Peroxydation des lipides
Définition
La peroxydation des lipides est un processus par lequel des oxydants tels que les radicaux libres attaquent les lipides contenant des doubles liaisons carbone-carbone, en particulier les acides gras polyinsaturés.
La peroxydation lipidique est une lésion cellulaire et tissulaire médiée par les radicaux libres qui forme des peroxydes lipidiques dans les membranes cellulaires et les organites.
Le processus de peroxydation lipidique :
La peroxydation lipidique (des lipides) est une réaction oxydative en chaîne dans laquelle une molécule lipidique après l'autre s'oxyde autant que possible ou de manière à former un peroxyde lipidique (c'est-à-dire une molécule lipidique contenant une ou plusieurs liaisons O-O).
Explications
La peroxydation lipidique est initiée par une variété de radicaux libres, d'intermédiaires biologiques réactifs, d'espèces réactives de l'oxygène, d'espèces réactives de l'azote et d'hybrides d'espèces réactives de l'oxygène et de l'azote.
La peroxydation lipidique est la réaction principale de la ferroptose, provoquée par l'attaque des oxydants sur les lipides. En raison de la production de radicaux lipidiques peroxyles, d'hydroperoxydes et de divers produits d'oxydation, une peroxydation lipidique incontrôlée entraîne une rupture de la membrane et la mort cellulaire.
Souvent, le métabolisme des xénobiotiques déclenche la production de radicaux libres qui provoquent une peroxydation lipidique, qui implique plusieurs étapes, telles que l'initiation, la propagation et la terminaison.
Dès le début de la peroxydation lipidique, des réactions en chaîne suivront jusqu'à ce que des produits de terminaison soient produits. Les produits finaux de la peroxydation lipidique sont principalement des hydroperoxydes lipidiques et des aldéhydes (tels que le propénal, l'hexanal, le malondialdéhyde et le 4-hydroxynonénal).
La peroxydation lipidique provoque des dommages irréversibles aux membranes biologiques (telles que la membrane plasmique, la membrane mitochondriale et la membrane nucléaire), aux macro-(ADN, protéines d'ARN, enzymes) et aux micromolécules (acides aminés ou molécules plus petites).
Parmi plusieurs substrats, les protéines, et l'ADN en particulier, sont très vulnérables aux modifications provoquées par ces aldéhydes.
En plus de provoquer un stress oxydatif, il a été suggéré que la peroxydation lipidique ou ses produits finaux (tels que le 4-HNE) servent de molécules de signalisation et influencent l'expression de divers gènes in vivo et in vitro.
Normalement, la présence d'antioxydants (vitamine E, glutathion, acide ascorbique, etc.) permet de contrôler la production de radicaux libres et, à terme, de minimiser la peroxydation lipidique.
Cycle redox
La peroxydation lipidique est le facteur le plus couramment associé à la mort cellulaire en raison de la surproduction de radicaux libres qui est causée par une altération de l'équilibre intracellulaire pro-oxydant en antioxydant en faveur des pro-oxydants.
Les radicaux peroxy lipidiques augmentent la perméabilité de la membrane cellulaire, l'inactivation des protéines membranaires, diminuent la fluidité de la membrane cellulaire et la perte de polarité des membranes mitochondriales.
Les ions métalliques contribuent au cycle redox tandis que le cycle des formes oxydées et réduites d'un toxique conduit à la production de radicaux libres qui suppriment l'activité du glutathion en oxydant les groupes sulfydryl de protéines critiques qui participent à la régulation enzymatique ou cellulaire ou peuvent induire une peroxydation lipidique.
La consommation excessive d'éthanol déclenche la production de radicaux libres, la peroxydation lipidique et la réduction du glutathion.
Il est également suggéré que les hydrocarbures liés à l'halogène, aux hydroperoxydes, au vanadate de sodium, à l'iodoacétamide, au cadmium, à l'acrylonitrile et au chloroacétamide présentent une hépatotoxicité en raison de la peroxydation lipidique.
Aldéhydes
Les aldéhydes dérivés de la peroxydation lipidique (LDA) jouent un rôle majeur dans la santé humaine et les maladies car ils agissent comme d'importants intermédiaires de signalisation dans la modulation de la fonction physiologique cellulaire via la régulation de divers facteurs de transcription.
Leur capacité à modifier de manière covalente différentes protéines, la formation d'adduits avec les acides aminés, le glutathion, les bases d'acides nucléiques modifient de manière significative l'homéostasie cellulaire lors de conditions de stress pathologique et oxydatif.
Outre sa capacité à affecter l'activité transcriptionnelle de divers facteurs de transcription, il a également été rapporté que l'HNE affecte une pléthore d'autres mécanismes et protéines dans les cellules affectant les fonctions cellulaires.
La modification des protéines et de l'ADN par les LDA tels que l'acroléine, le MDA, le crotanaldéhyde et le HNE a été attribuée à diverses conditions pathologiques. Les aldéhydes insaturés ont la capacité de former des adduits avec les résidus désoxyguanosine (dG) et conduire à la formation de LDA-dG.
Les LDA ont la capacité de réagir avec les quatre bases de l'ADN mais avec des spécificités différentes, ce qui entraîne la formation de mutations cancéreuses dans les cellules.
De nombreux chercheurs ont souligné l'importance des adduits ADN-HNE en tant que biomarqueurs importants du stress oxydatif au cours de la carcinogenèse.
De plus, des études récentes ont mis en évidence le rôle des hydroxyalcènes dans les troubles neuropsychiatriques, liés à leur capacité à induire des modifications de la barrière hémato-encéphalique et à modifier potentiellement leur perméabilité.
De nombreux LDA et leurs conjugués avec des protéines ont été identifiés comme biomarqueurs potentiels de diverses pathologies.
Divers antioxydants et polyphénols d'origine végétale qui modifient les niveaux cellulaires de LDA pourraient être développés pour les interventions thérapeutiques destinées à diverses maladies.
En outre, le ciblage de diverses enzymes telles que les aldo-céto réductases, les GST et les carbonyl réductases, qui métabolisent les aldéhydes dérivés de la peroxydation lipidique, a montré un potentiel thérapeutique important pour prévenir les complications associées au stress oxydatif, notamment le cancer.
Schéma
Dans la modulation des facteurs de transcription par les aldéhydes dérivés de la peroxydation lipidique (schéma au-dessus), divers facteurs de transcription sont directement ou indirectement activés ou réprimés par les LDA, conduisant soit à l'activation, soit à la répression des gènes.
La modulation des facteurs de transcription est principalement due à la capacité des LDA à modifier de manière covalente les protéines et à former des adduits avec les acides nucléiques, le glutathion et les acides aminés, entraînant une altération de leur fonction.
Peroxydes lipidiques
À haute température, les peroxydes lipidiques se décomposent pour produire une gamme de produits au goût désagréable et nauséabonds tels que des époxydes, des cétones, des acides et des aldéhydes.
La plupart des membranes biologiques sont des bicouches étendues de lipides amphiphiles avec des fractions hydrophobes dirigées vers le centre et des groupes de tête hydrophiles sur les deux surfaces.
Les membranes cellulaires biologiques regorgent d'acides gras polyinsaturés (AGPI), tels que l'acide arachidonique et l'acide docosahexaénoïque, sous forme isolée ou incorporée dans des triacylglycérides et des phospholipides.
Les AGPI sont particulièrement sensibles à la peroxydation. Avec les inquiétudes croissantes concernant les effets indésirables potentiels de la peroxydation lipidique sur les membranes cellulaires, la pertinence de la peroxydation lipidique pour la biologie et les maladies humaines a été largement explorée depuis les années 1950.
Mesure de la peroxydation
La peroxydation lipidique peut être déterminée quantitativement ou qualitativement par diverses méthodes. Elle peut être mesurée par les pertes d'acides gras; quantités de produits de peroxydation primaires; des quantités de produits secondaires tels que des carbonyles et des gaz d'hydrocarbures; et une réduction de l'activité antioxydante.
Certaines des méthodes couramment utilisées sont décrites ci-dessous. L'analyse des acides gras par chromatographie gazeuse liquide (GLC) ou chromatographie liquide haute performance (HPLC) est utilisée pour mesurer la perte d'acides gras insaturés, conséquence de la peroxydation lipidique.
Les hydroperoxydes lipidiques, principal produit de la peroxydation, peuvent être directement mesurés par HPLC avec des détecteurs à chimiluminescence. Les méthodes de libération d'iode et de glutathion peroxydase sont souvent utilisées pour mesurer les peroxydes lipidiques.
Les peroxydes lipidiques oxydent I − en I 2 pour le titrage avec le thiosulfate et ainsi la consommation de thiosulfate indique indirectement la quantité de peroxydes lipidiques. Les peroxydes d'hydrogène et les hydroperoxydes oxydent le GSH réduit en GSSG.
L'ajout de glutathion réductase et de NADPH réduit le GSSG en GSH, nécessitant une consommation de NADPH, qui peut être liée à la teneur en peroxyde. Les pièges à spin (phényl t-butylnitrone) sont fréquemment utilisés pour piéger les radicaux intermédiaires.
Les produits de décomposition des peroxydes lipidiques, tels que les gaz d'hydrocarbures et les aldéhydes cytotoxiques, peuvent être mesurés par GLC ou HPLC.
Les produits de peroxydation lipidique peuvent endommager l'ADN, et la formation de 8-oxo-2′-désoxyguanosine (8oxodG) est un marqueur de dommages oxydatifs de l'ADN. La teneur en 8oxodG dans l'ADN peut être quantifiée par HPLC avec un détecteur EC et par une méthode immunochimique (ELISA).
Les tests les plus populaires pour mesurer la peroxydation lipidique sont le test à l'acide thiobarbiturique (TBA) et la détermination de la conjugaison diène.
Dans le test TBA, les échantillons contenant des lipides sont chauffés avec du TBA et un produit de peroxydation des lipides, le malondialdéhyde (MDA) à faible pH pour permettre la formation d'un complexe de couleur rose. La densité de la couleur est liée au degré de peroxydation lipidique.
En raison de sa simplicité et de son économie, cette méthode est largement utilisée dans des contextes in vivo et in vitro.
Au cours du processus de peroxydation lipidique, des conjugaisons diènes (une structure double liaison – liaison simple – double liaison) se forment (voir peroxydation catalysée par une enzyme), qui absorbent la lumière ultraviolette (UV) dans la plage de longueurs d'onde de 230 à 235 nm.
L'absorption de la lumière UV à cette longueur d'onde peut être liée à la teneur en conjugués diènes des extraits lipidiques des tissus et, par conséquent, au degré de peroxydation lipidique.
Synonymes, antonymes
3 synonymes (sens proche) de "peroxydation des lipides" :
- lipoperoxydation
- peroxydation lipidique
- stress oxydant
0 antonyme (sens contraire).
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