Серед первинних механізмів ушкодження клітин при окислювальному стресі лідирує окислення жирнокислотного залишків в фосфолипидах мембран. Це знижує їх гідрофобність і порушує стійкість мембран, змінює раблту мембранозв'язаних ферментів, підвищує проникність мембран для іонів.
Реакції взаімодействмія вільних радикалів з жирними кислотами отримали широку популярність у зв'язку з їх актуальністю в харчовій промисловості. Поява неприємного запаху і прогоркание продуктів - це є проявом перекисного окислення ліпідів.
Основним субстратом для вільнорадикальних реакцій служать молекули поліненасичених жирних кислот. Мішенню для вільних радикалів є їх подвійні зв'язки. У клітинних мембранах поліненасичені жирні кислоти знаходяться в складі фосфоліпідів і гліколіпідів. Велика кількість фосфоліпідів з поліненасиченими жирними кислотами також присутній в оболонці ліпопротеїнів високої, низької і дуже низької щільності.
В результаті вільнорадикального окислення з жирних кислот утворюються гидроперекиси і дієнових кон'югати (первинні продукти), які дуже нестабільні. За участю металів змінної валентності вони швидко метаболізують у вторинні (альдегіди і діальдегіду) та третинні (шіффово підстави) продукти перекисного окислення ліпідів. Ці процеси протікають у всіх клітинах, однак найбільш активно йдуть в клітинах крові (лейкоцити і тромбоцити), і в гепатоцитах.
Перекисне окислення ліпідів включає в себе кілька стадій:
У момент ініціації гідроксил-радикалом атакується метиленовая група, розташована між подвійними зв'язками, і вибивається електрон, який відновлює гідроксил-радикал з утворенням води. У разі ліноленової кислоти це відбувається при С11. Далі слід перестановка і зміщення радикальної групи і взаємодія її з киснем. В результаті утворюється ліпопероксільний радикал.
Подальшу взаємодію отриманого радикала з сусідніми молекулами призводить до розвитку лінійної ланцюгової реакції з появою нових окислених жирних кислот.
Крім лінійного розвитку, може відбуватися розгалуження реакції за рахунок отримання гидроперекиси електронів від будь-яких металів або при впливі випромінювання. Обрив ланцюгової реакції відбувається при взаємодії радикалів один з одним або в реакції з різними антиоксидантами, наприклад, вітаміном Е, який віддає електрони, перетворюючись при цьому в досить стабільну окислену форму.
Розвиток реакцій перекисного окислення ліпідів
Розгалуження і обрив реакцій перекисного окислення ліпідів
Первинними продуктами ПОЛ є гидроперекиси жирних кислот. вони піддаються подальшому розпаду з утворенням вторинних продуктів ПОЛ - різних спиртів, кетонів, альдегідів і діальдегіду, епоксидів та інших з'єднань. Найбільш реакционноспособним з продуктів ПОЛ є малоновий діальдегід (МДА), який здатний утворювати ковалентні зв'язки з NH2-групи білків та інших молекул з утворенням шіффово підстав.
Освіта малонового діальдегіду
Роль малонового діальдегіду
Малоновий діальдегід (МДА), що утворюється при перекисне окислення ліпідів, здатний реагувати з ε-NH2-групи лізину або N-кінцевими амінокислотами білків, з NH2-групи фосфоліпідів і глікозамінів. МДА формує містки всередині молекул і між ними з утворенням шіффово підстав.
Роль малонового діальдегіду в освіті зшивок між білками
Роль малонового діальдегіду в освіті зшивок між білками і фосфоліпідами
В кінцевому результаті після окисної атаки в білках з'являються поперечні зшивання всередині однієї молекули, між різними білками, між білками і фосфоліпідами. Через це активність ферментативних білків змінюється, можливості структурних і скорочувальних білків падають, каналообразующие білки мембрани деформуються і проникність мембран зростає, життєздатність і функціонування клітини зменшуються.