PQQ,神秘的營養物質

活著,要緊的是姿態。

PQQ,神秘的營養物質

PQQ,神秘的營養物質

文/張 鵬

世界衛生組織認定,人體所需的維生素共有13種,分為脂溶性的A、D、E、K和水溶性的C和B族(8種)。近年,科學家發現一種稱為PQQ的營養物質,有望成為人類的第14種維生素。日本傳統食物納豆中PQQ含量較高,而母乳中的含量更是驚人。更加令人驚訝的是,PQQ清除自由基的能力竟然是維生素C的50~100倍。那麼,這種神秘的物質到底有哪些不為人知的故事呢?

PQQ,神秘的營養物質 PQQ的發現

2003年,日本科學家宣稱發現一種水溶性B族維生素PQQ,缺乏這種物質的實驗鼠會出現繁殖能力低下等現象。他們推測,它對人類也有相同的影響。這是1948年以來人們首次發現新的維生素。如果得到世界衛生組織的認定,這將成為第14種維生素,這也是日本科學家繼1910年發現維生素B1後再次發現新的維生素。

事實上,早在20世紀50年代,挪威和英國的幾位生物學家在研究細菌體內的代謝酶時,就意外地發現了一種新的化合物,它作為某些酶的輔酶發揮作用。在生物體內,各種化學反應都需要酶的催化作用才能順利完成。然而,很多酶在發揮功能的同時還需要其他一些輔助分子,這些起到輔助作用的物質稱為輔酶。遺憾的是,這一重要的發現並未引起足夠的重視。直到1979年,美國科學家採用X射線晶體衍射技術,首次確定這種神秘的輔酶是一種三羧酸醌類化合物,並將其命名為吡咯喹啉醌(Pyrroloquinoline Quinone,簡稱PQQ)

20世紀80年代末,荷蘭學者利用核磁共振技術分析後證實,細菌可以利用谷氨酸和酪氨酸合成PQQ。如今,細菌合成PQQ所必需的基因已經得到確認,隨菌種不同大概共有4~7個。雖然只是某些細菌的產物,但有趣的是,在各種植物、動物以及人體內都發現含有極微量的PQQ。

日本科學家測定了26種常見食物中的PQQ含量,發現1克食物中PQQ的含量在3.65~61納克不等。例如,蔬菜中歐芹、青椒,水果中的奇異果、木瓜,飲品中的綠茶、烏龍茶,以及人們常吃的豆腐中含量都約為30納克/克。值得注意的是,日本傳統食物納豆當中PQQ含量最高,達到了61納克/克。這可能是因為納豆是大豆經過細菌長期發酵後制成的食物,其中的細菌不斷分泌PQQ產生了濃縮效應。

美國研究人員檢測發現,人乳中PQQ含量竟然高達140~180納克/毫升。人類經過數百萬年的長期進化,發展出了一套適應環境的高效運作機制,任何生理過程都有其必要性和合理性。母親的乳汁中含有如此高濃度的PQQ,這說明該物質對新生嬰幼兒的生長髮育可能起到至關重要的作用

既然PQQ只能由某些細菌合成,那麼植物、動物和人體中的PQQ又是從何而來呢?目前,科學界普遍認為動物和人類腸道中雖然也有種類數量不等的細菌,但這些細菌都不能合成PQQ或合成量極少,根本無法滿足身體需要。因此,動物和人類只能通過飲食途徑獲取PQQ。但是,植物體內的PQQ是從環境中吸收還是自己合成,或者兩者兼而有之,這一問題至今還沒有明確答案。經典的植物化學理論認為,植物能夠利用根系吸收的水和無機鹽為原料合成自身需要的一切有機化合物。由此推測,植物本身也可能像細菌一樣自行合成PQQ這種小分子有機化合物。這一切都有待於未來科學家們的深入研究揭曉答案。

PQQ,神秘的營養物質

PQQ,神秘的營養物質多才多藝的「維生素」新星

PQQ對人體究竟有何功效?研究人員經過30年的研究發現,PQQ具有多方面的卓越功效。

PQQ能夠刺激微生物、植物、動物以及人體細胞快速生長,這方面以植物最為典型。早期研究發現,對植物使用PQQ後能夠促進某些植物的花粉和種子萌發,減輕低溫對黃瓜幼苗的凍傷,以及有助於提高冬小麥的結實率等。PQQ還是動物生長、發育和繁殖必需的營養因子。由於PQQ廣泛存在於各種食物和周圍環境中,日常飲食完全可以滿足機體對PQQ的需求。因此,通常情況下很難觀察到動物或人體出現PQQ缺乏症。1989年,美國研究人員發現,缺乏PQQ的雌鼠有20~30%表現出了明顯的缺乏症,包括皮膚脆弱、脫毛、身體彎曲,嚴重的會出現腹部出血甚至死亡。從PQQ缺乏的種種症狀來看,似乎與其他維生素和礦物質缺乏有一定的相似性。

PQQ能夠清除體內多餘的自由基,保護機體免受氧化損傷。自由基是機體氧化反應中產生的一類化合物,具有強氧化性,一旦在體內積累就會損傷組織和細胞,進而引起慢性疾病和衰老效應。研究發現,PQQ清除自由基的能力是維生素C的50~100倍,是目前發現的抗氧化能力最強的物質。大量生理實驗表明,PQQ能夠保護心臟免受缺氧缺血造成的損傷,預防白內障的發生以及消腫、抗炎等諸多功效。

PQQ在神經營養和保護方面的作用更加非同凡響。研究發現,PQQ能夠促進神經生長因子NGF的合成,從而促進切斷的坐骨神經再生。PQQ還是一種性能優良的神經營養保護藥物,在治療帕金森症、老年癡呆症等方面具有開發前景。2008年,日本研究人員通過在大鼠的飲食中添加PQQ後發現大鼠的學習能力和記憶能力明顯提高,說明在抗衰老方面PQQ有也突出表現。作者曾在大連理工大學從事PQQ的神經保護作用研究,發現PQQ能夠有效減輕劇毒物質甲基汞對神經細胞的損傷,這從分子營養學角度為汞中毒的防治提供新的參考。

此外,PQQ還有很多引人註目的神奇功效。乙醛是酒精代謝的有害中間產物,也是酒精中毒的重要原因。日本科學家發現,PQQ可以加快乙醛氧化成乙酸的速度來降低乙醛在體內的含量,從而有望減輕飲酒對肝臟造成的毒性損傷。大陸學者發現,口服PQQ可以有效降低血鉛、腦鉛、肝鉛水平,且不會造成體內有益金屬元素鋅、銅的流失。在放射性物質造成的皮膚燒傷方面,PQQ也可以促進傷口快速愈合。PQQ具有如此眾多的功效,已經引起了國內外營養學家和藥理學家的廣泛關注。

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PQQ,神秘的營養物質神秘難解的身份之迷

然而,迄今為止,學術界也沒有明確PQQ在人類體內到底承擔什麼任務,其身份來歷成為了一個難解之謎。自從PQQ被提出作為第14種維生素以來,爭議一直不斷。有些學者認為,不同生物對於維生素的需求存在很大差異,例如,維生素C是人類必需的,但是鼠卻不需要。因此,將PQQ定義為一種維生素還為時尚早。

與此同時,圍繞PQQ出現了更多富有戲劇性的新聞報導。2004年6月17日,《法蘭克福匯報》報導,科學家借助安裝在美國「星塵」號探測器上的一種新型光譜儀發現,「威爾德2」號彗星塵埃中竟然存在PQQ。科學家推測,PQQ與其他許多分子隨著彗星塵埃在幾十億年前抵達地球,它們促使含氮和碳的化合物產生基因構件。在與水和其他因素的共同作用下,生命可能由此產生,而PQQ本身可能是在宇宙射線作用下由礦物顆粒表面存在的分子產生的。這一發現進一步佐證了彗星塵埃帶來的有機分子幫助地球產生生命之說。

無獨有偶,據說在曾經備受大陸民間關注和在學術界引起巨大爭議的「太歲」體內,也發現含有高含量的PQQ。目前科學界認為,各地發現的「太歲」實際上可能是黏菌復合體,按《生命起源及進化譜系圖》分析,它的位置應在菌、(藻)類植物和原生動物之間。也就是說,「太歲」處於生命演化的一個岔道口上,左拐就會發展到植物界,右拐就會向動物界發展,原地不動就變成了像蘑菇靈芝一樣的真菌類。由於非常少見,一直是生物演化研究的一個盲點,所以它對研究生命演化過程十分有意義。

如果事實真的果真如此,PQQ在地球生命的演化過程中可能扮演過重要角色。這個看似簡單的小分子化合物到底肩負著怎樣的使命呢?未來,隨著PQQ研究領域不斷深入,必將有更多精彩的故事呈現在人們面前。

(張鵬,大連海洋大學,博士,主要從事分子營養與生態毒理學研究。)

——選自《科學畫報》

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