stringtranslate.com

Перекисное окисление липидов

Перекисное окисление липидов , или окисление липидов , представляет собой сложный химический процесс , приводящий к окислительной деградации липидов , [1] приводящей к образованию пероксидных и гидроперекисных производных. [2] Это происходит, когда свободные радикалы , в частности активные формы кислорода (АФК), взаимодействуют с липидами внутри клеточных мембран , обычно с полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК), поскольку они имеют двойные углерод-углеродные связи . Эта реакция приводит к образованию липидных радикалов , которые в совокупности называются пероксидами липидов или продуктами окисления липидов ( LOP ), которые, в свою очередь, реагируют с другими окислителями , что приводит к цепной реакции , которая приводит к окислительному стрессу и повреждению клеток .

В патологии и медицине перекисное окисление липидов играет роль в повреждении клеток, которое широко вовлечено в патогенез различных заболеваний и болезненных состояний, включая старение , [3] [4] , тогда как в пищевой науке перекисное окисление липидов является одним из многих путей к прогорклости. . [5]

Механизм реакции

Упрощенный путь автоокисления липидов: инициируется гидроксильным радикалом, который отрывает водород и образует пентадиенильный радикал (показана только одна резонансная структура). Этот радикал присоединяется к O 2 с образованием гидропероксильного радикала (красный). На стадии распространения этот гидропероксильный радикал отрывает атом H + от нового диена, образуя новый пентадиенильный радикал и гидропероксид (синий).

Химическая реакция перекисного окисления липидов состоит из трех фаз: инициации , распространения и терминации . [4]

В фазе инициации прооксидантный гидроксильный радикал ( OH• ) отрывает водород в аллильном положении (–CH 2 –CH =CH 2 ) или метиновом мостике (=CH-) [ необходимы пояснения ] на стабильном липидном субстрате. обычно полиненасыщенная жирная кислота (ПНЖК) с образованием липидного радикала ( L• ) и воды (H 2 O).

В фазе распространения липидный радикал ( L• ) реагирует с молекулярным кислородом ( O 2 ) с образованием липидного гидропероксильного радикала ( LOO• ). Липидный гидропероксильный радикал ( LOO• ) может дополнительно отщеплять водород от нового субстрата ПНЖК, образуя другой липидный радикал ( L• ) и теперь, наконец, гидропероксид липида (LOOH). [6]

Липидный гидропероксильный радикал ( LOO• ) также может вступать в различные реакции с образованием новых радикалов. [ нужна цитата ]

Дополнительный липидный радикал ( L• ) продолжает цепную реакцию , тогда как гидропероксид липида (LOOH) является основным конечным продуктом. [6] Образование липидных радикалов чувствительно к кинетическому изотопному эффекту . Укрепленные липиды в мембране могут подавлять цепную реакцию перекисного окисления липидов. [7]

Этап завершения может различаться как по фактической химической реакции, так и по времени, когда она произойдет. [6] Перекисное окисление липидов представляет собой самораспространяющуюся цепную реакцию и будет продолжаться до тех пор, пока липидный субстрат не будет израсходован и два последних оставшихся радикала не объединятся, или не произойдет реакция, которая ее прекращает. [3] Терминирование может произойти, когда два липидных гидропероксильных радикала ( LOO• ) реагируют с образованием пероксида и кислорода (O 2 ). [3] [ необходимы разъяснения ] Прекращение также может произойти, когда концентрация радикальных частиц высока. [ нужна цитата ]

Основными продуктами перекисного окисления липидов являются гидропероксиды липидов (LOOH). [3]

Арахидоновая кислота как субстрат

Когда арахидоновая кислота является субстратом, образуются изомеры гидропероксиэйкозатетраеновой кислоты (HPETE) и гидроксиэйкозатетраеновой кислоты (HETE). [ нужна цитата ]

Роль антиоксидантов

Свободнорадикальные механизмы повреждения тканей. Перекисное окисление липидов, индуцированное ксенобиотиками, и последующая детоксикация клеточными ферментами (терминация).

Антиоксиданты играют решающую роль в смягчении перекисного окисления липидов путем нейтрализации свободных радикалов, тем самым останавливая радикальные цепные реакции. Ключевые антиоксиданты включают витамин С и витамин Е. [8] Кроме того, ферменты , в том числе супероксиддисмутаза , каталаза и пероксидаза, способствуют реакции окисления , уменьшая присутствие перекиси водорода , которая является распространенным предшественником гидроксильного радикала ( OH• ).

Например, витамин Е может отдавать атом водорода липидному гидропероксильному радикалу ( LOO• ) с образованием радикала витамина Е, который далее реагирует с другим липидным гидропероксильным радикалом ( LOO• ), образуя нерадикальные продукты. [2]

Медицинские последствия

Фототерапия может вызвать перекисное окисление липидов, приводящее к разрыву мембран эритроцитов . [9]

Кроме того, конечные продукты перекисного окисления липидов могут быть мутагенными и канцерогенными . [10] Например, конечный продукт MDA реагирует с дезоксиаденозином и дезоксигуанозином в ДНК, образуя с ними аддукты ДНК , в первую очередь M 1 G . [10]

Реакционноспособные альдегиды также могут образовывать аддукты Михаэля или основания Шиффа с тиоловыми или аминогруппами в боковых цепях аминокислот. Таким образом, они способны инактивировать чувствительные белки посредством электрофильного стресса. [11]

Токсичность гидроперекисей липидов для животных лучше всего иллюстрируется летальным фенотипом мышей, нокаутных по глутатионпероксидазе 4 ( GPX4 ). Эти животные не доживают до 8-го дня эмбрионального развития, что указывает на то, что удаление гидроперекисей липидов необходимо для жизни млекопитающих. [12]

С другой стороны, неясно, являются ли пищевые перекиси липидов биодоступными и играют ли роль в возникновении заболеваний, поскольку в организме здорового человека имеются защитные механизмы против таких опасностей. [13]

Тесты

Существуют определенные диагностические тесты для количественного определения конечных продуктов перекисного окисления липидов, в частности малонового диальдегида (МДА). [10] Наиболее часто используемый тест называется TBARS Assay ( анализ реактивных веществ тиобарбитуровой кислоты ). Тиобарбитуровая кислота реагирует с малоновым диальдегидом с образованием флуоресцентного продукта. Однако существуют и другие источники малонового диальдегида, поэтому этот тест не является полностью специфичным для перекисного окисления липидов. [14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Издебска, Джоанна (2016), «Старение и деградация печатных материалов», Печать на полимерах , Elsevier, стр. 353–370, doi : 10.1016/b978-0-323-37468-2.00022-1, ISBN 978-0-323-37468-2, получено 15 марта 2024 г.
  2. ^ аб Айала, Антонио; Муньос, Марио Ф.; Аргуэльес, Сандро (2014). «Перекисное окисление липидов: производство, метаболизм и сигнальные механизмы малонового диальдегида и 4-гидрокси-2-ноненаль». Окислительная медицина и клеточное долголетие . 2014 : 1–31. дои : 10.1155/2014/360438 . ISSN  1942-0900. ПМК 4066722 . ПМИД  24999379. 
  3. ^ abcd Нам, Тэ Гю (01 марта 2011 г.). «Перекисное окисление липидов и его токсикологические последствия». Токсикологические исследования . 27 (1): 1–6. дои :10.5487/TR.2011.27.1.001. ISSN  1976-8257. ПМЦ 3834518 . ПМИД  24278542. 
  4. ^ аб Портер, Нед А.; Колдуэлл, Сара Э.; Миллс, Карен А. (1995). «Механизмы свободнорадикального окисления ненасыщенных липидов». Липиды . 30 (4): 277–290. дои : 10.1007/BF02536034. PMID  7609594. S2CID  4051766.
  5. ^ Мозурайтите, Р.; Кристинова В.; Рустад, Т. (01.01.2016), «Окисление пищевых компонентов», Кабальеро, Бенджамин; Финглас, Пол М.; Толдра, Фидель (ред.), Энциклопедия продуктов питания и здоровья , Оксфорд: Academic Press, стр. 186–190, doi : 10.1016/b978-0-12-384947-2.00508-0, ISBN 978-0-12-384953-3, заархивировано из оригинала 4 мая 2022 г. , получено 15 марта 2024 г.
  6. ^ abc Айала, Антонио; Муньос, Марио Ф.; Аргуэльес, Сандро (08 мая 2014 г.). «Перекисное окисление липидов: производство, метаболизм и сигнальные механизмы малонового диальдегида и 4-гидрокси-2-ноненала». Окислительная медицина и клеточное долголетие . 2014 : e360438. дои : 10.1155/2014/360438 . ISSN  1942-0900. ПМК 4066722 . ПМИД  24999379. 
  7. ^ Хилл, С.; и другие. (2012). «Небольшие количества усиленных изотопами ПНЖК подавляют автоокисление липидов». Свободно-радикальная биология и медицина . 53 (4): 893–906. doi :10.1016/j.freeradbiomed.2012.06.004. ПМЦ 3437768 . ПМИД  22705367. 
  8. ^ Хуан, Хан-Яо; Аппель, Лоуренс Дж.; Крофт, Кевин Д.; Миллер, Эдгар Р.; Мори, Тревор А.; Падди, Ян Б. (сентябрь 2002 г.). «Влияние витамина С и витамина Е на перекисное окисление липидов in vivo: результаты рандомизированного контролируемого исследования». Американский журнал клинического питания . 76 (3): 549–555. дои : 10.1093/ajcn/76.3.549 . ISSN  0002-9165. ПМИД  12197998.
  9. ^ Острея, Энрике М.; Сепеда, Юджин Э.; Флери, Шерил А.; Балун, Джеймс Э. (1985). «Перекисное окисление липидов мембран эритроцитов и гемолиз вследствие фототерапии». Акта Педиатрика . 74 (3): 378–381. doi :10.1111/j.1651-2227.1985.tb10987.x. PMID  4003061. S2CID  39547619.
  10. ^ abc Marnett, LJ (март 1999 г.). «Перекисное окисление липидов – повреждение ДНК малоновым диальдегидом». Мутационные исследования . 424 (1–2): 83–95. дои : 10.1016/s0027-5107(99)00010-x. ПМИД  10064852.
  11. ^ Бочков, Валерий Н.; Осколкова Ольга Владимировна; Бирюков Константин Георгиевич; Левонен, Анна-Лииза; Биндер, Кристоф Дж.; Штокль, Йоханнес (2010). «Поколение и биологическая активность окисленных фосфолипидов». Антиоксиданты и окислительно-восстановительная сигнализация . 12 (8): 1009–1059. дои : 10.1089/ars.2009.2597. ПМК 3121779 . ПМИД  19686040. 
  12. ^ Мюллер, Флорида, Люстгартен, М.С., Джанг, Ю., Ричардсон, А. и Ван Реммен, Х. (2007). «Тенденции в теориях окислительного старения». Свободнорадикальная биология и медицина . 43 (4): 477–503. doi :10.1016/j.freeradbiomed.2007.03.034. ПМИД  17640558.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  13. ^ Виейра, Саманта А.; Чжан, Годун; Декер, Эрик А. (2017). «Биологическое значение продуктов окисления липидов». Журнал Американского общества нефтехимиков . 94 (3): 339–351. дои : 10.1007/s11746-017-2958-2. S2CID  90319530. Архивировано из оригинала 13 апреля 2021 г. Проверено 13 апреля 2021 г.
  14. ^ Тревизан, М.; Браун, Р.; Рам, М; Мути, П; Фройденхайм, Дж; Карозелла, AM; Армстронг, Д. (2001). «Корреляты маркеров окислительного статуса у населения в целом». Американский журнал эпидемиологии . 154 (4): 348–56. дои : 10.1093/aje/154.4.348 . ПМИД  11495858.

Внешние ссылки