Dildar Konukoğlu

Türkiye Aile Hekimliği Dergisi

Directory of Open Access Journals

1) ‹.Ü. Cerrahpafla T›p Fakültesi Biyokimya Anabilim Dal›, Doç. Dr.GiriflSerbest radikaller son y›llarda gittikçe artan birönemde tart›fl›lmaktad›r. Genellikle kabul edilengörüfl, diyabet, kanser gibi çeflitli durumlarda ser-best radikal düzeylerindeki art›fl›n hastal›klar›n direkt ne-deni olmay›p hastal›klar›n geliflmesi ve seyri ile ilgili pa-tolojilerin bir sonucu oldu¤udur. Serbest radikal hücre-nin normal metabolizmas› s›ras›nda da oluflmaktad›r.Ancak antioksidan sistemler kullan›larak serbest radikalhasar›ndan korunulmaktad›r. Çeflitli klinik patolojilerinortaya ç›kmas›nda antioksidan sistemlerin yetersizli¤iveya eksikli¤i söz konusudur. Bu nedenle antioksidanuygulamalar araflt›r›lmaktad›r. Bu yaz›da serbest radikal-lerin oluflmas›, etkileri ve antioksidan savunma sistemle-ri özet bir flekilde ele al›nm›flt›r.Serbest radikal reaksiyonlar› biyolojik sistemlerdeönemli bir yer tutarlar. Serbest radikal, bir orbitalindepaylafl›lmam›fl bir elektron tafl›yan herhangi bir bilefliktir.Atomun yap›s›nda bulunan elektronlar orbital ad› verilenbölgelerde birbirine göre z›t yönde hareket ederler ve herorbitalde en fazla iki elektron bulunabilir. Elektronlar›nbu hareketine spin denir ve bu hareketlerinden dolay›manyetik bir alana sahiptirler. Ayn› orbitalde birbirinez›t spin’e sahip bir elektron çiftinin ise manyetik alan›yoktur. Ancak paylafl›lmam›fl elektron’a sahip molekül-ler bir manyetik alan yaratabilirler. Elektronlar orbitalle-rinde çift halinde bulunduklar›nda o bileflik daha kararl›ve sabit bir yap›ya sahip olur. Eksik elektronlu molekül-ler, herhangi bir molekül ile etkileflime girer ve bu mole-külden ya bir elektron al›r ya da bir elektron verirler. BuAile Hek Derg 1997; 1(4): 197-200 S ü r e k l i  T › p  E € i t i m iSERBEST RAD‹KALLER VE ÖNEMLER‹FREE RADICALS AND THEIR ROLESDildar Konuko€lu1ÖzetHücrelerde aerobik metabolizma yoluyla normal olarak toksik oksi-jen metabolitleri oluflur ve bu oluflum diyabet, ateroskleroz ve reper-füzyon hasar› gibi baz› patolojik koflullarda önemli derecede artar.E¤er antioksidan savunma kapasitesi bu oksidan oluflum karfl›s›ndayetersiz kal›rsa doku hasar› meydana gelir. Bu olay reaktif oksijenmetabolitlerini tutan, oluflumlar›n› engelleyen veya endojen antiok-sidan kapasiteyi artt›ran çeflitli maddelerle, farmakolojik olarakfarkl› mekanizmalarla etkilenir.Bu yaz› serbest radikaller ve antioksidanlar ile bunlar›n sa¤l›k vehastal›ktaki rolleri hakk›nda bilgi vermektedir.Anahtar sözcükler: Antioksidan, oksijen, radikalSummaryToxic metabolites of oxygen are generated normally by aerobicmetabolism in cells and this generation can significantly increase incertain pathologic conditions, eg. diabetes, atherosclerosis or reper-fusion damage. When endogenous antioxidant defense capabilitiesare exceeded by this oxidant flux, tissue injury occurs. This processcan be intercepted pharmacologically at different levels with agentsthat scavenge reactive oxygen metabolites, block their generation,or enhance endogenous antioxidant capabilities.This article provides the knowledge of free radicals and antioxidantsand their roles in health and disease.   Key words: Antioxidant, oxygen, radical1997 © Yay›n haklar› Türkiye Aile Hekimli€i Uzmanl›k Derne€i (TAHUD)’a aittir. Her hakk› sakl›d›r. Deomed Medikal Medya taraf›ndan yay›mlanmaktad›r.Copyright © 1997 Turkish Society of Family Practice. All rights reserved. Published by Deomed Medical Publishing, a division of Deomed Medical Media, Istanbul.nedenle; serbest radikallerin reaksiyon gücü, radikal ol-mayan bilefliklerden daha fazlad›r.1,2Serbest Radikal Kaynaklar›1. Oksijen: Aerobik metabolizmas› olan memeliler-deki bafll›ca serbest radikal kayna¤›, oksijenin suya indir-genmesi s›ras›nda yer alan tek elektron aktarmalar› sonu-cunda oluflan reaktif partikülleridir.3 Bu reaksiyonlar s›-ras› ile;O2 + H+ +e → HO2 hidroperoksil radikali HO2 → ++ O2. süperoksid radikaliO2 + 2H+ +e → H2O2 hidrojen peroksidH2O2 + e → OH-+ OH hidroksil radikaliOH +e +H → H2OSuperoksid radikali; kuvvetli bir indirgeyici ajand›r.H›zl› bir flekilde dismutasyona u¤rayarak H2O2 ve O2oluflturur. Protonlanm›fl flekli olan hidroperoksil radikali(HO2) daha kuvvetli bir oksidand›r. H2O2 ise zay›f biroksidoredüktand›r. Ortamda transisyon metalleri (Fe, Cugibi) olmad›¤›nda oldukça sabittir. Katalaz ve glutatyonperoksidaz (GSHPx) taraf›ndan parçalan›r.4 OH radikali;lipid peroksidasyonunu uyaran bafll›ca radikal olup supe-roksid radikalinden veya Fe iyonlar› etkisi ile H2O2’denoluflur.52. Aktive nötrofiller: Hipoklorik asid aktive nötrofil-lerden üretilen güçlü bir oksidand›r. Fagosit sitoplazma-s›nda bulunan ve HEM içeren bir enzim olan miyelope-roksidaz (MPO), H2O2 ve Cl iyonlar›ndan hipoklorikasid (HOCl) oluflumunu katalize eder. HOCl superoksidradikali veya demir tuzlar› ile reaksiyona girerek hidrok-sil radikalini oluflturur.6,73. Nitrik oksid: Nitrik oksid ve nitrojen dioksid teksay›l› elektron tafl›rlar, bundan dolay› da serbest radikal-lerdir. Nitrik oksit kendisi zay›f bir indirgeyici ajan ol-mas›na karfl›n endojen serbest radikaller ile birleflerekperoksinitrit radikalini meydana getirir. Bu güçlü bir ok-sidan olup kolayl›kla hidroksil radikalini oluflturabilir.24. Mitokondriyal elektron transport sistemi: Mito-kondride oksijenin suya indirgenmesi s›ras›nda iç memb-randa lokalize elektron transport zincirinin bir bölümü-nün otooksidasyonu ile süperoksid radikali oluflur.85. Endoplazmik retikulum: Bu hücre içi membranlarsitokrom P 450 ve sitokrom b5 sistemlerini içermektedir-ler. Bu sistemler doymam›fl ya¤ asidlerinin ve ksenobi-yotiklerin oksidasyonunda rol oynarlar. Bu reaksiyonla-r›n oluflumu s›ras›nda serbest radikaller meydana gelir.96. Peroksizomlar: Peroksizomlar yüksek oranda ok-sidaz içerdiklerinden güçlü bir hücresel H2O2 kayna¤›olufltururlar. Bu peroksizomal enzimler aras›nda; D-Aminoasid oksidaz, ürat oksidaz, acil-KoA oksidaz bu-lunmaktad›r.10 7. Plazma membranlar›: Serbest radikal üretimineyol açan plazma membran enzimleri lipooksijenaz vesiklooksijenaz’d›r. Bu enzimlerin katalize etti¤i reaksi-yonlar sonucunda prostaglandinler, tromboksanlar, lo-kötrienler ve anafilaksinin yavafl etkili maddesi sentezle-nir.11 Serbest Radikallerin EtkileriSerbest radikaller oldukça reaktif moleküllerdir. Birçok biyomolekül ile reaksiyona girerek çeflitli bilefliklerolufltururlar. Bu bileflikler ço¤u kez toksik özellikler tafl›-maktad›rlar.1. Serbest radikallerin proteinler üzerindeki etkileri:Proteinlerin serbest radikal hasar›na karfl› duyarl›l›¤›,aminoasid bileflimine, proteinin aktivasyonundan veyayap›s›n›n düzenlenmesinden sorumlu aminoasidlerinyerleflimine, hasarl› proteinin onar›labilirli¤ine ba¤l›d›r.Peptid ba¤lar›, prolin ve lizin gibi aminoasidler serbestradikallerden oldukça kolay etkilenirler.122. Serbest radikallerin nükleik asidler ve DNA üzeri-ndeki etkileri: ‹yonize radyasyondan kaynaklanan hücremutasyonlar› ve ölüm, serbest radikallerin DNA ile reak-siyonu ile oluflur. Bu olaydan özellikle hidroksil radikalisorumlu tutulmaktad›r. Nükleik asid baz de¤iflimleri veDNA’da zincir k›r›lmalar› sitotoksisite’ye neden olurlar.Tamir sistemlerindeki yetersizlik sonucu mutasyonlargeliflir.13,143. Serbest radikallerin lipidler üzerindeki etkisi: Li-pid peroksidasyonu serbest radikaller taraf›ndan bafllat›-lan ve membran yap›s›nda bulunan poliansatüre ya¤asidlerinin oksidasyonunu içeren kimyasal bir olayd›r.Lipid peroksidasyonunu bafllatan radikaller, superoksidradikali, hidroksil radikali, peroksil radikal ve alkoksilradikali’dir. Demir iyonlar› özellikle lipid peroksidasyo-nununda önemli bir rol oynarlar.15 Lipid peroksidasyonuiki tiptir: a. Nonenzimatik lipid peroksidasyonu: Herhangibir radikalin poliansatüre ya¤ asidindeki metilenkarbonundan hidrojen atomunu uzaklaflt›rmas›.b. Enzimatik lipid peroksidasyonu: Siklooksijenazve lipooksijenaz reaksiyonlar› sonucunda oluflanhidroperoksidler ve endoperoksidler.Oksidatif hasar›n derecesini membran›n lipid/proteinoran›, fosfolipidlerin miktar›, ya¤ asidlerinin bileflimi vedoymam›fll›k derecesi ve membran›n ak›flkanl›¤› etkiler. Membran lipid peroksidasyonu sonucunda; hücreninmembran yap›s›ndaki hasar membran transport sistemle-rinde bozulmaya yol açar. Bunu iyon dengelerinin bozul-mas› ile hücre içi kalsiyum art›fl› ve buna ba¤l› proteaz-lar›n aktivitasyonu izler. Hücre içi organellerde de olu-flan lipid peroksidasyonuna ba¤l› membran hasar›n› veçeflitli litik enzimlerin salg›lanmas› ve buna ba¤l› hasarart›fllar› izler.198 Konuko€lu D. Serbest Radikaller ve ÖnemleriAile Hekimli¤i Dergisi Journal of Family Practice Cilt 1 Say› 4 1997 199Radikallere Karfl› Savunma Sistemleri Serbest radikallere karfl› vücutta ‘antioksidanlar’ ola-rak isimlendirilen savunma sistemleri bulunmaktad›r.Antioksidanlar çeflitli mekanizmalarla etkilerini göster-mektedirler.16 Bu mekanizmalar flunlard›r:1. Radikal oluflumunun s›n›rland›r›lmas›,2. Tetiklenen biyokimyasal reaksiyonlar›n durdurul-mas› 3. Radikal reaksiyonlar›n›n sona erdirilmesi,4. Oluflan radikallerin detoksifikasyonu,5. Hasarl› moleküllerin ortadan kald›r›lmas›Antioksidan moleküller yerleflim bölgelerine göre s›-n›fland›r›l›rlar:a. Hücreiçi antioksidanlar;Superoksid dismutaz (SOD): Superoksid radikaliniuzaklaflt›r›r.17Katalaz; yüksek konsantrasyonda oluflan hidrojen pe-roksidin’in detoksifikasyonunu sa¤lar.4 GSHPx; Düflük konsantrasyonda oluflan hidrojen pe-roksid’in detoksifikasyonunu sa¤lar.4Sitokrom oksidaz; oksijen’in suya indirgenmesi s›ra-s›nda radikal oluflumunu önler.8Glutatyon; hücre içi en önemli antioksidan olup pro-teinlerin aktif flekilde kalmas›n› sa¤lar.18b. Membranda bulunan antioksidanlar:E vitamini; ya¤da erir, en kuvvetli antioksidan vita-mindir. Radikal reaksiyonlar› s›ras›nda zincirleme gidenreaksiyonlar› bozmak suretiyle etki gösterir.19A Vitamini (Beta karoten); radikal toplay›c› etkisi ileantioksidan etki göstermektedir.20 Membran›n yap›sal organizasyonu; fosfolipid/koles-terol oran› radikal hasar›nda önemlidir. Doymam›fll›¤›nartmas› radikal etkisini artt›r›rken, fosfolipid art›fl› sa-vunmay› güçlendirir.21c. Hücre d›fl› antioksidanlar;8Transferrin; metal katalizli lipid peroksidasyonunayol açan demir iyonlar›n› ba¤layarak serbest demir olufl-mas›n› önler.Laktoferrin; demir’i ba¤lamak suretiyle etkili olansüt proteinidir.Haptoglobulin ve hemopeksin hemoglobini ba¤laya-rak serbest hemoglobin oluflumunu s›n›rlarlar.Seruloplazmin; bak›r iyonlar›n› ba¤lamak suretiylemetal katalizli reaksiyonlar› k›s›tlar.Ürik asid; radikal tutucu özelli¤i bulunmaktad›r.Askorbik asid; suda eriyen, antioksidan bir vitamin-dir, glutatyonla beraber E vitaminin antioksidan etkisin-de rol oynarlar.SOD ve GSHPx; Plazmada çok k›s›tl› antioksidan et-kileri bulunmaktad›r.Bilurubin,Mukus; içerdi¤i enzimler aç›s›ndan antioksidan özel-lik tafl›maktad›rGlukoz; fizyolojik konsantrasyonlarda antioksidanetkilidir. Yüksek konsantrasyonlarda radikal üretici ola-rak davranmaktad›r.Radikal Hasarlar›n›n Klinik ÖnemiPatojenezinde lipid peroksidasyonunun rol oynad›¤›çok say›da klinik tablo bulunmaktad›r; yafllanma süre-ci,22 radyasyonunun toksik etkileri,23 karsinojenik etkilersonucu tümör geliflimi,13 iskemi, hemoraji, travma,24,25kronik metabolik hastal›klar; Diabetes Mellitus,26,27 baz›karaci¤er hastal›klar›,28 yan›k29 ve ateroskleroz30,31 bunaörnek verilebilir.Sonuç olarak reaktif oksijen molekülleri önemli hücrehasarlar›na neden olmaktad›rlar. Serbest radikal oluflumla-r›na ait mekanizmalar›n ayd›nlat›lmas› do¤al antioksidan-lar›n tedavi amaçl› kullan›m›na ve yeni antioksidan ilaçla-r›n gelifltirilmesinin hedeflenmesine yol açm›flt›r.Kaynaklar1. Del Maestro R, Thow HH, Bjark J, Planker M, Arfors KE. Free radicalsas mediators of tissue injury. Acta Physiol Scand 1980 Suppl 492; 43-7.2. Halliwell B, Borish ET, Pryor WA, Ames EN, Saul RL. Oxygen freeradicals and human disease. Ann Intern Med 1987; 107: 526-45.3. Reilly PM, Schiller HJ, Bulkley GB. Pharmacologic approach to tissueinjury mediated by free radicals and other reactive oxygen metabolites.Am J Surgery 1991; 161: 488-501.4. Gaelani GF, Galiano S, Canepo L, Ferraris AM, Kirkman HN. Cata-lase and glutathione peroxidase are equally active in detoxification ofhydrogen peroxide in erthrocytes. Blood 1989; 73: 334-9.5. Halliwell B, Gutteridge JMC. Oxygen toxicity, oxygen radicals, transi-tion metals and disease. Biochem J 1984; 219: 744-52.6. Klebanoff SJ. Oxygen metabolism and the toxic properties of phagocy-tes. Ann Intern Med 1980; 100: 480-9.7. Simpson R, Alon R, Kobzik L, Valeri R, Shepro D, Hechtman HB.Neutrophil and nonneutrophil-mediated injury in intestinal ischemia re-perfusion. Annals of Surgery 1993; 218(4): 444-54.8. Halliwel B, Chirico S. Lipid peroxidation: its mechanism, measurement,and significance. Am J Clin Nutr 1993; 57: 7155-65.9. Jabs CM, Heglen P, Eklof B. Breakdown of adenine nucleotides forma-tion of oxygen free radicals, and early markers of cellular injury in endo-toxic shock. Eur J Surg 1995; 161: 147-55.10. Lefer AM. Eicosanoids of ischemia and shock. Fed Proc 1985; 44: 275-80.11. Kellogg EW, Fridovich I. Liposome oxidation and erythrocyte lysis byenzymically generated superoxide and hydrogen peroxide J Biol Chem1977; 6721-5.12. Trelstad RL, Lawley KR, Holmes LB. Nonenzymatic hydroxylations ofproline and lysine on reduced oxygen derivates. Nature 1981; 289: 310-5.13. Kanofsky JR. Singlet oxygen production by biological systems. ChemBiol Interact 1989; 70: 1-28.14. Floyd RA. Role of oxygen free radicals in carcinogenesis and brain isc-hemia. FASEB J 1990; 4: 2587-97.15. Slater TF. Free radical mechanism in tissue injury. Biochem J 1984; 222:1-15.16. Barber D, Harris S. Oxygen free radicals and antioxidants. A review. AmPharma 1994; 9: 26-35.17. Michelon AM, McCord JM, Fridovich I (Eds). Superoxide and supero-xide dismutase. London, Academic Press, 1976.18. Griffith OW, Meister A. Glutathione: interorgan translocation, turnoverand metabolism. Proc Natl Acad Sci 1979; 76: 5606-10.19. Liebler DC. The role of metabolism in the antioxidant function of vita-min E. Crit Reviews Toxicology 1993; 23(2): 147-69.20. Burton GW, Ingold KV. Beta carotene: an unusual type of lipid antioxi-dant. Science 1984; 224: 569-73.21. Jaeschke H. Mechanisms of oxidant stress-induced acute tissue injury.PSEBM 1995; 209:104-11.22. Jain SK. Evidence for membrane lipid peroxidation during the invivoaging of human erythrocytes. Biochem Biophys Acta 1988; 937: 205-10.23. Ward JF. Molecular mechanisms of radiation-induced damage to nucle-ic acids. Adv Radiat Biol 1977; 5: 181-7.24. Jeroudi MO, Hartley CJ, Bolli R. Myocardial reperfusion injury: Roleof oxygen radicals and potential therapy with antioxidants. Am J Cardiol1994; 73(10) 2B-7B.25. Taflç› I, Apayd›n BB, Konuko¤lu D ve ark. Karaci¤er iskemi ve reper-füzyon hasar›nda ibuprofen, siklosporin ve streptokinaz›n etkileri. Ça¤daflCerrahi Dergisi 1996; 10: 76-81.26. Konuko¤lu D, Çelik Ç, Akçay T, Hatemi H. Gliklazid uygulanan STZdiyabetik s›çanlar›n karaci¤er, böbrek ve abdominal aorta dokular›n›n glu-tatyon ve malondialdehit düzeyleri. Klinik Geliflim 1995; 8: 3566-9.27. Konuko¤lu D, Hatemi H, Özer EM, Gönen S, Akçay T. The erythrocy-te glutathione levels during oral glucose tolerance test. J Endocrinol In-vest 1997; 20: 471-5.28. Marubayashi S, Dohi K, Ochi K, Kawasaki T. Role of free radicals inischemic rat liver cell injury. Surgery 1989; 99: 184-92.29. Çetinkale O, Belce A, Konuko¤lu D ve ark. Evaluation of lipid peroxi-dation and total antioxidant status in plasma of rats following thermal in-jury. Burns 1997; 23(2): 114-7.30. Belch JJF, Chopra M, Hutchinson S ve ark. Free radical pathology inchronic arterial disease. Free Radic Biol Med 1989; 6: 375-8.31. Konuko¤lu D, Hatemi H, Akçay T, Taflan E. Trimetazidin’in eritrosit li-pid peroksidasyonu ve glutatyon düzeyine etkisi. Türkiye Klinikleri Kar-diyoloji Dergisi 1997; 10(2): 73-7.200 Konuko€lu D. Serbest Radikaller ve ÖnemleriGelifl tarihi: 05. 07. 1997 Kabul tarihi: 23. 08. 1997 ‹letiflim adresi:Doç. Dr. Dildar Konuko¤lu‹.Ü. Cerrahpafla T›p Fakültesi Biyokimya Anabilim Dal›K. M. Pafla 34303 ‹STANBULTel:  (0212) 558 48 00 

SERBEST RADİKALLER VE ÖNEMLERİ

https://turkjfampract.org/article/download/38/37

SERBEST RADİKALLER VE ÖNEMLERİ

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Directory of Open Access Journals