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피롤로퀴놀린 퀴논이란?

글: 마이클 머래이(Michael Murray) 자연요법 의사

2021년 3월 25일 업데이트                2017년 4월 게시

피롤로퀴놀린 퀴논(Pyrroloquinoline quinone, PQQ)은 인간 세포 내에서 에너지를 생성하는 미토콘드리아의 기능에 중요한 비타민 유사물질입니다. 피롤로퀴놀린 퀴논은 세포의 성장, 발달, 분화, 생존에 관련된 효소를 포함하여 세포 기능에 관여하는 특수한 효소의 보조 인자로 기능합니다.1

보조인자로서의 피롤로퀴놀린 퀴논

이는 이러한 효소가 세포 물질을 만드는 역할을 수행하려면 보조인자인 피롤로퀴놀린 퀴논이 필요하다는 것을 의미합니다. 즉 피롤로퀴놀린 퀴논이 없으면 효소는 제대로 기능할 수 없습니다. 이러한 사실과 더불어 체내에서 생성되지 않는다는 점에서 피롤로퀴놀린 퀴논은 필수 비타민과 유사합니다. 따라서 피롤로퀴놀린 퀴논은 음식이나 보충제를 통해 섭취해야 합니다. 피롤로퀴놀린 퀴논은 적절한 세포 기능과 건강을 유지하는 데 필수적이지만 아직 비타민으로는 분류되지 않고 있습니다. 하지만 피롤로퀴놀린 퀴논이 필수 비타민으로 지정되는 것은 시간문제라고 생각합니다.2 

피롤로퀴놀린 퀴논이 본격적으로 조명을 받기 시작한 것은 비교적 최근의 일이지만 지금까지 나온 연구 결과는 피롤로퀴놀린 퀴논이 보충제 업계의 새로운 슈퍼스타가 될 가능성을 보여주고 있습니다. 

피롤로퀴놀린 퀴논의 기능

피롤로퀴놀린 퀴논은 미토콘드리아의 에너지 생산에 관여하는 주요 효소에 직접적으로 작용합니다. 이러한 기능을 통해 피롤로퀴놀린 퀴논은 에너지 생산을 증진할 수 있습니다. 또한 미토콘드리아 기능에 중요한 역할을 하는 코큐텐과 함께 작용하여 시너지 효과를 발휘합니다. 코큐텐은 체내에서 합성될 수 있지만 피롤로퀴놀린 퀴논은 그렇지 않다는 점에서 피롤로퀴놀린 퀴논은 코큐텐보다 훨씬 필수적인 영양소로 여겨집니다. 따라서 피롤로퀴놀린 퀴논의 요구량을 충족하려면 음식이나 보충제를 통해 피롤로퀴놀린 퀴논을 얻어야 합니다. 

코큐텐은 에너지 생성 시 점화 플러그 같은 역할을 하며 피롤로퀴놀린 퀴논은 이러한 코큐텐을 보조하는 기능을 수행합니다. 또한 피롤로퀴놀린 퀴논은 주요한 항산화제로 미토콘드리아의 산화적 손상을 억제합니다. 그뿐 아니라 노화 세포 내에서 새로운 미토콘드리아의 자발적인 생성을 촉진하는데 이러한 과정은 미토콘드리아 신생(Mitochondrial biogenesis)이라고 불립니다.3 이러한 효능으로 인해 피롤로퀴놀린 퀴논은 노화를 억제하는 물질로 주목받고 있습니다. 피롤로퀴놀린 퀴논은 노화가 진행 중인 세포 내의 미토콘드리아 수를 증가시키는 '생화학적 젊음의 샘'과 같은 역할을 합니다. 미토콘드리아가 늘어나 화학 에너지, 즉 ATP의 생산이 증가하면 세포 기능이 젊은 세포 수준으로 회복될 수 있기 때문입니다.

코큐텐과 피롤로퀴놀린 퀴논은 개별적으로 사용해도 효과적이지만 둘을 병용하면 효과가 더 좋아지는 것으로 확인되었습니다. 이러한 시너지 효과는 동물실험에서 처음 확인되었으며 그 후 사람을 대상으로 한 이중맹검 위약대조군 임상시험을 통해서도 입증되었습니다. 이 연구는 아래에서 소개하겠습니다. 

피롤로퀴놀린 퀴논의 항산화 기능

피롤로퀴놀린 퀴논은 항산화 능력이 아주 우수할 뿐 아니라 여러 가지의 고유한 효능도 나타냅니다. 항산화제는 촉매 순환(Catalytic cycle)이라는 반응을 통해 산화적 손상을 억제합니다. 촉매 순환은 산화 및 환원 반응을 반복적으로 수행하는 과정을 말합니다. 흥미롭게도 피롤로퀴놀린 퀴논은 거의 연속적인 촉매 순환을 다른 항산화제에 비해 훨씬 더 많이 일으킬 수 있습니다. 예를 들어 피롤로퀴놀린 퀴논은 촉매 변환을 2만 회나 수행할 수 있는 반면 비타민C는 단지 4회만 가능합니다. 이는 피롤로퀴놀린 퀴논의 항산화 능력이 비타민C의 5,000배에 달한다는 의미입니다.2

피롤로퀴놀린 퀴논이 풍부한 식품 

피롤로퀴놀린 퀴논은 지금까지 성분 분석이 이루어진 모든 식품에서 발견되었지만 일부 식품을 제외하고 그 함량은 아주 미미한 수준입니다. 피롤로퀴놀린 퀴논이 풍부한 식품에는 파슬리, 녹색 피망, 키위, 파파야, 두부가 있습니다. 이러한 식품에는 제공량당 2-3mcg의 피롤로퀴놀린 퀴논이 함유되어 있습니다. 4온스의 녹차에도 비슷한 양이 들어 있습니다.4 식품에 함유된 피롤로퀴놀린 퀴논의 양은 적지만 이 영양소의 중요성 때문인지 체내에 흡수된 피롤로퀴놀린 퀴논은 체외로 잘 배출되지 않습니다. 

필수 영양소로서의 피롤로퀴놀린 퀴논

진행 중인 연구에 따르면 피롤로퀴놀린 퀴논이 사람의 건강에 중요한 영양소라는 사실은 의심의 여지가 없습니다. 화학적으로 순수한 영양소만으로 구성한 포유류의 식단에서 피롤로퀴놀린 퀴논을 제거하면 성장 장애, 면역 기능 저하, 생식 기능 이상이 발생하는 것으로 나타났습니다. 필수 영양소와 마찬가지로 피롤로퀴놀린 퀴논의 수준이 낮으면 면역 기능이 큰 영향을 받는 것으로 추정됩니다. 피롤로퀴놀린 퀴논이 결핍되면 면역 기능에 다양한 장애가 발생하며 백혈구의 적절한 반응 능력이 저하됩니다.  

피롤로퀴놀린 퀴논의 권장량 

피롤로퀴놀린 퀴논은 영양 요구량이 엽산이나 비오틴(Biotin)과 비슷한 것으로 여겨지는 미량 영양소입니다. 정확하게 얼마나 필요한지는 아직 확인되지 않았으나 하루 요구량은 약 10-20mcg에 불과할 것으로 추정됩니다. 하지만 이보다 훨씬 높은 수준인 하루 10-20mg의 피롤로퀴놀린 퀴논을 보충하면 많은 혜택을 얻을 수 있는 것으로 밝혀졌습니다. 고용량의 피롤로퀴놀린 퀴논은 초생리학적 효과(Supraphysiological effect)를 일으킵니다. 다시 말해 고용량의 피롤로퀴놀린 퀴논은 영양소의 기능을 뛰어넘어 미토콘드리아와 세포의 기능을 돕는 역할까지 수행한다는 것입니다.

피롤로퀴놀린 퀴논의 임상적 용도

영양학적으로 중요하며 광범위한 생리학적 효능이 있는 피롤로퀴놀린 퀴논은 노화를 억제할 뿐 아니라 다양한 뇌질환 및 신경질환(예: 알츠하이머병 및 파킨슨병), 기타 여러 만성 퇴행성 질환 등 미토콘드리아 기능 저하와 관련된 질환을 개선하는 데 큰 도움이 될 수 있습니다. 

피롤로퀴놀린 퀴논이 수행하는 또 다른 주요 약리 작용에는 에이엠피 인산화 효소(AMPK, AMP-activated protein kinase)의 활성화가 있습니다. 살아있는 세포 내에 분포하는 이 효소는 에너지 대사 과정에서 '마스터 조절 스위치' 역할을 수행합니다. 에이엠피(아데노신 일인산, Adenosine monophosphate, AMP) 활성 수준이 낮을 경우 다양한 건강 문제가 생길 수 있는데 피롤로퀴놀린 퀴논은 다음과 같은 문제를 임상적으로 개선할 수 있습니다.

  • 노화 가속화
  • 미토콘드리아 부족 및 기능 장애
  • 치매 및 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌 질환
  • 만성 염증
  • 비만
  • 높은 혈중 콜레스테롤 및 중성 지방
  • 인슐린 저항성 및 혈당 조절 장애

피롤로퀴놀린 퀴논의 검증된 효능

피롤로퀴놀린 퀴논은 기존의 연구에서 놀라운 효능이 입증되었습니다. 또한 이 물질에 대한 여러 임상시험이 현재 진행 중이거나 완료되어 학술지에 발표될 예정입니다. 

피롤로퀴놀린 퀴논은 단독으로도 뇌 기능을 개선할 수 있지만 코큐텐과 함께 사용할 경우 효과가 더 좋아지는 것으로 나타났습니다. 이러한 시너지 효과는 동물실험에서 처음 확인되었으며 그 후 2009년 일본에서 사람을 대상으로 실시한 이중맹검 위약대조군 임상시험을 통해서도 입증되었습니다.5 40-70세 사이의 중년 및 노인 71명을 대상으로 한 이 연구에서 매일 20mg의 피롤로퀴놀린 퀴논을 보충한 실험군은 위약대조군에 비해 고급 인지기능 검사 결과가 향상되었습니다. 한편 코큐텐 300mg과 함께 피롤로퀴놀린 퀴논 20mg을 투여받은 그룹은 훨씬 더 우수한 결과를 나타냈습니다. 피롤로퀴놀린 퀴논과 코큐텐 둘 다 미토콘드리아의 에너지 생산에 관여하므로 이러한 결과는 당연할 수 있습니다.

피롤로퀴놀린 퀴논과 코큐텐

피롤로퀴놀린 퀴논은 단독으로 활성을 나타내기 때문에 반드시 코큐텐과 함께 섭취할 필요는 없습니다. 하지만 코큐텐과 피롤로퀴놀린 퀴논을 함께 사용한 연구는 노인에게 피롤로퀴놀린 퀴논만을 투여한 2건의 이중맹검 연구보다 더 우수한 결과를 나타냈습니다. 따라서 50세가 넘는 사람은 피롤로퀴놀린 퀴논과 코큐텐을 함께 섭취하면 좋을 것으로 생각됩니다. 하지만 일반적으로 35세 미만의 사람뿐 아니라 50세 미만인 이들도 코큐텐 생성을 방해하는 콜레스테롤 저하제인 스타틴(Statin)과 같은 약물을 복용하지 않는 한 체내에서 충분한 양의 코큐텐이 생성되므로 코큐텐을 섭취할 필요가 없을 수도 있습니다.6 체내에서 코큐텐은 생성될 수 있지만 필수 영양소로 간주될 수 있는 피롤로퀴놀린 퀴논은 합성되지 못합니다.

여러 연구에 따르면 35세 미만의 사람에게 피롤로퀴놀린 퀴논을 단독으로 투여했을 때 우수한 결과가 나왔습니다. 예를 들어 21-34세의 사람을 대상으로 한 연구에서 피롤로퀴놀린 퀴논을 단 한 번만 투여했음에도 항산화 활성, 항염증 효과, 에너지 생성량에 대한 측정치가 크게 증가했습니다.7

또한 다른 연구에서도 50세가 넘는 사람이 피롤로퀴놀린 퀴논을 단독으로 섭취했을 때 좋은 결과가 나왔습니다. 17명의 건강한 중년 및 노인이 8주 동안 매일 20mg의 피롤로퀴놀린 퀴논 또는 위약을 섭취한 결과 활기, 피로, 긴장-불안, 우울, 분노-적대감, 혼란 등 기분상태척도(Profile of Mood States)의 6가지 항목에 대한 측정치가 현저하게 개선된 것으로 나타났습니다.8 중년 및 노인에게 피롤로퀴놀린 퀴논을 단독으로 투여한 다른 연구에서는 기상 시 졸린 정도, 수면 시작 및 유지, 수면 지속 시간과 같은 항목의 수치가 향상된 것으로 확인되었습니다.9 피롤로퀴놀린 퀴논을 단독으로 투여한 또 다른 연구에서 피롤로퀴놀린 퀴논은 뇌로의 혈류 유입과 사고 시 활성화되는 영역인 전두엽 피질의 산소 활용을 향상시키는 것으로 나타났습니다.10

또한 피롤로퀴놀린 퀴논(PQQ) 보충제는 저밀도지단백(Low-density lipoprotein, LDL) 콜레스테롤 수치를 낮출 수 있습니다. 피롤로퀴놀린 퀴논의 일종인 바이오PQQ(BioPQQ)를 사용한 연구에서는 저밀도지단백(LDL) 콜레스테롤 수치가 140mg/dl인 시험 참여자에게 피롤로퀴놀린 퀴논을 매일 최대 20mg씩 6주간 투여한 결과 통계적으로 유의하게 콜레스테롤 수치가 개선되었습니다. 총콜레스테롤 수치는 평균 247mg/dl에서 216mg/dl로 감소했으며 저밀도지단백 콜레스테롤 수치는 156mg/dl에서 132mg/dl로 하락했습니다.11

피롤로퀴놀린 퀴논 권장량

피롤로퀴놀린 퀴논은 얼마나 섭취해야 효과가 나타날까요? 피롤로퀴놀린 퀴논의 하루 영양요구량이 500mcg 미만이라면 왜 권장 용량은 그보다 더 높은 것일까요? 피롤로퀴놀린 퀴논의 하루 권장량인 10-20mg은 동물실험에서 이와 동일한 용량을 사용했을 때 다양한 미토콘드리아 기능을 지속적으로 개선하는 효과가 나타난 것을 근거로 정해졌습니다. 또한 일부 임상 연구 및 관찰 연구 결과도 이러한 권장량의 타당성을 뒷받침합니다. 특히 피롤로퀴놀린 퀴논 20mg과 코큐텐 300mg을 함께 사용하면 기억력 향상에 도움이 되는 것으로 나타났습니다.

결론

피롤로퀴놀린 퀴논이 필수 비타민으로 분류되는 것은 시간문제라고 생각합니다. 그리고 언젠가는 피롤로퀴놀린 퀴논이 코큐텐의 인기를 추월할 가능성도 있습니다. 피롤로퀴놀린 퀴논을 보충하여 신속히 에너지 수준이 높아지고 정신적 명료함이 증진되는 효과를 느껴보십시오. 

참고문헌:

  1. Akagawa M, Nakano M, Ikemoto K. Recent progress in studies on the health benefits of pyrroloquinoline quinone. Biosci Biotechnol Biochem. 2016;80(1):13-22.
  2. Kasahara T, Kato T. Nutritional biochemistry: a new redox-cofactor vitamin for mammals. Nature 2003;422:832.
  3. Chowanadisai W, Bauerly KA, Tchaparian E, et al. Pyrroloquinoline quinone stimulates mitochondrial biogenesis through cAMP response element-binding protein phosphorylation and increased PGC-1alpha expression. Journal of Biological Chemistry 2010;285(1): 142–52 
  4. Kumazawa T, Sato K, Seno H, et al. Levels of pyrroloquinoline quinone in various foods. Biochem J 1995;307:331-333.
  5. Nakano M, Ubukata K, Yamamoto T, Yamaguchi H. Effect of pyrroloquinoline quinone (PQQ) on mental status of middle-aged and elderly persons. FOOD Style. 2009;21:13(7):50-3.
  6. Itoh Y, Hine K, Miura H, et al . Effect of the antioxidant supplement pyrroloquinoline quinone disodium salt (BioPQQ™) on cognitive functions. Adv. Exp. Med. Biol. 2016;876:319-325.
  7. Harris CB, Chowanadisai W, Mishchuk DO, et al. Dietary pyrroloquinoline quinone (PQQ) alters indicators of inflammation and mitochondrial-related metabolism in human subjects. J Nutr Biochem. 2013 Dec;24(12):2076-84. 
  8. Koikeda T, Nakano M, Masuda K . Pyrroloquinoline quinone disodium salt improves higher brain function. Med. Consult. New Remedies. 2011;48:519–527.
  9. Nakano M, Yamamoto T, Okumura H, Tsuda A, Kowatari Y . Effects of oral supplementation with pyrroloquinoline quinone on stress, fatigue, and sleep. Funct Foods Health Dis 2012;2:307–324.
  10. Nakano M, Murayama Y, Hu L, et al. Effects of Antioxidant Supplements (BioPQQ™) on Cerebral Blood Flow and Oxygen Metabolism in the Prefrontal Cortex. Adv Exp Med Biol. 2016;923:215-222.
  11. Nakano M, Kawasaki Y, Suzuki N, Takara T. Effects of Pyrroloquinoline Quinone Disodium Salt Intake on the Serum Cholesterol Levels of Healthy Japanese Adults. J Nutr Sci Vitaminol. 2015;61(3):233-40.

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