Metabolic and Biochemical Effects of Pyrroloquinoline Quinone (PQQ) on Inflammation and Mitochondrial Dysfunction: Potential Health Benefits in Obesity and Future Perspectives (2024)

https://doi.org/10.3390/antiox13091027

 

PQQ는 항산화 및 항염증 효과를 가진 천연 화합물로, 비만, 미토콘드리아 기능 장애, 염증 관련 질환에서 잠재적 치료제로 주목받고 있다. PQQ는 지방 대사 조절, 미토콘드리아 건강 증진, 염증 완화 및 근육 손실 방지에 중요한 역할을 할 수 있으며, 본 논문은 이를 뒷받침하는 과학적 증거를 제시하고 있다.

 

비만과 PQQ의 역할

비만의 병리학적 특징

1. 만성 염증: 비만 시 지방조직에서 TNF-α, IL-6, IL-1β 등 염증성 사이토카인이 과도하게 분비되며, 이는 인슐린 저항성과 대사질환을 유발
2. 산화 스트레스: 지방 축적으로 인해 미토콘드리아에서 활성 산소종(ROS)이 과잉 생성되며, 이는 세포 손상과 염증을 증폭
3. 대사 불균형: 에너지 과잉 섭취로 지방 합성이 촉진되고 지방 연소는 억제되어 내장 지방 및 전신 지방 증가

PQQ의 효과

1. 지방 축적 억제
   • 동물 연구에서 PQQ(20mg/kg/일)를 6주간 보충 시, 총 지방량 및 내장 지방량 감소
   • 지방 세포 크기 축소 및 지방 조직 내 지방 방울 크기 감소 확인
2. 대사 건강 개선
   • 혈당, 총 콜레스테롤, LDL 콜레스테롤, 중성지방 수치 감소
   • 인슐린 저항성 개선 효과 관찰
3. 작용 기전
   • 지방 합성 억제(ACC, SREBP-1의 활성 감소)
   • 지방산 산화 촉진(PGC-1α 발현 증가)
   • AMP-활성 단백질 키나아제(AMPK) 활성화로 에너지 대사 개선

 

미토콘드리아 기능과 PQQ

미토콘드리아 기능 장애와 비만

1. 문제점
   • 비만은 미토콘드리아의 산화적 인산화 효율을 감소시켜 지방산 대사를 억제하고 에너지 생산 효율 저하
   • ROS 과잉 생성으로 세포 손상 및 염증 촉진
2. 미토콘드리아와 건강: 미토콘드리아의 정상적인 기능은 에너지 균형, 지방 대사, 세포 생존에 필수적

PQQ의 미토콘드리아 개선 효과

1. 미토콘드리아 생합성 촉진
   • PGC-1α 발현 증가로 미토콘드리아 DNA 복제와 효소 활성 향상
   • 미토콘드리아 막전위 및 ATP 생성 능력 유지
2. ROS 억제: 활성 산소종 생성 감소 및 산화 스트레스로부터 세포 보호
3. 임상 연구: PQQ 보충(20mg/일, 6주)은 미토콘드리아 생합성을 활성화하고 젊은 남성의 유산소 운동 성능 향상
4. 분자적 기전: JAK/STAT, MAPK 등 세포 신호 경로 조절로 항염증 및 항산화 효과 발휘

 

염증과 PQQ의 항염증 효과

염증과 비만의 연관성

1. 지방조직의 염증
   • 과도한 지방 축적으로 인한 만성 저등급 염증
   • 지방세포에서 IL-6, TNF-α 같은 염증성 사이토카인 과잉 분비
2. 염증이 유발하는 질환: 지방간, 당뇨병, 심혈관계 질환, 신경계 질환 등과 연관

PQQ의 항염증 기전

1. 사이토카인 억제: TNF-α, IL-1β, IL-6 수준 감소
2. 세포 손상 억제
   • NF-κB 경로 억제로 염증 반응 완화
   • 간 및 신장에서 면역세포 침투 감소 및 조직 손상 억제
3. 기타 건강 이점: 간 섬유화 진행 억제, 심근 손상 완화, 신경 염증 감소

 

근육 건강과 PQQ

비만과 근육 소실

1. 근육 소실의 원인
   • 비만으로 인한 염증과 산화 스트레스가 단백질 합성을 억제하고 분해를 촉진
   • 미토콘드리아 기능 저하로 근육 내 에너지 대사 저하
2. 결과: 근육량 감소, 신체 기능 저하(악력, 이동 능력 등)

PQQ의 근육 건강 증진 효과

1. 근육 소실 방지
   • JAK2/STAT3, NF-κB 경로 억제로 단백질 분해 억제
   • 산화 스트레스 감소로 근육 단백질 합성 촉진
2. 미토콘드리아 건강 개선
   • PGC-1α 활성화로 미토콘드리아 생합성 증가
   • 에너지 대사 및 근섬유 적응 개선
3. 임상 연구: PQQ 보충(21.5mg/일, 12주)은 근력(다리 근력, 악력) 및 신체 기능(걷기 테스트) 향상

 

 

PQQ의 주요 작용 경로

1. 지방 대사 개선

• 상향 조절된 경로 (↑)
  • AMPK(AMP-활성 단백질 키나제): 에너지 균형을 조절하는 주요 효소로, PQQ는 AMPK를 활성화해 지방산 산화를 촉진한다.
  • PGC-1α (미토콘드리아 생합성 조절인자): 지방산 연소와 미토콘드리아 효율성을 증진시켜 지방 감소에 기여한다.
• 억제된 경로 (↓)
  • ACC (Acetyl-CoA Carboxylase): 지방산 합성의 주요 효소로, PQQ는 이 효소의 활동을 억제해 지방 축적을 감소시킨다.
  • SREBP-1 (Sterol Regulatory Element-Binding Protein 1): 지방 합성과 관련된 유전자 발현을 억제함으로써 지방 축적을 방지

2. 미토콘드리아 기능 향상

• 미토콘드리아 생합성: PQQ는 PGC-1α를 통해 미토콘드리아 DNA 복제와 효소 활성을 증대시킨다.
• ROS 감소: 활성 산소종(ROS) 생성을 억제해 산화 스트레스를 완화하고 세포 손상을 줄인다.
• 미토콘드리아 막전위 보호: 미토콘드리아의 안정성을 유지하고 에너지 생산 효율을 높인다.

3. 근육 건강 유지

• 단백질 분해 억제: NF-κB, JAK/STAT 경로 억제를 통해 염증성 단백질 분해 경로를 차단한다.
• 산화 스트레스 완화: 근육에서 발생하는 ROS를 감소시켜 근육 소실을 방지한다.
• 근육 적응 강화: PGC-1α 활성화로 산화적 근섬유 전환과 근육 에너지 대사 효율을 향상시킨다.

 

결론

PQQ는 항산화, 항염증 효과를 통해 비만, 미토콘드리아 기능 장애, 염증 관련 질환에 긍정적인 영향을 줄 수 있다. 특히, 지방 대사 조절, 근육 건강 유지, 염증 억제, 미토콘드리아 기능 향상에서 두드러진 효과가 관찰되었다. 그러나 장기적인 안전성과 효과를 확인하기 위해 추가적인 대규모 임상 연구가 필요하다.

 

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