Antioksidanlar ve Etkileyen Faktörler

Hücrelerin zarar görmesini önlemek için organizmadaki ROS konsantrasyonlarının sürekli bir denge halinde olması gerekir. Bu denge sağlanamazsa ROS ve bunların meydana getirdiği hasarı önlemek için vücutta bulunan antioksidan savunma sistemleri devreye girmektedir. Antioksidan sistemi oluĢturan enzimler ya da non-enzimatik maddeler farklı etki mekanizmalarını (toplayıcı, bastırıcı, onarıcı ve zincir kırıcı) kullanarak ROS‟ların detoksifikasyonunda görev almaktadır (53,55).

Antioksidan sistemi oluĢturan enzimlere örnek olarak; Süperoksit Dismutaz (SOD), Katalaz (CAT), Glutatyon Peroksidaz (GSH-Px), Glutatyon-S-Transferaz (GST), Glutatyon Redüktaz (GSH-R), Glukoz 6-P Dehidrogenaz (G6PD), hidroperoksidaz ve mitokondrial sitokrom oksidazlar verilebilir. Bu enzimlerin ROS‟un nötralizasyonundan primer olarak sorumludur. Enzimatik olmayan antioksidanlar ise metabolik (endojen) ve besinsel (diyetsel, ekzojen) antioksidanlar olarak ikiye ayrılırlar. Metabolik antioksidanlara Lipoik Asit, Glutatyon, L-arjinin, Koenzim Q-10, Melatonin, Ürik Asit, Bilirubin, Metal- Bağlayıcı Proteinler, Transferrin gibi moleküller örnek verilebilir. Vücutta üretilemeyen ekzojen kaynaklı vitamin A, E, C, eser elementler (selenyum, mangan, çinko), omega-3-6 yağ asitleri, flavonoid ve bazı fenolik moleküller besinsel antioksidanlara iyi birer örnek olabilir. Antioksidanlar sayesinde serbest radikallerin organizma için tehdit oluĢturan zararlı etkilerinin önüne geçilerek, kanser gibi hastalıkların önlenmesi mümkün kılınabilir (43).

24

3.3.2.1. Enzimatik Antioksidanlar ile Ġlgili Parametreler

3.3.2.1.1. Süperoksit Dismutaz (SOD) (EC 1.15.1.1.)

Oksijeni metabolize eden tüm canlılarda endojen olarak üretilebilen SOD, organizmanın serbest radikallere karĢı ilk bariyer görevi gören antioksidan bir metallo enzimdir. Spesifik olarak O2.- (süperoksit) radikallerinin dismutasyonunu

katalizleyerek, onu H2O2 ve O2‟ye dönüĢtürür. CAT ve GSH-PX‟ ten farklı olarak

SOD enziminin substratını aĢağıdaki tepkimeden de anlaĢılacağı üzere bir serbest radikal oluĢturmaktadır (56).

2O2.- + 2H+ SOD H2O2 + O2

Ayrıca prokaryotlarda demir ve mangan içeren SOD (Fe ve Mn-SOD) ve bazı streptomices bakterilerde nikel içeren SOD (Ni-SOD, aminoasit dizilimi diğer SOD‟lardan farklılık arz eder ve siyanid ile inhibe olmaktadır) enzimi (57) bulunurken, ökaryotlarda aminoasit kompozisyonu, aktif metal bölgesi ve hücresel lokalizasyonundaki çeĢitliliğe binayen 3 farklı formda SOD izoenzimi tanımlanmaktadır; Mn-SOD (homotetramer yapıda, aktif bölgesinde mangan içerir, mitokondride lokalizedir, 88 kDa ağırlığındadır ve süperoksit radikalini uzaklaĢtıran primer SOD özelliği taĢımaktadır, siyanid ile inhibe olmaz), bakır ve çinko içeren SOD (CuZn-SOD, dimerik yapıdadır aktif bölgesinde bakır ve çinko bulunur, sitoplazmada lokalizedir, 32 kDa ağırlığındadır, siyanidle inhibe edilir), ekstra-selüler SOD (EC-SOD, tetramerik yapıdadır, bu da aktif bölgesinde bakır ve çinko içermektedir, intertisyel aralıklarda, plazma, lenf ve diğer vücut sıvılarında lokalizedir). Oksijen kullanımı yüksek olan dokularda SOD aktivitesi fazladır (58-60).

25

3.3.2.1.2. Katalaz (CAT) (EC, 1.11.1.6)

Katalaz 240 kDa ağırlığında, tetramerik yapıda olan, aktif bölgesinde 4 tane hem grubu ve ferriprotoporfirin halkasına sahip bir hemoprotein antioksidan enzimdir. Prokaryotik canlıların çoğunda da olan bu enzim ökaryotik organizmalarda eritrosit, karaciğer ve böbrekte yüksek konsantrasyonlarda iken beyin, iskelet ve kalp kaslarında düĢük deriĢimlerde bulunmaktadır. Ayrıca hücrede peroksizomlarda yüksek lokalizasyonlu olup az miktarda sitozolde ve mikrozomal fraksiyonlarda da bulunabilir. Katalaz enziminin antioksidan özelliklerini yansıtan iki önemli redoks tepkimesi vardır. Bunlardan ilki ortamdaki H2O2 konsatrasyonları çok hızlı artıyorsa ya da ortamda yüksek miktarda elektron

akseptörü yoksa katalaz enzimi bu durumda aĢağıdaki tepkimeyi katalizleyerek hidrojen peroksiti suya ve O2‟ye indirgeyerek ortamdan uzaklaĢtırır (59).

H2O2 + H2O2 CAT 2H2O + O2

Katalazın antioksidan diğer bir önemli özelliği ise ortamdaki fenol ve aromatik alkolleri peroksidasyona uğratarak detoksifikasyon sağlamaktadır.

H2O2 + RH2 CAT 2H2O + R

3.3.2.1.3. Glutatyon Peroksidaz (GSH-Px) (EC 1.11.1.9)

Hücre içi yerleĢimli (sitozol ve mitokondri) olan GSH-Px enzimi, 2 adet tiyol grubuna sahip glutatyonun redükte formunu (GSH) glutatyonun disülfid bağı içeren okside formuna (GSSG) dönüĢtürürken, ortamda bulunan hidroperoksitinde suya redükte olmasını sağlar ve böylece ortamdaki H2O2‟yi detoksifiye eder. Bu

reaksiyonun gerçekleĢmesi için GSSG‟nin GSH‟a dönüĢmesi ya da baĢka bir ifade ile GSH‟ın rejenerasyonunun sağlanması gerekir. Bu reaksiyonu, bir flavoprotein

26

olan glutatyon redüktaz (GSH-R) enzimi, NADPH‟ı kullanarak gerçekleĢtirir (ġekil 4). Bu noktadan hareketle detoksifikasyon mekanizmasının devamlılığını sürdürebilmesi için pentoz fosfat yolunun sağlıklı iĢlemesi Ģarttır (57, 61-63).

ġekil 4. GSH-Px‟in Etki Mekanizması ve GSH Döngüsü (51)

GSH-Px, H2O2‟nin yanı sıra diğer organik hidroperoksitlerinde (lipid

hidroperoksitler ve DNA hidroperoksitler gibi) indirgenme tepkimelerini katalizleyerek (alkollere dönüĢtürür) lipid peroksidasyonunun baĢlangıç ve geliĢme safhalarını engellemede görev almaktadır. GSH-Px enzimi tetramerik bir yapıdadır ve aktif bölgesinde 4 adet selenosistein içermektedir. Bu enzimin 2 izomeri bulunmaktadır, biri selenyum bağımlı çalıĢarak hem H2O2‟yi hem de lipid

hidroperoksitlerin yıkımını kataliz ederken (a ve b reaksiyonları), selenyum bağımsız aktivite gösteren çeĢidi ise sadece lipidhidroperoksitlerin indirgenmesinde (yıkımında) görevlidir (b reaksiyonu).

a. H2O2 + 2GSH GSH-Px GSSG + 2H2O b. ROOH + 2GSH GSH-Px GSSG + ROH + H2O Pentoz Fosfat Yolu NADPH+H + NADP+ GSSH 2 GSH GSH-R _GSH-Px H 2O2 2H 2O

27

GSH-Px, fagositleri solunumsal patlama sırasında açığa çıkan serbest radikal hasarından koruduğu gibi eritrosit ve hemoglobinleri peroksidasyondan koruyan en önemli antioksidan enzimler arasındadır. Ayrıca GSH-Px‟in aktivitesi diyetle alınan selenyum miktarına bağlı olarak artarken, iyodoasetat ve siyanür gibi maddelerle inhibe olmaktadır (60).

3.3.2.2. Nonenzimatik Antioksidanlar ile Ġlgili Parametre

3.3.2.2.1. Redükte Glutatyon (GSH)

GSH; glutamat, sistein ve glisin amino asitlerinden oluĢan bir tripeptiddir (L-γ- glutamil-L-sisteinil-glisin) (ġekil 5)

ġekil 5. GSH‟ın Tripeptit Yapısı (64)

Daha çok sitozolik yerleĢimli olan bu peptid, hücrelerin oksidatif stres hasarına karĢı korunmasında önemli görevler üstlenir. Daha önceden bahsedildiği üzere GSH-Px‟in hidroperoksitleri ve lipid peroksitleri suya katalizleyen redoks döngülerinde olduğu gibi ksenobiyotiklerin biyotransformasyonunda görevli olan glutatyon S- Transferaz (GST) enziminin lipid peroksitlerini redükte etmesine bir substrat olarak antioksidan etki göstermektedir. Ayrıca hücre içinde oluĢan ˙OH radikali ve 1O2 gibi ROS‟lara karĢı da direkt etkili bir savunma bariyeri oluĢturur

Bu peptide ROS‟ları süpürücü antioksidan etkinlik kazandıran en önemli sebep ise yapısındaki sistein amino asidinin içermiĢ olduğu tiyol (-SH) grubundan ileri gelmektedir (65).

28

Hücrede milimolar konsantrasyonlarda bulunan glutatyonun primer olarak baskın formu redükte (GSH) halindedir. Ancak okside formu (GSSG) olan disülfüd dimeri halinde de bulunabilir. GSH‟ın okside hali ise GSH-R için bir substrat teĢkil etmektedir. GSH‟ın hücresel deriĢiminin korunmasında aminoasit taĢıyıcılarının yanında glutatyon sentetaz (GS), GSH-Px, GST ve GSH-R gibi çeĢitli enzim aktiviteleri rol oynar (64).