丙二醛(MDA)測定的意義

丙二醛Malondialdehyde,MDA

結構式:OHC-CH2-CHO

丙二醛結構式

分子式:C3H4O2 (同丙烯酸)

分子量:72.0634

 

生物體內,自由基作用于脂質發生過氧化反應,氧化終產物為丙二醛,會引起蛋白質、核酸等生命大分子的交聯聚合,且具有細胞毒性。機體通過酶系統與非酶系統產生氧自由基,后者能攻擊生物膜中的多不飽和脂肪酸,引發脂質過氧化作用,并因此形成脂質過氧化酸。脂質過氧化作用不僅把活性氧轉化成活性化學劑,即非自由基性的脂類分解產物,而且通過鏈式或鏈式支鏈反應,放大活性氧的作用。因此,初始的一個活性氧能導致很多脂類分解產物的形成,這些分解產物中,一些是無害的,另一些則能引起細胞代謝及功能障礙,甚至死亡,氧自由基不但通過生物膜中多不飽和脂肪酸的過氧化引起細胞損傷,而且還能通過脂氫過氧化物的分解產物引起細胞損傷。脂質氧化終產物MDA在體外影響線粒體呼吸鏈復合物及線粒體內關鍵酶活性,它的產生還能加劇膜的損傷,因而測試丙二醛的量可反映機體脂質過氧化的程度,間接的反應出細胞損傷的程度。

 

MDA含量是反映機體抗氧化潛在能力的重要參數,可以反映機體脂質過氧化速率和強度,也能間接反映組織過氧化損傷程度。有文獻報道缺氧性心肌損傷大鼠心肌中和克山病患者體內氧自由基(OFR)含量增加??偹苤?,缺氧可使心肌組織生成大量氧自由基(OFR),OFR作用于細胞膜上的不飽和脂肪酸使膜脂質產生過氧化反應,進而導致心肌細胞的損傷,并形成脂質過氧化物,MDA是體內重要的OFR的代謝產物,能較好的反映組織過氧化程度。

 

在植物衰老生理和抗性生理研究中MDA含量是一個常用指標。植物器官衰老或在逆境下遭受傷害,往往發生膜脂過氧化作用,丙二醛(MDA)是膜脂過氧化的最終分解產物,其含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度。MDA從膜上產生的位置釋放出后,可以與蛋白質、核酸反應,從而使之喪失功能,還可使纖維素分子間的橋鍵松馳,或抑制蛋白質的合成。因此,MDA的積累可能對膜和細胞造成一定的傷害??赏ㄟ^MDA了解膜脂過氧化的程度,以間接測定膜系統受損程度以及植物的抗逆性。其含量高低可以作為考察細胞受到脅迫嚴重程度的指標之一,它的主要傷害是導致膜脂過氧化,損傷生物膜結構,主要是細胞質膜,使得細胞膜結構和功能上受到損傷,改變膜的通透性,從而影響一系列生理生化反應的正常進行。

 

有文獻報道:采用不同濃度MDA 體外干預大鼠肝線粒體,氧電極法檢測線粒體呼吸控制率(RCR)、磷氧比(P/O),測定呼吸鏈復合物及α-酮戊二酸脫氫酶、丙酮酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶活性。

 

結果:線粒體經MDA作用后,以蘋果酸/谷氨酸或琥珀酸作底物,線粒體兩條呼吸途徑對MDA呈現不同的耐受力,前者在MDA 100 μmol/L時RCR顯著降低(P<0.05),400 μmol/L時P/O降低(P<0.05);后者MDA濃度達到400和800 μmol/L時,線粒體P/O及RCR值顯著降低(P<0.05)。丙酮酸脫氫酶及α-酮戊二酸脫氫酶分別在50 μmol/L和100 μmol/L時活性下降(P<0.05),而MDA濃度達到1 mmol/L時,蘋果酸脫氫酶活性降低(P<0.05)。呼吸鏈復合物Ⅰ、Ⅱ分別在MDA400和800 μmol/L時最大反應速度(Vm)降低(P<0.05),但MDA(0~3.2 mmol/L)對呼吸鏈復合物Ⅲ、Ⅳ的Vm及米氏常數(Km)沒有影響。

 

結論:MDA對線粒體呼吸鏈及α-酮戊二酸脫氫酶、丙酮酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶存在不同程度的損傷作用,不同酶對MDA損傷的敏感程度有所差異,本研究中相關酶受MDA 損傷的次序可能是:丙酮酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶、呼吸鏈復合物Ⅰ、呼吸鏈復合物Ⅱ、蘋果酸脫氫酶、呼吸鏈復合物Ⅲ、Ⅳ。

 

MDA測量原理

 

丙二醛(MDA)是常用的膜脂過氧化指標,在較高溫度(95度)及酸性環境中可與硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)縮合,形成紅色的MDA-TBA加合物,相應的反應原理圖,如下:

 

MDA測量原理

 

該產物在532nm有最大吸收峰,進行比色后可估測樣品中過氧化脂質的含量;同時測定600nm下的吸光度,利用532nm與600nm下的吸光度的差值計算 MDA 的含量。

 

紅色MDA-TBA加合物的顏色如下圖所示:

 

紅色MDA-TBA加合物的顏色

 

但是測定植物組織中MDA時受多種物質的干擾,其中最主要的是可溶性糖,糖與TBA顯色反應產物的最大吸收波長在450nm,但532nm處也有吸收。植物遭受干旱、高溫、低溫等逆境脅迫時可溶性糖增加,因此測定植物組織中MDA-TBA反應物質含量時一定要排除可溶性糖的干擾。低濃度的鐵離子能夠顯著增加TBA與蔗糖或MDA顯色反應物在532、450nm處的消光度值,所以在蔗糖、MDA與TBA顯色反應中需一定量的鐵離子,通常植物組織中鐵離子的含量為每克千重100-300ug/g,根據植物樣品量和提取液的體積,加入Fe3+的終濃度為0.5umol/L。

 

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