Меню

Окислительный стресс и перекисное окисление липидов

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).

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

Свободу радикалам, или Перекисное окисление липидов. Когда организм бунтует после тренировки

Когда на следующий день после тренировки болит все тело, мало кто задумывается о таких понятиях, как перекисное окисление липидов и окислительный стресс. Это слова из области физиологии, а мы не хотим изучать физиологию, мы хотим худеть, приводить в тонус или наращивать мышцы и поменьше сталкиваться с негативными последствиями. Тем не менее, если понять, какие процессы происходят в организме, становится ясно, какие меры принимать, чтобы не было мучительно больно.

Механизмы окислительного стресса: почему так больно после тренировок?

Когда мы выполняем физическую работу, клеткам нужно больше энергии. Основной метод её получения для клеток – окисление глюкозы в присутствии кислорода. Под нагрузкой потребность в живительном газе возрастает, но тот объем, который может быть разнесен по телу, ограничен: количеством вдыхаемого воздуха, мощностью сердечной мышцы, её способностью перегнать определенное количество крови, состоянием кровеносных сосудов, которые могут быть повреждены или забиты (атеросклероз).

Во время интенсивной тренировки организм переживает состояние гипоксии – недостатка кислорода. Ферменты, участвующие в дыхательной цепи клетки, при понижении концентрации кислорода переводят его в так называемые активные формы (АФК) с неспаренным электроном, которые в широких массах известны как свободные радикалы в организме.

Эти атомы способны взаимодействовать с жирами (фосфолипидами) клеточной оболочки, как бы ударяя их тем самым электроном и, в свою, очередь, превращая в переокиси – еще один вид свободных радикалов. Те делятся электроном с соседями, и изменение структуры затрагивает все больше и больше молекул мембраны, перекидываясь и на соседние клетки. Это и есть перекисное окисление липидов и окислительный стресс – цепная реакция, нарушающая структуру клеточных оболочек.

Читайте также:  Почему шоколад поднимает настроение и снимает стресс

Почему перекисное окисление липидов несет негативные последствия?

Самое неприятное с точки зрения физиологии спорта последствие перекисного окисления липидов – упомянутое нарушение мембран. Они становятся более проницаемыми, а это порождает:

  1. Отток питательных веществ из клеток, а значит, поврежденные мышечные волокна лишатся стройматериала для своего ремонта. В местах концентрации возникают воспалительные реакции, сопровождающиеся концентрацией жидкости, а следовательно, сдавливанием нервных окончаний и болью. Кроме того, в целом замедляется восстановление после тренировки.
  2. Затруднение передачи нервных импульсов (большую роль в этом играет кальций, а его концентрации в клетке и вне её нарушаются), а с ними – сократимость мышцы. Нарушается нейромышечная связь, способность развивать максимальное усилие, что снижает спортивные результаты.
  3. Повреждение мембран не только клеток, но и их внутренних органелл, в том числе, митохондрий – энергетических субстанций клетки. Они могут усвоить меньше кислорода, что ведет к усугублению гипоксии и нарастанию процессов ПОЛ.

Как победить свободные радикалы в организме?

Чтобы предотвратить избыточное перекисное окисление липидов (в норме оно дает материал для синтеза простагландинов и тромбоксанов), необходимо:

  • нейтрализовать образующиеся свободные радикалы в организме,
  • увеличивать максимально возможный перенос кислорода, чтобы избежать гипоксии.

С первой задачей справляются антиоксиданты, например, один из самых мощных – дигидрокверцетин. Вторая – комплексная, но для достижения каждой из тех целей, что она подразумевает, существуют натуральные средства:

  • для укрепления сердечной мышцы и перекачки наибольшего количества крови – шиповник, боярышник, маточное молочко;
  • для увеличения количества гемоглобина в крови и переноса наибольшего количества кислорода – крапива;
  • для защиты мелких кровеносных сосудов от повреждений – антиоксиданты;
  • для прочищения сосудов от холестерина, очищения крови – одуванчик, иван-чай.

На рынке доступно спортивное питание на основе природных компонентов, способное бороться с окислительным стрессом, улучшая спортивные результаты без побочных эффектов, характерных для фармакологических средств.

источник

ПОЛ (перекисное окисление липидов)

Исследование, направленное на выявление в образце крови продуктов перекисного окисления липидов и их активности в целях оценки роли данных веществ в реакциях окислительного повреждения клеток организма (так называемого окислительного стресса).

Перекисное окисление липидов; оценка окислительного повреждения (окислительного стресса).

Синонимы английские

Lipid peroxidation; assessment of oxidative damage (oxidative stress).

Мкмоль/л (микромоль на литр).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Как правильно подготовиться к исследованию?

  • Детям в возрасте до 1 года не принимать пищу в течение 30-40 минут до исследования.
  • Не принимать пищу в течение 2-3 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
  • Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

Перекисное окисление липидов – это химический процесс, каскад реакций превращения липидов (поступающих с пищей или синтезированных в организме) с участием свободных радикалов – активных заряженных молекул. Так как липиды — компоненты мембран всех клеток организма, реакции перекисного окисления могут приводить к нарушению их структуры и повреждению клетки, что является одним из механизмов патогенеза ряда заболеваний.

Реакции ПОЛ постоянно происходят в организме в норме в определенной степени, которая не должна превышаться во избежание их повреждающего действия. Перекисное окисление липидов играет важную роль для процесса апоптоза, регулирования структуры мембран и их функций (презентация рецепторов, работа ионных каналов, высвобождение биологически активных веществ, передача сигналов между клетками и т.д.).

Чрезмерная активность ПОЛ может приводить к разрушению мембраны клетки, проникновению или выходу из нее веществ, которых не должно быть в норме, что ведет к нарушению жизнедеятельности клеток (их преждевременное старение, разрушение, измененные функции передачи веществ, связывания ферментов и рецепторов). Повышенная активность ПОЛ может быть причиной развития сердечно-сосудистых заболеваний (атеросклероза и сопутствующей патологии), поражения ЦНС, воспалительных процессов, заболеваний респираторного тракта, одним из факторов новообразований, нарушения функции иммунной системы.

В организме в роли ингибирующего фактора (т.е. сдерживающего реакции ПОЛ) выступает антиоксидантная система. Таким образом, патологические реакции перекисного окисления липидов могут быть как при чрезмерной активности самих этих процессов, так и при недостаточности работы антиоксидантной системы.

Исследование позволяет оценить количественно, насколько активно протекают реакции ПОЛ в организме и насколько с ними справляются собственные защитные системы организма. Такой анализ продуктов перекисного окисления липидов играет важную роль в определении связи их повреждающего действия с возникновением, развитием или прогрессированием того или иного заболевания. Исследование проводится методом спектрофотометрии, основанным на изучении физико-химических свойств веществ, в частности их спектров поглощения. Таким способом из образца венозной крови пациента выделяются анализируемые вещества, а затем происходит их количественный подсчет, выражаемый в мкмоль/л. Спекрофотометрический метод оценки продуктов перекисного окисления липидов — достаточно современный и точный (погрешность составляет +/- 5,2 %), отличается высокой специфичностью (за счет использования определенных длин волн), чувствительностью (1,0 нмоль/л) и достоверностью, о чем свидетельствует низкий процент ложноположительных и ложноотрицательных результатов (достоверность более 90 %).

Читайте также:  Ричард лазарус психологический стресс и процесс совладания

Таким образом, анализ продуктов реакций ПОЛ позволяет понять механизмы развития серьезных заболеваний, определить так называемый маркер окислительного стресса организма. При своевременно выявленном нарушении есть возможность оптимально подобрать лечение и предотвратить развитие заболевания, его прогрессирование, направить его течение по более благоприятному варианту. Следует отметить, что интерпретация результата осуществляется только врачом с учетом всех имеющихся данных анамнеза и других методов диагностики.

Для чего используется исследование?

  • Для диагностики оксидативного стресса и степени интоксикации организма вследствие повышенной активности реакций перекисного окисления липидов.
  • Для выявления дефицита антиоксидантной системы и оценки риска заболеваний, ассоциированных с ее недостатком (заболевания сердечно-сосудистой системы, иммунодефициты, доброкачественные и злокачественные опухоли, гормональные нарушения, аутоиммунные заболевания, воспалительные процессы и др.).
  • Для выявления генетических форм дефицита ферментов.

Когда назначается исследование?

  • При заболеваниях сердечно-сосудистой системы (атеросклеротическое повреждение сосудов, ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь).
  • При метаболических заболеваниях (в первую очередь, при сахарном диабете).
  • При предраковых заболеваниях и злокачественных новообразованиях.
  • При заболеваниях дыхательной системы (ХОБЛ, бронхиальная астма).
  • При поражении ЦНС (болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, ОНМК, энцефалопатии).
  • При аутоиммунных заболеваниях (ревматоидный артрит, системная красная волчанка, диффузная склеродермия).
  • При бесплодии и привычном невынашивании беременности.
  • При хронических инфекциях и воспалительных процессах.
  • При подозрении на врождённый дефицит ферментов.

Референсные значения: 2.2 – 4.8 мкмоль/л.

При повышении результата относительно референсного диапазона можно рассматривать процесс перекисного окисления липидов как фактор развития или прогрессирования какого-либо патологического процесса. Это позволяет подбирать терапию, исходя из патогенетического процесса, т.е. механизма развития патологии, что делает ее наиболее оптимальной.

  • Клинический анализ крови: общий анализ, лейкоцитарная формула, СОЭ (с микроскопией мазка крови при выявлении патологических изменений)
  • Базовые биохимические показатели

Кто назначает исследование?

Терапевт, врач общей практики, кардиолог, эндокринолог, онколог, пульмонолог, токсиколог, нутрициолог.

  • Halliwell B, Chirico S. Lipid peroxidation: its mechanism, measurement, and significance. Am J Clin Nutr. 1993 May; 57.
  • Ramana KV, Srivastava S, Singhal SS. Lipid peroxidation products in human health and disease 2014. Oxid Med Cell Longev. 2014;2014:162414.
  • Niki E. Lipid peroxidation products as oxidative stress biomarkers. Biofactors. 2008;34(2):171-80.
  • Gaschler MM, Stockwell BR. Lipid peroxidation in cell death. Biochem Biophys Res Commun. 2017 Jan 15; 482(3):419-425.

источник

Перекисное окисление липидов

«Окисление липидов» — это термин, объясняющий различные типы реакций, которые имеют как положительные, так и отрицательные последствия для человеческого организма. В организме этот процесс липидов важно для нескольких физиологических реакций, например, при использовании жирных кислот для получения энергии путем β-окисления.

Вещества, называемые эйкозаноидами. Они образуются из эйкозапентаеновой кислоты омега-3 жирной кислоты (EPA) и омега-6 жирной кислоты арахидоновой кислоты (AA) под действием специфических ферментных систем. Этот процесс липидов может также относиться к неконтролируемой окислительной деструкции липидов, инициируемой свободными радикалами, крадущими электроны, что является первым шагом в образовании в организме нескольких цитотоксических и мутагенных веществ. Неконтролируемый окислительный ущерб также влияет на продукты питания, влияя на общее качество.

В результате какого процесса окисляются липиды? Какие есть стадии перекисного окисления липидов? Как проходит пероксидное окисление липидов и перекисное окисление липидов? Что представляет собой этот этап под названием свободнорадикальное окисление и окисление белков в мембранах? Что такое снижение бета липидного уровня?

Жирные кислоты и окисление — зависит от количества двойных связей

Жирные кислоты представляют собой длинные алифатические цепи, состоящие из углерода и водорода. Углеродная цепь отличается длиной, степенью ненасыщенности и структурой. В пищевых продуктах жирные кислоты в основном встречаются в липидных комплексах, называемых триглицеридами (подробнее см. «Переваривание липидов»). Некоторые жирные кислоты являются насыщенными, тогда как другие имеют разную степень ненасыщенности. Однако, говоря о этом процессе липидов, представляют интерес только полиненасыщенные жирные кислоты. Полиненасыщенные жирные кислоты содержат две или более двойных связей, и именно эти двойные связи склонны к этому процессу. Следовательно, риск окисления увеличивается с увеличением числа двойных связей в жирной кислоте. Например, EPA (C20: 5), имеющий пять двойных связей, более подвержен окислению, чем линоленовая кислота (C18: 3), имея только три двойные связи.

Окисление в пищевых продуктах — сенсорные и пищевые изменения

Из-за окисления пищевые масла, содержащие ненасыщенные жирные кислоты, вызывают серьезную озабоченность в пищевой промышленности. Деградация ненасыщенных жирных кислот путем окисления непосредственно связана с экономическими, питательными, вкусовыми, безопасными и проблемами с хранением. Существуют две основные реакции окисления, которые могут происходить в продуктах питания, содержащих липиды; Автоокисление и фотоокисление, из которых наиболее распространенным является автоокисление. Автоокисление происходит в присутствии кислорода и описывается как автокаталитическая генерация свободных радикалов. Он инициируется, когда атом водорода абсорбируется в присутствии инициаторов, таких как свет, тепло, металлы или кислород, образуя липидный радикал, который реагирует с кислородом, образуя перекисный липид-радикал. Эти пероксидные радикалы реагируют со вторым липидом, давая липидный радикал и гидроксипероксид. Реакция может быть поражена антиоксидантами, продуцирующими комбинацию радикальных видов, чтобы дать нерадикальные и нераспространяемые виды. Фотоокисление происходит, когда норма триплетного кислорода преобразуется в синглетный кислород под воздействием ультрафиолетового излучения. Синглетный кислород взаимодействует с полиненасыщенными жирными кислотами с образованием гидроксипероксида, который инициирует реакцию автоокисления.

Читайте также:  Патогенез язвы желудка при стрессе

Процесс окисления липидов приводит к образованию нескольких компонентов, вызывающих неприятные запахи и снижающих питательную ценность.

Среди этих соединений — свободные радикалы, известные как «водородные воришки», которые выделяют водород из других молекул. Это инициирует описанную выше реакцию автокаталитического окисления, приводящую к образованию продуктов первичного окисления, таких как гидроксипероксиды. Гидроксипероксиды будут разлагаться на продукты вторичного окисления с неприятным запахом и вкусом, также влияющие на внешний вид пищи. Предполагается, что вторичные продукты окисления, такие как реактивные альдегиды, спирты и кетоны, имеют отрицательные последствия для здоровья вследствие их цитотоксического, мутагенного и нейротоксического действия . Окисление липидов может также серьезно изменить пищевое качество пищевых продуктов, ухудшая состояние витаминов и полиненасыщенных жирных кислот. Перекисное окисление липидов.

Диетические ПНЖК восприимчивы к окислению как при обработке, так и при хранении. Окислительные реакции зависят от окружающей среды. Прежде всего, состав жирных кислот будет влиять на скорость окисления, так как увеличение доступных двойных связей в PUFA также означает, что есть больше участков, где может протекать реакция окисления. В целом, в пищевых продуктах также есть несколько других прооксидантов, таких как кислород и ионы металлов. Высокая температура также является фактором, который может инициировать окисление липидов. Поэтому для продуктов, содержащих ПНЖК, принимаются специальные меры предосторожности для сохранения питательного качества и продления срока годности. Один из подходов заключается в том, чтобы избегать экологических прооксидантов, таких как свет, высокая температура и кислород. Другим подходом является удаление окислительных продуктов и прооксидантов путем переработки нефтепродуктов (читайте больше в разделе «Рыбий жир и здоровье»). Также возможно отложить перекисное окисление липидов добавлением антиоксидантов, которые сами окисляются.

Окисление в организме

При употреблении пищевых продуктов окисление продолжается в желудочно-кишечном тракте. Предыдущие исследования показали, что в желудке присутствуют прооксидант, такой как кислород, ионы металлов (например, Fe2 + и Cu2 +), реактивный азот, сульфит и нитриты. Это, в сочетании с низким pH, свободными жирными кислотами от действия желудочной липазы и присутствием кислорода делает желудок потенциально хорошей окислительной средой. Таким образом, вполне вероятно, что окисление пищевых липидов продолжается и внутри организма. Было показано, что некоторые соли желчных кислот являются хорошими прооксидантами. Это, в сочетании с эмульгированием липидов в тонкой кишке, увеличением поверхности капелек липидов, указывает на возможность инициирования окисления также в тонком кишечнике.

Окислительный стресс

Как упоминалось выше, окисление является естественным процессом, когда организм вырабатывает энергию из жирных кислот или сигнальных молекул, таких как эйкозаноиды. Поскольку перемещение свободных радикалов в организме может привести к потенциальному вреду, человеческие клетки разработали многочисленные защитные механизмы против разрушительных эффектов окисления. Например, присутствие антиоксидантов, которые ингибируют накопление свободных радикалов, и специфические ферментные системы, которые разрушают перекиси липидов в кислороде и воде, обе являются безвредными молекулами. Однако защитные системы организма человека ограничены. Дисбаланс между реактивными видами кислорода и способностью организма нейтрализовать и устранять свободные радикалы может привести к накоплению окислительного повреждения, обычно называемого окислительным стрессом, который, как известно, потенциально вреден. Окислительный стресс усиливает окислительную реакцию путем подавления белков, включенных в окислительную защиту, и путем истощения клеточного хранилища антиоксидантов, таких как витамин E и каротиноиды.

Именно по этой причине это так важно при ежедневном приеме пищи, содержащей антиоксиданты, особенно для атлетов во время фазы реституции. Полифенолы из оливкового масла, такие как гидрокситирозол, являются очень активными и хорошо документированными антиоксидантами, которые очищают реактивный кислород и виды азота в организме.

Продолжайте есть рыбу и рыбий жир

Ранее предполагалось, что окисленные липиды вовлечены в патологию и развитие хронических заболеваний, и был выражен некоторый скептицизм относительно увеличения потребления полиненасыщенных жирных кислот. Исходя из этой озабоченности, норвежский комитет по безопасности пищевых продуктов (VKM) оценил позитивное и негативное воздействие омега-3 жирных кислот на пищевые добавки и обогащенную пищу на здоровье омега-3, используя концепцию европейской безопасности пищевых продуктов (EFSA) для оценки риска — оценка пользы продуктов питания. Норвежские органы здравоохранения пришли к выводу, что безопасно потреблять основные жирные кислоты омега-3, EPA и DHA, потребляя жирную рыбу или рыбий жир.

источник