Пирролохинолинхинон

Еще недавно считалось, что генерация новых митохондрий (митохондриальный биогенезис) может происходить только в результате энергичных физических упражнений или строгой низкокалорийной диеты. Именно поэтому исследование влияния витамина B₁₄ (пирролохинолинхинона, PPQ) на организм человека является столь важным. В начале 2010 года группа ученых доказала, что B₁₄ не только защищает митохондрии от причиняемого окислением вреда, но и стимулирует развитие новых митохондрий!

Механизмы и функции B₁₄ в организмах животных и людей

Пирролохинолинхинону приписывается множество физиологических свойств. Некоторые видят его как классический витамин, растворяемый в воде, или как кофактор фермента, а некоторые – как вещество, защищающее нервные клетки, способствующее их росту и стимулирующее биогенез митохондрий. Что касается витаминной концепции B₁₄, она, возможно, требует дальнейших исследований, однако комплексные данные на сегодняшний день уверенно свидетельствуют о том, что B₁₄ играет значимую роль в функционировании путей, ответственных за нейронный сигналинг. Значимость этого вещества для нашего здоровья проявляется при эксперименте по исключению его из рациона мышей и крыс, приводящему к нарушениям развития, расстройствам иммунитета и репродуктивной дисфункции. Кроме того, изменение уровня B₁₄ оказывает влияние на внутреннюю среду митохондрий, липидный обмен и нивелирует отрицательные последствия работы ингибиторов комплекса I.

При благоприятных условиях B₁₄ может катализировать окислительно-восстановительный цикл, что во многих отношениях является ранее неизвестным нам химическим свойством. С химической точки зрения стабильность B₁₄ позволяет ему выступать каталитическим обеспечителем тысяч окислительно-восстановительных циклов, тогда как другие биоактивные хиноны и их производные, способные запустить окислительно-восстановительные реакции (скажем, эпикатехин), склонны к самоокислению или формированию полимеров (например, танинов), что делает их бесполезными для продолжения окислительно-восстановительных циклических процессов. B₁₄ и его эфир IPQ (имидазолпирролохинолинхинон) широко распространены в животных и растительных организмах в пико- или наномолярных концентрациях.

Данные современных исследований показывают, что с точки зрения эволюционной ретроспективы B₁₄ – элемент межзвездной пыли. Ученые считают, что сильные катализаторы окислительно-восстановительных реакций были необходимы для того, чтобы запустить первые шаги на пути химической основы эволюции, и, стало быть, внеземное происхождение B₁₄ поднимает вопрос о его эволюционной значимости для появления простейших форм жизни. Этот вопрос становится особенно интересным в контексте широкого диапазона химических свойств пирролохинолинхинона, включая каталитическое свойство и способность модифицировать аминокислоты (например, реакции прямого окислительного доминирования). Может быть, B₁₄ – общий знаменатель жизни в других частях галактики?

Биогенез митохондрий и B₁₄

Повышение качества работы митохондрий, как уже неоднократно отмечалось, потенциально может стать важным фактором в лечении множества заболеваний. Отсюда следует, что увеличение количества митохондрий в любой из клеток обусловливает множество значимых положительных эффектов – от увеличения ее живучести до повышения КПД утилизации энергии и защиты от свободных радикалов.

Жизнедеятельность митохондрий в существенной степени зависит от работы белка PGC-1α (его полное название – рецептор, активируемый пролифератором пероксисом, гамма-коактиватор 1-альфа) и ядерных респираторных факторов (PGC-1α же – ядерный коактиватор факторов биогенеза митохондрий). PGC-1α запускает экспрессию ряда факторов транскрипции. Затем они активируют гены ядерного и митохондриального генома, необходимые для построения митохондрии. С помощью PGC-1α может устанавливаться прямая связь между внешними физиологическими стимулами (такими как B₁₄) и регуляцией биогенеза митохондрий. Другими словами, пирролохинолинхинон повышает активность PGC-1α, что доказывается результатами недавних исследований.

Кроме того, PGC-1α – это основной фактор регуляции состава мышечных волокон. Также этот белок контролирует кровяное давление, участвует в регуляции гомеостаза холестерина в клетке и предотвращает развитие ожирения. Более того, PGC-1α связан с уменьшением числа свободных радикалов и защитой от митохондриальных токсинов.

Помимо взаимодействия с PGC-1α, B₁₄ снижает риск появления злокачественных опухолей, причем в этом случае задействуются механизмы, напрямую не относящиеся к биогенезу митохондрий. B₁₄ влияет на активность гена ras (считается, что этот ген может способствовать образованию опухолей). Прием B₁₄ также активизирует ряд факторов транскрипции, таких как ядерные респираторные факторы (NRF 1 и 2) и транскрипционный фактор митохондрий (например, TFAM), что способствуют активизации митохондриального биогенеза.

Существует и еще один положительный эффект, связанный с влиянием B₁₄ на митохондрии. Как выяснилось, пирролохинолинхинон, скорее всего, является важным кофактором в одной из многих белковых субъединиц, составляющих комплекс I дыхательной цепи переноса электронов. Учитывая то, что в комплексе I находится большое количество эндогенных свободных радикалов, нетрудно понять, почему большое количество B₁₄ положительно воздействует на состояние митохондрий.

А восстановление работы митохондрий, в свою очередь, является залогом избавления от многих заболеваний. Результаты исследований, проведенных на животных и на людях, показывают, что B₁₄ улучшает репродуктивные возможности, способствует раннему развитию, росту организма и укреплению иммунитета, защищает нервные клетки от дегенерации и повреждения и даже стимулирует их рост и помогает формированию новых синапсов (соединений) между нервными клетками, отвечающими в головном мозге за функционирование памяти. Что касается здоровья сердечно-сосудистой системы, то B₁₄ снижает вред от синдрома реперфузии при ишемии, от инфаркта и от инсульта.

Является ли B₁₄ последним новым витамином?

В 2003 году в журнале Nature появилось сенсационное заявление японских ученых, проводивших исследования на молекулярном уровне. Исследователи заявили о том, что пирролохинолинхинон – это ранее неизвестный витамин группы В. Витамины по определению являются такими органическими соединениями, которые не синтезируются у нас в организме и которые мы должны получать извне, потому что каждый из них абсолютно необходим для поддержания по крайней мере одной биохимической функции.

Первое и наиболее явное доказательство витаминной природы B₁₄ появилось в результате опытов на животных. Ученые зафиксировали, что мыши, из рациона которых была исключена пища с пирролохинолинхиноном, демонстрировали падение репродуктивной функции и иммунитета. Также были зафиксированы замедление роста этих мышей, а их шкура стала тонкой и уязвимой. К тому же их потомство имело меньшие, по сравнению с потреблявшими B₁₄ мышами, шансы на выживание. Главное же открытие заключалось в том, что у грызунов с дефицитом B₁₄ недоставало 30–40 % митохондрий от нормального показателя. Оставшиеся же митохондрии являлись слишком маленькими и плохо справлялись со своими функциями. При этом мыши, получавшие корм с B₁₄, не демонстрировали вышеперечисленных симптомов и признаков.

Вместе с тем доказать, что химическое соединение является витамином, очень непросто. К счастью, японские ученые неожиданно сделали еще одно открытие, впрямую указывающее на то, что B₁₄ – это витамин. Это произошло во время исследования, призванного выяснить, связано ли биполярное расстройство (маниакально-депрессивный психоз) с нарушениями митохондриального транспорта кальция. Ученые искали гены, отвечающие за синтез белков, контролирующих этот транспорт. Поиск завершился не столь удачно, как планировали исследователи, однако они обнаружили, что B₁₄ принимает участие в активации фермента, играющего ключевую роль в синтезе коллагена (белка, составляющего основу соединительной ткани организма – кожи, костей, хрящей, сухожилий и т. д.). При дефиците B₁₄ у животных наблюдалась дисфункциональность соединительной ткани и разрушение кожного покрова. Аналогичный B₁₄-зависимый фермент найден и у людей.

Однако данные самых последних исследований вновь поставили под вопрос квалификацию B₁₄ как витамина. Тем не менее научная работа продолжается, и эта проблема еще требует своего решения.

Грани B₁₄

Исследования говорят, что B₁₄, помимо всего прочего: а) обладает противовоспалительными свойствами; б) является эффективным нейропротектором, снижающим ущерб для головного мозга при индуцированном у крыс инсульте и защищающем клетки головного мозга от эксайтотоксичной сверхстимуляции и в) стимулирует синтез фактора роста нервов (NGF, ключевого секретируемого белка, поддерживающего жизнеспособность нейронов и дающего импульс их развитию и активности).

Отсюда следует, что от B₁₄ зависит и наша когнитивная функция. Как мы уже говорили, головной мозг использует огромное количество энергии и очень нуждается в митохондриях. Согласно результатам двойного слепого клинического исследования, проведенного на случайной выборке испытуемых и включавшего в себя использование плацебо, пероральный прием 20 мг B₁₄ ежедневно позволяет улучшить краткосрочную память и внимательность, а также способность сосредоточиваться, выделять фигуру на фоне и обрабатывать информацию.

Эти эффекты многократно усиливались при приеме пищевых добавок с коферментом Q10, что неудивительно, ведь комплекс I передает свои электроны именно этому компоненту ЭТЦ. Соответственно, если B₁₄ стимулирует появление новых митохондрий, что приводит к увеличению числа единиц ЭТЦ, повышение концентрации кофермента Q10 является просто необходимым для того, чтобы обеспечить беспрепятственный перенос электронов в каждом ЭТЦ каждой митохондрии.

Темный шоколад

В табл. 3.2 указано, что порошок какао характеризуется высокой концентрацией B₁₄. Возможно, это одна из причин многочисленных полезных свойств темного шоколада. Конечно, он обладает огромным количеством других замечательных компонентов (таких как флавонолы, теобромин и эпикатехин), однако B₁₄ – одно из главных его достоинств.

Таблица 3.2. Содержание B₁₄ в продуктах

Результаты исследований показывают, что шоколад положительно влияет на состояние сердечно-сосудистой и нервной систем (включая головной мозг), повышает выносливость и иные физические характеристики организма и даже способствует снижению веса. Очевидно, все это становится возможным благодаря стимулированному B₁₄ биогенезу митохондрий. Конечно, науке еще предстоит прояснить, в какой степени B₁₄ влияет на полезные свойства шоколада, однако уже сейчас можно утверждать, что умеренное потребление этого продукта – прекрасный способ укрепить здоровье. Что касается меня, то я склонен злоупотреблять этим видом терапии. Угостите меня шоколадом, и я сделаю все, о чем вы меня попросите.