Antioksidanlar düşük konsantrasyonlarda okside edilebilen ve diğer bir substratın oksidasyonunu azaltan veya engelleyen yani oksidasyona karşı mücadele eden maddelerdir (Çaylak, 2011). Serbest radikallerin neden olduğu oksidasyonları önleyen, serbest radikalleri yakalama ve stabilize etme yeteneğine sahip maddelere “antioksidan” adı verilir (Elliot, 1999). Antioksidanlar mekanizmalarına göre, birincil ve ikincil antioksidanlar olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Birincil antioksidanlar; mevcut radikallerle reaksiyona girerek bunların daha zararlı formlara dönüşmelerini ve yeni serbest radikal oluşumunu önleyen bileşiklerdir. Birincil antioksidan kategorisinde yer alan süperoksit dismutaz (SOD), glutatyon peroksidaz (GSH Px) ve katalaz gibi enzim sistemleri serbest radikalleri yok etme yeteneğindedir. Bu enzimler genel olarak serbest radikallerin DNA, proteinler ve lipitler gibi hücresel bileşenlere zarar vermesini sınırlandırmak suretiyle bir hücresel bölgeden diğerine geçişini de önleyebilmektedirler (Diplock, 1998). İkincil antioksidanlar ise; oksijen radikalini yakalayan ve radikal zincir reaksiyonlarını kıran C ve E vitamini, ve polifenoller gibi bileşiklerdir (Ou vd., 2002). Antioksidanlar, dört farklı mekanizma ile oksidanları etkisizleştirir (Memişoğulları, 2005):
Temizleme (Scavenging) etkisi: Oksidanları zayıf bir moleküle çevirme şeklinde olan etki.
Baskılama (Quencher) etkisi: Bu etki, oksidan maddelere bir hidrojen aktararak etkisiz hale getirme şeklinde olmaktadır ve çoğunlukla flavonoidler tarafından yapılmaktadır.
Onarma etkisi: Oksidanların oluşturduğu hasarı ortadan kaldırma şeklinde olan etki. Glutatyon en önemli onarıcı atioksidandır.
Zincir koparma etkisi: Oksidanları bağlayarak fonksiyonlarını engelleme şeklinde olan etki. Bu etki hemoglobin ve E vitamini tarafından yapılır.
1.10.1. Bazı Antioksidan Moleküller
1.10.1.1. Süperoksid Dismutaz (SOD)
Hücresel SOD çeşitli prostetik gruplar taşıyan metalloenzimlerin bir grubudur. Süperoksid dismutaz, süperoksit anyonunu (·O2-
), hidrojen peroksid (H2O2) ve oksijene dönüşümünü katalize ederek bu radikallerin etkisini azaltmaktadır. Süperoksit anyonu (.
O2) da, hidrojen peroksit gibi bir oksidan olarak çoğu organik bileşikle direkt olarak etkileşime girmez, ancak muhtemelen daha reaktif ve yüksek toksisiteye sahip oksijen türlerinin oluşumuna katkı sağlamaktadır (Larson, 1988). SOD, süperokside bir elektron vererek H2O2’ye indirgerken; katalaz ve glutatyon peroksidaz (GPx) ise H2O2’yi suya indirger. SOD’un antioksidan etkisi süperoksit ile Fe3+
‘ün, Fe2+’ye indirgenmesi sonucunda hidroksil radikalinin oluşmasının engellenmesi şeklindedir (Baskin ve Salem, 1997; Çaylak, 2011).
1.10.1.2. Katalaz ve Peroksidaz
Hayvansal organizmaların özellikle karaciğer ve eritrositlerinde yoğun olarak bulunur. CAT ve glutatyon peroksidaz (GPx), hidrojen peroksidi su ve moleküler oksijene indirgemektedirler (Garewal, 1997). Hidrojen peroksit (H2O2), biyolojik önemi olan moleküllerin çoğu ile spesifik olarak reaksiyona girmemekle birlikte .
OH radikali gibi daha reaktif oksidanların oluşumunda bir ön madde olarak rol oynamaktadır. Peroksidazlar da katalazla aynı özelliklere sahiptir (Larson, 1988).
1.10.1.3. Glutatyon Peroksidaz (GPx)
Glutatyon redoks döngüsü, hücre içi hidroperoksitlerin indirgenmesinde merkezi rol oynamaktadır. GPx, dört atom selenyum bağladığından dolayı seleno-sistein bileşiği sınıfına girer ve katalitik aktivitesini bu özelliği sağlar. Ko-substrat olarak glutatyona gereksinim duyar. GPx, glutatyonu okside ederek H2O2’yu H2O’ya indirgemektedir. Glutatyonun okside formunun (GSSG) tekrar indirgenmiş glutatyon (GSH)’a indirgenmesi ise glutatyon redüktaz (GR) tarafından sağlanır. GPx, aktivitesi için selenyum mineraline ihtiyaç duymaktadır (Garewal, 1997).
1.10.1.4. Glutatyon
Tiyol grubu taşıyan bir tripeptid olan glutatyon, serbest radikallerin yıkıcı etkilerini önleyen veya azaltan transferazlar, peroksidazlar gibi birçok enzimin substratı olarak görev yapmaktadır. Suda çözünebilen ve birçok hücrede çok yüksek konsantrasyonda bulunan glutatyon, biyolojik membranları lipid peroksidasyonuna karşı korumaktadır (Di Mascio vd., 1991). Glutatyon (GSH) aynı zamanda hücre içinde tekli oksijen (1O2), süperoksit anyonu (·O2-
), hidroksi (·OH) radikali gibi birçok zararlı oksidanlarla enzim katalizi olmaksızın reaksiyona girmektedir (Larson, 1988). Vücutta direk olarak sistein, glisin ve glutamattan sentezlenmektedir. GSH redoks döngüsünün bir substratı olarak, hidroksil radikalleri ile singlet oksijenin temizlenmesinde etkilidir. Direk olarak serbest radikalleri temizlemesinin yanı sıra; GPx ile birlikte enzimatik olarak da etki gösterir. GSH hücrelerde enzim ve diğer hücresel bileşenlerin redükte halde tutulmamaları için hayati rol oynar. GSH en çok karaciğerde sentezlenir (Maher vd., 2008).
1.10.1.5. Glutatyon Redüktaz
Yükseltgenmiş glutatyonu indirgenmiş hale çeviren 2 alt birimden oluşmuş bir dimerdir. Her bir alt ünite; NADPH bağlayan, FAD bağlayan ve ara yüz olmak üzere 3 tane yapısal alan içerir. Glutatyonun indirgenme reaksiyonu sırasında sıklıkla elektronlar NADPH’dan FAD’ye transfer edilir. Daha sonra alt birimlerdeki iki sistein arasında bulunan disülfid köprüsüne transfer edilmek suretiyle okside glutatyona aktarılmış olur (Cherubini vd., 2005).
1.10.1.6. Glutatyon S-Transferaz (GST)
Özellikle araşidonik asit ve linoleat hidroperoksitleri olmak üzere lipid peroksitlerine karşı GST’lar selenyumdan bağımsız GSH-Px aktivitesi göstererek bir savunma mekanizması oluşturur. Glutatyon S-Transferazın antioksidan fonksiyonunun yanında karaciğerde sitokrom P-450 enzim sistemi ile detoksifikasyona katkıda bulunur (Fernandez ve Simitzu, 1991).
1.10.1.7. Alfa tokoferol (Vitamin E)
Hücrelerde bulunan ve yağda çözünen önemli bir antioksidandır. Doğada yan zincirlerinin doyurulması ve metilasyonla birbirinden farklı 8 tip E vitamini bulunmaktadır. Plazmada baskın olarak bulunan ve en yüksek antioksidan aktiviteye sahip olanı, α-tokoferoldür. Barsakta emildikten sonra şilomikronlar ile lenfle taşınarak kan dolaşımına geçerek yağ dokusunda depolanır. Vitamin E, bir vitaminden çok, bir antioksidan olarak tarif edilmiştir. Çünkü diğer vitaminler enzimatik reaksiyonlarda kofaktör olarak rol alırken vitamin E’nin böyle bir özelliği yoktur (Baskin ve Salem, 1997). E vitamini hücre membranı ile membranda bulunan fosfolipitleri oksidatif hasara karşı korumada önemli rol oynamaktadır. Lipofilik özelliği nedeniyle hücre membranının yapısına katılabilmektedir (Gey vd., 1991; McNeil vd., 2004).
1.10.1.8. Retinol (Vitamin A)
Karotenoidler, sebze ve meyvelere renk veren maddelerdir ve vitamin A öncülleri olarak antioksidan etkileri vardır. En önemlileri α-karoten, β-karoten, likopendir. Bunlardan β-karoten, iki molekül A vitamininin (retinol) birleşmesinden oluşmuştur. Diyetteki β-karoten ince barsak mukozası tarafından emilirken retinole çevrilmektedir. β- karotenin antioksidan etkisi singlet oksijeni yakalaması, serbest radikalleri temizlemesi ve hücre membran lipitlerini oksidatif hasara karşı korumasının yanında diğer reaktif oksijen türlerini de etkisiz hale getirmesidir (Baskin ve Salem, 1997; Çaylak, 2011).
1.10.1.9. Askorbik asit (Vitamin C)
Suda çözünebilen sebze ve meyvelerde bulunan bir antioksidandır. İnsanlar L- glukanolakton oksidazın eksikliği nedeniyle d-glukozdan 1-askorbik asidi sentezleyemezler ve bu nedenle gıdaları ile almak zorundadırlar (Baskin ve Salem, 1997). Suda çözünebilen zincir kırıcı özelliği nedeniyle detoksifikasyon metabolizması esnasında meydana gelen serbest radikalleri ve reaktif oksijen türlerini etkisiz hale getirir (Carr vd., 2000). Ayrıca askorbat, süperoksit ve hidroksil radikalleri ile kolayca reaksiyona girer (Baskin ve Salem, 1997).
1.10.1.10. Fenolik Bileşikler
Bu bileşikler arasında yer alan flavanoidler, tanninler, hidroksisinamik esterleri ve lignin bitkilerin yapısında bol miktarda yer alır. Antioksidan özelliklerini, iyi birer hidrojen veya elektron vericisi olmaları, zincir kırıcı özellikleri ve geçiş metalleri ile şelat oluşturmaları şeklinde gösterirler. Membranların akıcılığını azaltarak ve lipitlerin yer alış sırasını düzenleyerek ve serbest radikallerin hücreye difüzyonunu engelleyerek peroksidasyon reaksiyonlarını keserler (Paganga vd., 1999).
Tablo 3. Bazı antioksidanların sınıflandırılması (Çaylak, 2011’den alınmıştır)
Antioksidan Enzimler Rolü
Superoksit dismutaz (SOD)
Süperoksit radikalini hidrojen peroksite dönüştürür. Katalaz (CAT) H2O2’yi H2O’ya çevirir. Peroksizomlarda bulunur Glutatyon peroksidaz
(GPx)
H2O2 ve lipit peroksitlerini etkisizleştirir.
Selenoprotein, daha çok sitozolde, GSH kullanır.
AntioksidanVitaminler Rolü
Alfa tokoferol Lipit peoksidasyonunu kırar. Lipit peroksitlerini süperoksit ve hidroksil radikalini temizler. Yağda çözünür
Beta karoten Peroksi radikalleri ile süperoksit ve hidroksil radikalini temizler. Geçiş metallerini bağlar. Yağda çözünür
Askorbik asit Direkt olarak süperoksit ve hidroksil radikali ile H2O2’yu temizler. Nötrofiller tarafından uyarılan antioksidanları etkisizleştirir. Vitamin E’nin rejenerasyonunu sağlar. Suda çözünür.