1 -GiRiŞ
Biyolojik sistemlerde elektron alıcı moleküller serbest radikaller olarak adlandırılırlar. Serbest radikallerden aktif oksijen türevlerine kısaca oksitanlar denir. Oksitanlar çeşitli biyolojik reaksiyonlarda önemli roller üstlenirken, aynı zamanda da bir çok hastalıkların patojenezinde etken olduklar hakkında veriler mevcuttur. Canlıda değişik patolojilere yol açan serbest radikaller, normal hücresel biyolojik olaylar esnasıında ve makrofajlar tarafından üretilirler.
Oksitanların sebep olduğu hasarların mekanizması oldukça karmaşıktır. Hedef moleküllerden elektron alma yetenekleri nedeniyle oksitanlar, bu hedef yapının yapısını ve/veya fonksiyonunu değiştirebilir, bu şekilde oksitanlar hücre membranın, genetik materyali (DNA, RNA gibi) ve değişik enzimatik olayları etkileyerek hücre hasarı yapabilirler. Oksitanlar aynı zamanda bağ dokusu komponentleri, proteazlara karşı koyucu doku komponentleri olan antiproteazlar ve hücreler arası haberleşme ajanları gibi ekstraseluler bölgeyi de etkileyebilirler.
Bu oksitanlar organizmada sitoplazmik, mitokondriyal ve ekstraselluler formlar olan süperokst dismutaz (SOD), katalaz (CA T) ve glutatyon peroksitaz (GSH-Px) gibi enzim sistemleri ile seruloplazmin, transferrin, indirgenmiş glutatyon (GSH), metiyonn, vitamin E ve vitamin C gibi antioksitanlar tarafından yıkılırlar. Oksitanlar ve insan hastalıkları arasındaki ilişki oksitan ve antioksitan arasındaki dengeye bağlıdır. Vucutta oksitanların artması (oksitatif stres) veya antioksitanların azalması sonucu oksitanlar normal biyolojik makromoleküllerle kolaylıkla etkileşebilecektir. Bu etkileşim kritik moleküllerde ve yeterli şiddette meydana geldiğinde doku harabiyeti oluşabilecektir. Üzerinde en çok durulan oksitanlar; süperoksit radikali, hidroksil radikali (HO), hidrojen peroksit (H2O2), hipokloröz asit (HOCI) ve singlet oksijen (singlet OZ) gibi reaktif oksijen türleri (ROT) ile nitrik oksit (NO) radikalidir. Bunların tümü fizyolojik olaylarda rol alırlar veya fizyolojik süreç esnasıında üretilirler.
NO, endotel kaynaklı gevşeme faktörü olarak bilinmektedir ve başlıca düz kas gevşemesinden sorumlu biyolojik ve fonksiyonel bir moleküldür, fakat bu molekülün O2 ile reaksiyon vererek sitotoksik özellik gösteren bir molekül oluşturduğu hakkında çeşitli veriler mevcuttur. Serbest radikallerin bahsedilen özelliklerinden dolayı diyabetes mellitus, ateroskleroz, iskemi reperfizyon hasarı, kanser, yaşlanma, akciğer hastalıkları, göz hastalıkları, kas hastalıkları v.b. gibi birçok hastalıkta rol oynadığına dair kanıtlar vardır.
11 -GENEL BiLGiLER
A. Oksijen ve Özellikleri
Özellikle anaerobik şartlara adapte olmuş organizmalar dışında tüm hayvan ve bitkiler enerji üretimi için oksijene ihtiyaç duyarlar. Oksijen yeryüzünde en çok bulunan elementtir, kuru havada yaklaşk %21 oranında bulunur. Oksijen ayrıca deniz, göl, nehir ve diğer su yataklarnda çözünmüş olarak bulunur. Moleküler oksijen hem iyi huylu, hem de kötü huylu bir moleküldür. Normalden fazla oksijen içeren havanın bitkiler, hayvanlar ve aerobik bakteriler için toksik olduğu uzun zamandan beri bilinmektedir. Yüksek konsantrasyonlardaki oksijen hayvanlarda bazıı endokrin bezlerin etkisini uyaran genel stres reaksiyonlarına yol açar.
B. Serbest Radikal :
Serbest radikal bir veya birden çok eşlenmemiş elektron içeren bir maddedir ve bu elektron atomik veya moleküler orbitalde tek başına bulunur. Bir veya birden çok çiftlenmemiş elektronun bulunması o maddenin magnetik bir alana çekilmesine yol açar ve bazen o maddenin son derece reaktif olmasına neden olur. Serbest radikaller, radikal olmayan bir atom veya molekülden bir elektron çıkmasıyla veya radikal olmayan bir atom veya moleküle bir elektron ilavesiyle oluşurlar. Bir moleküldeki kovalen bağ kırlır ve elektronlardan birisi bir atomda diğeri de öbür atomda kalarak kolayca bir radikal oluşabilir, bu olay homolitik fizyon olarak bilinir. Homolitik fizyonun tersi hetorolitik fizyon olayıdır ve moleküldeki atomlardan birisi kovalen bağın açılması esnasında iki elektronuda kendisi alır.
:
C. Başlıca Serbest Radikal Kaynakları
1. Mitokondriyal Elektron Transport Zinciri: Muhtemelen süperoksit radikalinin in vivo en önemli kaynağı bir çok aerobik hücrelerde mitokondri ve endoplazmik retikulumdaki elektron transport zinciridir. Hayvan mitokondrisinin en önemli görevi Krebs döngüsü esnasnda üretilen indirgenmiş nikotinamid adenin dinükleotid (NADH+H+) ve indirgenmiş flavin adenin dinükleotid (FADH2)'in oksitasyonu, ya asitlerinin 13-oksitasyonu ve diğer metabolik olaylardr. Oksitasyon olay mitokondri iç membrannda lokalize olmuş elektron transport zinciriyle yapılır. Bu oksitasyonla sağlanan enerji ATP sentezinde kullanılır.
2. Endoplazmik Retikulum: Bir çok hayvan ve bazı bitki dokularındaki endoplazmik retikulum başlıca sitokrom P-450 olarak bilinen sitokromlar ihtiva eder. Sitokrom P-450 moleküler oksijeni kullanarak bir çok substrat oksitler. Oksijen molekülünün bir atomu substrata bağlanır, diğer atomu ise su oluşturur, bu yüzden mono-oksijenaz veya karışık fonksiyonlu oksitaz (KFO) reaksiyonu olarak da adlandırılır. Sitokrom P-450 reaksiyon esnasında indirgenecek bir ajana (RH2) ihtiyaç duyar ve bu amaçla indirgenmiş nikotinamid adenin dinükleotid fosfat (NADPH)'ı kullanır.
Kimyasal ajanlardan serbest radikal oluşmasında en önemli mekanizma, ksenobiyotiklerin mikrozomal sitokrom P-450 sistemi ile aktivasyonudur. Bu sistem moleküllere bir elektron ilavesiyle (indirgenme olay) (karbon tetraklorilr ve halotanda olduğu gibi) veya molekülden bir elektron çıkararak (oksitasyon olay) serbest radikal oluşturur.
Serbest radikal toksisitesi iki mekanizmayla ortaya çıkabilir:
1) Enzim ve proteinlerin inaktive olmasıyla (kovalen balanma teorisi)
2) Serbet radikalin kendisi primer olarak hücre hasarına yol açmaktadır. (serbest radikal teorisi)
Şu anki araştırmaların büyük çoğunluğu, bu iki teoriden hangisinin doğru olduğunu ortaya çıkarmaya yöneliktir.
3. Redoks Döngüsü
Kimyasallardan serbest radikal oluşumu için diğer bir mekanizma da redoks döngüsüdür. Bu reaksiyonlar P-450 gerektirmez. Ksenobiyotiklerden serbest radikal oluşumu sadece mikrozomal reaksiyonlarla olmamaktadır. Menadion, parakuat, dikuat, nitrofurantoin, adriamisin, bleomisin ve furosemid gibi bileşikler altematif bir redoks siklusuna girerler. Bu bileşikler ilave bir çiftlenmemiş elektron kazanma eğilimindedirler. Bu ajanlardan oluşan radikal tekrar ana bileşiğe dönüşmek için kolayca oksijenle oksitlenir ve sonuçta da 02 oluşur. Oluşan hem ksenobiyotik radikali, hem de Oi", intrasellüler ferritin depolarından demiri serbest hale getirebilme özelliğine sahiptirler. Sitozole salnan demir, serbest radikallerden daha fazla reaktif olan ve dolayısıyla daha fazla yıkıcı olan HO gibi ikincil radikallerin oluşmasında katalitik bir rol oynar. Redoks döngüsü sonucu iki durum ortaya çıkar ki, bunlar;
1 ) İlave serbest radikal üretimi, ileri bir hücre hasarına yol açabilir,
2) GSH ve NADPH boşalması oluşabilir. Bu iki redükleyici ajanın oksitasyonu, hücrenin oksitatif strese girmesine yol açar.
4. Araşidonik Asit Metabolizması
Araşidonik asit metabolizması da reaktif oksijen metabolitlerinin önemli bir kaynağıdır. Fagositik hücrelerin uyarılması, fosfolipaz ve protein kinazın aktivasyonuna ve plazma membranında araşidonik asit salımına yol açar. Araşidonik asitin enzimatik oksitasyonuyla da çeşitli serbest radikal ara ürünler meydana gelmektedir, aynı zamanda bazı ksenobiyotiklerden de bu esnada reaktif ara ürünler oluşmaktadır. Bu ara ürünler de hedef yapılarla etkileşerek toksisite gösterebilirler.
D. Oksijen Türevi Serbest Radikaller Reaktif oksijen türevleri (ROT)
Aerobik organizmalarda bazı fizyolojik olaylar esnasında oluşurlar, Bunların fizyolojik şartlardaki başlıca kaynağı mitokondriyal elektron transport zinciridir, genellikle hücrelerce kullanılan oksijenin %95'i mitokondrilerde kademeli olarak dört elektron ilavesiyle suya indirgenir, Normal şartlar altnda bu mitokondriyal olay esnasında oksijenin %l-2'si de Oi' 'e dönüştürülür, 02-., H2O2, HO., singlet oksijen (singlet 02) ve hipokloröz asit (HOCI) başlıca ROT'dir. Bu reaktif türler enzim ve protein gibi hayati makromoleküllerle, Iipitlerle ve nükleik asitlerle (DNA ve RNA) reaksiyona girip hücre yapıs ıve fonksiyonunu bozarak birçok patolojik olaylarda rol oynarlar, serbest radikallerin hücresel hasar yapıtının en iyi tanmlandığı durumlar şunlardır:
1) Pulmoner oksijen toksisitesi,
2) Post iskemik reperfiizyon hasarı,
3) İltihabi durumlar ,
4) Radyasyon hasarı,
5) Birçok kimyasalların toksik etki göstermesidir.
Bunlara ilaveten Alzheimer's hastal, diyabet, ateroskleroz, yaşlanma, karsinojenezis, göz hasarı ve diğer birçok patolojik durumlarda serbest radikallerin rol oynadığı gösterilmiştir. Özellikle bazı kimyasalların serbest radikaller yoluyla hücre hasarı yaptığı çok iyi bilinmektedir. Bunlardan en çok çalışılmış olanları, halojene hidrokarbonlar özellikle en tipik olan karbon tetraklorür, aromatik halojene hidrokarbonlar, sigara dumanı, alkol, asetaminofen, halotan, demir, adriyamisin, bleomisin, nitrofurantoin, furosemid, asbest, ozondur.
Bazen de fizyolojik olarak koruyucu işlev görürler. Aktive olmuş fagositlerden serbest radikal oluşur. Stres durumlarnda katekolamin düzeyi artar, katekolaminlerin oksitasyonuyla da serbest radikaller oluşur, Tiyoller, hidrokinonlar , flavinler, tetrahidropterinler ve antibiyotikler gibi küçük moleküllerin otooksitasyonuyla, ksantin oksitaz ve triptofan dioksijenaz enzimi aracılığıyla, peroksizomlar ile, plazma membranndaki lipoksijenazlar ve prostoglandin sentetazlar aracılığıyla çeşitli serbest radikaller üretilir, Peroksizomlar ise çok önemli hücre içi.H2O2 kaynağıdırlar.
1. Süperoksit Radikali (Oi")
02-', moleküler oksijene ekstra bir elektron bağlanmasıyla meydana gelir. Milisaniyelik bir yar ömrüyle zayf bir oksitan fakat güçlü bir redüktandr, Oi', oksijen toksisitesinde önemli bir faktördür ve SOD enzimi de buna karş organizmayı korur. Zayıf bir oksitan olarak Oi''nin kendi başna önemli bir hücre hasarına yol açması muhtemel görülmemektedir. Oi' oluştuktan sonra
tiyol gruplaryla reaksiyon verebiIir böylece ya GSH tüketilmesine yol açarak hücreyi ileri bir oksitatif strese sokar veya enzim ve diğer hücresel proteinler üzerindeki tiyol gruplarıyla reaksiyon vererek onlar inaktive eder. Çok kısa yar ömürlü olması nedeniyle oluşan 02-"'nin oluştuktan sonra sadece hemen yakınındaki tiyol gruplarıyla reaksiyon vereceği tahmin edilmektedir. Bununla birlikte °i" aynı zamanda önemli bir oksitatif strese yol açabilen bir dizi reaksiyonlar da başlatabilir. Bu önemli reaksiyonlardan bir tanesi Haber-Weiss reaksiyonu olarak bilinen, Oi" ve H2O2'in demir varlığında etkileşerek son derece reaktif HO' vermesi reaksiyonudur (5 nolu reaksiyon),
. 02 + H202 HO .+ -OH + 02 (5)
Üretilen bu HO., çok önemli hücresel hasarlara yol açar. E. coli'den elde edilen bir enzim olan ''ferric uptake regulatuar (fur) protein geri dönüşümlü olarak demire bağlanır ve organizmadaki demir hakkında bilgi verir , Fur geninde oluşan mutasyon devamlı demir alınımına yol açarak demir yükünü, oksitatif stresi ve DNA hasarını arttrır. Oi", intraseIluler demir depolarından demiri serbest hale getirir, Ferritin +3 değerli demir içerir ve 02-", bunu +2 değerli demire dönüştürerek serbest hale geçirebilmektedir, Serbest hale geçen demir iyonu Haber-Weiss reaksiyonu gibi demir barnl olan ve radikal üreten reaksiyonlarda kuIlanılabilir veya diğer önemli serbest radikal aracılklı hücre hasarlarında rol oynayabilir, ilaveten Oi", Fe+3 ile reaksiyona girerek oksitleyici perferril radikalini oluşturur, Fakat Oi', çok sınrlı bir yar ömre sahip olduğu için çoğunlukla bu bahsedilen reaksiyonlara uğrayamaz, Derhal dismutasyon reaksiyonuyla H2O2 ve oksijene dönüşür (6 nolu reaksiyon),
.+
202+ 2H .02 + H202 (6)
Bu dismutasyon reaksiyonu spontan olarak oluşabileceği gibi SOD enzimi ile de hızlandırılır, bitki ve bakterilerde bulunan peroksitazlar oksitasyon esnasında Oi' üretirler , Beyaz kök mantarında bulunan seIlobioz oksitaz enzimi F AD ve b tipi sitokrom içerdiğinden ve disakkaridleri oksite eder ve bu esnada oluşan primer oksijen ürünü, Oi.'dir. Barsaklarda ve iskemik dokularda bulunan ksantin oksitaz, bir tür mantarda bulunan ve 2-nitropropan asetona oksitleyen nitropropan dioksijenaz enzimi ve birçok hayvansal dokuda bulunan ve triptofan ve seratonin gibi bileşiklerin indol halkasını yaran indolamin dioksijenaz 02-. Üretirler. Triptofan dioksijenaz, galaktoz oksitaz, aldehid oksitaz enzimleri de katalitik işlevleri esnasında Oi. üretirler. Gliseraldehid, indirgenmiş riboflavin, flavin adenin mononükleotid (FMN), flavin adenin dinükleotid (FAD), adrenalin, tetrahidropteridinler ve sistein gibi tyol bileşikleri oksijen varlnda oksitlenerek 02-. verirler. Bu oksitasyon reaksiyonlar esnasında oluşan in vivo Oi. miktarn veya önemini tahmin etmek zordur. Fakat bu oksitasyonlardan önemli olan birisi oksihemoglobin oluşumudur. Hemoglobin molekülü dört protein alt ünitesine sahiptir ve bunlardan ikisi a amino asit zinciri ve iki tanesi de zinciridir. Her zincir oksijeni reversibl olarak balayabilen bir ''hem'' grubu içerir. Hemoglobin, oksijeni balamadan önce Fe+2 iyonu içerir. Fakat oksijen baland zaman bir ara yapı oluşur ve bir elektron, demir iyonu ve oksijen arasında yer değiştirir (7 nolu reaksiyon).
+2+3 ~
Fe-O2 ~ .Fe-O2 (7)
Bu şekilde oluşan oksihemoglobin dekompozisyona uğrayabilir ve 02-. sağlabilir (8 nolu reaksiyon).
Hem-Fe~O2 0i + hem-Fe+3 (8)
Böylece geride kalan Fe+3,1l yapı, normal hemoglobin gibi oksijen bağlanamayan ve biyolojik olarak inaktif olan methemoglobin adını alır. Bu şekilde bir g1lnde insan eritrositlerinde bulunan hemoglobinin %3 '1l oksitasyona urayp Oi. meydana getirir ve bu hücreler devamlı olarak bir 02-. etkisine maruz kalırlar. Yetişkin memeli eritrosit hücreleri, niikleus veya mitokondri taşmadıkları için proteinleri ve membran Iipitlerini sentezleyemezler. Hiç bir sentez faaliyeti olmaksızın ortalama 120 g1ln ömürlü olan insan eritrositleri kendilerini, Oi. ve H2O2e karş bakr-çinko SOD (CuZn SOD), katalaz, GSH-Px ve başta glukoz-6-fosfat dehidrojenaz (G6PD) olmak üzere pentoz-fosfat yola enzimleri vastasyla korurlar. Eritrositler aynı zamanda methemoglobin redüktaz enzimi (MR) ile de methemoglobini normal hemoglobin haline dönüştürüp reaktive edebilirler. Hemoglobin oksitasyonu geçiş metali iyonlar varlığında özellikle bakır ve NOi varlığında hızlanır. Baz bölgelerdeki su şebekelerinde fazla miktarda bulunan NO3-, mamayla beslenen bebeklerde sorun yaratabilir. Çünkü, bu NO3- barsak bakterileri tarafndan NOi'e indirgenerek methemoglobin oluşturur ve bazı dokularn oksijenlenmesi engellenebilir. Talasemide olduğu gibi bazıı mutant hemoglobinler normal hemoglobinden daha kolay oksitlenebilir.
Oi. , triptofan amino asitinin ve melaninlerin ultra viyole (uV) şa maruziyetiyle de oluşabilir. Triptofan, lens proteinlerinden olduğu için gözde sık rastlanır, Melaninler tirozin adlı aromatik amino asitin oksitasyonu ve polimerizasyonuyla meydana gelirler ve semikinonlar gibi yüksek konsantrasyonda oksitleyici o-kinon ve redükleyici o-hidrokinon gruplarını içerirler. insan derisindeki kahverengi veya siyah melaninler (öymelanin) güneş ışınıdaki uv şa karşı koruyucu özellik gösterirler. Melanin polimeri birçok çiftlenmemiş elektron içerir. Bu yüzden melaninler büyük bir serbest radikal kaynağı olarak görülebilirler, Bu çiftlenmemiş elektronların farklı enerji seviyeleri arasındaki hareketleri uv , radyasyonunu absorbe eder . Öymelaninler Oi. üretirler fakat çabucak temizlenirler .Oi., melanin kinonlarn semikinona indirger ve hidrokinonlar da semikinonlara oksitler. Böylece öymelaninler birer radikal temizleyicisidirler. Kzl veya sar renkli cilt ve saçta bulunan pigmentler feomelanin adını alır ve bunların radikal temizleme özelliği oldukça düşüktür.
Son olarak, deniz suyundaki organik bileşiklerin fotokimyasal ayrışmasıyla da 02-. ve H2O2 üretilir ve eser miktarlarda H2O2 birçok tabii su kaynaklarında bulunmaktadır.
2. Hidroksil Radikali
(HO') HO., biyolojik sistemlerde bulunan en güçlü radikaldir, 10, sayfadaki 5 nolu reaksiyon denkleminde de görüldüğü gibi °i. ve H2O2'in demir iyonu varlığında reaksiyonuyla oluşturulur. Bu reaksiyona Haber-Weiss reaksiyonu denilmektedir. Çünkü bu reaksiyon ilk önce 1934 yılında F. Haber ve J. Weiss tarafndan ortaya konulmuştur. Yaşayan canlı hücrelerinin başlıca bileşeni su olduğu için bu hücrelerin X-ışını veya gama ışınlarıgibi iyonjze edici radyasyona maruz kalmaları, su molekülünden hidrojen radikali (H') ve HO" meydana getirir (9 nolu reaksiyon).
x ışını veya
H-O- H Gama sn ~ H. + .OH
Sulu solüsyonlarn ultra sonikasyonuyla HO. ve hidrojen atomu oluşabilmektedir. Tıbbi teşhis amacıyla kullanılan ultrasonun herhangi bir biyolojik etkisinin olup olmadığı henüz belli değildir ve araştırılması gereken bir konu olarak görülmektedir. Vücudun dışından böbrek taşı kırma olayında da yüksek enerjili şok dalgalar kullanılmasyla in vitro olarak radikal üretimi olduğu gösterilmişse de fakat bu radikallerin in vivo olarak biyolojik etkileri hakkında henüz yeterli veri yoktur. Dondurma, kurutma ve dondurarak kurutma işlemleri esnasında da radikal üretimi olabilmektedir. H2O2'in Fe+2 ve muhtemelen de Cu+ ile reaksiyona girmesiyle de HO. oluşabilmekte ve H2O2 toksisitesinin büyük çoğunluğunun temelinin de bu oluşan HO. olduu düşünülmektedir. lk defa 1894'de Fenton tarafndan gözlenen bu reaksiyon, bugün Fenton reaksiyonu olarak bilinmektedir (10 nolu reaksiyon)
Fe+2+ H2O2 .arakompleks--.Fe+3+"OH + OH- (10)
Yine H2O2'in uV ışınına maruz kalmasıyla homolitik fizyon oluşup HO" oluşturması da muhtemeldir, böylece iyonize edici radyasyona bağıl hasarın çoğundan sorumludur (11 nolu reaksiyon).
HO., H202~ 2.0H (11)
hidrojen peroksit ve redoks-aktif demir varlığında superoksitin oluşumu ile biyolojik sistemin kendisi tarafından da oluşturulabilir. HO" hemen hemen tüm hücresel makromoleküllerle reaksiyon verebilir, fakat başlıca ve en önemli etkileri Iipitler, proteinler, sitokromlar ve nukleik asitler (DNA ve RNA) üzerine olan etkileridir. İskemik kalp hastalığı ve inme (strok) gibi hastalıklarn patogenezinde önemli br role sahiptir. HO.'nin DNA 'da bulunan deoksriboz gibi şeker molekullerine atak yaparak çok çeşitli ürünler oluşturduğu ve bunların bazlarnn da bakteriyel test sistemlerinde mutajen olduğu gösterilmiştir, Yine HO', aromatik halkaya katılma özelliği gösterir, DNA ve RNA 'da bulunan pürin ve pirimidin bazılarna katılarak radikal oluşturur, Ömeğin timine katlarak timin radikali oluşturur ve bu radikal de oksijenle reaksiyona girerek son derece reaktif timin peroksil radikali oluşumu gibi bir dizi reaksiyona katılabilir, Böylece HO', DNA 'nn bazlar ye şekerine ciddi zararlar verir ve aynı zamanda DNA zincir kırılmasını indükler, hasar çok kapsarnlı olursa hücresel koruyucu sistemler tarafından tamir edilemeyebilir ve hücre ölür. Hücre yaşamına devam ederse bu sefer de mutasyon görülebilir. HO.'nin reaktivitesi o kadar yüksektir ki, canlı hücrede meydana geldii anda derhal deişik ikincil radikaller oluşturarak yakınındaki her biyolojik molekülle reaksiyon verir. örneğin karbonat iyonuyla (CO3-1 reaksiyona girerek güçlü bir oksite edici ajan olan karbonat radikalini (CO3 ) verir, hidroksil radikali ve hücre hasarı ve ölümü arasındaki ilişki şematik olarak (ªekil-6)'da verilmiştir.
a.Lipit Peroksitasyo1u Biyomembranlar ve hücre içi organeller (mitokondri, ER)
Membran fosfolipitlerindeki doymamış ya asitlerinin varlığı dolayısıyla oksitatif ataklara duyarlıdırlar. HO.'nin membran fosfolipitleri komponentlerinden olan çoklu doymamış yağ asitleri üzerindeki etkisi, hücresel oksitatif hasarda başlıca etkin faktör olarak yorumlanmaktadır. Biyolojik membranlarn başlıca bileşeni Iipit ve protein olup protein içeriği de membran fonksiyonuna göre değişmektedir. Hayvansal hücre membranndaki Iipitlerin çoğu fosfolipit yapısında olup bunlar içinde de en sık bulunan Iesitin (fosfatidilkolin) dir. Bazı membranlar özellikle plazma membran önemli miktarda sfingolipit ve kolesterol içerir. Hayvan hücrelerinde membran Iipitlerinin ya asiti yan zinciri, 14-24 karbonlu dallanmamış karbon zincirleri ihtiva eder. Bu yan zincirdeki çift balar sis konfigürasyonundadr. Membran Iipitlerinin yan zincirini oluşturan ya asitleri başlıca 16 karbonlu palmitik asit, 18 karbonlu stearik asit, 18 karbonlu oleik asit, 1 8 karbonlu Iinoleik asit, 18 karbonlu Iinolenik asit, 20 karbonlu araşidonik asit, gliserol, sfingozin ve inozitoldür.
HO., bir ya asitinin (LH) metilen kısmından bir hidrojen atomu, kopararak Iipit radikali (L)oluşturur. Bu saf11a initiation denilen Iipit peroksitasyon başlama safhasıdır (12 nolu reaksiyon).
B.OH + LH ,.H20 + L (12) u reaksiyon hem membran Iipitleri ve hem de besinsel yalar için geçerlidir. Bu bağlamda gıdaları korumak için iyonize edici radyasyon kullanilması bir sakınca olarak görülmektedir. HO.'nden başka değişik demir- oksijen kompleksleri de 12 nolu reaksiyon gibi Iipit peroksitasyonunu başlatabilirler. Oluşan karbon radikalleri (R-.CH) kendilerini stabilize etmek için yeniden moleküler düzenlemeye giderek konjuge dienleri oluştururlar (13 nolu reaksiyon).
R-H + R-H R-CH-CH-R (13) 1 1 1 1
Konjuge dienler aerobik ortamda 02 ile reaksiyona girerek bir peroksil veya diğer adıyla peroksi radikalini oluştururlar (ROO. veya ROi) (14 nolu reaksiyon). Peroksil radikalinin oluşması önemlidir çünkü komşu olan başka bir Iipit molekülünden hidrojen atomu koparıp Iipit hidroperoksit veya diğer adıyla Iipit peroksit oluştururken geride yeni bir Iipit radikali oluşur ki, bu safha lerleme (propagaton) safhasıdır (15 nolu reaksiyon).
/CHO2 + /CH2 /CHO2H + /CH. (15)
Yeni oluşan karbon radikali oksijenle reaksiyon vererek başka bir peroksil radikalini oluşturur ve böylece oluşan Iipit peroksitasyon, zincir reaksiyonu şeklinde devam eder. Lipit hidroperoksite bazen kısaltılmış olarak Iipit peroksit denildiğinden bahsedilmişti, ancak bu kısa isim içine siklik peroksitler de girmektedir , çünkü peroksi radikalinin alternatif bir ürünü de siklik peroksitlerdir. Sonuç olarak bu ürünlerden, ortamda bulunan demir gibi metal iyonlar katalizörlüünde, MDA 'Ierin de içinde bulunduu aldehidler, hidrokarbonlar (pentan gibi) ve polimerizasyon ürünleri meydana gelir. Lipit peroksitasyon reaksiyonu toplu olarak (ªekil-7)'da şematize edilmiştir. Çokludoymamış yağ asitleri hücre membran, endoplazmik retikulum ve mitokondri gibi hayati organeller için gereklidir. Bunların yapısal bozulmaları hücresel fonksiyonlar için çok önemli sonuçlar doğurabilir. Peroksitasyon reaksiyonlar serbest radikallerin başlıca etkisi olarak düşünülmektedir.
b. Geçiş MetaIleri ve Lipit Peroksitasyona Olan Etkileri
Peryodik tablonun d blogunun ilk satırında bulunan çinko metali dışındaki tilm metaller çiftlenmemiş elektron içerirler ve böylece radikal özeIligi gösterebilirler. Bakır metali bu tanmlamaya tam uymaz çünkil 3d orbitali tam olarak doludur, ancak kolaylıkla iki elektronunu vererek Cu+2 iyonu oluşturabilir. Böylece geride çiftlenmemiş elektron kalır. Bir çok geçiş elementi büyük bir biyolojik öneme sahiptir ve bunlar (Tablo-l)'de verilmiştir.
Tablo-l: Baz d-blo u elementlerin biyoloiik önemi Metal Bivokimvasal önemi
Bakr (Cu) nsan diyeti için esansiyeldir. SOD, sitokrom oksitaz, lizin
oksitaz, dopamin-13-hidroksilaz gibi enzimler ve seruloplazmin için gereklidir. Yetişkin bir insan vücudunda yaklaşk 80 mg bakr vardr. En yüksek miktarlar karacier ve beyindedir. Erkeklerdeki kan konsantrasyonu yaklaşk oJarak 0.106 mg/IOO rnl dir. Daha aşrl konsantrasyonlar toksiktir.
Çinko (Zn) Geçiş elementi deildir, çünkü deerlii devaml +2 dir. Bazen demire bal olan radikal reaksiyonlarn demiri baland yerlerden kopararak inhibe edebilmektedir. nsan diyeti için esansiyeldir. RNA polimeraz, karbonik anhidraz ve SOD gibi enzimlerde bulunmaktadr. Plazma konsantrasyonu yaklaşk olarak 0.112 mg/100 rnl dir, daha fazlas toksiktir.
Vanadyum (v) Hayvanlarda esansiyeldir, fakat insan gereksinirni henüz tam olarak ortaya konmamştr. Kolesterol metabolizmasnda rol almaktadr. Hücre membrannda Na+ ve K+ deiştiren A TPaz enzimini çok güçlü olarak inhibe eder. Böylece fizyolojik bir düzenleyici mekanizma olabilir. nsülin benzeri etkinlii de tespit edilmiştir (102,143).
Krom (Cr) Muhtemelen beslenmede esansiyeldir. Glukoz metabolizmasn düzenledii bildirilmektedir. Normal serum Cr deeri 1-5 ng/ml dir. nvivo olarak radikal üretimine araclk ettii bildirilmistir (68).
Manganez (Mn) Hayvanlarda ve insanlarda esansiyeldir. Mitokondriyal SOD için gereklidir. Ayn zamanda hidrolaz ve karboksilaz enzimlerini de aktive eder.
Demir (Fe) nsan diyeti için esansiyeldir. Eksiklii basit anemiye yol açar. nsanlarda en çok bulunan geçiş elementidir. Erkeklerdeki normal serum derniri 0.127 mg/IOO ml civarndadr ve bu deerin büyük ksm da transferrine bal haldedir. Vücudun demir içeriinin düzenlenmesi
barsaklardan absorbe edilen denirin dilzenlenmesiyle salanr. Hemoglobin, miyoglobin, sitokromlar, baz enzimler ve proteinler icin 2ereklidir.
Kobalt (Co) B2 vitamini için esansiyeldir, fakat hakknda çok az bilgi mevcuttur.
Nikel (Ni) Hayvanlar için muhtemelen esansiyeldir, fakat insanlar için gereklilii henilz ortaya konmamştlr. Bitki hilcrelerindeki ilreazda, hidrojenazda ve karbonmonoksit dehidrojenaz gibi bazı bakteriyel enzimlerde bulunmaktadr.
Molibden (Mo) Ksantin dehidrojenaz, nitrojenaz, sillfit oksitaz ve nitrat redilktaz gibi flavin içeren metalloenzimler için eser niktarlarda 2ereklidir.
Geçiş elementlerinin hepsi metaldir. Radikal reaksiyonlar açsndan baklrsa onlarn en önemli özellikleri deişken deerlikte oluşlandr ve bir elektron deişmesiyle oksitasyon durumlar da deişir. örneğin demir .metali Fe+2 ve Fe+3 olmak üzere başlıca iki deerlie sahiptir. Bu demir iyonlarnn dş yörilngelerindeki elektron dalm aşadaki gibidir (54):
Demir iyonu, serbest radikal reaksiyonlar ve oluşan hasarlarda merkezi bir rol oynar. Mikrozomal kanşk fonksiyonlu oksitazlarn bir kofaktöril olan demir iyonu, Faz 1 oksitasyon reaksiyonlar veya redüksiyon reaksiyonlar için de gereklidir. Ayn zamanda Haber-Weiss reaksiyonunda ve Iipit
peroksitasyonun bazı safualarnda da kofaktördur .Hucresel demir , beş adet yuksek molekuI arlkl fraksiyonlarda bulunabilir, ancak yaklaşk %70 orannda ferritine bal halde bulunur. Ferritinde demir +3 deerliklidir. Oi., redoks siklusu radikalleri, H2O2 ve organik peroksitler ferritinden daha yuksek bir redoks potansiyeline sahiptirler. Böylece ferritinle reaksiyon vererek ortama +2 deerli demir salarlar. Salnan bu Fe+2 oksitasyona yol açarak hücresel harabiyete yol açar. Redoks siklusu molekillleriyle ferritinden Fe+2 salm oksijenle inhibe edilir. Bu inhibisyon muhtemelen oksijen ve demirin oluşan serbest radikal elektronlar için yarşmasna bağlıdır (16 nolu reaksiyon) (95).
o 02 .02
X + e X- --.X veya
-o Fe+3 .Fe+2 (16) X + e X+ .X
Burada X, redoks siklusu molekillunu, Fe+3 de ferritindeki demiri göstermektedir .Bu şekilde serbest radikal hasarlarna karş hiperbarik oksijen tedavisinin de olas mekanizmas açklanmş olabilmektedir. Sonuçta son derece katalitik olan Fe+2 yerine nispeten daha az toksik Oi. oluşmaktadr. Hucre içi demir genellikle 1-10 .M arasındadr ve bu miktar serbest radikalle oluştufulan ve mikromolar konsantrasyonun daha da altnda demire gereksinim duyan Iipit peroksitasyonunu katalize etmek için yeterlidir (19,54). Daha önce de bahsedildii gibi Fenton reaksiyonu olarak bilinen reaksiyonla, Fe+2 iyonu H2O2'den HO. oluşturmakta ve bu radikal de Iipit peroksitayon reaksiyonunu başlatabilmektedir ( 17 nolu reaksiyon).
Fe+2 + H202-.. ara kompleks-. Fe + 3 +0 OH + or (17)
Böylece H2O2'i ykan katalaz veya selenyum baml GSH-Px (Se-GSH- Px) gibi enzimler , HO. temizleyicileri veya demir balayan şelatör ajanlar kullanlarak Iipit peroksitasyonu önlenebilmektedir.
Demir, Iipit peroksitasyon reaksiyonunda ikinci önemli bir rol daha oynar. Lipit peroksitler tek başlarna fizyolojik scaklkta son derece
dayankszdrlar, fakat demir ve bakr gibi geçiş metali kompleksleri varlgnda, bu Iipit peroksitlerin dekompozisyonu uzar. Böylece indirgenmiş demir kompleksi aynen H2O2 ile verdigi reaksiyon gibi Iipit peroksit ile reaksiyon vererek 0-0 bagnn yarlmasna neden olur ve alkoksil radikalini (veya ksa adyla alkoksi radikali) oluşturur (18 nolu reaksiyon) (119).
R-OOH + Fe.:!:!-kompleks Fe:!:1-kompleks + OH-+ R-O. (18) Iipit peroksit alkoksi
Yukardaki reaksiyonu Fe+3 de verebilir ve peroksi ve alkoksi radikal1erini oluşturabilir fakat çok daha yavaş meydana gelir ( 19 nolu reaksiyon).
R-OOH + Fe:!:J komp~ks-ROi + H+ + Fe:!:Lkomp~ks (19)
lipi perok5i per!>k51 (ileri reak5iyonla radkali
1kk.d.
kli.
)a o 51 ra 1 a venr
Demir ve bakr komplekslerinin Iipit peroksitlerle reaksiyonu, epoksitler , karbonil grubu bileşikler ve hidrokarbon gazlarn içeren çok çeşitli ürilnler meydana getirir. Ömegin Fe+2 Iinoleik asit ve araşidonik asit gibi yag asitlerinin metil ucunda beşinci karbondaki hidroperoksitle re~ksiyon verrse pentan gaz meydana gelebilir (20 nolu reaksiyon).
Etan ve etilen gazlar da benzer reaksiyonlarla Iinoleik asitden oluşur. 20 nolu reaksiyonda da görilldügü gibi beta bölünmesi öze\Iikle alkoksi radikal1erinin iyi bilinen bir reaksiyonudur (54,134).
Lipit peroksitlerin metal iyonu baml dekompozisyonlarmda üretilen karbonil bileşiklerinin çou aldehidlerdir (RCHO). Bu şekilde izole edilen aldehidlerden birisi 4-hidroksi-2,3-trans-nonenaldir .
OH H 1 1
CH3-(CH2)4 -CH -C=C-CHO 1 H
4- hidroksi -2,3 -trans-nonenal
Ayn zamanda MDA de çou dokularda az miktarlarda oluşur. Daha fazla miktarlarda MDA karacier mikrozomlarnn peroksitasyonu esnasında oluşturulur .
CH2 O=C/ ''C=O 1 1 H H
MDA
Bir çok membranda Iipit peroksitasyon reaksiyonlarnn başlama saflas, eer bir proteinle karşlaşmaz ise fazla ilerleyemez. Alkoksi radikalleri,
peroksi radikalleri ve diğer karbon merkezli radikaller , proteinlerin triptofan ve sistein ksmlarna atak yaparak protein yapsn bozar ve hasar meydana getirir. Aldehidler ise proteinlerdeki -SH gruplaryla reaksiyon verebilirler. örneğin hidroksinonenal, 21 nolu reaksiyonda görilldüü gibi proteinlerin - SH grubuyla reaksiyon verir.
1 . S -proten
Buna ilave olarak MDA gibi dialdehidler protein moleküllerindeki amino gruplarna atak yaparak ya molekül içi bir halkal yap oluşturabilir veya iki protein molekülü arasında bir ba oluşturabilir .örneğin bu reaksiyonlar MDA ile 22 nolu reaksiyondaki gibi olabilmektedir.
Aktiviteleri için -NH ve -SH gruplarna gereksinim duyan enzimler, Iipit peroksitasyonu esnasında inhibe edilirler .Buna ömek karacierin mikrozomal fraksiyonlarnda bulunan glukoz-6-fosfataz enzimidir. Hidroksi-
trans-nonenal ve diğer küçük molekü1 arlkl Iipit peroksitasyon ürünlerinin kü1tür ortamlarmda protein sentezini inhibe ettii ve büyümeyi engelledii gösterilmiştir .Hidroksi-trans-nonenal ve bazı benzer doymamş hidroksi aldehidler, MDA 'den çok daha fazla toksiktir. Ayn zamanda hegzenal ve nonenal gibi doymamş aldehidler; propanal, butanal ve hegzanal gibi doymuş aldehidler ve butanon, pentanon ve oktanon gibi oldukça fazla miktarda ketonlar da meydana gelir. Baz aldehidler biyolojik svlarda nötrofiller için kemotaktik etki ve bakteriyel test sistemlerinde mutajenite gösterirler (36). .
Radikaller , aldehidler ve diğer lipit peroksitsasyon ürünleri membran proteinlerinde ciddi hasarlara yol açarlar. Karacier veya eritrosit membranlarmm, peroksitasyonunun membranda yüksek molekü1er kütleli protein agregatlar oluşumuna yol açt bilinmektedir. Bunun sonucu olarak hepatosit membran permeabilitesi artmakta, hepatositler ölmekte ve eritrositler parçalanmaktadr .Hücrenin hormonal uyarlara cevap vermesine imkan salayan yüzey reseptörleri Iipit peroksitasyon esnasımda inhibe edilebilir, bunlar arasımda g1ukoz-6-fosfataz ve hücre içi iyon dengesini salayan Na+K+ATPaz gibi enzimler vardr. Genel olarak lipit peroksitasyonu m~mbranm akşkanlm azaltr , normalde hücre iç!ne geçemeyen maddelerin membrandan hücre içine girişlerini arttrr (Ca+2 iyonu gibi), membrana bal enzimleri inaktive eder , protein sentezini inhibe eder, DNA replikasyonunu önler ve mitokondriyal solunumu durdurur. Membranda ya asiti yan zincirinin devaml olarak aldehidler ve pentan gibi hidrokarbon üretmesi membran bütünlüünün tamamen kaybolmasma yol açar. Bu yolla lizozom membranlarmm yrtlmasyla hidrolitik enzimler hücrenin geri kalan ksmma boşalr ve hasarm artmasma yol açar .Eritrosit membrannn lipit peroksitasyonu, eritrositin kapilerlerden geçerken şekil deiştirme ve skşma yeteneinin kaybolmasma yol açar ve sonuçta hemolize neden olur. Memeli spermlerinin 37 °C de uzatlmş inkübasyonuyla canlılklarm yitirmesinin de peroksitasyon ürünlerinin birikmesine bal olduu öne sürü1müştür. Scak ve kötü şartlarda depolanan soya fasulyesi tohumlarnm filizlenme yeteneinin yok olmas da yine ayn sebepten dolaydr. Hücre membranma yakm veya membrana yapşk olan DNA 'Iar da peroksitasyon esnasımda hasar görebilmektedir (19,36,54).
Peroksitasyona uramş lipitlerin deney hayvanlarma enjeksiyonu kalp hasarma ve karacier yalanmasma yol açar. Farelere linoleat hidroperoksit verilmesi Ienfoid doku hasar yapmştr. Membranlardaki kolesterol lipit
peroksitasyon esnasında oksitlenebilir ve bunun sonucu kolesterol- 7 - hidroperoksitler , epoksitler ve kolestandioller meydana gelebilir . KolesterolÜll bu oksitasyon ürünlerinin hücre toksisitesindeki yeri çelişkili olup bunun sebebi de muhtemelen tek ürün yerine karşmlarn kullanlmasdr (7).
C. Enzimatik ve Enzimatik Olmayan Lipit Peroksitasyon
Demir +2 ve bakr iyonlar, azo bileşikleri, lipit hidroperoksitler, tersiyer butil hidroperoksit ve kümen hidroperoksit gibi yapay lipit peroksitler hiçbir enzimatik aktiviteye gerek duymadan peroksitasyon reaksiyonlarn başlatabilmekte ve stimüle edebilmektedirler. Buna enzimatik olmayan lipit peroksitasyon denilmektedir (127).
Siklooksijenaz ve lipoksijenaz enzimleri kendilerinin substratlar olan ya asitlerinde belirli bir oranda lipit peroksitasyonu meydana getirirler ve hidroperoksitlerle endoperoksitleri verirler .Yine ksantin-ksantin oksitaz sisteminden de 0;. oluşur ve oluşan bu radikal Fe+3,ü Fe+2,ye indirgeyerek lipit peroksitasyon başlatlabilir. Yine bazı hayvan dokularndaki mikrozomal fraksiyonlar da NADPH ve Fe+3 tuzlar varlnda lipit peroksitasyonu başlatabilirler ki, bu durum enzimatik lipit peroksitasyona örnektir (127).
3. Hidrojen Peroksit (HO)
HO, son derece güçlü bir oksitleyici ajan olmasna ramen nisbeten yavaş reaksiyon verir. O;.'nin dismutasyon reaksiyonuyla (23 nolu reaksiyon) veya direk olarak oksijenin indirgenmesiyle meydana gelir.
.
2 02 + 2 H+ O2 + H2O2 (23)
Dismutasyon reaksiyonu spontan olarak meydana gelebildii gibi SOD enzimi araclyla da katalize edilebilir. Kimyasal olarak radikal özellii
göstermese de ROT içinde bahsedilmektedir ve serbest radikal biyokimyasnda önemli bir rol oynar. Bu şekilde oluşan H2O2 ortamdaki oksijen miktarnn artmasyla artar. Ayn zamanda serbest Oi.'ne ihtiyaç duymadan bazı peroksizomal enzimler de bol miktarda H2O2 üretirler. Bunlar glikolat oksitaz, D-aminoasit oksitaz, ürat oksitaz, L-hidroksil asit oksitaz ve ya asiti açil-CoA oksitaz enzimleridir. Ancak peroksizorilarda katalaz
aktivitesi de oldukça yüksek olduu için sitozole geçen mktar bilinmemektedir. Karacierde H2O2'i ykan etkili mekanizmalar varl nedeniyle üretilen H2O2 mktar devaml 10-7-10-9 moVI oranmda tutulur. Dier hayvan hücrelerinde daha az etkili H2O2 ykc mekanizmalar nedeniyle daha fazla H2O2 bulunur. örneğin insan göz Iensi 10-25 moVL H2O2 ihtiva ederken tavşan spermatozoalar ortama bol miktarda H2O2 verir. H2O2, fotosentez ve fagositoz esnasımda da üretilir. H2O2 buhar insan solunum havasmda da tespit edilmiştr (14,19,54,163).
H2O2 oluştuktan sonra ya direkt olarak oksitatif hasar yapabiIr veya Oi. gibi daha reaktif serbest radikal oluşturarak hasara yol açabilir. H2O2 zayf oksitan br ajandr ve kendisinin oluşturduu hasar protein tiyollerini oksitleme ve DNA 'da zincir krlmalar meydana getirme yetenei nedeniyledir. Bu yolla glikolitik yolak enzimlerinden olan gliseraldehit-3- fosfat dehidrojenaz enzimini (GAPDH) inaktive eder. Yüksek dozda H2O2'e maruziyet glikolizin inhibisyonu nedeniyle A TP boşalmasma yol açar
(34,54). H2O2 bu etkisini ya dorudan GAPDH üzerine atak yaparak GAPDH enzimi kofaktörü olan nikotinamid adenin dinükleotid (NAD) seviyesinde azalma ya da hücrelerde pH deişiklii yaparak gösterir (34). NAD seviyesindeki düşme, poli-(ADP-riboz) polimeraz içeren hücrelerde önemlidir. H2O2'e maruziyet pOiimeraz aktive eder ve polmerazm substrat olan NAD tüketilir. ATP'nin ikinci sentez yola olan mitokondriyal oksitatif fosforilasyon, oksitanlardan özellikle de H2O2'den etkilenmektedir. Yüksek konsantrasyonlarda (100-300 .M) H2O2 net mitokondriyal ATP sentezinde artş yapmştr. Bununla beraber ayn dozda veya daha yüksek H2O2, ATP sentetaz aktivitesini düşürmüştür. H2O2'e maruziyetle saniyeler içinde DNA zincir krlmalarmm meydana geldii gösterilmiştr, ortamdan H2O2'in uzaklaştrlmasya büyük oranda DNA krlmas tamr edilmiştir. H2O2 hücre membrann geçebildii için DNA hasar yapma riski fazladr ve sitoplazmadaki katalaz enziminin inhibisyonu hasar arttIrmştr. nsan periferal Ienfositlerinde yaplan çalşmada bu hücrelerin bazı oksitanlar ürettii ve DNA zincr krlmas yapt gösterilmiştr. Ortama katalaz ilavesiyle DNA hasar tamamen önlenebilirse de SOD ilavesiyle bu hasar önlenememiştr. Böylece de H2O2'in DNA krlmalarma sebep olan başlıca oksitan olduu ortaya konulmuş olmaktadr (34). H2O2, piruvat gibi bazı ketoasitleri nonenzimatik olarak oksitler. Bu etkiler H2O2'in verdii reaksiyonun yavaş olmas nedeniyle hafif geçebilir. H2O2, yüksek konsantrasyonlarda dezenfektan olarak kullanılır. Baz bakteriler buna çok duyarldrlar. Genelde düşük konsantrasyonlarda (.M düzeyde) platelet
yaplarnad için bakteriler ölrnernekte ve fagosit hücresi ykld zarnan yaşayan bakteriler tekrar ortarna salnrnakta ve hasta devarnl enfeksiyonlara rnaruz kalrnaktadr (53).
HOCI tiyol gruplarn, arninleri, arninoasitleri, tiyoeterleri, nükleotidleri ve hernoproteinleri kolaylıkla oksitler. Dolaysyla HOCI toksisitesine karş GSH, N-asetilsistein ve rnerkaptopropiyonil glisin gibi proetinler etkin bir şekilde kullanlabilrnektedir (53, 126).
5. Singlet Oksijen (Singlet 02) Oksijen rnolekülünün daha reaktif bir türü olan singlet 02'ler rnoleküler oksijenin enerji alrnasyla rneydana gelirler. Bunlarn delta ve sigma olrnak üzere iki tipi vardr. Delta tipinde ternel haldeki rnoleküler oksijene göre 22.4 kcal'lik bir enerji varken, sigrna tipinde 37.5 kcal'lik bir enerji vardr ve sigrna tipi daha reaktiftir. Sigrna tipi daha reaktif olduu için hzla delta tipine dünüşür. Bu yüzden biyolojik sisternlerde delta tipinden bahsedilir. Delta tipi bir radikal olrnarnasna rarnen baz radikal reaksiyonlarnda rneydana gelebilir .Laboratuvarda H2O2 ve souk alkali çözeltisi üzerinden klor gaz geçirilrnesiyle oluşan hipoklorit iyonu (OCI) karşrnndan da singlet 02 üretilebilrnektedir (25 nolu reaksiyon).
c~ + OH- .cr + OCl- + H+ (25) OCl- + H2Ü2--.cr + H20 + 02 (singlet)
Bu reaksiyon biyolojik olarak önernlidir. Zira HOCI bahsinde de anlatld gibi, fagositik hücrelerde rniyeloperoksitaz araclyla biyolojik ortarnlarda HOCI üretilrnektedir (54,126).
Singlet 02, yine Iaboratuvarda fotosensitizasyon reaksiyonuyla üretilrnektedir .Akridin turuncusu, rnetilen rnavisi, bengal gülü ve toluidin rnavisi gibi boya rnolekülleri ile riboflavin ve türevleri olan FAD ve FMN, klorofil a ve b, biluribin, retinal, porfirin gibi biyolojik rnoleküller üzerine belirli bir dalga boyunda şk gönderildii zarnan singlet 02 rneydana gelrnektedir .Böylece flavinler turuncu renklerini, klorofiller yeşil renklerini kaybederler .Yine flavin içeren proteinler ve hern proteinleri bakrnndan zengin olan rnitokondride de hasara yol açarlar .örneğin katalaz gibi hern grubu içeren enzirnler inhibe edilir .Göz retinas sürekli ve youn şekilde
agregasyonunu inhibe ederken, yüksek konsantrasyonda (mM düzeyde) uyarc etki gösterir (119).'
Oi. hücre membranlarndan geçmez halbuki H2O2hücre membranlarn kolaylıkla geçer. H2O2, hücre içinde Fe+2 ile reaksiyon vererek son derece güçlü oksitan olan HO. oluşur, bu reaksiyon Fenton reaksiyonu (10 nolu reaksiyon) olarak bilinir. Yine H2O2, 02-. ile reaksiyon vererek de HO. oluşturur ki bu reaksiyon Haber-Weiss reaksiyonu olarak bilinir (5 nolu reaksiyon). Böylece H2O2'in toksik etkisinin orijininde, oluşan bu HO. yatmaktadr ve hücre toksisitesinin temelinde yatan Iipit peroksitasyonu başlatlr. H2O2'in bakteri sporlarn öldÜfmesinin ortamdaki geçiş metal iyonu konsantrasyonuna bal olduu ortaya konulmuştur. Staphylococcus aureus hücrelerinin H2O2 ile öldürülmesi yüksek demir içerikli ortamda daha fazla olmuştur. Yine plazma ömeinin Fe+2 ve H2O2 ile birlikte inkübasyonuyla plazmada Iipit peroksitasyon ürünlerinin artt gözlenmiştir (3,54).
H2O2 ve uv radyasyonuna birlikte maruziyet etkilenmeyi arttrr .Çünkü
uv ş H2O2'de homolitik fizyona yol açarak HO. oluşturur. H2O2 ile oluşturulan hasar katalaz ve GSH-Px enzimleri aracl ile önlenir.
4. Hipokloröz Asit (HOCI) HOCI de radikal olmad halde ROT arasında yer almaktadr. HOCI fagositik hücrelerin bakterileri öldÜrmesinde önemli bir rol oynar. Aktive edilen monositler , nötrofiller , euzinofiller ve tüm makrofajlar Oi. Üretirler . Radikal Üretimi fagositik hücrelerin bakterileri öldÜrmesinde çok önemlidir. Özellikle nötrofiller içerdikleri miyeloperoksitaz enzimi araclyla Oi.'nin dismutasyonuyla oluşan H2O2 molekülünü klorür iyonuyla birleştirerek güçlü bir antibakteriyel ajan olan HOCI'e dönüştÜfÜr (24 nolu reaksiyon) (53,151,153).
H202 + cr .HOCl + OH- (24)
Bu durum kronik granülomatozlu hastalarda şu şekilde açklanmştr: Kronik granülomatoz hastal douştan olan bir durumdur ve fagositlerinde Oi. üreten sistem olan NADPH-oksitaz sistemi çalşmamaktadr. Bununla birlikte bu hastalarn fagositleri bakterileri fagositoz yoluyla bünyelerine alabilmekte, fakat °i. Üretilemedii, dolaysyla da H2O2 ve HOCI
şa maruzdur ve retinada bulunan retinal pigmenti şa maruziyetle singlet 02 üretebilir ve gözde harabiyete yol açabilir.Çünkü retinal pigmentinin bulunduu ksmda yüksek oranda doymamş lipitler mevcuttur ve singlet 02 bu lipitlere kolaylıkla atak yaparak hasar oluşturabilir .Singlet 021er , biyolojik olarak önemli proteinlerin ve metiyonin, triptofan, histidin veya sistein gibi aminoasitlerin kalntlaryla reaksiyon vererek önemli hasarlar oluşturur (20, 1 04).
E. Oksijen Türevi Olmayan Serbest Radikaller
Oksijen ve ksenobiyotik radikalinden başka radikaller de oluşmaktadr. örneğin tiyol (R-SH) bileşikleri geçiş metalleri varlnda oksitlenerek til (thiyl) radikalini (RS") oluşturur (26 nolu reaksiyon).
