Oksidatif Stres Nedir?

Hayatta her iyi şeyin bir de kötü tarafı olduğuna şahit olmaktayız. Peki, prokaryotların çoğu ve bütün ökaryotlar için merkez konumda olan oksijen için de bunun geçerli olduğunu söylesek? Ayrıca bir haberim var bu sorunu nefes almayarak çözemiyoruz.

Ökaryotik hücrelerde oksijen ile enerji üretimi, oksijensiz üretime göre 18 kat daha fazla enerji elde edilmesini sağlamaktadır. Bu enerji verimiyle birlikte zararlı oksijen türleri en çok mitokondride oksijenli solunum sonucunda ortaya çıkmaktadır. Oksijenin iki ucu sivri kılıç olması “oksijen paradoksu” olarak adlandırılmıştır.

Oksidatif Stres Nasıl Oluşuyor?

Oksijenin zararı, kimyasal reaktif olma potansiyelinin sonucunda reaktif oksijen ve nitrojen türlerinin, bunların etkilerini azaltacak olan antioksidanlar ile olan dengede baskın olmasıyla ortaya çıkıyor. Bu yazıda daha çok reaktif oksijen türlerine odaklanacağız. Reaktif oksijen türleri endojen yani hücrenin üretimi kaynaklı olabilir ve temel olarak mitokondride gerçekleşen oksidatif solunumda ortaya çıkarlar. Endojen etkiler olduğu kadar eksojen etkiler de reaktif oksijen türlerinin oluşumuna sebep olabilmektedir. Sigara dumanı, alkol, iyonize radyasyon, kirlilik ve ağır metallere maruziyeti eksojen etkiler olarak sayabiliriz. Ayrıca yüksek miktarda şeker ve yağ içeren diyet de reaktif oksijen türlerinin oluşumuna katkıda bulunabilir.

Oksidatif stresin tehlikesi, reaktif oksijen türlerinin hücresel moleküllere zarar vermesiyle kendisini göstermektedir. Proteinlere, lipidlere ve RNA’lara verilen zarar nispeten geri dönüştürülebilir ancak DNA’nın zarar görmesi geri dönüşü mümkün olmayacak problemlere yol açabilir.

Hücreler reaktif oksijen türlerinin zararlarını nötralize etmek için enzimatik ve enzimatik olmayan antioksidanlara sahiptirler. Problem ise antioksidanların kapasitelerinin üzerinde reaktif oksijen türlerinin bulunmasıyla başlar.  DNA’da meydana gelen zararlar genetik bütünlüğü bozmasıyla, hücrenin işlevini bozabilir, hücreyi öldürebilir ve bir onkojenik dönüşüme sebep olabilir yani kansere. Ancak bu noktada unutulmaması gereken durum ise meydana gelen zararların oksidatif stres gibi herhangi bir dış etken olmadan da DNA’nın fizyolojik doğası gereği gerçekleşebiliyor olmasıdır.

İyilikte kötülük bulunur da kötülükte iyilik bulunmaz mı? Reaktif oksijen türleri ayrıca, makrofajlar, nötrofiller ve bazı epitel hücreleri tarafından üretilirler. Savunma hücrelerimiz tarafından kullanılan bu ajanlar inflamasyon süreçlerinde önemli rol alırlar. https://sinirbilim.org/serbest-radikaller-dost-mu-dusman-mi/

Hücreler Nasıl Etkileniyor?

Endojen reaktif oksijen türlerine hidroksil radikali, hidrojen peroksit ve superoksit anyonunu örnek olarak verebiliriz. Reaktif oksijen türleri hücresel materyallere zarar vererek hücrenin fonksiyonlarını ve canlılığını etkilerler. DNA’da sebep oldukları zararlar ise tamir edilmediği takdirde en tehlikelisidir. Reaktif oksijen türlerinin oluşturduğu farklı DNA hasarları bulunmaktadır.

DNA’nın dört bazından biri olan guanin (G) ise oksidasyona daha yatkındır. Böylelikle reaktif oksijen türlerinin oluşturduğu DNA hasarlarının en sık karşılaşılanı ve en iyi tanımlananı guaninin oksitlenmesiyle oluşan 8-oxoG’dir. Etkisini ise diğer DNA hasarlarının aksine gelişimi durdurarak değil mutasyona sebep olarak gösterir. Bu şekilde daha büyük problemlere yol açabilir. Yani 8-oxoG’yi koyun görünümlü kurt gibi düşünebiliriz.

8-oxoG seviyesi hücrelerin oksidatif stresini ölçmede biyo belirteç olarak kullanılabilir. Hastalıklarda bir risk faktörü olarak alınabilirler hatta bu hastalıklara kanser de dahildir. Normal fizyolojik durumlarda bir hücrede 10³ miktarında 8-oxoG oluşurken kanser hücrelerinde bu miktar 10⁵ seviyesine çıkmaktadır.

Oksidatif Stres Yaşlanmada Rol Oynuyor

Yaşlanma, pek çok faktörün etkili olduğu ve organizmayı ölüme yaklaştıran bir olaydır. Oksidatif stres de hücre üzerinde sebep olduğu etkilerle yaşlanmaya katkıda bulunuyor. Oksidatif stresin hücre içinde en önemli kaynağının mitokondri olduğundan bahsetmiştik. Yapılan çalışmalar mitokondriyal DNA’da 8-oxoG miktarının yüksek olduğunu göstermiştir. Enerji metabolizmasında meydana gelecek bozukluklar yaşlanmayla doğrudan ilişkilidir. Ayrıca mitokondri apoptoziste önemli bir rol oynamaktadır oksidatif stres apoptozis üzerinden de yaşlanmayı etkiliyor. Yapılan çalışmalar mitokondriyi hedef alan antioksidanların iyi etkilerini gösteriyor.

Bu etkilerden bazılarını epigenetik üzerinden gösteren oksidatif stres, epigenetiğin dinamik yapısı ve genleri “açıp”, “kapatabilme” gücü düşünülünce korkutucu görünüyor. Oksidatif stres epigenetik üzerine etkilerini doğrudan gösterebilir. Aynı zamanda hücre içi molekülleri etkileyerek de dolaylı olarak etkilerini gösterebilir

Genetiğin içerisinde bulunduğu her faaliyete epigenetik mekanizmalar da etki eder. Metilasyon ve asetilasyon bu mekanizmalardan ikisidir. Metilasyon etkisini genin transkripsiyonunu baskılayarak yani “kapatarak gösterirken asetilasyon genleri “açar”. Hücre ölümünü, gelişimini ve farklılaşmasını düzenleyen gen bölgelerinde yaşlanmayla birlikte aşırı metilasyon gözlemlenmiştir.https://sinirbilim.org/antioksidan-tedavisi/

Oksidatif Strese Karşı Ne Yapılabilir?

Vücudumuz zaten oksidatif strese karşı çeşitli antioksidanlara sahiptir. Enzimatik ve enzimatik olmayan antioksidanlar mevcuttur. Süperoksit dismutaz, katalaz ve glutatyon peroksidaz en önemli enzimatik antioksidanlardır. Vitamin C ve E gibi vitaminler, β-karoten ve glutatyon ise enzimatik olmayan antioksidanlara örnektir.

Tamamen oksidatif stresten uzak kalmak ise imkânsızdır ancak hayat tarzımızı değiştirerek vücudumuzu sağlıklı durumda tutmak mümkündür. Sigaradan, alkolden uzak, daha sağlıklı bir diyet, düzenli olarak orta derecede yapılan egzersiz ve çevremizde meydana getireceğimiz olumlu değişiklikler ile vücudumuza yardımcı olabiliriz.

Hazırlayan: Mustafa Güven

Kaynaklar

1. Makale-Epigenetics and Oxidative Stress in Aging
2. Makale-Oxidative Stress and Antioxidant Defense
3. Makale-Not Breathing İs Not An Option: How To Deal With Oxidative DNA Damage