PQQ 保护细胞免受氧化损伤主要通过以下几种机制：
直接清除自由基
捕捉多种自由基：PQQ 具有独特的化学结构，使其能够直接与多种自由基发生反应，如羟基自由基（・OH）、超氧阴离子自由基（O₂⁻・）和过氧化氢（H₂O₂）等。这些自由基是细胞代谢过程中产生的高活性物质，具有很强的氧化能力，会攻击细胞内的脂质、蛋白质和 DNA 等生物大分子，导致细胞损伤。PQQ 可以通过提供电子或氢原子，使自由基转化为相对稳定的物质，从而降低自由基的浓度，减少其对细胞的氧化攻击。
高效抗氧化活性：PQQ 的抗氧化能力比一些常见的抗氧化剂更强。研究表明，在相同条件下，PQQ 清除自由基的效率高于维生素 C 和维生素 E 等传统抗氧化剂。例如，在体外实验中，PQQ 能够快速有效地清除由紫外线照射或化学物质诱导产生的自由基，保护细胞免受氧化损伤。
螯合金属离子
阻断 Fenton 反应：许多氧化损伤是通过 Fenton 反应等过程引发的，在这些反应中，金属离子（如铁离子和铜离子）起着关键的催化作用。PQQ 可以与这些金属离子形成稳定的络合物，从而阻止金属离子参与 Fenton 反应，减少羟基自由基等强氧化性物质的生成。例如，在细胞内环境中，PQQ 能够与铁离子结合，抑制铁离子催化过氧化氢分解产生羟基自由基，降低细胞内的氧化应激水平。
降低金属离子诱导的氧化应激：金属离子在细胞内积累会导致氧化应激增加，进而损伤细胞。PQQ 通过螯合金属离子，降低了金属离子在细胞内的活性和浓度，减少了金属离子诱导的脂质过氧化、蛋白质氧化和 DNA 损伤等氧化应激反应。
激活抗氧化酶系统
诱导抗氧化酶表达：
PQQ 可以激活细胞内的一些转录因子，如核因子 E2 相关因子 2（Nrf2）。Nrf2 是细胞内抗氧化防御系统的关键调节因子，它能够进入细胞核，与抗氧化反应元件（ARE）结合，启动一系列抗氧化酶基因的转录，包括超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和过氧化氢酶（CAT）等。这些抗氧化酶能够特异性地清除细胞内的自由基，将超氧阴离子转化为过氧化氢，再进一步分解为水和氧气，从而保护细胞免受氧化损伤。
增强抗氧化酶活性：PQQ 不仅可以促进抗氧化酶的合成，还能直接增强这些酶的活性。通过与抗氧化酶的活性位点或调节区域相互作用，PQQ 可以改变酶的构象，提高其催化效率，使其更有效地清除自由基。例如，研究发现 PQQ 能够显著增强 SOD 的活性，提高细胞对超氧阴离子自由基的清除能力。
维护线粒体功能
保护线粒体膜结构：线粒体是细胞内产生能量的主要场所，也是自由基产生的主要部位。氧化损伤会导致线粒体膜脂质过氧化，破坏线粒体的膜结构和功能。PQQ 可以插入到线粒体膜中，通过其抗氧化作用，阻止膜脂质的过氧化，维持线粒体膜的完整性和流动性，确保线粒体正常的呼吸功能和能量代谢。
调节线粒体氧化还原状态：PQQ 参与线粒体的氧化还原反应，调节线粒体内部的氧化还原平衡。它可以作为电子载体，在电子传递链中传递电子，同时自身在氧化态和还原态之间转换，帮助维持线粒体呼吸链的正常功能，减少自由基的泄漏。此外，PQQ 还能调节线粒体中的谷胱甘肽等抗氧化物质的水平，增强线粒体的抗氧化能力，保护线粒体免受氧化损伤，进而保障细胞的正常功能。