Перекисное окисление липидов - это цепь реакций окислительной деградации липидов . Это процесс, при котором свободные радикалы «крадут» электроны у липидов клеточных мембран , что приводит к повреждению клеток. Этот процесс протекает по механизму цепной реакции свободных радикалов . Это чаще всего влияет на полиненасыщенные жирные кислоты , потому что они содержат множественные двойные связи, между которыми находятся метиленовые мостики (-CH 2 -), которые содержат особенно реактивный водород.атомы. Как и любая радикальная реакция, реакция состоит из трех основных этапов: инициирования, распространения и прекращения. Химические продукты этого окисления известны как перекиси липидов или продукты окисления липидов ( LOP ).
Посвящение
Инициирование - это стадия образования радикала жирной кислоты . Наиболее заметными инициаторами в живых клетках являются активные формы кислорода (ROS), такие как OH · и HOO · , которые соединяются с атомом водорода, образуя воду и радикал жирной кислоты.
Распространение
Радикал жирной кислоты не является очень стабильной молекулой , поэтому он легко реагирует с молекулярным кислородом, создавая таким образом радикал пероксил-жирной кислоты. Этот радикал также является нестабильным видом, который реагирует с другой свободной жирной кислотой, образуя другой радикал жирной кислоты и перекись липидов или циклическую перекись, если она прореагировала сама с собой. Этот цикл продолжается, поскольку новый радикал жирной кислоты реагирует таким же образом.
Прекращение
Когда радикал реагирует с нерадикалом, он всегда производит другой радикал, поэтому этот процесс называется «механизмом цепной реакции». Радикальная реакция прекращается, когда два радикала вступают в реакцию и образуют нерадикальные частицы. Это происходит только тогда, когда концентрация радикалов достаточно высока, чтобы была высокая вероятность столкновения двух радикалов. У живых организмов есть разные молекулы, которые ускоряют завершение за счет нейтрализации свободных радикалов и, следовательно, защиты клеточной мембраны. Антиоксиданты, такие как витамин C и витамин E, могут ингибировать перекисное окисление липидов. [1] Альтернативный метод использует изотопный эффект на перекисное окисление липидов в дейтерированный полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) на метиленовых мостиков (бис-аллильные участков) между двойными связями, что приводит к ингибированию цепной реакции. Такие D-PUFA, например, 11,11-D2-этиллинолеат , подавляют перекисное окисление липидов даже при относительно низких уровнях включения в мембраны. [2] Другие антиоксиданты, вырабатываемые в организме, включают ферменты супероксиддисмутазу , каталазу и пероксидазу .
Конечные продукты перекисного окисления липидов
Конечными продуктами перекисного окисления липидов являются реакционноспособные альдегиды, такие как малоновый диальдегид (MDA) и 4-гидроксиноненаль (HNE), второй из которых известен также как «вторичный посланник свободных радикалов» и главный биологически активный маркер перекисного окисления липидов из-за его многочисленных биологическая активность, напоминающая активность активных форм кислорода h. [3] [ требуется полная ссылка ]
Опасности
Если его не остановить достаточно быстро, будет повреждена клеточная мембрана , состоящая в основном из липидов. Фототерапия может вызвать гемолиз , разрывая таким образом мембраны эритроцитов . [4]
Кроме того, конечные продукты перекисного окисления липидов могут быть мутагенными и канцерогенными . [5] Например, конечный продукт MDA взаимодействует с деоксиаденозином и дезоксигуанозином в ДНК, образуя аддукты ДНК на них, в первую очередь М 1 G . [5]
Реактивные альдегиды могут также образовывать аддукты Михаэля или основания Шиффа с тиольными или аминными группами в боковых цепях аминокислот. Таким образом, они способны инактивировать чувствительные белки посредством электрофильного стресса. [6]
Токсичность гидропероксидов липидов для животных лучше всего иллюстрируется летальным фенотипом мышей с нокаутом глутатионпероксидазы 4 ( GPX4 ). Эти животные не выживают после 8-го эмбрионального дня, что указывает на то, что удаление гидропероксидов липидов необходимо для жизни млекопитающих. [7]
С другой стороны, неясно, являются ли пищевые перекиси липидов биодоступными и играют ли они роль в развитии заболеваний, поскольку в здоровом человеческом организме есть защитные механизмы против таких опасностей. [8]
Тесты
Некоторые диагностические тесты доступны для количественного определения конечных продуктов перекисного окисления липидов, а именно малонового диальдегида (МДА). [5] Наиболее часто используемый тест называется TBARS Assay (анализ реактивных веществ с тиобарбитуровой кислотой ). 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. [9]
В последние годы развитие иммунохимического обнаружения аддуктов HNE-гистидин открыло более передовые методологические возможности для качественного и количественного определения перекисного окисления липидов в различных тканях человека и животных [3] [ требуется полная ссылка ], а также в жидкостях организма, включая сыворотку крови человека. и образцы плазмы. [10]
Смотрите также
- Самоокисление
- Прогоркание
Рекомендации
- ^ Хуанг, Хань-Яо; Аппель, Лоуренс Дж .; Крофт, Кевин Д.; Миллер, Эдгар Р .; Мори, Тревор А .; Пудди, Ян Б. (сентябрь 2002 г.). «Влияние витамина C и витамина E на перекисное окисление липидов in vivo: результаты рандомизированного контролируемого исследования» . Американский журнал клинического питания . 76 (3): 549–555. DOI : 10.1093 / ajcn / 76.3.549 . ISSN 0002-9165 . PMID 12197998 .
- ^ Hill, S .; и другие. (2012). «Небольшие количества усиленных изотопами ПНЖК подавляют автоокисление липидов» . Свободная радикальная биология и медицина . 53 (4): 893–906. DOI : 10.1016 / j.freeradbiomed.2012.06.004 . PMC 3437768 . PMID 22705367 .
- ^ а б http://informahealthcare.com/toc/fra/44/10
- ^ Ostrea, Enrique M .; Cepeda, Eugene E .; Флери, Шерил А .; Балун, Джеймс Э. (1985). «Перекисное окисление липидов мембран красных клеток и гемолиз, вторичный по отношению к фототерапии». Acta Paediatrica . 74 (3): 378–381. DOI : 10.1111 / j.1651-2227.1985.tb10987.x . PMID 4003061 .
- ^ а б в Марнетт, LJ (март 1999 г.). «Перекисное окисление липидов - повреждение ДНК малоновым диальдегидом». Мутационные исследования . 424 (1-2): 83–95. DOI : 10.1016 / s0027-5107 (99) 00010-X . PMID 10064852 .
- ^ Бочков, Валерий Н .; Осколкова, Ольга В .; Бирюков Константин Г .; Левонен, Анна-Лииса; Binder, Christoph J .; Штокл, Йоханнес (2010). «Генерация и биологическая активность окисленных фосфолипидов» . Антиоксиданты и редокс-сигналы . 12 (8): 1009–1059. DOI : 10.1089 / ars.2009.2597 . PMC 3121779 . PMID 19686040 .
- ^ Мюллер, Флорида, Люстгартен, М.С., Янг, Ю., Ричардсон, А. и Ван Реммен, Х. (2007). «Тенденции в теориях окислительного старения». Свободная радикальная биология и медицина . 43 (4): 477–503. DOI : 10.1016 / j.freeradbiomed.2007.03.034 . PMID 17640558 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Vieira, Samantha A .; Чжан, Годун; Декер, Эрик А. (2017). «Биологические последствия продуктов окисления липидов» . Журнал Американского общества химиков-нефтяников . 94 (3): 339–351. DOI : 10.1007 / s11746-017-2958-2 .
- ^ Trevisan, M .; Браун, Р.; Рам, М; Мути, П; Freudenheim, J; Carosella, AM; Армстронг, Д. (2001). «Корреляты маркеров окислительного статуса в общей популяции» . Американский журнал эпидемиологии . 154 (4): 348–56. DOI : 10.1093 / AJE / 154.4.348 . PMID 11495858 .
- ^ Вебер, Д; Милкович, L; Bennett, SJ; Гриффитс, HR; Жаркович, Н; Грун, Т. (2013). «Измерение аддуктов HNE-белка в плазме и сыворотке человека с помощью ELISA - Сравнение двух первичных антител» . Редокс-биология . 1 (1): 226–233. DOI : 10.1016 / j.redox.2013.01.012 . PMC 3757688 . PMID 24024156 .
Внешние ссылки
- Перекисное окисление липидов в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)