Pyrroloquinoline-Quinone Is More Than an Antioxidant: A Vitamin-like Accessory Factor Important in Health and Disease Prevention (2021)

https://doi.org/10.3390/biom11101441

 

PQQ(피롤로퀴놀린 퀴논)는 세포 대사, 미토콘드리아 생성, 면역 강화, 염증 억제 등 인체 건강에 중요한 역할을 하는 물질이다. 과거에는 주로 항산화제로만 알려졌지만, 최근 연구를 통해 PQQ가 단순한 항산화 기능을 넘어 비타민과 유사한 생리적 역할을 수행한다는 사실이 밝혀졌다. PQQ는 미량으로도 강력한 효과를 발휘하며, 신경 보호, 대사 조절, 노화 방지에 중요한 역할을 한다.

 

PQQ의 주요 역할과 기전

1. 항산화 및 세포 보호

• PQQ는 체내 산화 스트레스를 효과적으로 줄이는 강력한 항산화제다.
• 활성산소(ROS) 제거 능력이 비타민 C나 비타민 E보다 100~1000배 뛰어나며, 세포 손상 및 노화 방지에 기여한다.
• 특히, 세포 내 중요한 단백질과 DNA를 산화 손상으로부터 보호한다.

2. 미토콘드리아 생성 및 기능 개선

• 미토콘드리아는 세포 내 에너지를 생성하는 역할을 하는데, PQQ는 미토콘드리아 생성을 촉진해 세포 에너지 대사를 최적화한다.
• NAD+ 의존적 시르투인(sirtuin) 활성화를 통해 세포의 에너지 대사, 항산화 방어, 노화 방지에 핵심적인 역할을 한다.
• PQQ 보충은 세포 내 ATP 생산을 증가시켜 신체적 피로를 줄이고, 전반적인 체력을 향상시킨다.

3. 염증 완화 및 면역력 강화

• PQQ는 염증 반응을 억제하는 데 효과적이며, IL-6와 C-반응성 단백질(CRP) 같은 염증 표지 물질 수치를 감소시킨다.
• 면역 세포의 활성화를 촉진해 감염 및 염증성 질환 예방에 기여한다.
• 장내 미생물 군집을 개선해 장벽 기능을 강화하고, 대사 건강을 향상시킨다.

4. 신경 보호 및 뇌 건강 증진

• PQQ는 뇌세포의 산화 스트레스를 줄이고, 신경 보호 효과를 발휘한다.
• 파킨슨병, 알츠하이머병과 같은 신경 퇴행성 질환에서 뇌세포를 보호하며, 기억력 및 인지 기능을 향상시킨다.
• 혈류 순환을 개선해 뇌 활성도를 높이고, 신경 전달 물질 생성에도 기여한다.

5. 심혈관 건강과 대사 기능 지원

• PQQ는 심혈관계에서 산화 스트레스를 줄이고, 혈액 순환 개선에 도움을 준다.

• 간에서 지방 축적을 억제하고, 지방간 및 대사 증후군 예방에 기여한다.
• 혈당과 혈중 지질 농도를 조절해 당뇨 및 대사 질환 예방 효과를 보인다.

 

주요 연구 결과

1. 동물 실험 결과

• PQQ가 결핍된 식단을 섭취한 쥐와 돼지는 성장 지연, 피부 및 모발 상태 악화, 미토콘드리아 감소 등이 나타났다.
• PQQ 보충 후 이러한 증상이 회복되었으며, 체중 증가와 조직 회복이 관찰되었다.
• 쥐 실험에서 PQQ 보충은 심장 허혈-재관류 손상에서 생존율을 높이고, 조직 손상을 줄이는 효과를 보였다.

2. 임상 연구 결과

• 성인 대상 연구에서 PQQ를 5~20mg씩 매일 섭취한 그룹은 염증 표지 물질인 IL-6와 CRP 수치가 감소했다.
• PQQ는 미토콘드리아 생성을 촉진해 운동 후 회복 속도를 높이고, 피로를 줄이는 데 도움을 주었다.
• 노인을 대상으로 한 임상시험에서는 PQQ 보충이 인지 기능과 기억력을 개선하는 결과를 보였다.

3. 안전성과 권장 섭취량

• PQQ는 미국 FDA에서 "일반적으로 안전한 성분(GRAS)"으로 분류되어 있다.
• 부작용 없이 일일 최대 20mg까지 안전하게 섭취 가능하며, 동물 실험에서는 체중 1kg당 400mg까지도 안전한 것으로 확인되었다.

 

주요 기전과 생리적 효과

1. 미토콘드리아 생성 촉진: NAD+ 대사를 지원하여 미토콘드리아 재생과 에너지 생산 최적화

2. 염증 억제: NF-κB 및 NLRP3 염증 복합체의 활동을 억제해 염증 반응 감소
3. 신경 보호: 알츠하이머, 파킨슨병 등 신경 질환에서 신경 보호 및 회복 효과
4. 대사 개선: 지방 축적 억제, 혈당 및 혈압 조절, 대사 질환 예방
5. 장내 환경 개선: 장내 미생물 군집 조절 및 장 건강 증진

 

 

PQQ와 전자전달 반응

1. PQQ의 산화환원 특성

• PQQ는 산화된 형태(PQQox)와 환원된 형태(PQQH2)를 자유롭게 오갈 수 있어 강력한 산화환원 촉매로 작용한다.
• PQQ는 NAD(P)H, 티올(thiol) 계열 분자(예: 글루타치온), 아스코르브산(비타민 C) 등으로부터 전자를 받아들여 환원된다.
• 환원된 PQQH2는 활성산소(ROS)와 같은 산화적 손상을 유발하는 분자들로 전자를 전달하여 이를 중화한다.

2. 항산화 효과

• PQQH2는 과산화 라디칼(peroxyl radical), 유기 라디칼, 산소 라디칼 등의 활성산소를 중화시킨다.
• 이 과정에서 PQQ는 스스로 산화되며, 다시 전자를 받아들일 준비가 되는 순환 반응을 반복한다. 이 특성 덕분에 PQQ는 효율적인 항산화제로 평가된다.

3. 전자전달과 미토콘드리아 연계

• PQQ는 미토콘드리아 내 전자전달계에서도 역할을 한다. 특히, 유비퀴논(ubiquinone) 및 사이토크롬(cytochrome)과 같은 분자들과 상호작용하며 전자전달을 돕는다.
• 이를 통해 미토콘드리아에서의 ATP 생산 효율을 높이고, 에너지 대사를 최적화한다.

4. α-토코페롤(비타민 E)과의 시너지

• PQQ는 α-토코페롤(비타민 E)과 상호작용하여, α-토코페록실 라디칼(산화된 비타민 E)을 환원시킨다.
• 이 과정은 비타민 E를 재활용하여 지질 과산화(lipid peroxidation) 억제를 강화하며, 세포막 손상을 예방한다.

5. 핵심 메시지

• PQQ는 항산화제 중에서도 효율적인 "전자전달 촉매"로, 체내 산화환원 반응을 조절하며 산화 스트레스를 줄이는 데 핵심 역할을 한다.
• 활성산소 제거, ATP 생성 지원, 비타민 E 재활용 등 다양한 기전을 통해 세포 보호와 에너지 대사 개선에 기여한다.

 

 

PQQ와 세포 NAD+ 대사의 연관성

1. PQQ와 NAD+의 상호작용

• NAD+는 세포 에너지 대사에서 필수적인 조효소로, 산화환원 반응과 미토콘드리아 기능에 핵심적인 역할을 한다.
• PQQ는 NAD+의 생성을 촉진한다. 이는 Nampt(니코틴아미드 포스포리보실트랜스퍼레이스)라는 효소의 발현을 증가시켜 NAD+ 생합성을 활성화시키기 때문이다.

2. NAD+와 시르투인 활성화

• NAD+는 시르투인(SIRT) 효소의 활성에 필수적이다. 시르투인은 세포 내 DNA 복구, 항산화 방어, 미토콘드리아 생성, 그리고 노화 방지에 관여한다.
• PQQ는 NAD+ 농도를 높여 시르투인의 활성을 증진시키고, 이를 통해 세포 에너지 대사와 항산화 능력을 강화한다.
  • SIRT1: 세포핵에서 작용하며 DNA 복구와 세포 신호 전달 조절
  • SIRT3: 미토콘드리아에서 작용하며 산화 스트레스 방어와 에너지 생성 조절

3. 미토콘드리아 생성 촉진

• PQQ는 PGC-1α(Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha)를 활성화한다. 이는 미토콘드리아 생성과 관련된 주요 전사 조절 인자다.
• PGC-1α는 NRF-1, NRF-2와 같은 전사 인자를 활성화시켜 새로운 미토콘드리아를 생성하고, 세포 에너지 생산을 증가시킨다.

4. 산화 스트레스 조절 및 항산화 방어

• PQQ는 미토콘드리아의 기능을 강화하면서, 활성산소(ROS) 생성을 억제한다.
• 동시에 NAD+와 PQQ는 항산화 방어를 통해 산화 스트레스를 줄이고, 세포 손상 및 노화를 방지한다.

5. 핵심 요약

• PQQ는 NAD+의 생성을 촉진하여 에너지 대사를 최적화하고, 항산화 방어 및 노화 방지에 기여한다.
• 시르투인 활성화와 미토콘드리아 생성 촉진을 통해 세포 기능을 유지하고, 대사 질환 예방에 도움을 준다.

 

결론 및 활용 방안

PQQ는 신체의 전반적인 건강을 증진시키는 강력한 성분으로, 특히 항산화, 신경 보호, 대사 조절 등 다양한 효과를 가진다. 미토콘드리아 생성을 통해 에너지 수준을 높이고, 노화 방지 및 면역 강화에 기여한다. PQQ는 특히 신체적 피로를 겪는 사람, 고강도 운동을 하는 운동선수, 염증성 질환에 취약한 사람들에게 유용하다.

권장 섭취 방법

• PQQ 보충제를 매일 10~20mg 섭취하는 것이 효과적이다.

• 항산화 작용을 극대화하기 위해 비타민 C, 비타민 E와 함께 섭취하면 더욱 좋다.

 

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