PQQ

Beschrijving

In 1979 werd pyrroloquinoline quinon geïdentificeerd, een verbinding verwant aan de b-vitamines. Het wordt afgekort als PQQ en ook weleens methoxatin genoemd, of vertaald als pyrroloquinoline-chinon. PQQ stimuleert groei en is essentieel voor het functioneren van de mitochondriën. Dit zijn celorganellen waarin verbranding plaatsvindt waardoor ATP wordt aangemaakt, wat een belangrijke rol speelt bij onze energievoorziening. Het is gebleken dat PQQ, evenals NAD en FAD, fungeert als co-enzym voor reductie-oxidatie-reacties. (Stites 2000)

 

PQQ was de eerste van vier ortho-quinon cofactoren (o-quinonen), afgeleid van tryptofaan en tyrosine, die ontdekt werd. Al deze o-quinonen worden door bepaalde redoxenzymen, de quinoenzymen, gebruikt als cofactoren. Zo worden biochemische reacties gekatalyseerd. (Salisbury 1979; McIntire 1998) PQQ maakt in bacteriën de krebscyclus, voor vorming van energie, mogelijk. (Goodwin 1998) Het lijkt er echter op dat zoogdieren geen PQQ kunnen bio-synthetiseren. Het werd tot nog toe enkel gevonden als een niet-covalente cofactor in bacteriële enzymen. De o-quinonen die later werden ontdekt zijn, in tegenstelling tot PQQ, covalent gebonden aan de enzymen die zij dienen. (Stites, 2000)

 

PQQ wordt om te beginnen aangetroffen in moedermelk. Daarnaast lijkt het waarschijnlijk dat micro-organismen de belangrijkste bron zijn voor zowel planten als dieren. Echter, de gewone bacteriestammen in het darmkanaal lijken maar weinig PQQ te synthetiseren. Dit maakt voedsel de belangrijkste bron. Het werd in alle geanalyseerde plantaardige voedingsmiddelen aangetroffen, maar vooral in groene paprika, kiwi, papaja, peterselie en tofu. Deze voedingsmiddelen bevatten 2–3 µg per 100 g. Groene thee bevat ongeveer dezelfde hoeveelheid per 120 ml. Geschat wordt dat mensen gemiddeld 0.1–1.0 mg PQQ per dag binnenkrijgen. De aanwezigheid ervan in de voeding en de negatieve effecten van het schrappen uit de voeding doet denken dat het gaat om een vitamine, ofwel essentiële of nuttige voedingsstof. (McIntire, 1998; Kumazawa, 1995)

 

Evenals bij essentiële voedingsstoffen reageert het immuunsysteem op een laag PQQ-niveau: een PQQ-tekort gaat gepaard met meerdere defecten in de immuunfunctie, witte bloedcellen verliezen hun capaciteit om adequaat te reageren. Het weglaten van PQQ uit een zoogdier-dieet heeft bovendien groeistoornissen en een verminderde en abnormale reproductieve functie tot gevolg. (Stites 2000; Akagawa 2016; Harris 2013) Daarentegen dient gesuppleerd PQQ als cofactor voor de enzymen die betrokken zijn bij cellulaire groei, ontwikkeling, differentiatie, overleving en andere cellulaire functies. PQQ verbetert de energieproductie doordat het directe invloed heeft op sleutelenzymen in de mitochondriën. (Chowanadisai 2009) Tot nu toe hebben onderzoeken zich hoofdzakelijk gericht op het vermogen van PQQ om het geheugen en de cognitie te beschermen bij ouder wordende dieren en mensen.

Werking

Biochemie en farmacokinetiek

Zoals beschreven werkt PQQ bij zoogdieren als een redox-cofactor. Het gaat dus op een belangrijke verbinding die uit de voeding dient te worden opgenomen. Het lijkt erop dat PQQ gemakkelijk geabsorbeerd wordt, de absorptie kan variëren van twintig tot tachtig procent. (Smidt 1991)

 

Het bijzondere aan PQQ is niet alleen dat het niet covalent gebonden is aan de enzymen die het dient, het is bovendien in een veel grotere mate dan andere antioxidanten in staat om herhaaldelijke oxidatie- en reductiereacties te katalyseren. Zo is PQQ, door zijn stabiele karakter, honderd tot duizend keer efficiënter dan de andere o-quinonen.  

Dezen hebben de neiging om zelf te oxideren of te condenseren tot inactieve vormen. (Harris 2013)

Als redox-cofactor beschermt PQQ tegen mitochondriale schade. Echter, het beschermt de mitochondria niet alleen tegen oxidatieve stress het bevordert tevens de mitochondriogenese, de spontane generatie van nieuwe mitochondriën in verouderende cellen. (Chowanadisai 2007) Hierdoor verbetert de mitochondriale functie enorm.

Na PQQ-suppletie is er sprake van een relatieve afname in mitochondriaal gerelateerde tussenproducten en metabolieten in de urine. Dit wijst op een verhoogde mitochondriale efficiëntie. Ook een onderzoek met 10 menselijke deelnemers tussen van 21 tot 34 jaar, die eerst 0,22 en toen 0,3 mg PQQ per kg lichaamsgewicht gesuppleerd kregen, wees dit uit. De bloedniveaus van de ontstekingsmarkers plasma C-reactief proteïne en interleukine-6 daalden significant. Bovendien waren de veranderingen in urinemetabolieten consistent met verbeterde mitochondria-gerelateerde functies.

 

Dit lijkt er op te wijzen dat de effecten die PQQ op dieren heeft overeen komen met de effecten die het op mensen heeft. Talrijke dierstudies wijzen uit dat PQQ het vermogen heeft om de mitochondriale energieproductie te verbeteren. (Harris, 2013)

 

Mechanismen

PQQ heeft mogelijk farmacologische effecten via activering van AMP-kinase, een enzym dat in levende cellen wordt gevonden en dat dient als een regulerende 'hoofdschakelaar' in het energiemetabolisme.

 

De volgende mechanismen zijn gevonden bij dierstudies:

 

·         Orale suppletie van o-quinonen verhoogt de gevoeligheid van B- en T-cellen voor mitogenen, waardoor hun celdeling wordt bevorderd en de afweer verbetert. (Cheng 2014)

·         PQQ wekt fosforylering op en activeert CREB, resulterend in een  verhoging van mitochondriale biogenese en functie. (Chowanadisai 2009; 2010)

·         PQQ verbetert insulinesignalering en de glucoseopname door de translocatie van GLUT-4 (glucose transporter). Hierdoor verbeterde de glucosetolerantie bij muizen. (Akagawa 2016)

·         Door de activering van AMP-kinase wordt vermoedelijk het LDL-cholesterol verlaagd. (Akagawa 2016)

·         PQQ is een effectieve antioxidant die de mitochondria niet alleen beschermt tegen de gevolgen van oxidatieve stress en tegen inactivatie van de mitochondriale ademhalingsketen. (Stites 2000)

·         Behandeling met PQQ verlaagt het gehalte van het glucocorticoïde cortisol. Dit leidt tot daling van het ontstaan van cataract, mogelijk via het herstel van glutathion niveaus, die verlaagd zijn als reactie op cortisol. (Stites, 2000; Nishigori 1993; Urakami 1997).

 

De hersencellen en hersenfunctie worden op verschillende manieren beschermd door PQQ:

·         De hemoglobineconcentratie verhoogt en de zuurstofverzadiging van het weefsel reduceert in de rechter prefrontale cortex (getest met tNIRS), resulterend in een verbeterd zuurstofgebruik in de prefrontale cortex, verbeterde cerebrale doorbloeding en cognitieve functie. (Nakano 2016) dit is gebleken uit een 12 weken durend onderzoek onder twintig gezonde deelnemers van vijftig tot zeventig jaar die dagelijks 20 mg PQQ ontvingen.

·         Het blokkeert de vorming van iNOS, dit is een belangrijke bron van reactieve stikstofcomponenten, die schadelijk zijn voor hersencellen (Rucker 2009)

·         Het gaat de strijd aan met toxines, waaronder kwik, glutamaat en oxidopamine. Hiermee beschermt het de hersenen tegen neurotoxiciteit. De productie en afgifte van zenuwgroeifactor (NGF) wordt gestimuleerd, waardoor de groei, het onderhoud en de uitbreiding van bepaalde neuronen wordt gereguleerd. PQQ verbetert ook de synthese en secretie van de neurotrofine zenuwgroeifactor in bepaalde humane- en muizencellen. In vivo veroorzaakt PQQ een bijna 2-voudige toename van zenuwgroeifactor in de neocortex van het brein van knaagdieren. (Stites, 2000; Akagawa 2016)

·         Het beschermt tegen de mutatie van het DJ-1-gen en voorkomt de ontwikkeling van alfasynucleïne.

·         Het beschermt de zenuwcellen tegen de schadelijke effecten van bèta-amyloïde-eiwit. (Akagawa 2016; Kim 2010)

 

Indicaties

PQQ heeft een nutritioneel belang en heeft vele fysiologische effecten. Het verhoogt de mitochondriale functie en activeert AMPk. Hierom is het waarschijnlijk dat PQQ een positief effect heeft op allerhande gezondheidsproblemen. (Akagawa 2016)

Preklinische onderzoeken en initiële klinische evaluatie geven inderdaad aan dat PQQ een breed scala aan klinische toepassingen heeft. PQQ-suppletie kan met name uitkomst bieden bij problemen die veroorzaakt worden door een verlaagde mitochondriale functie.

Hierbij valt te denken aan (vroegtijdige) veroudering, metabole stoornissen zoals obesitas, insulineresistentie en diabetes type 2 en chronische degeneratieve aandoeningen, waaronder de ziekte van Alzheimer en Parkinson. (Bauerly 2011; Akagawa 2016)

 

Klinische toepassingen

·         Mitochondriale insufficiëntie en disfunctie

·         Chronische ontsteking

·         Eventueel verminderde vruchtbaarheid (Harris 2013)

·         PQQ-deficiëntie verlaagt het metabolisme, het is mogelijk dat suppletie het metabolisme verhoogt met eventueel gewichtsverlies tot gevolg. (Bauerly 2011)

·         Hoog cholesterol- en triglyceridengehalte in het bloed

In een onderzoek ontvingen deelnemers met een LDL boven de 140 mg/dl 6 weken PQQ-suppletie. Het totaal- en LDL-cholesterol daalden significant, waarschijnlijk door de activatie van AMPk. (Nakano 2015)

·         Insuline-resistentie en onvoldoende controle over de bloedsuikerspiegel

De mitochondriale disfunctie bij diabetes is nauw verwant aan de mate van hyperglykemie en leefstijlfactoren. (Bhatti 2017) PQQ-deficiëntie verhoogde in dierstudies het glucose- en lipide niveau in het plasma, verminderde de hoeveelheid mitochondriën in de lever met 20-30% en verhinderde de mitochondriale respiratie. Suppletie met PQQ draaide deze mitochondriale veranderingen en metabole stoornissen terug en verbeterde het lipidenprofiel van diabetische ratten aanzienlijk. (Stites 2006; Bauerly 2011)

·         Neurodegeneratie

·         Beroerte

In meerdere experimentele diermodellen verminderde PQQ de kans op een ernstige beroerte, daarbij kan het de hersencellen beschermen tegen oxidatieve schade in beroertemodellen. (Stites 2000)

·         Parkinson en Alzheimer

PQQ vermindert mutatie van het DJ-1-gen en ontwikkeling van alfasynucleïne waardoor het kan beschermen tegen Parkinson. (Akagawa 2016; Kim 2010) Het beschermt tevens de zenuwcellen tegen bèta-amyloïde-eiwit, in verband gebracht met de ziekte van Alzheimer (Akagawa 2016; Kim 2010)

·         Cognitieve achteruitgang en versnelde veroudering

PQQ kan gebruikt worden om het energieniveau en de cognitie te verbeteren via een verbeterde mitochondriale functie.

Cognitieve stoornissen veroorzaakt door chronische oxidatieve stress verminderen de prestaties bij geheugentests en verbeteren in diermodellen bij PQQ-suppletie (Akagawa 2016)

In verschillende studies is de cognitieve functie, bij gezonde en vergeetachtige deelnemers, onderzocht. PQQ bleek op zichzelf in dier- en mensmodellen al effectief om het (werk)geheugen en het leervermogen te verbeteren, in combinatie met CoQ10 werden nog betere resultaten waargenomen. Tevens is verbetering in vitaliteit, vermoeidheid, spanningsangst, depressie, woede, vijandigheid en verwarring waargenomen, in combinatie met verminderde slaperigheid bij het ontwaken en verbeterde inslaap- en slaaptijd. Deze verbeteringen correleerden met veranderingen in de cortisol-ontwakingsrespons. (Akagawa 2016; Nakano 2009; Koikeda 2011; Nakano 2012)

·         Verminderd uithoudingsvermogen

Zowel PQQ-suppletie als training worden geassocieerd met mitochondriale biogenese, daarom is het aannemelijk dat een combinatie van beiden een synergetisch prestatie-verhogend effect kan hebben. Mogelijk vergroot PQQ-suppletie het uithoudingsvermogen.(Hwang, 2018)

Bijwerkingen

Er zijn geen bijwerkingen of toxische reacties bekend bij gebruik van de aanbevolen hoeveelheid PQQ. Dit is gebleken uit een dubbelblind vier weken durend onderzoek met een dosis van 20 of 60 mg/ dag of placebo gedurende 4 weken. Hierbij is niet alleen de subjectieve waarneming gemeten, maar tevens de urinaire concentratie van NAG, een biomarker voor renale tubulaire schade. Het NOAEL-gehalte ligt op 100 mg/ kg lichaamsgewicht per dag gedurende 90 dagen. (Liang 2015; Nakano 2013)

NB: PQQ is niet onderzocht bij zwangere vrouwen en vrouwen die borstvoeding geven.

Interacties

Er zijn geen interacties met anderen supplementen en geneesmiddelen bekend bij gebruik van PQQ in de aanbevolen dosering. (Liang 2015; Nakano 2013) 

Dosering

De geschatte inname van PQQ uit voedingsmiddelen is waarschijnlijk lager dan 500 μg. Voor therapeutische effecten kan echter veel meer geadviseerd worden.

Synergisme

Voor het effect op de cognitieve functies kan een combinatie met CoQ10 een synergetisch effect hebben. (Nakano 2009) Ook duurtraining en PQQ zouden een synergetisch effect kunnen hebben.

Referenties

 

1.      Akagawa M, Nakano M, Ikemoto K (2016) Recent progress in studies on the health benefits of pyrroloquinoline quinone. Biosci Biotechnol Biochem 80(1):13–22

2.      Akagawa M, Nakano M, Ikemoto K (2016) Recent progress in studies on the health benefits of pyrroloquinoline quinone. Biosci Biotechnol Biochem 80(1):13–22

3.      Bauerly K, Harris C, Chowanadisai W et al (2011) Altering pyrroloquinoline quinone nutritional status modulates mitochondrial, lipid, and energy metabolism in rats. PLoS One 6:e21779

4.      Bauerly KA, Storms DH, Harris CB, Hajizadeh S, Sun MY, Cheung CP, et al (2006) Pyrroloquinoline quinone nutritional status alters lysine metabolism and modulates mitochondrial DNA content in the mouse and rat. Biochim Biophys Acta 2006;1760:1741–8.

5.      Bhatti JS, Bhatti GK, Reddy PH (2017) Mitochondrial dysfunction and oxidative stress in metabolic disorders - a step towards mitochondria based therapeutic strategies. Biochim Biophys Acta 1863(5):1066–1077

6.      Chowanadisai W, Bauerly K, Tchaparian E, Rucker RB (2007) Pyrroloquinoline quinone (PQQ) stimulates mitochondrial biogenesis. FASEB J 21:854

7.      Chowanadisai W, Bauerly KA, Tchaparian E, Wong A, Cortopassi GA, Rucker RB (2010) Pyrroloquinoline quinone stimulates mitochondrial biogenesis through cAMP response element-binding protein phosphorylation and increased PGC-1α expression. J Biol Chem 285:142–152

8.      EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA), Safety of pyrroloquinoline quinone disodium salt as a novel food pursuant to Regulation (EC) No 258/97 doi: 10.2903/j.efsa.2017.5058

9.      Gonzalez-Franquesa A, Patti ME (2017) Insulin resistance and mitochondrial dysfunction. Adv Exp Med Biol 982:465–520

10.  Goodwin, P. M. & Anthony, C. (1998) The biochemistry, physiology and genetics of PQQ and PQQ-containing enzymes. Adv. Microb. Physiol. 40:1–80.

11.  Harris CB, Chowanadisai W, Mishchuk DO et al (2013) Dietary pyrroloquinoline quinone (PQQ) alters indicators of inflammation and mitochondrial-related metabolism in human subjects. J Nutr Biochem 24(12):2076–2084

12.  Hirakawa A, Shimizu K, Fukumitsu H, Furukawa S (2009) Pyrroloquinoline quinone attenuates iNOS gene expression in the injured spinal cord. Biochem Biophys Res Commun 378:308–312

13.  Hwang P, Willoughby DS (2018) Mechanisms behind Pyrroloquinoline Quinone Supplementation on Skeletal Muscle Mitochondrial Biogenesis: Possible Synergistic Effects with Exercise. J Am Coll Nutr. 2018 May 1:1-11. doi:10.1080/07315724.2018.1461146.

14.  Itoh Y, Hine K, Miura H et al (2016) Effect of the antioxidant supplement pyrroloquinoline quinone disodium salt (BioPQQ™) on cognitive functions. Adv Exp Med Biol 876:319–325

15.  Jensen FE, Gardner GJ, Williams AP et al (1994) The putative essential nutrient pyrroloquinoline quinone is neuroprotective in a rodent model of hypoxic/ischemic brain injury. Neuroscience 62:399–406

16.  Kasahara T, Kato T (2003) Nutritional biochemistry: a new redoxcofactor vitamin for mammals. Nature 422:832

17.  Kim J, Harada R, Kobayashi M, Kobayashi N, Sode K (2010) The inhibitory effect of pyrroloquinoline quinone on the amyloid formation and cytotoxicity of truncated alpha-synuclein. Mol Neurodegener 5:20

18.  Kim J, Kobayashi M, Fukuda M et al (2010) Pyrroloquinoline quinone inhibits the fibrillation of amyloid proteins. Prion 4(1):26–31

19.  Koikeda T, Nakano M, Masuda K (2011) Pyrroloquinoline quinone disodium salt improves higher brain function. Med Consult New Remedies 48:519–527

20.  Kumazawa T, Sato K, Seno H et al (1995) Levels of pyrroloquinoline quinone in various foods. Biochem J 307:331–333

21.  Liang C, Zhang X, Wang W, Song Y, Jia X (2015) A subchronic oral toxicity study on pyrroloquinoline quinone (PQQ) disodium salt in rats. Food Chem Toxicol 75:146–150

22.  Nakano M, Kawasaki Y, Suzuki N, Takara T (2015) Effects of pyrroloquinoline quinone disodium salt intake on the serum cholesterol levels of healthy Japanese adults. J Nutr Sci Vitaminol 61(3):233–240

23.  Nakano M, Murayama Y, Hu L et al (2016) Effects of antioxidant supplements (BioPQQ™) on cerebral blood flow and oxygen metabolism in the prefrontal cortex. Adv Exp Med Biol 923:215–222

24.  Nakano M, Suzuki H, Imamura T, Lau A, Lynch B (2013) Genotoxicity of pyrroloquinoline quinone (PQQ) disodium salt (BioPQQ™). Regul Toxicol Pharmacol 67:189–197 Effects of PQQ & CoQ10 on Memory

25.  Nakano M, Ubukata K, Yamamoto T, Yamaguchi H (2009) Effect of pyrroloquinoline quinone (PQQ) on mental status of middle-aged and elderly persons. FOOD Style 21 13(7):50–53

26.  Nakano M, Yamamoto T, Okumura H, Tsuda A, Kowatari Y (2012) Effects of oral supplementation with pyrroloquinoline quinone on stress, fatigue, and sleep. Funct Foods Health Dis 2:307–324

27.  Nunome K, Miyazaki S, Nakano M, Iguchi-Ariga S, Ariga H (2008) Pyrroloquinoline quinone prevents oxidative stress-induced neuronal death probably through changes in oxidative status of DJ-1. Biol Pharm Bull 31(7):1321–1326

28.  Ohwada K, Takeda H, Yamazaki M et al (2008) Pyrroloquinoline quinone (PQQ) prevents cognitive deficit caused by oxidative stress in rats. J Clin Biochem Nutr 42:29–34

29.  Paz MA, Martin P, Fluckiger R et al (1996) The catalysis of redox cycling by pyrroloquinoline quinone (PQQ), PQQ derivatives, and isomers and the specificity of inhibitors. Anal Biochem 238:145– 149

30.  Rucker R, Chowanadisai W, Nakano M (2009) Potential physiological importance of pyrroloquinoline quinone. Altern Med Rev 14(3):268–277

31.  Steinberg F, Stites TE, Anderson P et al (2003) Pyrroloquinoline quinone improves growth and reproductive performance in mice fed chemically defined diets. Exp Biol Med (Maywood) 228:160–166

32.  Stites T, Storms D, Bauerly K et al (2006) Pyrroloquinoline quinone modulates mitochondrial quantity and function in mice. J Nutr 136:390–396

33.  Stites TE, Mitchell AE, Rucker RB (2000) Physiological importance of quinoenzymes and the O-quinone family of cofactors. J Nutr. 2000 Apr;130(4):719-27.

34.  Yamaguchi K, Sasano A, Urakami T, Tsuji T, Kondo K (1993) Stimulation of nerve growth factor production by pyrroloquinoline quinone and its derivatives in vitro and in vivo. Biosci Biotechnol Biochem 57(7):1231–1233

35.  Zhang P, Xu Y, Sun J et al (2009) Protection of pyrroloquinoline quinone against methylmercury-induced neurotoxicity via reducing oxidative stress. Free Radic Res 43:224–233

36.  Zhang Q, Shen M, Ding M, Shen D, Ding F (2011) The neuroprotective action of pyrroloquinoline quinone against glutamate-induced apoptosis in hippocampal neurons is mediated through the activation of PI3K/Akt pathway. Toxicol Appl Pharmacol 252(1):62–72

37.  Zhang Y, Feustel PJ, Kimelberg HK (2006) Neuroprotection by pyrroloquinoline quinone (PQQ) in reversible middle cerebral artery occlusion in the adult rat. Brain Res 1094:200–206

Cookies

Als u verder klikt op onze website, gaat u er ook mee akkoord dat we cookies gebruiken. Daarmee verzamelen we gegevens en volgen we wat bezoekers doen op onze website. Met die informatie verbeteren we onze website en tonen we informatie die aansluit bij wat u interesseert. Als u geen cookies accepteert, kunt u geen video's bekijken of content delen op social media. Meer informatie.

Cookies zelf instellen