Lipidien peroxidaatiosta

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4066722/

Yleisesti tiedetään,  että rasvat kärsivät  hapettumisesta,(happi, Oxygenum, O)  Sanotaan että rasvat  härskiintyvät. Kaikenlaiset rasvat härskiintyvät, oli ne sitten kovaa rasvaa tai  tyydyttämätöntä rasvaa.
Näissä  hapettumisissa  on aivan  erityinen  tarkasti kuvattavissa oleva kemiallinen tapahtuma,   peroksidoituminen,
josta tässä  kirjoitetaan ja se kuvataan tyydyttämättömistä rasvoista. Tyydyttämättömissä rasvoissa on yksi  tai useampi kaksoisidos hiilien (Carbonum, C)  välillä-C=C-

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4066722/

2. Lipidien  vaurioituminen vapaista happiradikaaleista.

 Lipids Damage by Reactive Oxygen Species (ROS)

Kehossa vallitsee  normaalisti  tasapaino pro-oksidanttien ja antioksidanttein kesken,  mutta hallitsemattoman
oksidatiivisen stressin takia  voi tähän tasapainoon tulla järkkymistä niin että  pro-oksidantit pääsevät voitolle antioksidanteista.
Silloin pääsee tapahtumaan vaurioita soluissa, kudoksissa ja elimissä. On jo kauan oltu tietoisia siitä, että  vapaat reaktiiviset
happilajit (ROS)  voivat vaikuttaa suoraa vauriota kehon rasva-aineisiin eli  lipideihin. Kehosyntyistä (endogeenistä) vapaiden
 reaktiivisten  happilajien tuottumista tapahtuu mitokondriassa (solun energialaitoksessa),
 plasmakalvossa, endoplasmisessa verkostossa (ER)  ja peroksisomeissa useilla mekanismeilla kuten entsyymireaktioilla tai joidenkin yhdisteiden
 auto-oksidoituessa ( katekoliaminit, hydrokinonit).  Monet  ulkosyntyiset (exogeeniset)  stimulukset (jonisoiva säteily, radioaktiivisuus,
 ultravioletti säteily,  tupakan savu, patogeenit infektiot, miljöömyrkyt, rikkaruohontuhoaineet, hyönteismyrkyt) aiheuttavat
 vapaiden radikaalien muodostumista kehossa.

• One of the consequences of uncontrolled oxidative stress (imbalance between the prooxidant and antioxidant levelsin favor of prooxidants) is cells, tissues, and organs injury caused by oxidative damage. It has long been recognized that high levels of free radicals or reactive oxygen species (ROS) can inflict direct damage to lipids. The primary sources of endogenous ROS production are the mitochondria, plasma membrane, endoplasmic reticulum, and peroxisomes [20] through a variety of mechanisms including enzymatic reactions and/or autooxidation of several compounds, such as catecholamines and hydroquinone. Different exogenous stimuli, such as the ionizing radiation, ultraviolet rays, tobacco smoke, pathogen infections, environmental toxins, and exposure to herbicide/insecticides, are sources of in vivo ROS production.

Näistä reaktiivisista happilajeista kaksi ensisijaista  pahaa  lipidivaikuttajaa ovat hydroksyyliradikaali ja hydroperoxyyli.
Hydroxyyli radikaali  (HO•) on pieni ja mitä liikkuvin vesiliukoinen molekyylija, kemiallisesti kaikkein reaktiivisin  aktiivoituneista
 happilajeista. Tätä lyhytikäistä molekyyliä voi tuottua  molekulaarisesta hapesta (O2)  soluaineenvaihdunnassa ja  erilaisissa stressiolosuhteissa. Yksittäinen solu tuottaa  joka sekuntti 50 hydroksyyliradikaalia. Vuorokaudessa solu
 voisi kehkeyttää niitä  neljä miljoonaa. Niitä sitten joko  neutraloituu tai ne pääsevät hyökkäämään  biomolekyylejä kohtaan.  Niitten hyökkäys
 kohdistuu  nitten muodostumiskohdasta muutaman nanometrin säteellä oleviin biomolekyyleihin epäspesifisestä ja sellainen vaurioittavaa ja aiheuttaa soluhäiriöitä kuten neurodegeneraatiota, sydänverisuonistotauteja ja syöpää.

• The two most prevalent ROS that can affect profoundly the lipids are mainly hydroxyl radical (HO•) and hydroperoxyl (HO• 2).The hydroxyl radical (HO•) is a small, highly mobile, water-soluble, and chemically most reactive species of activated oxygen. This short-lived molecule can be produced from O2 in cell metabolism and under a variety of stress conditions. A cell produces around 50 hydroxyl radicals every second. In a full day, each cell would generate 4 million hydroxyl radicals, which can be neutralized or attack biomolecules [21]. Hydroxyl radicals cause oxidative damage to cells because they unspecifically attack biomolecules [22] located less than a few nanometres from its site of generation and are involved in cellular disorders such as neurodegeneration [23, 24], cardiovascular disease [25], and cancer [26, 27].

Yleisesti ollaan sitä mieltä, että  biologisen järjestelmän hydroksyyliradikaalit (HO•) muodostuvat  redoxsyklistä Fentonin reaktiossa,
 kun  vapaa kahdenarvoinen rauta Ferrum (Fe2+)  reagoi vetyperoksidin (H2O2) kanssa sekä  Haber-Weissin reaktiossa, josta taas tuottuu
 kahdenarvoista rautaa (Fe2+ ) kolmiarvoisesta  raudasta Ferrijonista(Fe3+) sen reagoidessa  superoxidianioniradikaalin  ((O2 •−)kanssa.
Elävässä solussa voi hydroxyyliradikaalin (HO•) muodostusta aiheuttaa  raudan (Ferrum, Fe)  redoxsyklin ohella myös joukko  muita transitiometalleja
 kuten kupari (Cuprum, Cu), koboltti (Coboltum, Co), Nikkeli (Niccolum, Ni) ja vanadiini (Vanadium, V). 

• It is generally assumed that HO• in biological systems is formed through redox cycling by Fenton reaction, where free iron (Fe2+) reacts with hydrogen peroxide (H2O2) and the Haber-Weiss reaction that results in the production of Fe2+ when superoxide reacts with ferric iron (Fe3+). In addition to the iron redox cycling described above, also a number of other transition-metal including Cu, Ni, Co, and V can be responsible for HO• formation in living cells (Figure 1)
• Figure 1. Katso linkistä saatava kuva) Fenton and Haber-Weiss reaction. Reduced form of transition-metals (Mn) reacts trough the Fenton reaction with hydrogen peroxide (H2O2), leading to the generation of •OH. Superoxide radical (O2 •−) can also react with oxidized ...

Hydroperoxyyliradikaalilla (HOO•) on tärkeä osuus lipidiperoxidaation kemiassa. Tämä superoxidianioniradikaalin  (O2 •−) protonoitunut muoto tuottaa vetyperoksidia H2O2,  joka pystyy reagoimaan redoxaktiivien metallien kuten raudan ja kuparin kanssa ja tuottamaan edelleen hydroksyyliradikaalia (HO•)  Fentonin tai Haber-Weissin rekatiolla. Peroxyyliradikaali (HOO•) on paljon vahvempi oxidantti kuin superoxidianioniradikaali(O2 •−) ja voisi  aloittaa  monityydyttämättömissä fosfolipideissä oxidoitumisen ketjureaktion
johtaen  solukalvon funktion huononemiseen.

• The hydroperoxyl radical (HO• 2) plays an important role in the chemistry of lipid peroxidation. This protonated form of superoxide yields H2O2 which can react with redox active metals including iron or copper to further generate HO• through Fenton or Haber-Weiss reactions. The HO• 2 is a much stronger oxidant than superoxide anion-radical and could initiate the chain oxidation of polyunsaturated phospholipids,  thus leading to impairment of membrane function [28–30].

LIPIDIPEROXIDAATIOPROSESSI

2.1. Lipid Peroxidation Process

Lipidien peroxidoitumisprosessi  voidaan yleisesti kuvata  sellaisena tapahtumana, jossa  jokin oxidantti,joko vapaa radikaali tai
ei-radikaalinen laji hyökkää sellaiseen lipidiin, jossa on  kahden hiiliatomin välinen kaksoissidos (-C=C-)  tai kaksoissidoksia kuten
 erityisesti monityydyttämättömissä  rasvahapoissa (PUFA) ja kiskoo irti  hiilestä vedyn  asettaen siihen kohtaan  happea, mikä johtaa
 lipidiperoxyyliradikaalien( LOO•)  ja lipidi hydroperoxidien (LOOH)  muodostumiseen.
 Tunnettuja kohteita  tällaiselle vahingolliselle ja
mahdollisesti letaalille peroxidatiiviselle  tapahtumalle ovat  glykolipidit, fosfolipidit ja kolesteroli. Mutta  lipidit voivat  oksidoitua myös spesifiesti entsymaattisesti kuten lipoxygenaaseilla, syklo-oxygenaaseilla ja sytokromi P450:n avulla.   (Kts. otsikko Lipidit signaloivina molekyyleinä)

• Lipid peroxidation can be described generally as a process under which oxidants such as free radicals or nonradical species attack lipids containing carbon-carbon double bond(s), especially polyunsaturated fatty acids (PUFAs) that involve hydrogen  abstraction from a carbon, with oxygen insertion resulting in lipid peroxyl radicals and hydroperoxides as described previously [31]. 
•  Glycolipids, phospholipids (PLs), and cholesterol (Ch) are also well-known targets of damaging and potentially lethal peroxidative modification. Lipids also can be oxidized by enzymes like lipoxygenases, cyclooxygenases, and cytochrome P450 (see above, lipid as signaling molecules).

Soluyhteisö   voi  edistää yksityisten  solujen elossapysymistä tai indusoida solukuolemaa vasteena kalvolipidien peroxidaatioon riippuen
 solun spesifisistä  metabolisista olosuhteista ja korjaantumiskapasiteetista. Fysiologisissa olosuhteissa ja   matala-asteisessa peroxidaatiossa
(subtoxisissa tilanteissa)   solut stimuloivat  omaa ylläpitoaan ja elossapyssmistään  kehoon kuuluvalla antioksidanttisella
 puolustusjärjestelmällä tai signaaliteitten aktivoimisella säätämällä  ylös  antioksidanttiset proteiinit, mikä  johtaa  adaptiiviseen stressivasteeseen.  Mutta jos on   tahdiltaan keskivaikeaa tai  runsasta lipidiperoxidaatiota ( toxiset olosuhteet),  oksidatiivisen vaurion laajuus  ylittää korjaantumiskapasiteetin ja solut  panevat alkuun apoptoottisen  tai nekroottisen ohjelmoidun
 solukuoleman; todennäköisesti kumpikin prosessi  johtaa molekulaarisiin vaurioihin, jotka kiihdyttvät erilaisten patologisten tilojen kehittymistä
ja  vanhenemista.  Useat  katsaukset analysoivat  lipidioksidaation  vaikutusta solukalvoon ja  miten nämä oksidatiiviset vauriot ovat
 vaikuttamassa sekä fysiologisissa prosesseissa että useissa  patologisissa tiloissa.

• In response to membrane lipid peroxidation, and according to specific cellular metabolic circumstances and repair capacities, the cells may promote cell survival or induce cell death. Under physiological or low lipid peroxidation rates (subtoxic conditions), the cells stimulate their maintenance and survival through constitutive antioxidants defense systems or signaling pathways activation that upregulate antioxidants proteins resulting in an adaptive stress response. By contrast, under medium or high lipid peroxidation rates (toxic conditions) the extent of oxidative damage overwhelms repair capacity, and the cells induce apoptosis or necrosis programmed cell death; both processes eventually lead to molecular cell damage which may facilitate development of various pathological states and accelerated aging. The impact of lipids oxidation in cell membrane and how these oxidative damages are involved in both physiological processes and major pathological conditions have been analysed in several reviews [32–35].

Lipidiperoxidaatio  yhteenvetona  käsittää kolme vaihetta: aloituksen,  ketjureaktion ja päätöksen- Alkuaskeleena lipidien peroxidaatiossa jokin pro-oxidantti kuten hydroxyyliradikaali (HO•)  kiskoo  irti allyylisen vedyn  (H) muodostaen  hiilimolekyylikeskisen lipidiradikaalin (L•). Ketjureaktiovaiheessa lipidiradikaali  reagoi äkkiä hapen kanssa ja muodostaa 
lipidiperoxyyliradikaalin  (LOO•) ja se taas kiskoo vedyn(H)  toiselta lipidimolekyyliltä, jolloin  muodostuu uusi lipidiradikaali (L•),
 joka jatkaa ketjureaktiota ja samalla on muodostunut myös  lipidihydroperoksidi (LOOH) joka on ei- radikaalinen peroxidaatiotuote.
Päätösreaktiossa antioksidantit kuten  E-vitamiini luovuttavat vetyatomia (H) lipidihydroperoxidiradikaalille  (LOO•) ja muodostavat
  itse jonkin heikomman radikaalimuodon ( alfa-TE•, tokoferoliradikaali, jolla on palautumissyklinsä alfatokoferoliksi alfa-TE).
Kun lipidiperoxidoituminen alkaa, se jatkuu kunnes lopputuotteita on muodostunut. Ne eivät palaa  normaaleiksi rasvahapoiksi takaisin
 vaikka antioksidantit  saavat ketjureaktion  jarruttumaan. On saatavilla laajaa kirjallisuutta näiten  tapahtumavaiheiden kemiasta. 

Kommenttini: Itse asiassa näitä  lopputuoteita on  runsaasti, eikä niiden katabolian karttoja ole  joka molekyylistä olemassakaan. Rasva-aineiden metabolian hoidossa ei  triglyseridien ja kolesterolin laskeminen ole mitenkään  lopullinen ratkaisu.  Obesitasongelmassa voi olla paljolti tuntemattomien
lopputuotteiden katabolian heikkoutta, mitä vielä lisää  fyysisen aktiivisuuden puute, ja  mahdollinen väärä arvio  kehon todellisesta  tyydyttämättömien kasvisrasvojen tarpeesta- tai ehkä  suositukset ovat hyvät mutta toteuttaminen on niin ja näin. 

• The overall process of lipid peroxidation consists of three steps: initiation, propagation, and termination [31, 36, 37].

•  In the lipid peroxidation initiation step, prooxidants like hydroxyl radical abstract the allylic hydrogen forming the carbon-centered lipid radical (L•). In the propagation phase, lipid radical (L•) rapidly reacts with oxygen to form a lipid peroxy radical (LOO•) which abstracts a hydrogen from another lipid molecule generating a new L• (that continues the chain reaction) and lipid hydroperoxide (LOOH). In the termination reaction, antioxidants like vitamin E donate a hydrogen atom to the LOO• species and form a corresponding vitamin E radical that reacts with another LOO• forming nonradical products (Figure 2). Once lipid peroxidation is initiated, a propagation of chain reactions will take place until termination products are produced. Review with extensive information regarding the chemistry associated with each of these steps is available [31].

Figure 2
Lipid peroxidation pr.ocess. In Initiation, prooxidants abstract the allylic hydrogen forming the carbon-centered lipid radical;
the carbon radical tends to be stabilized by a molecular rearrangement to form a conjugated diene (step 1).  In the propagation  ( Kts. kuva linkistä9.