吡咯喹啉醌对培养的鼠海马神经元的促生长作用
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类维生素吡咯喹啉醌研究进展作者:党晓鹏来源:《江西饲料》 2014年第4期党晓鹏(陕西金冠牧业有限公司西安712000)摘要: 类维生素吡咯喹啉醌(PQQ)是继吡啶核苷酸和黄素核苷酸之后发现的第3种氧化还原酶的辅酶。
PQQ 含有能直接参与氧化还原反应的邻醌类结构,具有防治肝损伤、保护神经组织、刺激能量代谢、促进生长、抗氧化、强化免疫等多种生理功能,在畜禽养殖业有着广泛的应用前景。
关键词:动物营养;吡咯喹啉醌;生理功能中图分类号:S816.15文献标识码:A文章编号:1008-6137(2014)04-0008-030 引言类维生素吡咯喹啉醌(PQQ)被认为是抗氧化性能最强的生物活性物质,其独特的理化性质和多样的生理功能引起了营养学家的广泛关注。
PQQ是继吡啶核苷酸和黄素核苷酸之后发现的第3种氧化还原酶的辅酶[1]。
医学上PQQ在治疗帕金森症、老年痴呆症、中风、心脏病、肝病、骨质疏松症以及癌症等方面,均有重要作用[2]。
徐磊等研究证明在饲料中添加PQQ可一定程度上提高蛋鸡产蛋率和蛋品质,显著提高蛋鸡的抗氧化能力[3]。
随着现代畜禽养殖业向规模化、集约化发展,动物生产性能不断提高,受到的应激因素也越来越多,畜禽机体的氧化还原平衡状态受到破坏,导致机体发生氧化应激反应,组织器官功能发生紊乱,抵抗力下降,生产性能降低,影响养殖效益。
PQQ作为一种新型类维生素物质,对畜禽抗氧化应激具有重要意义。
研究表明,PQQ可促进机体生长,提高繁殖、抗氧化、抗应激和免疫能力。
PQQ是哺乳动物一种不可缺少的辅酶因子,且哺乳动物自身不能合成PQQ,必须从日粮中获得才能满足自身的生长和发育需要。
小鼠口服PQQ后,可通过小肠迅速吸收并在24 h内经肾脏排出鼠体。
如给小鼠饲喂缺乏PQQ日粮,雌鼠出现不育或残食新生幼鼠的数量增加;且出生幼鼠的皮肤脆弱、身体弯曲、弓背、动脉出现肿瘤,严重者腹部出血甚至死亡。
PQQ在动物体内的微量存在和所具有的重要生理功能,提示它可能是哺乳动物的一种必需微量营养素。
动物营养学报2020,32(3):1010⁃1018ChineseJournalofAnimalNutrition㊀doi:10.3969/j.issn.1006⁃267x.2020.03.006吡咯喹啉醌的生物学功能及其在动物营养中的应用刘㊀华1,2㊀贺建华1∗(1.湖南农业大学动物科学与技术学院,长沙410128;2.湖南农业大学中兽药湖南省重点实验室,长沙410128)摘㊀要:吡咯喹啉醌(PQQ)是一种具有高度水溶性和稳定性的芳香族三环邻醌化合物,在微生物㊁植物㊁动物中广泛存在㊂PQQ作为一种类维生素辅酶,具有促进线粒体发生㊁改善能量代谢㊁抗氧化㊁促进生长和繁殖㊁免疫调控和抗炎㊁抗应激㊁神经保护等生物学功能㊂PQQ在营养和健康方面具有积极作用,目前美国和欧盟已批准其作为膳食补充剂㊂本文综述了PQQ的生物学功能㊁安全性评价及其在动物营养方面的研究进展,以期为PQQ作为新饲料添加剂的开发及在动物生产上的应用提供参考㊂关键词:吡咯喹啉醌;生物学功能;安全性;饲料添加剂中图分类号:S816.7㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1006⁃267X(2020)03⁃1010⁃09收稿日期:2019-09-09基金项目:湖南省双一流建设专项(kxk201801004)作者简介:刘㊀华(1989 ),男,湖南攸县人,博士研究生,从事天然产物的生物学功能及饲料添加剂产品开发研究㊂E⁃mail:316762346@qq.com∗通信作者:贺建华,教授,博士生导师,E⁃mail:jianhuahy@hunau.net㊀㊀吡咯喹啉醌(pyrroloquinolinequinone,PQQ)是一种芳香族三环邻醌化合物,普遍存在于微生物㊁植物及动物体内,是一种新的有机辅酶㊂1964年科学家在研究非磷酸化细菌的葡萄糖代谢过程中首次发现了作为脱氢酶辅助因子的PQQ[1]㊂1979年,Salisbruy等[2]在细菌乙醇脱氢酶中通过X线衍射技术阐明了这种新辅酶的结构,并命名为Methoxatin㊂1979年,Duine等[3]也分离了这种辅酶,并命名为吡咯喹啉醌,并将这类脱氢酶命名为醌蛋白㊂随后在一些脱氢酶中也发现了一些PQQ结构类似物,如色氨酸-色氨酰醌(trypto⁃phan⁃tryptophanquinone,TTQ)㊁6-羟基多巴醌(topaquinone,TPQ)㊁赖氨酸酪氨酰醌(lysine⁃ty⁃rosylquinone,LTQ),这4种辅酶统称为醌式辅酶,以这类物质为辅酶的氧化还原酶统称为醌酶[4-5]㊂㊀㊀PQQ广泛存在于自然界中,暂无证据表明哺乳动物自身能够合成PQQ,但在动物体内存在一定剂量的PQQ,饲粮是哺乳动物PQQ的主要来源,极有可能是唯一来源㊂饲粮PQQ缺乏会导致哺乳动物生长受限㊁免疫紊乱㊁繁殖障碍等问题[6]㊂PQQ作为一种新维生素还存在争议,但其在营养和健康方面的积极作用已被认可,美国和欧盟已经将其列为高安全性的膳食补充剂[7]㊂PQQ具有催化氧化还原反应㊁促进线粒体发生㊁调控能量代谢㊁调控细胞信号通路等广泛的生物活性[8],具有新型饲料添加剂开发的潜力,且其在动物营养方面的应用取得了阶段性进展㊂本文围绕PQQ生物学功能㊁安全性评价及其在动物营养中的应用进行综述,以期为PQQ作为新型饲料添加剂的开发和应用提供参考㊂1㊀PQQ的结构与理化特性㊀㊀PQQ的化学分子式为4,5-二氢-4,5二氧化1氢-吡咯并[2,3-f]喹啉-2,7,9三羧酸(图1),具有高度水溶性和稳定性,其在生命体中根据结合电子和氢离子情况不同存在醌型(PQQ)㊁半醌型(PQQ㊃)和氢醌型(PQQH2)3种类型,并可通过电子和质子转移而相互转化[9-10]㊂PQQ特殊的分子结构使其具有高氧化还原电势,且兼具维生素C㊁核黄素和吡哆醛的理化特性[9,11]㊂PQQ的3期刘㊀华等:吡咯喹啉醌的生物学功能及其在动物营养中的应用稳定性和较高的氧化还原电势保证了其高效的电子传递效率,使其能够一次性催化上千次氧化还原循环,是目前已知催化效率最高的辅酶[12]㊂图1㊀吡咯喹啉醌分子结构式Fig.1㊀MolecularstructureofPQQ[3]2㊀PQQ的自然分布与合成㊀㊀PQQ最早是在革兰氏阴性菌中被发现,随后在动植物组织中也检测到PQQ的存在㊂蔬菜㊁水果㊁谷物㊁鸡蛋㊁乳品等常规食品中PQQ含量为3.65 34.20ng/g,发酵豆类食品中PQQ含量高达61ng/g[13]㊂人乳中PQQ含量很高(140 180ng/mL)[10],说明PQQ是新生动物非常重要的营养素㊂自然界中PQQ的最初来源可能是革兰氏阴性菌利用谷氨酸和酪氨酸为底物合成的,植物组织中的PQQ可能来自于根际微生物的生物合成,进而通过食物链进入动物体内㊂PQQ生物合成的细节并未完全解析,大多数PQQ产生菌在合成PQQ时包含6个基因[10],这些基因已经可在非PQQ产生菌中进行表达并合成PQQ[10,14],是目前PQQ产业化的一个主要来源㊂通过微生物或化学合成的方法生产吡咯喹啉醌二钠盐(PQQNa2)已经实现产业化,与PQQ相比,PQQNa2溶解性好,易于处理,可广泛用于科学研究和商业应用㊂3㊀PQQ的生物学功能㊀㊀自PQQ分子结构被解析以来,其生物学功能被广泛研究和报道㊂小鼠饲喂PQQ限制饲粮,会导致生长抑制㊁皮肤粗糙㊁繁殖障碍等问题[6],说明PQQ是哺乳动物非常重要的营养素㊂PQQ在线粒体发生㊁细胞信号传导㊁能量代谢㊁生长刺激㊁DNA修复等方面具有重要作用,并表现出促进线粒体发生㊁改善能量代谢㊁抗氧化㊁促进生长和繁殖㊁免疫调控和抗炎㊁抗应激㊁神经保护等生物学功能㊂3.1㊀促进线粒体发生和调控能量代谢㊀㊀PQQ是强电子转运载体,广泛参与细胞氧化还原反应过程中电子传递,线粒体是细胞能量代谢的主要场所,而能量代谢过程涉及广泛的电子高效转运,因此推断PQQ在线粒体能量代谢方面具有重要作用㊂PQQ通过激活cAMP反应元件结合蛋白(CREB)㊁过氧化物酶体增殖物激活受体-γ共激活因子-1α(PGC⁃1α)及核呼吸因子-1(NRF⁃1)刺激线粒体生物发生[15-16]㊂饲粮PQQ水平影响动物线粒体数量和功能,断奶小鼠饲喂PQQ限制饲粮,肝脏线粒体相对数量和呼吸熵降低了20% 30%[17]㊂PQQ通过对抗线粒体复合物抑制剂二苯基碘(DPI)保护线粒体,并提高线粒体活性[18]㊂小鼠饲粮补充PQQ显著提高肝脏细胞线粒体DNA/核DNA比值,提高心肌细胞线粒体呼吸比率,对缺血再灌注造成的心肌线粒体氧化损伤具有修复作用[17]㊂㊀㊀PQQ具有保护线粒体㊁促进线粒体生物发生㊁改善线粒体功能的作用,进而可以改善机体能量代谢,促进能量利用效率㊂青年鼠饲喂PQQ限制饲粮,其血糖含量降低,肝脏线粒体含量下降,线粒体呼吸作用被抑制[17]㊂PQQ限制饲粮降低了大鼠肝脏线粒体数量,机体能量消耗减少,血浆二酰甘油㊁三酰甘油和溶血磷脂含量显著升高[19]㊂PQQ调控能量代谢的可能机制:1)通过激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)和PGC⁃1α,调控线粒体的发生和功能,调控细胞能量代谢;2)作为高效电子转运载体参与能量代谢过程中的氧化还原反应㊂3.2㊀抗氧化作用㊀㊀PQQ在生命体内根据结合电子和质子不同呈现为PQQ(氧化型)㊁PQQ㊃和PQQH2(还原型),这3种类型可通过电子和质子的转移而相互转化,因此,PQQ兼具抗氧化和促氧化作用㊂研究表明,PQQ在10μmol/L浓度以下,主要表现为抗氧化作用,而浓度超过50μmol/L,则表现为促氧化作用[20]㊂动物机体内正常PQQ浓度主要表现为抗氧化作用㊂PQQ易与还原剂(如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸㊁谷胱甘肽等)反应生成PQQH2,进而表现出强抗氧化作用,PQQH2清除芳香族自由基的活性是维生素C的7.4倍,PQQH2还能快速将α-生育酚自由基分子转化为α-生育酚[21-22]㊂㊀㊀PQQ是目前已知与活性氧反应效率最高的物1101㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报32卷质,1分子PQQ可催化上千次氧化还原循环㊂PQQ清除线粒体能量代谢过程中产生的自由基,进而保护线粒体免受氧化损伤[17]㊂PQQ通过结合电子清除活性氧自由基,进而对质粒DNA和蛋白质的氧化损伤具有保护作用,大肠杆菌转基因表达PQQ后,其在γ射线干预下的成活率和抗氧化应激能力显著提高[23]㊂体外研究表明,PQQ可以防止6-羟基多巴胺(6⁃OHDA)诱导的原代大鼠神经元的死亡,保护效果优于维生素C和维生素E[24]㊂在大鼠模型中,PQQ通过清除氧自由基对心血管系统和脑神经系统缺血具有保护作用[25-26]㊂肉鸡采食添加PQQNa2的饲粮后,血浆总抗氧化能力和超氧化物歧化酶活性显著提高,丙二醛含量显著降低[27]㊂因此,PQQ的强抗氧化作用使其可以作为新功能性饲料添加剂进行开发㊂3.3㊀促进生长和繁殖㊀㊀PQQ具有广泛的生物活性,并参与大量细胞信号通路调控,是动物生长发育和繁殖非常重要的营养素[8,28-29]㊂PQQ对微生物㊁植物㊁动物均表现出促生长功能㊂PQQ是许多细菌的生长刺激因子,通过缩短滞后期㊁提高生长速度㊁诱导细胞增殖等促进细菌生长和增殖[30]㊂研究表明,PQQ可以促进植物生长㊁提高种子萌发率㊁促进作物增产[28,31]㊂体外研究表明,PQQ是潜在的细胞生长刺激因子,能够促进细胞增殖[32]㊂动物采食PQQ限制饲粮后表现为生长限制㊁免疫功能紊乱㊁繁殖障碍㊁呼吸熵降低,口服补充PQQ可以提高母鼠繁殖能力,并促进新生仔鼠生长[33]㊂大鼠妊娠期和哺乳期饲粮补充PQQNa2显著提高窝产活仔数和胎盘组织抗氧化能力,并通过提高后代仔鼠肠道紧密连接蛋白表达增强肠道屏障功能[34]㊂肉鸡饲粮补充PQQNa2可以提高肉鸡生长性能,改善免疫功能,增加胴体产量[27]㊂断奶仔猪饲粮添加PQQNa2可显著提高仔猪平均日增重和饲料转化率[35]㊂3.4㊀免疫调控和抗炎㊀㊀PQQ对哺乳动物的免疫功能和炎症反应具有调控作用㊂饲粮PQQ缺乏会导致小鼠免疫应答能力降低,主要表现为白细胞介素-2分泌量减少,B细胞和T细胞对丝裂原的敏感性降低[32]㊂小鼠试验证明肠外补充PQQ显著增加肠组织淋巴集结CD4+㊁αβTCR+㊁B220+淋巴细胞数量[36]㊂脂多糖刺激的原代小胶质细胞中,PQQ可抑制核转录因子-κB(NF⁃κB)的核转位及p65㊁p38和c⁃Jun氨基末端激酶(JNK)通路的磷酸化水平,显著抑制一氧化氮(NO)和前列腺素E2(PGE2)等炎症标识物的产生,并抑制诱导型一氧化氮合酶(iNOS)㊁环氧合酶-2(COX⁃2)㊁肿瘤坏死因子-α(TNF⁃α)㊁白细胞介素-1b(IL⁃1b)㊁白细胞介素-6(IL⁃6)㊁单核细胞趋化蛋白-1(MCP⁃1)和巨噬细胞炎症蛋白-1a(MIP⁃1a)等促炎介质的表达[37]㊂注射PQQ(3mg/kgBW)可显著降低脂多糖诱导急性炎症小鼠的神经炎症[37]㊂成年人口服PQQ(0.3mg/kgBW)7d后,血液炎症标识物C-反应蛋白和IL⁃6含量显著降低[38]㊂饲粮中添加PQQNa2显著提高肉鸡血浆溶菌酶活性[27]㊂饲粮补充PQQNa2显著降低断奶仔猪十二指肠和空肠组织干扰素-γ(INF⁃γ)㊁空肠组织白细胞介素-1β(IL⁃1β)㊁白细胞介素-2(IL⁃2)含量[35]㊂3.5㊀神经保护㊀㊀PQQ通过清除自由基保护神经细胞免受氧化损伤,也可以刺激神经生长因子生成,促进神经纤维再生和受损神经组织恢复㊂元代培养神经元细胞中添加PQQ,细胞氧化状态显著降低[39]㊂PQQ可刺激星型胶质细胞和成纤维细胞的神经生长因子合成和分泌[40-41]㊂研究表明,PQQ能降低6羟基多巴胺㊁甲基汞㊁急性谷氨酸㊁β-淀粉样蛋白的神经毒性[24,42-44]㊂在大鼠脊髓神经损伤模型中,腹腔注射PQQ可促进半横断后脊髓损伤的功能恢复,减少病变面积,增加病变组织轴突密度[45]㊂补充PQQNa2(每天20mg/kgBW)可以提高青年小鼠的学习和记忆能力[46]㊂口服PQQNa2(20mg/d)能够改善老年人(50 70岁)的认知能力和记忆功能[47],也可以改善成年人抗压能力和睡眠质量[48]㊂PQQ刺激神经生长因子生成㊁保护神经细胞以及提高神经功能等方面的作用,与其在哺乳动物乳汁中丰富含量具有一致性,可能对新生动物神经发育与早期活力具有重要意义㊂4㊀PQQ的安全性㊀㊀PQQ的商品形式为微生物或化工合成及纯化的PQQNa2,目前已经在美国㊁欧盟等地区作为膳食补充剂批准使用㊂自2009年PQQNa2被美国食品药品监督管理局(FDA)批准作为膳食补充剂以来,暂未出现负面报道㊂PQQ相关药代动力学数21013期刘㊀华等:吡咯喹啉醌的生物学功能及其在动物营养中的应用据比较少,小鼠口服PQQ(1.5mg/kgBW)6h后3.3%的给药剂量被小肠吸收,并且至少62%的给药剂量在24h内被吸收,大约81%吸收的给药剂量在24h内从尿液中排泄,给药24h后PQQ在小鼠肾脏㊁胴体㊁肝脏㊁皮肤㊁尿液中分别检出10.7%㊁3.7%㊁1.5%㊁1.3%㊁1.2%[49]㊂Harris等[38]分别评估了健康成年人单次口服PQQ(0.2mg/kgBW)和连续3周口服PQQ(0.075㊁0.150和0.300mg/kgBW)后尿液和血清中PQQ含量,结果表明健康成年人单次剂量口服PQQ后2h血清PQQ含量达到峰值,血液PQQ含量的升高和清除与尿液浓度的变化平行,血清游离PQQ含量随着PQQ饮食摄入量的增加而增加,PQQ的吸收代谢特征与B族维生素相似㊂研究表明,PQQ无遗传毒性,鼠伤寒沙门氏菌株TA98㊁TA100㊁TA1535㊁TA1537和大肠杆菌株WP2uvrA细菌反向突变试验结果为阴性,中国仓鼠肺成纤维细胞体外染色体畸变试验结果为弱阳性,人外周血淋巴细胞体外染色体畸变试验未发现PQQ遗传毒性活性,小鼠体内微核试验表明高达2000mg/kgBW剂量的PQQ在骨髓红细胞中不表达遗传毒性效应[50]㊂大鼠口服PQQNa2(500㊁1000㊁2000mg/kgBW)14d急性试验表明,雄性大鼠半数致死剂量(LD50)为1000 2000mg/kgBW,雌性大鼠半数致死剂量为500 1000mg/kgBW[51]㊂大鼠口服PQQNa2(3㊁12㊁48㊁192㊁768mg/kgBW)14d亚急性和亚慢性毒性试验表明,口服768mg/kgBW剂量的PQQNa2对雌性大鼠肾脏有毒性作用[51]㊂大鼠口服PQQNa2(3㊁20㊁100mg/kgBW)13周重复剂量毒性试验表明,整个试验周期大鼠未出现死亡和临床毒性症状,对大鼠体重㊁采食量㊁眼睛㊁器官组织及血液学指标均无不良影响[51]㊂Liang等[52]对PQQNa2在大鼠中的亚慢性口服(100㊁200㊁400mg/kgBW)毒性进行了13周评估,结果表明在雄性和雌性大鼠中PQQNa2的无观察不良反应水平为400mg/kgBW㊂欧盟委员会专家根据PQQ安全性相关试验数据,认为100mg/kgBW的口服剂量为PQQ无观察不良反应水平[7]㊂健康成年人口服PQQNa2(20mg/d)持续24周未观察到不良反应[53]㊂因此,PQQNa2的安全性较高,低于100mg/kgBW的口服剂量在人和动物上应用安全性良好㊂5㊀PQQ在动物营养中的应用㊀㊀PQQ具有调控线粒体发生㊁抗氧化㊁促生长㊁免疫调节等生物学功能,使其对动物生理代谢具有特殊的调控作用,在动物营养中具有应用价值,可作为新饲料添加剂开发㊂5.1㊀家禽㊀㊀肉鸡饲粮中添加PQQNa2(0.2mg/kg)可以达到与维吉尼亚霉素(15mg/kg)相当的促生长效果,且显著提高肉鸡42日龄血浆总抗氧化能力和屠宰率[27]㊂Wang等[54]通过梯度试验证明肉鸡获得最佳生长性能时,饲粮中PQQNa2的最佳添加剂量为0.2mg/kg,在生长期和全期显著降低料重比,显著提高机体抗氧化能力和肝脏柠檬酸合成酶活性㊂饲粮中鸭油氧化显著降低肉鸡生长性能和胸肌率,添加PQQNa2(0.4mg/kg)可以通过提高机体抗氧化能力和调控血脂代谢,缓解氧化鸭油对肉鸡的不利影响,促进肉鸡生长性能恢复正常[55]㊂孙光明等[56]对PQQNa2在肉鸡饲粮中应用的安全性进行了评估,结果表明肉鸡饲粮中添加0.3mg/kg至少具有10倍的安全系数㊂因此,0.1 0.4mg/kg剂量的PQQNa2在肉仔鸡饲粮中应用安全性良好,且能够提高日增重,降低料重比,提高屠宰率,增强机体抗氧化能力㊂㊀㊀现代高强度选育的高产蛋鸡品种,产蛋性能大幅提高,但是蛋鸡的肝脏代谢负担加重,极易出现代谢性氧化损伤,导致各种肝脏代谢性综合征㊂PQQ强抗氧化和调控脂质代谢的功能,可能对蛋鸡的肝脏健康和预防脂肪肝具有积极作用㊂研究表明,高能低蛋白质饲粮诱导蛋鸡脂肪肝发生,蛋鸡采食量增加,料蛋比升高,肝脂率显著增加,添加PQQNa2可降低肝脏内脂肪含量,改善蛋鸡肝脏线粒体功能,调控脂质代谢,提高抗氧化能力,促进产蛋性能恢复[57]㊂Wang等[58]评估了PQQ⁃Na2对蛋鸡氧化葵花油诱导的氧化应激和肝损伤的保护作用,结果表明PQQNa2(0.08mg/kg)可以促进氧化葵花油导致的采食量㊁产蛋性能和肝损伤的恢复,其保护作用和维生素E(100mg/kg)相当㊂饲养试验表明,蛋鸡饲粮中添加PQQNa2(0.08 0.12mg/kg)可以提高蛋鸡产蛋率及蛋壳厚度㊁蛋白高度㊁哈氏单位等蛋品质指标[59],显著提高血浆和肝脏抗氧化指标[60],显著降低鸡蛋胆固醇含量[61]㊂因此,PQQNa2在蛋鸡饲粮中的适3101㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报32卷宜添加剂量为0.08 0.12mg/kg,可作为保护肝脏㊁增强抗氧化能力㊁提高生长性能㊁改善蛋品质的功能性添加剂㊂5.2㊀猪㊀㊀母猪妊娠后期胎儿快速生长,母体代谢旺盛,自由基产生增多,易导致脂质和蛋白质过氧化,母体氧化应激持续加重,对母体正常妊娠和胎儿发育造成不利影响,生产中往往表现为流产㊁难产㊁产程过长㊁死胎增加㊁仔猪窝均匀度差等问题㊂PQQ可以通过清除自由基㊁改善线粒体功能㊁调控脂质代谢等来提高机体抗氧化能力,在母猪氧化应激严重的围产期具有应用前景㊂经产母猪妊娠期和哺乳期饲粮补充PQQNa2(20mg/kg),母猪总产仔数㊁总产活仔猪数和出生窝重显著提高,胎盘组织㊁血液和母乳抗氧化能力显著改善,初乳中蛋白质㊁总固形物和免疫球蛋白含量显著增加[62]㊂肖俊峰等[63]对比研究了PQQ(1mg/kg)与维生素E(60mg/kg)和有机硒(0.2mg/kg)对围产期母猪繁殖性能和抗氧化功能的影响,结果表明,与维生素E和有机硒相比,饲粮添加PQQ可以提高母猪的繁殖性能,显著提高母猪和初生仔猪血清总超氧化物歧化酶㊁谷胱甘肽过氧化物酶活性及还原型谷胱甘肽含量,显著降低血清丙二醛含量㊂㊀㊀断奶导致仔猪营养源改变㊁肠道黏膜和屏障功能损伤㊁消化吸收功能紊乱㊁免疫功能抑制等问题,往往会引起仔猪生长抑制和腹泻高发,严重影响仔猪生长发育㊂在高剂量氧化锌和饲用抗生素限制使用的背景下,改善仔猪肠道健康的营养策略将成为缓解仔猪断奶应激的主流㊂PQQ具有强抗氧化㊁促生长㊁增强免疫力等功能,在小鼠和人上均表现出对健康的积极作用[29]㊂Yin等[35]研究了饲粮添加不同水平的PQQNa2对断奶仔猪生长性能和肠道发育的影响,结果表明,PQQNa2显著提高仔猪增重和饲料转化率,显著降低腹泻率,显著提高仔猪肠道组织抗氧化能力㊁肠道形态学指标和紧密连接蛋白表达,显著降低空肠组织INF⁃γ㊁IL⁃1β㊁IL⁃2炎症因子水平,且PQQNa2对提高仔猪生长性能和改善肠道健康的最佳剂量为4.5mg/kg㊂6㊀小㊀结㊀㊀PQQ自20世纪60年代发现以来,其生物学功能被广泛深入研究,在动物和人健康方面的积极作用也被逐渐解析,在美国和欧盟已经批准作为膳食补充剂㊂PQQ在催化氧化还原循环㊁线粒体发生㊁细胞信号传导㊁能量代谢㊁生长刺激㊁DNA修复等方面具有重要作用,并表现出促进线粒体发生㊁改善能量代谢㊁抗氧化㊁促进生长和繁殖㊁免疫调控和抗炎㊁抗应激㊁神经保护等生物学功能㊂PQQ安全性良好,在动物营养上的应用也具有促进动物生长和繁殖㊁提高抗氧化能力㊁改善肠道健康等效果,具有开发为新型饲料添加剂潜力㊂参考文献:[1]㊀HAUGEJG.GlucosedehydrogenaseofBacteriuman⁃itratum:anenzymewithanovelprostheticgroup[J].TheJournalofBiologicalChemistry,1964,239(11):3630-3639.[2]㊀SALISBURYSA,FORRESTHS,CRUSEWBT,etal.Anovelcoenzymefrombacterialprimaryalcoholdehydrogenases[J].Nature,1979,280(5725):843-844.[3]㊀DUINEJA,JZNJF,VANZEELANDJK.GlucosedehydrogenasefromAcinetobactercalcoaceticus[J].FEBSLetters,1979,108(2):443-446.[4]㊀DOOLEYDM.Structureandbiogenesisoftopaqui⁃noneandrelatedcofactors[J].JBICJournalofBiolog⁃icalInorganicChemistry,1999,4(1):1-11.[5]㊀DUINEJA.Quinoproteins:enzymescontainingthequinonoidcofactorpyrroloquinolinequinone,topaqui⁃noneortryptophan⁃tryptophanquinone[J].EuropeanJournalofBiochemistry,1991,200(2):271-284.[6]㊀KILLGOREJ,SMIDTC,DUICHL,etal.Nutritionalimportanceofpyrroloquinolinequinone[J].Science,1989,245(4920):850-852.[7]㊀EFSAPanelonDieteticProducts,NutritionandAller⁃gies(NDA).Safetyofpyrroloquinolinequinonediso⁃diumsaltasanovelfoodpursuanttoregulation(EC)No258/97[J].EFSAJournal,2017,15(11):e05058.[8]㊀RUCKERR,CHOWANADISAIW,NAKANOM.Potentialphysiologicalimportanceofpyrroloquinolinequinone[J].AlternativeMedicineReview,2009,14(3):268-277.[9]㊀DUINEJA,FRANKJZNJ,JONGEJANJA.PQQandquinoproteinenzymesinmicrobialoxidations[J].FEMSMicrobiologyLetters,1986,32(3/4):165-178.[10]㊀MITCHELLAE,JONESAD,MERCERRS,etal.Characterizationofpyrroloquinolinequinoneamino41013期刘㊀华等:吡咯喹啉醌的生物学功能及其在动物营养中的应用acidderivativesbyelectrosprayionizationmassspec⁃trometryanddetectioninhumanmilk[J].AnalyticalBiochemistry,1999,269(2):317-325.[11]㊀RUCKERR,STITEST,STEINBERGF,etal.Physio⁃logicalimportanceofpyrroloquinolinequinone[M]//IRIARTEA,MARTINEZ⁃CARRIONM,KAGANHM.BiochemistryandmolecularbiologyofvitaminB6andPQQ⁃dependentproteins.Basel:Birkhäuser,2000:61-66.[12]㊀PAZMA,FLÜCKIGERR,GALLOPPM.Com⁃ment:redox⁃cyclingisapropertyofPQQbutnotofa⁃scorbate[J].FEBSLetters,1990,264(2):283-284.[13]㊀KUMAZAWAT,SATOK,SENOH,etal.Levelsofpyrroloquinolinequinoneinvariousfoods[J].Bio⁃chemicalJournal,1995,307(2):331-333.[14]㊀AMEYAMAM,HAYASHIM,MATSUSHITAK,etal.Microbialproductionofpyrroloquinolinequinone[J].AgriculturalandBiologicalChemistry,1984,48(2):561-565.[15]㊀CHOWANADISAIW,BAUERLYKA,TCHAPARI⁃ANE,etal.Pyrroloquinolinequinonestimulatesmito⁃chondrialbiogenesisthroughcAMPresponseelement⁃bindingproteinphosphorylationandincreasedPGC⁃1αexpression[J].TheJournalofBiologicalChemistry,2010,285(1):142-152.[16]㊀TCHAPARIANE,MARSHALL,CUTLERG,etal.I⁃dentificationoftranscriptionalnetworksrespondingtopyrroloquinolinequinonedietarysupplementationandtheirinfluenceonthioredoxinexpression,andtheJAK/STATandMAPKpathways[J].BiochemicalJournal,2010,429(3):515-526.[17]㊀STITEST,STORMSD,BAUERLYK,etal.Pyrrolo⁃quinolinequinonemodulatesmitochondrialquantityandfunctioninmice[J].TheJournalofNutrition,2006,136(2):390-396.[18]㊀BAUERLYKA,STORMSDH,HARRISCB,etal.PyrroloquinolinequinonenutritionalstatusalterslysinemetabolismandmodulatesmitochondrialDNAcontentinthemouseandrat[J].BiochimicaetBiophysicaActa(BBA):GeneralSubjects,2006,1760(11):1741-1748.[19]㊀BAUERLYK,HARRISC,CHOWANADISAIW,etal.Alteringpyrroloquinolinequinonenutritionalstatusmodulatesmitochondrial,lipid,andenergymetabolisminrats[J].PLoSOne,2011,6(7):e21779.[20]㊀HEK,NUKADAH,URAKAMIT,etal.Antioxidantandpro⁃oxidantpropertiesofpyrroloquinolinequinone(PQQ):implicationsforitsfunctioninbiologicalsys⁃tems[J].BiochemicalPharmacology,2003,65(1):67-74.[21]㊀OUCHIA,NAKANOM,NAGAOKASI,etal.Ki⁃neticstudyoftheantioxidantactivityofpyrroloquino⁃linequinol(PQQH2,areducedformofpyrroloquino⁃linequinone)inmicellarsolution[J].JournalofAgri⁃culturalandFoodChemistry,2009,57(2):450-456.[22]㊀OUCHIA,IKEMOTOK,NAKANOM,etal.Kineticstudyofaroxylradicalscavengingandα⁃tocopheroxylregenerationratesofpyrroloquinolinequinol(PQQH2,areducedformofpyrroloquinolinequinone)indime⁃thylsulfoxidesolution:findingofsynergisticeffectonthereactionrateduetothecoexistenceofα⁃tocopherolandPQQH2[J].JournalofAgriculturalandFoodChemistry,2013,61(46):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当代化工研究Modern Chemical Research137 2020•10科研开发口比咯唾咻酉昆的生理功矣E及研究进展*牟京霞'刘建民2(1.济南舜源专利事务所有限公司山东2500002.山东惠仕莱生物科技有限公司山东250000)摘耍:毗咯奎咻醜(PQQ)是继烟酰胺和黄素核昔酸之后发现餉第三种氧化还原酶的辅酶,是一种新型的维生素.PQQ具有很多种生物学功能,在医药、食品、农业等方面有非常广阔的应用前景.本文主要从生理功能和生物合成两个方面对其做了综述,介绍了PQQ生物发酵方面的国内外餉研究进展.关键词:毗咯奎牀碣;生理功能;发酵中图分类号:T文献标识码:APhysiological Function and Research Progress of Pyrroloquinoline QuinoneMou Jingxia1,Liu Jianmin2(l.Ji'nan Shunyuan Patent Office Co.,Ltd.,Shandong,2500002.Shandong Huishilai Biotechnology Co.,Ltd.,Shandong,250000)Abstracts Pyrroloquinoline quinone(PQQ)is a new type of vitamin,-which is the coenzyme of the third oxidoreductase discovered after nicotinamide and luteinizing nucleotide.PQQ has many biological f unctions and has very broad application prospects in medicine,food,agriculture, etc.In this p aper,the physiological J unction and biosynthesis ofPQQ were reviewed,and the research progress ofPQQ bio^fermentation at home and abroad was introduced.Key wordst pyrroloquinoline quinone\physiological J unction^fermentation毗咯哇咻酿(pyrroloquinoline quinone,PQQ)作为细菌脱氢酶辅酶参与呼吸链电子传递,具有促进机体生长、防护肝损伤、促进神经生长因子合成、调节机体自由基水平、提高细菌对毒性和辐射等极端条件的耐受性等功能,是一种独特的生理活性物质,在食品和医药保健领域具有重要的开发前景。
吡咯喹啉醌对动物抗氧化性能影响的研究进展作者:王子腾郭勇陈余王梁盛熙晖王相国邢凯倪和民齐晓龙来源:《安徽农业科学》2020年第15期摘要吡咯喹啉醌是一种不同于烟酰胺核苷酸和黄素核苷酸的新型氧化还原辅助因子,广泛存在于微生物、动物、植物及人体内。
吡咯喹啉醌可催化氧化还原反应,对动物植物生长发育具有促进作用,其在生产和应用中的形式多为吡咯喹啉醌二钠(PQQ·Na;2)。
综述了吡咯喹啉醌对动物抗氧化能力的影响作用及相关机理的研究进展,为吡咯喹啉醌在动物生产中的应用提供理论参考。
关键词吡咯喹啉醌;吡咯喹啉醌二钠;氧化还原;辅助因子;抗氧化;影响作用;机理中图分类号S816.7文献标识码A文章编号0517-6611(2020)15-0028-03doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2020.15.008开放科学(资源服务)标识码(OSID):Research Progress on the Effects of Pyrroloquinoline Quinone on Animal Antioxidant Properties WANG Ziteng1,GUO Yong1,CHEN Yu2 et al(1.College of Animal Science and Technology,Beijing Agricultural College, Beijing 102206;2.Beijing Animal Husbandry Station, Beijing 100107)AbstractPyrroloquinoline quinone is a new type of redox cofactor different from nicotinamide nucleotides and flavin nucleotides.It is widely found in microorganisms, animals, plants and humans.Pyrroloquinoline quinone can catalyze the redox reaction and promote the growth and development of animal plants, and its form in production and application is mostly pyrrole quinoline disodium (PQQ·Na;2).The research progress of the effect of pyrroloquinoline quinone on animal antioxidant capacity and related mechanisms were reviewed,which provided a theoretical reference for the application of pyrroloquinoline quinone in animal production.Key wordsPyrroloquinoline quinone;Pyrroloquinoline quinone disodium;Redox;Cofactor;Antioxidation;Effect;Mechanism基金項目现代农业产业技术体系北京市家禽创新团队项目(BAIC04-2019);2019年北京农学院学位与研究生教育改革与发展项目(2019YJS016)。
什么是PQQ?吡咯喹啉醌的功效什么是PQQ?PQQ是一种新型水溶性物质,被称为第十四种维生素。
同时,它也是一种还原酶的辅酶,它的学名叫吡咯喹啉醌(Pyrroloquinoline quinone)。
天然的PQQ产量很低,主要存在于一些微生物、植物和动物组织中,不仅参与催化生物体内氧化还原反应,而且具有特殊的生物活性和生理功能。
下面贤集网小编详细为大家介绍吡咯喹啉醌PQQ的功效。
研究人员经过多年的研究发现,PQQ具有多方面的卓越功效:吡咯喹啉醌PQQ的功效一、增强代谢,提高免疫力作为人类发育的必要的因子,PQQ能刺激人体细胞的生长,尤其是激活人体B细胞、T细胞,使之产生抗体,提高人体免疫功能。
美国加利福利亚大学的研究者在一次动物研究中发现,PQQ可以促进健康线粒体的产生。
在这次研究中,研究者给同一组老鼠饲喂等量的PQQ,8周以后,老鼠体内的线粒体数量增加了两倍多。
在另一项动物研究中,研究者剥夺了老鼠食物中的PQQ成分,结果发现,老鼠的生长更加缓慢,生殖能力和免疫力明显下降,线粒体数量也减少了。
当食物中重新加入PQQ时,这些症状很快就得到了恢复。
此外,在一项为期12周的随机双盲安慰剂对照临床实验中,研究者发现PQQ可以减少疲劳感,减轻焦虑,降低LDL胆固醇水平,提高睡眠质量,延长睡眠时间,提升日常表现等。
吡咯喹啉醌PQQ的功效二、抗老化,延长寿命据《读卖新闻》报道,日本名古屋大学研究团队日前发现,茶、纳豆、奇异果中含有的PQQ具有延缓衰老、延长寿命的功效。
名古屋大学大学院理学研究科教授森郁惠等人组成的团队在实验中使用了与人类DNA序列相似的一种体长约1毫米的线虫。
在线虫体内注入PQQ后发现,线虫变为成虫后平均寿命从12.8天增长到了16.8天,延长了约30%。
该团队认为,在PQQ的作用下,线虫体内细胞产生了低浓度活性氧,从而强化了整体的防御机能。
森郁惠教授表示:此次研究不仅证实了PQQ有延长寿命的效果,还阐明了其作用机制。
吡咯喹啉醌研究进展
吡咯喹啉醌研究进展
杨璐;熊向华;汪建华;张惟材
【期刊名称】《生物技术通讯》
【年(卷),期】2009(020)006
【摘要】吡咯喹啉醌(PQQ)是继烟酰胺和黄素核苷酸之后发现的氧化还原酶的第3种辅酶,具有多种生理功能,在食品、医药及农业等行业有广泛的应用前景.我们简要综述了PQQ参与醌酶电子传递、增强微生物对极端环境的适应能力、促进植物生长、刺激神经生长因子生成等生物学功能及相关作用机制,介绍了PQQ生产菌、PQQ合成基因及PQQ生物合成的调控等方面的研究进展.
【总页数】6页(874-879)
【关键词】吡咯喹啉醌;生理功能;辅酶;生物合成基因
【作者】杨璐;熊向华;汪建华;张惟材
【作者单位】军事医学科学院,生物工程研究所,北京,100071;军事医学科学院,生物工程研究所,北京,100071;军事医学科学院,生物工程研究所,北京,100071;军事医学科学院,生物工程研究所,北京,100071 【正文语种】中文
【中图分类】Q78;Q815
【相关文献】
1.类维生素吡咯喹啉醌研究进展 [J], 党晓鹏
2.类维生素吡咯喹啉醌研究进展 [J], 党晓鹏
3.类维生素吡咯喹啉醌研究进展 [J], 党晓鹏
4.吡咯喹啉醌(PQQ)营养作用研究进展[J], 张鹏; 孙慧玲; 孙静娴; 杜阳; 李淑。
吡咯喹啉醌对离断周围神经的促再生作用
李皓桓;刘世清;彭昊;张弩
【期刊名称】《武汉大学学报:医学版》
【年(卷),期】2006(27)4
【摘要】目的:观察吡咯喹啉醌(PQQ)对离断周围神经再生效果的影响。
方法:40只SD大鼠随机分配入PQQ组与对照组。
所有动物均实施手术造模,离断左侧坐骨神经后予以10-0缝线神经外膜间断缝合。
PQQ组术后隔日术侧肌肉注射PQQ 0.5 ml(250μg/kg),对照组仅给以等量生理盐水。
术后定期行坐骨神经功能评估,神经电生理指标测定。
于12周时,取材行再生神经形态学观察。
结果:PQQ组在坐骨神经功能、神经电生理及形态学指标上均优于对照组(P<0.05)。
结论:吡咯喹啉醌可显著促进离断周围神经的再生。
【总页数】5页(P495-497)
【关键词】吡咯喹啉醌;周围神经;神经再生
【作者】李皓桓;刘世清;彭昊;张弩
【作者单位】武汉大学人民医院骨科
【正文语种】中文
【中图分类】R622.3
【相关文献】
1.侧脑室注射吡咯喹啉醌对大鼠海马组织的促生长作用 [J], 熊顺华;郭青平;王燕;唐微
2.PI3K/Akt信号通路在吡咯喹啉醌促雪旺细胞增殖中的作用 [J], 贺斌;刘世清;李皓桓
3.MEK/ERK信号通路在吡咯喹啉醌促雪旺细胞增殖中的作用 [J], 贺斌;刘世清;李皓桓
4.吡咯喹啉醌对培养的鼠海马神经元的促生长作用 [J], 熊顺华;王君;龚坚;曾凡龙
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吡咯喹啉醌生物学功能研究进展冷春玲;宋洁【摘要】Being found after nicotinamide (NAD (P) +) and flavin (FMN or FMN), Pyrroloquinoline qui-nine is a coenzyme of Oxidoreductase .It exists widely in microorganism , plants, animals and surroundings with many biological functions .In this paper , the research progress on it in recent years , including its functions in stim-ulating cell growth , providing nutritional factors for animal growth , cleaning up radicals and nourishing and protec-ting nerves are summarized .%吡咯喹啉醌( Pyrroloquinoline quinone , PQQ)是继烟酰胺( NAD ( P)+)、黄素( FAD、FMN)后发现的又一种氧化还原酶的辅酶,广泛地分布于微生物、植物、动物体内及其周围的环境中,具有多种生物学功能,文章就近年来PQQ在刺激细胞生长、提供动物生长必需的营养因子、清除自由基以及神经营养和保护等生物学功能方面的研究进展进行综述,并对相关方面的研究前景进行了展望。
【期刊名称】《辽东学院学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】6页(P103-108)【关键词】吡咯喹啉醌;生物学功能;营养药效物质【作者】冷春玲;宋洁【作者单位】辽东学院农学院,辽宁丹东 118003;辽东学院农学院,辽宁丹东118003【正文语种】中文【中图分类】Q78;Q81520世纪60年代,科学家们开始对吡咯喹啉醌进行研究。