PQQ

Beschreibung

Im Jahre 1979 wurde Pyrrolochinolinchinon entdeckt, eine Verbindung, die mit den B-Vitaminen verwandt ist. Der Substanzname wird mit PQQ abgekürzt, manchmal wird die Bezeichnung Methoxatin verwendet und im englischen Sprachraum ist die Substanz unter dem Namen Pyrroloquinoline quinon bekannt. PQQ stimuliert Wachstum und ist für die Funktion der Mitochondrien essenziell. Das in diesen Zellorganellen durch Verbrennung erzeugte ATP spielt eine wichtige Rolle bei der Energieversorgung des menschlichen Körpers. Es hat sich gezeigt, dass PQQ, ebenso wie NAD und FAD, als Coenzym für Reduktions-Oxidations-Reaktionen dient. (Stites 2000)

 

PQQ wurde als erster von insgesamt vier Orthochinon-Cofaktoren (o-Chinone), die sich aus Tryptophan und Tyrosin ableiten, identifiziert. Alle diese o-Chinone werden von bestimmten Redoxenzymen, den Chinoenzymen, als Cofaktoren verwendet. Auf diese Weise werden biochemische Reaktionen katalysiert. (Salisbury 1979; McIntire 1998) PQQ ermöglicht den Krebszyklus, der zur Energieerzeugung in Bakterien dient. (Goodwin 1998) Es scheint jedoch, dass Säugetiere PQQ nicht selbst biosynthetisieren können. Es wurde bisher nur als nicht-covalenter Cofaktor in bakteriellen Enzymen gefunden. Die später entdeckten o-Chinone sind im Gegensatz zu PQQ covalent an die Enzyme, für die sie verwendet werden, gebunden. (Stites, 2000)

 

In erster Linie ist PQQ in der Muttermilch enthalten. Darüber hinaus sind wahrscheinlich Mikroorganismen die wichtigste Quelle für Pflanzen und Tiere. Die für gewöhnlich im Darmtrakt vorkommenden Bakterienstämme scheinen jedoch eher wenig PQQ zu synthetisieren. Dadurch wird die Nahrung zur wichtigsten Quelle. PQQ wurde in allen analysierten pflanzlichen Nahrungsmitteln gefunden, jedoch vor allem in grüner Paprika, Kiwi, Papaya, Petersilie und Tofu. Diese Nahrungsmittel enthalten 2-3 µg pro 100 g. Grüner Tee enthält etwa die gleiche Menge pro 120 ml. Es wird geschätzt, dass Menschen durchschnittlich 0,1-1,0 mg PQQ pro Tag aufnehmen. Sein generelles Vorhandensein in der Nahrung und die negativen Auswirkungen seines Fehlens deuten darauf hin, dass es sich um ein Vitamin handelt, entweder um einen essenziellen oder um einen nützlichen Nährstoff. (McIntire, 1998; Kumazawa, 1995)

 

Wie bei anderen essenziellen Nährstoffen reagiert das Immunsystem auch auf einen verringerten PQQ-Wert: Ein PQQ-Mangel geht mit mehreren Defekten der Immunfunktion einher und die weißen Blutkörperchen verlieren ihre Fähigkeit, angemessen zu reagieren. Fehlen von PQQ in der Nahrung von Säugetieren äußert sich zudem in Wachstumsstörungen und reduzierter und anormaler Fortpflanzungsfunktion. (Stites 2000; Akagawa 2016; Harris 2013) Hingegen erweist sich supplementiertes PQQ als Cofaktor für die Enzyme, die am Zellwachstum, der Entwicklung, der Differenzierung, dem Überleben und weiteren Zellfunktionen beteiligt sind. PQQ verbessert die Energieproduktion, indem es direkten Einfluss auf die Schlüsselenzyme in den Mitochondrien ausübt. (Chowanadisai 2009) Bisher konzentrierten sich Studien vor allem auf die Fähigkeit von PQQ, Gedächtnis und Kognition bei alternden Tieren und Menschen zu schützen.

 

Wirkung

Wie bereits beschrieben, wirkt PQQ bei Säugetieren als Redoxfaktor. Es handelt sich also um eine wichtige Verbindung, die aus der Nahrung aufgenommen werden muss. Es zeigt sich, dass PQQ leicht aufgenommen wird, die Resorption kann von zwanzig bis achtzig Prozent variieren. (Smidt 1991)

 

Das Besondere an PQQ ist nicht nur, dass es nicht covalent an die verwendeten Enzyme gebunden ist, sondern auch, dass es in weitaus höherem Maße als andere Antioxidantien in der Lage ist, wiederholte Oxidations- und Reduktionsreaktionen zu katalysieren. Aufgrund seines stabilen Charakters ist PQQ einhundert- bis tausendfach effizienter als die anderen o-Chinone.

Diese haben die Tendenz, selbst zu oxidieren oder in inaktive Formen zu kondensieren. (Harris 2013)

Als Redox-Cofaktor schützt PQQ vor mitochondrialen Schäden. Es schützt aber nicht nur die Mitochondrien vor oxidativem Stress, sondern fördert auch die Mitochondriogenese, die spontane Bildung neuer Mitochondrien in alternden Zellen. (Chowanadisai 2007) Dies verbessert die mitochondriale Funktion erheblich.

Nach PQQ-Supplementierung kommt es zu einer relativen Abnahme der mitochondrialen Zwischenprodukte und Metaboliten im Urin. Dies deutet auf eine erhöhte mitochondriale Effizienz hin. Das zeigte sich auch in einer Studie mit 10 menschlichen Teilnehmern im Alter zwischen 21 und 34 Jahren, die zunächst 0,22 und dann 0,3 mg PQQ pro kg Körpergewicht erhielten. Die Blutwerte der Entzündungsmarker Plasma-C-reaktives Protein und Interleukin-6 sanken signifikant. Darüber hinaus erwiesen sich die Veränderungen der Urinmetaboliten als konsistent mit den verbesserten mitochondrienbezogenen Funktionen.

 

Dies scheint darauf hinzudeuten, dass die Effekte von PQQ bei Tieren mit denen beim Menschen übereinstimmen. Zahlreiche Tierversuche zeigen, dass PQQ die Fähigkeit besitzt, die mitochondriale Energieproduktion zu verbessern. (Harris, 2013)

 

Mechanismen

PQQ kann durch Aktivierung von AMP-Kinase, einem in lebenden Zellen vorkommenden Enzym, das als regulierender „Hauptschalter“ im Energiestoffwechsel dient, möglicherweise pharmakologische Wirkungen ausüben.

 

Folgende Mechanismen wurden in Tierstudien gefunden:

 

·         Orale Supplementierung von o-Chinonen erhöht die Sensitivität von B- und T-Zellen gegenüber Mitogenen, wodurch Zellteilung und Immunsystem verbessert werden. (Cheng 2014)

·         PQQ stimuliert Phosphorylierung und aktiviert CREB, was zu einer Erhöhung der mitochondrialen Biogenese und Funktion führt. (Chowanadisai 2009; 2010)

·         PQQ verbessert Insulinsignalisierung und Glucoseaufnahme durch die Translokation von GLUT-4 (Glucosetransportern). Hierdurch verbesserte sich die Glucosetoleranz bei Mäusen. (Akagawa 2016)

·         Durch Aktivierung von AMP-Kinase wird wahrscheinlich der LDL-Cholesterinspiegel gesenkt. (Akagawa 2016)

·         PQQ ist ein wirksames Antioxidans, das die Mitochondrien unter anderem vor den Auswirkungen von oxidativem Stress und vor der Inaktivierung der mitochondrialen Atmungskette schützt. (Stites 2000)

·         Die Behandlung mit PQQ reduziert den Gehalt an Glucocorticoid-Cortisol. Dies führt zu einer Verringerung des Auftretens von Katarakten, möglicherweise durch die Wiederherstellung des Glutathionspiegels, der als Reaktion auf Cortisol sinkt. (Stites, 2000; Nishigori 1993; Urakami 1997)

 

Die Gehirnzellen und die Gehirnfunktion werden durch PQQ auf verschiedene Weisen geschützt:

·         Im rechten präfrontalen Cortex werden die Hämoglobinkonzentration erhöht und die Sauerstoffsättigung des Gewebes reduziert (gemessen mit tNIRS), was zu einer verbesserten Sauerstoffverwertung im präfrontalen Cortex sowie einer verbesserten cerebralen Durchblutung und kognitiven Funktion führt. (Nakano 2016) Dies zeigte sich in einer 12-wöchige Studie unter zwanzig gesunden Teilnehmern im Alter von 50 bis 70 Jahren, die täglich 20 g PQQ erhielten.

·         PQQ blockiert die Bildung von iNOS, einer wichtigen Quelle für reaktive Stickstoffkomponenten, die für Gehirnzellen schädlich sind. (Rucker 2009)

·         Es bekämpft Giftstoffe wie Quecksilber, Glutamat und Oxidopamin. Dadurch schützt es das Gehirn vor Neurotoxizität. Die Bildung und Freisetzung des Nervenwachstumsfaktors (NGF) wird stimuliert, wodurch Wachstum, Erhalt und Expansion bestimmter Neuronen reguliert werden. Außerdem verbessert PQQ die Synthese und Sekretion des Neurotrophin-Nervenwachstumsfaktors in bestimmten menschlichen und Mauszellen. In vivo bewirkt PQQ eine fast zweifache Zunahme des Nervenwachstumsfaktors im Neocortex von Nagetieren. (Stites, 2000; Akagawa 2016)

·         Es schützt vor Mutationen des DJ-1-Gens und verhindert die Entwicklung von α-Synuclein.

·         Es schützt die Nervenzellen vor den schädlichen Auswirkungen von β-Amyloid-Protein. (Akagawa 2016; Kim 2010)

 

Indikationen

PQQ hat ernährungsphysiologische Bedeutung und zeigt zahlreiche physiologische Wirkungen. Es verbessert die mitochondriale Funktion und aktiviert AMPk. Aus diesem Grund ist es wahrscheinlich, dass PQQ eine positive Wirkung bei vielfältigen gesundheitlichen Problemen ausübt. (Akagawa 2016)

Präklinische Studien und erste klinische Untersuchungen zeigen, dass PQQ ein breites Spektrum an klinischen Anwendungen besitzt. PQQ-Supplementierung kann insbesondere bei solchen Störungen von Nutzen sein, die durch eine reduzierte mitochondriale Funktion verursacht werden.

Dazu zählen (vorzeitiges) Altern, Stoffwechselstörungen wie Adipositas, Insulinresistenz und Typ-2-Diabetes sowie chronisch degenerative Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson. (Bauerly 2011; Akagawa 2016)

 

Klinische Anwendungen

·         Mitochondriale Insuffizienz und Dysfunktion

·         Chronische Entzündung

·         Möglicherweise verminderte Fruchtbarkeit (Harris 2013)

·         PQQ-Defizienz verlangsamt den Stoffwechsel:  Es ist daher möglich, dass eine Supplementierung den Stoffwechsel beschleunigt und damit eine Gewichtsabnahme herbeiführen kann. (Bauerly 2011)

·         Hoher Cholesterin- und Triglyceridblutspiegel

In einer Studie erhielten Teilnehmer mit LDL über 140 mg/dl 6 Wochen lang PQQ-Supplementierung. Der Gesamt- und LDL-Cholesterinspiegel sank signifikant, wahrscheinlich aufgrund der Aktivierung von AMPk. (Nakano 2015)

·         Insulinresistenz und unzureichende Kontrolle des Blutzuckerspiegels

Die mitochondriale Dysfunktion bei Diabetes ist eng mit dem Ausmaß der Hyperglykämie und Lebensstilfaktoren verbunden. (Bhatti 2017) In Tierversuchen erhöhte PQQ-Defizienz den Glucose- und Lipidspiegel im Plasma, reduzierte die Menge der Mitochondrien in der Leber um 20-30 % und verhinderte die mitochondriale Respiration. Supplementierung von PQQ kehrte diese mitochondrialen Veränderungen und Stoffwechselstörungen um und verbesserte signifikant das Lipidprofil diabetischer Ratten. (Stites 2006; Bauerly 2011)

·         Neurodegeneration

·         Schlaganfall

In mehreren experimentellen Tiermodellen verringerte PQQ das Risiko eines schweren Schlaganfalls und schützte Gehirnzellen vor oxidativen Schäden in Schlaganfallmodellen. (Stites 2000)

·         Parkinson und Alzheimer

PQQ reduziert die Mutation des DJ-1-Gens und die Entwicklung von α-Synuclein, sodass es vor Parkinson schützen könnte. (Akagawa 2016; Kim 2010) Weiterhin schützt es Nervenzellen vor β-Amyloid-Protein, das mit der Alzheimer-Krankheit assoziiert ist. (Akagawa 2016; Kim 2010)

·         Kognitiver Rückgang und beschleunigtes Altern

PQQ kann verwendet werden, um das Energieniveau und die Kognition durch eine erhöhte mitochondriale Funktion zu verbessern.

Kognitive Störungen, die durch chronischen oxidativen Stress verursacht werden, reduzieren die Leistungen in Gedächtnistests und verbessern sich in Tiermodellen bei PQQ-Supplementierung (Akagawa 2016).

In mehreren Studien wurde die kognitive Funktion bei gesunden und vergesslichen Teilnehmern untersucht. PQQ erwies sich bereits bei isolierter Gabe in Tier- und Menschenmodellen als wirksam zur Verbesserung des (Arbeits-) Gedächtnisses und der Lernfähigkeit, in Kombination mit CoQ10 wurden sogar noch bessere Ergebnisse beobachtet. Gleichzeitig wurden Verbesserungen bei Vitalität, Erschöpfung, Angst, Depressionen, Wut, Aggressivität und Verwirrung beobachtet, kombiniert mit verringerter Müdigkeit beim Erwachen und verbesserten Einschlaf- und Schlafzeiten. Diese Verbesserungen korrelierten mit Veränderungen in der Cortisolaufwachreaktion. (Akagawa 2016; Nakano 2009; Koikeda 2011; Nakano 2012)

·         Verringerte Ausdauer

Sowohl PQQ-Supplementierung als auch Training sind mit mitochondrialer Biogenese assoziiert, daher ist anzunehmen, dass eine Kombination beider einen synergistischen leistungssteigernden Effekt mit sich bringen kann. Möglicherweise erhöht PQQ-Supplementierung die Ausdauer. (Hwang, 2018)

Nebenwirkungen

Es sind keine Nebenwirkungen oder toxischen Reaktionen bekannt, wenn PQQ in der empfohlenen Dosierung verwendet wird. Dies wurde in einer vierwöchigen doppelblinden Studie bei einer Dosis von 20 oder 60 mg/Tag oder Placebo gezeigt. Hierbei wurde nicht nur die subjektive Wahrnehmung gemessen, sondern auch die Harnkonzentration von NAG, einem Biomarker für renale tubuläre Schäden. Die NOAEL-Dosis liegt bei 90 Tage lang 100 mg/kg Körpergewicht pro Tag. (Liang 2015; Nakano 2013)

Hinweis: PQQ wurde nicht an schwangeren und stillenden Frauen untersucht.

Interaktionen

Es sind keine Wechselwirkungen mit anderen Supplementen und Medikamenten bekannt, wenn PQQ in der empfohlenen Dosierung verwendet wird. (Liang 2015; Nakano 2013)

Dosierung

Die geschätzte Aufnahme von PQQ aus der Nahrung liegt wahrscheinlich unter 500 μg. Für therapeutische Wirkungen kann jedoch deutlich mehr empfohlen werden.

Synergie

Bei der Wirkung auf kognitive Funktionen kann jedoch eine Kombination mit CoQ10 einen synergistischen Effekt erzeugen. (Nakano 2009) Ebenso können Ausdauertraining und PQQ einen synergistischen Effekt erzeugen.

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