Serbest Radikaller, Antioksidanlar ve İlişkili Hastalıklar Dr Serbest Radikaller, Antioksidanlar ve İlişkili Hastalıklar Dr. Suat Erdoğan 22 Aralık 2014

Ders içeriği Serbest radikal nedir? Serbest radikal çeşitleri Antioksidanlar Antioksidan denge bozukluğunda gelişen hastalıklar

Serbest radikaller ve oksidan sistem

Serbest radikal (oksidan) Serbest radikaller organizmada çift yönlü rol oynayan moleküllerdir. Faydalı veya Zararlı etkileri olabilir. Düşük veya orta düzeyleri normal fizyolojik fonksiyonlar için gerekli iken, Yüksek konsantrasyonları veya antioksidan düzeyinin düşüklüğü oksidatif strese sebep olur.

Oksidatif stres Vucuda zarar verecek sonuçlara neden olur. Hücre yapısı dahil Lipidlere Proteinlere RNA ve DNA’ya zarar vererek çeşitli hastalıklara sebep olabilir.

Oksidan-Antioksidan denge

Oksijen ve özellikleri Moleküler oksijen yaşam için vazgeçilmez bir elementtir. Oksidatif özellikleri farklı biyolojik olaylarda yaşamsal rol oynar. Yaşamsal önemi olsa da oksijen iki ucu keskin bıçak gibidir. Okidatif olaylara sebep olarak hücrelerde hasara neden olabilir.

Serbest radikal kaynakları Vücuttaki karbonhidrat, lipid ve proteinlerin ATP sentezi için oksidasyonu esnasında Enflamasyon sonucu makrofaj ve nötrofillerde üretim Trombositlerde, düz kaslarda üretim Alkol kullanımı ve sigara dumanı UV, X ve gama ışınları, mikrodalga ışınlar Pestisitler, Pb ve Cd gibi zararlılar Hava kirliliği, asbest, eksoz dumanı, mantar toksinleri Metal katalizli reaksiyonlar Organik materyalin yanması esnasında (pişirme, orman yangınlarıvolkanik aktivite)

Serbest radikal nedir? Serbest radikal (free radical) bir atomun dış yörüngesinde veya molekül orbitalinde bir veya daha fazla ortaklaşmamış elektron bulunduran molekül veya molekül parçacığıdır. Reaktif oksijen türleri (ROS: reactive oxygen species) ve Reaktif azot türleri (RNS: reactive nitrogen species) SERBEST RADİKAL olarak isimlendirilir. Bu moleküllerin reaktif türleri reaktif olmayan (non- radical) türlerinden genellikle daha güçlü reaktiftirler.

Serbest radikal oluşumu Serbest radikallerin oluşumu kovalent bağların kopması yoluyla oluşabilir. Bu süreç yüksek düzeylerde enerji gerektirir Oldukça reaktif olan bu moleküller bir kez oluştuktan sonra zincirleme reaksiyonları başlatabilir.

Rektif oksijen türleri (ROS) Oksijen merkezli radikaller Süperoksit (O2-) Hidroksil (OH) Peroksil (RO2) Lipid peroksil (LOO) Radikal olmayanlar oksijen türleri Hidrojen peroksit (H2O2) Hipokloröz asit (HOCl) Ozon (O3) Singlet oksijen (1Δg) veya (O2*)

Reaktif oksijen türlerinin (ROS) üretimi Cl– Myeloperoksidaz HOCl 1O2 ışık Hipoklorik asit Singlet oksijen O2•– + e– 2H+ O2 H2O2 + O2 Süperoksit anyonu Hidrojen peroksit HO2• H+ OONO– •NO HO• + HO– Fe2+ Fe3+ Hidroperoksil Radikali Peroksinitrit Hidroksil radikali

Rektif azot türleri (RNS) Reaktif azot türleri Nitrik oksit (NO•) Azot dioksit (NO2•) Radikal olmayanlar azot türleri Peroksinitrit (ONOO-) Nitröz asit (HNO2)

Nitrojen merkezli radikaller Nitrik oksit (NO) Endoteliyal kaynaklı gevşeme faktörü (EDRF) Nitrik oksit sentetaz (NOS) enziminin katalizlediği reaksiyon sonucunda L-arjinin’den meydana gelir. Fonksiyonları Vasküler fonksiyonlar, platelet aggregasyonu, immun yanıt, nörotransmitter, sinyal iletimi. Sitotoksisite NO + O2- ONOO- (yüksek toksisite)

Nitrik oksit sentezi

Serbest radikal toksisitesi Yüksek düzeydeki ROS’lar Hücre yapısına Nükleik asitlere Lipit ve Proteinlere zarar verebilecek önemli mediyatörlerdir.

Süperoksit radikali (O2-) Lipid peroksidasyonuna neden olur ve katalaz ve glutatyon gibi antioksidan sistemi zayıflatır. Ribonükleotidlere zarar vererek DNA sentezini, dolayısıyla protein sentezini bozar.

OH radikali Serbest radikallerin en güçlü olanıdır. Sitotoksik (hücre öldürücü) etkilidir. Hemen her moleküle atak yapıp yaşayan dokulardaki her moleküle hasar verebilir.

Antioksidan sistem

Antioksidanlar Hedefteki bir moleküle oksidatif hasarı engelleyen moleküllerdir. Bir antioksidan molekül aynı anda sadece bir serbest radikal ile reaksiyona girebilir ve kendi elektronlarından birini vererek serbest radikali nötralize eder. Böylece serbest radikalin elektron çalarak zincirleme reaksiyonlarının önüne geçer. Antioksidanlar hücre ve doku hasarını “temizleyerek” engellerler.

Antioksidan savunma nedir? Antioksidanlar serbest radikalleri temizler ve onların hücreye zarar vermelerini engelleyen moleküllerdir. Serbest radikaller çok sayıda sağlık sorunlarına neden olabilir. Bunlar arasında: Kanser Yaşlanma Kalp hastalıkları Mide sorunları gibi. Antioksidanlar metabolizma sonucu açığan çıkan ve toksik etkili serbest radikalleri nötralize ederek koruyucu etki gösterirler.

Organizmada antioksidan sistem Insan vücudu doğal olarak antioksidanları üretebilir. Ancak bazen serbest radikallerin zararlı etkilerine karşı % 100 koruyucu olmayabilir. Ayrıca, yaşlanmayla birlikte antioksidan sistemin etkinliği düşer. Bu sebeple antioksidan alımı hastalıkları önleyerek sağlık problemlerini azaltabilir. Bazı araştırmalar antioksidanca zengin gıdaların sağlık koruyucu etkisini göstermektedir.

Antioksidan savunma sistemi Enzimatik ve enzimatik olmayan olarak iki gruba ayrılır. A) Enzimatik antioksidanlar (vücutta üretilir, endogenous) Süperoksit dismutaz (SOD) Katalaz (CAT) Glutatyon peroksidaz (GPx) Glutatyon redüktaz (GR)

Metabolik antioksidanlar (vücutta üretilirler) B) Enzimatik olmayan antioksidanlar Metabolik antioksidanlar (vücutta üretilirler) indirgenmiş glutatyon (GSH), lipoik asit, koenzim Q, L-arjinin, melatonin, ürik asit, bilirubin, metal bağlayıcı proteinler, transferrin, seruloplazmin vb. ii) Besinsel antioksidanlar (dışarıdan alınanlar) Iz elementler (Se, Zn, Mn), falavonoidler, omega 3 ve 6 yağ asitleri, vitamin A, E, C.

Antioksidanca zengin yiyecekler Meyve ve sebzeler antioksidan A, C, E vitaminleri, beta- karatonler, likopen Selenyum ve çinko gibi önemli minerallerden zengindirler.

ROS’nin neden olduğu/zemin oluşturduğu patolojik bozukluklar Alzheimer, Parkinson ve MS, hazfıza kaybı gibi sinir sistemi bozuklukları (nörodejeneratif) Aterosikleroz, iskemik kalp hastalığı, hipertansiyon, şok gibi kardiyovasküler bozukluklar Astım, KOAH gibi akciğer hastalıkları Erken doğumla ilişkili hastalıklar Romatoid arthrit gibi otoimmün hastalıklar Böbrek hastalıkları, glomerulonefrit, üremi

Ülser gibi gastrointestinal hastalıklar Tümör ve knaser gelişimi Diyabet Yaşlanma Katarakt, retinopati gibi göz hastalıkları Deri hastalıkları Immünosüpresyon Infertilite

Sonuç Serbest radikal molekülleri fizyolojik sınırlarda fayda sağlarken, yüksek düzeyleri birçok patolojik bozukluğun gelişiminde rol oynar.

Bunları bilin Serbest radikal nedir, çeşitleri nelerdir Oksidanlar Serbest radikallerin organizmadaki zararları nelerdir Doğal ve organizma kaynaklı antioksidan sistemler nelerdir