Antioksidan ve Fitokimyasal Biyokimyası
Antioksidan ve fitokimyasal biyokimyası, hücreleri oksidatif hasara karşı savunan molekülleri ve besinsel antioksidanlar ile sinyal ajanları olarak işlev gören çeşitli bitki kaynaklı bileşikleri (fitokimyasallar) incelemektedir. Bu alan, redoks kimyası, enzimoloji ve beslenme bilimini bir araya getirmekte; reaktif oksijen türlerinin nasıl üretildiğini ve nötralize edildiğini, polifenoller ve karotenoidler gibi bileşiklerin insan vücuduna nasıl girdiğini, nasıl dönüştürüldüğünü ve nasıl etki ettiğini araştırmaktadır.
Tanım
Antioksidan ve fitokimyasal biyokimyası, beslenme biyokimyasının, biyomoleküllerin oksidasyonunu önleyen veya yavaşlatan endojen ve besinsel maddeler olan antioksidanların ve bitkisel gıdaların biyoaktif besin dışı bileşikleri olan fitokimyasalların yapıları, reaksiyonları ve metabolik kaderiyle ilgilenen dalıdır.
Kapsam
Bu alan, okuyucuyu endojen antioksidan savunma sistemleri ve reaktif oksijen türlerinin kimyası, başlıca besinsel fitokimyasal sınıfları (polifenoller ve flavonoidler; karotenoidler ve ksantofiller) ile bu bileşiklerin dokulara ulaşıp ulaşmadığını belirleyen emilim, metabolizma ve biyoyararlanım konularında bilgilendirmektedir. Bu alan, klinik bir rehberlik olarak değil, biyokimyasal ve beslenme referans konusu olarak ele alınmakta ve detaylı inceleme için ilgili alt konulara işaret etmektedir.
Alt konular
Temel sorular
- Hücrelerde reaktif oksijen türleri nasıl üretilmektedir ve hangi enzimatik ve küçük moleküllü sistemler bunlara karşı koymaktadır?
- Besinsel fitokimyasalları antioksidan veya redoks-aktif sinyal molekülleri olarak işlev görmesini sağlayan kimyasal özellikler nelerdir?
- Emilim, konjugasyon ve mikrobiyal metabolizma, polifenollerin ve karotenoidlerin biyoyararlanımını ve biyolojik etkilerini nasıl şekillendirmektedir?
- Kanıtlar, fitokimyasal alımı ile oksidatif stres belirteçleri arasındaki ilişki hakkında ne söylemektedir?
Anahtar kavramlar
- Reaktif oksijen türleri (ROS)
- Endojen ve besinsel antioksidanlar
- Polifenoller ve flavonoidler
- Karotenoidler ve ksantofiller
- Fitokimyasalların biyoyararlanımı ve metabolizması
- Redoks sinyalleşmesi ve oksidatif hasar
Temel kuramlar
- Oksidatif stres dengesi
- Oksidatif stres, reaktif oksijen ve azot türlerinin üretimi ile bunları uzaklaştıran veya hasarlarını onaran antioksidan savunmalar arasındaki bir dengesizlik olarak çerçevelenmektedir; pro-oksidanların hem eksikliği hem de fazlalığı biyolojik olarak anlamlıdır.
- Redoks sinyalleşmesi
- Reaktif oksijen türleri sadece zararlı yan ürünler değil, aynı zamanda fizyolojik habercilerdir; bu nedenle antioksidanlar sadece temizlemek yerine sinyalleşmeyi modüle etmektedir, bu da daha fazla antioksidan alımının her zaman faydalı olduğu yönündeki eski görüşü karmaşıklaştırmaktadır.
Mekanizmalar
Aerobik metabolizma, başta mitokondriyal elektron taşınımı olmak üzere, lipidleri, proteinleri ve DNA'yı oksitleyebilen reaktif oksijen türlerini sürekli olarak üretmektedir. Hücreler buna enzimatik sistemler (süperoksit dismutaz, katalaz, glutatyon peroksidaz) ve küçük moleküllü antioksidanlarla karşı koymaktadır. Besinsel fitokimyasallar eksojen bir katman eklemektedir: polifenoller ve flavonoidler hidrojen atomları veya elektronlar bağışlayabilir ve geçiş metallerini şelatlayabilirken, karotenoidler singlet oksijeni söndürmekte ve peroksil radikallerini temizlemektedir. Bu bileşiklerin dokularda etki gösterip göstermediği, emilimlerine, konjugasyonlarına ve mikrobiyal dönüşümlerine bağlıdır; bu süreçler genellikle ana bileşikten farklı dolaşımdaki metabolitler üretmektedir.
Klinik önem
Antioksidan ve fitokimyasal biyokimyası, meyve, sebze ve bitkisel gıdalardan zengin diyetlerin kronik hastalıklarla ilişkili olarak nasıl incelendiğini açıklamakta ve izole yüksek doz antioksidanlarla yapılan müdahale çalışmalarının, tam gıda alımıyla görülen ilişkileri neden her zaman tekrarlamadığını izah etmektedir. Burada mekanizmaların ve kanıtların anlaşılmasını desteklemek amacıyla sunulmakta olup, bireysel diyet reçetesi veya tedavi kararları için bir temel oluşturmamaktadır.
Epidemiyoloji
Gözlemsel beslenme araştırmaları, polifenol ve karotenoid açısından zengin gıdaların daha yüksek alımını, çeşitli kronik hastalıkların daha düşük riskiyle tekrar tekrar ilişkilendirirken, izole antioksidan takviyeleriyle yapılan randomize çalışmalar karışık veya sıfır etki göstermiştir; bu karşıtlık, alanın tartışmalarının çoğunu şekillendirmektedir.
Kanıt ve kılavuzlar
Kanıt temeli, mekanistik biyokimya, geniş gözlemsel kohortlar ve takviye çalışmalarını kapsamaktadır; başlıca derlemeler, in vitro ölçülen antioksidan kapasiteden ziyade, gıda matrisi ve biyoyararlanım faktörlerinin fizyolojik önemi belirlediğini vurgulamaktadır. Bu referans girdisinde klinik bir rehberlik sunulmamaktadır.
Tarihçe
Biyolojik hasarın serbest radikal teorisi yirminci yüzyılın ortalarında ortaya çıkmış ve serbest radikal biyokimyasını sistemleştiren Halliwell ve Gutteridge'in çalışmalarıyla olgunlaşmıştır. 1990'lardan itibaren beslenme bilimi, besinsel polifenolleri ve karotenoidleri giderek daha fazla karakterize etmiş ve o on yıldaki büyük takviye çalışmaları, izole antioksidanlara ilişkin beklentileri yeniden şekillendirerek dikkati biyoyararlanım ve tam gıda etkilerine yöneltmiştir.
Tartışmalar
- Antioksidan takviyeleri, antioksidan açısından zengin gıdaların faydalarını tekrarlamakta mıdır?
- Bitkisel gıda alımı ile daha düşük kronik hastalık riski arasındaki ilişkiler, izole yüksek doz antioksidanlarla yapılan çalışmalar tarafından tutarlı bir şekilde tekrarlanamamıştır; bu durum, farkı gıda matrisi, biyoyararlanım veya antioksidan olmayan mekanizmaların açıklayıp açıklamadığı konusunda tartışmalara yol açmaktadır.
Öne çıkan isimler
- Barry Halliwell
- John Gutteridge
- Augustine Scalbert
- Claudine Manach
- Norman Krinsky
İlgili konular
Temel eserler
- valko-2006
- droge-2002
- manach-2004
- halliwell-gutteridge-2015
Sıkça sorulan sorular
- Antioksidan ile fitokimyasal arasındaki fark nedir?
- Antioksidan, diğer moleküllerin oksidasyonunu önleyen veya yavaşlatan herhangi bir maddedir; fitokimyasal ise bitkiler tarafından üretilen biyoaktif bir bileşiktir. Flavonoidler ve karotenoidler gibi birçok besinsel fitokimyasal antioksidan olarak işlev görmektedir, ancak tüm fitokimyasallar antioksidan değildir ve tüm antioksidanlar fitokimyasal değildir.
- Antioksidanları tartışırken biyoyararlanımı neden incelemeliyiz?
- Çünkü bir bileşiğin test tüpünde ölçülen antioksidan kimyası, ancak bileşik emilip dokulara ulaştığında biyolojik olarak önem taşımaktadır; emilim, konjugasyon ve mikrobiyal metabolizma, dolaşımda gerçekten hangi moleküllerin bulunduğunu sıklıkla değiştirmektedir.