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脂質過酸化、または脂質酸化は、脂質の酸化分解につながる複雑な化学プロセスであり、[1]過酸化物とヒドロペルオキシド誘導体の形成をもたらします。[2]これは、フリーラジカル、特に活性酸素種（ROS）が細胞膜内の脂質、典型的には炭素-炭素二重結合を持つ多価不飽和脂肪酸（PUFA）と相互作用することによって発生します。 この反応により、総称して脂質過酸化物または脂質酸化生成物（LOP ）と呼ばれる脂質ラジカルが形成され、これが他の酸化剤と反応して連鎖反応を引き起こし、酸化ストレスや細胞損傷を引き起こします。
病理学と医学では、脂質過酸化は細胞損傷に関与しており、老化を含む様々な疾患や病状の発症に広く関与していることが示唆されています[3] [4]。一方、食品科学では、脂質過酸化は酸敗につながる多くの経路の1つです[5]。
反応メカニズム
脂質過酸化の化学反応は、開始、伝播、終結の3つの段階から構成されます。[4]
開始段階では、酸化促進性の ヒドロキシルラジカル（OH•）が、安定した脂質基質（典型的には多価不飽和脂肪酸（PUFA））上のアリル位（–CH 2 –CH=CH 2）またはメチン架橋（=CH−）[説明が必要]の水素を抽出し、脂質ラジカル（L•）と水（H 2 O）を形成します。
増殖段階では、脂質ラジカル（L•）が分子状酸素（O2）と反応して脂質ヒドロペルオキシラジカル（LOO•）を形成する。脂質ヒドロペルオキシラジカル（LOO•）は新たなPUFA基質からさらに水素を抽出し、別の脂質ラジカル（L•）を形成し、最終的に脂質ヒドロペルオキシド（LOOH）となる。[6]
脂質ヒドロペルオキシラジカル（LOO•）もさまざまな反応を起こして新しいラジカルを生成します。[要出典]
追加の脂質ラジカル（L•）は連鎖反応を継続し、脂質ヒドロペルオキシド（LOOH）が主な最終生成物となる。[6]脂質ラジカルの形成は、運動同位体効果に敏感である。膜内の強化された脂質は、脂質過酸化の連鎖反応を抑制することができる。[7]
終結段階は、実際の化学反応とそれが起こる時期の両方において変化する可能性がある。[6]脂質過酸化は自己増殖連鎖反応であり、脂質基質が消費され、最後の2つのラジカルが結合するか、それを終結させる反応が起こるまで進行する。 [3]終結は、2つの脂質ヒドロペルオキシラジカル（LOO•）が反応して過酸化物と酸素（O 2）を形成するときに起こる可能性がある。 [ 3 ] [説明が必要]終結は、ラジカル種の濃度が高い場合にも起こる可能性がある。[引用が必要]
脂質過酸化の主な生成物は脂質ヒドロペルオキシド（LOOH）である。[3]
基質としてのアラキドン酸
アラキドン酸が基質である場合、ヒドロペルオキシエイコサテトラエン酸（HPETE）とヒドロキシエイコサテトラエン酸（HETE）の異性体が形成される。[要出典]
抗酸化物質の役割
抗酸化物質は、フリーラジカルを中和してラジカル連鎖反応を停止させることで脂質過酸化を緩和する上で重要な役割を果たします。主要な抗酸化物質にはビタミン Cとビタミン Eが含まれます。[8]さらに、スーパーオキシドディスムターゼ、カタラーゼ、ペルオキシダーゼなどの酵素は、ヒドロキシルラジカル ( OH• )の一般的な前駆物質である過酸化水素の存在を減らすことで酸化反応に寄与します。
例えば、ビタミンEは脂質ヒドロペルオキシルラジカル（LOO•）に水素原子を供与してビタミンEラジカルを形成し、それがさらに別の脂質ヒドロペルオキシルラジカル（LOO•）と反応して非ラジカル生成物を形成します。[2]
医学的影響
光線療法は脂質過酸化を引き起こし、赤血球の細胞膜の破裂につながる可能性がある。[9]
脂質過酸化の最終生成物は変異原性や発がん性がある可能性がある。[10]例えば、最終生成物のMDAはDNA中のデオキシアデノシンやデオキシグアノシンと反応し、主にM1GのDNA付加物を形成する。[10]
反応性アルデヒドは、アミノ酸側鎖のチオール基やアミン基とマイケル付加物やシッフ塩基を形成することもできる。そのため、反応性アルデヒドは親電子ストレスによって敏感なタンパク質を不活性化することができる。[11]
脂質ヒドロペルオキシドの動物に対する毒性は、グルタチオンペルオキシダーゼ4（GPX4）ノックアウトマウスの致死的表現型によって最もよく示されています。これらの動物は胎生8日目以降は生存できず、脂質ヒドロペルオキシドの除去が哺乳類の生命にとって不可欠であることを示しています。[12]
健康な人体にはそのような危険に対する防御機構が備わっているため、食事中の脂質過酸化物が生物学的に利用可能であり、病気に影響を及ぼすかどうかは不明である。[13]
テスト
脂質過酸化の最終生成物、具体的にはマロンジアルデヒド（MDA）の定量には、特定の診断検査が利用可能である。[10]最も一般的に使用される検査は、TBARSアッセイ（チオバルビツール酸反応性物質アッセイ）と呼ばれる。チオバルビツール酸はマロンジアルデヒドと反応して蛍光生成物を生成する。しかし、マロンジアルデヒドの発生源は他にもあるため、この検査は脂質過酸化に完全に特異的というわけではない。[14]
参照
参考文献
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外部リンク
- 米国国立医学図書館医学件名表(MeSH)における脂質+過酸化