Electroporation or electropermeabilization is a technique that enables transient increase in the cell membrane permeability by exposing cells to pulsed electric field. However, the molecular mechanisms of the long-lived cell membrane permeability, which persists on the minutes time scale after the pulse treatment, remain elusive. Experimental studies have suggested that lipid peroxidation could present a mechanism of this prolonged membrane permeabilization. In this study we make the first important step in quantifying the possible contribution of lipid peroxidation to electropermeabilization. We use free energy calculations to quantify the permeability and conductance of bilayers, containing an increasing percentage of hydroperoxide lipid derivatives, to sodium and chloride ions. We then compare our calculations to experimental measurements on electropermeabilized cells. Our results show that the permeability and conductance increase dramatically by several orders of magnitude in peroxidized bilayers. Yet this increase is not sufficient to reasonably account for the entire range of experimental measurements. Nevertheless, lipid peroxidation might be considered an important mechanism of prolonged membrane permeabilization, if exposure of cells to high voltage electric pulses leads to secondary lipid peroxidation products. Our analysis calls for experimental studies, which will determine the type and amount of lipid peroxidation products in electropermeabilized cell membranes.

电穿孔或电透化是通过使细胞暴露于脉冲电场而使细胞膜通透性瞬时增加的技术。然而，长寿命的细胞膜通透性的分子机制仍然难以捉摸，这种分子机制在脉冲处理后的几分钟内仍然存在。实验研究表明，脂质过氧化作用可能是这种延长的膜通透性的机制。在这项研究中，我们迈出了量化脂质过氧化作用对电通透性可能贡献的第一步。我们使用自由能计算来量化双层膜的渗透性和电导率，双层膜对氢和过氧脂质衍生物的百分比不断增加，对钠离子和氯离子的渗透率和电导率。然后，我们将我们的计算结果与电透化细胞的实验测量结果进行比较。我们的结果表明，在过氧化双层中，渗透率和电导率显着增加了几个数量级。然而，这种增加不足以合理地说明整个实验测量范围。然而，如果细胞暴露于高压电脉冲会导致继发性脂质过氧化产物，则脂质过氧化可能被认为是延长膜通透性的重要机制。我们的分析需要进行实验研究，这将确定电透化细胞膜中脂质过氧化产物的类型和数量。我们的结果表明，在过氧化双层中，渗透率和电导率显着增加了几个数量级。然而，这种增加不足以合理地说明整个实验测量范围。然而，如果细胞暴露于高压电脉冲会导致继发性脂质过氧化产物，则脂质过氧化可能被认为是延长膜通透性的重要机制。我们的分析需要进行实验研究，这将确定电透化细胞膜中脂质过氧化产物的类型和数量。我们的结果表明，在过氧化双层中，渗透率和电导率显着增加了几个数量级。然而，这种增加不足以合理地说明整个实验测量范围。然而，如果细胞暴露于高压电脉冲会导致继发性脂质过氧化产物，则脂质过氧化可能被认为是延长膜通透性的重要机制。我们的分析需要进行实验研究，这将确定电透化细胞膜中脂质过氧化产物的类型和数量。如果细胞暴露于高压电脉冲下会导致继发性脂质过氧化产物。我们的分析需要进行实验研究，这将确定电透化细胞膜中脂质过氧化产物的类型和数量。如果细胞暴露于高压电脉冲下会导致继发性脂质过氧化产物。我们的分析需要进行实验研究，这将确定电透化细胞膜中脂质过氧化产物的类型和数量。