Стадии перекисного окисления липидов
1) Инициация: образование свободного радикала (l•)
Инициирует реакцию чаще всего гидроксильный радикал, отнимающий водород от СН2-групп полиеновой кислоты, что приводит к образованию липидного радикала.
2) Развитие цепи:
L • + О2 → LOO • LOO• + LH → LOOM + LR•
Развитие цепи происходит при присоединении О2, в результате чего образуется липопе-роксирадикал LOO• или пероксид липида LOOH.
ПОЛ представляет собой свободнорадикальные цепные реакции, т.е. каждый образовавшийся радикал инициирует образование нескольких других.
3) Разрушение структуры липидов
Конечные продукты перекисного окисления полиеновых кислот - малоновыйдиальдегид и гидропероксид кислоты.
4) Обрыв цепи - взаимодействие радикалов между собой:
LOO• + L• → LOOH + LH L• + vit E → LH + vit E• vit E• + L• → LH + vitЕокисл.
Развитие цепи может останавливаться при взаимодействии свободных радикалов между собой или при взаимодействии с различными антиоксидантами, например, витамином Е, который отдаёт электроны, превращаясь при этом в стабильную окисленную форму.
Источники активных форм кислорода цпэ как источник активных форм кислорода
Утечка электронов из ЦПЭ и непосредственное их взаимодействие с кислородом – основной путь образования активных форм кислорода в большинстве клеток.
Кофермент Q в ЦПЭ принимает от доноров последовательно по одному электрону, превращаясь в форму семихинона (рис. 8-55) – KoQH• (см. раздел 6).
Этот
радикал может непосредственно
взаимодействовать с кислородом, образуя
супероксидныйанион
,
который, в свою очередь, может превращаться
в другие активные формы кислорода:
Рис. 8-55. Реакции последовательного восстановления убихинона вдыхательной цепи.
Многие оксидазы – ферменты, непосредственно восстанавливающие кислород, образуют пероксид водорода – Н2О2. Оксидазы образуют пероксид водорода по схеме:
О2 + SH2 → S + Н2О2,
где SH2 – окисляемый субстрат.
Примеры таких оксидаз – оксидазы аминокислот, супероксид дисмугаза, оксидазы, локализованные в пероксисомах. Оксидазы пероксидом окисляют, в частности, жирные кислоты с очень длинной углеродной цепью (более 20 углеродных атомов) до более коротких, которые далее подвергаются β-окислению в митохондриях.
Монооксигеназы, напримерцитохром Р450, включающий один атом кислорода в окисляемую молекулу, и диоксигеназы, включающие оба атома кислорода, также служат источниками активных форм кислорода.
Пероксид водорода химически не очень активен, но способствует образованию наиболее токсичной формы кислорода – гидроксильного радикала (ОН•) по следующей реакции:
Fe2+ + Н2О2 → Fe3+ + ОН- + ОН•.
Наличие в клетках Fe2+ или ионов других переходных металлов увеличивает скорость образования гидроксильных радикалов и других активных форм кислорода. Например, в эритроцитах окисление иона железа гемоглобина способствует образованию супероксидного аниона.
Перекисное окисление липидов, повреждение липидов афк
Процесс перекисного окисления липидов ( ПОЛ ) является важной причиной накопления клеточных дефектов. Основным субстратом ПОЛ являются полиненасыщенные цепи жирных кислот ( ПНЖК ), входящих в состав клеточных мембран , а также липопротеинов . Их атака кислородными радикалами (АФК ) приводит к образованию гидрофобных радикалов, взаимодействующих друг с другом
Вначале происходит атака сопряженных двойных связей ненасыщенных жирных кислот со стороны НО* и НО2*, что приводит к появлению липидных радикалов :
LH + НО* H2O + L*.
Липидный радикал может реагировать с О2 с образованием пероксильного радикала, который, в свою очередь, взаимодействует с новыми молекулами ненасыщенных жирных кислот и приводит к появлению липидных пероксидов, которые достаточно стабильны при температуре тела:
L* + O2 LO2*
LO2* + LH LOOH + L*.
Скорость этих реакций зависит от активности антиоксидантной системы клетки. При взаимодействии с комплексами железа гидроперекиси липидов превращаются в активные радикалы, продолжающие цепь окисления липидов:
LOOH + Fe2+ Fe(III) + OH- + LO*
LO* + LH LOH + L*.
Образующиеся липидные радикалы , а также 4-гидроксиноненаль и МДА, могут атаковать молекулы белков и нуклеиновых кислот. Альдегидные группы этих соединений образуют межмолекулярные сшивки, что сопровождается нарушением структуры макромолекул и дезорганизует их функционирование
Окисление липидов приводит к нарушению нормальной упаковки мембранного бислоя , что может вызвать повреждение и мембраносвязанных белков. Так, например, ПОЛ может приводить к инактивации мембранных рецепторов, а также таких ферментов, как глюкозо- 6-фосфатаза и Na/K-АТФаза, принимающая непосредственное участие в поддержании ионного гомеостаза клетки .В митохондриях могут повреждаться как ферменты матрикса, так и компоненты дыхательной цепи. Поврежденные мембраны утрачивают энергетический потенциал, электровозбудимую функцию, контроль за ионными потоками и медиаторными системами, возникают патологические (воспалительные, нейродегенеративные, злокачественные) изменения в тканях, что, в конце концов, приводит организм к гибели. Пероксинитрит , индуцирует процессы ПОЛ в мембранах илипопротеинах сыворотки крови , что усиливает их захват макрофагами и лежит в основе атерогенеза