Wpływ izomerów optycznych alfa-tokoferolu na przepuszczalność membrany lipidowej

• Autorzy: Dwiecki K. , Gornas P. , Nogala-Kalucka M. , Witkowski S. , Polewski K.

Warianty tytułu

EN

The impact of optical isomers of alfa-tocopherol on the permeability of lipid membrane

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem badań było określenie w jaki sposób obecność różnych izomerów optycznych a-tokoferolu wpływa na przepuszczalność membrany lipidowej, stanowiącej prosty model błony komórkowej. Ze względu na swą hydrofobowość a-tokoferol łatwo rozpuszcza się w lipidowym rdzeniu błony komórkowej, wpływając tym samym na jej strukturę, stabilność i inne właściwości. D-α-tokoferol jest naturalną formą witaminy E, występującą m. in. w olejach roślinnych czy warzywach. Natomiast DL-α- tokoferol jest syntetyczną formą tej witaminy, która może być stosowana jako dodatek do żywności. Niektórzy autorzy uważają, że mimo takiej samej budowy chemicznej syntetyczna forma α-tokoferolu może wykazywać odmienne działanie in vivo w porównaniu z formą naturalną, dlatego też ważne jest poznanie mechanizmów oddziaływania tokoferolu z innymi cząsteczkami o dużym znaczeniu biologicznym i strukturami komórkowymi na poziomie molekularnym. W badaniach zastosowano D-a-tokoferol oraz mieszaninę izomerów D i L α-tokoferolu (a-T). Do przygotowania liposomów (membran lipidowych) użyto dipalmitynianu fosfatydylocholiny (DPPC) oraz L-α-fosfatydylocholiny (lecytyny) z żółtka jaja (PC). Do monitorowania zmian strukturalnych zachodzących w membranie lipidowej zastosowano metodę fluorescencyjną z użyciem sondy (barwnika) - kwasu 1-anilinonaftaleno-8-sulfonowego (ANS). Proces wnikania sondy ANS do membrany DPPC w fazie żelowej zachodził na drodze natychmiastowej absorpcji (w czasie od jednej do kilku sekund) z pominięciem fazy adsorpcji. Dodatek α-tokoferolu do membrany nie zmieniał szybkości wnikania sondy. Jedynie w przypadku D-α-tokoferolu ilość zaabsorbowanej sondy wynosiła 25% wartości odpowiadającej samej membranie DPPC i DPPC z DL-α-tokoferolem. W membranie DPPC zaobserwowano wyraźny wzrost jej przepuszczalności związany z głównym przejściem krystalicznym. W przypadku membrany DPPC z D-α-tokoferolem i DL-α-tokoferolem stwierdzono, że maksymalny wzrost przepuszczalności błony w wyniku zmiany fazy membrany był o około 60% mniejszy niż ma to miejsce w samym DPPC, a zmiany przepuszczalności obserwowane w temperaturze głównego przejścia krystalicznego charakteryzowały się łagodniejszym przebiegiem. α- Tokoferol hamował wnikanie sondy ANS do membrany w fazie ciekłokrystalicznej. Nie zaobserwowano istotnych różnic w przepuszczalności membrany w obecności D i DL-α-tokoferolu.

EN

The objective of the investigations performed was to determine the way various optical isomers of a- tocopherol affect the permeability of lipid membrane - a simple model of the cell membrane. Owing to its hydrophobic properties, α-tocopherol is easy soluble in the lipid core of cell membrane, and this phenomenon impacts the structure, stability, and other properties of the cell membrane. D-α-tocopherol is a natural form of vitamin E, which is also present in plant oils and vegetables. And the DL-α-tocopherol is a synthetic vitamin E commonly used as a food additive. Some authors claim that, despite the same chemical structure of the two forms of vitamin E, the synthetic vitamin E may have a different effect in vivo compared with the natural form of this vitamin. Thus, it is important to identify mechanisms of interactions ensuing among a-tocopherol, other biologically significant molecules, and cell structures on a molecular level. In the investigations carried out, the D-α-tocopherol and mixture of D and L-α-tocopherol (α-T) were applied. The liposomes (lipid membranes) were made from the phosphatidyl choline dipalmitate (DPPC) and the L-α-phosphatidyl choline (PC) of egg yolk. A fluorescence probe method with an 8-anilino-1-naphthalene-sulfonic acid (ANS) as a colouring dye was applied to monitor structural changes occurring in the lipid membrane. The process of ANS probe penetrating the DPPC membrane being in a gel phase occurred by immediate absorption (it lasted between one to several seconds), with no adsorption phase present. When a-tocopherol was added to the membrane, the penetration rate of the probe did not change. The D-α- tocopherol was the only case when the amount of absorbed ANS was 25% of the value corresponding with the pure DPPC membrane and with DPPC with DL-α-tocopherol. In the DPPC membrane, a significant increase in the membrane permeability was stated. It was attributed to the crystalline transition. In the case of DPPC with D-α- and DL-α-tocopherol added, it was noted that the maximal increase in the membrane permeability due to the change in the membrane phase was about 60% lower than in the case of DPPC alone, and the changes in the membrane permeability as observed in the temperature of the main crystalline transition, were characterized by a milder course. α- tocopherol inhibited the process of the ANS probe penetrating the membrane in a liquid crystalline phase. No significant differences were found in the membrane permeability in the presence of D and DL-α- tocopherol.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość. Suplement
• Rocznik: 2005
• Tom: 12
• Numer: 2
• Opis fizyczny: s.30-40,rys.,bibliogr.

Twórcy

autor

Dwiecki K.

• Katedra Fizyki, Akademia Rolnicza im.A.Cieszkowskiego, ul.Wojska Polskiego 38/42, 60-637 Poznań

autor

Gornas P.

• Katedra Fizyki, Akademia Rolnicza im.A.Cieszkowskiego, ul.Wojska Polskiego 38/42, 60-637 Poznań

autor

Nogala-Kalucka M.

• Katedra Biochemii i Analizy Żywności, Wydział Nauk o Żywności i Żywieniu, Akademia Rolnicza im.A.Cieszkowskiego, ul.Mazowiecka 48, 60-623 Poznań

autor

Witkowski S.

• Wydział Biologiczno-Chemiczny, Uniwersytet Białostocki, 15-433 Białystok

autor

Polewski K.

• Katedra Fizyki, Akademia Rolnicza im.A.Cieszkowskiego, ul.Wojska Polskiego 38/42, 60-637 Poznań

Bibliografia

• [1] Devaraj S., Adams-Huet B., Fuller C.J., Jialal I.: Dose-response comparison of RRR-alpha- tocopherol and all-racemic alpha tocopherol on LDL oxidation. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol., 1997, 17, 2273-2279.
• [2] Dwiecki K., Sieger A., Górnaś P., Nogala-Kałucka M., Polewski K.: Oddziaływania membrany lipidowej z D-α-tokoferolem w zależności od jego stężenia. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2004, 3 (40), Supl. 37-44.
• [3] Lasic D.D.: Novel applications of liposomes. Trends in Biotechnology, 1998, 16, 307-321.
• [4] Maddaiah V.T., Kumbar U.: Membrane permeability transition promoted by phosphate enhances 1- anilino-8-naphthalene sulfonate fluorescence in calcium-loaded liver mitochondria. J. Bioenerg Biomembr., 1993, 25 (4), 419-27.
• [5] Ohyashiki T., Mohri T.: Fluorescence probe studies on the interaction of phlorizin with rabbit intestinal brush border membranes. J. Biochem., 1983, 93 (4), 1167-1173.
• [6] Stryer L.: Biochemia. Wyd. Nauk. PWN. Warszawa 1999.
• [7] Thiel R.J.: Natural vitamins may be superior to synthetic ones. Medical Hypotheses, 2000, 55 (6), 461-469.
• [8] Wang X., Quinn P.: Vitamin E and its function in membranes. Progress in Lipid Research, 1999, 38, 309-336.