Окисление жирных кислот изменяет свойства клеточных мембран

Среди первичных механизмов повреждения клеток при окислительном стрессе лидирует окисление жирнокислотных остатков в фосфолипидах мембран. Это снижает их гидрофобность и нарушает устойчивость мембран, изменяет раблту мембраносвязанных ферментов, повышает проницаемость мембран для ионов.

Реакции взаимодействмия свободных радикалов с жирными кислотами получили широкую известность в связи с их актуальностью в пищевой промышленности. Появление неприятного запаха и прогоркание продуктов – это является проявлением перекисного окисления липидов.

Основным субстратом для свободнорадикальных реакций служат молекулы полиненасыщенных жирных кислот. Мишенью для свободных радикалов являются их двойные связи. В клеточных мембранах полиненасыщенные жирные кислоты находятся в составе фосфолипидов и гликолипидов. Большое количество фосфолипидов с полиненасыщенными жирными кислотами также локализуется в оболочке липопротеинов высокой, низкой и очень низкой плотности.

В результате свободнорадикального окисления из жирных кислот образуются гидроперекиси и диеновые конъюгаты (первичные продукты), которые очень нестабильны. При участии металлов переменной валентности они быстро метаболизируют во вторичные (альдегиды и диальдегиды) и третичные (шиффовы основания) продукты перекисного окисления липидов. Эти процессы протекают во всех клетках, однако наиболее активно идут в клетках крови (лейкоциты и тромбоциты), и в гепатоцитах.

Перекисное окисление липидов включает в себя несколько различных стадий:

  1. Инициация.
  2. Развитие.
  3. Разветвление.
  4. Обрыв цепи.

В момент инициации гидроксил-радикалом атакуется метиленовая группа, расположенная между двойными связями, и выбивается электрон, восстанавливающий гидроксил радикал с образованием воды. В случае γ линоленовой кислоты это происходит при С11. Далее следует перестановка, смещение радикальной группы и взаимодействие ее с кислородом. В результате образуется липопероксильный радикал. 

Дальнейшее взаимодействие полученного радикала со структурами соседних молекул приводит к развитию линейной цепной реакции с появлением новых окисленных жирных кислот.

Кроме линейного развития, может происходить ветвление реакции за счет получения гидроперекисью электронов от каких-либо металлов или при воздействии излучения. Обрыв цепной реакции происходит при взаимодействии радикалов друг с другом или в реак-ции с различными антиоксидантами, например, витамином Е, который отдаёт электроны, превращаясь при этом в довольно стабильную окисленную форму.

Развитие перекисное окисление липидов
Развитие реакций перекисного окисления липидов
Развветвление и обрыв перекисное окисление липидов
Разветвление и обрыв реакций перекисного окисления липидов

Первичными продуктами ПОЛ являются гидроперекиси жирных кислот, они подвергаются дальнейшему распаду с образованием вторичных продуктов ПОЛ – различных спиртов, кетонов, альдегидов и диальдегидов, эпоксидов и других соединений. Наиболее реакционноспособным из продуктов ПОЛ является малоновый диальдегид (МДА), который способен образовывать ковалентные связи с NH2-группами белков и иных молекул с образованием шиффовых оснований.

Малоновый диальдегид
Образование малонового диальдегида

Роль малонового диальдегида

Малоновый диальдегид (МДА), образующийся при перекисном окислении липидов, способен реагировать с ε-NH2-группами лизина или N-концевыми аминокислотами белков, с NH2-группами фосфолипидов и гликозаминов. МДА формирует поперечные и внутримолекулярные мостики внутри молекулярных структур и между молекулами с образованием шиффовых оснований.

Образование шиффовых оснований
Роль малонового диальдегида в образовании сшивок между белками
Образование оснований Шиффа
Роль малонового диальдегида в образовании сшивок между белками и фосфолипидами

В конечном результате после окислительной атаки в белках появляются поперечные сшивки внутри одной молекулы, между разными белками, между белками и фосфолипидами. Из-за этого активность ферментативных белков изменяется, возможности структурных и сократительных белков падают, каналообразующие белки мембраны деформируются и проницаемость мембран возрастает, жизнеспособность и функционирование клетки уменьшаются.

Вы можете спросить или оставить свое мнение.