Hidroksil Radikali

Hidroksil Radikali

Biyolojik ve kimyasal sistemlerde üretilen hidroksil radikali (OH) canlılarda iki mekanizma ile oluşabilir

1) İyonlaştırıcı radyasyonun etkisi ile sulu ortamda su moleküllerinin
iyonlaşması gerçekleşir

2H2O à H2O+ + e- + H2O*
Uyarılmış su molekülü (H2O*) homolitik yıkım ile; H2O+ ise bir su
molekülü ile tepkimeye girerek hidroksil radikali oluştururlar Bu tepkimeler
çok kısa sürede gerçekleşir ve üretilen OH, radyasyonun canlılardaki toksik etkisinden sorumlu başlıca kimyasal türdür

2) Hidrojen peroksitin eksik indirgenmesi ile OH yapımı, vücutta bu
radikalin en önemli kaynağıdır H2O2’nin iki elektron ile indirgenmesi ile su
oluşurken, tek elektron ile indirgenmesi OH yapımına neden olur bu tür
indirgenme Fe, Cu gibi metal iyonları tarafından katalizlenir Askorbik asit,
süperoksit gibi indirgeyici bileşiklerin de bulunduğu ortamda oksitlenen
metal iyonu tekrar indirgendiğinden H2O2’den OH yapımı sürekli bir
duruma gelir

Fe, Cu
H2O2 + Askorbat (veya O2-) à OH + semidehidroaskorbat
Haber-Weiss tepkimesi ya da fenton tepkimesi olarak adlandırılan bu tepkime ile OH oluşacağı vücutta üretilen H2O2 derişimi ve serbest metal iyonunun varlığına bağlıdır Süperoksit hem H2O2’nin öncülü hem de metalleri indirgeyici bir tür olduğundan; süperoksit proteinlere bağlı metallerin indirgenip serbest kalmasına da neden olabildiğinden, biyolojik koşullarda süperoksit oluşumunun arttığı ortamda OH üretimi kaçınılmazdır Fenton tepkimesini katalizleyen en aktif metal iyonları demir ve bakırdır
Biyolojik sistemlerin tanıdığı en reaktif tür olan OH, su dahil ortamda rastladığı her biyomolekülle tepkimeye girer Hidroksil radikalinin tepkimeleri başlıca:

a) Elektron transfer tepkimeleri
b) Hidrojen çıkarma tepkimeleri
c) Katılma tepkimeleri

Bütün bu tepkimeler, OH’ın paylaşılmamış elektron içeren dış orbitaline elektron alma ilgisinden kaynaklanır
Katılma tepkimeleri, özellikle elektronca zengin moleküllerle (pürin ve primidin bazları, aromatik amino asitler gibi) gerçekleşir
Hidroksil radikalinin organik moleküllerden hidrojen atomu alarak suya indirgendiği tepkime, hidrojen çıkarma tepkimesi olarak bilinir
Hidroksil radikali ile oluşan en iyi tanımlanmış biyolojik hasar, lipid peroksidasyonu olarak bilinen serbest radikal zincir reaksiyonudur
Her tür biyolojik molekül OH’ın bir hedefi ise de özellikle elektronca zengin bileşikler tercihli hedeflerdir Nükleik asitler, proteinler ve lipidlerde başlatılan radikalik tepkimelerde binlerce farklı ara ürünler oluşabilir

DNA ile tepkimesi sonucu baz modifikasyonları, baz delesyonları, zincir kırılmaları gerçekleşebilir İleri derecedeki DNA hasarları tamir edilemediğinden hücre ölümüne neden olur

Proteinler üzerinde oluşan oksidasyonlar yapı değişimine neden olacağından proteinleri proteolitik yıkıma götürür

Hücre zarı su içermediğinden OH’ın başlıca hedefi yağ asididir Zar lipidlerinin peroksidasyonu zarın yapısını bozar ve geçirgenliğini artırıp yine hücre ölümüne neden olabilir

Özellikle OH yapımını katalizlemelerindeki etkileri nedeniyle, canlılarda metal iyonların radikal hasarlarından birinci derecede sorumludurlar ve bu etkiye sahip olamadıkları formda (proteine bağlı) tutulmalıdır

SİNGLET OKSİJEN
Oksijenin enerjetik olarak uyarılan bu formunda reaktivite çok yüksektir Aldığı enerjiyi çevreye dalga enerjisi şeklinde verip yeniden oksijene dönebilir Başlıca şu mekanizmalarla vücutta oluşabilir:

a) Pigmentlerin (örneğin flavin içeren nükleotidler, retinal, bilirubin) oksijenli ortamda ışığı absorblamasıyla
b) Hidroperoksitlerin metaller varlığındaki yıkım tepkimelerinde
c) Kendiliğinden dismutasyon tepkimeleri sırasında
d) Prostaglandin endoperoksit sentaz, sitokrom p450 tepkimeleri, myelo/kloro/laktoperoksidaz enzimlerinin etkileri sırasında oksijenin bu enerjetik reaksiyonu sonucunda iki tip singlet oksijen üretilir

Sigma singlet oksijen : Enerjisi daha fazladır ve çok kısa ömürlüdür
Delta singlet oksijen : Daha uzun ömürlüdür ve gözlenen kimyasal reaksiyonlardan esas sorumlu form olduğu kabul edilmektedir

Singlet oksijen diğer moleküllerle etkileştiğinde ya içerdiği enerjiyi transfer eder, ya da kovalent tepkimelere girer Özellikle karbon-karbon çift bağları singlet oksijenin tepkimeye girdiği bağlardır Doymamış yağ asitleri ile de doğrudan tepkimeye girerek peroksi radikalin, oluşturur ve OH kadar etkin bir şekilde lipid peroksidasyonunu başlatabilir

NİTRİK OKSİT
Nitrik oksit, çok önemli biyolojik fonksiyonları yerine getirmek üzere üretilen nitrojen merkezli bir radikaldir Paylaşılmamış elektron aslında nitrojen atomuna ait ise de, bu elektronun hem nitrojen hem de oksijen atomu üzerinde delokalize olması nedeniyle tam radikal özelliği taşımaz Bunun sonucu, bilinen diğer radikallere göre reaktivitesi baskılandığından oldukça uzun ömürlüdür

Oksijen radikalleri çok sayıdaki enzimatik ve enzimatik olmayan yollar ile fiziksel/kimyasal mekanizmalarla oluşturulurlar Oysa vücudumuzda NO sentezini sağlayan mekanizmalar son derece kısıtlıdır Vücuda giren nitro bileşiklerinin metabolize edilmesi sırasında oluşan NO bir tarafa bırakılacak olursa, endojen NO oluşturan tek kaynak nitrik oksit sentaz (NOS) enzimidir Bu enzimin nöronal, endotelyal ve indüklenebilir olmak üzere 3 formu vardır

Radikal olarak reaktivitesi düşük olan NO, metal içeren merkezler ve radikaller ile büyük bir hızla tepkimeye girer Özellikle lipid radikaller ile tepkimeye girmesi NO’e antioksidan bir etki de kazandırır
Fizyolojik değişimde üretilen NO esas olarak oksihemoglobin tarafından nitrata (NO3-) oksitlenerek aktivitesi sonlandırılır Oksijen radikallerindeki durumun aksine, nitrik oksidi ortamdan temizleyen herhangi bir özel enzim yoktur Aerobik ortamda NO stabil değildir Derişiminin artması ile oksidasyonu hızlanır Bu nedenle ortamdaki derişimi ile kendi ömrü arasında ters bir orantı vardır

v Radikalik tepkimeler şu durumlarda sona erer
a) Oluşan radikallerin antioksidanlar ile indirgenmesi
b) Radikallerin birbirleri ile tepkimeleri
c) Ortamda tepkimeye girebilecek bileşik kalmaması
Buna göre hücresel koşullarda, oluşan radikalin çok erken safhalarda indirgenmesi biyomoleküllerin korunması bakımından hayati öneme sahiptir

ENZİMATİK ANTİOKSİDANLAR
NON-ENZİMATİK ANTİOKSDANLAR

Süperoksit dismutaz
Redükte glutatyon
Katalaz
Tioller
Glutatyon peroksidaz
Vitamin C
Glutatyon redüktaz
Vitamin E

b-karoten

Diğer non-enzimatik antioksidanlar
·Serbest radikaller çeşitli hastalıkların patogenezinde önemli rol oynarlar Diabet ve diabet komplikasyonlarının gelişimi, kanser, yaşlılık, Behçet hastalığı gibi çok sayıda hastalıkta serbest radikal üretiminin arttığı ve antioksidan savunmaların yetersiz olduğu gösterilmiştir
Ancak bu hastalıkların çoğunda, serbest radikallerin hastalığın bir sebebi mi, yoksa bir sonucu olarak mı meydana geldikleri bilinmemektir

NE KADAR RADİKAL YAPIMI?
Yaşam için mutlaka gerekli olan oksijen, canlıların yaşamının sona erdirilmesinde de etkili olan faktörlerin başında gelir Canlıların yaşlanması, radikallerin neden olduğu kalıcı hasarların bir birikimi olarak değerlendirilmektedir

Vücutta üretilen radikaller her zaman tehlikeli kimyasal türler olarak değerlendirilmemelidir Oksijenin biyokimyasal tepkimelerde kullanılması için reaktif formlarına çevrilmesi zorunludur

Örneğin:
Steroid yapıdaki çok sayıdaki bileşiklerin, eikozanoidler gibi biyolojik aktif moleküllerin sentezi
Ksenobiyotiklerin detoksifikasyonu
Çok sayıdaki oksidaz ve hidroksilaz enzimlerinin etkileri için
Sitotoksik etkilere sahip hücrelerin fonksiyonları için
radikal yapımı olmazsa olmaz bir koşuldur

Biyolojik ihtiyacın üzerinde üretilen radikaller gözlenen toksik etkilerden sorumludurlar Çevresel faktörler (Örneğin: iyonlaştırıcı radyasyon), vücuda alınan çeşitli kimyasal bileşikler, çeşitli enfeksiyonlar, doku travmaları gibi patolojik durumlar vücutta radikal yapımında artışa neden olurlar Düşük derişimdeki radikal yapımının etkileri çok uzun bir süreç sonunda örneğin yaşlanma sonunda görülürken; yüksek derişimde ve yaygın radikal yapımının etkileri kısa sürede ve ciddi bir patolojik durum olarak karşımıza çıkabilir
________________