4-hydroksynonenal - 4-Hydroxynonenal

4-hydroksynonenal
Wzór szkieletowy 4-hydroksynonenalu ((2E) -2-en)
4-Hydroxynonenal 3D Balls.png
Nazwy
Preferowana nazwa IUPAC
4-hydroksynon-2-enal
Inne nazwy
4-hydroksy-2-nonenal
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
4660015 (2 E , 4 R )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Siatka 4-hydroksy-2-nonenal
  • InChI = 1S / C9H16O2 / c1-2-3-4-6-9 (11) 7-5-8-10 / h5,7-9,11H, 2-4,6H2,1H3 / b7-5 +  czek Y
    Klucz: JVJFIQYAHPMBBX-FNORWQNLSA-N  czek Y
  • InChI = 1 / C9H16O2 / c1-2-3-4-6-9 (11) 7-5-8-10 / h5,7-9,11H, 2-4,6H2,1H3 / b7-5 +
    Klucz: JVJFIQYAHPMBBX-FNORWQNLBE
  • CCCCCC (O) C = CC = O
Nieruchomości
C 9 H 16 O 2
Masa cząsteczkowa 156,225  g · mol −1
Gęstość 0,944 g⋅cm -3
log P 1,897
Kwasowość (p K a ) 13.314
Podstawowość (p K b ) 0.683
Związki pokrewne
Powiązane alkenale
Glucic kwas
malonodialdehydu
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒ N   zweryfikować  ( co to jest    ?) czek Y ☒ N
Referencje Infobox

4-Hydroksynonenal lub 4-hydroksy-2-nonenal lub 4-HNE lub HNE ( C 9 H 16 O 2 ) to α, β-nienasycony hydroksyalkenal, który jest wytwarzany przez peroksydację lipidów w komórkach. 4-HNE jest pierwotnym alfa, beta-nienasyconym hydroksyalkenalem powstałym w tym procesie.

4-HNE ma 3 reaktywne grupy: aldehyd, podwójne wiązanie przy węglu 2 i grupę hydroksylową przy węglu 4.

Występuje w tkankach zwierzęcych oraz w większych ilościach podczas stresu oksydacyjnego ze względu na nasilenie reakcji łańcuchowej peroksydacji lipidów w wyniku nasilenia się zdarzeń stresowych.

Postawiono hipotezę, że 4-HNE odgrywa kluczową rolę w transdukcji sygnału komórkowego na różnych szlakach, od zdarzeń cyklu komórkowego po adhezję komórkową.

Historia

Pierwsza charakterystyka 4-hydroksynonenalu została opisana przez Esterbauera i in. w 1991 r. i od tego czasu liczba badań dotyczących tej substancji chemicznej stale rośnie, a całe numery czasopism o stosunkowo dużym znaczeniu, takich jak Molecular Aspects of Medicine oraz Free Radical Biology and Medicine, poświęcają tomy publikacjom skoncentrowanym na 4-HNE.

Synteza

4-hydroksynonenal powstaje w wyniku utleniania lipidów zawierających wielonienasycone grupy omega-6 acylowe , takie jak grupy arachidonowe lub linolowe , a także odpowiednich kwasów tłuszczowych, a mianowicie, odpowiednio, hydro-nadtlenowych prekursorów kwasu 15-hydroksyikozatetraenowego i kwasu 13-hydroksyoktadekadienowego . Chociaż są one najlepiej przebadane, w tym samym procesie powstają również inne utlenione α, β-nienasycone aldehydy (OαβUA), które również mogą pochodzić z kwasów tłuszczowych omega-3, takich jak 4-okso-trans-2-nonenal, 4-hydroksy-trans-2-heksenal, 4-hydroperoksy-trans-2-nonenal i 4,5 -epoksy- trans -2-decenal .

Patologia

Związki te mogą być wytwarzane w komórkach i tkankach organizmów żywych lub w żywności podczas przetwarzania lub przechowywania, skąd mogą być wchłaniane z pożywieniem . Od 1991 roku OαβUA poświęca się wiele uwagi, ponieważ uważa się je za możliwe przyczyny wielu chorób, takich jak przewlekłe stany zapalne , choroby neurodegeneracyjne , zespół niewydolności oddechowej dorosłych , miażdżyca , cukrzyca i różne typy raka .

Wydaje się, że 4-HNE działa podwójnie i hormonalnie na zdrowie komórek: niższe stężenia wewnątrzkomórkowe (około 0,1-5 mikromoli ) wydają się być korzystne dla komórek, sprzyjając proliferacji, różnicowaniu, obronie przeciwutleniającej i mechanizmowi kompensacyjnemu, podczas gdy wyższe stężenia (około 10-20 mikromoli) wyzwalają dobrze znane toksyczne szlaki, takie jak indukcja enzymów kaspazy , drabina genomowego DNA, uwalnianie cytochromu c z mitochondriów, z ostatecznym skutkiem śmierci komórki (poprzez obie apoptozę) i martwicy , w zależności od stężenia). HNE jest powiązany z patologią wielu chorób, takich jak choroba Alzheimera , zaćma , miażdżyca , cukrzyca i rak .

Rosnąca tendencja do wzbogacania żywności wielonienasyconymi grupami acylowymi pociąga za sobą potencjalne ryzyko jednoczesnego wzbogacania żywności niektórymi OαβUA, co zostało już wykryte w niektórych badaniach przeprowadzonych w 2007 r. Dostępna na rynku żywność wzbogacona wielonienasyconymi kwasami tłuszczowymi stale rośnie. ponieważ badania epidemiologiczne i kliniczne ujawniły możliwy wpływ PUFA na rozwój mózgu oraz działanie lecznicze i / lub zapobiegawcze na choroby układu krążenia . Jednak PUFA są bardzo nietrwałe i łatwo ulegają utlenieniu, dlatego maksymalne korzystne działanie suplementów PUFA może nie zostać osiągnięte, jeśli zawierają one znaczne ilości toksycznych OαβUA, które, jak wspomniano powyżej, są uważane za możliwe przyczyny wielu chorób.

Szczególną uwagę należy zwrócić również na oleje jadalne, które są wielokrotnie wykorzystywane w gastronomii i gospodarstwach domowych, ponieważ w tych procesach powstają bardzo duże ilości OαβUA, które mogą być łatwo przyswajane z pożywieniem.

Detoksykacja

Niewielka grupa enzymów jest specjalnie dostosowana do detoksykacji i usuwania 4-HNE z komórek. W tej grupie znajdują się transferazy S-glutationowe (GST), takie jak hGSTA4-4 i hGST5.8, reduktaza aldozowa i dehydrogenaza aldehydowa . Enzymy te mają niskie K m wartości katalizy HNE i razem są bardzo skuteczne w kontrolowaniu wewnątrzkomórkowego stężenia, do krytycznej wartości progowej, przy której te enzymy są przeciążone i śmierci komórek jest nieunikniona.

S-transferazy glutationu hGSTA4-4 i hGST5.8 katalizują sprzęganie peptydów glutationu z 4-hydroksynonenalem poprzez dodanie koniugatu do alfa-beta nienasyconego karbonylu, tworząc bardziej rozpuszczalną w wodzie cząsteczkę GS-HNE. Chociaż istnieją inne GST zdolne do tej reakcji koniugacji (szczególnie w klasie alfa), te inne izoformy są znacznie mniej wydajne, a ich produkcja nie jest indukowana przez zdarzenia stresowe, które powodują tworzenie się 4-HNE (takie jak ekspozycja na nadtlenek wodoru , światło ultrafioletowe , szok cieplny , leki przeciwnowotworowe itp.), podobnie jak produkcja bardziej specyficznych dwóch izoform. Wynik ten silnie sugeruje, że hGSTA4-4 i hGST5.8 są specjalnie przystosowane przez ludzkie komórki w celu detoksykacji 4-HNE w celu zniesienia dalszych skutków, które takie nagromadzenie spowodowałoby.

W modelach zwierzęcych wykazano, że zwiększona aktywność mitochondrialnego enzymu dehydrogenazy aldehydowej 2 (ALDH2) działa ochronnie przeciwko niedokrwieniu mięśnia sercowego , a postulowanym mechanizmem podanym przez badaczy był metabolizm 4-hydroksynonenów.

Eksport

GS-HNE jest silnym inhibitorem aktywności transferazy S-glutationowej i dlatego musi zostać usunięty z komórki, aby umożliwić zajście koniugacji w fizjologicznym tempie. Białko aktywujące GTPazę oddziałującą z Ral (RLIP76, znane również jako białko wiążące Ral 1), jest białkiem związanym z błoną, które ma wysoką aktywność w kierunku transportu GS-HNE z cytoplazmy do przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Białko to odpowiada za około 70% takiego transportu w ludzkich liniach komórkowych, podczas gdy za pozostałą część odpowiada białko oporności wielolekowej 1 (MRP1).

Bibliografia

  1. ^ "AC1L1C0X - Podsumowanie złożone" . PubChem Compound . USA: National Center for Biotechnology Information. 25 marca 2005 r. Identyfikacja i powiązane zapisy . Źródło 13 października 2011 r .
  2. ^ Awasthi, YC; Yang, Y .; Tiwari, NK; Patrick, B .; Sharma, A .; Li, J .; Awasthi, S. (2004). „Regulacja sygnalizacji, w której pośredniczy 4-hydroksynonenal przez transferazy S-glutationu”. Free Radical Biology and Medicine . 37 (5): 607–619. doi : 10.1016 / j.freeradbiomed.2004.05.033 . PMID   15288119 .
  3. ^ Esterbauer, H .; Schaur, RJR; Zollner, H. (1991). „Chemia i biochemia 4-hydroksynonenalu, aldehydu malonowego i aldehydów pokrewnych”. Free Radical Biology and Medicine . 11 (1): 81–128. doi : 10.1016 / 0891-5849 (91) 90192-6 . PMID   1937131 .
  4. ^ Numer czasopisma Molecular Aspects of Medicine z sierpnia 2003 roku był w całości poświęcony 4-hydroksy-trans-2-nonenalowi.
  5. ^ Riahi, Y .; Cohen, G .; Shamni, O .; Sasson, S. (2010). „Sygnalizacyjne i cytotoksyczne funkcje 4-hydroksyalkenali”. AJP: Endokrynologia i metabolizm . 299 (6): E879-86. doi : 10.1152 / ajpendo.00508.2010 . PMID   20858748 . S2CID   6062445 .
  6. ^ Guillén, MAD; Cabo, N .; Ibargoitia, MAL; Ruiz, A. (2005). „Badanie zarówno oleju słonecznikowego, jak i jego fazy gazowej w całym procesie utleniania. Występowanie w fazie gazowej toksycznych utlenionych aldehydów”. Journal of Agricultural and Food Chemistry . 53 (4): 1093–1101. doi : 10.1021 / jf0489062 . PMID   15713025 .
  7. ^ Zanardi, E .; Jagersma, CG; Ghidini, S .; Chizzolini, R. (2002). „Ekstrakcja do fazy stałej i chromatografia cieczowa - tandemowa spektrometria mas do oceny 4-hydroksy-2-nonenalu w produktach wieprzowych”. Journal of Agricultural and Food Chemistry . 50 (19): 5268–5272. doi : 10.1021 / jf020201h . PMID   12207460 .
  8. ^ Zarkovic, N. (2003). „4-Hydroksynonenal jako bioaktywny marker procesów patofizjologicznych”. Molekularne aspekty medycyny . 24 (4–5): 281–291. doi : 10.1016 / S0098-2997 (03) 00023-2 . PMID   12893006 .
  9. ^ Negre-Salvayre, A .; Auge, N .; Ayala, V .; Basaga, H .; Boada, J .; Brenke, R .; Chapple, S .; Cohen, G .; Feher, J .; Grune, T .; Lengyel, G .; Mann, GE; Pamplona, ​​R .; Poli, G .; Portero-Otin, M .; Riahi, Y .; Salvayre, R .; Sasson, S .; Serrano, J .; Shamni, O .; Siems, W .; Siow, RCM; Wiswedel, I .; Zarkovic, K .; Zarkovic, N. (2010). „Patologiczne aspekty peroksydacji lipidów”. Bezpłatne radykalne badania . 44 (10): 1125–1171. doi : 10.3109 / 10715762.2010.498478 . PMID   20836660 . S2CID   18342164 .
  10. ^ Surh, J .; Lee, S .; Kwon, H. (2007). „4-hydroksy-2-alkenale w preparatach dla niemowląt wzbogaconych wielonienasyconymi kwasami tłuszczowymi i innych handlowych produktach spożywczych”. Dodatki i zanieczyszczenia do żywności . 24 (11): 1209–18. doi : 10.1080 / 02652030701422465 . PMID   17852396 . S2CID   9185110 .
  11. ^ Malavolta Marco; Mocchegiani, Eugenio (15 kwietnia 2016). Molekularne podstawy odżywiania i starzenia się: tom w serii odżywiania molekularnego . Academic Press. ISBN   9780128018279 . Pobrano 18 kwietnia 2018 r. - za pośrednictwem Książek Google.
  12. ^ Seppanen, CM; Csallany, AS (2006). „Wpływ przerywanego i ciągłego ogrzewania oleju sojowego w temperaturze smażenia na powstawanie 4-hydroksy-2-trans-nonenalu i innych α-, β-nienasyconych hydroksyaldehydów”. Journal of the American Oil Chemists 'Society . 83 (2): 121. doi : 10.1007 / s11746-006-1184-0 . S2CID   85213700 .
  13. ^ Chen, C-H .; Budas, GR; Churchill, EN; Disatnik, M. -H .; Hurley, TD; Mochly-Rosen, D. (2008). „Aktywator zmutowanej i dzikiej dehydrogenazy aldehydowej zmniejsza niedokrwienne uszkodzenia serca” . Science . 321 (5895): 1493–1495. doi : 10.1126 / science.1158554 . PMC   2741612 . PMID   18787169 .
  • Žarković, N .; Zarković, K .; Schaur, RJR; Stolc, S .; Schlag, GN; Redl, H .; Waeg, G .; Borović, S .; Loncarić, I .; Jurić, G .; Hlavka, V. (1999). „4-Hydroksynonenal jako drugi przekaźnik wolnych rodników i czynnika modyfikującego wzrost”. Nauki o życiu . 65 (18–19): 1901–1904. doi : 10.1016 / S0024-3205 (99) 00444-0 . PMID   10576434 .
  • Sharma, R .; Brown, D .; Awasthi, S .; Yang, Y .; Sharma, A .; Patrick, B .; Saini, MK; Singh, SP; Zimniak, P .; Singh, SV; Awasthi, YC (2004). „Transfekcja izoenzymami transferazy S-glutationu metabolizującymi 4-hydroksynonenal prowadzi do transformacji fenotypowej i unieśmiertelnienia komórek przylegających”. European Journal of Biochemistry . 271 (9): 1690–1701. doi : 10.1111 / j.1432-1033.2004.04067.x . PMID   15096208 .

Linki zewnętrzne

  • [1] - Grupa biologów zajmująca się badaniami skupionymi wokół 4-hydroksynonenalu