지질과산화

Lipid peroxidation
"LOPs"는 여기로 리디렉션됩니다. 기타 용도는 LOP(동음이의)를 참조하십시오.

지질 과산화(lipid peroxidation) 또는 지질 산화(lipid oxidation)는 지질의 산화적 분해를 [1]유도하여 과산화수소 및 과산화수소 유도체를 형성하는 복잡한 화학적 과정입니다.[2] 활성산소(ROS)는 활성산소(ROS)가 세포막 내 지질, 일반적으로 다불포화지방산(PUFA)과 탄소-탄소 이중결합을 가지고 상호작용할 때 발생합니다. 이 반응은 지질 과산화물(lipid peroxide) 또는 지질 산화물(lipid oxidation products, LOPs)로 통칭되는 지질 라디칼(lipid radical)을 형성하고, 이는 차례로 다른 산화제와 반응하여 산화 스트레스 및 세포 손상을 초래하는 연쇄 반응을 초래합니다.

병리학 및 의학에서 지질 과산화는 노화를 포함한 다양한 질병 및 질병 상태의 발병기전에 광범위하게 관련된 세포 손상에 역할을 하는 반면,[3][4] 식품 과학에서 지질 과산화는 산패에 대한 많은 경로 중 하나입니다.[5]

반응 메커니즘

지질 자동 산화를 위한 단순화된 경로: 하이드록실 라디칼에 의해 시작되며, 하이드록실 라디칼은 수소를 추출하여 펜타디엔일 라디칼을 형성합니다(단 하나의 공명 구조만 표시됨). 이 라디칼은 O를2 첨가하여 하이드로퍼옥실 라디칼(빨간색)을 만듭니다. 이 하이드로퍼옥실 라디칼은 새로운 디엔에서 H 원자를+ 추출하여 새로운 펜타디엔 라디칼과 하이드로퍼옥사이드(파란색)를 생성합니다.

지질 과산화의 화학 반응은 개시, 전파, 종결의 세 단계로 구성됩니다.[4]

개시 단계에서, 프로-옥시단 하이드록실 라디칼(pro-oxidanthydroxyl radical).OH•)는 안정한 지질 기질, 일반적으로 다불포화 지방산(PUFA)의 알릴 위치(–CH–CH=CH) 또는 메틴 가교(=CH-)에서 수소를 추출하여 지질 라디칼(L•)과 물(HO)을 형성합니다.

프로파지 단계에서 지질 라디칼(L•)은 분자 산소(O2)와 반응하여 지질 하이드로퍼옥실 라디칼(LOO•)을 형성합니다. 지질 하이드로퍼옥실 라디칼(LOO•)은 새로운 PUFA 기질로부터 수소를 추가로 추출하여 또 다른 지질 라디칼(L•)을 형성하고 마지막으로 지질 하이드로퍼옥사이드(LOOH)를 형성할 수 있습니다.[6] 지질 하이드로퍼옥실 라디칼(LOO•)도 다양한 반응을 거쳐 새로운 라디칼을 생성할 수 있습니다.[citation needed]

추가적인 지질 라디칼(L•)은 연쇄 반응을 지속시키고, 지질 하이드로퍼옥사이드(LOOH)는 주요 최종 생성물입니다.[6]

종료 단계는 실제 화학 반응과 발생 시기 모두에서 달라질 수 있습니다.[6] 지질 과산화는 자가 전파 연쇄 반응으로 지질 기질이 소모되고 마지막 남은 두 개의 라디칼이 결합하거나 반응이 일어날 때까지 진행됩니다.[3] 종료는 두 개의 지질 하이드로퍼옥실 라디칼(LOO•)이 반응하여 과산화물과 산소(O2)를 형성할 때 발생할 수 있습니다.[3][clarification needed] 라디칼 종의 농도가 높을 때도 종료가 발생할 수 있습니다.[citation needed]

지질 과산화의 주요 생성물은 지질 과산화수소(LOOH)입니다.[3]

기질로서의 아라키돈산

아라키돈산이 기질인 경우, 하이드로퍼옥시이코사테트라엔산(HPETEs) 및 하이드록시이코사테트라엔산(HITEs)의 이성질체가 형성됩니다.

항산화제의 역할

주요 기사: 항산화제
조직 손상의 자유 라디칼 메커니즘입니다. 이종 생물에 의해 유도된 지질 과산화 및 세포 효소에 의한 후속 해독(termination).

항산화제는 활성산소를 중화시켜 라디칼 연쇄반응을 중단시킴으로써 지질 과산화를 완화시키는 데 중요한 역할을 합니다. 주요 항산화제로는 비타민 C와 비타민 E가 있습니다.[7] 또한, 과산화물 디스뮤타제, 카탈라아제, 과산화효소를 포함한 효소는 하이드록실 라디칼(OH•)의 일반적인 전구체인 과산화수소의 존재를 감소시켜 산화 반응에 기여합니다.

예를 들어, 비타민 E는 지질 하이드로퍼옥실 라디칼(LOO•)에 수소 원자를 공여하여 비타민 E 라디칼을 형성할 수 있으며, 이는 비 라디칼 생성물을 형성하는 또 다른 지질 하이드로퍼옥실 라디칼(LOO•)과 추가로 반응합니다.[2]

의학적 의미

광요법은 지질 과산화를 유발하여 이러한 방식으로 적혈구 세포막이 파열될 수 있습니다.[8]

또한 지질 과산화의 최종 생성물은 돌연변이 유발성 및 발암성일 수 있습니다.[9] 예를 들어, 최종 생성물인 MDA는 DNA의 데옥시아데노신 및 데옥시구아노신과 반응하여 DNA 부가물, 주로 MG를1 형성합니다.[9]

반응성 알데히드는 아미노산 측쇄에 티올 또는 아민기가 있는 마이클 부가물 또는 쉬프 염기를 형성할 수도 있습니다. 따라서, 그들은 친전자성 스트레스를 통해 민감한 단백질을 비활성화할 수 있습니다.[10]

동물에 대한 지질 과산화수소의 독성은 글루타티온 과산화효소 4(GPX4) 녹아웃 마우스의 치명적인 표현형에 의해 가장 잘 설명됩니다. 이 동물들은 배아 발생 8일이 지나도 살아남지 못해 지질 과산화수소 제거가 포유류의 생명에 필수적임을 알 수 있습니다.[11]

반면 건강한 인체는 이러한 위험에 대한 보호 메커니즘을 갖추고 있기 때문에 식이 지질 과산화물이 생체 이용 가능하고 질병에 역할을 하는지 여부는 불분명합니다.[12]

테스트

지질 과산화의 최종 생성물, 구체적으로 말론디알데히드(MDA)의 정량화를 위해 특정 진단 테스트를 사용할 수 있습니다.[9] 가장 일반적으로 사용되는 검사는 TBARS 검사(티오바르비투르산 반응성 물질 검사)라고 합니다. 티오바르비투르산은 말론디알데히드와 반응하여 형광 생성물을 생성합니다. 그러나 말론디알데히드의 다른 공급원이 있으므로 이 테스트는 지질 과산화에 완전히 특이적이지 않습니다.[13]

참고 항목

참고문헌

  1. ^ Izdebska, Joanna (2016), "Aging and Degradation of Printed Materials", Printing on Polymers, Elsevier, pp. 353–370, doi:10.1016/b978-0-323-37468-2.00022-1, ISBN 978-0-323-37468-2, retrieved 2024-03-15
  2. ^ a b Ayala, Antonio; Muñoz, Mario F.; Argüelles, Sandro (2014). "Lipid Peroxidation: Production, Metabolism, and Signaling Mechanisms of Malondialdehyde and 4-Hydroxy-2-Nonenal". Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2014: 1–31. doi:10.1155/2014/360438. ISSN 1942-0900. PMC 4066722. PMID 24999379.
  3. ^ a b c d Nam, Tae-Gyu (2011-03-01). "Lipid Peroxidation and Its Toxicological Implications". Toxicological Research. 27 (1): 1–6. doi:10.5487/TR.2011.27.1.001. ISSN 1976-8257. PMC 3834518. PMID 24278542.
  4. ^ a b Porter, Ned A.; Caldwell, Sarah E.; Mills, Karen A. (1995). "Mechanisms of free radical oxidation of unsaturated lipids". Lipids. 30 (4): 277–290. doi:10.1007/BF02536034. PMID 7609594. S2CID 4051766.
  5. ^ Mozuraityte, R.; Kristinova, V.; Rustad, T. (2016-01-01), "Oxidation of Food Components", in Caballero, Benjamin; Finglas, Paul M.; Toldrá, Fidel (eds.), Encyclopedia of Food and Health, Oxford: Academic Press, pp. 186–190, doi:10.1016/b978-0-12-384947-2.00508-0, ISBN 978-0-12-384953-3, archived from the original on 2022-05-04, retrieved 2024-03-15
  6. ^ a b c Ayala, Antonio; Muñoz, Mario F.; Argüelles, Sandro (2014-05-08). "Lipid Peroxidation: Production, Metabolism, and Signaling Mechanisms of Malondialdehyde and 4-Hydroxy-2-Nonenal". Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2014: e360438. doi:10.1155/2014/360438. ISSN 1942-0900. PMC 4066722. PMID 24999379.
  7. ^ Huang, Han-Yao; Appel, Lawrence J.; Croft, Kevin D.; Miller, Edgar R.; Mori, Trevor A.; Puddey, Ian B. (September 2002). "Effects of vitamin C and vitamin E on in vivo lipid peroxidation: results of a randomized controlled trial". The American Journal of Clinical Nutrition. 76 (3): 549–555. doi:10.1093/ajcn/76.3.549. ISSN 0002-9165. PMID 12197998.
  8. ^ Ostrea, Enrique M.; Cepeda, Eugene E.; Fleury, Cheryl A.; Balun, James E. (1985). "Red Cell Membrane Lipid Peroxidation and Hemolysis Secondary to Phototherapy". Acta Paediatrica. 74 (3): 378–381. doi:10.1111/j.1651-2227.1985.tb10987.x. PMID 4003061. S2CID 39547619.
  9. ^ a b c Marnett, LJ (March 1999). "Lipid peroxidation-DNA damage by malondialdehyde". Mutation Research. 424 (1–2): 83–95. doi:10.1016/s0027-5107(99)00010-x. PMID 10064852.
  10. ^ Bochkov, Valery N.; Oskolkova, Olga V.; Birukov, Konstantin G.; Levonen, Anna-Liisa; Binder, Christoph J.; Stockl, Johannes (2010). "Generation and Biological Activities of Oxidized Phospholipids". Antioxidants & Redox Signaling. 12 (8): 1009–1059. doi:10.1089/ars.2009.2597. PMC 3121779. PMID 19686040.
  11. ^ Muller, F. L., Lustgarten, M. S., Jang, Y., Richardson, A. and Van Remmen, H. (2007). "Trends in oxidative aging theories". Free Radical Biology and Medicine. 43 (4): 477–503. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2007.03.034. PMID 17640558.{{cite journal}}: CS1 maint: 다중 이름: 작성자 목록(링크)
  12. ^ Vieira, Samantha A.; Zhang, Guodong; Decker, Eric A. (2017). "Biological Implications of Lipid Oxidation Products". Journal of the American Oil Chemists' Society. 94 (3): 339–351. doi:10.1007/s11746-017-2958-2. S2CID 90319530. Archived from the original on 2021-04-13. Retrieved 2021-04-13.
  13. ^ Trevisan, M.; Browne, R; Ram, M; Muti, P; Freudenheim, J; Carosella, A. M.; Armstrong, D (2001). "Correlates of Markers of Oxidative Status in the General Population". American Journal of Epidemiology. 154 (4): 348–56. doi:10.1093/aje/154.4.348. PMID 11495858.

외부 링크