Effects of Iron Chelators and Reducing Agents on Iron induced Lipid Peroxidation = 철이온의 킬레이트제와 환원제들이 철이온에 의한 지질의 과산화에 미치는 영향
저자
Park, Chan-Hyun (Department of Pharmacology, College of Medicine and Korea Medical research Institute, Chung-Ang University) ; Lee, Chung-Soo (Department of Pharmacology, College of Medicine and Korea Medical research Institute, Chung-Ang University) ; Shin, Yong-Kyu (Department of Pharmacology, College of Medicine and Korea Medical research Institute, Chung-Ang University) ; Lee, Kwnag-Soo (Department of Pharmacology, College of Medicine and Korea Medical research Institute, Chung-Ang University)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
1987
작성언어
English
KDC
510
자료형태
학술저널
수록면
361-379(19쪽)
제공처
금속이온 가운데 iron은 산소라디칼에 의한 생체 세포내 거대분자의 파괴를 촉매하며 iron의 환원이 지질의 과산화에 주요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. OH·을 생성하는 Haber-Weiss reaction은 iron에 의하여 촉진되며, 생성된 OH·이 지질의 과산화를 초래하는 물질로서 시사되고 있다. Iron에 의한 불포화 지방산의 과산화에는 ferrous-dioxygen복합체 또는 제일 철(혹은 착화 제일 철)의 자가산화 반응중에 산소라디칼이 형성되어 이들이 관여하는것으로 추측하고 있다. 한편 다수의 보고들은 생체내에 존재하는 환원제의 하나로써 ascorbate가 지질의 과산화를 포함한 세포내 거대분자의 손상을 초래하며 또한 금속이온의 독성작용을 항진시킨다고 보고하고 있다. 이와 같이 iron의 산화와 환원이 지질의 과산화에 관여할 가능성에서 볼 때, ascor-bate와 같은 환원제들의 환원력이 갖는 역할은 이들의 독성작용에 기여하는 작용을 밝히는 계기가 될 것이다.
그러므로 본 연구에서는 iron의 산화 또는 환원에 따른 조직 손상의 정도를 여러 환원제와 iron chelator존재하에서 나타나는 현상으로써 측정하였다. 이들 효과는 iron의 산화중에 유리되는 산소라디칼과 microsome의 지질의 과산화를 통하여 관찰하였다.
또한 이온의 산화 및 환원에 미치는 iron chelator와 환원제들의 영향을 관찰하였으며 더 나아가 iron의 산화 및 환원과 이에 따른 지질의 과산화 사이의 관계를 규명하였다.
Fe^++은 microsome의 질을 과산화시켰으나 Fe^++은 100uM농도까지 지질의 과산화에 약간의 영향을 나타내었다.
중성의 반응액에서 Fe^++ 은 5분내에 거의 완전히 산화되었으며 이와 동시에 ferricytochrom c가 환원되었다. 이에 반하여 Fe^++은 ferricytochrom c의 환원에 거의 영향을 나타내지 아니 하였다.
Fe^++에 의한 microsome지질의 과산화는 O_2의 scavenger인 SOD와 H_2o_2의 scavenger인 catalase 에 의하여 억제되었다.
EDTA 또는 DETAPAC은 Fe^++에 의한 microsome 지질의 과산화에 이중효과를 나타내었으며 EDTA 또는 DETAPAC과 iron의 결합이 1:2일때 iron에 의한 지질의 과산화는 증가하였으나, 이러한 비율에서 벗어날 때는 오히려 iron에 의한 지질의 과산화는 억제되었다. ADP 는 Fe^++에 의한 지질의 과산화를 억제하였으나 Fe^++에 의한 지질의 과산화를 촉진시켰다.
EDTA또는 ADP 는 Fe^++의 자발적인 산화를 촉진하였으나 DETAPAC은 용량에 따라 억제하였다. 한편 salicylate의 hydroxylation은 EDTA나 DETAPAC 에 대한 Fe^++의 결합비율이 2:1일 때 가장 크게 이루어졌으며 이러한 비율에서 벗어날때 hydroxylation속도는 감소되었다. ADP 또한 salicylate 의 hydroxylation 을 억제하였다.
여러 환원제 가운데 ascorbate는 Fe^+++의 환원과 iron에 의한 지질의 과산화를 가장 강력하게 촉진하였다. Fe^++와 ascorbate의 첨가에 따른 지질의 과산화는 Fe^+++와 ascorbate에 의한 것보다 훨씬 현저하였다.
Fe^++또는 Fe^++와 ascorbate 의 상호반응에 의한 ferricytochrom c의 환원은 SOD에 의하여 뚜렷하게 억제되었으나, ascorbate 자체에 의한 ferricytochrom c의 환원은 SOD에 의하여 약간 억제되었다. 한편 cysteine,NADH와 giutathione중에서 cysteine에 의한 ferricytochrom c 의 환원만이 SOD 에 의하여 억제되었다.
이상의 결과로부터 iron의 산화와 환원을 억제 또는 촉진시키는 물질은 지질의 과산화를 억제하거나 촉진 시키므로 iron의 산화 및 환원과 지질의 과산화 사이에는 관계가 있을 것으로 사료되었다. 또한 이러한 반응에서 OH·같은 산소라디칼이 iron의 산화 및 환원에 따른 지질의 과산화를 초래하는 매개물질로서 작용할 가능성이 시사되었다.
Iron is a reactive metal ion which is known to catalyze damages of cellular rnacrornolecules causrd by oxygen radicals and its reduction may play a major role in lipid peroxidation. The iron-catalyzed Hater-Weiss reaction to produce OH is catalyzed by iron and OH appear to participate as an initiator of lipid peroxidation. Ferrous(or chelated) ion will also initiate peroxidation of unsaturated fatty acids. This initiation may of cur via abstraction by a ferrous-dioxygen complex or alternatively may involve 0_2, H_2O_2 or other partially
reduced oxygen species generated through fur-ther autoxidation reactions of the ferrous che-lates. Many studies have reported toxic effects of ascorbate on various biological materials including lipid and DNA peroxidation. In view of data suggesting that the effect of iron on lipid peroxidation is mediated by its oxidore-duction, reducing actiyity of reducing agents such as ascorbate may be the mechanism through which the toxic action of ascorbate is mediated.
In the Present study, the effect of oxidore-ducticn of iron on tissue damages was inves-tigated in the presence of various reducing agents or iron chelators. These effects were studied with respect to generation of oxygen radicals during oxidation or reduction of iron in relation to the lipid peroxidation caused by iron. The effects of reducing agents or iron chelators on redox phenomenon of iron were also observed. Furthermore, the relationship between oxidoreduction of iron and lipid pero-xidation was studied. Lipid peroxidation of microsomes was increased with concentration of Fe^++, but Fe^+++ had little effect. In reaction medium of pH 7.4, Fe^++ was almost compte-tely autoxidized at 5 min after the reaction and during this process superoxide radical was formed. Lipid peroxidation of microsomes by Fe^++ was inhibited by SOD and catalase. EDTA or DETAPAC showed dual effects on lipid peroxidation by Fe^++ When proportion of these chelators to iron was 1:2, lipid peroxidation was enhanced but when this ratio is altered, lipid peroxidation was inhibited. ADP prevented lipid peroxidation by Fe^++ and stimulated that by Fe^+++, EDTA or ADP facilitated autoxidation of Fe^++ whereas DE-TAPAC inhibited. On the other hand, when proportion of EDTA or DEfAPAC to Fe^++ was 1:2, hydroxylation of sodium salicylate was maximum and fell off as this proportion was altered. ADP also prevented hydroxylation of salicylate by Fe^++ Among various reducing agents tested ascorbate had a most potent reducing power and also most remarkably facilitated lipid peroxidation by iron. Lipid peroxidation caused by interaction of Fe^++ and ascorbate was greater than that by interaction of Fe^++ plus ascorbate. Reduction of ferricyto-chrorne c was enhanced by ascorbate in a dose dependent manner, but other reducing agents showed little effect. Reduction of ferricytoch-rorne c by Fe^++ alone or Fe^++ plus ascorbate was signifi cantly inhibited by SOD. However, reduction of ferricytochrorne c by ascorbate alone was slightly inhibited by SOD. From these results obtained, it is suggested that oxidoreduction of iron plays the major role in tissue damages including lipid peroxidation caused by iron dependent reactions and there is the relationship between the oxidoreduction of iron and lipid peroxidation. Also, it appears that oxygen radicals such as OH·plays at least a partial role in initiating lipid peroxidation.
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