Lipidperoxidáció
A lipidperoxidáció (angol: lipid peroxidation; röv.: LP) az a folyamat, amelyben a lipidmolekula szabadgyök-állapotba kerül, és ezzel peroxigyökké alakul.[2] A folyamat során a lipidet szabadgyök-állapotba hozzák iniciátor segítségével, ezáltal képes reakcióba lépni az oxigénnel, és ennek eredményeként peroxigyök keletkezik.[3] A lipidperoxidáció nem enzimatikus zsírsav-oxidáció. A lipidperoxidáció során a szabad gyök H+-iont von el a többszörösen telítetlen membrán zsírsavaitól (linolsav, linolénsav, arachidonsav és származékai) és a lipoprotein oldallánctól. A keletkezett lipidgyök igen reaktív, más lipidgyökök forrása lehet, illetve telítetlen zsírsavakkal reagálva lipidperoxidokat vagy ciklikus szerkezetű peroxidokat képez (izoprosztánok).[4]
A lipidperoxidáció folyamatának fő szakaszai szerkesztés
A folyamat lépései:
- Iniciáció: szabad gyökös támadás, gyökképződés
- Propagáció: a szabadgyök-képződés láncreakciószerű kiteljesedése
- Termináció: (kvázi)stabil gyökök és molekulák keletkezése
Lipidgyök kialakulása (iniciáció, bevezető szakasz) szerkesztés
Terminális homolízissel szerkesztés
Az iniciáció egyik reakciókomponense egy olyan lipidmolekula, amely már tartalmaz egy peroxid-csoportot, ilyen pl. a PUFA-hidroperoxid. Ebben a reakcióban PUFA-alkoxi- vagy PUFA-peroxigyökök képződnek. A kettős kötéssel szomszédos szénatomon gyökközpont jön létre, miután az iniciátor szabad gyök elvont egy hidrogént, ezzel szabadgyök-állapota megszűnik, a lipidből pedig alkilgyök keletkezik. Konfigurációs változások jönnek létre azonnal. Önmagában lassú folyamat, annak ellenére, hogy következményesen iniciált reakció, és a katalízisben szereplő részben aktivált komponensek már eleve jelen vannak. E folyamatot is felgyorsítja a fémkatalízis. A reakcióban részt vevő vas pl. az oxidált hemből származhat.
R = RH = R-COOH + OH• vagy O2 --(-H+)--> R=R•=R-COOH + HOH
Lipid-peroxid (termináció, befejező szakasz) szerkesztés
Az utolsó fázis a termináció, amelynek végtermékei nem szabad gyökök, de rendelkeznek bizonyos reaktivitással. Ilyen stabil termékek a kilélegzett levegőből mérhető etán és pentán, valamint a testfolydékokból és a szövetekből kimutatható metastabil tiobarbitursav-reaktív malondialdehid. További stabil termékek például a 8-epi-prosztaglandin-F2-α is.
A lipidperoxidáció citotoxikus termékek forrása szerkesztés
Aldehidek szerkesztés
A lipidhidroperoxidok bomlásából származnak. Az aldehidek aktívak lehetnek biológiailag, citotoxikus és mutagén is egyben. Továbbá ezek az aldehidek képesek a fehérjékben keresztkötéseket kialakítani, ami számos sejtalkotót képes inaktiválni, beleértve az enzimeket és a sejtmembránokat. Az epében kóros állapotban felszaporodó
telítetlen zsírsavak oxidációja következtében nagymennyiségű lipidperoxidációs termék, diénkonjugátum és malondialdehid mérhető a krónikus epekővel szövődött epehólyag-gyulladásban. A bilirubinnak, mint természetes antioxidánsnak a szerepe e folyamatban egyelőre kérdéses, de bakteriális fertőzés vagy steril gyulladás hatására szabad gyökök képződnek a betegek epehólyagjában.[5]
CH2(CHO)2 → HOCH = CH-CHO
Izoprosztánok szerkesztés
A 8–epiprosztaglandin-F2α–8-izoprosztán rendelkezik biológiai aktivitással, mint lehetséges és jelentős pulmonális és renális érszűkítő. Az arachidonsav reaktív oxigénszármazék reakciójának hatására jön létre, majd foszfolipázok segítségével kerül szabad állapotban a keringésbe.
Arachidonsav + O2-• ----> izoprosztánok + foszfolipáz ----> 8-izoprosztán
Szénhidrogének szerkesztés
Az etán elsősorban az omega-3 zsírsavakból képződik (pl. 9,12,15-linolénsav), míg a pentán elsősorban az n-6 telítetlen zsírsavakból származik (pl. 9,12,15-linolein sav, arachidonsav). Az etán (C2H6) és a pentán (C5H12) a kilélegzett levegő illékony gázfázisának a része. A kilégzett gázkeverék szervetlen és szerves molekulákat is tartalmaz. Ez utóbbi molekulacsaládot illékony szerves molekuláknak nevezzük (Volatile Organic Compaunds). A gázok más részének megjelenése változó, így bizonyos kórállapotok egy-egy gázprofillal jellemezhetők (például daganatos betegség).
A lipidperoxidáció sejtszintű következményei szerkesztés
A sejtekben és a szövetekben létrejövő LP-s folyamatoknak számos toxikus hatása van, amelyek nagymértékben befolyásolják az élő szervezet működését, sőt gyakran morfológiai elváltozásokat is okoznak. A sejtek szintjén jelentkező LP okozta káros hatások jól körülhatárolhatók.
A sejtek enzimeinek működésének gátlása szerkesztés
A sejtek enzimeinek gátlása elsősorban a hidroperoxidok hatására következik be, pl. az izocitrát-dehidrogenáz-aktivitás szinte teljesen megszűnik a májsejtek mitokondriumaiban a vas-ionok által indukált linolénsav-hidroperoxidok károsító hatása miatt. A szulfhidril-(SH-) csoportok és/vagy a cisztein-tartalmú fehérjék oxidációja is közrejátszik az enzimaktivitások megváltozásában.
Az egyes szövetek lipidperoxidáció iránti érzékenysége szerkesztés
Agyszövet szerkesztés
Az agy különösen érzékeny az oxidációs károsodásokra a nagy lipidtartalom miatt, mert kiemelkedően nagy a PUFA-tartalom és gyenge antioxidáns védelemmel rendelkezik.
Retina szerkesztés
A retina pigment epitélsejtjei különösen érzékenyek az oxidatív hatásokra, amelynek apoptózis a következménye.
Emésztőtraktus szerkesztés
Hatékony antioxidáns védelemmel bír a glutation-peroxidáz aktivitáson keresztül. A gyomor > nyelőcső > vastagbél > vékonybél (kripta >> bélbolyhok csúcsa) mértékkel.
Vérerek szerkesztés
Antioxidáns enzimek hiánya jellemzi, arachidonsav kaszkáddal megterhelve.
Vörösvérsejtek szerkesztés
Oxigén “terhelés” kifejezett antioxidáns védelemmel rendelkeznek (hipo- és akatalazémia (veleszületett katalázhiány)).
Fehérvérsejtek szerkesztés
Jelentős antioxidáns (elsősorban aszkorbinsav) tartalom. Aszkorbinsav koncentráció: T-limfociták > B-limfociták >monociták. Neutrofil granulociták jelentős oxidatív terheléssel bírnak. H2O2 termelés, oxidatív burst.
Spermiumok szerkesztés
Rendkívül érzékenyek, gyenge antioxidáns ellátottság, a mitokondriális rendszer fokozott aktivitása jellemzi.
Lipidperoxidáció mértékének meghatározása szerkesztés
Bizonyos diagnosztikai tesztek rendelkezésre állnak a lipidperoxidáció végtermékeinek mennyiségi meghatározására, így például a malondialdehid (MDA) meghatározása.[6] A leggyakrabban használt teszt a TBARS (tiobarbitursav reaktív anyagok vizsgálat). Tiobarbitursav a malondialdehiddel reagál, így egy fluoreszcens termék képződik, ami mérhető. A lipidperoxidáció mértékét a konjugált dién, a lipidhidroperoxid és a tiobarbitursavval reakcióba lépő (TBARS) anyagok mennyiségének, a plazma teljes lipid-frakciójában és az ebből izolált foszfolipid-frakcióban való meghatározásával követhető.
A lipidperoxidációval szembeni védekezés és elemeinek sejten belüli lokalizációja szerkesztés
Természetes antioxidáns szubsztrátok szerkesztés
Bilirubin szerkesztés
A bilirubin (Bir), a hemoproteinből keletkező protohem degradációs terméke. Nagyobb koncentrációban mérgező, míg metabolizmusának prekurzora a biliverdin peroxil-gyökfogóként viselkedik. Hatékony peroxil-gyökfogóként és "lánctörő" antioxidánsként is viselkedik kísérletes körülmények között.
LOO• + Bir ⇒ LOOH + Bir•
vagy LOO• + Bir•⇒ Bir-LOOH
Bir + O2 ⇔ Bir-OO•
Ha a levegőben az oxigén térfogatszázaléka 20-ról 2%-ra csökken, a harmadik reakció fordított irányú. Az alacsony oxigénnyomás a Bir képződésének kedvez. A vérben a bilirubin antioxidáns hatása élettani oxigéntenzióban nagyobb, mint a levegőben. Egy liposzóma-modellben bizonyítást nyert, hogy élettani oxigénnyomáson a bilirubin hatékonyabb antioxidánsnak bizonyult, mint maga az α-tokoferol. Azonban azt is igazolták, hogy a bilirubin és oxidált formája, a biliverdin, az E-vitaminnal együtt szinergista módon védi a sejteket a lipidperoxidációtól.
Jegyzetek szerkesztés
- ↑ Roiter, Yuri (2008). „Interaction of Nanoparticles with Lipid Membrane”. Nano Letters 8 (3), 941–944. o, Kiadó: Amerikai Kémiai Társaság. DOI:10.1021/nl080080l. (Hozzáférés: 2017. május 12.)
- ↑ Marnett LJ.(1999) Lipid peroxidation-DNA damage by malonaldehyde Mutat Res, 424(1-2):83-85.
- ↑ http://www.mkk.szie.hu/dep/takt/Download/tananyag/.../LPANTIOXPHD.ppt[halott link]
- ↑ http://www.nyf.hu/others/html/biologia_intezet.../szabadgyok_reakciokI.ppt[halott link]
- ↑ (Blázovics et al. 1998, Blázovics 2007a)
- ↑ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?list_uids=10064852&cmd=Retrieve&indexed=google
Források szerkesztés
További információk szerkesztés
- Garrett & Grisham: Biochemistry 2nd ed (1998); Saunders Coll. Publ.
- Mathews et al.: Biochemistry 3rd ed (2000); Benjamin Cummings
- Bálint Miklós: Molekuláris biológia I.-III. Műszaki kiadó (2000, 2002)
- Szerves kémia I., II., III., IV., V.Dr. Kucsman Árpád (1976, ELTE, Tankönyvpótló kiadvány és az azt kiegészítő előadási ábragyűjtemény)
- Organic Chemistry (7th edition) Graham Solomons and Craig Fryhle (2000 John Wiley and Sons, Inc. New York)
- A Prime to Mechanism in Organic Chemistry Peter Sykes (1995 Longman Scientific and Technical)
- Encyclopaedia of the History of Science, Technology, and Medicine in Non ...Helaine Selin Springer 2008.
- The Discovery and Development of Healing Drugs Copyright © 2004 by Margery Facklam, Howard Facklam, and Facts On File
- Pharmacology. H. P. Rang, M. Maureen Dale, James M. Ritter, Graeme Henderson, Rod J. Flower Elsevier Limited, Oxford, 2011.
- Goodman & Gilman’s Manual of Pharmacology and Therapeutics Copyright © 2008 by The McGraw-Hill Companies, Inc.
- Gupta VK, Sharma SK. Plants as natural antioxidants. Natural Product Radiance 2006; 5(4): 326-334.
