Oksidatif Stres ve Antioksidanlar

O KSİDATİF S TRES VE
A NTİOKSİDANLAR
Oksidatif Stres Analiz Parametreleri ve Oksantest ®
Oksante Ar-Ge Laboratuvarı
© 2012
OKSİDATİF STRES VE ANTİOKSİDANLAR
Serbest radikaller, besinlerin oksijen kullanılarak enerjiye dönüşümü sırasında meydana gelen reaktif
moleküllerdir. Oksijen molekülleri yaşam için vazgeçilmez olmakla birlikte, metabolizma sırasında serbest radikal
kaynağı olarak bilinen ve son derece reaktif olan ara ürünler oluşur. Reaktif oksijen türleri/metabolitleri olarak
bilinen bu moleküller lipit, protein ve DNA gibi hücre bileşenlerine zarar verir.
Aerobik (oksijen soluyan) organizmalarda serbest radikal oluşumunu kontrol altında tutmak ve bu moleküllerin
zararlı etkilerine engel olmak üzere antioksidan savunma sistemleri gelişmiştir. Ancak bazı durumlarda mevcut
antioksidan savunma sistemi serbest radikallerin etkisini tamamen önleyemez ve oksidatif stres olarak
adlandırılan durum ortaya çıkar. Bu durum vücudun paslanması diye de tanımlanabilir.
UV ışınları, ilaçlar, yağ oksidasyonu, immunolojik reaksiyonlar, radyasyon, stres, sigara, alkol ve biyokimyasal
redoks reaksiyonları gibi pek çok yolla serbest radikal oluşumu gerçekleşebilir. Oluşan serbest radikaller,
aralarında ateroskleroz, kalp hastalıkları, kanser, serebrovasküler hastalıklar, nörodejeneratif hastalıklar, diyabet,
akut renal yetmezlik, akciğer hastalıkları, anfizem, bronşit ve alkolik karaciğer hastalıkları gibi yaşlanmaya bağlı
dejeneratif bozuklukların da yer aldığı patolojik durumların oluşumuna katkıda bulunurlar.
Modern tıp bir yandan hastalıkların tedavisinde yeni seçenekler araştırırken bir yandan da sağlıklı bir yaşam
sürdürme ve hastalıkları önleme alanında yoğun çalışmalar yapmaktadır. Bu bağlamda, serbest radikal
oluşumunun ve antioksidan kapasitenin belirlenmesi söz konusu hastalıklara yakalanma riskini azaltmak üzere
antioksidan diyet uygulanması ve/veya ilaç kullanımı açısından önemli olmaktadır.
Serbest Radikal Kaynakları









Aşırı alkol tüketimi
Sigara kullanımı
Elektromanyetik radyasyon
Güneş ışınları(UV)
Kronik inflamasyonlar
Aşırı demir yüklemesi
Aşırı fiziksel egzersiz
Yaşlanma
Doğum kontrol hapları
Antioksidan Moleküller









Enzimler (SOD, Katalaz, GSH-Px)
Proteinler (Albumin, serüloplazmin)
Selenyum
Askorbik asit (C vitamini)
Tokoferoller (E vitamini)
Karotenoidler
Flavonoidler
Glutatyon ve tiyoller
Koenzim Q, ubikinon ve türevleri
Oksidatif Stres Analiz Parametreleri
Oksidatif stres ile birlikte oluşan ve reaktif oksijen türleri/metabolitleri olarak bilinen moleküller özellikle lipit,
protein ve DNA gibi hücre bileşenlerine zarar verir.
Yağ asitlerinin oksidasyonu reaktif bir radikal tarafından yağ asitlerinin metilen gruplarından bir hidrojen
atomunun koparılması ile başlar. Karbon merkezli radikal oluşması ve daha sonra moleküler oksijenin
bağlanması ile lipit hidroperoksitleri meydana gelir. Lipit hidroperoksitleri, lipit peroksidasyonunun erken
aşamasını oluşturur. Lipit hidroperoksitlerinin yıkımı ile de biyoaktif aldehitler oluşur. Bunlardan başlıcaları
malondialdehit (MDA) ve hidroksialkenaller (örn. 4-OH-nonenal)’dir. Bu bileşikler ya hücre düzeyinde metabolize
edilir, ya da diffüze olarak diğer hücrelerde hasar yaratırlar. Aerobik bir ortamda gerek metabolizma reaksiyonları
sırasında, gerekse dış etkenlere bağlı olarak meydana gelen oksijen kaynaklı radikaller, lipoproteinlerde ve hücre
zarında bulunan lipitlerde (çoklu doymamış yağ asitleri, PUFA) oksidasyona neden olur. Lipit hidroperoksitleri ile
nihai yıkım ürünü olan düşük molekül ağırlıklı MDA lipit peroksidasyonunun indeksi olarak kabul edilir.
Oksidatif stresin proteinlerde neden olduğu oksidasyon sonrası peroksitler ve protein karbonilleri meydana gelir.
Proteinlerin serbest radikal hasarından etkilenme dereceleri amino asit içerikleri ile ilişkilidir. Doymamış bağlar ve
–SH içeren moleküller ile triptofan, tirozin, fenil alanin, histidin, metiyonin ve sistein gibi amino asitleri ihtiva eden
proteinler serbest radikallerden daha kolay etkilenir. İmmünoglobulinler gibi fazla sayıda disülfit bağı bulunduran
proteinlerde oksidasyon sonucu kükürt merkezli radikaller meydana gelir ve proteinin üç boyutlu yapısı bozularak
normal fonksiyonunu yerine getiremez. Polipeptit yapısında yer alan bazı amino asitlerin karbon atomlarından,
reaktif oksijen molekülleri, özellikle de hidroksil radikali etkisiyle hidrojen atomunun koparılması sonucu karbon
merkezli radikaller oluşur.
İlerleyen reaksiyonlarda şu yapısal değişikler meydana gelir:
 Aromatik amino asitlerin nitratlaşması
 Tiyol grubunun oksidasyonu
 Karbonil türevlerine dönüşüm
 Proteinlerde ikincil ve üçüncül yapının bozulması, proteolize yatkınlık, agregasyon ve fonksiyonlarda
azalma
Serbest oksijen radikalleri, kanser oluşumunda bir aracı görevi görürler ve mutajenez, karsinojenez ve hücre
ölümüne yol açan DNA zincir kırılmalarından sorumludurlar. Sitotoksisite, nükleik asit baz modifikasyonundan
doğan kromozom değişikliklerine ve DNA bozukluklarına bağlıdır. DNA, reaktif oksijen molekülleri tarafından
oksidatif hasara uğratıldığı zaman, hasar ürünü olarak modifiye nükleotidler (örn. 8-OH-dG) oluşur. Bu ürünler
hücrelerden ve dokulardan elde edilen DNA materyallerinde, serumda ve idrarda ölçülebilen oksidatif stres
belirtecidir. Hidroksil radikali, deoksiriboz ve bazlarla reaksiyona girerek DNA yapısında değişikliklere yol açar.
Aktif nötrofillerde oluşan hidrojen peroksit (H2O2), zarlardan geçip çekirdeğe ulaşır ve DNA hasarına, hatta ölüme
yol açar. 8-OH-dG immünolojik yöntemlerle ölçülebilmektedir.
GLUTATYON VE ANTİOKSİDAN ENZİMLER
Glutatyon (GSH VE GSSG)
Organizmanın bütün hücrelerinde bulunan ve hücrelerin protein yapısı dışındaki sülfidril grubu içeriğinin % 90
kadarını oluşturan glutatyon (GSH), zararlı bileşiklerin etkisizleştirilmesinde önemli rollere sahiptir. GSH radikal
kaynaklı hasara karşı koyarken antioksidan enzimlere sübstrat olarak görev yapar ve bir radikal tutucusu
(scavenger) gibi davranır. Özellikle peroksidaz ve redüktaz enzimlerinin aktiviteleri için son derece önemlidir.
GSSG de indirgenmiş glutatyonun (GSH) yükseltgenmesiyle oluşur. Oksidatif stres sürecinde, GSH düzeyi
azalırken, GSSG artar. Bu durumda biriken H2O2 ve organik hidroperoksitler glutatyon peroksidaz ve redüktaz
etkisiyle ortadan kaldırılırlar. Bu bileşiğin aktif bir şekilde hücre dışına çıkarılması GSH tükenmesine yol
açmaktadır. GSH, hemoglobinin oksitlenerek methemoglobine dönüşmesini de engeller. Proteinlerdeki - SH
gruplarının redükte halde kalmasını sağlar ve bu grupları oksidasyona karşı korur. GSH tayininde metafosforik
asitle deproteinize edilen örnekten alınan üst faz, fosfat tamponlu bir ortamda ortho- phtaldialdehyde ile
reaksiyona girer ve oluşan floresans okunur. GSSG tayininde ise sülfhidril (-SH) gruplarının oksidasyonunu
önlemek için N-etilmaleimid ile işlem yapılır.
Glutatyon peroksidaz (GSH-Px)
Tetramerik bir enzimdir. Sitozolde bulunur, yapısında dört selenyum (Se) atomu yer alır. Hidrojen peroksit ile
hidroperoksitlerin indirgenmesini sağlar. Zar fosfolipitlerinden, fosfolipaz A2 tarafından salınan lipit
hidroperoksitlere etki eder. Fagositik hücrelerde önemli bir fonksiyonu vardır. Solunum patlaması sırasında
serbest radikal hasarı sonucu fagositik hücrelerin zarar görmesini engeller. GSH-Px aktivitesindeki azalma,
hidrojen peroksit birikmesine ve hücre hasarına yol açar. GSH-Px, hem lipit peroksidasyonunun başlamasını
önler, hem de lipit peroksidasyonu sonucu oluşan lipit hidroperoksitlerin metabolizmasını sağlar.
Glutatyon redüktaz (GSH-Red)
Bir flavoprotein olan glutatyon redüktaz, NADPH yardımıyla okside glutatyonun (GSSG), glutatyona
indirgenmesini katalize eder. Glutatyonun indirgenmiş halde kalması birçok antioksidan enzim aktivitesi için
önemlidir. GSH-Px ve katalaz için büyük önem taşır, katalaz azaldığı zaman GSH bağımlı enzimler aktive olur.
Ayrıca, Se düzeyindaki azalma GSH-Px ve glutatyo redüktaz düzeylerinde azalmaya neden olur. Glutatyon
redüktaz eksikliği eritrositlerin H2O2’ye daha duyarlı hale gelmesine ve ozmotik frajilitede artışa yol açar.
Glutatyon transferaz (GSH-Tr)
Gerek organizmaya dışarıdan gelen, gerekse biyotransformasyon reaksiyonlarıyla oluşan zararlı bileşikler, ya
etkili bir nükleofil olan glutatyon ile konjuge olur ya da GST tarafından katalizlenen bir dizi reaksiyonla suda
çözünen merkaptürik asit türevlerine dönüşerek safra veya idrar yolu ile organizmadan uzaklaştırılırlar. Bir
multienzim ailesi olan glutatyon transferazlar detoksifikasyon işleminden sorumludur. Alifatik heterosiklik
radikaller, epoksitler ve birçok genotoksik ksenobiotiklerin GSH ile konjugasyonunu katalize ederler. Bu enzimler
karsinojenik, polisiklik aromatik hidrokarbonları detoksifiye ederler, konjuge izotiyosiyanatları daha az reaktif ve
suda çözülür ürünler haline getirirler. Ayrıca, başta araşidonik asit ve linoleik asit hidroperoksitler olmak üzere lipit
hidroperoksitlere karşı selenyumdan bağımsız GSH-Px aktivitesi göstererek bir antioksidan savunma
mekanizması oluştururlar.
Katalaz
Peroksizomlarda ve sitozolde bulunan ve yapısında hem içeren bir protein olan katalaz, H 2O2’in moleküler
oksijen ve suya çevrilmesini katalizler. Katalaz metil hidroperoksit ve etil hidroperoksit gibi küçük moleküllerin
indirgenmesini de sağlar, ancak büyük molekül ağırlıklı lipit hidroperoksitlere karşı etki göstermez.
Süperoksit dismütaz (SOD)
Aerobik tüm hücreler SOD içerirler. Hem sitozol, hem de mitokondrilerde bulunan bu enzim süperoksit
radikallerini etkisizleştirerek, hücreleri süperoksit radikalinin zararlı etkilerinden korur. Dokularda oksijen
basıncının (pO2) yükselmesi ile SOD aktivitesi artar. Enzim fagosite edilmiş bakterilerin intraselüler olarak
öldürülmesinde rol oynar ve granülosit fonksiyonu için önemlidir. İçeriğindeki metal iyonuna göre sitozolik dimerik
Cu,Zn-SOD ve mitokondriyal tetramerik Mn-SOD olarak adlandırılır.
DİĞER OKSİDANLAR
A vitamini
A Vitamini (diğer adıyla retinol), görme olayında görev alan önemli bir vitamindir. A Vitamini yağda çözünür, vücut
dokularının ve cildin sağlıklı olmasını, bağışıklık sisteminin güçlenmesini sağlar. Sağlıklı bir kemik yapısı için de
gereklidir. Ayrıca, antioksidan olarak da faaliyet yapar, hücreleri kansere ve diğer hastalıklara karşı korur,
yaşlanma sürecini yavaşlatır ve yağ depolanmasına yardımcı olur.
C vitamini
C vitamini (diğer adıyla askorbik asit), bağışıklık sisteminin güçlendirilmesi, kemik ve dişlerin gelişimi gibi pek çok
fonksiyonda görev alır. Yaraları iyileştirir ve dokuları yeniler. Kanser ve kalp hastalıklarına karşı koruyucudur. Suda
çözünen bir vitamindir ve bu özelliğiyle diğer antioksidan vitaminlerden ayrılır. E vitamininin rejenerasyonunda
glutatyonla birlikte görev alır.
E vitamini
E vitamini (diğer adıyla tokoferol), en önemli antioksidandır. Bileşiminde alfa, beta, gama ve delta tokoferolleri
bulunduran E vitamini yağda çözünür özelliktedir. Karaciğerde depolanır ve bağışıklık sisteminde pek çok
fonksiyonu vardır. Hücre zarlarında ve lipoproteinlerin yapısında bulunur. Başlıca antioksidan fonksiyonu lipit
peroksidasyonunun engellenmesidir. Lipit peroksidasyonu zarlarda, eritrositlerde, lipoproteinlerde, beyinde ve çoklu
doymamış yağ asitlerinin (PUFA) bol olduğu diğer dokularda yaygındır.
Koenzim Q-10
Organizmanın doğal olarak ürettiği bir maddedir. Vücudun enerji kaynağını oluşturan sistemin esasını teşkil eder.
Bağışıklık sistemini güçlendirir. Özellikle kalp kasının fonksiyonlarında etkilidir. Yağda çözünebilen ve E Vitaminine
benzer etki gösteren bir beslenme desteğidir. Antioksidan etkisinin yanı sıra, dolaşım sisteminin düzenli bir şekilde
işleyebilmesini sağlar.
Selenyum
Selenyum, selenoproteinlerin ve önemli antioksidan enzimlerden glutatyon peroksidazın yapısında bulunur.
Selenoproteinler tiroid fonksiyonunun düzenlenmesine yardımcı olurlar ve bağışıklık sistemi içinde rol oynarlar.
Sağlık için gerekli temel bir mineral olmakla birlikte, vücudun bu minerale gereksinimi çok az miktardadır.
KAYNAKLAR
o
Brody T. Nutritional Biochemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press; 1999.
o
Fang YZ, Yang S, Wu G, Free radicals, antioxidants and nutrition. Nutrition 2002;18:872-9.
o
Food and Nutrition Board, Institute of Medicine. Vitamin C. Dietary Reference Intakes for Vitamin C,
Vitamin E, Selenium and Carotenoids. Washington D.C.: National Academy Press; 2000;95-185.
o
Halliwell B, Gutteridge JMC. Free Radicals in Biology and Medicine. 4th ed. Oxford: Oxford Universty
Press; 2007.
o
Meister A, Anderson ME. Annual Review of Biochemistry. 1983;52:711-760.
o
Rayman MP. The importance of selenium to human health. Lancet. 2000;356:233-241.
o
Traber MG. Vitamin regulatory mechanisms. Annu Rev. Nutr. 2007;27:347-362.
OKSANTEST®
Oksidatif Stres Analiz Paneli
İdrar Tarama Testi
 Lipitlerde oksidatif hasar sonucu oluşan ürünlerin ölçümüne dayanan basit ve güvenilir bir tarama
testidir.
 Spot idrarda gerçekleştirilir.
 Pozitif sonuç elde edildiğinde 2-3 hafta arayla en az iki kez tekrarlanması ve tekrar sonrasında yine
pozitif olması durumunda ileri analizlerin yapılması önerilir.
Kan Testleri
 Plazma, eritrosit ve lökositlerde gerçekleştirilen bir grup analizden oluşmaktadır.
 Bu analizler ile kişinin antioksidan düzeyleri ve oksidatif hasar göstergeleri değerlendirilir.
 Belirlenen oksidatif stres risk skoruna göre genetik analiz önerilebilir.
Genetik Analiz
 Mikroarray veya DNA dizileme yöntemiyle antioksidan genlerdeki tek nükleotid değişimlerinin (SNP)
incelenmesine dayalı bir analiz gerçekleştirilir ve kişinin genetik açıdan oksidatif strese yatkınlığı
değerlendirilir
OKSANTE AR-GE Laboratuvarı
Otakçılar Caddesi No:78 FLATOFİS D: 208 Eyüp 34050 İstanbul
Tel: (212) 437 86 97-98 Faks: (212) 437 86 99
www.oksante.com.tr / www.oksantest.oksante.com.tr