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Peroxidación lipídica

La peroxidación lipídica , u oxidación lipídica , es un proceso químico complejo que conduce a la degradación oxidativa de los lípidos , [ 1 ] resultando en la formación de deri...

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La peroxidación lipídica , u oxidación lipídica , es un proceso químico complejo que conduce a la degradación oxidativa de los lípidos , [ 1 ] resultando en la formación de derivados de peróxido e hidroperóxido . [ 2 ] Ocurre cuando los radicales libres , específicamente las especies reactivas de oxígeno (ROS), interactúan con los lípidos dentro de las membranas celulares , típicamente ácidos grasos poliinsaturados (AGPI) debido a que tienen enlaces dobles carbono-carbono . Esta reacción conduce a la formación de radicales lipídicos , denominados colectivamente peróxidos lipídicos o productos de oxidación lipídica ( POL ), que a su vez reaccionan con otros agentes oxidantes , dando lugar a una reacción en cadena que resulta en estrés oxidativo y daño celular .

En patología y medicina , la peroxidación lipídica desempeña un papel en el daño celular que se ha implicado ampliamente en la patogénesis de varias enfermedades y estados patológicos, incluido el envejecimiento , [ 3 ] [ 4 ] mientras que en la ciencia de los alimentos la peroxidación lipídica es una de las muchas vías hacia la rancidez . [ 5 ]

Mecanismo de reacción

Vía simplificada de la autooxidación lipídica: Iniciada por un radical hidroxilo, que abstrae hidrógeno y forma un radical pentadienilo (solo se muestra una estructura de resonancia). Este radical añade O₂ para dar un radical hidroperoxilo (rojo). En una etapa de propagación , este radical hidroperoxilo abstrae un átomo de H⁺ de un nuevo dieno, generando un nuevo radical pentadienilo y un hidroperóxido (azul).

La reacción química de la peroxidación lipídica consta de tres fases: iniciación , propagación y terminación . [ 4 ]

En la fase de iniciación , un radical hidroxilo prooxidante ( OH• ) abstrae el hidrógeno en la posición alílica (–CH2 – CH=CH2 ) o el puente metino (=CH−) en el sustrato lipídico estable, típicamente un ácido graso poliinsaturado (PUFA), para formar el radical lipídico ( L• ) y agua (H2O ) .

En la fase de propagación , el radical lipídico ( L• ) reacciona con el oxígeno molecular ( O₂ ) para formar un radical hidroperoxilo lipídico ( LOO• ). Este radical hidroperoxilo lipídico ( LOO• ) puede abstraer hidrógeno de un nuevo sustrato de PUFA, formando otro radical lipídico ( L• ) y, finalmente, un hidroperóxido lipídico (LOOH). [ 6 ]

El radical hidroperoxilo lipídico ( LOO• ) también puede sufrir diversas reacciones para producir nuevos radicales.

El radical lipídico adicional ( L• ) continúa la reacción en cadena , mientras que el hidroperóxido lipídico (LOOH) es el producto final primario. [ 6 ] La formación de radicales lipídicos es sensible al efecto isotópico cinético . Los lípidos reforzados en la membrana pueden suprimir la reacción en cadena de la peroxidación lipídica. [ 7 ]

El paso de terminación puede variar, tanto en su reacción química real como en el momento en que ocurrirá. [ 6 ] La peroxidación lipídica es una reacción en cadena autopropagada y continuará hasta que el sustrato lipídico se consuma y los dos últimos radicales restantes se combinen, o hasta que ocurra una reacción que la termine. [ 3 ] La terminación puede ocurrir cuando dos radicales hidroperoxilo lipídicos ( LOO• ) reaccionan para formar peróxido y oxígeno ( O 2 ). [ 3 ] La terminación también puede ocurrir cuando la concentración de especies radicales es alta.

Los productos primarios de la peroxidación lipídica son los hidroperóxidos lipídicos (LOOH). [ 3 ]

Ácido araquidónico como sustrato

Cuando el ácido araquidónico es un sustrato, se forman isómeros del ácido hidroperoxieicosatetraenoico (HPETE) y del ácido hidroxieicosatetraenoico (HETE).

Función de los antioxidantes

Mecanismos de radicales libres en la lesión tisular. Peroxidación lipídica inducida por xenobióticos y su posterior desintoxicación por enzimas celulares (terminación).

Los antioxidantes desempeñan un papel crucial en la mitigación de la peroxidación lipídica al neutralizar los radicales libres, deteniendo así las reacciones en cadena de radicales. Entre los antioxidantes clave se incluyen la vitamina C y la vitamina E. [ 8 ] Además, enzimas como la superóxido dismutasa , la catalasa y la peroxidasa contribuyen a la respuesta de oxidación al reducir la presencia de peróxido de hidrógeno , que es un precursor frecuente del radical hidroxilo ( OH• ).

Como ejemplo, la vitamina E puede donar un átomo de hidrógeno al radical hidroperoxilo lipídico ( LOO• ) para formar un radical de vitamina E, que a su vez reacciona con otro radical hidroperoxilo lipídico ( LOO• ) formando productos no radicales. [ 2 ]

Implicaciones médicas

La fototerapia puede causar peroxidación lipídica, lo que lleva a la ruptura de las membranas de los glóbulos rojos . [ 9 ]

Los productos finales de la peroxidación lipídica pueden ser mutagénicos y carcinogénicos . [ 10 ] Por ejemplo, el producto final MDA reacciona con la desoxiadenosina y la desoxiguanosina en el ADN, formando aductos de ADN con ellas, principalmente M 1 G . [ 10 ]

Los aldehídos reactivos también pueden formar aductos de Michael o bases de Schiff con grupos tiol o amina en las cadenas laterales de los aminoácidos. Por lo tanto, pueden inactivar proteínas sensibles mediante estrés electrofílico. [ 11 ]

La toxicidad de los hidroperóxidos lipídicos para los animales se ilustra mejor con el fenotipo letal de los ratones knockout de glutatión peroxidasa 4 ( GPX4 ). Estos animales no sobreviven más allá del octavo día embrionario, lo que indica que la eliminación de los hidroperóxidos lipídicos es esencial para la vida de los mamíferos. [ 12 ]

No está claro si los peróxidos lipídicos de la dieta son biodisponibles y desempeñan un papel en las enfermedades, ya que un cuerpo humano sano tiene mecanismos de protección contra tales peligros. [ 13 ]

Pruebas

Existen ciertas pruebas diagnósticas para la cuantificación de los productos finales de la peroxidación lipídica, específicamente el malondialdehído (MDA). [ 10 ] La prueba más utilizada se denomina ensayo TBARS ( ensayo de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico ). El ácido tiobarbitúrico reacciona con el malondialdehído para producir un producto fluorescente. Sin embargo, existen otras fuentes de malondialdehído, por lo que esta prueba no es completamente específica para la peroxidación lipídica. [ 14 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Izdebska, Joanna (2016), "Envejecimiento y degradación de materiales impresos", Printing on Polymers , Elsevier, pp. 353–370 , doi : 10.1016/b978-0-323-37468-2.00022-1 , ISBN  978-0-323-37468-2
  2. 1 2 Ayala, Antonio; Muñoz, Mario F.; Argüelles, Sandro (2014). "Peroxidación lipídica: producción, metabolismo y mecanismos de señalización del malondialdehído y el 4-hidroxi-2-nonenal" . Medicina oxidativa y longevidad celular . 2014 : 1–31 . doi : 10.1155/2014/360438 . ISSN 1942-0900 . PMC 4066722. PMID 24999379 .   
  3. 1 2 3 4 Nam, Tae-Gyu (2011-03-01). "Peroxidación lipídica y sus implicaciones toxicológicas" . Investigación toxicológica . 27 (1 ) : 1– 6. Bibcode : 2011ToxRe..27....1N . doi : 10.5487/TR.2011.27.1.001 . ISSN 1976-8257 . PMC 3834518. PMID 24278542 .   
  4. 1 2 Porter, Ned A.; Caldwell, Sarah E.; Mills, Karen A. (1995). "Mecanismos de oxidación por radicales libres de lípidos insaturados". Lipids . 30 (4): 277– 290. doi : 10.1007/BF02536034 . PMID 7609594 . S2CID 4051766 .  
  5. ^ Mozuraityte, R.; Kristinova, V.; Rustad, T. (01-01-2016), “Oxidación de Componentes Alimentarios” , en Caballero, Benjamín; Finglas, Paul M.; Toldrá, Fidel (eds.), Enciclopedia de alimentación y salud , Oxford: Academic Press, págs. 186-190 , doi : 10.1016/b978-0-12-384947-2.00508-0 , ISBN  978-0-12-384953-3Archivado del original el 4 de mayo de 2022 , consultado el 15 de marzo de 2024.
  6. 1 2 3 Ayala, Antonio; Muñoz, Mario F.; Argüelles, Sandro (2014-05-08). "Peroxidación lipídica: producción, metabolismo y mecanismos de señalización del malondialdehído y el 4-hidroxi-2-nonenal" . Oxidative Medicine and Cellular Longevity . 2014 e360438. doi : 10.1155/2014/360438 . ISSN 1942-0900 . PMC 4066722. PMID 24999379 .   
  7. ↑ Hill, S.; et al. (2012). "Pequeñas cantidades de PUFA reforzados con isótopos suprimen la autooxidación lipídica" . Free Radical Biology & Medicine . 53 (4): 893– 906. doi : 10.1016/j.freeradbiomed.2012.06.004 . PMC 3437768. PMID 22705367 .   
  8. ↑ Huang, Han-Yao; Appel, Lawrence J.; Croft, Kevin D.; Miller, Edgar R.; Mori, Trevor A.; Puddey, Ian B. (septiembre de 2002). "Efectos de la vitamina C y la vitamina E sobre la peroxidación lipídica in vivo: resultados de un ensayo controlado aleatorizado" . The American Journal of Clinical Nutrition . 76 (3): 549– 555. doi : 10.1093/ajcn/76.3.549 . ISSN 0002-9165 . PMID 12197998 .  
  9. ↑ Ostrea, Enrique M.; Cepeda, Eugene E.; Fleury, Cheryl A.; Balun, James E. (1985). "Peroxidación lipídica de la membrana de los glóbulos rojos y hemólisis secundaria a la fototerapia". Acta Paediatrica . 74 (3): 378– 381. doi : 10.1111/j.1651-2227.1985.tb10987.x . PMID 4003061 . S2CID 39547619 .  
  10. 1 2 3 Marnett, LJ (marzo de 1999). "Peroxidación lipídica: daño al ADN por malondialdehído". Mutation Research . 424 ( 1–2 ): 83–95 . Bibcode : 1999MRFMM.424...83M . doi : 10.1016/s0027-5107(99)00010-x . PMID 10064852 . 
  11. ↑ Bochkov, Valery N.; Oskolkova, Olga V.; Birukov, Konstantin G.; Levonen, Anna-Liisa; Binder, Christoph J.; Stockl, Johannes (2010). "Generación y actividades biológicas de fosfolípidos oxidados" . Antioxidantes y señalización redox . 12 (8): 1009– 1059. doi : 10.1089/ars.2009.2597 . PMC 3121779. PMID 19686040 .  
  12. ↑ Muller, FL, Lustgarten, MS, Jang, Y., Richardson, A. y Van Remmen, H. (2007). "Tendencias en las teorías del envejecimiento oxidativo". Free Radical Biology and Medicine . 43 (4): 477– 503. doi : 10.1016/j.freeradbiomed.2007.03.034 . PMID 17640558 . {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  13. ↑ Vieira, Samantha A.; Zhang, Guodong; Decker, Eric A. (2017). "Implicaciones biológicas de los productos de oxidación de lípidos" . Journal of the American Oil Chemists' Society . 94 (3): 339– 351. doi : 10.1007/s11746-017-2958-2 . S2CID 90319530. Archivado del original el 13 de abril de 2021. Recuperado el 13 de abril de 2021 . 
  14. ↑ Trevisan, M.; Browne, R; Ram, M; Muti, P; Freudenheim, J; Carosella, AM; Armstrong, D (2001). "Correlatos de marcadores del estado oxidativo en la población general" . American Journal of Epidemiology . 154 (4): 348– 56. doi : 10.1093/aje/154.4.348 . PMID 11495858 .