SERBEST RADİKAL veya YAKICI KİMYASAL NEDİR?
*
Free radicals, antioxidants
**
Yapılarında eşleşmemiş elektron içeren atom, atom grubu veya moleküllere serbest radikal denir.
***
Serbest radikaller sıklıkla elektron taşıyıcı enzim sistemlerinin faaliyetleri nedeniyle meydana geldikleri gibi, moleküldeki bağların homolitik olarak parçalanması sonucu elektronlardan her birinin farklı atomlar üzerinde kalmasıyla da üretilebilirler. Ayrıca iyonize radyasyon da serbest radikal kaynaklarından biridir.
Serbest radikaller aşırı üretilmeleri halinde toksiktirler ve hücrelerdeki lipidleri, proteinleri ve DNA’yı oksitleyerek peroksidasyona ve modifikasyona neden olabilirler. Bu olaya “oksidatif stres” denir.
Ayrıca vücutta bağışıklık sistemine ait hastalıklar, yaşlanma, ateroskleröz, iskemik hasar, hipertansiyon, nörolojik hastalıklar, akciğer ve karaciğer hastalıkları, göz hastalıkları, mutajenezis, karsinojenezis, infeksiyöz hastalıklar ve ürolojik hastalıklar gibi hastalıklara da eden olabilirler.
Reaktif oksijen türlerinin biyolojik sistemlerde yararlı etkilerinin yanında zararlı etkileri de vardır. Serbest radikallerin yararlı etkilerine, hücreiçi hücrelerarası sinyal iletiminde önemli roller oynamaları örnek olarak verilebilir. Makrofajlar ve nötrofiller, IL-12 ve TNF-α ile uyarıldıklarında patojenlere karşı bakterisidal etkilerini ürettikleri ROS ile gösterirler.
Serbest radikaller somatik hücrelere ve bağışıklık sistemine saldıran moleküllerdir. Antioksidanlar da bu serbest radikallerin etkilerini nötralize eden, kanser, kalp hastalıkları ve erken yaşlanmaya neden olabilecek zincir reaksiyonlarını engelleyen moleküllerdir.
Oksidasyona neden olan serbest radikaller temel olarak oksijen kaynaklı metabolitler, (süperoksit anyonları O2 -, hidrojen peroksit H2O2, hidroksil radikali (OH), hipokloröz asit, kloraminler, azot dioksit, ozon ve lipit peroksitlerdir. Serbest radikal oluşumuna sigara, herbisit ve pestisitler, çözücüler, petrokimya ürünleri, ilaçlar, güneş ısınları, X-ısınları, hatta yiyeceklerde bulunan bazı bileşikler neden olur. Egzersizler de oksijen kullanımındaki artışla beraber serbest radikal oluşumuna neden olurlar. Oksijen, iki elektronu eşleşmemiş şekilde bir konfigürasyona sahiptir. Bu yüzden biradikal olarak değerlendirilmektedir. Oksijen molekülü reaktif olmamasına rağmen diğer radikallerle reaksiyona girme özelliğine sahiptir. Oksijen, iki elektronu eşleşmemiş şekilde bir elektron dağılımına sahiptir. Oksijen molekülü tek elektron alarak süperoksiti (O2), iki elektron indirgenmesi ile hidrojen peroksiti (H 2O 2) meydana getirir. Süperoksit, doğrudan zararlı bir serbest radikal olmamakla birlikte, geçiş metal iyonlarının indirgeyicisi ve H2O2 kaynağı olarak önemli bir yere sahiptir. Süperoksit fizyolojik pH’da kendiliğinden ya da süperoksit dismutaz (SOD) ile katalize edilen bir reaksiyonla H 2 O 2 oluşturabilir. Oluşan H 2 O 2 ile demir tuzlarının reaksiyonu birçok radikalin oluşumuna zemin hazırlar.
Fenton reaksiyonunda O2- öncelikle bir metal (Cu+2 veya Fe+3) iyonu ile reaksiyona girer böylece indirgenmiş metal ve O2 meydana gelir. Daha sonra indirgenen metal iyonu H2O 2 ile reaksiyona girerek başlangıçtaki metal iyonunu ve hidroksil radikalini (OH) oluşturur. H2O 2 , OH - radikalini meydana getirmek için Cu+2 ile Fe+2 iyonuna oranla daha çok reaksiyona girer. Hidroksil radikali canlı hücrelerde bulunan polisakkaritler, aminoasitler, fosfolipidler, DNA bazları ve organik asitler gibi pek çok molekülle reaksiyona girebilir. Hidrojen peroksit, myeloperoksidaz enzimi (MPO) katalizörlüğünde Cl- ile reaksiyona girerek daha güçlü bir radikal olan hipokloriti (HOCl) meydana getirir.
HOCl, alkilperoksil radikali (OOCR), O 2- ve OH - ile birlikte lipid peroksidasyonunu başlatan oksijen radikalidir. Lipid peroksidasyonu, membranlarda bulunan doymamış yağ asitlerinin (PUFA) serbest oksijen radikalleri tarafından peroksitler, alkoller, aldehitler gibi çeşitli ürünlere yıkılması sonucu oluşur. Lipid hidroperoksitleri yıkımlandığında çoğu biyolojik olarak aktiftir. Bu bileşikler ya hücre düzeyinde metabolize edilirler ya da başlangıçtaki etki alanlarından diffüze olup hücrenin diğer birimlerine hasar verirler. Ortamda artmış olarak bulunan reaktif oksijen türleri nitrik oksit (NO) ile birleşip peroksinitrit (ONOO-) oluşumuna yol açmaktadır. Peroksinitritin doğrudan DNA hasarına yol açarak apoptotik yolakları tetiklemesi söz konusudur. NO memeli canlı hücreleri tarafından uygun miktarda üretildiğinde konak savunması, nöronal iletişim, yangı ve vasküler regülasyon gibi fizyolojik süreçlerde anahtar sinyal molekülü olarak görev yapar. Bunun yanında aşırı ve kontrol edilemeyen NO sentezi, insanlarda birçok ölümcül hasara neden olabilir. Bunların arasında en önemli leri inme, diyabet, nörodejenerasyon, artrit ve kronik yangı bulunmaktadır. Nitrik oksit, NO sentetaz (NOS) adı verilen enzimler vasıtasıyla Larjininden sentezlenen, kolaylıkla hücre içine ve hücre membranlarına difüze olup moleküler hedeflerle reaksiyona girebilen küçük, kısmen kararlı bir serbest radikal gazdır. Farklı genlerden kaynaklanan ve değişik sinyal yollarıyla regüle edilen 3 tip NOS enzimi bulunmaktadır. Bunlar nöronal (nNOS), sitokin ve lipopolisakkarit-uyarılabilir (iNOS) ve endotelyal (eNOS) nitrik oksit sentetazdır.
Nitrik oksitin doğrudan etkisi daha ılımlı olmakla beraber, O2- ile birleşip NOO- oluşturarak olumsuz etkisini artırmaktadır. Peroksinitrit proteinlerdeki tirozin artıklarını nitrotirozinleri oluşturmak için modifiye eder. Nörofilamentlerin ve aktin gibi yapısal proteinlerin nitrasyonu patolojik şartların ortaya çıkmasına neden olmaktadır. İnsanlarda ateroskleroz, myokardiyal iskemi, septik ve hasarlı akciğerler, yangısal bağırsak hastalığı ve amyotropik lateral skleroz gibi durumlarda nitrotirozinlerin ortaya çıktığı bildirilmektedir. Reaktif oksijen türleri mitokondriyal solunum zinciri, sitokrom P450, ksantin oksidaz, aldehit oksidaz, siklooksijenaz, monoamin oksidaz, NADPH oksidaz gibi oksidatif enzimler; ferrohemoglobin veya myoglobin gibi hem proteinlerinin otooksidasyonu ile oluşabilir.
Bu hücresel kaynakların yanı sıra radyasyon, UV ışınları, sigara ve bazı ilaçlar çevresel serbest radikal kaynakları olarak sayılabilir. Oksidanların özellikle ROS’lerin aşırı birikmesiyle oluşan oksidatif stres, membran lipidlerindeki doymamış yağlardaki bağları koparıp membran viskozitesini ve geçirgenliğini arttırır, ayrıca membran seçiciliğini de değiştirir. Reaktif oksijen türlerinin oluşumunun başlangıcında yer alan O2, enzim aktivasyonlarında bozulmaya ve iyon transferinde aksaklıklara neden olurken, Fe+2 iyonu ile reaksiyona girip proteolizise neden olabilir. DNA’da ise; şeker halkalarında kopmalar sonucu mutasyonlar, bazlardaki modifikasyonlara bağlı translasyon hataları, zincir kırılmaları ile protein sentezinde inhibisyonlara neden olur, böylece hücre ölüme gidebilir. Serbest radikaller; vücutta ayrıca bağışıklık sistemine ait hastalıklar, yaşlanma, nörolojik hastalıklar, ateroskleroz, hipertansiyon, iskemik hasar, karsinojenez, mutajenez, infeksiyöz, karaciğer, akciğer, göz ve ürolojik hastalıklara da neden olabilir.
KAYNAK
YELİZ ÇAKIR., 2012. İNORGANİK ARSENİK VE VANADYUM BİLEŞİKLERİNİN DETOKSİFİKASYONUNDA GLUTATYONUN ROLÜ
T. C. MUSTAFA KEMAL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BİYOLOJİ ANABİLİM DALI
Yorumlar
Yorum Gönder