Lipid Peroksidasyon Olayı ve Önlenmesine Yönelik Uygulamalar

Y. Y.U Vet. Fak. Derg. .. /998, 9 (1-2): 89-95

Lipid Peroksidasyon Olayı ve Önlenmesine Yönelik Uygulamalar

Ender Yarsan i

IAnkıını ÜnıversHesı Vcıcnner Fakültesı Farınakolojı Ve Toksıkolojı Anabılım Dalı - ANKARA

ÖZET

Lipid peroksidasyoıı olayı, hücre zanfosJolıjıidleriııilı doyll/all/ış .raf!, asir/edl/de meydaııa geleli repkimelerdir. Bıı olayııı remelmekaııöıııısı. oluşalltoksik aldehiılcriıı. proteinler I'e proıeiıı yapısmda olmayaıı yapılıwla eıkileşll/esi ve hilcre za/"Iamıa yöııelik isteıımeyeıı etkiler ıııeydmııı getirmesidir. Lipid peroksidasyon o/ayı: blIŞ/lIIlgIÇ. gelişme ve yıkıııılaıııııa olarak isimlendirileıi iiç aşa/J/adaıı oluşur. Bu makalede. serbesı oksijen grup/an I'e bıııı/anlt o/uşfllrduklal"/ lU/sar. lipid

peroksidasyoıı olaylillii aşamalan. bıı olaylif belirleilmesi ile ÖnlellllJesilıe yönelik uygulamalar değerleııdirilmiştir.

Aııa!ıUlr kelime/er: Upid peroksidasyoıı, Öıılel/ıııesi.

Lipid Peroxit/aüoıı aııd Preveııtio/l Process SUMMARY

Lipid peroxidatio1/ is a degeııemriı'e process wlıiclı takes plaa 011 the po/raıısaıııraıed foııy acids of ıııeıııbmııe p'lOspllOlipids. The geııera/ıııeclıııııis/ll oj ıhe process, rJıe Jorıııalioıı of to.ı:ic alddıydes c{/plfbfe to reacı ıvirlı proıeifl ııııd 1/01/- proıein sııbsuıııas (ii/d ()l'erall effeCls iıı eellıılar ıııembrııııes. Lipid peroxidatiofl is co/lııl/oııly dil'ided iıılO rhree plw.\"es.

/lumel)' iııiıiaıimı, proplfglfıimı ııl/d ıemıiı/lııioıı. /ıı ılıis {Irıide. iı was reı'iewed free oxygeıı radiculs and degenerative effecıs oj ,lıese groups. plwses oj lipid peroxidaıioıı. cleıemıiııaıimı of lipid pero.ı:id(lıiol! mu/ prel'eıııiol! pmces.Ç oj lipid pervxidaıioıı.

Key words: Lipid peroxidaıimı. prC'l'eıııioll.

GiRiş

Scrbesı oksijen gruplarınııı dokulara yönelik olarak meydana geıirecekleri hasar ve bunların en önemli sonuçlarından olan lipid peroksidasyon, son yıllarda üzerinde önemle durulan bir konudur. Hayaıi işlevler için gerekli olan oksijen, serbest oksijen gnıbu oluşumuna yol açtığı için sonuçın zehirlcyici etki de oluşturabilmekıe ve çoğu hastalığın patojeniıesinde, yaşlanına ve yangı ohıylarının açıklanmasında serbesı oksijen gnıpları 011aya çıkmaktadır (2.6: ı O. 26. 30).

Oksijen ı:ızla etkin olmayan ancak in vivo şartlarda çok etkin türevIere metabolize olabilen bir bileşiklir. Oksijen canlı dokuda iki şekilde indirgenir, bunlardan birincisim.le oksijen 4 elektron alarak suya indirgenir (%95 oranında).

ikincisinde ise oksijt!1l basamak basamak tek değerli indirgenmeye uğrar (%5 oranında) ki bu olay sonucunda scrbesı oksijı:n grııpları ortaya Çıkar. Bu şekilde, biyolojik sistemlerde şekillenen en önemli serbest oksijen grupları .süperoksir (O!"), hidrojen peroksit (1.1₂0₂), hidroksil (Oı·n ve singleı oksijen (10₁₎ gnıplarıdır(2, 7, R, LO, 14).

Oksijen molekOlli tek elekıron olarak .süperoksiı grubunu ve ik~ elektron indirgenmesi ile hidrojen peroksidi meydana gelirir. Süperoksiı grubu fizyolojik pl-l'da, kendiliğinden oluşan bır dismuıasyonla hidrojen pcroksidi oluşıurabileceği gibi . . \"iiperohiı tfiSlllllftl: (SOO) ile de katalize edilip hidroje peroksidi oluşıurabilir. Hidrojen peroksit kendisi serbest grup değildir: ancak, kolayca oksijen gruplarını oluşturduğundan

bu sınıfta değerlendirilir. Geçiş grubundaki metaller (demir.

bakır gibi) ilc tepkimeye girerck daha etkili grupları (01-1") oluştunır (7, 8, ı 4). Tepkime şu şekildedir:

Fe (III) + O,.· _ _ ~

Fe (ll) + H,O, ~

Fe (ıı) + 0, Fe (III) + OH' + OH'

Bu olay demir kaıalizör!üğünde gerçekle~ir ve Fcl/lon ıepkiıııesi olarak bilinir. ^Diğer taraftan, ^süperoksiı grubu hidrojen peroksit ile dird (epkimeye girer: bu olay da Haber- Weis.\· repkiıııesi olumk ^{adlandırılır} ve tepkime ^aşağıdaki şekildedir (7,8, i O);

Serbest oksijen grupları tck sayıda elektroıı içeren kimyasalolarak eıkin bileşiklerdir. Yaşam süreleri çok kısa olmasına karşın çeşitli yapılarda etkileşime girerek hücrenin yapı ve işlevlerinde önemli değişikliklere neden olurlar, Bu

yapılar şu şekildedir (6, 14,30);

a. Nlikleik asiıler. nlikleotidler. proteinler ve pmıcin yapıs1l1da olmayan tiyollcr (tiyol oksidasyonıı) gibi maddelerle tepkime.

b. Hücre ^{zarı bileş~nıcri} (proteinler, lipidler. enzimler.

resepıörler ve taşıma sisıemleri) ilc kolavenı bağlanma, c. lipid peroksidasyonu başlaııcı etkileri.

Şekil i 'de oksijen gmplarının etkileyebileceği hedef yapılar gösıcrilnıiştir (8).

Pmlt'in oksidasyunu+- -. , - -- --...,.. Doym;uııış yağ asiılcri (enzimler, taşıyıcı sistemler) Scrbesı oksijen (lıucrc zar1:ırındaki)

grubu

Nilk!cik asiı obidasyonu

(rmlliısYIHllur gibi)

Hidroksi yağ asiıleri.

pcntan, eıan gibi

Karbonhidrat oksidasyorıu indirgenmiş Gluıasyon,

(hyaluronik asit ile ilgili) anıioksidaıılar

Şekil ı. Serbesı oksijen gruplarının etkileyebileceği hedef yapılar.

Y.Y.Ü. Vet. Fak. Derg., 1998, 9(1-2): 89-95

Serbest Oksijen Gruplarının Kaynaklan

Mikrosirkülasyonda gerek enzimatİk yollarla ve gerekse metabolik olaylar sonucunda serbest oksijen grupları şekillenir. Başlıca enzimatik mekanizmalar iki şekildedir;

birincisi kapillar endotel hücrelerindeki haliliıı dehidrojeııaz oksidaz ve jkincisi de nötrofillerde bulunan NADPH oksitlazdır. Bunlardan kS(l1l/jlı oksidaz. normalde dokularda dehidrojcnaz şeklindedir; bu halde hipoksanrini ksanline ve ksantini de ürik aside aksidcr. İskemik durumlarda ise enzim aksictaz şekline döner ve sonuçta süperoksit anyonu ve hidrojen peroksit oluşur. Bunlar da daha sonra hidroksi!

grubunu oluşturur. Nötrofiııerde ortaya çıkan tepkimeler ise immun bir uyarı, fagasite edilebilir partiküllerin etkisi veya çeşitli faktörlerle başlatılır. Sonuçta nötrofiller etkin hale gelerek hücre zarına bağlı NADPH oksiclaz uyarılır ve süperoksit grubu şekiııenir (2, 10, 14).

Bu sistemlerin dışında, başta mitokondriyonlarda elektron

taşıması sırasında olmak üzere, endoplazmik retikulum ve hücre zarı elektron taşıma sistemleri, prosfClgladilı seııfefaz ve

lipooksijeııaz sistemleri, enzimler, proteinler, endojen otookside olabilen bileşikler, radyasyon, sigara dumanı,

pestisidler, zehirli gazlar, ilaçlar ve k<ırsinojen maddeler serbest oksijen gruplarının kaynağını oluşturur (6, 7, ll, 14,

16,25).

Lipid peroksidasyon olayının uyarılınasını teşvik eden fatörlcr üzerine yapılan çalışmalardan birinde Karppancn ve ark. (l5) farelerde trikotesenlerin etkilerini

dcğerıendinnişlerdir. Tiyobarbitürik asit tepkimesiyle

karaciğerde yapılanan analizler sonucunda trikotesen grubu mikotoksinlerin bu olayın şekiııemnesini teşvik ettiği

sonucuna vaımışlardır. Yine bu amaçla Donaldson ve Knowlcs tarafından yapılan bir çalışımıda (9) kurşun'un bu yöndeki ct!.:.ilcii değcrlcüdirilmişt:r. Sonuçta kurşunla artan

yoğunluklarda nıaruziyete bağlı olarak dokulardaki

araşidonik asit seviyelerinin değiştiği ve biyolojik zariarda peroksidasyon olayının arttığı tespit edilmiştir.

Serbest Oksijen Gruplarının Oluşturduğu Hasar Serbest oksijen gruplarının neden olduğu başlıca zehirlenme ve hastalıklar şu şekildedir: oksijen zehirlenmesi,

yangı, bağışıklık sistemine ait hastalıklar hastalıklar, yaşlaııma, nörolojik hastalıklar, <Jleroskleroz, hipert<Jnsiyon.

iskemik hasar, karsinojenezis. mutajeııezi5i. mide-bursa!;:

kanalı hastalıkları, infcksiyöz hastalıkl<Jr, kassel bozukluklar.

ürolojik hastalıklar, göz hastalıkları, deri hastalıkları, akciğer hastalıkları, kscnobiyotiklCrin metabolizması, karaciğer hastalıkları (2, 14).

Lipid peroksidasyon olayı farklı yollarla hücrelerde hasara yol açar. Öncelikle bu işlemler sırasında serbest oksijen grupları çok etkin bazı şekillere dönüşürler ve hücresel ınahomoleküllerde hasara neden olurlar. ikincil bir etki olarak çok zincirli doymamış yağ asitlerinden kökcn alan hidroperoksitler hücresel düzeyde zehirleyici etkinin en önemli kısmını oluştumrlar. Hücresel hasar iki şekilde ortaya çıkar; fosfolipidlerin zarlnrındaki doymamış yağ asidi zincirlerinin parçalanması, plazma veya hüere zariarında bozulmalara neden olur; bu olay genellikle eritrositlerin,

lizozomlanıı ve endoplaznıik retikulunııın zariarında

90

meydana gelir. Diğer yolda ise, hücresel hasar, lipid peroksidasyon olayının sonucu olarak ortaya çıkan yıkll1llayıeı ürünlerin etkisiyıe daha çok nötral pH'da etkili olan 2-a1kenler ve 4-hidroksialkenler gibi ürünlerin hücrede bulunan özellikle sülfidril grupları ile birleşmeleri olayıdır (30).

Diğer taraftan oksijen metabolitleri karbonhidratlar, nükleik asitler, proteinler ve lipidler gibi hücresel yapıl,ırı

etkileyerek oksidatif hasara neden olurlar.

Proteinlere yönelik elkileri: Amino asitlerin serbest oksijen gmplarına duyarlılıkları farklı olmakla beraber, sistein, sistin. metiyonin, histidin, triptofan ve tirozin bu

grupların etkilerine karşı daha hassastırlar. Yine oksijen mctabolirleri arasında süperoksit grubunun, bu aminoasitler üzerine etkisi daha sınırlıdır. Bu grup sistein, histidin, tirozin ve triptofan ile yavaş bir şekilde tepkinıeye girerken, diğer

gruplar bu amino asit ile daha hızlı tepkime oluşturur. Serbest oksijen gruplarının etkisi soııucunda proteinlerde çeşitli yapısal bozukluklar ortaya çıkar (2, 14).

Karboııhidratlara yönelik etkileri: Bağ dokunun

dayanıklılığının sağlanmasında etkin roloynayan hiynluronik asit özeııikle süperoksit grubundan etkilenerek bağ dokuda bozulmalara ve bağ doku sıvısının akışkanlığının kaybolmasına neden olur (14).

Niikleik asitlere yöııelik etkileri: Serbest oksijen grupları

DNA üzerinde etki göstererek nükleik asitlerin yapısal değişikliklerine ve sonuçta kromozomlarda değişiklikler ile beraber mutasyonlara neden olur. Bu olayla birlikte DNA

hasarı ve ınutasyonlar şekillenir (2,6, 14).

Lipidler üze";ııe olaıı etkileri: Serbest oksijen gruplarının

biyolojik sistemlerdeki en önemli etkileri lipidler Uzerine

alanıdır. Bu olay lipid peroksida.<;yon olarak bilinir ve kısaca

hücrelerdeki zar fosfolipidlerinin yükseltgenerek peroksit türevierine dönüşmesi clayı şeklinde tmlımlana· (2, 6, 10,32).

Bu olayda etkili olan oksijen metaboliri süperoksit grubu (sonuçta hidroksil grubuna dönüşerek etkili olur) ve hidroksil grubudur. Lipid peroksidasyon olayı üç aşamalı olark meydana gelir (4, 7,10,32). Tepkimcnin ilk basamağı teınel olayların meydana geldiği başlangıç aşamasıdır. Bu basamakta çok zincirli doymamış yağ asitlerine RıI veya oksi köklerinin girmesiyle ya da mölekülden çıkmasıyla, ortasında

karbun atoı11l1 bulunan (Re) lipid grupları meydana gelir.

Gelişme aşaması olarak isimlendirilen ikinci dönemde ise birinci aşamada meydana gelen lipid gmbu, moleküler oksijen ile birleşerek hızia peroksi (RüO-) gnıbuna dönüşür.

Tepkiıııe devam ederek peroksi grubu. hidroperoksi grubuııı!

(R-OO-H) şekillendirir. Bu ikinci aşama bir zincir tepkimesi

şeklinde gelişir; sonuçta diğer yağ asitleri de tepkimeyc girerek, başlangıç aşamasında olduğu gibi. ortasında karbon

aloııııı bulunan lipid gruplarını meydana getirir. Oluşan bu gruplar da tekrar yeni pcr{)k~id gruplarını oluşturur. Gelişme aşamasındaki tepkiıııeler. sürekli şekilde devam eder;

doymamış yağ asitlerinin miktarına bağlı olarak, hidroperoksitlerin şekillenmesi de devam eder. Bu tepkimeler, peroksit gruplarının bir araya gelerek tepkiıneye gimıesi ve etkisiz ürünler oluşturmasına bdar sürer. Zinci,

aşaması sırasında oluşan hidroperohitler sabit bir yapıda değildirler. Özellikle demir ve demir kompleksieri ortamda

y. Y. Ü. Veı. Fak. De,.s., 1998, 9 (1.2): 89-95

bulunduğu sürede bu maddelerle tepkimeye girerler ve zincir tepkimesi yeniden başlatırlar.

Üçüncü aşama yıkımlanma aşaımısıdır. Bu olay iki

şekilde oluşur, ya meydana gelen gruplar birbirleri ile tepkimeye girerek etkisiz ürünlere dönüşürler ya da

antioksidan maddeler ile tepkimeye girerek tepkimeyi bitirirler. Lipid peroksidasyon olayının aşamaları Şekil 2'de (8) olayın önlenmesinde etkin bir rolü bulunan vitamin E ve selenyumun bu tepklme zincirindeki etkileri Şekil 3'te (4) gösterilmiştir.

~ OH + RH ~ R- + HıO

!.ll il.ılan us..i!ii!.!!l.H.!l

_ ,...il.

0:'----"

.~ ~/ ^{V V} '\~/ ⁾⁽

a~ R· + R· + RO· + R. + RO O·

--~"_ROO·

ROO. + RH ~ ROOH + R- {Zi!! sir.a 1.iI.!ll !!LL

R·

,;~~~

§ e ık

b- - - -R· + AH .. eıkisizüriin RO· .... AH .. etkisiz ürün ROO- +A H ... etkisiz Ürün (AH - Aıııioksidan madde)

U: ıkıııı !a!lııı D..Hi!!!l.llHl Şekil 2. Lipid peroksidasyon olayının aşamaları.

R·OOH

i )

. - 1 - R--I -'

- i

i

~ atom u yerleşm iş

_ _

J

O,

Başlangıç

safh as i

Gdişnıe lIalhasl

r"ok"

i

i

i

lo"""

t~J

J

doym anı ıŞ ~ .ıı!

kökü ~_____ safhası

/Alt:.1.TO.

i

i

i

H idroperoksi!

Şekil 3. Hücre zarl"nııdaki perOksidasyon olayının aşamaları; vitamin E ve selenyumun etkileri.

Hücre zarları gibi, mitokondriyal ve mikrozomal Ulrlarm fosfolipidlerinde doyınaııııs yağ asitlerinin fazla miktarda bulunması sonucunda, lipid pcroksidasyona daha duyarlı oldukları bilinmektedir. Lipid peroksidasyon zarın yapı ve

görevlerinde bozukluklara neden olur. Limzomal z~ırıardaki

hasar hidroliıik enzimlerin salınnıasına yol açar. Diğer taraftan, kaslarda hasarla birlikte gelişen peroksidasyon olayları da şu mekanizmayla orlaya çıkar; kaslardaki hasarla

Y.Y.Ü. Ver. Fak. Derg .. J998. 9(J-2)cS9-95

beraber hücre içi kalsiyum seviyesinde bir artış meydana gelir. Gerek bu artışın ve gerekse kaslardaki hasarın etkisi sonucunda hücre zarı fosfolipidlcrinden fosfolipaz Aı (FlA2) salıverilir. Bu olay sonucunda, özellikle prosıaglandinler gibi eikasonaidIerin temel maddesi olan araşidonik asit miktarında artış şekillenir. Araşidonik asil miktarının aıtması lipoksijenaı. yolu ilzerinden hidroperoksi cikosatetrrıenoik

asidin (HPETE) oluşmasına neden olur; bu olay sonucunda

Kaslarda hasar

~ /~ "

- -' - -.. .. HÜcre içi ...

. kalsİ)'lJ111

Plazma zan

PLA2 : Rısfolipaz ~

PLA _ 2

HPETE : Hidroperoksieikosatetraenoik asit

HErE :

Şekil 4. Kaslarda nekroza kadar giden yıkımlayıeı olaylar.

Lipid peroksidasyon olayının zincir aşamasında oıt::ıya çıkan lipid hidroperoksitler son derece dayanıksız ürünlerdir;

özellikle zincirde açılmalar şeklinde yapısal bozulmalanı uğrayarak, aldehidler, ketonlar, alkanlar, alkenler, karboksilik asitler ve polimerizasyon ürünler gibi çeşitli metabolik şekill.ere dönüşürler. Bu olaylar sonucunda ortaya çıkan başta malondialdehid (MDA) gibi ürUnler peraksid::ısyonun şiddetini belirleyen maddelerdir. Peroksidasyon sonucu meydana gelen ürünlerden özellikle ikisi mutajenik etki göstermektedir; bunlar MDA ve hidroksinonenal (IINE)'dır.

Malondialdehid özellikle üç veya daha fazla çift bağlı yağ asitlerinin yıkımlanması ile meydana gelen bir üründür. Bu madde proteinlerin parçalanması sırasında besinlerde ortaya çıkan lizin kalıntılarının E-a11lino grupları ilc tepkimeye girerek lizin-MDA bileşiğin i oluştunır; bu bileşik ise l>.IDA'nın idrarla atılan şeklidir. Sa/mol/ella typimiriııll/ ile

yapılaı) Aıneı;: ıe~ıiı,dr: hıı hilcşiğin ıııutajcnik etki göstermedi ği ortaya konmuştur. Diğer taraftan MDA, lizin yanında. serin, guanin, etonolaınin gibi amino asitlerle de bileşik oluştunnakıadır (6, i O, 30, 32). Tablo ı 'de lipid peroksidasyon olayı sonucunda ortaya çıkan liıiinler gösterilmiştir (30).

Tablo 1. Lipid perOksidasyon olayı sonucunda açığa çıkan metabolik ürünler:

i. Zineirde açılma ve tekrarlanan bir oksidasyon ile meydana gelen ürünler: (ıı-a/kaıı/ar. 2-a/kcl/ler, 2,4-alkadielıler.

alkatrieııler. Iıidrohialdelıiıfer, Iıidroperohialdelıiller, 4-

Iıidrohialkeııler. 4-Iıidroperohialkclıler, Ma/oııdia!de/tiı.

dikurbonlar, doyıııuş-doyıııaıııış kerol/lar. (llkaııla,.-alkeııle,~,

92

HPETE'nin etkisiyle peroksidasyon ve sonuçta da hücre canlılığının kaybolması gelişir. Bu olay sırasında vitamin E Iipoksijenaı. yolu üzerinde engelleyici bir etki gösterir ve sonuçta HPETE'nin oluşması sınırlı hale gelir. Selenyum ise glutas)'ofl peroksida=ııı (GSH-Px) yapısına girer ve meydana gelen HPETE'nin hidroksi eikosatetraenoik aside (HETE) dönüşmesini sağlar (I, ıı, 19,32). Bu mekanizma Şekil 4'de şemaıize edilerek verilmişıir (12).

Vitamin E Selenyum

i- ^t+

f

Araşidonik Lipooksijcna7. HPETE asit salınımı

ı ı

Olutasyon Peroksidaz, HETE

Prosıaglandinler Hücre canlılığının

kaybolma"

(lökotrienler ve (liğer

maddeler açığa çıkar)

2. Yeniden düzenlenen ve tekrarlanan işlemlerle ortaya çıkan UrUnler: (lIidrvksitlsitfer, keIVtlsitfer, keıv-/ıidrobi (lsiı/er, epohi-Iıidmksi asit/er, ko/ııo/eik asi', dilıidroksi asit/er, keIV- hit/rohi asit/er, ırilıidrobi asilfer),

3. Tepkimenin ilerleyen aşamalarında meydana gelen üıiinlcr: (Sikloeııdoperoksitler (PGGı) I'e hımılli analoğıı olaıı bileşik/e,~,

4. Di- ve polimerizasyon ürünleri; (Eıer peroksi veya C-C köprüleriyle bağlı di-\'e polimerleı).

Lipid Peroksidasyon Olayının Belirlenmesi

Peroksidasyon olayının şiddeıi üç krüere bağlı olarak değerlendirilir (30):

a. Oksijeıı tlike/iminiıı ölçiilmesi:Oksijen alımıııın ölçülmesi ıııanometrik olarak ya da oksijen elekırotlarının

kullanılmasıyla gerçekleşir. Bu metot peroksidasyonun

ölçülmesi amacıyla en önce kullanılan yöntemlerdendir ve bugün de hala güncelliğini korumaktadır,

b. /-ıidroperob·"flcriıı blr/i/mesi: I3u olay Fe+²'nin Fc+³'e oksidasyonudur; bu yönıem demir tiyosiyamn metodıı olarak bilinir. Ayrıca, iyodomctrik meıotlar, ince tabaka kromatografisi ve yüksek basınçlı sıvı kroınatogrnfisi metotlurı. dikloroflorosein metodu şeklindeki yöntemler de bulunmaktadır.

c. Hidropcroksitler ııe aldebiıle,. gibi Jlkmlltllıma Uriiııleriniıı ölçülmesi: Bu şekildeki yıkımlanma ürünlerinin belirlenmesi, tiyobarbiıürik asit testi ilc; oluşan aldehitlerin yüksek basmçlı sıvı kroınotografisi ilc; ctan ve pentan şekillerinin tesbitiyle; amino asitler, proteinler veya Ilükleik

asitlerin aldehitlerle birleşmesi sonucu oluşan ve noresan veren maJdelerin ö!çüimesİ teknikjeriyle yapıiır.

Bunlara ilaveten yağ asitlerinin seviyelerinin ölçülmesi de peroksidasyonun belirlenmesinde bilgi verir. Ayrıca,

peroksidasyonun başlangıç aşamasında serbest oksijen

gruplarının etkisiyle konjugc halde dicnc grupları oluşur ve bu da spektroskopik olarak ölçülebilir. Peroksidasyon olayının belirlenmesinde daha çok MDA seviyesinin belirlenmesi tercih edilen yoldur. Bu olayla ilgili olarak bugüne kadar yapılan çalışmalarda (13, 19,20,24,26,29)

çoğunlukta ıiyobarbiti.irik asit tepkimesi kullanılınıştır.

Lipid Peroksidasyon Olayının Önlenmesine Yönelik Uygulamalar

Peroksidasyon olayının önlenmesinde farklı savunma

mekanizmalarından söz edilir. Oksidasyonu önleyici sistemler üç grupta toplanır (6). Bunlar;

a. Serbest oksijen gruplarının etkinliğini azaltan ya da hidrojen peroksit veya hidropcroksitler gibi yapıların tepkimelerini kısıtlayan ve antioksidanlar adı verilen yapılar

(GSH-Px, k<ııalaz, glutasyon-s-transfcraz, SOO, karotinoidler ile apoferritiıı, transferrinı laktoferrin ve seruplazınin gibi metal iyonları bu grupladır).

b. Oluşan grupları temizleyen antioksidanlar; bu maddeler zincir ^oluşumunu engelleyerek veya bu ^aşamayı durdurarak etkiler (vitamin E, vitamin C, karatinaidIer, ubiquinol, ürik asit ve biluribin).

c.Tamir edici mekanizmaların etkisi (FLA:_h prorcaz gibi).

Söz konusu mekanizmalardaki maddelerden başlıcaları aşağıda ayrı ayrı incelenmiştir;

Vitamin E: Vitamin E'nin biyolojik olarak etkili 4 esas

şekli vardır. Bunlnr alfa, beta, gama ve dcha tokoferoldur; en etkin olanı alfa-tokoferoldür. Lipid peroksidasyon olayın1l1 önlenmesine yönelik etkinliği yönünden de eıı etkili olanı

yine alfa-tokoferoldür (4, 11,23.27,28).

Vitamin E yağda eriyen bir maddedir ve bu grup vitaminler arasında hücrc zarlan üzerinde en etkili olan da (peroksidasyonun önlenmesi yönünde) yine vitamin E'dir.

Söz konusu antioksidatif etkisi lipid peroksidasyon olayının zincir tepkiıııesi aşaması üzerinedir. Bu ';iekliyle cn önemli görevi serbest oksijen gruplarının ataklarına karşı hücre zarı

lipidlerindeki doymamış yağ asitlerini korumaktır. Vitamin E'nin antioksidan etkisi yüksek oksijen yoğunluklarında daha

fazladır. Bu nedenle, yüksek oksijen kısmi basıncına maruz kalan lipid yapılarında (eritrosit zan, solunum sistemi zarlan gibi) etkisi yoğunlaşmıştır (4, L0, 3 I).

Vitaınin E'nin en şekli olan a-tokoferol fcnolik hidroksil grubundaki hidrojen atomunu lipid tUrevli peroksi grubuna vererek yağ asidi oksidasyonunu baskılar. Bu elki, komşu zar lipidlerinin doymamış yağ asitlerini peroksi grubundan koruyarak lipid peroksidasyon olayını önlemek şeklinde de

gerçekleşir. Sonuç oiarak, a-tokofero1'lin lipid peroksi grubuyla tepkimeye girmesi, a-tokoferoksil grubunu

oluşturur (4, 14).

ROO. + Cl-TOC-OH

---»

y.y.ü. Vet. Fak. Derg., 1998, 9 (1-2;" 89-95

Bu grubun yüksek oranda dayanıklı oiması, oksijeni tutarak zincir tepkimesinin dunnası sonucunu doğurur. Alfa- toküferaksil grubunu daha sonra glukuronik asiıle tepkimeye girerek safra ile atılır. Gerek vitamin E ve gerekse daha sonraki kısımda verilecek olan sclenyumun, kükürtlü amino asitlerinin ve niasini lipid peroksidasyon olayındaki etkinliği ŞekilS'te şematize edilmiştir (18).

Vitamin E'nin lipid peroksidasyon olayını önleyici nitelikteki etkileri, bu konuda yapılan çalışmalarda da

gösterilmişir. Ratlar üzerinde yapılan bir çalışmada (lO), yemlerine yüksek oranda doymamış yağ asidi katılması

durumuna karşı vitamin Eı BHT ve vitamliıı C koruyucu dozlarda birarada verilmiş ve sonuçta MDA oluşuıııunun

%35 oranında baskılandığı tesbit edilmiştir. Yine erişkin insanlara, 10 gün boyunca 1000 LU d-a-tokoferol vt:rilmesinin lipid peroksidasyonun göstergelerinden olan pentan atılımını %35 oranında azalttığı gösterilmiştir. Lipid peroksidasyon olayını teşvik eden bir madde olan moncıısinin bu yöndeki etkilerinin önlenmesine yönelik olarak yapılan bir çalışmada (32) etlik piliçlerde vitamin E ve selenyuınun koruyucu yöndeki etkileri ayrı ayrı ve birlikte verilerek değerlendirilmiştir. Bu çalışma sonucunda, özellikle vitamin E ve selenyumun binırada verilmesinin bu olayın belirleyici

unsurlarından olan MDA 'nıl1 karaciğerdeki miktarında

önemli oranda azalmalara neden olduğu gösterilmiştir.

Seieliyltm: Bitkilerde genellikle selCnometiyonin ve

selenosisıein halinde bulunan bir iz elemeııttir. Vücut için esansiycl bir elemenuir; bu özelliği GSI-I-Px'ın yapısına

girmesi ile ilgilidir. Selenyum organik ve inorganik

bileşikleri halinde bulunur. Selenyuınun vücuttaki birçok

metabolik olayda, birçok biyokimyasal tepkinıcde görevi

olduğu bilinmektedir. Bunlardan en önemlilerinden biri de

GSH-Px'ın yapısına girmesi ve bu şekliyle anlioksidan bir ınndde olarak görev yapmasıdır. Bu enzim karaciğer, böbrek, alyuvarlar, damar endotelleri ve gözün lens kısmında önem

taşır. Enzim peroksitlcrin alkoııere dönüşüınüne aracılık

ederek hücresel vc hücre içi ıarlan yıkımlayıcı etkiden korur.

Lipid peroksidasyondnn koruyucu rolü açısından iki tip GSH- Px vardır. Bunlardan birincisi, selenyum bağıınlı GSH-Px ve ikinciside selenyum bağımsız GSH-Px'dır. Sclcnyul11 bağımlı tip GSH-Px çevresel baskı altındadır ve selenyum eksikliğinde etkinliği azalır. Bu enzimlerin birbirlerine

oranları da farklıdır; önıeğin ratlarm karaciğer hücrelerinde toplam GSH-Px'ın %14'ii selcnyuın bağımlıdır, selenyum

bağımsız GSH-Px ise eriyebilir bir yapı şeklinde bulunur.

Selenyuın bağımlı GSJ-!-Px in vivo olarak etkinlik gösterir, bu etkiyi glutasyonla birlikte H:p /in indirgenmesi şeklinde gerçekleştirir. Ayrıen, Fenton tepkimesinde hidroksil grubunun etkisine karşı doymanuş yağ asitlerini kanır.

Etkinlik yönünden scIenyum bağımlı GSH-Px, selenyum

bağımsız olandan daha etkilidir. Sclenyum bağımlı olamayan GSH-Px organik hidroperoksitleri indirgı::mesine karşın

H,o,'i parçalayaınaz (3, 5, L0, 17,21,22.28).

Y.Y.Ü. Ver. Fak. DerR., 1998,9(1-2): 89-95

Protein Niasin Proteinler.

Glukoz Ribona"in

i N1DP i

~.~ ı

Glutasf;n Glukoz-6-P

redlikıaz dehidrogenaz

~

M cliyoııin. sisıcin

glisin.

, ,

Ind i rg'1ı1m i ş

Ok, J~gı"",y o ,

_____ ... Besinlerle ihtiyaç duyulması

111111111111 Bloke edici etki

Besinlerdeki

yağ

, ,

.---J~ Do}'mamış

t

Glutasyon

peroksidaı

... \ Yağ asi?i

i ~alkoııcrı 111111111

Sc;cn.yull1,

t i

proteın i , ~ ... - - -

VitaminE

y,Ld ;

h i droperoksi tleri

1

Serbest radikaller

Hücre zart arı nda hasar Şekil 5. Vitamin E, scIenyum, klikUrtlii amino asiı]er ve niasin gibi maddelerin lipid peroksidasyonu önlemedeki etkileri.

Vitamin C: Vitamin C bir antioksidan olarak

değerlendirilmesine rağmen, bu yöndeki etki mekanizması

tam olarak aydınlatılınamıştır. Ancak lipid peroksidasyon

olayındaki bilinen etkisi, metal iyonlarının indirgenmesi ile ilgilidir. Bl..! da be'iinlerdr:-!d demirin emiliminin artırılması ve emilen demirin de sonuçta Fe- şeklinde indirgenmesi

"şeklinde açıklanmaktadır. Bu olayla beraber, Fe- molekülü

HıOı'in indirgenerek HO- grubunu oluştumıası tepkiınesine karışır. Ayrıca, vitamin C, ı02 grubu ile etkileşerek HO- ve

Oı·· gruplarının etkisiz hale getirilmesi etkisini de gösterir. Bu da sonuçta vitamin C'nin antioksidan etkinliğinin nedenini

açıklar. Vitamin C'ıtin bu özelliği lens gibi ya da akciğer

dokusu gibi SOO etkinlği düşük olan dokular için önemlidir.

Du vitamin ile ilgili olarak yukarıda belirtilen iki görüş

birbirinin karşıtı olarak ortaya çıkar; vitamin C bir taraftan ıOı grubu ile etkileşerek HO- ve Oı·· gruplarının özeııikle bazı dokulardan uzaklaştırılmasını sağlarken, diger taraftan

da Fe- ve Fe - metaııeriyle etkileşip H₂0₂'ten HO-

grubunun oluşumunu teşvik etmektedir (Fenton tepkimesi) (7. L0, 14).

Demir: Demirin lipid peroksid:ısyon ile ilgili bilinen en önemli özelliği Fe- ve FeT++ moleküllerinin HıOı ile tepkimeye girmesi (Fenton tepkimesi) ve sonuçta HO- grubunu oluştunnasıdır. Ancak, HO- grubunu oluşturması

yönünde demirin JerriTilı, Trtlıı::.ferriıı ve laktoferriıı şekillerinin bir etkinliği yoktur. Demirin lipid pcroksidasyonu

teşvik edici bu etkileri yanında antioksidan özelliği ise, bazı

bitki ve bakterilerde i kaıalaz ve demir içeren SOO enzimlerinin yapısına girmesi ile ilgilidir (10).

Bak,,., çink() ııe ıııımgan: Metal içeren enzimler (dismutazlar) O2.-ile dolaylı ya da dolaysız olarak tepkimeye girerek hücresel hasarı engellerler. Bu gnıp enzimlerden birincisi, bakır ve çinko~u birarada bulundumr, hücre içine yerleşmiştir ve hücre dışı sıvıda sınırlı orandadır. Diğeri ise, mangan içerir ve mitokondriyada yerleşmiştir. Bütün dismutazlar aralarındaki yarışmalı etkinlikle aynı

dismutasyon tepkimesiııi katalize ederler. Bu tepkimelerlc

94

bakır, oksidasyon ve indirgenme olaylarındaki değişiklikleri kontrol eder, çinko ise tepkiınede direk olarak katalizör değildir, enzimin yapısal bütünlüğünün korumnasında

etkilidir. Bu enzimler (SOD) süperoksiı grubu üzerine

eıkiyerek bu grubu H20ı'e dönüştürürler (2, 7, 10, 14).

Tepkime şu şekildedir;

.00

Sülfür amiuo asiıler (SAA): Bıı grup amİna asitler hayvanlarda vitamin E'nin kullanımında ve tüketilmesinde düzenleyici olarak rol alırlar. Deneyselolarak kas distrofisi

oluşturulan tavuklarda vitamin E ve selenyum kadar SAA 'ya da ihtiyaç duyulduğu tesbit edilmiştir. Antioksidatif mekanizmada SAA, indirgenmiş glutasyoJlunulı oluşturulmasında etkili olarak lipid peroksidasyonun önlenmesine katıhrlar (10). Bütün bu etkiler Şekil S'te

şematize edilmiştir.

NiııS;II: Bu madde NADPH'ın yapısına giren bir ko- enzimdir ve bu özelliği ile serbest oksijen gruplarının

patolojik etkilerine karşı besinsel kaynaklı bir faktör olarak etkili olur. Bununla beraber indirgenmiş g!uıas)'onun elkiliğine de karışır. Niasinin etkisi ile ilgili olaylar da Şekil

5 'te gösterilmiştir (8, i O).

Beta-karo/eıı: Yağda çözünen bir antioksidandır; aynı

zamanda, zincir tepkimesi aşamasında etkili olan bu vitamin özelÜkle singlet oksijen grubu üzerine etkir ve bu grupla

başlayacak olan tepkimeleri önler. Bu etkide ~-karoıenin

meyva ve sebzeıcrdeki 9-cis izomerinin, all-trans

izonıerinden daha etkili olduğu göıiilmüştür. ~-karoten iyi bir antioksidan olmasına karşın, vitanıin E'nin tersine özeııikle düşük basınçlarda daha etkilidir; yüksek basınçlarda etkinligi

azalmakıad" (8, i O).

Bilimbiıı: Heınoglobinin katabolizma ürünü olan ve

yağda eriyebilir bir madde olan bilirubin, düşlik yoğunluklarında peroksi gruplarının uzaklaştırılması ve singlet oksijen grubunun yıkımlanmasında etkilidir. Benzer

şekilde, biliverdin de midc-barsak kanalında oksidarif

yıkımlanınaya karşı vitamin A ve linalcik asidi koruyucu olarak etkinlik gösterir (lO, 14).

Katalaz: Bu enzim özellikle kan, kemik iliği, mukoz zarlar, karaciğer ve böbrcktc bulunmaktadır. Dört tane hem grubu içeren bir heınoproıeindir ve özeııikle peroksizomlarda

yerleşen bir enzimdir. Katalazın görevi serbest grup olarak etkinlik gösteren H2Ü2 'nin yıkıınlanmasıdır (2, 10, ı 4).

Tepkime şu şekildedir;

Diğerleri: Antioksidatif mekanizmada etkili olan bütün bu mekanizmalar yanında, diğerleri de şu şekildedir: ürik asit,

seruloplazınin, bazı hormonlar (östrojenik hormonlar gibi), antinckrolik ve antioksidan bazı maddeler (promezatin, N-

aselilsisıein, deferoksamin, dietilditiyob rbarnat, BHA ve ubiquinol gibi), yangı gideriri maddeler (glukokortikoitlcr gibi) (2, 8, 10, 14).

KAYNAKLAR

i· Adams,H.R,(l988): ProslUglalıdins. In: Veıerinary

Pharmaeo!ogy and Therapeuties. 6th Ed. Ediıed by: N.H.Bootlı and L.E.MeDonald. Iown Slate Universily Press/Ames.

2- Ancıoğlu,A.(1994): Serbesı oksijen radikalleri ve hücre

hasarı. Doktor. 2/3 Mayıs: 238-242.

3- Borazancl,N.(1996): Sclcnyuınuıı metabolizması ve fonksiyonları. A.Ü.Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Doktora Scminer

Notları. Ankara.

4- Burtolı,C.W. aııd Tralıer,M.G.(1990):

Antioxidant activity, biokinetics and Annu.Rev.Nutr.10:357-382.

Viıamin E:

bio,lvai1abiliıy.

S-Comps,G.F. and Comps,5.8.(1984): The nutriıional bioehemisıry of seknium. Ann.Rev.Nıııf. 4:257-280.

6- Conıporti,l\'J.(1993): Lipid peroxidation. Biopathological signi ficance. Molce.Aspeels.Med. 14: 199-207.

7-Dikslıilh,T.S.S.{l990): Toxicology of Pesticidcs in Aniın:lls.

CRC Press. Boca Raıon. Boston.

8-Doııaldsnlı,W.E.(l994): Nuıriıiona! faclOl"s. In: Inıroduction ıo Biodıeıııieal Toxicology. Second Ediıion. Edited by: E.Hodgson and P.E.Leııi. Appleton and Lange, Norwa.lk. Conneeıicu!.

9- Donaldson,W.E. and Knowles,s.O.(I993): Is lend ıoxieosis

a reneeıioıı of aııercd faııy acid compositiol! of membranes?

Comp.Bioehelıı.Physiol. 1 04C(3):377-3 79.

10- Dr:ıper,H.H.(1990): Nuıriıional nıodulaıioıı of oxygen radicill pnıhology. In: Advenees iıı Nuıriıiona\ Rescareh. Vo1.!).

Ediıed by, Dmpper.ıı.I1. Plerıum Press. New York. 119-1~5.

ı t- Fraga,C.G.,7.Atlııonl,R. and Ta(lJlell,A.L.(J9S9): Dilnıage ıo protein synthesis coneıırrent ıviıh lipid pcroxidıııion in raı livcı slice~: EfCeel of halogcnaıcd compolinds. pcroxides and vitamin E.

Arehivcs of Biochemistry and Biophysics. 270:8~-91.

12-jaeksolı,MJ. aml Edw:ırds,R.H.T.(1988): Selenium, vitamin E. frce radicals and muscle disease. In: Current Topies in Nutriıion und Disease. Ediıed by. Albancse.A.A., Kritchevsky. D.

And Alun,R.L. New York. 431-439.

13·lain,s.,Thomas,M.,Kuın:ır,G.P. :ıııd Lalonıya,M. (1993):

Programmed lipid peroxidaıioıı of biomembranes generaıiııg kinked fosfpholipids permining local molccular mobility: A pcro:o;idaıi"c ıheory of nuidiıy managcment. Bioehcmieal and Biophysical Research Communicatioııs. J 95: 574-580.

14-Kancko,.J-J.(1980): Clinical Bicehemistry of Doınestie

Animals. Third Edition. Acadcmic Press. Inc.(london) Ltd.

Y. Y.U Vet. Fak. Dug., 1998, 9 (1-2): 89-95

lS-K:ırgııı,F.(l996): Serbest oksijen radikalleri, lipid peroksidasyon u ve orgnizmanın antioksidaıif savıınma sistemleri.

A.Ü.Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Doktora Seminer Notları. Ankara.

16-Karppancn,E.,Rizzo,A.,Saari,L.,Bcrg,S. and Boström,H.

(1989): Investig[ıtion on trichothecene stimulııted lipid peroxid:ıtion

and ıoxic effecıs of tridıothecenes in aııimal. Acı:ı VeLScand.

30:391-399.

17-Kaya,S.(199S): Pestisidler. Alınmıştır: Veteriner Klinik Toksikoloji. S.Kaya (Ed). Medisan Yayınevi. Yayın No:21. Ankara.

18*Kolıukoğlu,O. ve Akçay,T.(t995): Glut:ısyon metabo-

!izınasıve Klinik Öncmi. T.Klin.Tıp Bilimleri. 15:214-2 i 8.

19- Kulkarni,A.P. and ByczkowskiJ.Z.(l994): HepalD- toxicily. In: lııtroduetion to Diochcmical Toxicology. Second Ediıion. Ediıcd by: E.Hodgson and P.E.Levi. ApplclOn and Lange, Norwalk.

C()nnecticul.

20- 1"luı·py,M.K and KChrer,J.P.(1989): Lipid peroxidation

inhibiıor factor~ in liver and muscle of mı. mouse and chicken.

Archives of Biocheıni~try :ınd Biop1ıysie~. 268:585-593.

21- Ohkawa,H.,Ohishi,N. and Yagi,K.(1979): As~ay for lipid peroxides in animal ıissues by liyobarbitUric acid reacıion. Analytical

Dioehcınistry. 95:35 1-358.

22-Orhan,H. ve Şahin,C.(199S): Gltttasyon S-Transferazların Klinik ve Toksikolojik Önemi. T.Klin.Tıp Bilimleri. 15:303-315.

23· Padıııaja,K., Somaseklıaraiah,B.V. ıınd Prasad,A.R.K.

(993): Selenium induced lipid peroxidaıion in hcan tissues of ehick embryos. Bulı.Environ.Contaııı.Toxicol. 51 :401 -408.

24- Phillips.R.W.(J988): faı-solııble viıaınins. In:Veterinary Pharınacology and Therapeutics. 6th Ed. Edited by:N.H.Booth and L.E.McDonald. lowa Sıaıe University Press/Ames.

2S-I'ikul, l., Leszcyııski, D.E. and Kunınıemw, F.A. (J9t;S);

Totill lipids, fat composition ;ınd malol1aldehyde conccmmtion in chicken liver, hean, adipose tissueand plasma. Poulıry Scienee.

64:469-475.

26- Plfla,G.L.(l9S0): Toxic responses of the liver. In: Casaret!

and Doull's Toxicology. Second Edition. Ediıed by: J.Doul1, C.D.Kluusscn and M.Q.Amdur. Bailliere TindaJl, London.

27- Squines,E..I.,V:ıldes,KV.,Wu,J. and Lt.'eson,S.(I991):

Utiliıy of the ıhiobarbitüric acid test in the deıerıninaıion of the

qualiıy of fats and oils in fecds. Polıry Seicnee. 70: 180-183.

28· Stryer.L.(1988): Bicelıemistry. Third Edition. W.H.Freeman und Company, NewYork.

29· Şahilı,G.(1991): Serbest radikalJer ve önemi. H.O.Eczacllık f"akülıcsi dergisi. 11:57-69.

30-Şanlı.\'. ve Kaya,S.(1994): Velerincr Farmakoloji ve Ilaçla

Sağııım Seçenekleri. 2nci Baskı. Medisan Yayınevi. Yayın No: 15.

Arıkara.

31- Tarladgis,RG.,I'earsolı,A.M. and Dugan,jr,L.R.(1962):

The chemistry of the 2·thiobarbiıüricacid ıesI for the deterlTlination of oxidati"e mııcidiıy in foods. Somc iınportanı side reaetloııs.

J.Amcr.Oil.Chern.Soe.39:34-39.

.12-Wiııs..E.O.(1987): Evaluation of lipid pcroxidaıion in lipids and biologic:ıl membranes. In: Bioclıemic;ıl Toxicology. Edited by.

Snell.K. and Mul1oek.B. lRL Press Limiıed. Oxfor England. 127- 152.

33-Yamanıoto, Y .,Niki.E."Eguchi .. J.,Kaıniya, Y. And Slıimasaki. H. (l98S): Oxidatioıı of bioloehieal membranes and iıs inhibition. Frec mdieal ehain oxidation of erYlhroeytc ghost

nıenılır<ıııes by oxygen. 13iochimiea ct 13iophysiea Aeta. 819:29-36.

34-Yarsan,K(1996); Etlik piliçlerde iyonofor grubu

at1tibiyoıiklerle zehirlcıııne: mOtıetısin ile vitamin E ve sclenyuıııun

birlikte veya :ıyrı :ıyrı verilmesinin bazı histopatolojik ve biyokimyasal panınıeırelere etkileri. A.Ü.Sağlık Bilimleri Enstitüsü Doktom Tezi. Ank:ıra.

95