致癌性卤代醌介导的脂质氢过氧化物分解的分子机制

卤代醌是许多卤芳香持久有机污染物的致癌代谢产物和饮用水消毒副产物.13-过氧羟基-9,11-十八碳二烯酸(13-HPODE)是最为广泛研究的内源性脂质过氧化物.众所周知,过渡金属离子可以催化分解13-HPODE,但尚不清楚卤代醌是否可以通过不依赖金属离子的途径促进其分解;若是如此,又有什么特异性和相似性?我们发现卤化醌如2,5-二氯-1,4-苯醌(DCBQ)可显著促进13-HPODE的分解.综合采用电子自旋共振-自旋捕获、HPLC-MS和GC-MS等分析方法,可检测到反应形成的脂质烷基自由基如戊烷基自由基、7-羧甲基自由基以及具有基因毒性的4-羟基-2-壬烯醛(HNE)等.在DCBQ和13-HPODE的反应中也能检测到两种氯醌-脂质烷氧基耦合物.我们认为卤代醌促进内源性脂质过氧化物13-HPODE分解生成活性脂质烷基自由基和基因毒性的HNE是通过一类新型的金属非依赖亲核取代与裂解机理来实现的,这也在一定程度上解释了其潜在的基因毒性和致癌性.

致癌性卤代醌与有机氢过氧化物不依赖金属分解的分子机制及其潜在生物学意义

卤代醌是一类具有致癌活性的化合物.最近,它们作为氯代消毒副产物在饮用水中被检测到.有机氢过氧化物(ROOH)可通过自由基和酶促反应氧化多不饱和脂肪酸产生.先前的研究表明,ROOH可被过渡金属催化分解产生烷氧自由基,从而启动脂质过氧化或进一步分解生成α,β-不饱和醛.然而,目前还不清楚卤代醌能否不依赖过渡金属离子与ROOH以类似方式生成烷氧自由基.综合采用电子自旋共振-自旋捕获、高分辨液相色谱质谱联用及其他分析方法,结果发现,2,5-二氯-1,4-苯醌(DCBQ)可显著增强典型的有机氢过氧化物叔丁基过氧化氢(t-BuO OH)分解,以不依赖金属离子的方式生成叔丁氧自由基.在以上发现的基础上,我们检测和鉴定出一类新型的以碳为中心的醌酮自由基,其是我们之前推测的以氧为中心的醌氧自由基的自旋异构体.我们进而将研究扩展到更具生理意义的内源性脂质氢过氧化物13-过氧羟基-9,11-十八碳二烯酸(13-HPODE)中,发现DCBQ也可以显著增加13-HPODE的分解,产生脂质烷基自由基和具有基因毒性的4-羟基-2-壬烯醛.其他卤代醌也具有类似作用.研究表明,致癌性卤代醌能通过一类新型的不依赖于金属离子的亲核取代和均裂分解的机制,促进有机氢过氧化物分解并生成具有较强反应活性的烷氧、醌酮和脂质烷基自由基,及具有基因毒性的4-羟基-2-壬烯醛.以上研究结果可部分解释卤代醌及其酚类前驱物为何具有潜在的基因毒性和致癌性.