4-ヒドロキシノネナール
4-ヒドロキシノネナール
4-ヒドロキシノネナール（(2E)-2-エン）の骨格式
4-ヒドロキシノネナール（(2E)-2-エン）の骨格式
名前
推奨IUPAC名
4-ヒドロキシノナ-2-エナール[ 1 ]
その他の名前
4-ヒドロキシ-2-ノネナール
識別子
3Dモデル（JSmol）
4660015 (2 E、4 R )
チェビ
チェムブル
ケムスパイダー
メッシュ4-ヒドロキシ-2-ノネナール
ユニイ
  • InChI=1S/C9H16O2/c1-2-3-4-6-9(11​​)7-5-8-10/h5,7-9,11H,2-4,6H2,1H3/b7-5+ チェックはい
    キー: JVJFIQYAHPMBBX-FNORWQNLSA-N チェックはい
  • InChI=1/C9H16O2/c1-2-3-4-6-9(11​​)7-5-8-10/h5,7-9,11H,2-4,6H2,1H3/b7-5+
    キー: JVJFIQYAHPMBBX-FNORWQNLBE
  • CCCCCC(O)C=CC=O
プロパティ
C 9 H 16 O 2
モル質量156.225  g·mol −1
密度0.944 g⋅cm −3
沸点125～127℃（257～261°F; 398～400 K）2トル
ログP1.897
酸性度（ p Ka ）13.314
塩基度（p K b） 0.683
関連化合物
関連するアルケナール
グルシン酸マロンジアルデヒド
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
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4-ヒドロキシノネナール（ C 9 H 16 O 2 ）は、細胞内の脂質過酸化反応によって生成されるα,β-不飽和ヒドロキシアルケナールです。4 - HNEはこの過程で生成される主要なα,β-不飽和ヒドロキシアルケナールです。無色の油です。動物組織全体に存在し、ストレス要因の増加に伴う脂質過酸化連鎖反応の増加により、酸化ストレス時にはその量が増加します。4-HNEは、細胞周期から細胞接着に至るまで、様々な経路における細胞シグナル伝達において重要な役割を果たすと考えられています。 [ 2 ]

4-ヒドロキシノネナールの初期の同定と特性評価は、エステルバウアーらによって報告され[ 3 ] 、彼らは同じ化合物を合成した[ 4 ] 。この話題はその後も頻繁に検討されており[ 5 ]、ある情報源ではこの化合物を「多面的機能を持つ最も研究されているLPO（脂質過酸化）生成物」と表現している[ 6 ] 。

合成

4-ヒドロキシノネナールは、アラキドン酸やリノール酸などのオメガ6 脂肪酸を含む脂質、およびそれらの 15-リポキシゲナーゼ代謝物である15-ヒドロペルオキシエイコサテトラエン酸と13-ヒドロペルオキシオクタデカジエン酸の酸化で生成されます。[ 7 ]これらは最も研究されているものですが、同じプロセスで他の酸素化 α,β-不飽和アルデヒド(OαβUA) も生成され、これもオメガ 3 脂肪酸に由来するもので、4-オキソ-トランス-2-ノネナール、4-ヒドロキシ-トランス-2-ヘキセナール、4-ヒドロペルオキシ-トランス-2-ノネナール、4,5-エポキシ-トランス-2-デセナールなどがあります。

タンパク質付加物

4-HNEは、システイン、ヒスチジン、リジンを標的とするマイケル付加反応、またはアルギニンやリジンを標的とするシッフ塩基の形成を介してタンパク質に結合することができる。[ 6 ]

リジン付加物（(4-HNE)-リジンまたは4-ヒドロキシノネナリシン）は、「酸化特異的エピトープ」および脂質酸化「分解生成物」と呼ばれています。[ 8 ] [ 9 ]これは、4-HNEのカルボニル基がリジンに直接付加されることによって、低密度リポタンパク質の酸化修飾 によって生成されます。[ 8 ] [ 9 ]

病理学

これらの化合物は、生体の細胞や組織、あるいは食品の加工・保存中に生成され[ 10 ] [ 11 ]、後者は食事を通して吸収されます。1991年以来、OαβUAは慢性炎症、神経変性疾患、成人呼吸窮迫症候群、動脈硬化、糖尿病、さまざまな種類の癌など、多くの疾患の原因物質である可能性があると考えられており、大きな注目を集めています。[ 12 ]

4-HNEは細胞の健康に対して二重のホルミシス作用を持つと考えられています。細胞内濃度が低い場合（約0.1～5マイクロモル）は細胞に有益であり、増殖、分化、抗酸化防御、代償機構を促進しますが、一方、高濃度（約10～20マイクロモル）では、カスパーゼ酵素の誘導、ゲノムDNAのラダー化、ミトコンドリアからのシトクロムcの放出などのよく知られた毒性経路を引き起こし、最終的には細胞死（濃度に応じてアポトーシスと壊死の両方による）に至ることが示されています。HNEは、アルツハイマー病、白内障、アテローム性動脈硬化症、糖尿病、癌などのいくつかの疾患の病理に関連付けられています。[ 13 ]

食品に多価不飽和アシル基を強化する傾向が高まっていますが、同時に一部の OαβUA も強化される潜在的なリスクがあり、これは 2007 年に実施されたいくつかの研究ですでに検出されています。[ 14 ]疫学的および臨床研究により、PUFA が脳の発達に影響を及ぼす可能性や、心血管疾患を治療および/または予防する効果があることが明らかになって以来、市場で入手可能な PUFA 強化食品は増加しています。[ 15 ] [ 16 ]しかし、PUFA は非常に不安定で酸化されやすいため、上記のように多くの疾患の原因物質である可能性があると考えられている有毒な OαβUA が大量に含まれていれば、PUFA サプリメントの最大の有益な効果が得られない可能性があります。[ 17 ]

ケータリングや家庭で繰り返し使用される食用油にも特別な注意を払う必要があります。なぜなら、これらのプロセスでは非常に大量のOαβUAが生成され、食事を通して容易に吸収される可能性があるからです。[ 18 ]

4-HNE には、共役アルデヒドと C=C 二重結合、および炭素 4 のヒドロキシ基という 2 つの反応基があります。α ,β-不飽和ケトンはマイケル受容体として機能し、チオールを付加してチオエーテル付加物を生成します。

4-HNEの解毒と細胞からの除去に特に適した酵素群がいくつかあります。このグループには、hGSTA4-4やhGST5.8などのグルタチオンS-トランスフェラーゼ（GST）、アルドース還元酵素、アルデヒド脱水素酵素が含まれます。これらの酵素はHNE触媒に対するK m値が低く、細胞内濃度を臨界閾値まで非常に効率的に制御します。臨界閾値を超えると、これらの酵素は機能しなくなり、細胞死が避けられなくなります。

グルタチオンS-トランスフェラーゼhGSTA4-4およびhGST5.8は、α-β不飽和カルボニルへの共役付加を介してグルタチオンペプチドの4-ヒドロキシノネナールへの共役を触媒し、より水溶性の分子GS-HNEを形成します。この共役反応が可能な他のGST（特にαクラス）はありますが、これらの他のアイソフォームは効率がはるかに低く、それらの生成は、より特異的な2つのアイソフォームの生成のように、4-HNEの生成を引き起こすストレスイベント（過酸化水素、紫外線、熱ショック、抗がん剤などへの曝露など）によって誘導されません。この結果は、hGSTA4-4およびhGST5.8が、そのような蓄積が引き起こす下流の影響を無効にするために、4-HNEを解毒する目的でヒト細胞に特異的に適応していることを強く示唆しています。

ミトコンドリア酵素アルデヒド脱水素酵素2（ALDH2）の活性増加は、動物モデルにおいて心虚血に対する保護効果を持つことが示されており、研究者らによって仮定されたメカニズムは4-ヒドロキシノネナール代謝であった。[ 19 ]

輸出

GS-HNEはグルタチオンS-トランスフェラーゼの活性を強力に阻害するため、生理的速度で結合が起こるためには細胞外へ排出される必要がある。[ 20 ] Ral相互作用GTPase活性化タンパク質（RLIP76、Ral結合タンパク質1とも呼ばれる）は膜結合タンパク質であり、GS-HNEを細胞質から細胞外へ輸送する高い活性を持つ。このタンパク質はヒト細胞株における輸送の約70%を占め、残りは多剤耐性タンパク質1（MRP1）によって担われていると考えられる。[ 21 ] [ 22 ]

参考文献

  1. ^ 「AC1L1C0X – 化合物概要」 . PubChem Compound . 米国：国立生物工学情報センター. 2005年3月25日. 識別および関連記録. 2011年10月13日閲覧。
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