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神經退化疾病的福音:PQQ???

神經退化疾病的福音:PQQ???
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某個天氣晴朗的午後,微笑到其他藥局逛逛找靈感時,突然看到了PQQ這個目前保健品中較少見的成分,引起了微笑的好奇心,到底是什麼神奇的東西呢?本週就讓我們一起來瞧瞧~~

PQQ是什麼?

Pyrroloquinoline quinone(簡稱PQQ),結構如下圖一所示,是一種氧化還原輔酶,為水溶性且對熱穩定,做為電子轉移催化劑(Eletron transfer catalyst)參與體內氧化還原反應,並可形成Quinoprotein,目前最常使用的為PQQ的鈉鹽,因溶解度高而被用於大多數的研究中。人體不能自行合成PQQ,只能藉由飲食得到,因為具有幫助細胞代謝作用,也有日本學者將PQQ歸類為維生素B的一種;天然食物像是:納豆、芹菜、奇異果以及母奶中含有此成分,PQQ目前並沒有正式被認可為維生素的一種,但因為參與許多細胞內訊息傳遞反應以及在動物實驗幫助粒線體生成的作用,而受到許多學者的重視和研究,到底是不是真的這麼神奇?我們一起從實證方面來研究看看。

PQQ的作用?

抗氧化作用

如下圖二,PQQ可從還原劑得到兩個電子,形成PQQH2,許多細胞實驗中都證實:PQQ可以保護細胞不受氧化壓力影響,其清除自由基的能力為維生素C的6-7倍,並且可將維生素E接受電子後形成的自由基還原成維生素E。

神經細胞保護認知功能維護

神經細胞容易受到氧化壓力損傷而凋亡,而神經細胞的凋亡又被認為和退化性疾病:阿茲海默症或帕金森氏症有相關性,因此PQQ在這方面的作用非常受到青睞。細胞實驗中,PQQ可保護神經細胞中不受6-OHDA 或 H2O2的攻擊,此細胞保護效果可能是因為其自由基的清除作用(尤其是氧自由基),比較有趣的一點是研究發現PQQ可以促進星狀細胞及纖維細胞分化,或合成神經生長因子(nevre growth factor,NGF);小鼠實驗發現,連續9週給予20 mg/kg體重/天的劑量,PQQ組比安慰劑組有更佳的學習能力,並在高氧引起的氧化壓力後48小時,仍有較好的學習能力。

2011年日本一個隨機、雙盲、安慰劑對照試驗收錄了65位,50-70歲(自己或是被家人、同事認為健忘的),分組為每日服用PQQNa2 20mg、PQQNa2 20mg + Q10 300mg和安慰劑組,並且使用RBANS(Repeatable Battery for the Assessment of Neuropsychological Status )來評估受試者的立即記憶、視覺空間/立體記憶、語言、注意力和延遲記憶(Delay memory),結果發現,受試組和安慰劑組並沒有太大差異,不過本來RBANS分數就較低的組別,在試驗第8週和第16週時,PQQNa2 20 mg +Q10 300 mg組有比較顯著的分數進步【1】。

2016一篇收錄在考科藍(cochrane)臨床試驗資料庫中的一篇文獻,針對41位年長健康受試者進行隨機分組、雙盲試驗,給予20 mg PQQ和安慰劑對照,試驗期間12週,發現可以提升認知功能、選擇性注意(Selective attention)註1以及視覺空間認知功能(visualspatial cognitive function),並且血液以及腎臟檢查並未發現有副作用產生【2】;另一篇則是收錄了20位50-70歲的健康受試者,以20 mg/日的劑量連續12週後,和安慰劑組相較可以提升右側前額皮質(Prefrontal cortex)的血紅素濃度和總血紅素、在雙側的前額皮質都可觀察到組織血氧濃度上昇,機轉可能是增加區域性腦血流(regional cerebral blood flow)和氧氣的代謝【3】。

註1:選擇性注意,簡單的例子就像是"藍色"兩個字是什麼顏色?我們需要先忽略這兩字字意上的意思,才能答出正確答案紅色。

抗糖尿病

至於PQQ為什麼會和糖尿病扯上關係呢?因為粒線體經由訊息傳遞的作用,掌管著體內的代謝作用還有細胞功能,也有些文獻指出持續運動以及飲食調整,可以恢復(至少部分)的粒線體缺失,改善體內代謝的狀況還有胰島素敏感性,動物實驗也發現:PQQ缺乏的年輕小鼠,血糖濃度較高且肝臟的粒線體比正常鼠減少20-30%、飲食中缺乏PQQ組的老鼠,血中的脂質和酮體也會上升,主因是因為粒線體數量下降而減少能量的消耗,不過目前並沒有PQQ用於糖尿病的人體臨床試驗,其降血糖機轉可能和刺激GLUT4(Glucose transporter 4)移位至細胞膜而增加細胞的葡萄糖使用有關【1】。

抗類澱粉蛋白(Amyloid proteins)纖維形成

類澱粉蛋白(Amyloid proteins)被認為和體內許多神經退化疾病有相關性,2010一篇細胞實驗中指出 ,於amyloid β (1–42)細胞培養液中添加濃度分為別100 uM和300 uM的PQQ,如下圖三之A(圓形為沒有添加PQQ的細胞組、灰色三角形為含PQQ 100、黑色三角形為含PQQ 300 uM),可以看到有添加PQQ得類澱粉蛋白纖維形成受到抑制,且濃度越高越明顯;圖B為現顯微鏡下的類澱粉蛋白形成情況,圖左為類澱粉形成比較短的纖維型態,而添加PQQ的圖右則形成非晶型的類澱粉蛋白聚集(細長型);圖C則是使用光散射法所得到的結果,另外PQQ對於α-synuclein註2、prion註3等其他蛋白質也有抑制的效果,試驗中可看到PQQ的抑制效果和劑量成正比,不過不同種類的蛋白質其作用效果不同,因此目前學者推斷:PQQ可能是靠著和蛋白質尾端的Lys端形成鍵結,因此不同蛋白質所含的Lys基團量多寡,會影響PQQ的作用【4】。

註2:α-synuclein為一個含140個胺基酸的單鏈蛋白質,目前發現α-synuclein過量聚集和帕金森氏症的發病可能有相關性。
註3:prion是一種感染性的致病因子,引起的Prion disease也為一種神經退化性疾病。

PQQ的副作用和毒性

小鼠實驗發現,口服PQQ後有62%於小腸被快速吸收,並且在24小時內經由腎臟排出,單次服用0.2 mg/kg體重的PQQNa2後,3小時後可快速達到血中最大濃度,雄鼠之LD50為1000 – 2000 mg/kg體重,雌鼠則為500 – 1000 mg/kg體重;一項小型雙盲、隨機、安慰劑對照之人體試驗,收錄30位健康受試者,分別連續服用4週20 mg和60 mg/日的劑量和安慰劑,肝功能(AST和SGOT)和腎功能指數(測尿液中的N-acetyl-β(D)glucosaminidase濃度,腎小管受損時濃度會上升)都不受影響【5】。

微笑藥師的結論

目前對於PQQ的人體研究都仍偏小型,且研究多為同一家公司提供之產品,仍須更大型研究來證實其效益, 且多數為細胞或是動物實驗,微笑建議:目前神經退化疾病如:阿滋海默症、帕金森氏症等,仍以醫院的正規治療為主,但在正規治療外,PQQ可能是個較安全,可以輔助正規治療的其他選擇。

參考文獻

  1. Akagawa, Mitsugu, Masahiko Nakano, and Kazuto Ikemoto. “Recent progress in studies on the health benefits of pyrroloquinoline quinone.” Bioscience, biotechnology, and biochemistry 80.1 (2016): 13-22.
  2. Itoh, Yuji, et al. “Effect of the antioxidant supplement pyrroloquinoline quinone disodium salt (BioPQQ™) on cognitive functions.” Oxygen Transport to Tissue XXXVII. Springer, New York, NY, 2016. 319-325.
  3. Nakano, Masahiko, et al. “Effects of Antioxidant Supplements (BioPQQ™) on Cerebral Blood Flow and Oxygen Metabolism in the Prefrontal Cortex.” Oxygen Transport to Tissue XXXVIII. Springer, Cham, 2016. 215-222.
  4. Kim, Jihoon, et al. “Pyrroloquinoline quinone inhibits the fibrillation of amyloid proteins.” Prion 4.1 (2010): 26-31.
  5. Rucker R, Chowanadisai E, Nakano M. Potential physiological importance of pyrroloquinoline quinone. Altern. Med. Res.2009;14:268–277.
  6. Rucker R, Chowanadisai E, Nakano M. Potential physiological importance of pyrroloquinoline quinone. Altern. Med. Res.2009;14:268–277.
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