lipidperoksidering

Lipidperoksidering er en oksidering av flerumettede fettsyrer i fett (lipider). Kontrollert lipidperoksidering er en naturlig prosess som deltar i produksjon av noen signalstoffer i kroppen hos dyr og planter, mens ukontrollert lipidperoksidering via reaktive oksygenforbindelser (oksidanter) angriper karbon-karbon dobbeltbindinger i fettsyrene og gir skade på membranene i celler.

Faktaboks

Også kjent som

Fettperoksidering, lipidoksidering

Lipidperoksidering er hovedårsaken til at fettrike matvarer ved langtidslagring kan få en skarp harsk lukt og aroma, endringer i farge og tekstur med tap av næringskvalitet. Ved gressklipping er det peroksideringsproduktet 3-heksanalm gir lukten av nyslått gress.

Bakgrunn

Ved lipidperoksidering blir det dannet lipidhydroperoksider som blir brutt ned til mindre molekyler (aldehyder og ketoner). Endeproduktene fra lipidperoksidering kan gi helseskader, for eksempel mutagent malondialdhyd og giftig 4-hydroksynonenal som kan reagere med andre biomolekyler i cellene. Graden av lipidperoksidering avhenger av vanninnhold og mengden umettete fettsyrer, konsentrasjonen av oksygen og temperatur. Peroksideringen blir også påvirket av transisjonsmetaller, spesielt jern, mengden hemproteiner og enzymet lipoksygenase.

Harskning av matvarer

Lipidperoksidering er hovedårsaken til at fettrike matvarer ved langtidslagring kan få en skarp harsk lukt og aroma, endringer i farge og tekstur med tap av næringskvalitet. Fisk inneholder mye umettet fett og oksidering av omega-3-fettsyrer kan gi uønsket fiskelukt. Heksanal er et flyktig biprodukt fra lipidperoksidering i morsmelk. Planteoljer inneholder mye umettete fettsyrer som kan bli peroksidert, danner hydroperoksider som ved beta-spalting blir omdannet til sekundære flyktige nedbrytningsproduker (aldehyder, alkaner, alkoholer, estere og epksider). Disse kan gi endringer i smak og aroma blant annet umettete 2-alkenaler og 2,4-dialkaddienaler.

Malondialdehyd blir brukt som som indikator på harskning. Organismer og celler i en oksygenatmosfære bruker antioksidanter flere enzymsystemer som beskyttelse mot lipidperoksidering. Næringsmiddelindustrien har utviklet metoder og antioksidantstrategier for å redusere lipidoksidering i matvarer, blant annet tilsetting av antioksidanter, bruk av gasstett pakkemateriale, vakumpakking og bruk av modifisert atmosfære uten oksygen.

Hovedtyper

Det er tre hovedtyper lipidperoksidering: 1) Enzymkatalysert oksidasjon, 2) Fotooksiasjon med singlett oksygen. 3) Fri radikal oksidasjon (autooksidasjon).

Enzymkatalysert lipidperoksidasjon

I tillegg til å være energilager i kroppen har lipider viktige funksjoner som signalstoffer. Enzymkatalysert peroksidering av umettede fettsyrer (arakidonsyre) med oksygenaser, enzymene lipoksygenaser, syklooksygenaser og cytokrom P450 deltar i produksjonen av lokalhormoner i dyr (prostaglandiner, tromboksaner, leukotriener, lipoksiner) og plantevekstregulatoren jasmonat hos planter.

Fotoinduserte lipidperoksidasjon

Fotoindusert lipidperoksidasjon skjer via sollys og fotosensitiserende stoffer som gir singlett oksygen. Analogt til umettete lipider i cellemembraner kan lipoproteiner og kolesterol bli oksidert. Fotosensitisert peroksidering av kolesterol med singlett oksygen gir et kolesterol-hydroperoksid.

Fri radikal lipidperoksidasjon

Lipidperoksidering via autooksidasjon er en kjedereaksjon som starter med at oksygenradikaler, for eksempel hydroksylradikalet (OH∙) eller hydroperoksylradikalet (HOO∙), reagerer med karbon-karbon dobbeltbinding (-C=C-) i en flerumettet fettsyre (LH) i membranlipider og resulterer i et lipidradikal (L∙). Hydroperoksylradikalet er er mye sterkere oksidant enn den uprotonisert form av superoksidanionradikalet (O2∙-).

Det skjer en endring i det ustabile lipidmolekylet og i en reaksjon med oksygen blir det laget et lipidperoksylradikal (LOO∙) som videre i en termineringsreaksjon omdannes til et lipidhydroperoksid (LOOH). I reaksjonen reagerer også lipidperoksylradikalet med en ny umettet fettsyre i cellemembranen og starter derved en oksideringskaskade. Lipidperoksider har lenger levetid i cellene enn frie radikaler og kan inngå i flere reaksjoner. I flerumettede fettsyrer med flere karbon-karbon dobbeltbinger er det metylenbroer (-CH2-) mellom dobbeltbindingene, og hydrogenatomene (H) deltar i omorganiseringen i fettsyrene i kjedereaksjonen. Lipidhydroperoksidet gir nye radikaler og flere biprodukter som skader cellene og cellemembranene. Både fosfolipider, glykolipider og kolesterol kan bli skadet av lipidperoksidering. I tillegg virker lipider som signalstoffer som kan bli ødelagt av lipidperoksidering. Det finnes både naturlige og syntetiske antioksidanter som stopper dannelsen av frie radikaler. Antioksidantene askorbinsyre (vitamin C) og alfa-tokoferol (vitamin E) som det finnes store mengder av i plantemateriale hemmer lipid peroksidering. Det samme gjør enzymene peroksidase, superoksid dismutase og katalase. Enzymet glutation peroksidase bruker tripeptidet glutation i redusert form (GSH) reduksjonskraften NADPH til å omdanne lipidhydroperoksid (LOOH) til et stabilt lipidalkohol (LOH).

Hovedfunksjonen tl glutation peroksidase er å fjerne hydrogenperoksid (H2O2) som sammen med jern kan gi radikaler i fentonreaksjoner:

2GSH + H2O2 → GSSG + 2H2O

GSSG er et glutation disulfid.

Ferroptose og peroksiderte fettsyrer

Ferroptose er en type celledød forårsaket av for høy konsentrasjon av jern som deltar i peroksidering av umettede fettsyrer fra fosfolipider. Ferroptose er involvert i flere sykdommer hos mennesker. Jern kan lage frie radikaler ved fentonreaksjoner eller Haber-Weissreaksjoner. Ferroptose er forskjellig fra programmert celledød (apoptose), nekrose og autofagi. I Ferroptose skyldes celledød peroksidering og lipidreaktive oksygenforbindelser inne i cellene.

Ferroptose gir opphopning av reaktive lipidperoksider og skrumping av mitokondriemembranen som resulterer i redusert mitokondrievolum og nedbrytning av den indre mitokondremembranen.

Ferroptose kan bli indusert ved hemming av cystin-glutamat transportsystemet i cellemembranen. Andre mekanismer som induserer ferroptose er hemming av enzymet glutation peroksidase (GPX4) . Ved mangel på aminosyren cystein, som inngår i tripeptidet glutation, for eksempel ved hemming av cystin-glutamat antiporter, blir aktiviteten til glutation peroksidase redusert, samt at mengden glutation minsker. Cystin er en dimer dannet fra to molekyler cystein.

Erastin og ferroptose

Erastin er et stoff som induserer ferroptose og ble oppdaget i 2003 da Dolma og medarbeidere lette etter kjemiske stoffer som kunne drepe kreftceller. Erastin kan øke ferroptose til ved å aktivere spenningsregulerte anionkanaler eller via proteinet p53 som blir laget fra tumorsupressorgenet p53.

Les mer i Store norske leksikon

Litteratur

  • Ayala A, Muñoz MF & Sandro Argüelles S (2014). Lipid peroxidation: Production, metabolism, and signaling mechanisms of malondialdehyde and 4-hydroxy-2-nonenal. Oxid Med Cell Longev. 360438,
  • Bacellar IOL & Baptista MS (2019). Mechanisms of photosensitized lipid oxidation and membrane permeabilization. ACS Omega 4(26), 21636–21646
  • Huang X & Ahn DU (2019). Lipid oxidation and its implications to meat quality and human health. Food Sci Biotechnol. 28(5) 1275–1285
  • Li J, Cao F, Yin H-L, Huang Z-J, Lin Z-T, Mao N, Sun B & Wang G (2020). Ferroptosis: past, present and future. Cell Death & Disease 11 88
  • Zhao Y, Li Y, Zhang R, Wang F, Wang T, Jiao Y (2020). The Role of Erastin in Ferroptosis and Its Prospects in Cancer Therapy. Onco Targets Ther. 13 5429-5441

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg

Vi mangler fagansvarlig for Mineralnæring

Vil du bli fagansvarlig? Ta kontakt