Serbest radikaller, dış orbitallerinde eşleşmemiş elektron bulunduran kısa ömürlü, çevrelerindeki moleküllerden elektron alma eğilimleri yüksek olan kararsız moleküllerdir [1]. Bu kararsızlık onları yüksek oranda reaktif ve uyarıcı yapar. Bu sayede DNA mızı oluşturanlar da dahil birçok proteinin yıkımına sebep olurlar. Bu yıkım oksidatif stres olarak adlandırılır [2, 3].
Oksijen, vücutta daha fazla ATP üretilmesi açısından çok önemli bir moleküldür fakat süperoksit dismutaz, katalaz, glutatyon gibi oksijen savunma sistemleri ile birlikte kullanılması gerekir. Aksi takdirde oksijen molekülü son katmanındaki kararsız elektronları kararlı hale getirmek için etraftaki molekülleri oksitler [2].
Serbest radikaller vücutta metabolik olaylar sırasında veya radyasyon, zararlı kimyasallar, ilaçlar gibi dış uyaranlarla oluşabilir. Singlet oksijen (1O2), süperoksit anyonu (•O2-), hidroksi (•OH), peroksi (ROO•) ve alkoksi (RO•) radikalleri en çok bilinen serbest radikallerdendir [3].
Mitokondride oksijenin suya indirgenmesi esnasında kompleks-4 enziminin aktivasyonu sırasında doğal olarak ortaya çıkan süperoksit ve diğer radikaller bu enzimin aktif bölgesine bağlanarak imha edilir. Fakat araştırmacılar yine bu reaksiyonda kompleks-3 ve kompleks-1 enziminin aktivasyonu sırasında da süperoksit radikalleri ortaya çıktığını ve bunun serbest radikal kaçağına sebep olduğunu belirtiyor [4]. Buradan da anlaşılacağı üzere serbest radikal oluşumu vücudumuz için doğal bir süreçtir ve dengeli bir diyet programında, oluşan bu süperoksit radikalleri antioksidan maddeler tarafından imha edilebilir. Vücuda fazla besin alma, mitokondride bu reaksiyonların daha fazla olacağı ve süperoksit radikallerinin haddinden fazla olacağı anlamına gelir ki bu durum vücutta toksin birikmesine sebep olur bu da hastalıkların önünü açar.
Serbest radikaller reaktif yapıları sebebiyle başta lipitler, proteinler ve nükleik asitler olmak üzere tüm hücre bileşenleri (Şekil 1) ile etkileşime girme eğilimine sahiptir [3].
Şekil 1. Serbest radikallerin hücre bileşenlerine etkileri [5]
SERBEST RADİKALLERİN LİPİDLERE ETKİSİ
Serbest radikallerin lipitlere etkilerinin başında lipit peroksidasyonu gelir. Serbest radikaller tarafından başlatılan bu reaksiyon hücre zarı üzerindeki doymamış yağ asitlerinin oksidasyonuna sebep olur. Bu durum hücre membranında hasar oluşturur. Hücre içi ve dışı iyon dengesi bozulur bunun sonucunda hücre içi kalsiyum konsantrasyonu artar buna bağlı olarak hücre içinde proteinleri yıkarak vücuda sekonder olarak zarar veren proteazlar aktive olur [4].
SERBEST RADİKALLERİN PROTEİNLER ÜZERİNDE ETKİSİ
Serbest radikaller proteinlerde peroksidasyon, karbonil grubu ve çapraz bağlar oluşturarak proteinlerin yapısını bozarak fonksiyon yapamaz hale getirebildikleri gibi doğrudan polipeptitlerin parçalanmasına da sebep olabilirler. Özellikle glisin, prolin, histidin ve arjinin amino asitleri Oksidatif Radikallere karşı dayanıksızdırlar [1].
SERBEST RADİKALLERİN NÜKLEİK ASİTLER VE DNA ÜZERİNE ETKİLERİ
Serbest radikaller DNA üzerinde pürin ve pirimidin bazlarının parçalanması , zincir kırılmaları ve DNA denatürasyonu gibi olumsuz etkilere sahiptir. DNA parçalanması reaksiyonlarında nükleer ve mitokondriyal DNA da tek ipli kırılmalara neden olabilir [1].
Serbest oksijen radikallerinin neden olduğu toksinler organlar tarafından uzaklaştırılır ama fazlası bağ dokuda depolanır. biriken bu toksinler zamanla organın fonksiyonel işleyişine de zarar vermeye başlar. Oksidasyon etkileri yaklaşık 25 yaşında başlar ve zamanla artarak ilerler. Birçok organ bazlı fonksiyonel bozukluk, kronik hastalıklar ve yaşlanmanın temelinde oksidasyon etkileri yatmaktadır. Toksinlerin fazlasının bağ dokuda depolandığını söyledik bu yüzden bağ dokunun yeniden yapılanmasında son derece önemli rol oynayan kolajen içeriği zengin gıdalar tüketmek oksidasyonun zararlı etkilerinden korunmak adına önemlidir [1, 4].
Şekil 2. Antioksidanlar ve serbest radikallerin reaksiyona girme mekanizması [6]
ANTİOKSİDANLAR: Antioksidanlar genel olarak radikal oluşumunu sınırlandırma, tetikleyen reaksiyonları engelleme gibi görevlerle oksidatif stresi kontrol altında tutarlar. Antioksidanlar serbest radikalleri nötralize ederek detoksifikasyonu sağlar (Şekil 2). Ayrıca vücudun haberleşme merkezini etkileyen antioksidanlar NRF2 dönüştürücü proteinini aktive eder. bu protein DNA ya bağlanır ve glutatyon,peroksidaz, katalaz gibi çok güçlü enzimler üretir. bu savaşçı enzimler serbest radikallere saldırır. Bu sayede hücreler oksidatif stresten korunmuş olur [2].
ÖNEMLİ ANTİOKSİDAN MOLEKÜLLER
SÜPEROKSİT DİSMUTAZ: Süperoksit radikalleri hidrojen peroksit ve oksijene dönüştürmek ile görevlidir. KATALAZ: Hidrojen peroksidi oksijen ve suya kadar parçalayarak süperoksit dismutaz enziminin başlattığı imha reaksiyonlarını tamamlar (Şekil 3).
Şekil 3. Katalaz enziminin geometrik yapısı [7]
GLUTATYON: Doğrudan serbest radikallerle veya peroksitlerle reaksiyona girerek hücreyi oksidan hasarından koruyabileceği gibi glutatyon redüktaz, glutatyon peroksidaz gibi bazı enzimlerin kofaktörü olarak da görev yapabilir.
C VİTAMİNİ (ASKORBİK ASİT): Suda çözünen en güçlü antioksidan moleküldür. Kimyasal yapısı yardımıyla hidroksil radikali, süperoksit radikali ve siglet oksijen ile kolayca reaksiyona girerek etkisiz hale getirebilir. Suda çözünen bir molekül olmasına rağmen lipit peroksidasyonu başlatan moleküllere karşı etkili bir şekilde savaşarak özellikle hücre zarını radikallerin zararlı etkilerinden koruyabilir.
BİLİRUBİN: Parçalanmış kırmızı kan hücrelerinin hemoglobinlerinden kaynaklanan bilirubin molekülü altın sarısı bir renge sahiptir ve yeni doğan sarılığı adı verilen hastalığa sebebiyet vermektedir. Bununla beraber kendisi bir antioksidandır. Buradan da anlaşılacağı üzere yeni doğan bebeklerde ortaya çıkan sarılık aslında onları oksidasyondan korumak için üretilen antioksidan bir molekülden kaynaklanmaktadır [8].
KAYNAKÇA
[1] Nazlıkul H. Hayatı Keşfet, Serbest Radikaller ve Serbest Oksijen Radikalleri 2013. 3. Basım, Alfa, İstanbul, 217
[2] ‘Endogenous Antioxidant Protection from Oxidative Stress’. Erişim adresi:
https://www.youtube.com/watch?v=xfHnhzTX91Y Erişim tarihi: 25.12.2021
[3] KARAKAN, M., & NAZLIKUL, H. OKSİDATİF STRES VE SERBEST RADİKALLERİN VÜCUT ÜZERİNDEKİ ETKİSİ. Bilimsel Tamamlayıcı Tıp Regülasyon ve Nöral Terapi Dergisi, 11(2), 7-11.
[4]‘Serbest radikaller ve oksidatif stress 1’(12.10.2020). Erişim adresi:
https://www.youtube.com/watch?v=QeaMtjQnj9I&t=1s Erişim tarihi : 23.12.2021
[5] Kilicli Bircan, ‘SERBEST RADİKALLER VE KANSER İLİŞKİSİ’ (2014). Erişim adresi: https://slideplayer.biz.tr/slide/2283007/ Erişim tarihi: 21.12.2021
[6] ‘SERBEST RADİKALLER- OKSİDATİF STRES’. Erişim adresi :
http://www.oksimer.net/Serbest-Radikaller-Oksidatif-Stres-32 Erişim tarihi: 21.12.2021
[7] ‘ENZİME KATALASE’. Erişim adresi:
https://id.wikipedia.org/wiki/Enzim_katalase Erişim tarihi: 01.12.2021
[8] ‘Serbest radikaller ve oksidatif stress 2’ (12.10.2020) . Erişim adresi:
https://www.youtube.com/watch?v=GHSnyur4SyM&list=WL&index=2 Erişim tarihi : 23.12.2021