NPJ Aging：PQQ可促进线粒体健康，延缓细胞衰老！

线粒体是多功能细胞器，不仅能产生细胞内绝大多数腺嘌呤核苷三磷酸（简称三磷酸腺苷，ATP），还可以作为主要的调节中枢，协调程序性细胞死亡、免疫反应、大分子合成（如类固醇、血红素）、钙调节以及胞内和内分泌信号转导等重要的细胞过程。线粒体的多功能性和适应性使其在衰老中起到重要作用。

同时，由于线粒体具有动态性和适应性，其功能健康尤其受到年龄的影响。恢复线粒体功能障碍，保持线粒体健康对于抗衰老来说至关重要。

在Nature子刊NPJ Aging杂志上，中日两国专家学者发表了题为“Pyrroloquinoline quinone (PQQ) protects mitochondrial function of HEI-OC1 cells under premature senescence”的研究论文，研究结果显示PQQ可以起到保护线粒体功能的作用，并且可以延缓细胞衰老。

图源 | nature.com

该研究利用H₂O₂（过氧化氢，已被广泛用于在短时间内实现诱导细胞衰老）诱导的早衰细胞模型，评估了PQQ处理（0.1nM和1.0nM浓度的PQQ）下细胞系线粒体代谢活性、线粒体超微结构、线粒体运动以及相关信号通路。

1、PQQ预处理可增加细胞增殖和细胞代谢

研究者用1.0mM浓度的PQQ预处理H₂O₂暴露的细胞，细胞计数显著增加，而在其他条件下细胞计数保持不变。并且在用0.1 mM和1.0 mM PQQ预处理下，细胞活力没有明显下降，还显著改善了因为H₂O₂暴露诱导的细胞衰老。尤其当细胞预处理为高浓度（1.0nM浓度）PQQ时，代谢活性的下降明显改善。主要衰老标志物的表达在PQQ预处理时也有所下降。

另外H₂O₂暴露降低了细胞的线粒体膜电位（Mitochondrial membrane potential,MMP），PQQ预处理后，MMP的降低更为显著。线粒体活性氧(Reactive oxygen species,ROS) 水平在PQQ预处理后显著增加了。

这些结果表明H₂O₂暴露可诱导细胞过早衰老，PQQ预处理则对于细胞具有保护作用。

PQQ预处理前后H2O2诱导细胞过早衰老的细胞增殖、细胞代谢活性、衰老标志物

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2、PQQ可减轻细胞线粒体超微结构损伤

研究者通过透射电子显微镜(Transmission electron microscopy,TEM)图像分析评估了PQQ预处理对H₂O₂诱导细胞过早衰老的保护作用。对照细胞线粒体形态正常，但H₂O₂暴露细胞线粒体超微结构损伤：典型的基质肿胀，大部分线粒体嵴缺失，自噬体形成增加。H₂O₂暴露前PQQ预处理可减轻线粒体损伤、改善了线粒体的内部异质性和肿胀形状并增加了数量。其中0.1nM浓度PQQ预处理组的内体和溶酶体数量显著增加。相比之下，H₂O₂暴露组的自噬体数量显著增加，而PQQ预处理抑制了这种增加的发生。

这些形态学结果表明，PQQ减轻了H₂O₂诱导的细胞线粒体超微结构损伤。此外，PQQ预处理增加了内体和溶酶体的数量，这意味着自噬加速或溶酶体功能抑制。

QQ预处理(0.1nM和1.0nM)和未处理H2O2(100µM)的细胞的线粒体超微结构

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3、PQQ有助于恢复受损线粒体功能

研究者评估了线粒体的结构和动态运动，以证实PQQ预处理对线粒体功能的恢复情况。对照组线粒体融合和裂变平衡良好，而H₂O₂暴露组线粒体碎片化呈球囊状，或线粒体超灌注，形状增大。在0.1nM或1.0nM PQQ预处理组，线粒体形状部分恢复正常。线粒体动力学的情况显示与H₂O₂暴露组相比，PQQ预处理组的分支数量、连接数量和平均分支长度均显著增加。与对照组相比，H₂O₂组线粒体运动性有降低的趋势，而PQQ预处理组线粒体运动性有所增加。

这些结果表明，PQQ预处理有助于恢复H₂O₂暴露对线粒体造成的形态学损伤，也有助于恢复细胞的线粒体动力学。

PQQ预处理对早衰细胞模型线粒体形态学的影响

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结语

线粒体是细胞的“能量站”，是“氧化磷酸化”或“细胞呼吸”的场所。随着年龄的增长，线粒体功能可能开始下降。因此，改善线粒体的健康可以改善我们器官乃至整个身体的健康。

在这项研究中，证明了PQQ可以促进线粒体功能的恢复，具有防止氧化应激诱导的听觉细胞过早衰老的潜力。

参考文献：

1. Jyung Mean Son , Changhan Lee . Aging: All roads lead to mitochondria. Semin Cell Dev Biol. 2021 Aug:116:160-168. doi: 10.1016/j.semcdb.2021.02.006. Epub 2021 Mar 23. PMID: 33741252. 

2. Jingjing Hao , Xiushi Ni , Sergio Giunta. et al. Pyrroloquinoline quinone (PQQ) protects mitochondrial function of HEI-OC1 cells under premature senescence. NPJ Aging. 2022 Apr 19;8(1):3. doi: 10.1038/s41514-022-00083-0. PMID: 35927260.