4-гидроксиноненаль
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК 4-Гидроксинон-2-еналь [1] | |
| Другие имена 4-гидрокси-2-ноненаль | |
| Идентификаторы | |
| |
3D model ( JSmol ) | |
| 4660015 (2 Е , 4 Р ) | |
| ЧЭБИ | |
| ЧЕМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| МеШ | 4-гидрокси-2-ноненаль |
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| С 9 Н 16 О 2 | |
| Молярная масса | 156.225 g·mol −1 |
| Плотность | 0.944 g⋅cm −3 |
| Точка кипения | 125–127 °C (257–261 °F; 398–400 К) 2 торр |
| войти P | 1.897 |
| Кислотность ( pKa ) | 13.314 |
| Основность (p K b ) | 0.683 |
| Родственные соединения | |
Родственные алкеналы | Глюциевая кислота Малоновый диальдегид |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
4-Гидроксиноненаль , или 4-гидрокси-2Е-ноненаль , или 4-гидрокси-2-ноненаль , или 4-ГНЕ , или ГНЕ , ( C 9 H 16 O 2 ), α,β-ненасыщенный гидроксиалкеналь, образующийся в результате перекисного окисления липидов в клетках. 4-HNE представляет собой первичный α,β-ненасыщенный гидроксиалкеналь, образующийся в этом процессе. Это бесцветное масло. Он обнаруживается во всех тканях животных и в больших количествах во время окислительного стресса из-за усиления цепной реакции перекисного окисления липидов , вследствие увеличения стрессовых событий. Было высказано предположение, что 4-HNE играет ключевую роль в передаче клеточного сигнала на различных путях, от событий клеточного цикла до клеточной адгезии. [2]
О ранней идентификации и характеристике 4-гидроксиноненаля сообщили Эстербауэр и др., [3] который также получил то же соединение синтетически. [4] Тему с тех пор часто пересматривали, [5] и один источник описывает это соединение как «наиболее изученный продукт ПОЛ (перекисного окисления липидов) с плейотропными свойствами». [6]
Синтез
[ редактировать ]4-Гидроксиноненаль образуется при окислении липидов , содержащих полиненасыщенные жирные кислоты омега-6 , таких как арахидоновая и линолевая кислоты , и их 15-липоксигеназных метаболитов, а именно 15-гидропероксиэйкозатетраеновой и 13-гидропероксиоктадекадиеновой кислот . [7] Хотя они являются наиболее изученными, в том же процессе другие кислородсодержащие α,β-ненасыщенные альдегиды образуются и (OαβUA), которые также могут происходить из жирных кислот омега-3, таких как 4-оксо-транс-2-ноненаль, 4-гидрокси-транс-2-гексеналь, 4-гидроперокси-транс-2-ноненаль и 4,5-эпокси- транс -2-деценаль .
Белковые аддукты
[ редактировать ]4-HNE может прикрепляться к белкам посредством реакции присоединения Михаэля , которая может нацеливаться на цистеин , гистидин или лизин , или посредством образования основания Шиффа , которое может нацеливаться на аргинин или лизин. [6]
Лизиновый аддукт ((4-HNE)-лизин или 4-гидроксиноненализин) называют «эпитопом, специфичным для окисления», и «продуктом деградации» окисления липидов. [8] [9] Он образуется в результате окислительной модификации липопротеина низкой плотности путем прямого добавления карбонильных групп 4-HNE к лизину. [8] [9]
Патология
[ редактировать ]Эти соединения могут вырабатываться в клетках и тканях живых организмов или в пищевых продуктах во время обработки или хранения. [10] [11] и из них последние могут усваиваться с пищей . С 1991 года OαβUAs привлекают большое внимание, поскольку их рассматривают как возможные возбудители многочисленных заболеваний, таких как хроническое воспаление , нейродегенеративные заболевания взрослых , респираторный дистресс-синдром , атерогенез , диабет и различные виды рака . [12]
По-видимому, существует двойное горметическое действие 4-HNE на здоровье клеток: более низкие внутриклеточные концентрации (около 0,1-5 микромолярных ), по-видимому, полезны для клеток, способствуя пролиферации, дифференцировке, антиоксидантной защите и компенсаторному механизму, в то время как более высокие концентрации (около 10-20 микромолярий), как было показано, запускает хорошо известные токсические пути, такие как индукция ферментов каспаз , лестничное распределение геномной ДНК, высвобождение цитохрома с из митохондрий с конечным результатом гибели клеток (как через апоптоз, так и через апоптоз). и некроз , в зависимости от концентрации) [ нужна ссылка ] . HNE связан с патологией ряда заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера , катаракта , атеросклероз , диабет и рак . [13]
Растущая тенденция к обогащению пищевых продуктов полиненасыщенными ацильными группами влечет за собой потенциальный риск одновременного обогащения пищевых продуктов некоторыми OαβUA, что уже было обнаружено в некоторых исследованиях, проведенных в 2007 году. [14] Количество продуктов, обогащенных ПНЖК, доступных на рынке, растет, поскольку эпидемиологические и клинические исследования выявили возможное влияние ПНЖК на развитие мозга , а также лечебное и/или профилактическое воздействие на сердечно-сосудистые заболевания . [15] [16] Однако ПНЖК очень лабильны и легко окисляются, поэтому максимальный положительный эффект от добавок ПНЖК не может быть получен, если они содержат значительные количества токсичных OαβUA, которые, как отмечалось выше, рассматриваются как возможные возбудители многих заболеваний. [17]
Особое внимание также необходимо уделять кулинарным маслам, неоднократно используемым в сфере общественного питания и в домашнем хозяйстве, поскольку в этих процессах образуется очень большое количество OαβUA, которые легко усваиваются с пищей. [18]
Детоксикация и связанные с ней реакции
[ редактировать ]4-HNE имеет две реакционноспособные группы: сопряженный альдегид и двойную связь C=C, а также гидроксильную группу при углероде 4. α,β-ненасыщенный кетон служит акцептором Михаэля , присоединяя тиолы с образованием тиоэфирных аддуктов.
Небольшая группа ферментов специально подходит для детоксикации и удаления 4-HNE из клеток. В эту группу входят глутатион S-трансферазы (GST), такие как hGSTA4-4 и hGST5.8, альдозоредуктаза и альдегиддегидрогеназа . Эти ферменты имеют низкие значения K m для катализа HNE и вместе очень эффективно контролируют внутриклеточную концентрацию вплоть до критического порогового значения, при котором эти ферменты подавляются и гибель клеток неизбежна.
Глутатион S-трансферазы hGSTA4-4 и hGST5.8 катализируют конъюгацию глутатионовых пептидов с 4-гидроксиноненалем посредством присоединения конъюгата к альфа-бета-ненасыщенному карбонилу, образуя более водорастворимую молекулу GS-HNE. Хотя существуют и другие GST, способные к этой реакции конъюгации (особенно в альфа-классе), эти другие изоформы гораздо менее эффективны, и их производство не индуцируется стрессовыми событиями, которые вызывают образование 4-HNE (например, воздействие перекиси водорода) . , ультрафиолетовый свет , тепловой шок , лекарства от рака и т. д.), как и производство двух более конкретных изоформ. Этот результат убедительно свидетельствует о том, что hGSTA4-4 и hGST5.8 специально адаптируются клетками человека с целью детоксикации 4-HNE для устранения последующих эффектов, которые может вызвать такое накопление.
Было показано, что повышенная активность митохондриального фермента альдегиддегидрогеназы 2 (ALDH2) оказывает защитное действие против сердечной ишемии на животных моделях, а постулируемым механизмом, указанным исследователями, является метаболизм 4-гидроксиноненаля. [19]
Экспорт
[ редактировать ]GS-HNE является мощным ингибитором активности глутатион-S-трансферазы, и поэтому его необходимо выводить из клетки, чтобы обеспечить возможность конъюгации с физиологической скоростью. [20] Белок, взаимодействующий с Ral, активирующий ГТФазу (RLIP76, также известный как Ral-связывающий белок 1), представляет собой мембраносвязанный белок, который обладает высокой активностью в отношении транспорта GS-HNE из цитоплазмы во внеклеточное пространство. На этот белок приходится примерно 70% такого транспорта в клеточных линиях человека, а остальная часть, по-видимому, приходится на белок 1 множественной лекарственной устойчивости (MRP1). [21] [22]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «AC1L1C0X – Сводная информация о соединениях» . Пабхим соединение . США: Национальный центр биотехнологической информации. 25 марта 2005 г. Идентификация и соответствующие записи . Проверено 13 октября 2011 г.
- ^ Авасти, ЮК; Ян, Ю.; Тивари, Северная Каролина; Патрик, Б.; Шарма, А.; Ли, Дж.; Авасти, С. (2004). «Регуляция передачи сигналов, опосредованной 4-гидроксиноненалем, с помощью глутатион-S-трансфераз». Свободнорадикальная биология и медицина . 37 (5): 607–619. doi : 10.1016/j.freeradbiomed.2004.05.033 . ПМИД 15288119 .
- ^ Бенедетти, Анджело; Компорти, Марио; Эстербауэр, Герман (1980). «Идентификация 4-гидроксиноненала как цитотоксического продукта, образующегося в результате перекисного окисления микросомальных липидов печени». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Липиды и липидный обмен . 620 (2): 281–296. дои : 10.1016/0005-2760(80)90209-X . ПМИД 6254573 .
- ^ Эстербауэр, Х.; Вегер, В. (1967). «О влиянии альдегидов на здоровые и злокачественные клетки, 3-е сообщение: Синтез гомологичных 4-гидрокси-2-алкеналей, II». Ежемесячные журналы по химии . 98 (5): 1994–2000. дои : 10.1007/BF01167162 .
- ^ Айяла, Антонио; Муньос, Марио Ф.; Аргуэльес, Сандро (2014). «Перекисное окисление липидов: производство, метаболизм и сигнальные механизмы малонового диальдегида и 4-гидрокси-2-ноненала» . Окислительная медицина и клеточное долголетие . 2014 : 1–31. дои : 10.1155/2014/360438 . ПМК 4066722 . ПМИД 24999379 .
- ^ Перейти обратно: а б Милкович Л., Жаркович Н., Марушич З., Жаркович К., Яганьяц М. (29 марта 2023 г.). «Аддукты 4-гидроксинонеля-белка и их биологическое значение» . Антиоксиданты (обзор). 12 (4): 856. doi : 10.3390/antiox12040856 . ПМЦ 10135105 . PMID 37107229 – через MDPI.
- ^ Риахи, Ю.; Коэн, Г.; Шамни, О.; Сассон, С. (2010). «Сигнальные и цитотоксические функции 4-гидроксиалкеналей». AJP: Эндокринология и обмен веществ . 299 (6): Е879-86. дои : 10.1152/ajpendo.00508.2010 . ПМИД 20858748 . S2CID 6062445 .
- ^ Перейти обратно: а б Палински В., Орд В.А., Пламп А.С., Бреслоу Дж.Л., Стейнберг Д., Вицтум Дж.Л. (19 января 1994 г.). «Мыши с дефицитом ApoE являются моделью окисления липопротеинов при атерогенезе» . Атеросклероз, тромбоз и сосудистая биология . 14 (4): 605–616. дои : 10.1161/01.ATV.14.4.605 . ПМИД 7511933 .
- ^ Перейти обратно: а б Мадиан А.Г., Ренье Ф.Е. (6 августа 2010 г.). «Протеомная идентификация карбонилированных белков и мест их окисления» . Журнал исследований протеома . 9 (8): 3766–80. дои : 10.1021/pr1002609 . ПМЦ 3214645 . ПМИД 20521848 .
- ^ Гильен, MAD; Кабо, Н.; Ибаргоития, МАЛ; Руис, А. (2005). «Изучение подсолнечного масла и его свободного пространства на протяжении всего процесса окисления. Появление в свободном пространстве токсичных кислородсодержащих альдегидов». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 53 (4): 1093–1101. дои : 10.1021/jf0489062 . ПМИД 15713025 .
- ^ Занарди, Э.; Ягерсма, CG; Гидини, С.; Чиццолини, Р. (2002). «Твердофазная экстракция и жидкостная хроматография-тандемная масс-спектрометрия для оценки 4-гидрокси-2-ноненаля в продуктах из свинины». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 50 (19): 5268–5272. дои : 10.1021/jf020201h . ПМИД 12207460 .
- ^ Жаркович, Н. (2003). «4-Гидроксиноненаль как биоактивный маркер патофизиологических процессов». Молекулярные аспекты медицины . 24 (4–5): 281–291. дои : 10.1016/S0098-2997(03)00023-2 . ПМИД 12893006 .
- ^ Негре-Сальвайр, А.; Оге, Н.; Аяла, В.; Басага, Х.; Боада, Дж.; Бренке, Р.; Чаппл, С.; Коэн, Г.; Фехер, Дж.; Грюн, Т.; Лендьел, Г.; Манн, GE; Памплона, Р.; Поли, Г.; Портеро-Отин, М.; Риахи, Ю.; Сальвайр, Р.; Сассон, С.; Серрано, Дж.; Шамни, О.; Симс, В.; Сиов, РКМ; Висведель, И.; Жаркович, К.; Жаркович, Н. (2010). «Патологические аспекты перекисного окисления липидов». Свободные радикальные исследования . 44 (10): 1125–1171. дои : 10.3109/10715762.2010.498478 . ПМИД 20836660 . S2CID 18342164 .
- ^ Сур, Дж.; Ли, С.; Квон, Х. (2007). «4-Гидрокси-2-алкеналы в детских смесях, обогащенных полиненасыщенными жирными кислотами, и других коммерческих пищевых продуктах». Пищевые добавки и загрязнители . 24 (11): 1209–18. дои : 10.1080/02652030701422465 . ПМИД 17852396 . S2CID 9185110 .
- ^ Мартинат М., Росситто М., Ди Мичели М., Лайе С. (апрель 2021 г.). «Перинатальные диетические полиненасыщенные жирные кислоты в развитии мозга, роль в нарушениях нервного развития» . Питательные вещества . 13 (4): 1185. дои : 10.3390/nu13041185 . ПМЦ 8065891 . ПМИД 33918517 .
- ^ Уиллетт WC (сентябрь 2007 г.). «Роль пищевых омега-6 жирных кислот в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний». Журнал сердечно-сосудистой медицины . 8 (Приложение 1): С42-5. дои : 10.2459/01.JCM.0000289275.72556.13 . ПМИД 17876199 . S2CID 1420490 .
- ^ Малавольта, Марко; Моккегиани, Эухенио (15 апреля 2016 г.). Молекулярная основа питания и старения: том из серии «Молекулярное питание» . Академическая пресса. ISBN 9780128018279 . Проверено 18 апреля 2018 г. - через Google Книги.
- ^ Сеппанен, CM; Чаллани, А.С. (2006). «Влияние периодического и непрерывного нагревания соевого масла при температуре жарки на образование 4-гидрокси-2-трансноненаля и других α-, β-ненасыщенных гидроксиальдегидов». Журнал Американского общества нефтехимиков . 83 (2): 121. дои : 10.1007/s11746-006-1184-0 . S2CID 85213700 .
- ^ Чен, Ч.-Х.; Будас, Греция; Черчилль, EN; Дисатник, М.-Х.; Херли, ТД; Мохли-Розен, Д. (2008). «Активатор мутантной альдегиддегидрогеназы дикого типа снижает ишемическое повреждение сердца» . Наука . 321 (5895): 1493–1495. дои : 10.1126/science.1158554 . ПМЦ 2741612 . ПМИД 18787169 .
- ^ Сингхал, Шарад С.; Сингх, Шарда П.; Сингхал, Прити; Хорн, Дэвид; Сингхал, Джьотсана; Авасти, Санджай (15 декабря 2015 г.). «Антиоксидантная роль глутатион-S-трансфераз: 4-гидроксиноненаль, ключевая молекула в передаче сигналов, опосредованной стрессом» . Токсикология и прикладная фармакология . 289 (3): 361–370. дои : 10.1016/j.taap.2015.10.006 . ПМЦ 4852854 . ПМИД 26476300 .
- ^ Сингхал, Шарад С.; Ядав, Сушма; Рот, Черис; Сингхал, Джьотсана (01 марта 2009 г.). «RLIP76: новый конъюгат глутатиона и переносчик нескольких лекарств» . Биохимическая фармакология . 77 (5): 761–769. дои : 10.1016/j.bcp.2008.10.006 . ПМК 2664079 . ПМИД 18983828 .
- ^ Фенвик, Р. Бринмор; Кэмпбелл, Луиза Дж.; Раджасекар, Картик; Прасаннан, Сунил; Нитлиспах, Дэниел; Камонис, Жак; Оуэн, Дарерка; Мотт, Хелен Р. (11 августа 2010 г.). «Комплекс RalB-RLIP76 раскрывает новый способ взаимодействия Ral-эффектора» . Структура . 18 (8): 985–995. дои : 10.1016/j.str.2010.05.013 . ПМЦ 4214634 . ПМИД 20696399 .
- Жаркович, Н.; Заркович, К.; Шаур, Р.Дж.Р.; Столц, С.; Шлаг, Г.Н.; Редл, Х.; Ваег, Г.; Борович, С.; Лонкарич, И.; Юрич, Г.; Главка, В. (1999). «4-Гидроксиноненаль как второй посредник свободных радикалов и фактор, модифицирующий рост». Науки о жизни . 65 (18–19): 1901–1904. дои : 10.1016/S0024-3205(99)00444-0 . ПМИД 10576434 .
- Шарма, Р.; Браун, Д.; Авасти, С.; Ян, Ю.; Шарма, А.; Патрик, Б.; Сайни, МК; Сингх, СП; Зимняк, П.; Сингх, СВ; Авасти, Ю.К. (2004). «Трансфекция изоферментами глутатион-S-трансферазы, метаболизирующими 4-гидроксиноненаль, приводит к фенотипической трансформации и иммортализации прикрепленных клеток». Европейский журнал биохимии . 271 (9): 1690–1701. дои : 10.1111/j.1432-1033.2004.04067.x . ПМИД 15096208 .