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]
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]
Когда арахидоновая кислота является субстратом, образуются изомеры гидропероксиэйкозатетраеновой кислоты (HPETE) и гидроксиэйкозатетраеновой кислоты (HETE). [ нужна цитата ]
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]
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]
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]
{{cite journal}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link)