Перекисное окисление липидов ишемия

Роль повреждения липидов при старении

Одним из механизмов управления внутриклеточного метаболизма является перекисное окисление липидов. Усиление этого процесса ведет к образованию избыточного количества свободных радикалов, что нарушает состояние клеточных мембран и коллоидное состояние протоплазмы. В статье рассмотрены причины пероксидного окисления липидов и его последствия при процессе старения человеческого организма.

  • Содержание:
  • Содержание:

Увеличенное образование свободных радикалов в организме и связанное с этим усиление процессов пероксидации липидов (которое иногда называют “оксидативным стрессом”) сопровождается рядом нарушений в свойствах биологических мембран и функционировании клеток. В таблице 2 (кликнуть мышкой для увеличения) приведены наиболее важные изменения в мембранных структурах при перекисном окислении липидов.

Клетке для жизнедеятельности необходима энергия. Она получает ее из
окислительных процессов. Это сложная цепочка ферментативных
пре­вращений, в результате которых атмосферный кислород претерпевает че­тырехэлектронное восстановление и образуется вода. Но иногда восста­новление кислорода проходит не полностью, и тогда в клетке образуются ядовитые химически активные соединения – радикалы. Один из них – ради­кал ОН• (точка обозначает неспаренный электрон) настолько опасен, что даже может разрушить любую молекулу в наших клетках, включая ДНК, а также липидный бислой, интактность которого необходима для нормально-функционирующей клетки.

Научные исследования в области борьбы против старения, таким
образом, в основном направлены на разработки всевозможных антиоксидантов и способы их применения.
Так, корейские ученые разработали пищевую добавку, Saengshik, состоящую из 30 различных компонентов растительного происхождения.
По результатам их исследований, было обнаружено, что смесь достаточно эффективно связывает и нейтрализует свободные радикалы у мышей и повышает антиоксидантную реактивность организма. Результаты, полученные на мышах, были подтверждены на людях.

В России, одной из самых успешных лабораторий по изучению роли митохондрий в процессе старения, является лаборатория В.П. Скулачева, декана факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ.

Особые соединения, называемыми «ионами Скулачева», являются органические липофильные катионы, которые в силу своей гидрофобности и электрохимических свойств способны легко преодолевать положительно заряженные мембраны митохондрий и накапливаться в них.
Первая попытка «нагрузить» ионы Скулачева антиоксидантом (убихиноном) была сделана Мерфи (Murphy) еще в 2001 году. Вещество, названное им MitoQ (см. рис.), исправно накапливается в митохондриях, однако серьезных физиологических эффектов не вызывает, во всяком случае – in vivo.
В.П. Скулачевым и его коллегами был сконструирован новый класс липофильных катионов, «нагруженных» более мощными антиоксидантами, названными ими SkQ, формулы которых пока не подлежат разглашению.
Главным отличием их от MitoQ является меньшая токсичность. В итоге разница между максимальной недействующей и минимальной токсичной концентрацией достигает нескольких порядков. Исследования SkQ на целом ряде моделей показали большую по сравнению с MitoQ протекторную эффективность.
В том числе запущены опыты по изучению влияния вещества на продолжительность жизни. Эксперименты еще не закончены, но уже можно говорить о почти двукратном продлении молодости аутбредных мышей (периода, когда еще нет резкого снижения выживаемости животных с возрастом).
Обнадеживающие результаты получены по лечению ретинодистрофии у домашних животных. В 45 случаях из 65 зрение удалось вернуть полностью слепым особям.

Источник: moikompas.ru

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 работу мембраносвязанных ферментов, повышает проницаемость мембран для ионов.

Реакции взаимодействия 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 (ПОЛ).

Читайте также:  Молекулы липидов состоят из аминокислот

Основным субстратом для свободно-радикальных реакций являются двойные связи полиненасыщенных жирных кислот. В клеточных мембранах полиненасыщенные жирные кислоты находятся в составе фосфолипидов и гликолипидов. Также большое количество фосфолипидов с полиненасыщенными жирными кислотами локализуется в оболочке липопротеинов высокой, низкой и очень низкой плотности, что имеет значение в патогенезе атеросклероза.

В результате свободнорадикального окисления 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.

Перекисное окисление липидов включает в себя несколько стадий:

В момент инициации , например, гидроксил- радикалом атакуется метиленовая группа, расположенная между двойными связями, и выбивается атом водорода, восстанавливающий гидроксил-радикал до воды. Далее в жирной кислоте происходит перестановка двойной связи, смещение радикальной группы и взаимодействие ее с кислородом. В результате образуется липопероксильный радикал.

Дальнейшее взаимодействие полученного липопероксильного радикала с соседними жирными кислотами приводит к его нейтрализации и появлению новых липоперекисных радикалов, т.е. к развитию линейной цепной реакции с появлением новых окисленных жирных кислот.

Развитие реакций перекисного окисления липидов

Кроме линейного развития, может происходить ветвление реакции за счет получения гидроперекисью электронов от каких-либо металлов или при воздействии излучения.

Разветвление и обрыв реакций перекисного окисления липидов

Обрыв цепной реакции происходит при взаимодействии радикалов друг с другом или в реакции с различными антиоксидантами, например, витамином Е, который отдаёт электроны, превращаясь при этом в довольно стабильную окисленную форму.

Продукты 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 вторичных продуктов ПОЛ является малоновый диальдегид (МДА), который способен образовывать ковалентные связи с NH2-группами белков и иных молекул с образованием шиффовых оснований.

Схема реакций образования 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 мостики внутри молекул и между ними с образованием шиффовых оснований.

Роль малонового диальдегида в образовании сшивок между белками

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.

Источник: biokhimija.ru

Перекисное окисление липидов (ПОЛ)

Перекисное окисление липидов (ПОЛ)

Реакции ПОЛ являются свободнорадикальными и постоянно протекают в организме, также как и реакции образования АФК.

В норме они поддерживаются на определенном уровне и выполняют ряд функций:

1. индуцируют апоптоз (запрограммированную гибель клеток);

2. регулируют структуру клеточных мембран и тем самым обеспечивают функционирование ионных каналов, рецепторов, ферментных систем;

3. обеспечивают освобождение из мембраны арахидоновой кислоты, из которой синтезируются биорегуляторы (простагландины, тромбоксаны, лейкотриены);

4. ПОЛ может выступать в качестве вторичного мессенджера, участвуя в трансформации сигналов из внешней и внутренней среды организма, обеспечивая их внутриклеточную передачу;

5. АФК участвуют в клеточном иммунитете и фагоцитозе.

Механизм ПОЛ:

1. Инициация. Инициирует реакцию чаще всего гидроксильный радикал, отнимающий водород от СН2- групп ненасыщенной жирной кислоты L, что приводит к образованию липидного радикала L•:

Читайте также:  Нежирный творог холестерин

2. Развитие цепи. Развитие цепи происходит при присоединении кислорода, в результате чего образуется пероксидный радикал LOO• или пероксид липида LOOH (гидроперекиси липидов)

LOО• + LH ? LOOH + LR?•

3. Обрыв цепи. Развитие цепи может останавливаться при взаимодействии свободных радикалов между собой или при взаимодействии с различными антиоксидантами (витамином Е), которые являются донорами электронов:

LOO•? + L• ? LOOH + LH

L?•+ Витамин Е ? LH + Витамин Е•?

ВитаминТ Е• + L• ? LH + Витамин Е окисл

В результате ПОЛ происходит преобразование обычных липидов в первичные продукты ПОЛ (гидроперекиси липидов). Это приводит к появлению в мембранах участков («дыр»), через которые наружу выходит содержимое как самих клеток, так и их органелл.

Первичные продукты ПОЛ разрушаются с образованием вторичных продуктов ПОЛ: альдегидов, кетонов, малонового диальдегида, диеновых коньюгатов. Накоплением в крови малонового диальдегида (МДА) объясняется синдром интоксикации, сопровождающий многие заболевания внутренних органов. Реагируя с SH- и СН 3-группами белков, МДА подавляет активность цитохром-оксидаз (угнетая тем самым тканевое дыхание) и гидроксилаз. МДА обуславливает также ускоренное развитие атеросклероза.

При взаимодействии МДА с аминогруппами фосфолипидов образуются конечные продукты ПОЛ – Шиффовы основания. Примером этих соединений является пигмент липофусцин, появляющийся на оболочке глаза, на коже с возрастом. Липофусцин представляет собой смесь липидов и белков, связанных между собой поперечными ковалентными связями и денатурированными в результате взаимодействия с химически активными группами продуктов ПОЛ. Этот пигмент фагоцитируется, но не гидролизуется ферментами лизосом, накапливается в клетках, нарушая их функцию.

Негативные последствия активации ПОЛ:

1. Повреждение липидного бислоя мембран, в результате чего в клетки проникает вода, ионы натрия, кальция, что приводит к набуханию клеток, органелл и их разрушению.

2. Преждевременное старение клеток и организма в целом.

3. Взаимодействие высокореактивных продуктов ПОЛ с аминогруппами белков с образованием Шиффовых оснований.

4. Изменение текучести (вязкости) мембран, в результате чего нарушается транспортная функция мембран (функционирование ионных каналов).

5. Нарушение активности мембраносвязанных ферментов, рецепторов.

Активация ПОЛ характерна для многих заболеваний и патологических состояний:

1. атеросклероз и другие сердечнососудистого заболевания;

2. поражения ЦНС (болезнь Паркинсона, Альцгеймера);

3. воспалительные процессы любого генеза;

4. дистрофия мышц (болезнь Дюшенна);

5. онкологические заболевания;

6. радиационные поражения;

7. бронхолегочные патологии.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Источник: bio.wikireading.ru

Перекисное окисление липидов ишемия

Современная концепция атерогенеза рассматривает каскад перекисного окисления липидов (ПОЛ), как один из повреждающих коронарную артерию (КА) механизмов [1]. В ряде клинических исследований показана взаимосвязь повышения уровня липопероксидов с тяжестью атеросклероза при ишемической болезни сердца вне острого периода [2; 3], даже несмотря на клиническую стабильность и проводимую терапию [4].

Имеются данные о том, что при остром коронарном синдроме (ОКС), особенно с реперфузией миокарда, возрастает количество свободных радикалов крови, тем самым дополнительно повреждая миокард [5]. Кроме того, на фоне активации ПОЛ, по данным некоторых исследований, снижается антиоксидантная защита (АОЗ), что ухудшает процесс восстановления после инфаркта миокарда [6-9]. В работе Uppal N., Uppal V., Uppal P. продемонстрирована обратная корреляционная взаимосвязь между системами ПОЛ и АОЗ при ОКС [9]. В то же время при стабильной ишемической болезни сердца (ИБС) наряду с прооксидантами были повышены и уровни антиоксидантов (пероксидазы и супероксиддисмутазы) [4]. Эти данные подчеркивают актуальность изучения особенностей изменений систем ПОЛ-АОЗ при различных вариантах острого коронарного синдрома и поражения КА.

Цель исследования. Оценить профиль показателей перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в зависимости от вида острого коронарного синдрома и наличия стеноза коронарных артерий у мужчин.

Читайте также:  Что можно есть и что нельзя при холестерине

Материалы и методы

Исследование проходило на базе кардиологического отделения № 2 ГБУЗ «Челябинская областная клиническая больница» в 2014-2018 гг. Обследовано 98 мужчин с ОКС, средний возраст которых составил 57,7±9,0 лет, в том числе 68 (69,4%) мужчин с диагнозом острый инфаркт миокарда (ИМ) (средний возраст – 58,3±9,6 года) и 30 (40,6%) пациентов – с нестабильной стенокардией (НС) (средний возраст – 56,4±9,0 лет, р=0,188). По данным коронароангиографических данных, у 92 (93,9%) человек диагностированы стенозы КА (из них 42 окклюзии), а 6 (6,1%) мужчин имели интактные коронарные артерии.

Промежуточный диагноз ОКС ставился на основании сочетания типичного болевого синдрома за грудиной и измененных данных электрокардиографии (ЭКГ). Далее производилась дифференцировка на ИМ и НС. ИМ был установлен на основании положительных маркеров некроза миокарда (тропонин I и креатинфосфокиназа фракция МВ (КФК-МВ)), при отрицательных маркерах выставлялась НС [10; 11]. Тропонин I и КФК-МВ определялись на автоматической иммунохемилюминесцентной системе IMMULITE 2000 XPi.

Всем пациентам проведено детальное объективное и лабораторно-инструментальное обследование в соответствии с Приказом МЗ РФ от 15 ноября 2012 г. № 918н «Об утверждении Порядка оказания медицинской помощи больным с сердечно-сосудистыми заболеваниями».

Экстренная коронароангиография (КАГ) была произведена на аппаратах SIEMENS Artis Zee Floor и Toshiba Infinix CF-i/SP посредством правого или левого трансрадиального доступа с помощью контрастного вещества (Ультравист, Оптирей) под местной анестезией 2% лидокаина. За окклюзию принималось сужение КА на 100% [12].

Все пациенты в стационаре получали медикаментозную терапию в соответствии со стандартами оказания медицинской помощи (антиагреганты, антикоагулянты, антигипертензивные препараты, статины).

Параметры перекисного окисления липидов (ПОЛ) в сыворотке крови определяли по методике Волчегорского И.А. с соавт. (1989) спектрофотометрически с раздельной регистрацией липопероксидов в гептановой [г] и изопропанольной [и] фазах липидного экстракта. Результаты выражали в единицах индексов окисления (е.и.о.) – Е232220 (относительное содержание диеновых конъюгатов – ДК), Е228220 (уровень кетодиенов и сопряженных триенов – Кд и СТ), Е400220 (относительное содержание шиффовых оснований – ШО).

Измерение активности антиоксидантной защиты (АОЗ) в сыворотке крови проводили на спектрофотометре «СФ 104»: пероксидазы – по методу Попова Т. (1971), глутатионредуктазы – по Асатиани В.С. (1969), каталазы – по Королюк и др. (1988), супероксиддисмутазы (СОД) – по Чевари С., Чаба И., Секей Й. (1985).

Дизайн исследования – одномоментное, когортное. Научно-исследовательская работа выполнена в соответствии с Хельсинкской декларацией и одобрена этическим комитетом ФГБОУ ВО «ЮУГМУ» Минздрава России. От всех обследованных получено информированное согласие на участие в исследовании.

Статистическая обработка проводилась с использованием лицензионного пакета программ SPSS 22,0. Количественные и порядковые данные обработаны с помощью дескриптивной статистики и представлены в виде средней арифметической и её средней ошибки (M±m). Межгрупповые различия оценены по U-критерию Манна-Уитни. Для оценки взаимосвязи показателей проведен непараметрический корреляционный анализ по Спирмену. Для изучения межгрупповых различий по качественным показателям применяли χ 2 Пирсона. Качественные данные представлены абсолютным количеством больных (n) и их процентными долями (%). Проверка статистических гипотез проводилась при уровне значимости р=0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

При анализе каскада ПОЛ в зависимости от вида ОКС установлено, что у лиц с ИМ достоверно выше содержание вторичных продуктов ПОЛ в изопропанольной фазе и существенно выше уровень конечных липопероксидов в гептановой фазе (табл. 1).

Средние показатели продуктов перекисного окисления липидов у мужчин с инфарктом миокарда и нестабильной стенокардией (M±m)

Источник: science-education.ru