Peroxidación lipídica
Reacción(es) que conducen a la producción de peróxidos (fosfo)lípidos

La peroxidación lipídica , u oxidación lipídica , es un proceso químico complejo que conduce a la degradación oxidativa de los lípidos , [1] lo que resulta 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 (PUFA), ya que tienen dobles enlaces carbono-carbono . Esta reacción conduce a la formación de radicales lipídicos , denominados colectivamente peróxidos lipídicos o productos de oxidación lipídica ( LOP ), que a su vez reaccionan con otros agentes oxidantes , lo que lleva 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 agrega O2 para formar un radical hidroperoxilo (rojo). En un paso de propagación , este radical hidroperoxilo abstrae un átomo de H + de un nuevo dieno, lo que genera 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 (–CH 2 –CH=CH 2 ) o puente metino (=CH−) [ aclaración necesaria ] en el sustrato lipídico estable, típicamente un ácido graso poliinsaturado (PUFA), para formar el radical lipídico ( L• ) y agua (H 2 O).

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

El radical hidroperoxilo lipídico ( LOO• ) también puede sufrir una variedad de reacciones para producir nuevos radicales. [ cita requerida ]

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]

La etapa de terminación puede variar, tanto en su reacción química real como en cuándo ocurrirá. [6] La peroxidación lipídica es una reacción en cadena que se autopropaga y continuará hasta que se consuma el sustrato lipídico y se combinen los dos últimos radicales restantes, o se produzca 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] [ aclaración necesaria ] La terminación también puede ocurrir cuando la concentración de especies radicales es alta. [ cita requerida ]

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

El ácido araquidónico como sustrato

Cuando el ácido araquidónico es un sustrato, se forman isómeros de ácido hidroperoxieicosatetraenoico (HPETE) y ácidos hidroxieicosatetraenoicos (HETE). [ cita requerida ]

Papel de los antioxidantes

Mecanismos de los radicales libres en la lesión tisular. Peroxidación lipídica inducida por xenobióticos y 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 radicales en cadena. Los antioxidantes clave incluyen la vitamina C y la vitamina E. [ 8] Además, las enzimas que incluyen 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 predominante 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 reacciona además 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]

Además, los productos finales de la peroxidación lipídica pueden ser mutagénicos y cancerígenos . [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 tioles o aminas en las cadenas laterales de aminoácidos. Por lo tanto, son capaces de 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 deficientes en glutatión peroxidasa 4 ( GPX4 ). Estos animales no sobreviven más allá del día embrionario 8, lo que indica que la eliminación de los hidroperóxidos lipídicos es esencial para la vida de los mamíferos. [12]

Por otra parte, no está claro si los peróxidos lipídicos de la dieta son biodisponibles y juegan un papel en la enfermedad, 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, en concreto, 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", Impresión en polímeros , Elsevier, págs. 353–370, doi :10.1016/b978-0-323-37468-2.00022-1, ISBN 978-0-323-37468-2, consultado el 15 de marzo de 2024
  2. ^ ab Ayala, Antonio; Muñoz, Mario F.; Argüelles, Sandro (2014). "Peroxidación lipídica: producción, metabolismo y mecanismos de señalización de malondialdehído y 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. ^ abcd Nam, Tae-Gyu (1 de marzo de 2011). "Peroxidación lipídica y sus implicaciones toxicológicas". Toxicological Research . 27 (1): 1–6. doi :10.5487/TR.2011.27.1.001. ISSN  1976-8257. PMC 3834518 . PMID  24278542. 
  4. ^ ab Porter, Ned A.; Caldwell, Sarah E.; Mills, Karen A. (1995). "Mecanismos de oxidación de radicales libres de lípidos insaturados". Lípidos . 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 978-0-12-384953-3, archivado desde el original el 4 de mayo de 2022 , consultado el 15 de marzo de 2024
  6. ^ abc Ayala, Antonio; Muñoz, Mario F.; Argüelles, Sandro (8 de mayo de 2014). "Peroxidación lipídica: producción, metabolismo y mecanismos de señalización de malondialdehído y 4-hidroxi-2-nonenal". Medicina oxidativa y longevidad celular . 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 en la peroxidación lipídica in vivo: resultados de un ensayo controlado aleatorio". 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 y hemólisis de la membrana de los glóbulos rojos secundaria a la fototerapia". Acta Paediatrica . 74 (3): 378–381. doi :10.1111/j.1651-2227.1985.tb10987.x. PMID  4003061. S2CID  39547619.
  10. ^ abc Marnett, LJ (marzo de 1999). "Peroxidación lipídica: daño del ADN por malondialdehído". Mutation Research . 424 (1–2): 83–95. 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". Biología y medicina de radicales libres . 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 desde el original el 2021-04-13 . Consultado el 2021-04-13 .
  14. ^ Trevisan, M.; Browne, R; Ram, M; Muti, P; Freudenheim, J; Carosella, AM; Armstrong, D (2001). "Correlaciones de los 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.
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