La perossidazione lipidica può essere descritta come un processo in cui agenti ossidanti come specie reattive all’ossigeno (ROS) e radicali liberi attaccano i lipidi contenenti doppi legami ed in particolare gli acidi grassi polinsaturi.
L’aumento della produzione di radicali liberi può verificarsi negli stati infiammatori, nel metabolismo di ormoni, farmaci e tossine e nel caso di esposizione a radiazioni ionizzanti che possono sopraffare gli antiossidanti protettivi endogeni arrecando notevoli danni alla struttura e alla funzionalità della membrana cellulare. Ampi studi sul meccanismo e la cinetica della reazione fu fatto dalla British Rubber Producers Research Association
Ruolo dei ROS
Le specie reattive all’ossigeno più diffuse che possono dar luogo alla perossidazione lipidica nota anche come degradazione ossidativa sono il radicale idroperossido HO2∙ e il radicale idrossile HO∙. Quest’ultimo è il più reattivo, di piccole dimensioni, mobile, idrosolubile e attacca le biomolecole situate a pochi nanometri dal suo sito di generazione.
Il radicale idrossile si forma in quanto, nella catena di trasporto mitocondriale, alcuni trasportatori cedono elettroni direttamente a O2 anziché al trasportatore successivo. Si forma il radicale superossido ∙O2– il quale mediante una reazione di disproporzione è convertito a perossido di idrogeno H2O2 che reagendo con lo ione Fe2+ dà origine al radicale idrossile.
Oltre allo ione ferro possono essere responsabili della formazione del radicale idrossile anche ioni di metalli di transizione come rame, nichel, cobalto e vanadio.
Il radicale idroperossido a sua volta svolge un ruolo importante nella chimica della perossidazione lipidica. Esso infatti dà luogo all’ossidazione a catena dei fosfolipidi polinsaturi, portando così a compromissione della funzione della membrana.
Meccanismo della perossidazione
Il processo complessivo della perossidazione lipidica prevede tre stadi come in tutte le reazioni radicaliche: iniziazione, propagazione e terminazione.
Durante l’iniziazione il radicale promuove la formazione di un radicale sul carbonio dopo scissione omolitica e allontanamento di un idrogeno allilico.
RH → R∙ + H∙
Nella fase di propagazione il radicale formato reagisce velocemente con O2 con formazione del radicale idroperossi molto instabile:
R∙ + O2 → ROO∙
Seguita dalla formazione dell’idroperossido e nuovamente dal radicale R∙ molto reattivo:
ROO∙ + RH → ROOH + R∙
Due idroperossidi reagendo tra loro formano acqua, radicali perossi ROO∙ e radicali alcossi RO∙
2 ROOH → ROO∙ + RO∙ + H2O
Sia il radicale alcossi che il radicale idroperossi formatisi dalla decomposizione dell’idroperossido reagiscono con l’acido grasso:
RO∙ + RH → ROH + R∙
ROO∙ + RH → ROOH + R∙
La reazione di propagazione ha luogo fin quando si ottengono i prodotti di terminazione costituiti da un’ampia gamma di prodotti di ossidazione.
I principali prodotti della perossidazione lipidica sono gli idroperossidi lipidici ROOH mentre tra i prodotti secondari vi sono numerose aldeidi ed in particolare, propanale, esanale, malondialdeide CH2(CHO)2 (MDA) e il 4-idrossinonenale CH3(CH2)4CHOHCH=CHCHO (4-HNE); tra questi il 4-HNE è il più tossico mentre l’MDA è il più mutagenico.
La perossidazione lipidica causa l’invecchiamento precoce delle cellule e l’insorgere di varie patologie tra cui alcune particolarmente gravi come il morbo di Parkinson, il morbo di Alzheimer e il cancro.