, глюкозы лишение-индуцированного апоптоза
путем активации PI3K/AKT пути в кардиомиоцитах.
В целях настоящего исследования было изучение защитного действия pyrroloquinoline хинон
(PQQ) на кислород/глюкозы лишение (OGD)-индуцированного повреждения H9C2 кардиомиоцитов
крыс и исследовать механизм. С помощью H9C2 клеток, культивируемых in vitro, мы рассматривали
изменения в жизнеспособности клеток с помощью МТТ-теста на 12, 24 и 48 ч после травмы,
индуцированной OGD. Различные концентрации PQQ (1, 10 и 100 мкм) были добавлены, и эффект
PQQ на жизнеспособность клеток после OGD оценивали с помощью МТТ-теста. Таким образом,
оптимальная концентрация PQQ для защиты кардиомиоцитов от кислорода и глюкозы лишения
травмы была определена. Мы также использовали проточной цитометрии анализа изучить влияние
PQQ на H9C2 клеток с OGD-индуцированного повреждения. Молекулярный зонд 2',7'dichlorofluorescin диацетата был использован для обозначения H9C2 клеток, и проточной
цитометрии был использован для обнаружения эффекта PQQ на активных форм кислорода (АФК)
Контента. После маркировки H9C2 клеток с помощью митохондриальной зеленого
29
флуоресцентного зонда (Mito-трекер зеленый), мы измерили изменения в митохондриальной
содержание PQQ-лечение H9C2 клеток. Вестерн-блоттинга было использовано для изучения
воздействия PQQ на фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K)/Akt пути в H9C2 клеток. Результаты МТТтеста показали, что 48 ч OGD значительно повредил H9C2 клеток (p < 0,01), а в том, что лечение с
100 мкм PQQ эффективно снижал уровень OGD-индуцированной травмы (p < 0,01). Результаты
проточной цитометрии анализ показал, что PQQ значительно снижается апоптоз в H9C2 клетках,
подвергнутых OGD (p < 0,05). Кроме того, OGD значительно повысило уровень ROS в H9C2 клеток (p
< 0,01), и PQQ значительно ингибирует этот рост (p < 0,05). Результаты Mito-трекер зеленое
окрашивание предположил, что PQQ эффективно подавляли снижение митохондриальной
Контента, вызванные OGD (p < 0,05). Вестерн-блот анализ показал, что PQQ частично отменил
снижение фосфорилирования Akt, что было вызвано OGD (p < 0,05). PQQ лечения доза-зависимо
защищает H9C2 клеток из OGD-индуцированного повреждения путем снижения апоптоза, снижение
уровня внутриклеточных АФК, и от потопления спасая, OGD-индуцированное снижение
митохондриальной Контента. Защитный эффект PQQ может быть связано его влияние на PI3K/Akt
пути.
Mol Cell Biochem. 2014 Jan;386(1-2):107-15. doi: 10.1007/s11010-013-1849-6. Epub 2013 Oct 11.
Pyrroloquinoline quinone inhibits oxygen/glucose deprivation-induced apoptosis by activating the
PI3K/AKT pathway in cardiomyocytes.
Xu F1, Yu H, Liu J, Cheng L.
Author information
Abstract
The purposes of this study were to examine the protective effect of pyrroloquinoline quinone (PQQ) on
oxygen/glucose deprivation (OGD)-induced injury to H9C2 rat cardiomyocytes and to investigate the
mechanism. Using H9C2 cells cultured in vitro, we examined changes in cell viability with an MTT assay at
12, 24, and 48 h after injury induced by OGD. Various concentrations of PQQ (1, 10, and 100 μM) were
added, and the effect of PQQ on cell viability after OGD was assessed using the MTT assay. Thus, the
optimal concentration of PQQ for the protection of cardiomyocytes against oxygen and glucose
deprivation injury was determined. We also used flow cytometry analysis to examine the effect of PQQ on
H9C2 cells with OGD-induced injury. The molecular probe 2',7'-dichlorofluorescin diacetate was used to
label the H9C2 cells, and flow cytometry was used to detect the effect of PQQ on reactive oxygen species
(ROS) content. After labeling the H9C2 cells using a mitochondrial green fluorescent probe (Mito-Tracker
Green), we measured the change in the mitochondrial content of PQQ-treated H9C2 cells. Western
blotting was used to examine the effect of PQQ on the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt pathway
in the H9C2 cells. The results of the MTT assay showed that 48 h of OGD significantly injured the H9C2
cells (p < 0.01) and that treatment with 100 μM PQQ effectively decreased the level of OGD-induced
injury (p < 0.01). The results of the flow cytometry analysis showed that PQQ significantly reduced
apoptosis in H9C2 cells subjected to OGD (p < 0.05). In addition, OGD significantly increased the ROS level
in H9C2 cells (p < 0.01), and PQQ significantly inhibited this increase (p < 0.05). The results of the MitoTracker Green staining suggested that PQQ effectively inhibited the decrease in mitochondrial content
caused by OGD (p < 0.05). Western blot analysis showed that PQQ partially reversed the decrease in Akt
phosphorylation that was caused by OGD (p < 0.05). PQQ treatment dose-dependently protects H9C2 cells
from OGD-induced injury by reducing apoptosis, decreasing intracellular ROS levels, and rescuing the
OGD-induced decrease in mitochondrial content. The protective effect of PQQ may be related to its
effects on the PI3K/Akt pathway.
Pyrroloquinoline хинин защищает коры головного мозга крысы против острых глутаматиндуцированной нейротоксичности.
Исследовать возможные защитные эффекты pyrroloquinoline хинон (PQQ) коры головного мозга
крыс с инъекции глутамата и понять механизмы связывания in vivo нейропротекция из PQQ.
Взрослых крыс Sprague-Dawley получили инъекции глутамата в коры головного мозга крыс. Terminal
30
deoxynucleotidyl transferase биотин-dUTP nick end labeling анализа была выполнена наблюдать
влияние совместного лечения с PQQ (одновременные закачки с PQQ и глутамата) на нервные
клетки апоптоз в коры головного мозга крыс. Производство активных форм кислорода (АФК) в коры
головного мозга крыс был обнаружен методом проточной цитометрии с использованием 2',7'dichlorofluorescin диацетата маркировки, а активность супероксиддисмутазы, глутатион и
малонового диальдегида был соответственно определены. В режиме реального времени
количественной RT-ПЦР и Вестерн-блот были применены меры мРНК и белка выражений Nrf1,
регулируемый белком nrf2, HO-1 и курс gclc в коры головного мозга крыс. Вестерн-блот был
использован для обнаружения фосфорилирование Akt и GSK3β в коры головного мозга крыс.
Совместное обращение с PQQ охраняемых нервных клеток коры головного мозга крыс с глутаматиндуцированного апоптоза. PQQ снизился Роси производства, вызванного глутаматом инъекций.
PQQ увеличение мРНК и белка выражений, регулируемый белком nrf2, HO-1 и курс gclc и
фосфорилирование Akt и GSK3β в коре глутамата-ля крыс. PQQ смогли произвести
нейропротективные эффекты на коры головного мозга крыс. Антиоксидантные свойства PQQ и PQQиндуцированной активации Akt/GSK3β сигнального пути может быть ответственным за in vivo
нейропротекция из PQQ.
Neurochem Res. 2013 Aug;38(8):1661-71. doi: 10.1007/s11064-013-1068-2. Epub 2013 May 18.
Pyrroloquinoline quinine protects rat brain cortex against acute glutamate-induced neurotoxicity.
Zhang Q1, Ding M, Cao Z, Zhang J, Ding F, Ke K.
Author information
Abstract
To investigate possible protective effects of pyrroloquinoline quinone (PQQ) on the rat cortex with
glutamate injection and to understand the mechanisms linking the in vivo neuroprotection of PQQ. Adult
Sprague-Dawley rats received glutamate injection into the rat cortex. Terminal deoxynucleotidyl
transferase biotin-dUTP nick end labeling assay was performed to observe influences of co-treatment with
PQQ (simultaneous injection with PQQ and glutamate) on neural cell apoptosis in the rat cortex. The
production of reactive oxygen species (ROS) in the rat cortex was detected by flow cytometry using 2',7'dichlorofluorescin diacetate labeling, and the activity of superoxide dismutase, glutathione and
malondialdehyde was respectively determined. Real time quantitative RT-PCR and Western blot were
applied to measure the mRNA and protein expressions of Nrf1, Nrf2, HO-1 and GCLC in the rat cortex.
Western blot was used to detect the phosphorylation of Akt and GSK3β in the rat cortex. Co-treatment
with PQQ protected neural cells in the rat cortex from glutamate-induced apoptosis. PQQ decreased the
ROS production induced by glutamate injection. PQQ increased the mRNA and protein expressions of
Nrf2, HO-1 and GCLC and the phosphorylation of Akt and GSK3β in the cortex of glutamate-injected rats.
PQQ could produce neuroprotective effects on the rat cortex. The antioxidant properties of PQQ and
PQQ-induced activation of Akt/GSK3β signal pathway might be responsible for the in vivo neuroprotection
of PQQ.
Pyrroloquinoline хинон, роман белка тирозин фосфатазы 1В, ингибитор активирует инсулин
сигнализации в C2C12 myotubes и улучшает толерантность к глюкозе при диабетической KK-A(y)
мышей.
Инсулинорезистентность является патологическим признаком сахарным диабетом 2 типа и
характеризуется дефектов в инсулинового сигналинга. Белка тирозин фосфатазы-1B (PTP1B)
негативно регулирует инсулин сигнализации, тирозин дефосфорилирования рецептора инсулина и
повышенная активность и выражение PTP1B вовлечен в патогенез инсулинорезистентности. Таким
образом, ингибирование PTP1B ожидается улучшение резистентности к инсулину in type 2 diabetic
предметам. Pyrroloquinoline хинон (PQQ), окислительно-восстановительных кофактора для
бактериальных дегидрогеназ, тормозит PTP1B, чтобы подвергающихся окислительному изменения
каталитической цистеин через редокс-Велоспорт деятельности. Здесь мы сообщаем, что PQQ
индуцирует лиганд-независимой активации инсулинового сигналинга путем ингибирования
31
клеточного PTP1B и улучшает усвоение глюкозы через транслокацию транспортера глюкозы 4 в
C2C12 мыши myotubes. Кроме того, мы показали, что пероральное введение PQQ улучшение
нарушенной толерантностью к глюкозе в диабетом 2 типа KK-A(y) мышей. Наши результаты
убедительно показывают, что PQQ может быть полезно в борьбе с диабетической лечение с
диабетом 2 типа предметам.
Biochem Biophys Res Commun. 2012 Nov 16;428(2):315-20. doi: 10.1016/j.bbrc.2012.10.055. Epub
2012 Oct 22.
Pyrroloquinoline quinone, a novel protein tyrosine phosphatase 1B inhibitor, activates insulin
signaling in C2C12 myotubes and improves impaired glucose tolerance in diabetic KK-A(y) mice.
Takada M1, Sumi M, Maeda A, Watanabe F, Kamiya T, Ishii T, Nakano M, Akagawa M.
Insulin resistance is a pathological hallmark of type 2 diabetes mellitus and is characterized by defects in
insulin signaling. Protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B) negatively regulates insulin signaling by
tyrosine dephosphorylation of insulin receptor, and increased activity and expression of PTP1B is
implicated in the pathogenesis of insulin resistance. Therefore, inhibition of PTP1B is anticipated to
improve insulin resistance in type 2 diabetic subjects. Pyrroloquinoline quinone (PQQ), a redox cofactor
for bacterial dehydrogenases, inhibits PTP1B to oxidatively modify the catalytic cysteine through its redox
cycling activity. Here, we report that PQQ induces the ligand-independent activation of insulin signaling by
inhibiting cellular PTP1B and enhances glucose uptake through the translocation of glucose transporter 4
in mouse C2C12 myotubes. Furthermore, we demonstrated that oral administration of PQQ improved
impaired glucose tolerance in type 2 diabetic KK-A(y) mice. Our results strongly suggest that PQQ can be
useful in anti-diabetic treatment for type 2 diabetic subjects.
Эффект pyrroloquinoline хинон по нейропатической боли следующие хроническое сужение
травмы седалищного нерва у крыс.
Pyrroloquinoline хинон PQQ является естественным редокс - кофактора , который действует как
питательное вещество, антиоксидант, и редокс-модулятор. PQQ была продемонстрирована для
окисления окислительно-восстановительные модулирующим сайта N-метил-d-аспарагиновой
кислоты (NMDA) рецепторов. Такие агенты, как известно, оказывать нейропротекторное действие в
экспериментальной модели инсульта. Однако, там не отчет об терапевтический эффект PQQ по
нейропатической боли. Мы тестировали эффекты перорального приема PQQ по нейропатической
боли у крыс с хроническим сужением травмы (ТПП) седалищного нерва. Повторное пероральное
введение PQQ (20 и 40 мг/кг, один раз в день в течение 4 недель, от 1-го дня после травмы)
ослабляется термической и механической гипералгезии, а также ослабляется мышечная атрофия.
Анти-hyperalgesic деятельности PQQ было связано со значительным снижением провоспалительных
медиаторов, таких как фактор некроза опухоли Альфа (TNF-α) и перекиси липидов малонового
диальдегида (мда) уровнях. В настоящее время расследование, PQQ - показано, что
анальгетический эффект, который был найден в первый раз, возможно, за счет снижения выброса
провоспалительных посредника и ингибирования окислительного стресса.
Eur J Pharmacol. 2012 Dec 15;697(1-3):53-8. doi: 10.1016/j.ejphar.2012.09.052. Epub 2012 Oct 12.
Effect of pyrroloquinoline quinone on neuropathic pain following chronic constriction injury of the
sciatic nerve in rats.
Gong D1, Geng C, Jiang L, Aoki Y, Nakano M, Zhong L.
Author information
Abstract
Pyrroloquinoline quinone PQQ is a naturally occurring redox cofactor that acts as an essential nutrient,
antioxidant, and redox modulator. PQQ has been demonstrated to oxidize the redox modulatory site of Nmethyl-d-aspartic acid (NMDA) receptors. Such agents are known to be neuroprotective in experimental
stroke models. However, there is not report about the therapeutic effect of PQQ on neuropathic pain. We
tested the effects of oral administration of PQQ on neuropathic pain of rats with chronic constriction
injury (CCI) of the sciatic nerve. The repeated oral administration of PQQ (20 and 40mg/kg, once a day for
4 weeks, from day 1 after the injury) attenuated both thermal and mechanical hyperalgesia, and also
32
attenuated the muscle atrophy. The anti-hyperalgesic activity of PQQ was associated with a significant
reduction of pro-inflammatory mediators such as tumor necrosis factor alpha (TNF-α) and lipid peroxide
malondialdehyde (MDA) levels. In the present investigation, PQQ is shown to have analgesic effect which
was found in the first time, probably through reducing the release of pro-inflammatory mediator and
inhibiting oxidative stress.
Pyrroloquinoline хинон стимулирует эпителиальной пролиферации клеток путем активации
рецептора эпидермального фактора роста через редокс-Велоспорт.
Pyrroloquinoline хинон (PQQ), окислительно-восстановительных кофактора для бактериальных
дегидрогеназ, была вовлечена быть важным питательным веществом в организме млекопитающих
функционирует как мощный фактор роста. Однако, лежащие в основе молекулярные механизмы не
были выяснены. Настоящее исследование показало, что PQQ индуцирует активацию (тирозин
аутофосфорилирование) рецептора эпидермального фактора роста (EGFR) и ее течению сигналов в
лиганд-независимым образом, что приводит к увеличению клеточной пролиферации в
эпителиальной клеточной линии А431. PQQ ингибирует белок тирозин-фосфатазы-1B (PTP1B),
который негативно регулирует EGFR сигнального, тирозин дефосфорилирования, подвергающихся
окислительному изменения каталитической цистеин через редокс-Велоспорт деятельности
генерировать H(2)O(2). PQQ-индуцируемого внутриклеточных ROS производства и активации EGFR
были значительно подавлены предварительной обработки антиоксидантами. Внутриклеточные
окислительно-восстановительные государство регулирует EGFR сигнального через редоксчувствительных каталитических цистеина PTP1B и модулирует пролиферацию клеток. Наши данные
позволяют предположить, что PQQ может стимулировать эпителиальной пролиферации клеток
путем активации EGFR путем окисления и последующей инактивации PTP1B через редоксВелоспорт. Результаты нашего исследования дают романа понимание механизмов, с помощью
которых PQQ может функционировать в качестве фактора роста, чтобы способствовать
млекопитающих роста.
Free Radic Biol Med. 2012 Sep 15;53(6):1239-51. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2012.07.015. Epub 2012
Jul 21.
Pyrroloquinoline quinone stimulates epithelial cell proliferation by activating epidermal growth
factor receptor through redox cycling.
Kimura K1, Takada M, Ishii T, Tsuji-Naito K, Akagawa M.
Author information
Abstract
Pyrroloquinoline quinone (PQQ), a redox cofactor for bacterial dehydrogenases, has been implicated to
be an important nutrient in mammals functioning as a potent growth factor. However, the underlying
molecular mechanisms have not been elucidated. The present study revealed that PQQ induces the
activation (tyrosine autophosphorylation) of epidermal growth factor receptor (EGFR) and its downstream
signaling in a ligand-independent manner, leading to increased cellular proliferation in an epithelial cell
line A431. PQQ inhibited protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B), which negatively regulates the EGFR
signaling by tyrosine dephosphorylation, to oxidatively modify the catalytic cysteine through its redox
cycling activity to generate H(2)O(2). PQQ-inducible intracellular ROS production and EGFR activation
were significantly suppressed by the pre-treatment with antioxidants. The intracellular redox state
regulates the EGFR signaling through the redox-sensitive catalytic cysteine of PTP1B and modulates cell
proliferation. Our data suggest that PQQ may stimulate epithelial cell proliferation by activating EGFR by
oxidation and subsequent inactivation of PTP1B via its redox cycling. Our results provide novel insight into
the mechanisms by which PQQ may function as a growth factor to contribute to mammalian growth.
Производство и радиопротекторные эффекты pyrroloquinoline хинон.
33
Pyrroloquinoline хинон (PQQ) было произведено путем ферментации Methylovorus sp. MP688
деформации и очищены с помощью ионообменной хроматографии, кристаллизации и
перекристаллизации. Доходность PQQ достигло примерно 125 мг/л) и высокой чистоты ( PQQ был
получен. Для определения оптимальной дозы PQQ для радиационной защиты, три дозы (2 мг/кг, 4
мг/кг 8 мг/кг) PQQ были устно управляемых на экспериментальных животных, подвергшихся
смертельной дозе 8,0 гр в экзамен на выживание. Выживаемость мышей в облучение + PQQ (4
мг/кг) группы оказалась значительно выше в сравнении с облучением и облучением + nilestriol (10
мг/кг) групп. Число hematocytes и клеток костного мозга были измерены в течение 21 дня после
сублетальных 4 гр гамма-облучения с per os 4 мг/кг PQQ. Восстановление лейкоцитов,
ретикулоцитов и клетках костного мозга при облучении + PQQ группа была быстрее, чем в
облучении группы. Более того, восстановление клеток костного мозга в облучение + PQQ группе
был выше, чем в облучение + nilestriol группы. Наши результаты ясно указывают на благоприятное
влияние на выживаемость при более высоких смертельных доз радиации и способность
pyrroloquinoline хинин для повышения кроветворных восстановления после сублетального
облучения.
Int J Mol Sci. 2011;12(12):8913-23. doi: 10.3390/ijms12128913. Epub 2011 Dec 5.
Production and radioprotective effects of pyrroloquinoline quinone.
Xiong XH1, Zhao Y, Ge X, Yuan SJ, Wang JH, Zhi JJ, Yang YX, Du BH, Guo WJ, Wang SS, Yang DX, Zhang
WC.
Author information
1Laboratory of Microorganism Engineering, Beijing Institute of Biotechnology, Beijing 100071,

China. xiongxianghua@hotmail.com
Abstract
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) was produced by fermentation of the Methylovorus sp. MP688 strain
and purified by ion-exchange chromatography, crystallization and recrystallization. The yield of PQQ
reached approximately 125 mg/L and highly pure PQQ was obtained. To determine the optimum dose of
PQQ for radioprotection, three doses (2 mg/kg, 4 mg/kg, 8 mg/kg) of PQQ were orally administrated to
the experimental animals subjected to a lethal dose of 8.0 Gy in survival test. Survival of mice in the
irradiation + PQQ (4 mg/kg) group was found to be significantly higher in comparison with the irradiation
and irradiation + nilestriol (10 mg/kg) groups. The numbers of hematocytes and bone marrow cells were
measured for 21 days after sublethal 4 Gy gamma-ray irradiation with per os of 4 mg/kg of PQQ. The
recovery of white blood cells, reticulocytes and bone marrow cells in the irradiation + PQQ group was
faster than that in the irradiation group. Furthermore, the recovery of bone marrow cell in the irradiation
+ PQQ group was superior to that in irradiation + nilestriol group. Our results clearly indicate favourable
effects on survival under higher lethal radiation doses and the ability of pyrroloquinoline quinine to
enhance haemopoietic recovery after sublethal radiation exposure.
Нейропротекторных эффектов pyrroloquinoline хинон на черепно-мозговую травму.
Pyrroloquinoline хинон (PQQ)- это водорастворимые анионные, quinonoid вещества,
установленного в качестве важнейшего питательного вещества в животных. Благодаря присущим
свойствам PQQ как антиоксидант и редокс-модулятор в различных системах, PQQ , как ожидается,
будет использовано в фармакологических приложений в ближайшем будущем. Хотя многие
недавние исследования исследовали его нейропротективные эффекты, эффект PQQ по черепномозговой травме (ЧМТ) не рассматривался. В данном исследовании мы использовали Morris water
maze (MWM) обучения, результаты которого показали, что PQQ привели к улучшению
поведенческих показателей в пост-TBI животных. Учитывая, что многие эксперименты показали, что
β-1,4-galactosyltransferase I (β-1,4-GalT-I) и-V, играют значительную роль в воспалении и нервной
системы, в настоящем исследовании мы использовали Вестерн-блот-анализ для изучения влияния
PQQ на экспрессию β-1,4-GalT-I и-в. мы обнаружили, очевидно, регуляция экспрессии β-1,4-GalT-I иV после PQQ было системно администрировать. Лектин-флуоресцентного окрашивания с RCA-я
34
также показал, что PQQ способствовало выражение upregulation галактозидазы (β-1 (Gal β-1), 4galactosyltransferase N-acylsphingosine (4-GlcNAc) группа в микроглии и нейронов коры и гиппокампа
CA2 области. В целом, наш эксперимент установлено, что PQQ может играть важную роль в
восстановлении после TBI.
J Neurotrauma. 2012 Mar 20;29(5):851-64. doi: 10.1089/neu.2011.1882. Epub 2011 Dec 20.
The neuroprotective effect of pyrroloquinoline quinone on traumatic brain injury.
Zhang L1, Liu J, Cheng C, Yuan Y, Yu B, Shen A, Yan M.
Author information
1Jiangsu Key Laboratory of Neuroregeneration, Nantong University, Nantong, Jiangsu Province, PR

China.
Abstract
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) is a water-soluble, anionic, quinonoid substance that has been
established as an essential nutrient in animals. Owing to the inherent properties of PQQ as an antioxidant
and redox modulator in various systems, PQQ is expected to be used in pharmacological applications in
the near future. Although many recent studies have investigated its neuroprotective effects, the effect of
PQQ on traumatic brain injury (TBI) has not been examined. In this study we employed Morris water maze
(MWM) training, the results of which showed that PQQ led to improved behavioral performance in postTBI animals. Considering that many experiments have suggested that β-1,4-galactosyltransferase I (β-1,4GalT-I) and -V play significant roles in inflammation and the nervous system, in the present study we used
Western blot analysis to study the effect of PQQ on the expression of β-1,4-GalT-I and -V. We found
apparent expression upregulation of β-1,4-GalT-I and -V after PQQ was systemically administered. Lectinfluorescent staining with RCA-I also revealed that PQQ contributed to expression upregulation of the
galactosidase β-1 (Gal β-1), 4-galactosyltransferase N-acylsphingosine (4-GlcNAc) group in microglia and
neurons of the cortex and hippocampal CA2 region. In summary, our experiment established that PQQ
may play an important role in recovery post-TBI.
Введение
Pyrroloquinoline хинон (PQQ) является анионным, растворимые в воде соединения.
Первоначально он был изолирован от культуры methylotropic бактерий в качестве кристаллического
аддукта ацетоном, и было предложено в качестве кофактора многих бактериальных первичной
алкоголь дегидрогеназы (Salisbury et al., 1979). Точного его структура была определена методом
рентгеновской дифракции и подтверждается органического синтеза (Salisbury et al., 1979). PQQ
недавно был обнаружен в различных овощей, фруктов, молока и тканей млекопитающих
(Kumazawa et al., 1992, 1995). Сообщалось, что при PQQ удаляется из рациона, нарушений роста
наблюдается у животных, особенно, если он до неонатального развития (Kobayashi et al., 2006). PQQ
недавно был классифицирован как новый витамин B (Kasahara и Като, 2003). Как питательное
вещество, PQQ также считаться множество других полезных эффектов, таких как
противовоспалительные (Hamagishi et al., 1990), гепатопротекторное (Tsuchida et al., 1993),
кардиопротекторный (Zhu et al., 2004) и антиоксидантными свойствами (Scanlon et al., 1997; he et al.,
2003; Zhang et al., 2006; Nunome et al., 2008). PQQ поэтому будут применяться в фармакологически в
ближайшем будущем. Многие исследования последних лет показали, что PQQ обладает мощным
нейропротективные эффекты. В нейротоксичность агрегированного β-амилоида (Aβ) считается
важным фактором в патогенезе болезни Альцгеймера (ба). Это может привести к нейротоксичности
в ад, вызывая каскад окисления. Сообщалось, что PQQ предварительной обработки может защитить
нейробластомы человека SH-SY5Y клеток против Aβ-индуцированной нейротоксичности (Zhang et
al., 2009 г.). В одном исследовании установлено, что PQQ может предложить эффективный
терапевтический подход к болезни Паркинсона (PD; Zhang et al., 2009), предотвращая α-synuclein
амилоидных фибрилл (Kobayashi et al., 2006). Zhang and associates также исследовали, может ли
PQQ может быть полезным neuroprotectant в терапии инсульта (Zhang et al., 2006). Он также
сообщил, что PQQ может тормозить N-метил-D-аспартат (NMDA)-индуцированных электрических
откликов и защиты от NMDA-опосредованной нейротоксическое повреждение (Айзенман et al.,
1992; Александрова и Бончев, 2005). Хотя PQQ выставлял нейропротекторной активности во многих
35
экспериментах, без исследования были проведены и в отношении его влияния на восстановление
от черепно-мозговой травмы (ЧМТ).
Introduction
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) is an anionic, water-soluble compound. It was initially isolated from
cultures of methylotropic bacteria as a crystalline acetone adduct, and was proposed as a cofactor of
many bacterial primary alcohol dehydrogenases (Salisbury et al., 1979). Its precise structure was identified
by x-ray diffraction and confirmed by organic synthesis (Salisbury et al., 1979). PQQ has recently been
discovered in various vegetables, fruits, milk, and tissues of mammals (Kumazawa et al., 1992, 1995). It
has been reported that when PQQ is removed from the diet, growth impairment is observed in animals,
particularly if it is prior to neonatal development (Kobayashi et al., 2006). PQQ has recently been classified
as a new B vitamin (Kasahara and Kato, 2003). As an essential nutrient, PQQ has also been considered to
have many other beneficial effects, such as anti-inflammatory (Hamagishi et al., 1990), hepatoprotective
(Tsuchida et al., 1993), cardioprotective (Zhu et al., 2004), and antioxidative properties (Scanlon et al.,
1997; He et al., 2003; Zhang et al., 2006; Nunome et al., 2008). PQQ is therefore expected to be applied
pharmacologically in the near future. Many studies in recent years have shown that PQQ possesses potent
neuroprotective effects. The neurotoxicity of aggregated β-amyloid (Aβ) has been considered to be a
critical factor in the pathogenesis of Alzheimer's disease (AD). It can lead to neurotoxicity in AD by
inducing a cascade of oxidation. It was reported that PQQ pretreatment could protect human
neuroblastoma SH-SY5Y cells against Aβ-induced neurotoxicity (Zhang et al., 2009). One study established
that PQQ may offer an effective therapeutic approach to Parkinson's disease (PD; Zhang et al., 2009) by
preventing α-synuclein amyloid fibril formation (Kobayashi et al., 2006). Zhang and associates also
investigated whether PQQ may be a beneficial neuroprotectant in stroke therapy (Zhang et al., 2006). It
also has been reported that PQQ may inhibit N-methyl-D-aspartate (NMDA)-induced electrical responses
and protect against NMDA-mediated neurotoxic injury (Aizenman et al., 1992; Alexandrova and Bochev,
2005). Although PQQ has exhibited neuroprotective activity in many experiments, no studies have been
undertaken in relation to its effect on recovery from traumatic brain injury (TBI).
Взятые вместе, наши результаты подтверждают теорию о том, что PQQ может быть
потенциальным кандидатом для лечения ЧТМ TBI, но конкретные механизмы и молекул,
участвующих требуют дальнейшего изучения.
Роль глутатиона в увеличение противоопухолевой активности pyrroloquinoline хинон (PQQ).
Pyrroloquinoline хинон (PQQ), бактериальных окислительно-co-фактор и антиоксидант, легко
вступает в реакцию с нуклеофильными соединениями, присутствующими в биологических
жидкостях. PQQ индуцированного апоптоза в человеческих promonocytic лейкоз клеток U937 и это
сопровождалось истощением основных клеточного антиоксиданта глутатиона и увеличение
внутриклеточных активных форм кислорода (АФК). Лечение глутатиона (GSH) или N-ацетил-Lцистеин (NAC) не пожалел PQQ токсичность, но и привела к 2-5-кратное увеличение PQQиндуцированный апоптоз клеток U937. Клеточный уровни GSH увеличился после лечения НАК в
одиночку, но были сильно истощены co-лечение с НАК и PQQ. Это сопровождалось увеличением
внутриклеточных АФК. Кроме того, истощение глутатиона также привело к увеличению PQQ
цитотоксичности. Однако, клетки подверглись некрозу о чем свидетельствует двойной маркировки
с аннексина V и пропидия йодида. PQQ-индуцированной цитотоксичности, таким образом,
критически регулируется клеточного редокс-статуса. Повышение GSH может усилить апоптоз и его
истощение может переключаться в режим смерти клетки некроз в присутствии PQQ. Наши данные
позволяют предположить, что модуляция внутриклеточного GSH может быть использован как
эффективная стратегия усиливать цитотоксичность хиноны как PQQ.
Redox Rep. 2010;15(4):146-54. doi: 10.1179/174329210X12650506623762.
36
Role of glutathione in augmenting the anticancer activity of pyrroloquinoline quinone (PQQ).
Shankar BS1, Pandey R, Amin P, Misra HS, Sainis KB.
Author information
1Radiation Biology and Health Sciences Division, Bhabha Atomic Research Centre, Mumbai, India.

Abstract
Pyrroloquinoline quinone (PQQ), a bacterial redox co-factor and antioxidant, is highly reactive with
nucleophilic compounds present in biological fluids. PQQ induced apoptosis in human promonocytic
leukemia U937 cells and this was accompanied by depletion of the major cellular antioxidant glutathione
and increase in intracellular reactive oxygen species (ROS). Treatment with glutathione (GSH) or N-acetylL-cysteine (NAC) did not spare PQQ toxicity but resulted in a 2-5-fold increase in PQQ-induced apoptosis
in U937 cells. Cellular GSH levels increased following treatment by NAC alone but were severely depleted
by co-treatment with NAC and PQQ. This was accompanied by an increase in intracellular ROS.
Alternatively, depletion of glutathione also resulted in increased PQQ cytotoxicity. However, the cells
underwent necrosis as evidenced by dual labeling with annexin V and propidium iodide. PQQ-induced
cytotoxicity is thus critically regulated by the cellular redox status. An increase in GSH can augment
apoptosis and its depletion can switch the mode of cell death to necrosis in the presence of PQQ. Our
data suggest that modulation of intracellular GSH can be used as an effective strategy to potentiate
cytotoxicity of quinones like PQQ.
Потенциал физиологическое значение pyrroloquinoline хинон.
Pyrroloquinoline хинон (PQQ)- роман biofactor, для которого предложение может быть сделано
для физиологической значимости. PQQ впервые было признано фермент, кофактор в бактерии.
Недавно он был предварительно идентифицирован как компонент межзвездной пыли. Таким
образом, PQQ может присутствовавшие на протяжении раннего биологического зачатия и
эволюции. PQQ является также мощным фактором роста растений. Следовательно, для животных и
человека наблюдается постоянное воздействие PQQ. У животных, PQQ сообщается, участвуют в
различных биологических функций с очевидными преимущества выживания (например, улучшение
неонатального роста и репродуктивных показателей). Есть также выгоды от PQQ добавок ,
относящихся к когнитивной, иммунной и антиоксидантной функции, а также защиту от сердечных и
неврологических ишемических событий. Хотя PQQ настоящее время не рассматривается как
витамин, участвует в клеточных сигнальных путей, особенно тех, которые важны для
mitochondriogenesis в экспериментальных животных моделях, может в конечном итоге
предоставить обоснование для определения PQQ не менее важными для жизни. Для человека,
таких доказательств дает основание предположить, что могут быть подобные параллели или
выгоды от улучшения PQQ статус.
Altern Med Rev. 2009 Sep;14(3):268-77.
Potential physiological importance of pyrroloquinoline quinone.
Rucker R1, Chowanadisai W, Nakano M.
Author information
1Nutrition Department, UC Davis, Davis, CA 95616, USA. rbrucker@ucdavis.edu

Abstract
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) is a novel biofactor for which a proposition can be made for
physiological importance. PQQ was first recognized as an enzyme cofactor in bacteria. It has recently been
tentatively identified as a component of interstellar dust. Thus, PQQ may have been present throughout
early biological conception and evolution. PQQ is also a potent plant growth factor. Consequently, for
animals and humans, there has been constant exposure to PQQ. In animals, PQQ is reported to participate
in a range of biological functions with apparent survival benefits (e.g., improved neonatal growth and
reproductive performance). There are also benefits from PQQ supplementation related to cognitive,
immune, and antioxidant functions, as well as protection from cardiac and neurological ischemic events.
Although PQQ is not currently viewed as a vitamin, its involvement in cell signaling pathways, particularly
37
those important to mitochondriogenesis in experimental animal models, may eventually provide a
rationale for defining PQQ as vital to life. For humans, such evidence suggests there may be similar
parallels or benefits from improving PQQ status.
Pyrroloquinoline Хинон (PQQ) предотвращает когнитивного дефицита в результате
окислительного стресса у крыс.
Последствия pyrroloquinoline хинон (PQQ) и кофермент Q(10) (Co Q(10)), либо в одиночку, либо
вместе, на способности к обучению и памяти, функция крыс были исследованы. Крыс кормили PQQдополнить рацион показали лучшую способность к обучению, чем у крыс, которых кормили
CoQ(10)-дополненная диета на ранней стадии Morris water maze test. Сочетание соединений
привело к значительному улучшению способности к обучению, по сравнению с добавок из PQQ в
одиночку. На поздней стадии теста, крыс кормили PQQ-, CoQ(10)- и PQQ + CoQ(10)-дополнить
диеты, показали аналогичные улучшение способности к обучению. Когда все группы были
подвергнуты гипероксии в качестве окислительного стресса в течение 48 ч, крыс кормили PQQ- и
CoQ(10) дополняется диет, показали лучшие функцией памяти, чем у контрольных животных.
Одновременное диетические заметно улучшилась память дефицита у крыс, вызванных
окислительным стрессом. Хотя витамин Е-дефицитных крыс кормили PQQ или CoQ(10) улучшили
свои функции обучения, даже когда подвергнутых гипероксии, их функция памяти поддерживается
PQQ , нежели CoQ(10) после стресса. Эти результаты позволяют предположить, что PQQ
потенциально эффективным для предотвращения нейродегенерации, вызванной окислительным
стрессом, и что его влияние зависит ни от каких антиоксидант взаимодействие с витамином Е.
J Clin Biochem Nutr. 2008 Jan;42:29-34. doi: 10.3164/jcbn.2008005.
Pyrroloquinoline Quinone (PQQ) Prevents Cognitive Deficit Caused by Oxidative Stress in Rats.
Ohwada K1, Takeda H, Yamazaki M, Isogai H, Nakano M, Shimomura M, Fukui K, Urano S.
Author information
1Division of Biological Chemistry, Shibaura Institute of Technology, 3-7-5 Toyosu, Kohtoh-ku, Tokyo

135-8548, Japan.
Abstract
The effects of pyrroloquinoline quinone (PQQ) and coenzyme Q(10) (Co Q(10)), either alone or
together, on the learning ability and memory function of rats were investigated. Rats fed a PQQsupplemented diet showed better learning ability than rats fed a CoQ(10)-supplemented diet at the early
stage of the Morris water maze test. The combination of both compounds resulted in no significant
improvement in the learning ability compared with the supplementation of PQQ alone. At the late stage
of the test, rats fed PQQ-, CoQ(10)- and PQQ + CoQ(10)-supplemented diets showed similar improved
learning abilities. When all the groups were subjected to hyperoxia as oxidative stress for 48 h, rats fed
the PQQ- and CoQ(10) supplemented diets showed better memory function than the control rats. The
concurrent diet markedly improved the memory deficit of the rats caused by oxidative stress. Although
the vitamin E-deficient rats fed PQQ or CoQ(10) improved their learning function even when subjected to
hyperoxia, their memory function was maintained by PQQ rather than by CoQ(10) after the stress. These
results suggest that PQQ is potentially effective for preventing neurodegeneration caused by oxidative
stress, and that its effect is independent of either antioxidant's interaction with vitamin E.
Введение
Активные формы кислорода (АФК), генерируемых через окислительный стресс, испытываемый в
течение длительного периода при старении вызывать окислительный изменения белков, липидов и
ДНК в тканях живых организмов [1-5]. Так как мозг более уязвим к окислительному стрессу, чем
другие органы, ROS были рассмотрены атаковать нейронов в мозге, тем самым вызывая
нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера и Паркинсонизм. В модели
системы нейродегенерации, вызванной окислительным стрессом, гипербарической оксигенации,
существенно индуцирует дефицит познавательной деятельности; то есть, дефицит в способности к
обучению и памяти хранения, крыс сопровождается замедленного типа апоптоза пирамидальных
38
клеток и накопление амилоидных β-подобных веществ в ЦС 1 область гиппокампа мозга [6-8]. В
связи с этим изменения, вызванные окислительным стрессом, уровни thiobarbituric кислота
химически-активных веществ (надольник л), гидроперекисей липидов, F2-isoprostane и
конъюгированных диенов значительно увеличиться с окислительного стресса в мозге [2, 9], и
деятельности, антиоксидантных ферментов и витамина Е содержание в мозге заметно сокращаться
[3]. Эти аномалии наблюдаются также как в обычных старых крыс и витамин Е-дефицитной
молодых крыс, не подвергнутых окислительному стрессу [6]. В отличие от молодых крыс,
получавших витамин Е-дополнить диету посмотреть нет таких отклонений, даже при нахождении в
гипербарической атмосферы [8]. Таким образом, эти результаты позволяют предположить, что
нарушение когнитивных функций при старении обусловлено окислительным стрессом, и, что
витамин Е защищает нейроны от окислительного повреждения.
Эффект антиоксиданты и антиоксидантные экстракты из натуральных продуктов, таких как
коэнзим Q10 (CoQ10) [10], витамин С и β-каротин [11], липоевой кислоты [12], мелатонин [13], гинкго
билоба [14], яблочный сок [15], какао [16], и зеленый чай [17], на когнитивный дефицит, были
широко исследованы. На основе этих выводов, антиоксиданты используются в лечении различных
видов нейродегенеративных заболеваний. В самом деле, было выявлено, что в долгосрочной
перспективе высокие дозы витамина Е в пожилом возрасте значительно улучшает когнитивные
функции [18-19]. Клиническое испытание витамина Е у больных с умеренно тяжелой стадии
болезни Альцгеймера показали, задержки в институционализации и наступлением тяжелой
деменции [20]. Таким образом, кажется вероятным, что антиоксиданты предотвращают или
улучшить когнитивные нарушения.
Pyrroloquinoline хинон (PQQ), кофактора лактатдегидрогеназы и аминоксидазы, увеличивает
продукцию фактора роста нервов (NGF), и защищает N-метил-D-аспартат (NMDA) рецепторов, за
счет прямого окисления рецептора окислительно-восстановительных сайта [21]. PQQ также
защищает нейроны от NMDA токсичности путем подавления пероксинитрита и NGF стимулирует
производство [21-23]. Кроме того, PQQ действует как антиоксидант против перекисного окисления
липидов [24]. Таким образом, вполне вероятно, что PQQ улучшает когнитивного дефицита,
вызванного окислительным стрессом, как и витамин E [7]. Чтобы проверить эту возможность, здесь,
мы изучили воздействие PQQ, CoQ10 и их сочетание на когнитивный дефицит у крыс, вызванного
гипероксии с помощью водного лабиринта Морриса тест, поскольку одновременное применение
витамина Е И CoQ10 была показана для улучшения обучения у мышей [10].
Introduction
Reactive oxygen species (ROS) generated through oxidative stress experienced over a long period
during aging induce oxidative changes to proteins, lipids, and DNAs in living tissues [1–5]. Since the brain
is more vulnerable to oxidative stress than other organs, ROS have been considered to attack neurons in
the brain, thereby inducing neurodegenerative diseases including Alzheimer’s disease and Parkinsonism.
In a model system of neurodegeneration caused by oxidative stress, hyperbaric oxygen significantly
induces deficits of cognitive performance; that is, deficits in learning ability and memory retention, in rats
accompanied by the delayed-type apoptosis of pyramidal cells and the accumulation of amyloid β-like
substances in the CA 1 region of the hippocampus of the brain [6–8]. In association with these changes
caused by oxidative stress, the levels of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), lipid
hydroperoxides, F2-isoprostane and conjugated dienes increase significantly with oxidative stress in the
brain [2, 9], and the activities of antioxidative enzymes and vitamin E content in the brain decrease
markedly [3]. These abnormalities are also observed in both normal old rats and vitamin E-deficient young
rats not subjected to oxidative stress [6]. In contrast, young rats fed vitamin E-supplemented diet show no
such abnormalities even when placed in hyperbaric atmosphere [8]. Therefore, these results suggest that
the impairment in cognitive function during aging is caused by oxidative stress, and that vitamin E
protects neurons from oxidative damage.
The effect of antioxidants and antioxidant-rich extracts from natural products such as coenzyme Q10
(CoQ10) [10], vitamin C and β-carotene [11], lipoic acid [12], melatonin [13], ginkgo biloba [14], apple juice
[15], cocoa [16], and green tea [17], on cognitive deficit have been widely investigated. On the basis of
39
these findings, antioxidants have been used in the treatment of various types of neurodegenerative
disease. In fact, it has been revealed that long-term high dose vitamin E supplementation in the elderly
significantly enhances cognitive function [18–19]. A clinical trial on vitamin E supplementation in patients
with moderately severe Alzheimer’s disease showed delays in institutionalization and the onset of severe
dementia [20]. Thus, it seems likely that antioxidants prevent or improve cognitive impairment.
Pyrroloquinoline quinone (PQQ), a cofactor of dehydrogenase and amine oxidase, increases the
production of the nerve growth factor (NGF), and protects N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors by a
direct oxidation of the receptor redox site [21]. PQQ also protects neurons from NMDA toxicity by
suppressing peroxynitrite and stimulates NGF production [21–23]. Furthermore, PQQ acts as an
antioxidant against lipid peroxidation [24]. Thus, it is likely that PQQ improves cognitive deficit caused by
oxidative stress, similarly to vitamin E [7]. To test this possibility, here, we examined the effects of PQQ,
CoQ10 and their combination on the cognitive deficit of rats caused by hyperoxia using a Morris water
maze test, because the concurrent administration of vitamin E and CoQ 10 has been shown to improve
learning in mice [10].
Обсуждение
АФК, генерируемых окислительного стресса были предложены, чтобы быть одной из причин
нейродегенеративных заболеваний [26]. В подвергающихся окислительному повреждения нервной
системы, вызванные ROS предполагает индукцию когнитивный дефицит дисфункции
нейротрансмиссии. Витамин Е является потенциальным антиоксидантом и может использоваться в
качестве дополнительного вмешательства вещества для пациентов с когнитивной дисфункцией [20,
27-28], таким же образом, обучение и память дефицита у крыс могут быть предотвращены с
помощью антиоксидантов, таких как витамин Е, β-каротин, и витамин С [8, 11, 29].
В настоящей работе мы исследовали ингибирующее влияние антиоксидантов PQQ и CoQ10и их
сочетание на эффект, индуцированный окислительный стресс на крыса когнитивной деятельности,
как оценивали с помощью водного лабиринта Морриса. Из результатов данного исследования,
очевидно, что крыс кормили PQQ-дополнить диеты, имели более выраженное улучшение в
способности к обучению, чем в контрольной крыс, получавших обычный рацион, и, что крыс
кормили CoQ10-дополнить рацион был меньше, улучшение способности к обучению на ранней
стадии судебного процесса. Комбинации PQQ и CoQ10 не показали синергетический эффект в
течение всего судебного процесса, как показано на фиг. 1. Эти результаты позволяют
предположить, что хотя оба соединения имеют мощный эффект улучшения способности к обучению
у крыс, PQQ не взаимодействуют синергически с CoQ10 стимулировать антиоксидантные события in
vivo. Сообщалось, что витамин Е действует как мощный радикалов синергически с CoQ 10 для его
регенерации обратно к снижению витамина Е, И что она улучшает когнитивного дефицита [26]. Для
выяснения того PQQ и CoQ10 взаимодействовать синергически с носителями витамина Е В ткани для
улучшения функции обучения, способность к обучению витамина Е-дефицитных крыс кормили PQQ
или CoQ10 или их одновременное диета была оценена. Хотя дефицит витамина Е снижается
максимальная способность к обучению так же, как и в случае старых крыс [8], витамин Едефицитной молодых крыс кормили PQQ или CoQ10 или их комбинации показали заметное
улучшение в их способности к обучению, как показано на фиг. 3. У крыс, получавших витамин Едополнить рацион выявил аналогичную способность к обучению соответствующим витамин Едефицитной молодых крыс, получавших PQQ или CoQ10 или их одновременное диета [8]. Эти
результаты позволяют предположить, что эффективности PQQ и CoQ10 в улучшении способности к
обучению являются независимыми взаимодействия либо антиоксидант с витамином Е, И что либо
или PQQ CoQ10 действует индивидуально в качестве эффективного вещества для улучшения
способности к обучению без взаимодействия друг с другом.
Чтобы оценить изменения в другом когнитивная функция, то есть функция памяти, крысы
содержались в 100% кислорода в течение 48 ч, как модель окислительного стресса. Хотя она
подвергалась критике сомнительной, что гипероксия вызывает АФК в тканях живых организмов,
существует несколько отчетов на АФК, генерируемых гипероксии в легких, сердечной мышце, мозге
и эритроцитах несколько животных, и на скорость ROS поколения, которая пропорциональна
40
концентрации вдыхаемого кислорода [30-31]. Таким образом, есть основания считать, что
гипероксии, использованные в настоящем исследовании индуцированных АФК в мозге крыс. Также
сообщается, что активность антиоксидантных ферментов для очистки ROS изменения в мозге через
гипероксии; следовательно, уровень липидных пероксидов, производства ROS увеличивает в мозге
[20, 21, 29].
Как показано на рис. 2, снижение функции памяти контрольных крыс, вызванных окислительным
повреждением нервной системы наблюдалось 5 дней после гипероксии в качестве окислительного
стресса. Это ухудшение функции памяти был тормозится PQQ и CoQ10 дополнениями к ним.
Интересно, хотя крыс не улучшило их способность к обучению с одновременным рацион PQQ и
CoQ10 (Рис. 1), их функция памяти поддерживается эта комбинация даже после того, как они были
подвергнуты гипероксии. Эти результаты позволяют предположить, что PQQ подавляет ухудшение
функции памяти, вызванных окислительным стрессом синергически с CoQ10 благодаря его
антиоксидантным действием. Соответственно, вполне вероятно, что PQQ antioxidatively
предотвращает окислительное повреждение нервной системы, и, следовательно, поддерживать
его когнитивной функции. Эта возможность поддерживается в предыдущих докладах, что PQQ
выступает в качестве нейропротекторных, что подавляет образование пероксинитрита и
окислительно-восстановительные модуляции NMDA-рецепторов [21, 23]. Однако, это невозможно в
настоящее время определить механизм улучшения в способности к обучению у крыс,
индуцированных PQQ, потому что такие улучшения функции обучения подразумевается, чтобы
быть независимым антиоксидантных/антирадикальное способности. Чтобы определить важнейший
вклад PQQ к улучшению когнитивного дефицита, дальнейшие исследования необходимы.
Discussion
ROS generated by oxidative stress have been proposed to be one of the causes of neurodegenerative
diseases [26]. An oxidatively damaged nervous system caused by ROS implies the induction of cognitive
deficit by dysfunction in neurotransmission. Vitamin E is a potential antioxidant and can be used as a
complementary intervention substance for patients with cognitive dysfunction [20, 27–28], in the same
way, learning and memory deficit in rats can be prevented by antioxidants, such as vitamin E, β-carotene,
and vitamin C [8, 11, 29].
In the present study, we investigated the inhibitory effects of the antioxidants PQQ and CoQ 10, and
their combination on the effect elicited by oxidative stress on rat cognitive performance, as assessed
using a Morris water maze. From the results in this study, it is evident that the rats fed the PQQsupplemented diet had a greater improvement in learning ability than the control rats fed normal diet,
and that the rats fed the CoQ10-supplemented diet had less improvement in learning ability at early stage
of the trial. The combination of PQQ and CoQ10 showed no synergistic effect throughout the trial, as
shown in Fig. 1. These results suggest that although both compounds have a potent effect of improving
the learning ability of the rats, PQQ does not interact synergistically with CoQ 10 to induce an antioxidative
event in vivo. It has been reported that vitamin E acts as a potent radical scavenger synergistically with
CoQ10 for its regeneration back to reduced vitamin E, and that it improves cognitive deficit [26]. To
elucidate whether PQQ and CoQ10 interact synergistically with native vitamin E in tissue to improve the
learning function, the learning ability of the vitamin E-deficient rats fed PQQ or CoQ10 or their concurrent
diet was assessed. Although vitamin E deficiency reduced the maximum learning ability similarly to that in
the case of aged rats [8], the vitamin E-deficient young rats fed PQQ or CoQ10 or their combination
showed a marked improvement in their learning ability, as shown in Fig. 3. The rats fed the vitamin Esupplemented diet revealed a similar learning ability to the respective vitamin E-deficient young rats fed
the PQQ or CoQ10 or their concurrent diet [8]. These results suggest that the efficacies of PQQ and CoQ10
in improving learning ability are independent of the interaction of either antioxidant with vitamin E, and
that either PQQ or CoQ10 acts individually as an effective substance for improving learning ability without
interacting with each other.
To assess the change in another cognitive function, that is, memory function, the rats were kept in
100% oxygen for 48 h as a model of oxidative stress. Although it has been criticized questionably that
hyperoxia induces ROS in living tissues, there are several reports on ROS being generated by hyperoxia in
41
the lungs, heart muscle, brain and erythrocytes of several animals, and on the rate of ROS generation
being proportional to the concentration of oxygen inhaled [30–31]. Thus, it is reasonable to consider that
the hyperoxia used in this study induced ROS in the rat brain. It has also been reported that the activity of
antioxidative enzymes for scavenging ROS changes in the brain through hyperoxia; hence, the level of lipid
peroxides produced by ROS increases in the brain [20, 21, 29].
As shown in Fig. 2, the decline in the memory function of the control rats caused by the oxidative
damage of the nervous system has been observed 5 days after hyperoxia as the oxidative stress. This
impairment in memory function was inhibited by PQQ and CoQ 10 supplementations. Interestingly,
although the rats did not improved their learning ability with a concurrent diet of PQQ and CoQ 10 (Fig. 1),
their memory function was maintained by this combination even after they were subjected to hyperoxia.
These results suggest that PQQ suppresses the impairment in memory function caused by oxidative stress
synergistically with CoQ10 through its antioxidant effect. Accordingly, it seems likely that PQQ
antioxidatively prevents the oxidative damage of the nervous system, and hence maintain its cognitive
function. This possibility is supported by previous reports that PQQ acts as a neuroprotector that
suppresses peroxynitrite formation and the redox modulation of NMDA receptor [21, 23]. However, it is
impossible at present to define the mechanism of the improvement in the learning ability of rats induced
by PQQ, because such improvement in learning function is implied to be independent of the
antioxidant/radical scavenging ability. To determine the essential contribution of PQQ to improvement in
cognitive deficit, further studies are necessary.
Pyrroloquinoline хинона , подавляет аритмии амилоидных белков.
Несколько нейродегенеративные заболевания включают избирательное повреждение
нейронных клеток в результате накопления амилоидных фибрилл. Учитывая, что формирование
амилоидных фибрилл, а также их прекурсоров олигомеров является цитотоксические агенты,
препятствующие образованию олигомеров и/или фибрилл может позволить разработку новых
терапевтических подхода к нейродегенеративных заболеваний. Здесь мы покажем, pyrroloquinoline
хинон (PQQ) ингибирует амилоидных фибрилл из амилоидных белков, бета-амилоида (1-42) и
мышь прионных белков. Мочковатый формирование мышь прионных белков в присутствии PQQ
был значительно предотвратить. Аналогично, мочковатый образование бета-амилоида (1-42) также
снизились. С дальнейшим передовые Фармакологические подходы, PQQ может стать ведущим
анти-нейродегенеративных соединения в лечении нейродегенеративных заболеваний.
Prion. 2010 Jan-Mar;4(1):26-31. Epub 2010 Jan 4.
Pyrroloquinoline quinone inhibits the fibrillation of amyloid proteins.
Kim J1, Kobayashi M, Fukuda M, Ogasawara D, Kobayashi N, Han S, Nakamura C, Inada M, Miyaura C,
Ikebukuro K, Sode K.
Author information
1Department of Biotechnology, Graduate School of Engineering, Tokyo University of Agriculture &

Technology, Koganei-shi, Tokyo, Japan.
Abstract
Several neurodegenerative diseases involve the selective damage of neuron cells resulting from the
accumulation of amyloid fibril formation. Considering that the formation of amyloid fibrils as well as their
precursor oligomers is cytotoxic, the agents that prevent the formation of oligomers and/or fibrils might
allow the development of a novel therapeutic approach to neurodegenerative diseases. Here, we show
pyrroloquinoline quinone (PQQ) inhibits the amyloid fibril formation of the amyloid proteins, amyloid beta
(1-42) and mouse prion protein. The fibril formation of mouse prion protein in the presence of PQQ was
dramatically prevented. Similarly, the fibril formation of amyloid beta (1-42) also decreased. With further
advanced pharmacological approaches, PQQ may become a leading anti-neurodegenerative compound in
the treatment of neurodegenerative diseases.
42
Защитный эффект pyrroloquinoline хинон против Abeta-индуцированной нейротоксичности в
нейробластомы человека SH-SY5Y клеток.
В нейротоксичность агрегированного бета-амилоидного (Abeta) был вовлечен в качестве
критического причиной в патогенезе болезни Альцгеймера (ба). Это может привести к
нейротоксичности в AD вызвав каскад окислительных повреждений-зависимого апоптоза в
нейронах. В настоящем исследовании мы впервые исследовали защитный эффект pyrroloquinoline
хинон (PQQ), анионные, водорастворимое соединение, которое выступает в качестве редокс кофактора бактериальных дегидрогеназ, на Abeta-индуцированной SH-SY5Y цитотоксичности.
Abeta(25-35) значительно снижается жизнеспособность клеток, увеличение количества
апоптотических-подобных клеток, и увеличение производства рос. Все эти фенотипы,
индуцированных Abeta(25-35) были заметно отменены PQQ. PQQ предварительной обработки
восстановленных клетками из Abeta(25-35)-индуцированной гибели клеток, предотвратить
Abeta(25-35)-индуцированного апоптоза, снижение производства рос. PQQ разительно снизились
Bax/Bcl-2), и подавил расщепление каспазы-3. Эти результаты показали, что PQQ может защитить
SH-SY5Y клеток против бета-амилоида индуцированной нейротоксичности.
Neurosci Lett. 2009 Oct 30;464(3):165-9. doi: 10.1016/j.neulet.2009.08.037. Epub 2009 Aug 20.
Protective effect of pyrroloquinoline quinone against Abeta-induced neurotoxicity in human
neuroblastoma SH-SY5Y cells.
Zhang JJ1, Zhang RF, Meng XK.
Author information
1Department of Surgery, The Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical College, 1 Tongdao

Beijie, Hohhot, 010050, China. zhangxiaofei1998@yahoo.com.cn
Abstract
The neurotoxicity of aggregated beta-amyloid (Abeta) has been implicated as a critical cause in the
pathogenesis of Alzheimer's disease (AD). It can cause neurotoxicity in AD by evoking a cascade of
oxidative damage-dependent apoptosis to neurons. In the present study, we for the first time investigated
the protective effect of pyrroloquinoline quinone (PQQ), an anionic, water soluble compound that acts as
a redox cofactor of bacterial dehydrogenases, on Abeta-induced SH-SY5Y cytotoxicity. Abeta(25-35)
significantly reduced cell viability, increased the number of apoptotic-like cells, and increased ROS
production. All of these phenotypes induced by Abeta(25-35) were markedly reversed by PQQ. PQQ
pretreatment recovered cells from Abeta(25-35)-induced cell death, prevented Abeta(25-35)-induced
apoptosis, and decreased ROS production. PQQ strikingly decreased Bax/Bcl-2 ratio, and suppressed the
cleavage of caspase-3. These results indicated that PQQ could protect SH-SY5Y cells against beta-amyloid
induced neurotoxicity.
Pyrroloquinoline хинон ослабляет экспрессию Гена iNOS в поврежденный спинной мозг.
Pyrroloquinoline хинон (PQQ) является естественным редокс - кофактора , который действует как
питательное вещество, антиоксидант, и редокс-модулятор. PQQ была продемонстрирована для
окисления окислительно-восстановительные модулирующим сайта N-метил-d-аспарагиновой
кислоты (NMDA) рецепторов. Такие агенты, как известно, оказывать нейропротекторное действие в
экспериментальной модели инсульта. Таким образом, мы рассмотрели возможные улучшения
эффекта PQQ на травмы спинного мозга (ТСМ) у взрослых крыс. Внутрибрюшинное введение PQQ
эффективно способствовали функциональное восстановление SCI крыс после частичной перерезки,
которому предшествовало ослабление экспрессии индуцибельной оксида азота (NO) no-синтаза
(iNOS) мРНК в месте травмы. Не участвует в средней вредных механизмы и была вовлечена в NMDA
рецептор-опосредованного нейротоксичности. В самом деле, администрация PQQ индуцированной
значительно уменьшился Размер поражения и увеличение axon плотность прилегающей области
поражения. Эти наблюдения позволяют предположить, что PQQ защищает от вторичного
повреждения путем снижения экспрессии iNOS следующие первичные физические травмы
спинного мозга.
43
Biochem Biophys Res Commun. 2009 Jan 9;378(2):308-12. doi: 10.1016/j.bbrc.2008.11.045. Epub 2008
Nov 21.
Pyrroloquinoline quinone attenuates iNOS gene expression in the injured spinal cord.
Hirakawa A1, Shimizu K, Fukumitsu H, Furukawa S.
Author information
1Laboratory of Molecular Biology, Gifu Pharmaceutical University, Mitahora-higashi, 5-6-1, Gifu

502-8585, Japan.
Abstract
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) is a naturally occurring redox cofactor that acts as an essential
nutrient, antioxidant, and redox modulator. PQQ has been demonstrated to oxidize the redox modulatory
site of N-methyl-d-aspartic acid (NMDA) receptors. Such agents are known to be neuroprotective in
experimental stroke models. Therefore, we examined the possible ameliorating effect of PQQ on spinal
cord injury (SCI) in adult rats. Intraperitoneal administration of PQQ effectively promoted the functional
recovery of SCI rats after hemi-transection, which was preceded by the attenuation of the expression of
inducible nitric oxide (NO) synthase (iNOS) mRNA in the injury site. NO is involved in the secondary
detrimental mechanisms and has been implicated in NMDA receptor-mediated neurotoxicity. In fact,
administration of PQQ induced significantly decreased lesion size and increased axon density adjoining
the lesion area. These observations suggest that PQQ protects against the secondary damage by reducing
iNOS expression following primary physical injury to the spinal cord.
Pyrroloquinoline хинон предотвращает окислительный стресс-индуцированная гибель
нейронов, вероятно, через изменения оксидативного статуса DJ-1.
Pyrroloquinoline хинон (PQQ) было показано, играют роль в качестве анти-оксиданта в
нейрональных клеток и предотвратить гибель нейрональных клеток в грызуна тактные модели. DJ1, причинный ген продукт для семейной формы болезни Паркинсона, играет роль в антиокислительный стресс функция собственн-окисление DJ-1. В данном исследовании уровень
экспрессии и окисления статус DJ-1 были обследованы в SHSY-5Y клеток и первичных
культивируемых нейронов, получавших 6-hydroxydopamine (6-OHDA) или H(2)O(2) в присутствии или
отсутствие PQQ. Пи shift DJ-1 в кислой точка, которая наблюдалась в SHSY-5Y клеток, обработанных
6-OHDA, был тормозится PQQ. TOF-MS анализы показали, что хотя уровень уменьшенном виде DJ-1,
один из активных форм DJ-1, была снижена в SHSY-5Y клеток, обработанных 6-OHDA или H(2)O(2),
PQQ повышен уровень уменьшенном виде DJ-1. Эти результаты позволяют предположить, что PQQ
предотвращает окислительный стресс-индуцированные изменения оксидативного статуса DJ-1.
Поэтому нейропротективных эффектов PQQ на окислительный стресс-индуцированная гибель
нейронов может быть, по крайней мере, в части, участвующие в повышение уровня активной
форме, DJ-1.
Biol Pharm Bull. 2008 Jul;31(7):1321-6.
Pyrroloquinoline quinone prevents oxidative stress-induced neuronal death probably through
changes in oxidative status of DJ-1.
Nunome K1, Miyazaki S, Nakano M, Iguchi-Ariga S, Ariga H.
Author information
1Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Hokkaido University, Sapporo, Japan.

Abstract
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) has been shown to play a role as an anti-oxidant in neuronal cells and
prevent neuronal cell death in a rodent stroke model. DJ-1, a causative gene product for a familial form of
Parkinson's disease, plays a role in anti-oxidative stress function by self-oxidation of DJ-1. In this study, the
expression level and oxidation status of DJ-1 were examined in SHSY-5Y cells and primary cultured
neurons treated with 6-hydroxydopamine (6-OHDA) or H(2)O(2) in the presence or absence of PQQ. The
pI shift of DJ-1 to an acidic point, which was observed in SHSY-5Y cells treated with 6-OHDA, was inhibited
by PQQ. TOF-MS analyses showed that while the level of a reduced form of DJ-1, one of the active forms
44
of DJ-1, was decreased in SHSY-5Y cells treated with 6-OHDA or H(2)O(2), PQQ increased the level of the
reduced form of DJ-1. These results suggest that PQQ prevents oxidative stress-induced changes in
oxidative status of DJ-1. Therefore, the neuroprotective effects of PQQ on oxidative stress-induced
neuronal death may be at least in part involved in increased level of an active form of DJ-1.
Pyrroloquinoline хинон сохраняет функции митохондрий и предотвращает окислительные
повреждения во взрослой крысы кардиомиоцитах.
Мы исследовали способность pyrroloquinoline хинон (PQQ) резистентность к острой
окислительного стресса в свежую изолированные взрослого мужчины кардиомиоцитов крыс.
Флуоресцентной микроскопии был использован для обнаружения генерации активных форм
кислорода (АФК) и мембранный потенциал митохондрий (Deltapsi(m)) деполяризация, вызванная
перекиси водорода. H(2)O(2) приводит к значительной гибели клеток, которая была значительно
снижена в результате преинкубации с PQQ. H(2)O(2), также привело к увеличению клеточной ROS
уровней, который определяется люминесцентные показатели см-H2XRos и dihydroethidium. ROS
уровни были значительно сужены миметика супероксиддисмутазы Mn (III) тетракис (4-бензойная
кислота) порфирина хлорид (MnTBAP) или PQQ лечения. Циклоспорин-А, который подавляет
митохондриальной проницаемости перехода, предотвратить H(2)O(2)-индуцированной Deltapsi(м)
деполяризации, как это сделал PQQ и MnTBAP. Наши результаты дают прямые свидетельства того,
что PQQ уменьшает окислительный стресс, митохондриальная дисфункция и гибель клеток в
изолированных взрослых кардиомиоцитов крыс. Эти выводы позволяют по-новому взглянуть на
механизмы PQQ действие в сердце.
Biochem Biophys Res Commun. 2007 Nov 16;363(2):257-62. Epub 2007 Aug 14.
Pyrroloquinoline quinone preserves mitochondrial function and prevents oxidative injury in adult rat
cardiac myocytes.
Tao R1, Karliner JS, Simonis U, Zheng J, Zhang J, Honbo N, Alano CC.
Author information
1Cardiology Section, San Francisco VA Medical Center and UCSF, San Francisco, CA, USA.

Abstract
We investigated the ability of pyrroloquinoline quinone (PQQ) to confer resistance to acute oxidative
stress in freshly isolated adult male rat cardiomyocytes. Fluorescence microscopy was used to detect
generation of reactive oxygen species (ROS) and mitochondrial membrane potential (Deltapsi(m))
depolarization induced by hydrogen peroxide. H(2)O(2) caused substantial cell death, which was
significantly reduced by preincubation with PQQ. H(2)O(2) also caused an increase in cellular ROS levels as
detected by the fluorescent indicators CM-H2XRos and dihydroethidium. ROS levels were significantly
reduced by a superoxide dismutase mimetic Mn (III) tetrakis (4-benzoic acid) porphyrin chloride (MnTBAP)
or by PQQ treatment. Cyclosporine-A, which inhibits mitochondrial permeability transition, prevented
H(2)O(2)-induced Deltapsi(m) depolarization, as did PQQ and MnTBAP. Our results provide direct
evidence that PQQ reduces oxidative stress, mitochondrial dysfunction, and cell death in isolated adult rat
cardiomyocytes. These findings provide new insight into the mechanisms of PQQ action in the heart.
Механизмы повреждения клеток при инфаркте миокарда являются не полностью изучены.
Восстановление кровотока в качестве лечения острой ишемии является распространенным и
эффективным терапевтическим подходом. Хотя реперфузии после транзиторных ишемических
эпизода разрешений восстановления тканей, он также может вызвать непоправимые повреждения.
Ишемии и реперфузии сердца вызвать глубокие повреждения клетки и ткани дисфункции. Это
хорошо установлено, что выброс активных форм кислорода (АФК) сопровождает реперфузии после
ишемического события и, что антиоксиданты могут защитить от этой травмы [1; 2].
Он также признал, что митохондриальная дисфункция способствует нарушениями работы сердца
при ишемии/реперфузии (I/R) травмы. Например, чрезмерное ROS поколения поврежденных
митохондрий была вовлечена как один из механизмов, посредством которого сердечной myocyte
смерть наступает в течение ишемического повреждения [3]. Это привело к концепции, что
45
митохондрии являются рациональное мишенью для анти-ишемического препаратов [4], и
экспериментальные использование антиоксидантов для предотвращения ишемического
повреждения сердца [5].
Pyrroloquinoline хинон (PQQ) является биогенным широко распространен в природе и служит нековалентно связаны окислительно-восстановительные кофактора в ряде бактериальных
quinoprotein дегидрогеназ [6]. В присутствии reducants, PQQ очищает ROS бактерий [7]. In vitro
исследования показывают, что PQQ защищенных изолированных митохондрий печени от
повреждений после окислительного стресса [8] и очистке супероксид-радикалов [9; 10]. PQQ был
нейропротекторное в грызуна тактный модель [11; 12], предположительно, путем очистки
пероксинитрита [13]. Наши предыдущие in vivo крыса исследования I/R травмы показал, что PQQ
снижение инфаркте миокарда размера, улучшение сердечной функции [14; 15], а также снижение
перекисного окисления липидов, как измеряется уровень малонового диальдегида [14]. На
основании этого исследования, мы предположили, что PQQ охраняемых сердце от я/R травмы
через свое действие свободных радикалов.
До Дата однако, не было никаких исследований, характеризующих механизм PQQ эффекты в
изолированных кардиомиоцитах или на Рось поколения в этих клетках. Поэтому целью данного
исследования было изучение влияния PQQ на оксидантно-индуцированной дисфункции
тромбоцитов и гибели клеток.
Mechanisms of cell injury during myocardial infarction are incompletely understood. Restoration of
blood flow as a treatment for acute ischemia is a common and effective therapeutic approach. Although
reperfusion after a transient ischemic episode permits tissue recovery, it can also cause further
irreparable damage. Ischemia and reperfusion of the heart induce profound cellular damage and tissue
dysfunction. It is well-established that a burst of reactive oxygen species (ROS) accompanies reperfusion
after an ischemic event and that antioxidants can protect against this injury [1; 2].
It is also well-recognized that mitochondrial dysfunction contributes to impaired cardiac performance in
ischemia/reperfusion (I/R) injury. For example, excessive ROS generation by damaged mitochondria has
been implicated as one of the mechanisms by which cardiac myocyte death occurs during ischemic injury
[3]. This has led to the concept that mitochondria are a rational target for anti-ischemic drugs [4], and to
the experimental use of antioxidants to prevent ischemic injury to the heart [5].
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) is a nutrient widely distributed in nature and serves as a non-covalently
bound redox cofactor in a series of bacterial quinoprotein dehydrogenases [6]. In the presence of
reducants, PQQ scavenges ROS in bacteria [7]. In vitro studies show that PQQ protected isolated liver
mitochondria from damage after oxidative stress [8] and scavenged superoxide radicals [9; 10]. PQQ was
neuroprotective in a rodent stroke model [11; 12] presumably by scavenging peroxynitrite [13]. Our
previous in vivo rat studies of I/R injury showed that PQQ reduced myocardial infarct size, improved
cardiac function [14; 15], and also reduced lipid peroxidation as measured by malondialdehyde levels [14].
Based on this study, we suggested that PQQ protected the heart from I/R injury via its action as a free
radical scavenger.
To date however, there have been no studies characterizing the mechanism of PQQ effects in isolated
cardiac myocytes or on ROS generation in these cells. Therefore, the aim of this study was to investigate
the effect of PQQ on oxidant-induced mitochondrial dysfunction and cell death.
Нейропротекция при pyrroloquinoline хинон (PQQ) в обратимой средней мозговой артерии
(СМА) во взрослой крысы.
Pyrroloquinoline хинон (PQQ) является естественным редокс - кофактора , который действует как
питательное вещество, антиоксидант, и редокс-модулятор. Ранее сообщалось снизить инфаркт
размер в 7-дневного потомства крыс с in vivo церебральной гипоксии/ишемии модель (Jensen et al.,
1994). В этом исследовании Мы проверили, является ли улучшение найден в поведенческих мер
защиты и при гистологическом меры infarcted ткани через 72 ч после обратимой средней мозговой
артерии (СМА) (rMCAo) у взрослых крыс. Два часа rMCAo было наведено у взрослых крыс с
46
использованием внутрипросветного технике наложения шва. PQQ (10, 3 и 1 мг/кг) было дано после
внутривенной инъекции в начале, или 3 ч после инициации, 2 ч rMCAo. Нейроповеденческие
дефицита оценивали ежедневно в течение 3 дней с последующим инфарктом объемов измерений
2,3,5-triphenyltetrazolium хлорид (ТТС) окрашивание. PQQ на 10 мг/кг infused в начале, или 3 ч после
инициации, rMCAo было эффективным в снижении церебрального инфаркта объемы измерены 72 ч
позже. В 3 ч после ишемии, в дозе 3 мг/кг значительно снижается инфаркт объем по сравнению с
корабля-лечить животных, но 1 мг/кг была неэффективной. Нейроповеденческие показатели были
значительно лучше в PQQ-группе, получавшей лечение по сравнению с корабля управления, когда
PQQ был дан на 10 и 3 мг/кг, но не на 1 мг/кг. Таким образом, PQQ - нейропротекторное когда дано
как единое администрирования не менее 3 ч после начала rMCAo. Эти данные указывают на то, что
PQQ может быть полезным neuroprotectant в ход терапии.
Brain Res. 2006 Jun 13;1094(1):200-6. Epub 2006 May 18.
Neuroprotection by pyrroloquinoline quinone (PQQ) in reversible middle cerebral artery occlusion in
the adult rat.
Zhang Y1, Feustel PJ, Kimelberg HK.
1Neural and Vascular Biology, Ordway Research Institute, 150 New Scotland Avenue, Albany, NY

12208, USA.
Abstract
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) is a naturally occurring redox cofactor that acts as an essential
nutrient, antioxidant, and redox modulator. It has previously been reported to reduce infarct size in 7-dayold rat pups with an in vivo cerebral hypoxia/ischemia model (Jensen et al., 1994). In this study, we tested
whether improvement is found in both behavioral measures of protection and by histological measures of
infarcted tissue at 72 h after reversible middle cerebral artery occlusion (rMCAo) in adult rats. Two-hour
rMCAo was induced in adult rats using the intraluminal suture technique. PQQ (10, 3, and 1 mg/kg) was
given once by intravenous injection at the initiation, or 3 h after the initiation, of 2 h rMCAo.
Neurobehavioral deficits were evaluated daily for 3 days followed by infarct volumes measurements by
2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) staining. PQQ at 10 mg/kg infused at the initiation, or 3 h after
the initiation, of rMCAo was effective in reducing cerebral infarct volumes measured 72 h later. At 3 h
after ischemia, a dose of 3 mg/kg significantly reduced infarct volume compared to vehicle-treated
animals, but 1 mg/kg was ineffective. Neurobehavioral scores were also significantly better in the PQQtreated group compared to the vehicle controls when PQQ was given at 10 and 3 mg/kg, but not at 1
mg/kg. Thus, PQQ is neuroprotective when given as a single administration at least 3 h after initiation of
rMCAo. These data indicate that PQQ may be a useful neuroprotectant in stroke therapy.
Pyrroloquinoline хинон модулирует количество митохондрий и функцию у мышей.
Когда pyrroloquinoline хинон (PQQ) добавлена аминокислота, но иначе питательно полный
базисной диеты, улучшает рост-связанные переменные в молодых мышей. Мы рассмотрели PQQ и
митохондриальной функции, основанные на наблюдениях, что PQQ недостаток проявляется в
повышенных концентраций глюкозы в плазме крови у молодых мышей, и PQQ дополнение
стимулирует митохондриального комплекса 1 активность in vitro. PQQ-дефицитных weanling мышам
20-30% снижение относительного объема митохондрий в печени; нижних дыхательных
контрольные соотношения и нижних дыхательных орбит, чем PQQ-дополнить мышей (2 мг PQQ/кг
корма). У мышей от плотины кормили обычной лаборатории диеты, но переключился на отъеме
базисной диеты, глюкозы плазмы, Ala, Gly, Ser концентрации были повышены на 4 wk (PQQ- против
PQQ+), но не на 8 нед. Относительное содержание митохондриальной (отношение ДНК к ядерной
ДНК) также имел тенденцию (P<0.18), будет ниже (PQQ- против PQQ+) на 4 нед, но не в 8 нед. PQQ
также счетчики митохондриального комплекса 1 ингибитора, diphenylene иодониевых (DPI). Мыши
были gavaged с 0, 0.4, или 4 микрогр PQQ/г массы тела (BW) ежедневно в течение 14 d. На каждом
PQQ уровень, DPI вводили (я.стр.) на 0, 0.4, 0.8 или 1.6 микрогр DPI/g BW. В PQQ-дефицитных
мышей, подвергавшихся воздействию 0.4 4.0 или микрогр DPI/г потерянного веса и имели более
47
низкий уровень глюкозы в плазме крови, чем PQQ-дополнить мышей (P<0,05). Кроме того,
фибробласты рассмотрела (3)H-PQQ Добавлено клеточных культур, культивируемых гепатоцитах
сохраняется митохондриальной PQQ концентрациях, аналогичных тем, которые наблюдаются в
условиях in vivo. В совокупности эти результаты показывают, что пищевые PQQ может влиять на
количество митохондрий и функцию, в частности, перинатальной и weanling мышей.
J Nutr. 2006 Feb;136(2):390-6.
Pyrroloquinoline quinone modulates mitochondrial quantity and function in mice.
Stites T1, Storms D, Bauerly K, Mah J, Harris C, Fascetti A, Rogers Q, Tchaparian E, Satre M, Rucker RB.
Author information
1Department of Nutrition (College of Agriculture and Environmental Sciences), Los Angeles, CA

90089, USA.
Abstract
When pyrroloquinoline quinone (PQQ) is added to an amino acid-based, but otherwise nutritionally
complete basal diet, it improves growth-related variables in young mice. We examined PQQ and
mitochondrial function based on observations that PQQ deficiency results in elevated plasma glucose
concentrations in young mice, and PQQ addition stimulates mitochondrial complex 1 activity in vitro.
PQQ-deficient weanling mice had a 20-30% reduction in the relative amount of mitochondria in liver;
lower respiratory control ratios, and lower respiratory quotients than PQQ-supplemented mice (2 mg
PQQ/kg diet). In mice from dams fed a conventional laboratory diet, but switched at weaning to the basal
diet, plasma glucose, Ala, Gly, and Ser concentrations were elevated at 4 wk (PQQ- vs. PQQ+), but not at 8
wk. The relative mitochondrial content (ratio of mtDNA to nuclear DNA) also tended (P<0.18) to be lower
(PQQ- vs. PQQ+) at 4 wk, but not at 8 wk. PQQ also counters the mitochondrial complex 1 inhibitor,
diphenylene iodonium (DPI). Mice were gavaged with 0, 0.4, or 4 microg PQQ/g body weight (BW) daily
for 14 d. At each PQQ level, DPI was injected (i.p.) at 0, 0.4, 0.8, or 1.6 microg DPI/g BW. The PQQdeficient mice exposed to 0.4 or 4.0 microg DPI/g lost weight and had lower plasma glucose levels than
PQQ-supplemented mice (P<0.05). In addition, fibroblasts took up (3)H-PQQ added to cell cultures, and
cultured hepatocytes maintained mitochondrial PQQ concentrations similar to those observed in vivo.
Collectively, these results indicate that dietary PQQ can influence mitochondrial amount and function,
particularly in perinatal and weanling mice.
Pyrroloquinoline хинон усиливает регенерацию перерезана седалищного нерва у крыс.
Изучение влияния pyrroloquinoline хинон (PQQ) на нервные регенерации перерезана
седалищного нерва в животных моделях.
Методы:
Сорок SD крыс массой 220-240 г были рандомизированы в PQQ группа (n = 20) и контрольную
группу (n = 20). Каждое животное прошли перерезки седалищного нерва операции. После
операции, PQQ 0,5 мл (250 микрогр/кг) вводили в эксплуатацию сайт в PQQ группы, в то время как
тот же объем физиологического раствора был доставлен в контрольной группе. Нервные
функциональной оценки, электрофизиологической индекс записи были осуществлены в
соответствии с проектно-экспериментальный. Вновь созданные нерва образцы были собраны 12
недель после операции для морфологических исследований.
Результаты:
В PQQ группа была хорошая регенерация нерва и седалищного нерва функции, функционального
индекса седалищного нерва, электрофизиологические индекс и морфологического облика были
выше контрольной группы (P < 0,05).
Выводы:
PQQ имеет замечательный эффект в усилении регенерации нерва иссечение периферического
нерва.
Chin J Traumatol. 2005 Aug;8(4):225-9.
Pyrroloquinoline quinone enhances regeneration of transected sciatic nerve in rats.
48
Li HH1, Liu SQ, Peng H, Zhang N.
Author information
1Department of Orthopedics, Ren Min Hospital, Wuhan University, China. lihaohuan@sina.com.cn

To investigate the effect of pyrroloquinoline quinone (PQQ) on nerve regeneration of transected sciatic
nerve in animal models.
METHODS:
Forty SD rats weighing 220-240 g were randomized into a PQQ group (n = 20) and a control group (n =
20). Each animal underwent sciatic nerve transection operation. After the operation, PQQ 0.5 ml (250
microg/Kg) was injected at the operation site in the PQQ group, while the same volume of normal saline
was delivered in the control group. Nerve functional evaluation, electrophysiological index recording were
carried out according to the experimental design. Newly generated nerve specimens were harvested 12
weeks postoperatively for morphological studies.
RESULTS:
In the PQQ group there was a good nerve regeneration and the sciatic nerve function, sciatic nerve
function index, electrophysiological index and morphological appearance were superior to the control
group (P < 0.05).
CONCLUSIONS:
PQQ has a remarkable effect in enhancing nerve regeneration of transected peripheral nerve.
Pyrroloquinoline хинон (PQQ) инфаркте миокарда уменьшается размер и улучшает функцию
сердца крыс в моделях ишемии и ишемии/реперфузии.
Как pyrroloquinoline хинон (PQQ)- это окислительно-восстановительный кофактора в
млекопитающих, мы попросили, если это кардиопротекторный. Крысы были подвергнуты 2 ч левой
передней нисходящей (LAD) коронарной артерии перевязка без реперфузии (модель 1, ишемия). В
модели 2 (ишемия/реперфузия), крысы были подвергнуты 17 или 30 мин окклюзии ПМЖВ и 2 ч
реперфузии. PQQ (15-20 мг/кг) было дано мне.п., либо за 30 мин до окклюзии ПМЖВ (доработки),
или я.v. в начале реперфузии (лечение). В модели 1, PQQ снижение инфаркт Размер (10.0 +/- 1.5 vs
19.1 +/- 2.1%, P < 0,01). В модели 2, либо PQQ Предварительная обработка или лечение также
уменьшается инфаркт Размер (18.4 +/- 2.3 и 25,6 +/- 3.5% против 38.1 +/- 2.6%, P < 0,01). PQQ привел
выше LV развитых давления и РН (+)dP/dt 1-2 ч после реперфузии (P < 0.05), и меньше эпизодов
фибрилляции желудочков. PQQ доз (5-20 мг/кг) была обратно связана инфаркт Размер. PQQ
снижение миокардиальной ткани уровней малонового диальдегида (мда), показателя перекисного
окисления липидов (316 +/- 88 vs 99 +/- 14 нмоль/г, P < 0.01). PQQ либо в качестве предварительной
обработки или лечения в начале реперфузии является весьма эффективным в снижении инфаркт
размер и улучшение сердечной функции в дозе, связанных с образом в крысиных моделях ишемии
и ишемии/реперфузии. Оптимальная доза в данном исследовании, на которой экспонировались ни
почек, ни печени токсичность, был 15 мг/кг, но в меньших дозах, также может быть эффективным.
Мы заключаем, что PQQ, который появляется, чтобы действовать как акцептор свободных
радикалов в ишемизированного миокарда, является высокоэффективным кардиопротекторное
средство.
Cardiovasc Drugs Ther. 2004 Nov;18(6):421-31.
Pyrroloquinoline quinone (PQQ) decreases myocardial infarct size and improves cardiac function in
rat models of ischemia and ischemia/reperfusion.
Zhu BQ1, Zhou HZ, Teerlink JR, Karliner JS.
Author information
1Cardiology Section, VA Medical Center, San Francisco, California 94121, USA.

Abstract
As pyrroloquinoline quinone (PQQ) is a redox cofactor in mammals, we asked if it is cardioprotective.
Rats were subjected to 2 h of left anterior descending (LAD) coronary artery ligation without reperfusion
(model 1, ischemia). In model 2 (ischemia/reperfusion), rats were subjected to 17 or 30 min of LAD
49
occlusion and 2 h of reperfusion. PQQ (15-20 mg/kg) was given i.p., either 30 min before LAD occlusion
(Pretreatment) or i.v. at the onset of reperfusion (Treatment). In model 1, PQQ reduced infarct size (10.0
+/- 1.5 vs 19.1 +/- 2.1%, P < 0.01). In model 2, either PQQ Pretreatment or Treatment also reduced infarct
size (18.4 +/- 2.3 and 25.6 +/- 3.5% vs 38.1 +/- 2.6%, P < 0.01). PQQ resulted in higher LV developed
pressure and LV (+)dP/dt after 1-2 h of reperfusion (P < 0.05), and fewer ventricular fibrillation episodes.
PQQ dose (5-20 mg/kg) was inversely related to infarct size. PQQ reduced myocardial tissue levels of
malondialdehyde (MDA), an indicator of lipid peroxidation (316 +/- 88 vs 99 +/- 14 nmol/g, P < 0.01). PQQ
given either as Pretreatment or as Treatment at the onset of reperfusion is highly effective in reducing
infarct size and improving cardiac function in a dose-related manner in rat models of ischemia and
ischemia/reperfusion. The optimal dose in this study, which exhibited neither renal nor hepatic toxicity,
was 15 mg/kg, but lower doses may also be efficacious. We conclude that PQQ, which appears to act as a
free radical scavenger in ischemic myocardium, is a highly effective cardioprotective agent.
50
Скачать