Tioller.

... konulu sunumlar: "Tioller."— Sunum transkripti:

1 Tioller

2 Tiol terimi sülfür içeren bileşikleri ifade eder
Tiol terimi sülfür içeren bileşikleri ifade eder. Sülfür, aminoasit, protein, enzim, vitamin ve diğer biyomoleküllerin biyolojik yapıtaşları için gerekli olan önemli bir inorganik elementtir. İnsan ve tek-mideli (monogastrik) hayvanların aksine, bitkiler inorganik sülfürü kullanabilir, metionin ve sistein gibi tiol (sülfür) içeren aminoasitleri sentezleyebilir.

3 Tiol içeren bileşikler tüm vücut hücrelerinde bulunur ve yaşamsaldır
Tiol içeren bileşikler tüm vücut hücrelerinde bulunur ve yaşamsaldır. Glutatyon, sistein, N-asetilsistein, penisilamin gibi bu bileşiklerin bir çoğunun antioksidan özelliğe sahip olmaları, onlara hücreyi oksidatif strese karşı koruyucu özellik kazandırmıştır

4 NAC, sistein ve D-penisilamin gibi tioller ağır metal şelatörüdürler
NAC, sistein ve D-penisilamin gibi tioller ağır metal şelatörüdürler. Bu tioller bakır, krom, kurşun, arsenik gibi ağır metal zehirlenmelerinin tedavisinde kullanılmaktadırlar. Ayrıca D-penisilamin Wilson hastalığının tedavisinde de kullanılmaktadır.

5 Tiol gruplarını taşıyan bileşiklerin biyolojik önemi üzerinde 20 yıldan fazla bir zamandır çalışılmaktadır. Doğal organik sülfür bileşiklerinin antimutajenik ve antikanserojenik özelliklere sahip olduğunu gösteren çalışmalar vardır

6 Meyve ve Sebzelerin Biyolojik Tiol Kapasitesi
Sebze ve meyvelerin kronik hastalıklara karşı koruyucu özelliklerini konu alan birçok rapor vardır.

7 Göze çarpan diğer bir hipotez ise meyve ve sebzelerdeki birçok besleyici veya besleyici olmayan bileşenlerin antioksidan potansiyeline dayanmaktadır. Bu hipoteze göre meyve sebzelerden alınan antioksidanlar oksidatif hasarın azaltılmasında etkin bir rol oynar.

8 Sebze ve meyvelerin koruyucu etkisinin arkasındaki mekanizma çok iyi bilinmemektedir. Bir hipotez sebze ve meyvelerin reaktif moleküllere karşı savunma sistemimizi kuvvetlendiren faktörleri içerdikleri yönündedir.

9 Bilimsel çalışmalar meyve sebze tüketiminin kanser riskini azalttığı hipotezini desteklemektedir.

10 Meyve sebzece zengin diyetle beslenmenin, oksidatif stresin neden olduğu kanser, kalp damar hastalıkları ve diğer dejeneretiv hastalıkların oluşumunu ve ölüm oranını önemli ölçüde azaltmaktadır.

11 Epidemiyolojik çalışmalar yeme alışkanlıkları ile kalp hastalıkları, kanser, diyabet, Alzheimer gibi kronik hastalıklar arasında önemli bir ilişki olduğunu göstermiştir. Oksidatif hasarın tetiklediği kanserin diyette bol meyve ve sebze bulundurarak önlenebileceğini veya en azından sınırlandırılabileceğini kanıtlayan çok sayıda çalışma vardır.

12 Tioller (veya biyolojik tioller) sülfidril grubu taşıyan bir tip merkaptan olarak karakterize edilen bileşiklerdir. Bunlar kanser, Alzheimer ve diğer hastalıkların oluşmasında öncülük eden oksidatif hasara karşı hücreyi korurlar

13 Bu önemli biyolojik tioller glutatyon (GSH, L-γ-glutamyl cysteinyl-glycine), sistein (CYS), homosistein (HCYS), N-acetylcysteine, (NAC), γ-glutamyl cysteine (GGC), captopril (CAP) gibi bileşikleri içine almaktadır.

14 Sebzeler ve meyveler çeşitli konsantrasyonlarda yüksek antioksidan özelliğe sahip önemli biyolojik tiolleri de içermektedir.

15

16 Thiols concentrations in fruits (nmol/g wet weight)
NAC GSH CYS Orange ND 5 11 41 2 Lemon 4 0 5 0 6 0 Grapefruit 13 3 15 2 Mango 59 6 10 0 Papaya 136 12 58 5 Banana 7 0 Strawberry 5 1 39 8 59 5

17

18 THIOL

19 Reaction of NPM with compounds containing free sulfhydryl groups

20 Tiolller antimutajen ve antikanserojen olarak da bilinirler
Tiolller antimutajen ve antikanserojen olarak da bilinirler. Bu önemli fonksiyonlarından dolayı tiollere olan ilgi giderek artmaktadır

21 Tiol bileşiklerinin antifungal etkisi olduğu yapılan çalışmalarla kanıtlanmıştır

22 GSH (Glutatyon) En yaygın tiol bileşenlerinden biri olan ve birçok sebze ve meyvenin bileşiminde bulunan GSH, hücrede bir antioksidan olarak çok önemli göreve sahiptir.

23 GSH

24 Hayvan, bitki ve mikroorganizmaların dokularında milimolar düzeyinde yaygın olarak bulunan GSH tripeptit yapısında, predominant intrasellüler düşük molekül ağırlığına sahip bir tiol bileşiğidir.

25 GSH hücreyi glutatyon S-transferaz (GST) ve glutatyon peroksidaz (GPx) tarafından katalizlenen oksidasyona ve reaktif oksijen cisimlerinin toksik etkilerine karşı korumasının yanı sıra protein ve DNA sentezinde, iltihapların tedavisinde önemli rol alan leukotrienlerin sentezinde ve birçok proteinin sülfidril gruplarının indirgenmiş durumlarının muhafaza edilmesinde önemli rol oynar.

26 GSH kendiliğinden gelişen oksidasyona karşı kısmi bir direnç gösterir
GSH kendiliğinden gelişen oksidasyona karşı kısmi bir direnç gösterir. Hidroksil radikalleriyle (OH*) enzimatik olmayan reaksiyonlara girerek reaktif olmayan bileşikler oluşturur. Ayrıca H2O2 in ve lipit peroksidasyonu sırasında oluşan organik peroksitlerin detoksifikasyonunda çok önemli rol oynar.

27 GSH, internal toksik ajanlara (hücresel aerobik respirasyon ve fagosit metabolizması gibi) ve eksternal ajanlara (NO, sülfür oksit, sigara dumanındaki ve diğer kirleticilerdeki bileşenler gibi) karşı koruyucu rol oynar. Sisteinin sülfidril grubu bu ajanları nötralize eder

28 GSH in hücre içi seviyesinin yeterli düzeye ulaşması toksik ajanların zararlı etkilerinin yok edilmesi için bir zorunluluktur.

29 GSH esas olarak karaciğerde (depo olarak kullanılır) ve akciğerde sentezlenir.

30 Hücre stoplazmasında GSH in sentezi iki ayrı enzimatik aşamada gerçekleşir. Birincisinde glutamik asit ve sistein amino asitleri γ-glutamilsistein sentataz tarafından birleştirilir. İkinci aşamada ise GSH sentataz glisini bir dipeptit olan γ-glutamilsisteine GSH formunu oluşturmak için ekler.

31 Glutatyon peroksidaz, hidroperoksidlerin redüksiyonları sırasında GSSG formasyonunu katalizler. GSH, GSSG redüktazın katalizörlüğünde GSSG den rejenere olabilir.

32 GSSG

33

34 Hücrede kritik öneme sahip GSH/GSSG oranı sistemin varlığını sürdürmesi ve regülasyonu için zorunludur. Toksifikasyon süresince, toksik bileşikler glutatyon transferaz tarafından GSH e bağlanırlar. Bunu net GSH kaybıyla sonuçlanan birçok reaksiyon izler

35 Enzimatik ve nonenzimatik reaksiyonlarla, hem aerobik hem de anaerobik şartlarda oluşabilen, yapılarında karbonil grubu bulunduran 3- deoksiglukozon (3-DG), glioksal, metilglioksal (MGO), malondialdehit (MDA), 4-hidroksinonenal (4-HNE) gibi bileşiklere, reaktif karbonil bileşikleri (reactive carbonyl compounds; RCC) adı verilmekte (1) ve RCC, protein yapılarında bulunan arginin, lizin ve sistein artıklarının amino ve tiyol grupları ile reaksiyona girerek protein üzerinde karbonil grupları (protein carbonyl compounds; PCC)’ nın oluşumuna neden olmaktadır (2). Organizmada RCC ve dolayısıyla PCC seviyelerinin artması da “karbonil stres” olarak tanımlanmaktadır (3).

36 Daha da önemlisi, bu modifiye protein yapıları, glikasyon/glikoksidasyon olarak adlandırılan bir dizi reaksiyonla intra- ve inter-moleküler çapraz bağlanmalar yaparak, ileri glikasyon son ürünleri (advanced glycation end products; AGE)’ni oluş- turmaktadır (1,3). Günümüzde, AGE oluşumu ve karbonil stres, diyabetes mellitus (DM), ateroskleroz, yaşlanma ve Alzheimer gibi pek çok hastalığın etiyopatogenezinden sorumlu tutulmaktadır (3).

37 Deney hayvanlarıyla oluşturulan diyabet modellerinde (4) ve DM’li hastalarda (5), MDA, 4-HNE, MGO, glioksal ve 3-DG gibi RCC düzeyleri yüksek bulunduğundan (4,5); toksik etki ve/veya komplikasyonların hangi bileşikten, hangi oranda ve hangi mekanizmalarla oluştuğunu belirlemek, ancak her bir molekülün izole olarak kullanıldığı, deneysel çalışmalarla ortaya konulabilir. MGO’nun, doku ve plazmada başlıca AGE prekürsörü oluşu; DM hastalarında yüksek seviyelerde bulunması; karbonil stresin yanı sıra, serbest oksijen radikalleri (SOR) üreterek oksidatif strese, mutasyonlara ve apopitoza neden olması gibi pek çok faktör (6), deneysel çalışmalarda toksik ajan olarak MGO kullanımına yol açmaktadır.

38 GSH/GSSG oranı oksidatif stresin önemli bir parametresi olarak kullanılır. Bu oran normal fizyolojik şartlar altında 10 un üzerindedir.

39 GSH sentezinde rol alan enzim aktivitesinin artması ve GSH azalması GSH konsantrasyonununun artmasının birincil sebebidir.

40 Bunun tersine GSH peroksidaz ve GSH transferaz aktivitesinin artması GSH konsantrasyonunun azalmasına sebep olur. GSH seviyesindeki azalmalar birçok olumsuz koşul altında gerçekleşir.

41 HIV enfeksiyonu ve travma gibi hastalıklar sırasında GSH konsantrasyonunda düşüş meydana geldiği rapor edilmiştir.

42 GSH viral hastalıklarda boşalır
GSH viral hastalıklarda boşalır. Bu tipik kanser, AIDS, viral hepetit B ile ilişkilidir. GSH boşalmasıyla virüs enfekte olmuş hepatosit arasında önemli korelasyon vardır.

43 Hücresel GSH/GSSG redoks durumu proliferasyon (aşırı hücre çoğalması), diferansiasyon (hücrenin farklılaşması) ve apoptosis (hücrenin programlı ölümü) ile ilişkilidir.

44 Bunun yanı sıra GSSG bir miktar da olsa GSH in fonksiyonlarını yerine getirir. Çünkü intestine, GSSG redüktaz mekanizmasına sahiptir. Bu nedenle gıdalardaki GSH biyoyararlılığından söz ederken GSSG konsantrasyonları da göz önünde bulundurulmalıdır

45 GSH in gıda endüstrisinde kullanımına yönelik çalışmalar da yapılmaktadır. Olui et al (2006) yaptıkları bir araştırmada GSH in fresh-cut armutta ki enzimatik esmerleşmeyi 4 0C de 21 gün boyunca engellediğini ortaya koymuştur

46 Yapılan bir başka çalışmada GSH in elma ve patatesteki enzimatik ve enzimatik olmayan esmerleşmeyi engellemede sodyum sülfit kadar etkili olduğunu belirlemişlerdir

47 Bunun yanı sıra GSH in gıda sektöründe kullanımını veya gıdalardaki konsantrasyonunu etkileyen faktörlar de söz konusudur. Şöyle ki Birleşmiş Milletler Gıda ve İlaç İdaresi tarafından “GRAS” (Generally Recognized as Safe) statüsünde kabul edilmiş ve ayrıca Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tarafından gıda katkı maddesi olarak onaylanmış tek bakteriosin olan nisin, çiğ et ve et ürünlerinde GSH ile konjugasyon yaparak GSH oranında azalmaya neden olmaktadır. Bu azalmanın pişmiş ürünlerde gerçekleşmediği yapılan araştırmalarla tespit edilmiştir .

48 İnsan plazma GSH seviyesindeki düşüş ile HİV enfeksiyonu, premature bebek doğumu protein enerji malnutrisyonu ve alkolik siroz arasında ilişki bulunmuştur

49 Yiyeceklerden gelen toksik maddelere ve oksidatif hasara karşı bağırsakları korumak için GSH hayati bir öneme sahiptir. Ayrıca GSH bağırsakların normal gelişimi ve fonksiyonları için de gerekli bir tiol bileşenidir.

50 GSH in sentezi, fonksiyonları üzerine in vivo ve in vitro çok sayıda çalışma yapılmış olmasına rağmen gıdalardaki içeriği üzerine yapılmış araştırmaların sayısı kısıtlıdır. Gıdalardaki GSH konsantrasyonunu yetişme koşulları, mevsimsel ve coğrafi farklılıklar, bitki türü, proses, depolama ve hazırlama koşulları gibi faktörler etkiler.

51 Örneğin depolama, proses ve hazırlama aşamasında kolaylıkla okside olur. Hatta birçok gıda reaktif elektrofil bileşiklerini içerdiği için besin sindirildikten sonra bile konsantrasyonu azalabilir

52 Dondurulmuş gıdalar GSH içeriği açısından genellikle taze olanlarla yarışabilecek durumdadır

53 Hyperium türüne ait baharatlarda yapılan bir çalışmada sıcak hava koşullarında kurutulan örneklerdeki GSH konsantrasyonu 0.96 µmol g-1 DW den 0.12 µmol g-1 DW e düşerken dondurarak kurutulan örneklerin GSH içeriğinde herhangi bir azalma tespit edilmemiştir .Sicillian Cactus Pear Fruit suyuna pastörizasyon uygulandıktan sonra ise GSH içeriğinin tamamının kaybolduğu gözlenmiştir . Konserve edilmiş havuç ve şişelenmiş elma suyundaki GSH in tamamı kaybolmaktadır

54 Gıda sektöründe çeşitli amaçlar için kullanılan dezenfektanların GSH konsantrasyonuna etkisini belirlemek için yapılan bir çalışma dezenfektanların, özellikle hidrojen peroksidin sebzelerdeki GSH miktarının önemli derecede kaybolmasına sebep olduğu ortaya koyulmuştur. Yapılan bir çalışmada organik olarak yetiştirilen kuşkonmaz, ıspanak, yeşil fasulye ve kırmızı biberdeki GSH konsantrasyonunun geleneksel olarak yetiştirilene kıyasla daha düşük olduğunu tespit etmiştir .

55 Çalışmalar besinlerle alınan GSH lipit peroksitlerini ve absorbsiyonunu azatlığını göstermiştir. GSH ce yüksek gıdaların tüketimiyle oral ve gırtlak kanser riskinin %50 azaltıldığını gösteren çalışmalar vardır.

56 GSH gıda işleme ve hazırlama aşamasında kolayca okside olabilir
GSH gıda işleme ve hazırlama aşamasında kolayca okside olabilir. Nitekim Jones (1995) yaptığı bir çalışmada konserve edilmiş havuç ve şişelenmiş elma suyundaki GSH in tamamının kaybolduğunu göstermiştir.

57 Gıdalarda GSH in okside formu olan GSSG (disüldit) de bulunur (Dean P Jones 1995) . Qiang ve ark (2005) yaptıkları bir çalışmada çeşitli sebzelerdeki GSSG miktarlarını saptamışlardır.

58 Yapılan çalışmalar GSH in bitkileri ağır metal zehirlenmesine karşı koruduğunu ve GSH seviyesinin antosiyanin birikimini etkilediğini ortaya koymuştur

59 Bir in vitro çalışmada nitrit ve drug arasındaki reaksiyon başlangıcında eklenen GSH, NAC ve vitamin C nin mutajenitenin inhibasyonunda eşit etkiye sahip oldukları gözlenmiştir. Bununla beraber nitrozasyon reaksiyonu tamamlandıktan sonra ise sadece GSH ve NAC inhibasyonda etkin olmuştur.

60 Ayrıca GSH ve NAC nitrat ile reaksiyona girerek nutajenitiseni elimine etmektedirler. Fakat reaksiyon hızlı temizleme özelliğine sahip asskorbik asit ile karşılaştırıldığında daha yavaş gerçekleşmektedir. Bu bulgular ışığında askorbik asidin nitrozasyon reaksiyonları nitrozasyon ürünlerini etkilemeden inhibe etmekte buna karşın tioller nutajenik nitroderivativlerin bloke edilmesinde oldukça yüksek etkiye sahiptir.

61 GSH peroksitleri indirgeyen ve oksidatif hasara karşı DNA yı koruyan bir enzim olan GSH peroksidazın substratıdır

62 NAC (N-asetilsistein)
NAC direk ve indirekt antioksidan özelliklere sahip bir monotioldür. Bileşimindeki serbest tiol grubu ROC un elektrofilik gruplarıyla reaksiyona girme özelliğine sahiptir. Böylece direk antioksidan özelliğini gösterir.

63 NAC

64 Tiol taşıyan bir antioksidan olan NAC bir çok oksidatif stres durumunu yatıştırmak için uzun süreden beri kullanılmaktadır.

65 Antioksidan özelliğinin GSH sentezini teşvik etme özelliğinden kaynaklandığına inanılmaktadır.

66 Ayrıca GSH in ön maddesi olarak indirek görevini yerine getirir.

67 İn vitro çalışmalar göstermiştir ki NAC hücre içine kolayca girebilmekte ve GSH oluşturan amino asitlerden biri olan sisteinin sentezinde kullanılmaktadır

68 NAC zaten akciğer kanserine zemin hazırlayan solunun hastalıklarında yaygın olarak kullanılan bir ilaçtır. NAC nin gıda katkısı olarak kullanılması ve besinlerin protein kalitesinin arttırılması araştırmacılar tarafından önerilmektedir.

69 Gıdalara eklenen NAC nin apoptosise karşı koruyucu etki gösterdiği çalışmalarda tespit edilmiştir

70 Karaciğer ve beyin gibi organlarda ROS un bulunması sonucu GSH GSSG ye okside olur. Tiol taşıyan bir antioksidan olan NAC zayıf bir süperoksit anyonlarını temizleyici olmasına ve H2O2 ile reaksiyona yavaş girmesine rağmen HOCl ve hidroksil radikallerini temizlemede çok güçlü bir etkiye sahiptir. NAC ya direk veya indirek serbest radikal temizletyicisi olabilir

71 Kronik bronşidin tedavisinde mukolitik ajan olarak kullanılan NAC asetaminopen zehirlenmesine karşı bir antidottur. Ayrıca HIV enfeksiyonunun terapisinde kullanılması önerilmektedir.

72 Bunun dışında çalışmalar NAC nin boron ve kronuyum gibi bazı ağır metal toksiditesine karşı şelatör özelliğine sahip olduğunu göstermiştir. NAC uzun yıllardan beri bir çok klinik durumlarda kullanılmaktadır

73 Sistein Sisteinin vücuttaki kaynağı günlük diyetteki proteinler ve esansiyel bir amino asit olan metioninin transulfiralisyonudur.

74 CYS

75 GSH in sentezi sisteinin ortamda bulunmasına bağlıdır
GSH in sentezi sisteinin ortamda bulunmasına bağlıdır. Sisteinin karışık disülfitlerin regülasyonu kadar vücut hücrelerinin varlıklarının korunması ve nitrojen dengesinin kontrolünde önemli rol oynadığı bulunmuştur.

76 Sistein demir ve selenyumun absorbsiyonununda bir redüktant olarak görev yapar

77 CAP Kaptopril, bir anjiyotensin dönüştürücü inhibitörüdür (ACE). Yani Kan damarlarının daralmasına yol açan bir maddenin (anjiyotensin 2) üretimini bloke eder. Günümüzde oldukça sık kullanılan hipertansiyon ilaçlarının yapısında bulunur.

78 CAP

79 Günümüzde oldukça sık kullanılan hipertansiyon ilaçlarının yapısında bulunur. Ayrıca reaktif oksijen cisimciklerini temizleme özelliğine sahiptir. Ayrıca diquatın indüklediği katarakta oksitatif modifikasyona karşı koruyucu etki göstermektedir.

80 CAP metal şelatör işlevi görerek antioksidan görevini de yerine geirir

81 Bazı in vitro çalışmalar kaptoprilin superoksit dismutaz ve glutatyon peroksidaz gibi antioksidan enzimlerin aktivitesini arttırdığını göstermiştir. Diabetik hastalarda serum lipit peroksid konsantrasyonunu azalttığı da gene araştırmacılarca rapor edilmiştir. Ayrıca hipertansiyon hastalarında antioksidan kapasitesini geliştirdiği belirtilmektedir.

82 PENİSİLAMİN 1953 de böbrek hastalarının idrarında penisilin B nin bir metaboliti olarak tesadüfen bulunmuştur.

83 Penisilamin

84 O zamandan beri amino tiol yapısından ve şelat özelliğinden dolayı Wilson hastalığının tedavisinde serum bakır düzeyini azaltmak için kullanılmaktadır.

85 Wilson hastalığı Karaciğer, beyin ve diğer hayati organlarınızda fazla miktarda bakır birikmesine neden olan kalıtımsal bir hastalıktır. Normalde bakır besinlerinizden absorbe edilir ve herhangi bir aşırı miktarı safrayla atılır. Fakat Wilson hastalığı olan kişilerde bakır düzgün şekilde elimine edilmez ve bunun yerine muhtemelen yaşamı tehdit eden bir seviyeye birikir. Tedavi edilmeden bırakıldığında Wilson hastalığı öldürücüdür. Erken teşhis edildiğinde Wilson hastalığı kolaylıkla tedavi edilir ve rahatsızlığı olan pek çok kişi normal yaşamlar sürer.

86 Ayrıca kandaki düşük düzeyli (25-40 g/dl) kurşun zehirlenmelerinin tedavisinde özellikle çocuklarda 1956 dan beri kullanılmaktadır.

87 Homosistein Metioninin demetilasyonu ile oluşan sülfür içeren esansiyel olmayan bir amino asittir. Epidemiyolojik çalışmalar kandaki yüksek total homosistein konsantrasyonunun kardiyovasküler hastalıklar için bağımsız bir risk faktörü olduğunu göstermiştir.

88 Homosistein

89 Yüksek homosistein konsantrasyonu toplumumuz için de önemli bir risk faktörü olabilir. Çünkü, Türk toplumu nisbeten total kolesterol seviyesi düşük, buna karşılık koroner arter hastalığı sıklığı yüksek bir topluluktur. Homosistein gibi lipid dışı risk faktörleri bunda rol oynayabilir.

90 Biyokimyasal ölçümlerden serum folat ve B12 düzeyi azaldıkça homosistein konsantrasyonunun arttığı gösterilmiştir

91

92 Bir çalışmada organik ve geleneksel tarım yöntemiyle üretilen bazı sebzelerde tiol içeriği saptanmıştır. Buna göre:

93

94

95

96

97 Bu çalışmada ayrıca GSH/GSSG oranı da tespit edilmiştir.

98

99

100

101

102 The ratio GSH/GSSG in conventionally and organically grown vegetables
Asparagus 575 ± 61* 156 ± 24 Spinach 4.3 ± 1.2* 0.78 ± 0.19 Green Bean 34 ± 10* 47 ± 19 Red Pepper 53 ± 14* 31 ± 6