观察吡咯并喹啉醌(PQQ)在氧化应激条件下对大鼠骨髓间充质干细胞(BMSC)线粒体功能和细胞存活的影响，并探讨其作用机制。
方法体外用含体积分数10%胎牛血清的DMEM/F12培养基(下称正常培养基)培养大鼠BMSC，选取对数生长期的第3～5代细胞进行实验。(1)取细胞，分为正常对照组、正常对照＋PQQ组、单纯过氧化氢组、过氧化氢＋PQQ组。正常对照组细胞用正常培养基培养24 h；正常对照＋PQQ组细胞用含终物质的量浓度为100 μmol/L PQQ的正常培养基培养24 h；单纯过氧化氢组细胞用含有终物质的量浓度为200 μmol/L过氧化氢的正常培养基培养24 h；过氧化氢＋PQQ组细胞用含有终物质的量浓度为100 μmol/L PQQ的正常培养基培养2 h后，加入终物质的量浓度为200 μmol/L的过氧化氢培养24 h。于倒置相差显微镜下观察各组细胞形态，采用细胞计数试剂盒8法检测细胞存活率。(2)取5个批次细胞，均分为正常对照组、单纯过氧化氢组、过氧化氢＋PQQ组，各组细胞处理同实验(1)中相应各组。培养24 h后，采用流式细胞术对1个批次细胞进行细胞凋亡检测，计算细胞凋亡率；采用JC-1线粒体膜电位检测试剂盒和倒置相差荧光显微镜对1个批次细胞分别进行线粒体膜电位检测和JC-1荧光染色观察；采用透射电镜观察1个批次细胞线粒体形态；采用过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性测定试剂盒对1个批次细胞分别进行CAT和SOD活性检测；采用蛋白质印迹法对1个批次细胞环磷酸腺苷活化交换蛋白1(Epac1)、腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、磷酸化AMPK、剪切型半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(caspase-3)、caspase-3蛋白表达进行检测，计算AMPK磷酸化水平、剪切型caspase-3/caspase-3比值。除形态观察外，其余各指标每组样本数均为6。对数据行单因素方差分析、独立样本等方差t检验。
结果(1)培养24 h后，单纯过氧化氢组细胞出现空泡且数量较正常对照组减少，细胞存活率为(74.3±2.9)%，较正常对照组的100.0%明显降低(t＝6.39，P<0.01)；与单纯过氧化氢组比较，过氧化氢＋PQQ组细胞形态明显改善，细胞存活率明显升高至(116.9±4.2)%(t＝6.92，P<0.01)；正常对照＋PQQ组细胞存活率为(101.2±1.1)%，与正常对照组相近(t＝1.06，P>0.05)。(2)培养24 h后，与正常对照组的(13.6±1.0)%比较，单纯过氧化氢组细胞凋亡率明显增加[(37.1±2.0)%，t＝10.57，P<0.01]；与单纯过氧化氢组比较，过氧化氢＋PQQ组细胞凋亡率明显降低[(17.0±0.7)%，t＝9.49，P<0.01]。(3)培养24 h后，与正常对照组比较，单纯过氧化氢组细胞线粒体膜电位出现去极化，JC-1荧光染料主要以单体形式存在于细胞质中，发出绿色荧光，表现为膜电位明显降低(t＝4.18，P<0.01)；与单纯过氧化氢组比较，过氧化氢＋PQQ组细胞线粒体膜电位升高至正常水平(t＝4.43，P<0.01)，JC-1荧光染料顺着极化线粒体膜电位进入线粒体聚集，发出红色荧光。(4)培养24 h后，与正常对照组的规则形态比较，单纯过氧化氢组细胞线粒体结构紊乱，线粒体嵴消失，线粒体基质密度降低；与单纯过氧化氢组比较，过氧化氢＋PQQ组细胞线粒体结构规则完整，线粒体嵴清晰可见，线粒体基质密度增加。(5)培养24 h后，与正常对照组比较，单纯过氧化氢组细胞CAT活性明显升高(t＝4.54，P<0.05)，SOD活性明显降低(t＝3.93，P<0.05)；与单纯过氧化氢组比较，过氧化氢＋PQQ组细胞CAT活性明显上升(t＝8.65，P<0.01)，SOD活性无明显变化(t＝0.72，P>0.05)。(6)培养24 h后，与正常对照组比较，单纯过氧化氢组细胞Epac1蛋白表达明显降低(t＝4.67，P<0.01)，AMPK磷酸化水平、剪切型caspase-3/caspase-3比值明显升高(t＝7.88、3.62，P<0.01)；与单纯过氧化氢组比较，过氧化氢＋PQQ组细胞Epac1蛋白表达、AMPK磷酸化水平均明显升高(t＝4.34、16.37，P<0.01)，剪切型caspase-3/caspase-3比值明显降低(t＝3.17，P<0.05)。
结论PQQ预处理能够改善氧化应激条件下大鼠BMSC的线粒体功能，降低细胞凋亡率，提高细胞存活率，且可能与Epac1蛋白表达上调、AMPK信号通路激活和剪切型caspase-3蛋白水平降低有关。