Окислительная модификация липидов. ПОЛ.

Процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ) представляет собой цепные реакции, которые приводят к образованию свободных радикалов и продуктов ПОЛ. Основным субстратом ПОЛ являются полиненасыщенные цепи жирных кислот, входящих в состав клеточных мембран, а также липопротеинов. Они атакуются АФК, что приводит к образованию гидрофобных радикалов, которые затем взаимодействуют друг с другом. Окисление липидных молекул приводит к необратимому изменению или повреждению мембранных структур, нарушению их проницаемости для ионов.

Мембраны обогащаются фосфатидилхолином и сфингомиелином, которые являются наиболее устойчивыми к окислению. ПОЛ представляет собой важнейший универсальный механизм об-новления мембранных липидов, в результате которого удаляются легко окисляющиеся липиды фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин и фосфатидилинозитол. Поэтому в мембранах возрастает доля упорядоченных липидов с ограниченной подвижностью. Вязкость мембраны повышается. Отрицательный заряд на поверхности мембраны повышается в связи с тем, что вторичные продукты ПОЛ (альдегиды, кетоны, эпоксиды) несут карбонильные и карбоксильные группы. При этом проницаемость плазматических и внутриклеточных мембран резко изменяется для ионов, неэлектролитов и даже макромолекул.

Липиды клеточной мембраны являются гидрофобными, сосредоточиваются в середине липидного слоя, став в результате такого процесса гидрофильными, оказываются на поверхности мембраны, что приводит к ее структурной дезорганизации, т.е. к мембранной патологии. Из мембраны исчезают легкоокисляемые фосфолипиды (кефалины и сфенгозины), обусловливающие текучесть, малую микровязкость клетки, в результате чего мембрана обогащается насыщенными, малоподвижными фосфолипидами и “стареет”.

В процессе ПОЛ различают несколько этапов.

1. Атака сопряженных двойных связей ненасыщенных жирных кислот со стороны гидроксильного (НО•) и пероксильного (НО2•) радикалов, что приводит к появлению липидных радикалов в несколько основных этапов.

2. Липидный радикал может реагировать с О₂ с образованием пероксильного радикала, который, в свою очередь, взаимодействует с новыми молекулами ненасыщенных жирных кислот и приводит к появлению липидных пероксидов, которые достаточно стабильны при температуре тела. Скорость протекания этих реакций зависит от активности антиоксидантной системы клетки. При взаимодействии с комплексами железа гидроперекиси липидов превращаются в активные радикалы, продолжающие цепь окисления липидов.

3. Образующиеся в процессе ПОЛ липидные радикалы, а также его продукты 4-гидроксиноненаль, кротональдегид, и малоновый диальдегид, могут реагировать с молекулами белков и нуклеиновых кислот. Эти вторичные альдегидные продукты ПОЛ являются общепринятыми маркерами окислительного стресса. Альдегидные группы их образуют межмолекулярные сшивки, что сопровождается нарушением структуры макромолекул. Так, малоновый диальдегид может приводить к образованию ДНК-ДНК сшивок. В результате изменения структуры биомолекул приводят к изменению их физико-химических свойств и потере функциональной активности. При взаимодействии малонового диальдегида с аминогруппами фосфолипидов образуются конечные продукты ПОЛ - основания Шиффа[1]. Это соединения довольно плотной структуры, вызывающие нарушение фильтрационной функции клубочков почек, артериоло- и пневмосклероз.Продукты ПОЛ инактивируют мембранные рецепторы, принимающие непосредственное участие в поддержании ионного гомеостаза клетки.

На тканевом и организменном уровне процессы ПОЛ приводят к образованию альдегидов, эпоксидов, липидных перекисей, которые ингибируют синтез ДНК и деление клеток в то же время индуцируют развитие опухоли. По-видимому, ПОЛ и его продукты, выступая в роли «первичного медиатора» стресса или «SOS-ответа», представляют один из наиболее ранних регуляторных механизмов.