Toksikoloji Ders Notları V2

Biyoloji Bölümü Güncel sürüm için kare kodun adresine gidin. Dr. Utku Güner _____________________________________ Versiyon 2.0.0 2014, Trakya Üniversitesi Fen Fakültesi, DERLEME çindekiler Toksikoloji ve Geli imi 6 Toksikoloji Tanımı ve Tarihçesi 6 Eski Ça lar 7 Analitik Toksikolojinin Geli imi 8 Tarihte Önemli Toksikolojik Felaketler 9 Klinik Toksikoloji: 11 Mesleki Toksikoloji 12 Biyokimyasal ve Moleküller Toksikoloji 12 Tanımlayıcı (Deskriptif) Toksikoloji 12 Adli Toksikoloji 12 Analitik Toksikoloji 12 Ekotoksikoloji 12 Toksik Maddelerin Sınıflandırılması 13 Klasik Sınıflandırma 15 Orijinine Göre Sınıflandırma 15 ekillerine Göre Sınıflandırma 16 Etkilerine Göre Sınıflandırma 17 Kullanım ekillerine Göre Sınıflandırma 17 Toksik madde miktarı ba lı tanımlar 19 Temel Molekül Su 24 pH ve Etkileri 32 pH kavramı 32 pH etkileri 33 Biyoelementler I (Makromineraller Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, PO43- 34 Ya am çin Gerekli Elementler 34 Makromineraller(Ca, P, K, Mg, CI, Na, S) 39 Kalsiyum(Ca) Fosfor(P) Potasyum(Na) , Sodyum(K) ve Klor(Cl) Magnezyum(Mg) Kükürt(S) Biyoelementler II (Eser Elementler Fe, Mn, Co, Cu, Zn, Mb) 40 41 42 44 45 46 Eser Elementler 46 Demir(Fe) Manganez(Mn) Kobalt(Co) Bakır(Cu) 47 50 50 50 Çinko(Zn) Molibden(Mo) Vanadyum(V), Kalay(Sn) ve Silisyum(Si) Krom(Cr) Flor(F) Selenyum(Se) yot(I) Toksik Maddelerin Etkileri Toksik Maddelerin Absorbsiyonu Alkol ve aldehit dehidrojenaz Toksik Maddelerin Organizmaya Giri Yolları 52 52 52 53 53 54 55 58 59 65 66 Toksisite ekilleri 67 Deriden Absorbsiyon (Cilt Yolu) 68 Sindirim Sistemi le Absorbsiyon 69 Solunum Sistemi le Absorbsiyon 71 Toskik Maddelerin Da ılımı ve Etkisi 72 Kandaki Da ılım 72 Dokulardaki Da ılım 73 Toksik Maddelerin Organizmada Birikimi Organizmada De i im Toksik Maddelerin Organizmadan Atılması 75 77 78 Toksik maddelerin Etkile imi 78 Toplam etkile im: 78 Sinerjik etkile im: 78 Potansiyel etkile im: 78 Antagonistik Ters etkile im: 78 Genetik toksisite Genetoksik Testler Salmonella / Mikrozom Mutajenite (AMES) Testi Comet Testi(Comet Assay) Kromozom Anormallikleri (KA) Testi Karde Kromatit De i imi (KKD) Testi Mikronükleus (MN) Testi Kanser Olu umuna Neden Olan Maddeler 79 79 80 81 83 84 85 86 Sitokrom P450 Enzimi ve Tümör 90 Grup 1. nsanda Karsinojenik Etkililer:: 91 Grup 2A. nsanda Karsinojenik Etki Olasılı ı Bulunanlar: 91 Grup 2B. nsanda Muhtemelen Karsinojenik Etkili Olanlar: 92 Grup 3. nsandaki Karsinojenik Etkileri Yönünden Sınıflandırılabilir Olmayanlar 92 Grup 4. nsanda Karsinojenik Etkisi Olmayanlar Serbest Radikaller ve Oksidatif Stres Antioksidanlar Damar sertli i (ateroskleroz) ve ROS: 92 94 102 102 ROS metabolizması 103 ROS ba lı DNA hasarı 106 Kalsiyum Dengesindeki De i meler 109 Hücre Zedelenmesinde Serbest Radikallerin Rolü 109 Antioksidan Enzim Sistemleri 110 Katalazlar Peroksidaz SOD(Süper oksit dismutaz) Glutatiyon ve Glutatiyon Peroksidaz (GSHPx) Mitokondriyal sitokrom oksidaz 114 115 115 116 116 Radikal Oksijen Türlerinin Zararları ROS 118 Anti oksidan savunma 119 Biyotransformasyon Faz I-II 120 Sitokrom p450 126 A ır Metal Toksitesi 130 A ır Metal Kirlili in Sucul Canlılar ve nsan Üzerine Etkisi 132 A ır metallerin Hücresel Hasarları 136 Fentom Reaksiyonları A ir Metallerin Sudaki Toksik Etkileri Elementlerin Fonksiyonları Elementlerin Toksik Etkileri Mikroorganizmalarla A ır Metal Adsorpsiyonu Mikroorganizmalarla a ır metal adsorblanma mekanizması Arsenik Kur un(Pb) : Demir(Fe) Bakır(Cu) Çinko(Zn) Krom(Cr) Nikel (Ni) Kadmiyum (Cd) Civa (Hg) Civanın Vücutta Bulunma ekilleri Cıva Bile ikleri: Antimon: Selenyum(Se) Asbest 139 140 140 141 142 142 144 146 149 150 151 151 152 152 154 155 156 159 159 159 Genç ve Ergin Balıkların Organlarında A ır Metallerin Birikiminin Kar ıla tırılması 162 A ır Metallerin Aquatik Organların Fizyolojisi Üzerine Etkileri 164 Tüm Metallerin Fizyolojik Etkileri 166 Metallerin Biyokimyasal Etkileri 167 Metallothioneinlerin Biyokimyası 170 Thionein Sentez Mekanizması 172 Thioneinlerin Metal Toksikolojisindeki Rolü ve Koruyucu Etkisi 172 Bitkisel ve hayvansal Toksinler 172 Pestisitler 183 Pestisitlerin Hayvanlar ve nsanlar Üzerine Olumsuz Etkileri 186 Klorlandırılmı hidrokarbonlar: 189 Organik fosforlu pestisitler: 191 Karbamatlı insektisitler: 192 Pyrethroit (Piretroit) insektisitler: 194 Herbisitler 194 Dinitrofenoller Fungusitler Ditiyokarbomatlar Tetrametilthiuram(Thiram) 195 196 196 196 Rodentisitler 198 Warfarin 198 Nano maddelerin toksik etkileri: 200 En tehlikeli toksik madde olarak sigara 201 Sigarada Bulunan Bazı Zararlı Maddeler Özel Artıklardaki Tehlikeli Maddeler 201 202 Tehlikeli maddelerin özellikleri 202 Tehlikeli maddelerin etiketlenmesi 203 Depolama 203 Kaynaklar 204 Toksikoloji ve Geli imi Toksikoloji kelime olarak “zehir bilimi”’dir. Bu yüzyılın ba ına kadar yeterli olan bu tanım, özellikle son 40-50 yılda bilim ve teknolojideki hızlı geli menin toksikoloji bilimine de yansıması sonucunda yetersiz kalmı tır. “Toksikoloji, kimyasallar ile biyolojik sistem arasındaki etkile meleri zararlı sonuçları yönünden inceleyen bilim dalıdır” veya “toksikoloji kimyasalların zararsızlık limitlerini belirleyen bilim dalıdır” eklindeki tanımlar toksikolojinin günümüzdeki i levini daha kolay anlatabilmektedir. Ancak toksikolojinin, tanımlayıcı toksikoloji, klinik toksikoloji, çevre toksikolojisi, endüstri toksikolojisi, adli toksikoloji, analitik toksikoloji ve ekotoksikoloji gibi alt dalları dü ünüldü ünde her dalın i levine göre ayrı ayrı tanımlar getirilmesinin gereklili i ortaya çıkmaktadır. 16.Yüzyılda Paracelsus’un (1493-1541) zehiri tanımlarken kullandı ı “her madde zehirdir. Zehir olmayan madde yoktur; zehir ile ilacı ayıran dozdur” eklindeki ifade, bugünkü modern toksikolojinin de çıkı noktasıdır. Her kimyasalın doza ba ımlı olarak toksik etki gösterebilmesi gerçe i toksikolojinin u ra konusunu ilaç, kozmetik, tarım ilacı, gıda katkı maddeleri, ev temizlik malzemesi ve endüstriyel kimyasallar olarak çok geni bir alana yaymaktadır. Bütün bu kimyasallara, organizmaya yabancı anlamına gelen “ksenobiyotik” adı da verilmektedir. Toksikoloji Tanımı ve Tarihçesi A ız yoluyla alındı ında veya herhangi bir yolla emildi inde biyolojik sistemlerde hasar veya ölüm olu turan maddelere “toksin” veya “zehir”, toksinlerin etkilerini inceleyen bilim dalina da “toksikoloji” denir. “Toksikoloji” terimi Yunanca ok zehiri anlamına gelen “toxikos” ve “toxikon’ ile bilim dalı anlamına gelen “logos” sözcüklerinin birlenmesiyle olu mu tur . Fiziksel, kimyasal ve biyolojik ajanların canlı biyolojik sistemlerde yapısal ve i levsel de i iklik eklinde gözlenen zararlı etkilerinin kalitatif ve kantitatif olarak incelenmesi ve bu ara tırmalardan sonra elde edilen verilerin insan dahil tüm yararlı canlıların zararlı etkilerden korunması ve kimyasal maddelerin güvenirliliklerinin saptanması için kullanılması ile u ra an, multidisipliner, hem çok eski hem modern anlamda çok yeni, geli en ve öngörüsel niteli i olan bir bilimdir. Toksikolojinin baslıca hedefleri; 1. Çe itli Etkenlere Ba lı Toksik Etkileri Ortaya Çıkarmak, 2. Toksik etkilere ili kin bilgileri artırmak amacıyla bilimsel ara tırmalar yapmak, 3. Çevremizdeki kimyasal etkenlerin toksik etki potansiyellerini ara tırarak risk de erlendirmesi yapmak, 4. Kimyasal maddelerin ve di er toksinlerin zararlı etkilerini önlemek ve kontrol altına almaktır Toksinlerin mekanizmalarının ve etkilerinin ara tırılmasında tüm temel tıbbibiyolojik ve kimyasal bilimler entegre olarak çalı makta ve “Toksikoloji” multidisipliner bir alan olarak geli imini sürdürmektedir. Eski Ça lar “Zehir” sözcü ü ise ngiliz literatüründe ilk kez M.Ö. 1230 yılında ölümcül maddelerden hazırlanan ilaç ve iksir olarak tanımlanmasına kar ın zehir ve zehirlenmenin tarihçesi binlerce yıl öncesine dayanmaktadır. Yüzyıllar boyu, Romalılar zamanındaki politik suikastlerden ça da çevre sa lı ına kadar zehirler insanlı ın tarihinde önemli rol oynamı tır. En eski zehirler avlanmada, sava ta ve idam cezalarının infazında kullanılan bitki ekstreleri, hayvan zehirleri ve minerallerdi. M.Ö. 1500 yıllarında yazılan Ebers Papirüslerinde arsenik, antimon, kursun, opium, mandrake, hemlock (baldıran), akonitin ve siyanojenik glikozidlerden söz edilmektedir. Bu zehirlerin mistik özellikleri oldu una inanılıyor ve bos hurafe ve batıl inançlar içinde yer alıyordu. Socrates’in baldıran otu zehiri (poison hemlock) ile zehirlenerek öldürüldü ü bildirilmektedir Zehirlerin tanımlanması ve sınıflandırılması çabalarının ba langıcı Yunanlılar ve Romalılar zamanında olmu tur. Buna göre zehirler yava etki edenler (arsenik gibi) ve hizli etki edenler (striknin gibi) olarak sınıflandırılmı lardır. Roma mparatoru Nero’nun maiyetinde bulunan Yunanlı bilim adamı Dioscorides (M.S. 40-80) Materia Medica’da zehirleri kaynaklarına göre hayvan zehirleri, bitki zehirleri ve mineral zehirler olarak sınıflandırmı tır. Zehirleme tarihin eski ça larında da kullanılıyordu. Locusta zamanin kötü ünlü zehirleyicilerindendi. Roma mparatoru Nero’nun annesi Agrippina tarafindan kiralanarak Nero’yu imparator yapmak amacıyla Nero’un üvey babası Claudius’u en zehirli mantarlardan biri olan Amanita phalloides’le ve üvey karde i Britanicus’u siyanojenik maddelerle zehirledi. Kleopatra’nin (M.Ö. 69-30) kobra yılanının zehiriyle intihar giri iminde bulundu u ve öldü ü bildirilmektedir. Yunanlılar ve Romalılar zamanında zehirlerin tanınması, sınıflandırması ve kullanımı ile birlikte antidot geli tirilmesi için yo un bir çaba içine girilmi tir. Bu dönemde bulunan “moli” olarak bilinen en eski antidot datura stromonium gibi zehirli bitkilere karsı kullanılan Galanthus nivalis bitkisidir. Yunanlılar alexipharmacia veya theriac adini verdikleri ve zehire kar ı koruyan anlamına gelen evrensel antidotu tanımlamı lardır. Bu antidotun içinde yabani kekik, maydanoz, rezene, meru ve anmi vardı. Romalılar döneminde en iyi antidot olarak bilinen “mitridatum” örümcek, yılan, akrep ve di er deniz canlılarının ısırma/sokmaları ve di er zehirli maddelere kar ı koruyucu olarak biliniyordu. Pontus krali Mithridates bu karı ımı her gün içiyordu. Hatta Mithridates’in intihar giri imlerinin bu antidotu kullanması nedeniyle ba arısız oldu u ve kendisini kılıçla öldürmesi için bir asker kiralandı ı söylenmektedir. Mithridates’den sonra Roma imparatoru Nero’nun doktoru Andromachus’un hazırladı ı “galen” olarak bilinen antidot zehirli yılan eti, ada so anı, opium alkaloidleri gibi 73 maddeden olu uyordu. Bu antidot hem profilaktik hem de tedavi amaçlı olarak kullanılıyordu. Daha sonra Damocrates, Nicolaus, amando, Arnould ve Abano gibi ünlü hekimler çe itli antidotlar hazırladılar. Antidot hazırlayan ünlü merkezler arasında Kahire, Venedik, Floransa, Cenova ve stanbul vardı. Bu antidotlar ancak tip profesörlerinin denetiminde üniversitelerde hazırlanabiliyordu. Antidot olarak kullanılan bu karı ımların etkinlikleri ve etki mekanizmaları bilimsel olarak açıklanamadı ı halde 19- 20. yüzyıl ba larına kadar yapımları devam etti. M.Ö. 5. yüzyılda absorban bir ajan olan “terra siligata” evrensel antidot olarak sunuldu. Yunan adalarında bulunan özel bir tepeden alınan kırmızı çamur halindeki bu antidot keçi kanıyla karı tırılarak hazırlanıyordu ki ünlü Bizans imparatoru Julian Apostate (M.S.331-363) ve Jovian (M.S. 334364)’in mangala konulan kömürün çıkardı ı karbonmonoksid gazından zehirlendikleri ve Julian Apostate’in hafif zehirlenme sonucu iyile ti i, Jovian’in ise öldü ü bildirilmektedir Ortaça Paraselsus Rönensanstan önce 1198 yılında Maimonides böcek, yılan ve köpek ısırıklarına ba lı zehirlenmelerin tedavisini içeren bir kitap yazdı. Kitabında biyoyararlanımdan ve süt ve ya ın barsaklardan emilimi azalttı ından söz ediyordu. Ortaça simyagerlerinin (M.S. 1200) evrensel antidotu ke fetmeye çalı ırken mayalı ürünlerinin distilasyonunu ö rendikleri ve % 60 alkol içeren alkollü içece i buldukları söylenmektedir. Paraselsus (1493-1541) “Tüm maddeler zehirdir. lacı zehirden ayıran dozudur.” diyerek zehirlenmelerde doz kavramını getirdi. Bugün de büyük ölçüde geçerli olan bu tanımdan kimyasal maddelere yanıtların ara tırılması gerekti i, bir kimyasal maddenin terapötik ve toksik etkilerin arasında farklılık oldu u ve bu etkilerin doza ba lı olarak ortaya çıktı ı sonuçları çıkarılmı tır. Paraselsus bu tanımlamayı yaptıktan sonra sifilisin tedavi seçenekleri arasında civanın kullanımının öncülü ünü yapmı tır. Rönesansin ilk yıllarında talyanlar zehirlenmeyi bir sanat haline getirdiler. Zehirleyiciler politikanın önemli birer parçası haline geldiler. Venedik’te bir zehirleme servisi insanları zehirlemek için kiralanıyordu. Floransa’nın il meclisi kayıtları da zehirlerin politikada kullanımının kanıtlarını içermektedir. Yine bu dönemde Madam Giulia Toffana “aqua toffana” adini verdi i arsenik içeren kozmetik ürünle 600’den fazla ki inin ölümüne neden oldu u gerekçesiyle 1719’da idam edildi. Borgia ailesi de arsenik ve fosfordan olu an zehir karı ımıyla kralların ölümünden sorumlu tutuldular. Onaltıncı yüzyılın sonlarında Fransa’da II. Henri’nin karisi olan Catherine de Medici talyan zehirlenme tekniklerini Fransızlara tanıttı. Zayıf, hasta ve suçluları kullandı ı deneylerinde zehirin etki yeri, zamanı, klinik bulgular ve etkinli i hakkında ara tırmalar yaptı. Yine Fransa’da Marchioness de Brinvilliers civa biklorür, arsenik, kursun, bakir sülfat ve antimon gibi zehirleri hastanede yatan hastalarda denedi. Bir falcı ve büyücü olan Catherine Deshayes ise 2000’den fazla sayida 0-1 yas arasındaki çocu u öldürdü. Ayrıca arsenik, akonit, belladon ve opiumdan olu an zehiri kocalarından kurtulmak isteyen kadınlara sattı ı bildirilmektedir. Paraselsus tarafından yazılan “Madenci Hastalı ı ve Madencilerin Di er Hastalıkları” ba lıklı kitapta metallere ba lı mesleki toksik etkiler tanımlandı. Ayrıca Bernardo Ramazzini tarafından yazılan kitapta (1700) mesleki toksikolojinin standartları kondu. 18.-19. Yüzyıl geli meleri Toksikolojinin farklı bir bilim dalı olarak geli iminin temelleri 18. ve 19. yüzyılda atılmı tır. Zehirlere mistik yakla ımın yerini bilimsel ve gerçekçi yakla ım almı tır. Zehirlerin saptanması, ilaç ve kimyasal maddelerin toksik etkilerinin hayvanlarda ara tırılması çalı maları ba lamı tır. Endüstrile me sonucu olu an istenmeyen etkiler, i yeri ve evde kaza sonucu olu an zehirlenmelere dikkat çekilmi tir. Gastrointestinal dekontaminasyon yöntemleri ile ilgili deneysel ara tırmalar ba lamı tır. Analitik Toksikolojinin Geli imi Toksikolojiyi klinik tip ve farmakolojiden ayri bir bilim dalı olarak olarak tanımlayan Fransız hekim Bonavature Orfila (1787-1853) modern toksikolojinin babası olarak bilinmektedir. Ayni zamanda adli eksper olan Orfila zehirlenmenin kimyasal analiz ve otopsinin materyalinin önemli kanıtlar oldu unu savunuyordu. Zehirleri astrenjanlar, korozivler, akridler, septikler, uyu turucular ve narkotikler olarak sınıflandırdı ı Traite des Poisons (1814) adli eseri deneysel ve adli toksikolojinin temeli sayılmaktadır. Toksikoloji ile ilgili di er yayınlar bu kitabi izlemi tir. Zamanın en çok kullanılan zehiri arseni in analizi ile ilgili ara tırmalar analitik toksikolojinin temelini olu turmu tur. Toksik etki mekanizmalarına yönelik ara tırmalar Fransa ve Almanya’da yo unla mı tır. Froncois Magendie (1783-1855) emetin, striknin ve siyanürün etki mekanizmalarını ara tırmı , ö rencisi Claud Bernard (1813-1878) ise karbonmonoksid ve kürarin etki mekanizmalarının anla ılması için önemli ara tırmalar yapmı lardır. Louis lewin (1850-1929) ilâçların farmakolojik ve toksikolojik mekanizmaları arasındaki farklılı ı ilk olarak vurgulayan bilim adamıdır. Amerikali cerrah Philip Physick (1768-1837) ve Fransiz cerrah Baron Guillaume Dupuytren toksinlerin vücut dı ına çıkarılmasında mide lavajini ilk öneren bilim adamlarıdır. Physick konya ı irritan sıvı olarak kullanarak opium asiri doz alımında ikizlerin midesini yıkamı tır. Dupuytren ise fleksibl bir tübe ba lı geni bir enjektör yardımıyla mideye sıcak su verip zehirli suyu geri almı tır. ngiliz cerrah Jukes de 600 g opium tentürünü içtikten sonra 62.5 cm uzunlu unda, 1.25 cm kalınlı ında tüple midesini yıkamı tır. Kendinde uyguladı ı bu deney ba arı ile sonuçlanmı tır. Aktif kömürün adsorbe edici etkisi Scheele (1773) ve Lowitz (1785) tarafından tanımlanmasına kar ın antraks, klorozis, vertigo ve epilepsi tedavisinde kullanımı Yunan ve Romalılar dönemine uzanmaktadır. Antidot olarak kullanımına ili kin ilk veriler Fransa’da 19. yüzyılda elde edilmi tir. Fransiz kimyaci Bertrand 1813’te aktif kömürle karı tırılmı 5 g arseni i içip yasamını sürdürerek aktif kömürün antidot olarak etkinli ini göstermi tir. Bu olaydan 18 yil sonra Fransız eczacı Touery strikninin letal dozunun 10 kati ile karı tırılmı 15 g aktif kömürü içerek ya amını sürdürmü tür. 1840 larda Garrod çe itli hayvan modellerinde aktif kömürün etkinli ini kontrollü ara tırmalarla göstermi tir. Garrod ayrıca aktif kömür/toksin oranının önemini ve erken dönemde aktif kömür uygulamasının etkinli ini de göstermi tir. nsanlarda ilk aktif kömür etkinlik çalı maları 1848’de Rand tarafından yapılmı tır. Olumlu ara tırma sonuçlarına kar ın aktif kömürün gastrointestinal dekontaminasyonda kullanıma girmesi ise 1960’larda olmu tur. Toksikologlarin en önemli çalı malarından biri 1940’da kimyasal karsinojenlerin ortaya çıkarılmasıdır. Miller endoplazmik retikulumda karma fonksiyonlu oksidazları tanımlamı ve sitokrom p450 oksidaz enzimleri üzerindeki ara tırmalar ba lamı tır. 1947’de Williams’in yayınladı ı “Detoksikasyon Mekanizmalari” toksinlerin detoksikasyonunda rol oynayan çok sayıda mekanizmayı açıklamı tır. 1955’te Amerika Birle ik Devletlerinde Besin ve Gıda Kurulusu (FDA) besin, ilaç ve kozmetiklerin güvenli ini sa lamak için toksikoloji ve güvenlik de erlendirme programını yasalla tırmı tır. 1959’da Du Bois ve Geilling ilk toksikoloji kitabini yayınlamıstır. 1960 yılındaki “talidomid faciasi” ilaçlarda toksikolojik ara tırmaların önemini ön plana çıkarmı tır. 1970’lerden sonra çevre kirleticiler toksikoloji içinde ön plana çıkmı ve Amerika Birle ik Devletlerinde bir çevre yasasıyla toksik maddelerle sava ba latılmı tır Tarihte Önemli Toksikolojik Felaketler Özellikle son yüzyıllarda toksin ve potansiyel toksin sayısı hızla arttı ından toksik felaketler giderek yaygınla maktadır. Sava larda ve terörist eylemlerde biyolojik ve kimyasal silah kullanımı bunların arasındadır. Ça ımızın önemli zehirleri geçmi tekine göre de i se de toksik maddeler ya amımız ve sa lı ımızı tehdit etmeye devam etmektedir. Endüstri ve teknolojinin geli imiyle kar ımıza çıkan çevresel toksinler bundan sonrası için de önemi yadsınamayacak tehlikeler olarak insano lunun karsısında duracaktır. nsano lu tarihinden ders aldı ı sürece gelece e daha güvenli bakacak ve olası tehlikelere hazır olacaktır. Tablo 1. Toksikolojinin tarihçesinde önemli olaylar. KS OLAY ZAMAN M.Ö. 4500 Gula lk zehir tanrısı M.Ö. 850 Homer Ulysses’in yılan zehirli okları nasıl yaptı ını yazdı. M.Ö. 384-322 Ok zehirlerinin yapımı ve kullanımını tanımladı. Aristotle Poison hemlock (Conium maculataum, baldıran otu) ile M.Ö. 470-399 Socrates zehirlenerek öldürüldü. Zehirler hakkında en eski siirlerden ikisini yazdı: M.Ö. 204-135 Nicander Theriaca ve Alexipharmacia M.Ö. 132-63 Kral IV. Mithridates lk evrensel antidotlardan biri olan mithridatumu buldu Zehirleme olaylarında kullanılan ilk yasayı çıkardı (Lex M.Ö. 81 Sula Cornelia). M.Ö. 69-30 Cleopatra Kobra yılanının zehiriyle intihar giri iminde bulundu. M.S. 37-68 Andromachus Mitridatumu geli tirdi. Zehirleri hayvan, bitki ve mineral kaynakli olarak M.S. 40-80 Dioscorides sınıflandıran Materia Medica’yi yazdı. Roma imparatorları için ısırma-sokmalardan ve diger M.S. 129-200 zehirlere kar ı kullanılan antidotu hazırladı, antidot Galen kitapları yazdı. 1135-1204 Maimonides Zehirler ve Antidotlari hakkında kitap yazdı 1493-1541 Paracelsus Toksikolojiye “doz” kavramını getirdi Baca isçilerinde meslek hastalı ına ba lı skrotum 1714-1788 Pervicall Pott kanserini tanımladı Baron Guillaume 1777-1835 Zehirlenmelerde mide yıkamasını tanımladı. Dupuytren Geli tirdi i tüple mide yıkamasını kendi üzerinde 1820 Edward Jukes denedi. 1831 P.F. Touery Striknin aliminda aktif kömürün etkinli ini kanıtladı. 1787-1853 Bonaventure Orfila Modern Toksikolojinin babasi Emetini buldu, siyanür ve strikninin etki Francois Magendie 1783-1855 mekanızmalarını ara tırdı. 1813-1878 Claude Bernard Karbonmonoksid ve kürarin etki mekanizmasını buldu Bu yüzyılın ba ına kadar kullanılan kimyasalların sayısı birkaç bin ile sınırlı idi. Bu kimyasalların büyük bölümünü de bitkisel, hayvansal ve mineral kaynaklı do al maddeler olu turuyordu. 20.yüzyılda organik kimya biliminde dolayısıyla kimya endüstrisindeki hızlı geli me, kullanılan kimyasalların sayısını hızla arttırmı tır. Bugün büyük bölümü sentetik olmak üzere 80.000’in üzerinde kimyasal madde çe itli amaçlar için kullanılmaktadır. Bu kimyasalların ba lıcalar; ilaç aktif maddesi (4.000), ilaç yardımcı maddesi (2.000), kozmetik (3.000), gıda katkı maddesi (2.600), tarım ilacı (1.500) ve endüstriyel kimyasal (48.000) olarak da ılım göstermektedir. Kullanılan kimyasallara her yıl 1.000 yeni kimyasalın eklendi i hesaplanmaktadır. Sayısal artı ın yanı sıra miktar olarak da hızlı bir artı söz konusudur. Birle mi Milletler Çevre Programı (UNEP)’ın verilerine göre Dünya kimyasal madde üretimi 1950 yılında 7 milyon ton iken, bu rakam 1970 yılında 63 milyon tona ve 1985 yılında 250 milyon tona yükselmi tir. Bugün bu rakamın 400 milyon tona ula tı ı tahmin edilmektedir. Kimyasal kullanımındaki bu hızlı artı toplumsal kemofobi olarak adlandırabilece imiz bir geli meyi beraberinde getirmi tir. Kemofobinin olu masında kimyasal madde kullanımındaki artı ın yanı sıra kimyasalların yol açtı ı trajik olayların da rolü büyüktür. 1960’ların ba ında Talidomit adlı sedatif ilacın yol açtı ı 10.000’den fazla malformasyonlu do um, bu trajik olayların ba ında gelir. Talidomit faciası boyutunda olmasa dahi ilaçların yol açtı ı çok sayıda epidemik olay kimyasallardan korkuyu besleyen önemli faktörler olmu tur. Kimyasalların yarattı ı çevre sorunlarının anla ılması da 1960’lı yıllarda hız kazanmı tır. Rachel Charson’ın 1962 yılında yayınlanan Sessiz Bahar (Silent Spring) isimli kitabı toplumsal kemofobinin olu masında önemli etkenlerden biri olarak kabul edilmektedir. Bu kitapta yer alan “insan nesli, Dünya tarihinde bugüne kadar görülmemi bir ekilde döllenmeden ölüme kadar olan süreçte her an zararlı kimyasalların tehdidi altındadır” eklindeki genellemeler, daha sonraki yıllarda konuya tek yönlü yakla ımı nedeniyle ele tirilse dahi, kitabın yayınlandı ı yıllarda kimyasallara kar ı geli en korkunun önemli bir kayna ı olmu tur. Bir yandan kimyasalların yarattı ı tehlikeler di er taraftan modern ya amın sürdürülmesinde bunların artan miktarlarda kullanılma gereklili i kimyasalların üretim öncesi ve sonrası zararsızlık limitlerini belirleyen bir bilim dalı olarak toksikolojinin önemini arttırmı tır. Bilim ve teknolojide özellikle son 30–40 yılda ya anan hızlı geli me toksisite olarak adlandırdı ımız, kimyasalların organizmada olu turdu u hasarın belirlenmesi ve toksisite mekanizmalarının hücresel, biyokimyasal ve moleküller düzeyde aydınlatılmasında da yardımcı olmu tur. Her geli en bilim dalı gibi toksikoloji de alt-dallara ayrılarak geli mesini sürdürmektedir. Uygulama alanları dikkate alındı ında bu alt-dallar a a ıda belirtildi i gibi isimlendirilebilir. Klinik Toksikoloji: A ırı doz alımı, intihar giri imi ve kaza sonucu zehirlenmelerde, zehirlenme etkeninin tanımlanması ve ölçümü, zehirlenen ki inin tanı ve tedavisinin düzenlenmesi ile ilgilenen toksikoloji dalıdır. Zehirlenmelerin önlenmesi, evde ve hastanede tedavisini düzenler. Klinik toksikoloji de toksikoloji, klinik tip, klinik biyokimya ve ilâçbilim entegre olarak çalı ırlar. Mesleki Toksikoloji Toksikoloji ile Sa lı ı ve Hijyeni bütünle mi ederek çalı ır. yeri ve isçi güvenli i ile ilgili güvenlik önlemleri, ortam standardizasyonu ile ilgilenir. Endüstriyel alanda zehirlenme etkenlerinin güvenli sınırlarda oldu u düzeyleri belirler. Biyokimyasal ve Moleküller Toksikoloji Kimyasal maddelerin moleküller düzeydeki (DNA, RNA, kanser genleri gibi ) etki mekanizmalarını inceler. Tanımlayıcı (Deskriptif) Toksikoloji Deney hayvanlarında yapılan toksisite testlerini kullanarak bir kimyasalın toksikokineti ini ve toksisite profilini ortaya çıkartan bilim dalı “tanımlayıcı (deskriptif) toksikoloji” olarak adlandırılır. Klinik Toksikoloji Kimyasal maddeler, ilaçlar ve toksinler tarafından olu turulan hastalıkların ara tırılması, e itimi, önlenmesi ve tedavisi konularında faaliyet gösteren bilim dalıdır.Çevre Toksikolojisi Su, hava, toprak ve gıdalardaki kimyasal kirletici yükünün hızla arttı ının anla ılması çevre toksikolojisinin önemli bir bilim dalı olması sonucunu getirmi tir. Çevre toksikolojisi çevrede bulunan kimyasal kirleticilerin insan sa lı ı üzerinde yaptı ı hasarı inceler. Endüstri ToksikolojisiToksikolojinin i yerlerinde kar ıla ılan kimyasallarla ilgili olarak i çi sa lı ının korunması konusunda faaliyet gösteren dalıdır. Adli Toksikoloji Zehirlerin suç unsuru olarak kullanılmaları binlerce yıl öncesine dayanmaktadır. Günümüzde ba ımlılık yapan maddeler de dahil olmak üzere adli tıbbın konusuna giren zehirlenme olaylarında adli toksikologlar, analitik toksikoloji yöntemlerini kullanarak vücut sıvı ve dokularında yaptıkları analizler ile adalete ı ık tutmaktadırlar. Analitik Toksikoloji Kimyasalların vücut sıvı ve dokularından analizini konu alan bilim dalıdır. Aletli analiz yöntemlerindeki hızlı geli me çok dü ük deri imlerin(ppm ppt) dahi analizine imkân sa lamı tır. Analitik toksikoloji yöntemleri toksikolojinin tüm alanlarında kullanılan yardımcı yöntemlerdir. Ekotoksikoloji Çevredeki kimyasalların zararı yalnızca insana ba lı de ildir. Çevredeki hayvanlar ve bitkiler de bu kimyasallardan zarar görmektedir. Yeni bir dal olan ekotoksikoloji çevredeki kimyasallar ile hayvanlar, bitkiler ve di er canlılar arasındaki etkile meleri zararlı sonuçları yönünden inceler. Çevre Toksikolojisi: Çevrenin özellikle de insan çevresinin zehirli maddelerle kirlenmesi nedeniyle, canlıların bu kirliliklere maruz kalması ve bunun sonuçları ile ilgilenen daldır(ekotoksikoloji). Toksik: Organizmaya girdi inde hayati de i iklere neden olan maddelere denir. Vücutta farklı etkiler gösterebilir. Çe itli etki mekanizmaları ile sa lı ı bozar ve sonuçta canlıyı ölüme kadar götürür. Hapten Dü ük molekül a ırlıklı, basit kimyasal yapıda bazı maddeler gerçekte antijen olmadıkları halde bir ta ıyıcı proteine ba landıkları zaman antijen niteli i kazanırlar ve kendilerine kar ı antikor sentezlettirirler ve bu antikorla özgül olarak birle ebilirler. Böyle maddelere hapten denir. Haptenler antijen molekülündeki epitop gibi davranırlar. Burada özgül uyaran hapten molekülüdür ve antikorlar, ta ıyıcı proteine de il, haptene kar ı meydana gelirler. Olu an özgül antikorlar, ta ıyıcı molekül olmadı ı zaman da, sadece hapten ile birle ebilirler. Bazı basit yapılı kimyasal maddeler ve ilaçlar da organizmaya girdiklerinde, hapten gibi davranarak ta ıyıcı bir moleküle tutunur ve antijenik uyarıma neden olabilirler. Bu tip maddelere kar ı bazı allerjik reaksiyonlar bu mekanizma ile meydana gelirler. Toksik Maddelerin Sınıflandırılması Bilim ve teknolojinin ilerlemesiyle 50 yıl önce yılda sadece 1 milyon ton kimyasal üretilirken, bugün bu rakam 400 kat artarak 400 milyon tona ula mı tır. Farklı kaynaklarda farklı rakamlar verilmekle beraber ve tüm dünyada ortalama 80.000 ila 100.000 arasında kimyasalın kullanıldı ı tahmin edilmektedir. Bu kimyasalların büyük bir bölümü ticari ürünlerin karı ımları olarak bulunmaktadırlar. 10.000 yakın sayıda kimyasalın zararlı oldu u bilinmektedir. Zararlı kimyasalların 3.000’ ni kanserojen etkili olup, bunların 20–30 kadarı insan kanserojeni olarak tanımlanmaktadır. Toksik maddelerin farklı ekilde sınıflandırılması yapılmı tır. Genel olarak toksik maddeler alınma ekli, tip, orijini, etkilerine göre sınıflandırtmaktadır. Bir maddenin hangi miktarda etkili oldu u o maddenin biyolojik, kimyasal ya da toksik olarak sınıflandırılmasında önemlidir. • Kimyasalın molekül yapısı, aynı zamanda biyolojik aktivitesini belirler. • Molekül yapısındaki de i me ile o maddenin aktivitesi önemli ekilde artar veya azalır. • Aynı elementlerden meydana gelip kimyasal sembolleri aynı olsa bile aromatik (halkalı yapı) ve alifatik (düz zincirli) hidrokarbonların etkileri farklıdır. • Ayrıca aynı zincir yapısına sahip olmakla beraber bir maddenin polimeri ve monomeri farklı etkiler gösterir veya bir iyonun organik maddenin kaçıncı atomuna ba landı ına göre de o kimyasalın etkisi de i ebilir. • Kimyasalın kolay reaksiyona girip girmedi i, ula tı ı yerdeki ko ulların buna elverip vermedi i gibi özellikler yine kimyasalın toksisitesini etkileyebilir. • Kimyasalların fiziksel özellikleri molekül a ırlıkları, suda veya di er çözücülerde çözülebilme özellikleri de önemli bir faktördür. Çözünebilirlik özelli i vücuttan atılma sürecinde ve hedef organlarda etkilidir. • Di er yandan kimyasalların saklama ko ulları da önemli bir faktördür. Bekleme sırasında ı ık, nem, sıcaklık, gibi etkenler toksisiteyi de i tirebilir. Örnek: Triklor etilen sıcak havada daha toksik olan fosgen ve Hidroklorik asit (HCI)‘e dönü ür. Tersine siyanürler nemli havada kısmen karbonatlara dönü erek toksisiteleri azalır. • Maddenin organizmaya giri toksisitesini etkiler. yolu, maruz kalma sıklı ı ve süresi kimyasalların • Kimyasalın toksisitesi, absorbsiyon hızının en yüksek oldu u yolla en yüksek toksisite gösterir. • Genellikle enjeksiyon yollarından damar içi yolla hızlı etki görülür ve toksisite de en yüksektir. Maddenin diyetle verilmesi de toksisiteyi etkiler. Di er yandan toksik maddenin verildi i zaman, mevsim, verilme süresi ve verilme sıklı ı da biyolojik etki iddetini de i tirir. Toksik maddelerin tek ba larına etkisi oldu u gibi bir birleriyle etkile ime girerek farklı etkiler gösterebilir. Bunun yanında bir maddenin toksik etkisi canlı türüne, canlını ya ına, fizyolojik artlar gibi çok çe itli farklı parametre ba lıdır. Klasik Sınıflandırma Toksinleri klasik sınıflandırması Gaz halindeki toksik maddeler:CO,CO2,SO2,NH3,NOx,sava gazları Organik bazlı toksik maddeler:Arkoloidler,gluzoidler Uçucu toksik maddeler:Alkol,kloroform,benzen (genelde organik karakterli) Metaller:Civa,kur un,arsenik,kadmiyum gibi a ır metaller . Toksinlerin klasik sınıflandırılmasında amaca yönelik bir sınıflandırma yapılmı tır Bu amaçla gaz halinde olan toksikler, organik temeli toksinler, kolay uçabilen toksinler, metaller ba lıkları altında toksinler sınıflandırılmı tır. Orijinine Göre Sınıflandırma Orjinlerine göre toksinler Organik kökenli norganik kökenli Orginlerine göre toksinler iki ba lık altında toplanabilir. Organik kaynaklı olanlar ve inorganik kaynaklı olanlar olarak sınıflandırılır. ekillerine Göre Sınıflandırma EK LLER NE GÖRE TOKS NLER Gaz halindeki toksik maddeler Sıvı halindeki toksik maddeler Katı halindeki toksik maddeler Maddenin üç halinde de toksik olabilir. Bunlar içinde en tehlikeli olanları sıvı ve gaz halinde olanlardır. Katı halde bulunan toksinler vücut alınması için sıvı ya da gaz formuna dönü meleri gerekir. Buhar standart normal artlarda sıvıların gaz formudur. Buharlar havada asılı kalan çok küçük sıvı parçacıklardır. Sıvı kimyasalların ço u oda sıcaklı ında buharla ır, yani buhar olarak havada kalır. Havada asılı olan minik çok küçük sıvı damlacıklarına sis denir. Bazı kimyasal maddelerin buharları gözleri ve deriyi tahri edebilir (azot oksitler, amonyak, formaldehit (HCHO). Bazı toksik maddelerin buharlarının solunması sa lık üzerinde çe itli ciddi sorunlar yaratabilir(Karbondioksit, metan, etan, propan, hidrojen). Organik Kirletici Gazlar Hidrokarbonlar, Aldehitler, Ketonlar ve di er organik gazlar (Benzen, Benzo- -pyrene) Organik hava kirleticilerin bir kısmı do rudan kayna ından çıkarak atmosfere karı ırken bir kısmı da atmosferdeki bir takım tepkimelerle meydana gelirler. Bir kısım organik kirleticiler do al kaynaklardan yayılırlar. nsan eylemlerinden kaynaklanan hidrokarbonlar atmosferdeki toplam hidrokarbonların ancak 1/7 sidir. Organik maddelerin sudaki parçalanmaları sırasında anaerobik bakteriler tarafından atmosfere çok büyük miktarda metan salınır. Ayrıca toprak ve çökeltiler de atmosfere metan salınmasına katkıda bulunurlar. 2 CH2O (bakteri) ---> CO2(g) + CH4(g) Troposferde 1,4 ppm metan bulunmaktadır. Troposferdeki metan CO ve O3 ün fotokimyasal üretimine katkıda bulunmaktadır. Bitki örtüsü atmosferik hidrokarbonların önemli kaynaklarındandır. Atmosferdeki 367 organik bile ik türü bitki örtüsü tarafından olu turulur. Bunlardan etilen, terpenler, esterler ba lıcalarıdır. nsan eylemlerinden kaynaklanan organik hava kirleticiler de hidrokarbonlar, aromatik hidrokarbonlar, aldehitler, ketonlar, alkoller, fenoller, oksitler, karboksilik asitler, organohalojenür bile ikleri, organosülfür bile ikleri, organoazot bile ikleri olarak sıralanabilir. Karbonmoniksit; Renksiz, kokusuz, ekilci olmayan gazdır. Çok zehirlidir. Hemoglobinle oksijenden 200–300 kat fazla birle me özelli i göstererek karboksihemoglobin (HbCO) yapar. Böylece kanın dokulara oksijen ta ıma kapasitesini bloke eder. Havadaki Pco/Po2, 1/200 oldu unda bile, kandaki Hb'in yarısı (%50 COHb) CO tarafından tutulmu tur. Bu ise akut zehirlenmenin çok tehlikeli dönemde oldu unu gösterir. Asitler ve çözücüler gibi birçok tehlikeli madde, normal ısıda sıvı halinde bulunmaktadır. Birçok sıvı kimyasal solunabilen ve kimyasal maddenin türüne ba lı olarak son derece toksik olabilen buharlar çıkartır. Sıvı kimyasallar deri yoluyla absorbe olabilir. Bazı sıvı kimyasallar deride ani tahribata sebep olabildi i gibi bazı sıvılar ise deriden geçerek do rudan do ruya kana karı abilir ve vücudun çe itli bölgelerine ula arak hedef organlarda tahribata olu turabilir. Katı haldeki tozların önemli tehlikesi, solunumla akakci ere kadar gitmesi ve orada yerle erek çe itli hastalıklara neden olmasıdır. Sa lık için risk olu turanları tozlar 60 mikronun altındakilerdir. Bunlarında yine büyük bir kısmı üst solunum yollarında tutulmaktadır. Sa lık için en zararlı olanları 0,5 mikron ile 5 mikron arasında olanlardır. Bunlar akakci erdeki alveollere kadar ula arak, kimyasal yapılarına göre etki ederler. Göz hasarlarına da neden olabilirler. Silis, asbest, talk, magnezyum bu tür lifli yapıya sahip olan maddelerdir. Bu maddeler silikozis, asbestoz, talkoz, aliminoz adı ile anılan hastalıklara sebep olurlar. Etkilerine Göre Sınıflandırma Etkilerine göre toksinler Lokal Genel Hem lokal hem de genel etkili Toksinlerin canlı üzerindeki etkileri belirli bir bölge ile kısıtlı olabilir(Lokal). Bunun yanında toksin vücut içinde farklı bir yerde etkisini gösterebilir(genel). Bazı durumlarda ise her iki etkinin aynı anda gözlendi i bilinmektedir. Kullanım ekillerine Göre Sınıflandırma Toksinler genel olarak belirli amaçlar için kullanmaktadır. Kullanım amacına ba lı olarak toksinler be ba lık altında toplanabilir. Kullanım ekilerine göre toksinler Endüstriyel maddeler Zirai mücadele ilaçları veya insektisitler Koruyucu maddeler Deterjanlar,dezenfektanlar Sava Gazları Gıda zehirlenmeleri Toksik madde miktarı ba lı tanımlar Toksikoloji amacı, kimyasal maddelerin canlı sistemler üzerindeki zıt etkilerin do asını incelemek, Bu zıt etkilerin meydana gelme, ortaya çıkma olasılıklarını öngörmek, Yarar/zarar oranını ortaya koymak ve risk de erlendirmesini yapmaktır. Bu amaçla farklı tanımları kullanır: Doz Milyonda bir Milyarda bir Birim ppm ppb Metrik Metrik. equivalent kilogramda miligram kilogramda mikrogram Birim mg/kg ug/kg Doz: Zehirlenmeyi belirleyen faktördür. Uygun kullanılmadı ı takdirde her madde zararlı, olumsuz etkiler meydana getirir. Ksenobiyotiklerin (vücuda giren besin dı ı madde) geni bir doz spekturumu vardır. Zararlı etki olu turma potensiyelleri farklıdır. Her zaman olmasa da ço unlukla toksisiteyi doz belirler. Kategory ngilizce uyarı LD50 oral LD50 dermal mg/kg(ppm) mg/kg(ppm) 200daha az I DANGER- 50 ppm daha yüksek seviyede toksik POISON az II WARNING 51 ile 500 200i le 2,000 Olası oral lethal doz Bir iki damla Bir çay ka ı ı orta düzeyde toksik III CAUTION 500 fazla 2,000 fazla Bir ka ık hafif toksik IV - Pratik olarak toksik değ il Akut Etki : Kısa bir süre maruz kalma sonucu etki kendini gösterir. Kronik etki : Tekrarlanan maruz kalmalar sonucu ortaya çıkar. Maruz kalma ba langıcıyla etkinin ortaya çıkı ı arasında bir süreç vardır LD50 : Bu tanım, üzerinde deney yapılan canlıların yarısının ölmesi için yeterli olan madde miktarını belirtir (a ırlık). Solunum yolu dı ında di er tüm bütün yollarla organizmaya girerek etki gösteren katı veya sıvı haldeki kimyasal maddelerin belirli ko ullarda bir kez verildi inde hayvan populasyonunun %50’sini öldüren dozdur.LD50 maddelerin toksisite mukayesesini sa lar. Bu ifade ile bir maddenin hangi artlarda zararlı oldu unu da anlamak mümkündür. LD50 veya LC50 de erleri azaldıkça toksisite potansiyeli artar. LC50 : Bu tanım, üzerinde deney yapılan canlıların yarısının ölmesi için yeterli olan deri imi belirtir (konsantrasyon). LC de erleri genellikle ortam havasındaki kimyasal madde için bulunur. Ayrıca çevre için de sudaki kimyasal madde konsantrasyonu için kullanılır. LCt50 : Bu tanım, üzerinde deney yapılan canlıların yarısının ölmesi için yeterli olan deri imi ve gerekli maruz kalma süresini belirtir (konsantrasyon ve süre). LD01 : Deney hayvan toplulu unun % 1’i için ölümcül doz LD100 : Deney hayvan toplulu unun % 100’ü için ölümcül doz LDLO : Öldüren en dü ük doz TDLO : Toksik etki yapan en dü ük doz. LOAEL (Lowest Observed Adverse Effect Level) Ters bir etki görülen en dü ük seviye. NOAEL (No Observed Adverse Effect Level) Ters bir etki görülmeyen seviye. ADI (Allowed Daily Intake) alınmasına müsaade edilen günlük miktar. NOEC (No Observed Effect Concentration) Bir etki görülmeyen konsantrasyon. LOEC (Lowest Observed Effect Concentration) Bir etki görülen en dü ük konsantrasyon. Letal Konsantrasyon 100 (LC100)—Maddenin oral yol dı ında çevreden maruz kalınan ve test edilen popülasyonun %100’ünü öldüren en dü ük konsantrasyon. Letal Doz 100 (LC100)—Maddenin oral yolla alımda test edilen popülasyonun %100’ünü öldüren en dü ük dozu. Medyan Letal Doz (LC50)—Maddenin oral yol dı ında çevreden maruz kalınan ve test edilen popülasyonun %50’sini öldüren en dü ük konsantrasyonu. Medyan Letal Konsantrasyon (LC50)—Maddenin oral yolla alımda test edilen popülasyonun %50’sini öldüren en dü ük dozu. Kabul edilebilir Günlük Alım Düzeyi (ADI)—Bir maddenin hayat boyu gıdalar veya içme suyu içinde herhangi bir sa lık riski yaratmadan günlük alınabilir maksimum düzeyidir, mg/kg/gün vücut a ırlı ı olarak ifade edilir. lk olarak gıda katkı maddeleri için uygulanmı tır, yanı sıra sebze ve meyvelerde pesitisit kalıntıları, kasaplık ve kümes hayvanlarında veteriner ilaç kalıntıları için uygulanır. Akut toksik etki— Bir kimyasala maddeye tek bir kez ya da 24 saat içinde birkaç kez maruz kalınması sonucunda ortaya çıkan sa lık üzerindeki olumsuz etki. Akut maruz kalma—Bir maddeye tek bir kez ya da 24 saat içinde bir kaç kez maruz kalınması. Akut toksisite testi—Tek bir doz uygulamayı takiben advers etkilerin ilk 14 gün boyunca izlendi i hayvan deneyi. Klasik akut toksisite testinin yerini günümüzde daha az deney hayvanının kullanıldı ı up and down testi ya da limit test almı tır. n vitro alternatif akut toksisite testi çalı maları sürmektedir. Kronik Maruziyet: Bir bilesi e uzun süreli (3 aydan daha çok) maruz kalınması Toksik etken: Belirli kosullarda maruz kalınması durumunda, organizmada zararlı etkiler meydana getirebilen kimyasal ya da fiziksel (örne in radyasyon) ajanlardır. Adaptasyon- De i en çevresel ko ullar nedeniyle bir organizmada ortaya çıkan; yapısal, davranı sal veya fizyolojik olabilen kalıtımsal de i ikliklerdir. Modelleme Bazlı Etki Dozu (MBD): Maruz bırakılmamı hayvanlarda gözlenen advers yanıta kıyasla önceden belirlenmi düzeyde bir de i ikli e (benchmark yanıt ya da BMR) neden olan doz ya da konsantrasyon. Doz-Yanıt De erlendirmesi: Bir etkene maruz kalma dozu ile o etkene verilen biyolojik yanıt arasındaki ili kinin incelenmesi. Endokrin Bozucu; endokrin sistemin geli imi ve fonksiyonunu de i tiren, ekzojen madde veya madde karı ımlarıdır. Bu maddeler, hormonların üretimi, salıverilmesi, ba lanması, ta ınması, aktivitesi, metabolizması ve vücuttan atılımları üzerine etki etmektedirler. Do ada do al olarak bulunabildi i gibi de i ik sentetik ve endüstriyel ürünlerin içerisinde de yer alabilmektedirler. Tahmini Maruz Kalma Dozu: Bir organizmanın herhangi bir maddeye olası maruz iyetinin, tüm maruziyet kaynakları ve yolları dikkate alınarak, hesaplanan ya da ölçülen miktarıdır. Maruz Kalmanın De erlendirilmesi: Bir maddeye maruz kalmanın büyüklü ünün, sıklı ının, süresinin ve maruz kalma yolunun belirlenmesi ya da kalitatif/kantitatif olarak tahminde bulunulmasıdır Tehlike—Bir etken (kimyasal, fiziksel,biyolojik) ya da durumun advers etki gösterebilme özelli i. Tehlikenin Tanımlanması: Bir kimyasal maddenin neden oldu u advers etki tiplerinin, duyarlı popülasyon grupları ve hayvanlarda gözlenen etkilerin insanda görülme olasılı ı da dahil olmak üzere, kalitatif olarak de erlendirilmesidir. Tehlike ndeksi: Tahmini maruz kalma dozunun referans doza oranı. Maruz Kalma Sınırı—Advers etki gözlenmeyen düzey (NOAEL)’in teorik veya tahmin edilen maruz kalma dozu veya konsantrasyonuna oranıdır. Güvenlik sınırı (MOS): bkz. Maruz kalma sınırı Advers Etki Gözlenen En Dü ük Düzey (LOAEL): Maruz kalan popülasyonda advers etki olu um sıklı ı ya da iddetini uygun kontrol grubuna kıyasla belirgin olarak arttıran en dü ük maruz kalma düzeyi. Advers etki gözlenmeyen düzey (NOAEL): Bir maddeye maruz kalınmasıyla advers etki görülmeyen en yüksek doz. Referans doz (RfD)— Çocuklar gibi hassas gruplar da dahil olmak üzere, insan popülasyonlarında ya am boyu herhangi bir advers etki olu turmadan alınabilecek günlük oral alım düzeyi. (EPA) Referans Konsantrasyon (RfC): Çocuklar gibi hassas gruplar da dâhil olmak üzere, insan popülasyonlarında ya am boyunca fark edilebilir herhangi bir zararlı etki olu turmadan inhalasyonla sürekli olarak maruz kalınabilecek düzey. Genelde, kullanılan verilerin sınırlamalarını yansıtmak amacıyla uygulanan belirsizlik faktörleri de kullanılarak NOAEL, LOAEL ya da Modelleme Bazlı E ik Doz (MBD) de erlerinden türetilir. EPA’nın kanser dı ı sa lık de erlendirmelerinde genellikle kullanılır. Risk— Bir etkene belirli ko ullarda maruz kalma nedeniyle olu abilecek zarar, hastalık ya da ölüm olasılı ı (IUPAC) Risk De erlendirmesi: Belirli bir maddeye maruz kalmayla spesifik bir hedef sistemde olu turabilece i riskin, hedef sistemin ve maddenin özellikleri göz önünde bulundurularak, hesaplanması ya da kestirilmesi i lemi. Risk Karakterizasyonu: Risk de erlendirmesinin son basama ı olup maddenin belirli bir popülasyonda potansiyel ya da bilinen advers etkilerinin ortaya çıkma olasılı ı ve iddetinin, katılan bilinmezlik faktörlerini de dikkate alarak, kalitatif ve/veya kantitatif olarak kestirme i lemi. Risk leti imi: Tehlikelere ili kin riskler ve bunların azaltılmasına yönelik kontrol stratejilerinin halka anlatılması. Risk Algısı: Farklı risklerle ilgili olarak ki inin bilgisi ve bunların sonuçları ile ilgili olarak alınan politik ekonomik ve ahlaki kararlar temelinde riskin öneminin subjektif olarak algılanması. Risk Yönetimi: Potansiyel bir tehlike konusunda yapılmı risk de erlendirme i leminin sonuçlarından hareketle, ilgili politik, sosyal, ekonomik ve teknik faktörleri de dikkate alarak söz konusu tehlikeden korunmak için uygulanabilecek yasal düzenleme ya da farklı yakla ımları geli tirme, analiz etme ve uygulamaya geçirme anlamında karar alma süreci. Güvenlilik De erlendirmesi: Güvenlilik terimi risk kavramının kar ıtı olup, belirli artlar altında bir tehlikenin pratik olarak bir hasara neden olmayaca ını ifade etmektedir. Mutlak de er olarak bakıldı ında güvenlik “risk olasılı ının sıfır” olması eklinde ifade edilir ki bu gerçek hayatta nadir görülen bir durumdur. Bu açıdan bakıldı ında “güvenlilik” teriminin kullanımdan tamamen kaldırılmasının daha do ru olaca ı iddia edilmektedir. Bununla birlikte “güvenlilik de erlendirmesi” terimi risk de erlendirmesine alternatif olarak ya da onun yerine özellikle gıdalar ve kozmetikler söz konusu oldu unda kullanılmaktadır. Güvenlik Faktörü: ADI de erini saptamak için NOAEL de eri ile birlikte kullanılan; hayvan verisini insana uyarlarken türler arası (hayvandan insana geçi ) ve tür içi (insanlarda bireysel farklılıklar) hassasiyet farklılıklarını göz önünde bulundurmaya yarayan sayı ya da faktördür. Toksisite E de erlik Faktörü (TEF): Bir kimyasal maddenin toksisitesinin referans olarak seçilen, yapıca benzer bir ba ka (ya da bir indeks bile ik) molekülün toksisitesine oranıdır. Bu faktör genellikle klorlu dibenzo-p-dioksinler, furanlar ya da bifeniller gibi bile iklerden olu an kompleks karı ımların toksisitesinin kestirilmesinde kullanılır ki bu durumda TEF’in belirlenmesinde TCDD toksisitesine oranla hesaplama yapılır ve burada f=1’dir. Toksisite—Belirli ko ullar altında bir maddenin tehlike olu turabilme özelli idir. Toksisite E de erlik Oranı (TEQ): Belirli maddelerden olu an karı ım içindeki maddelerden birinin (ya da birkaçının) karı ımın toksisitesine katkısını ifade eder. Belirsizlik Faktörü: bkz. Güvenlik faktörü Toksikolojik Sorun E ik De eri (TTC): Bir kimyasal madde için insanlar tarafından maruz kalındı ında dikkate de er bir sa lık riski olu turmayacak e ik de er. T25: Normal görülme sıklıklarına göre düzeltme yapıldıktan sonra, test edilen deney hayvanı türünün standard ya am süresi içinde, spesifik bir dokuda hayvanların %25 inde tümör gözlenen kronik günlük doz. HT25: Kar ıla tırmalı metabolizma oranlarına dayanan ve T25 den türetilen insan dozu tanımlayıcısı. Temel Molekül Su Su canlıdaki evrensel çözücüdür. Dipolar yapısı sayesinde birçok madde suda kolay çözülür. Yüklü gruplara (özellikle dipol) sahip her molekül uygun oranda suda çözünür. Su molekülleri ile hidrojen ba ları kurarak suda çözünen moleküllere suyu seven, hidrofilik moleküller denir. Örne in, sakkaritler, nükleik asitler ve proteinlerin büyük bir bir kısmı bu gruba girer. yon içermeyen, apolar moleküller suda çözünmezler. Bunlara suyu sevmeyen, hidrofobik moleküller denir. Sadece karbon ve hidrojen atomlarından olu an hidrokarbonlar bu grup moleküllerdir. Bir hidrofobik bile ik örne in benzen, suyla çalkalandı ı zaman su ve benzen molekülleri birbirinden çabucak ayrılır. Su moleküleri hidrojen ba larıyla, benzen moleküleri de hidrofobik ili kilerle kendi aralarında ba lanırlar. Her iki bile ik kendi yerinde bulunur, birbiriyle karı maz. Polar olmayan bir molekül su ile hidrojen ba ları olu turmaz. Yüklü olmayan moleküllerdeki bir hidrojen atomunun yerine yüklü bir grubun, örne in, fosfat, amino ve hidroksil gruplarının geçirilmesi durumunda, molekül su ile hidrojen ba ı olu turur yani suda çözünür hale gelir. Bu gruplar dı ında peptit ve ester ba ları su ile ili kiye giren önemli kimyasal gruplardır. ki uçtaki pozitif ve negatif yükler, katı moleküllerin özel bölgelerine ba lanabilir. Böylece suyun yüklü iyonlar veya yüklü inorganik moleküller için, kristal durumda olsalar bile, güçlü bir çözücü oldu u anla ılır. Bir katının sudaki çözünürlü ü, su molekülleri arasındaki kırılan hidrojen ba ları yerine katı-su arasındaki kurulan ba ların sayısının artmasıyla artar. Hidrofobik gruplar proteinlerde, nükleik asitlerde ve di er hücresel moleküllerde bulunur. Hidrofobik ba lar, örne in zar içi proteinlerin fosfolipit yapraklarına ba lanmasında rol oynar. ekil Suyun içinde iyon halde çözünen maddeler(NaCI) Su, kohezyon kuvvetine sahip renksiz, kokusuz ve tatsız sıvı bir bile iktir. Kimyada formülü (H2O) 2 Hidrojen ve 1 Oksijen atomundan meydana gelmi tir. H+ iyonu içeren bir madde ile (ör. asit) ve OH- iyonu içeren maddenin (ör: baz) tepkimesi ile olu ur. Yanıcı olmadı ı gibi söndürücü özelli i vardır. Bu özelli i yangınlarda ate i söndürmeye yarar. Su, kendi molekülleri arasında çekim kuvveti sayesinde da ılmadan kalabilir. Moleküllerin dipol olması nedeniyle su, birçok maddeye yapı abilir, suyun ıslatma özelli i buradan gelir. ekil Suyun dipol özeli i Su aynı zamanda adezyon (farklı iki maddenin molekülleri arasındaki çekim kuvveti) kuvveti yüksek bir maddedir. Hidrojen ba ı nedeniyle su molekülleri birbirlerini de çekerler yani su molekülleri arasında kohezyon gücüde çok yüksektir. Suyun kohezyon ve adezyon yetenekleri, suyun belirli kılcal yapılar içinde kopmadan yükselmesine ve ta ınmasına yardımcı olur. Kohezyon: (Latince cohaerere) bir arada bulunma anlamındadır. Molekül çekim kuvveti demektir. Aynı cins moleküllerin arasındaki çekim kuvvetine denir. Kohezyon sıvı ve katı (gazlarda ihmal edilebilecek kadar küçüktür) maddelerde görülür. Bu maddelerin moleküllerindeki pozitif ve negatif yükler arasında olu ur. Ba ların ömrü saniyenin trilyonda biri kadardır; ancak kom u moleküller arasında sürekli yeni ba kurulur ve bu da bile i i bir arada tutar. Bu olgu sonucunda sıvılardaki yüzey gerilimi adı verilen olgu meydana gelir. Bu kuvvet suyun veya yo un bir sıvının moleküllerini bir arada tutan kuvvettir. Bir musluktan su damlarken önce küçük bir damla olu tu unu, sonra damlanın büyüyüp a a ı do ru uzadı ını ve nihayet musluktan kopup ba ımsız halde, fakat yine de bir bütün olarak yere do ru dü tü ünü gözlemi izdir. ekil kohezyon ve adezyona göre suyun hareketi Adhezyon (Yapı ma) Kuvveti ise farklı iki madde arasında var olan ve bu iki maddenin birbirine yapı masını sa layan çekim kuvvetidir. Günlük hayatta adhezyonun örneklerini sıkça görmekteyiz. Ya mur damlalarının cama yapı ması, denizden çıkan bir insanın vücudunun ıslak kalması, durgun bir su üzerinde hareket eden yapra ın suyu sürüklemesi ve benzeri durumlar adhezyona örnektir. Adhezyon, bir sıvının (örne in suyun veya yo un bir sıvının) cama yapı ması durumunda etkin olan kuvvettir. Çay içerken barda ı kaldırdı ınızda küçük çay taba ının da birlikte kalktı ına çok kere ahit olmu uzdur. te iki cam tabakayı birbirlerine yapı tıran, suyun özelli i olan Adezyon kuvvetidir. Bir sıvının molekülleri ile içinde bulundu u kabın yüzeyi arasındaki kuvvetler adhezyon kuvvetlerdir. Tüm bilinen yapı tırıcı maddeler bu kuvvetlerin i leyi i prensibine dayanılarak üretilir. Yüzey gerilimi Su, molekülleri arasındaki güçlü kohezyon kuvveti nedeniyle olu an yüksek yüzey gerilimine sahiptir. Bu görülebilir bir etkidir, örne in, küçük miktardaki su çözünmez bir yüzey üzerine (örn: polietilen) kondu unda, su, di er madde ile beraber dü ene dek kalacaktır. Bu kuvvetin kayna ı temel olarak su moleküllerini bir arada tutan moleküller arası çekici kuvvetlerdir(Hidrojen ba larıdır). Suyun içinde olan moleküller her yönden kom u moleküllerle ku atıldıkları için, üzerlerine etkiyen toplam kuvvet sıfırdır. Buna kar ın, yüzeydeki moleküllerin sadece bir tarafı di er su molekülleriyle çevrili oldu u için, bunlar içeriye do ru net bir kuvvetle çekilirler. Bu durum yüzeyde bir gerilme olu turup yüzeyin minimum olmasını sa lar. Hacimleri e it birçok geometrik ekil içinde yüzey alanı en az olan küredir. Su damlalarının küresel bir ekil alması da yüzey geriliminin en az yüzey olu turacak ekilde molekülleri hareket ettirmesidir. o Hava-sıvı=>Adezyon: moleküllerin cinsi farklı o Sıvı-sıvı =>Kohezyon: moleküllerin cinsi aynı Kılcal hareket Kılcal hareket, suyun çok dar (kılcal) bir boru/kanalda yerçekimi kuvvetine kar ı hareketini ifade eder. Bu hareket olu ur, çünkü su boru/kanalın yüzeyine yapı ır ve daha sonra boru/kanala yapı an su, kohezyon kuvveti sayesinde üzerinden daha fazla suyun geçmesini sa lar. lem, yerçekimi adezyon kuvvetini yenecek kadar su boru/kanaldan yukarı geçinceye dek tekrarlanır. Bu olayı do ada da görmek mümkündür. Örne in a açların kılcal damarlarında su en yüksek dallara kadar yerçekimine kar ı hareket edebilmektedir. ekil su ve civanın sahip oldu u adezyon ve kohezyon küvetlerinin kar ıla tırılması Su, yüksek erime ısısına sahiptir Erime ısısının yüksek olması suyun donmasını geciktirir; böylece biyolojik sistemler dü ük sıcaklıklara dayanıklı olabilen özelliklerini kazanırlar. 1 gram buzu eritmek için 0 °C'de 80 kalori gerekir. Suyun Isınma (özgül) ısısı yüksektir. 1 gr suyun sıcaklı ını 1 °C arttırmak için 1 kalori'lik enerji gereklidir. Bu özgül ısı, amonyak dı ındaki tüm maddelerinkinden yüksektir. Böylece su sıcaklıklarda fazla artı olmadan daha fazla enerji depolayabilir ve böylece canlı sistemde sıcaklık ve metabolik olaylar daha kararlı olabilmektedir. Suyun gizli buharla ma ısısı yüksektir. 100 °C'de 1 g suyu 1 g su buharı haline dönü türmek için 539 kaloriye ihtiyaç vardır. Gizli buharla ma ısısının yüksekli i canlı sisteminin izotermal olmasında en önemli katkıya sahiptir. Suyun gizli buharla ma ısısı, H ba larından dolayı yüksektir. Donma noktasıyla en yo un oldu u nokta farklıdır . Suyun basit fakat çevre açısından son derece önemli bir özelli i de suyun sıvı hali üzerinde batmadan yüzebilen, suyun katı hali olan buzdur. Bu katı faz, (sadece dü ük sıcaklıklarda olu abilen) hidrojen ba ları arasındaki geometriden dolayı, sıvı haldeki su kadar yo un de ildir. Hemen hemen tüm di er maddeler için, katı form sıvı formdan daha yo undur. Standart atmosferik basınçtaki saf su, en yo un halini 3.98 °C'de alır ve a a ı hareket eder, daha fazla so uması halinde yo unlu u azalır ve yukarı do ru yükselir. ekil Suyun sıcaklı a ba lı yo unluk farkı Bu dönü üm, derindeki suyun, derinde olmayan sudan daha sıcak kalmasına sebep olur, bu yüzden suyun büyük miktardaki alt bölümü 4 °C civarında sabit kalırken, buz öncelikle yüzeyde olu maya ba lar ve daha sonra a a ı yayılır. Bu etkiden dolayı, göllerin yüzeyi buz ile kaplanır. Hemen hemen tüm di er kimyasal maddelerin katı halleri, sıvı haline göre yo un oldu undan dipten yukarı donmaya ba larlar. Suyun hacmi, bilinen tüm sıvıların aksine, belirli bir sıcaklı a (+4 °C'ye) dü ene kadar azalır, daha sonra tekrar artmaya ba lar. Dondu unda ise hacmi sıvı hale göre daha fazladır. Bu nedenle suyun katı hali, sıvı halinden daha hafiftir. Bu yüzden buz, suyun dibine batmayıp su üstünde yüzer. Suyun bu özelli i ya amın kı aylarında ya da her zaman so uk olan bölgelerde sudaki ya amın devam etmesine olanak tanır. Deniz, nehir ve göllerin üst kısmı donar, buz üst kısımda kaldı ı için su içindeki canlılar ya amlarını sürdürmeye devam edebilirler. Üçlü Noktası (saf haldeki sıvı su, buz ve su buharının dengede bulundu u sıcaklık ve basınç kombinasyonu) Suyun üçlü noktası (saf haldeki sıvı su, buz ve su buharının dengede bulundu u sıcaklık ve basınç kombinasyonu), kelvin sıcaklık ölçü biriminin tanımlanması için kullanılır. Sonuç olarak, suyun üçlü nokta sıcaklı ı, 273.16 Kelvin (0.01 °C) ve basıncı 611.73 Pascal'dır (0.0060373 ATM). ekil suyun farklı basınç ve sıcaklıkta durumu Elektriksel iletkenlik Genellikle yanlı bir kanı olarak, suyun çok güçlü bir elektrik iletken oldu u dü ünülür ve elektrik akımının öldürücü etkilerini iletme riski bu popüler inanı ile açıklanır. Su içindeki tüm elektriksel özelli i sa layan etkenler, suyun içinde çözülmü olan karbondioksit ve mineral tuzların iyonlarıdır. Su, iki su molekülünün bir hidroksit anyonu ve bir hidronyum katyonu halini alması ile kendini iyonize eder, fakat bu elektrik akımının yaptı ı i veya zararlı etkilerini ta ımak için yeterli de ildir. ("Saf" su içinde, hassas ölçüm cihazları, 0.055 µS gibi çok zayıf bir elektriksel iletkenlik de eri saptayabilirler.) Saf su, oksijen ve hidrojen gazları içinde de çözülmü iyonlar olmadan elektroliz olabilir; bu çok yava bir süreçtir ve bu ekilde çok küçük bir akım iletilir. (Elektroliz, elektrik akımı yardımıyla, bir sıvı içinde çözünmü kimyasal bile iklerin ayrı tırılması i lemine denir.) Suyun halleri Su yerkürede de i ik hallerde bulunur: su buharı, (bulutlar), su (denizler, göller), buz (kar, dolu, buzullar) gibi. Su sürekli olarak su döngüsü olarak bilinen döngü içinde de i ik fiziksel hallere dönü ür. Su, kendi içinde farklı maddelerin koku ve tadlarını barındırabilir. Bu nedenle, insan ve hayvanların, suyun içilebilirli ini anlamak için duyuları geli mi tir. Kaynak suyu veya mineral su diye bilinen tat, aslında suyun içinde çözülmü olan minerallerin tadıdır. Saf su (H2O), tatsızdır. Bu yüzden, kaynak veya mineral suyunun saflı ı diye bilinen ey, suyun içinde zararlı (toksik) maddeler, kir, toz veya mikrobik organizmalar olmadı ını belirtir. Canlıdaki Suyun yeri ve önemi • • • • Tüm biyokimyasal Reaksiyonlar Sulu Ortamda Gerçekle ir yi bir çözücüdür Hidrolazlar gibi enzimler için substrat Isı düzenleyicidir Yeti kin bir insan vücut a ırlı ının %60-70'i (2/3'si) sudur. Bu oran ya a, cinsiyete, kiloya ba lı olarak farklılık gösterir. Örne in yeni do an bebeklerin vücudundaki su oranı %75'dir. Ya amın ilk 5 gününde %70'e inen su oranı, sonradan yava yava azalarak bir ya ın sonunda yeti kindeki su oranına yakla ır. Erkeklerdeki su oranı kadınlara, i manlar zayıflara oranla daha fazladır. Ya ilerledikçe de vücut suyunda azalma görülür. Su besinler ve içeceklerle de sindirim yoluyla vücuda alınır. Vücuda alınan su sindirim sisteminde emildikten sonra kana geçer. Kan dola ımı ile vücuda da ılır ve kılcal damarlardan çıkarak doku sıvısını olu turur. Hücre içinde bazı kimyasal reaksiyonlara katıldıktan sonra tekrar hücre dı ına çıkar ve tekrar doku sıvısına dönü ür. Dokulardan kan dola ımına katılır. Kan dola ımı aracılı ı ile böbreklere gelerek önemli bir kısmı idrar olarak vücut dı ına atılır. Di er bir kısmı ise deri, solunum ve sindirim sistemi vasıtasıyla kullanılıp vücuttan atılır. Yeti kin bir insanın günlük su ihtiyacı 2500-2600 ml kadardır. Suyun vücuda alımı ve atılımı bir denge içinde olu ur. Vücutta normal sıvı hacminin korunması için günlük sıvı alımının günlük sıvı kaybına e it olması gerekir. Bu denge bozuldu unda hastalıklar ortaya çıkar. Yemek yemeden aylarca ya anabilir, ancak susuz sadece birkaç hafta dayanılabilir. nsan vücudunda su dengesini düzenleyen (regüle eden) merkezler ve sistemler mevcuttur. Vücuda su alımı (Hidrasyon) : Vücuda besinlerle (1000 ml) ve içeceklerle (1200 ml) a ız yoluyla su alımına ekzojen su kazanımı denir. Bir de vücudumuzda hücre metabolizması esnasında meydana gelen kimyasal reaksiyonlar sonucu oksidasyon ürünü olarak 300 ml kadar su açı a çıkar. Vücutta bu ekilde su açı a çıkmasına endojen su kazanımı denir. Vücuttan su kaybı Dehidrasyon : Vücuda alınan su, idrarla böbreklerden (1500 ml kadarı), solunum havasıyla akakci erden (500 ml kadarı), terleme yolu ile deriden (500 ml kadarı) ve gaita ile ba ırsaklardan (100 ml kadarı) vücut dı ına atılır. • • • • • • • • • • %1: Susuzluk hissi, ısı düzeninin bozulması, performans azalması, %3: Vücut ısı düzenin iyice bozulması, a ırı susuzluk hissi, %4: Fiziksel performansın %20-30 dü mesi, %5: Ba a rısı, yorgunluk, %6: Halsizlik, titreme, %7: Fiziksel aktivite sürerse bayılma, %10: Bilinç kaybı, %11: Vücut dirençsizli i, olası ölüm, %12: %97 oranında ölüm, %15: %100 ölüm. Suyun vücuttaki görevleri 1. Hücrelerin ihtiyacı olan maddeleri hücreye ta ımak, 2. Hücrelerin fonksiyonlarını yerine getirebilmesi için gerekli olan katı maddelerin çözünmesini sa lamak, 3. Hücrelerde metabolik faaliyetler sonucu olu an atık maddeleri bo altım organlarına (böbrek, akci er, deri, sindirim kanalı) ta ıyarak vücut dı ına atılımını sa lamak, 4. Vücut ısısını dengede tutmak, 5. Kanın hacmini dengelemek, 6. Besinlerin sindirimine yardımcı olmak, 7. Beyin, omurilik gibi bazı organları dı etkenlerden korumak, suyun görevleridir. 8. Suyun ısı kapasitesinin yüksek olu u vücut ısısının ayarlanmasını sa lar. 9. Buharla ma entalpisinin yüksek olu u nedeniyle vücuttaki fazla ısı terleme ve buharla ma ile dı arı atılır.Vücut ısısı dengelenir. Buharla ma ısısı yüksek oldu u için su kaybı az olur. Vücuttaki suyun %20 sinin kaybı hayati tehlikeye neden olur. 10. Suyun sıvı halinin yo unlu u katı halinin yo unlu undan fazladır. Bu sayede su üstten donmaya ba lar. Bu da suda ya ayan canlılar için hayati önem sa lar..Bu maddede açıklamam gereken bi konu var; su üstten dondu u için su dı ındaki dü ük ısıdan su daha çok etkilenmez.. Yani su yüzeyindeki buz tabakası, suyu yorgan gibi örttü ünden dı arıda su -15 derecelerdeyken bile su o kadar so umaz. 11. Su donarken dı arı ısı vererek izolasyon görevi yapar. 12. Su, vücuttaki bo luklara pasif difüzyonla geçer ve basınçla dengeyi sa lar. Vücuda alınan besinlerin bir kısmının çözülmesini sa layarak sindirimi kolayla tırır. Ayrıca suda bazı vitaminler çözünür, bunlar da metabolizmanın düzenlenmesinde yardımcıdır. 13. Vücutta iyonize olarak asit- baz dengesinin korunmasında rol oynar.Besin maddelerinin ve oksijenin hücrelere ta ınmasını ve biyokimyasal reaksiyon ürünlerinin dı arı atılması için ta ıyıcı olarak görev yapar pH ve Etkileri pH kavramı pH bir çözeltinin asitlik veya bazlık derecesini tarif eden ölçü birimidir. Açılımı "Power of Hydrogen" (Hidrojenin Gücü)'dir.Hidrojen iyonun eksi logaritmasıdır. pH teriminde p; eksi logaritmanın matematiksel sembolünden ve H ise hidrojenin kimyasal formülünden türetilmi lerdir. pH tanımı, hidrojen konsantrasyonunun kologaritması olarak verilebilir: pH = colog[H+] pH hidrojen iyonun aktivitesi cinsinden bir asit veya bazın derecesini ifade etme yoluyla ihtiyaç duyulan niceliksel bilgiyi sa lar. Bir maddenin pH de eri hidrojen iyonu [H+] ile hidroksit iyonunun [OH-] deri imlerinin oranına direk ba lıdır. E er H+ deri imi OHderi iminden fazla ise çözelti asidik; yani pH de eri 7 den dü üktür. E er OH- deri imi H+ deri iminden fazla ise maddemiz bazik; yani pH de eri 7 den büyüktür. E er OH- ve H+ iyonlarından e it miktarlarda mevcutsa, madde 7 pH de erine sahip olmak üzere nötrdür. 0 1 2 Asitlik artar 3 4 5 6 7 Nötr 8 9 10 11 12 13 14 Bazlık artar Asit ve bazlar her biri serbest hidrojen ve hidroksil iyonlarına sahiptirler. Belli ko ullarda ve belli bir çözeltide hidrojen ve hidroksil iyonlarının ili kileri sabit oldu u için, birini tesbit etmek di erini bilmek ile mümkündür. Bu anlamda, pH, tanımsal açıdan hidrojen iyonu aktivitesinin seçici bir ölçümü olsa da, hem alkalinlik hem de asitli in bir ölçüsüdür. pH logaritmik bir fonksiyon olması açısından, pH de erindeki bir birimlik de i im hidrojen iyon deri imindeki on-katlık de i ime kar ılık gelir. pH bir çözeltinin asitlik veya alkalinlik derecesini tarif eden ölçü birimidir. 0'dan 14'e kadar olan bir skalada ölçülür. pH teriminde p; eksi logaritmanın matematiksel sembolünden ve H ise Hidrojenin kimyasal formülünden türetilmi lerdir. pH tanımı Hidrojen konsantrasyonunun eksi logaritması olarak verilebilir: pH = -log[H+] pH hidrojen iyonun aktivitesi cinsinden bir asit veya bazın derecesini ifade etme yoluyla ihtiyaç duyulan kantitatif bilgiyi sa lar. Bir maddenin pH de eri hidrojen iyonu [H+] ile hidroksil iyonunun [OH-] deri imlerinin oranına direk ba lıdır. E er H+ deri imi OHderi iminden fazla ise maddemiz asidik; yani pH de eri 7 den dü üktür. E er OHderi imi H+ deri iminden fazla ise maddemiz bazik; yani pH de eri 7 den büyüktür. E er OH- ve H+ iyonlarından e it miktarlarda mevcut ise, madde 7 pH de erine sahip olmak üzere nötraldir. Asit ve bazlar her biri serbest hidrojen ve hidroksil iyonlarına sahiptirler. Belli ko ullarda ve belli bir çözeltide hidrojen ve hidroksil iyonlarının ili kileri sabit oldu u için, birini tesbit etmek di erini bilmek ile mümkündür. Bu anlamda, pH, tanımsal açıdan hidrojen iyonu aktivitesinin seçici bir ölçümü olsa da, hem alkalinlik hem de asitli in bir ölçüsüdür. pH logaritmik bir fonksiyon olması açısından, pH de erindeki bir birimlik de i im hidrojen iyon deri imindeki on-katlık de i ime kar ılık gelir. pH etkileri pH de erleri çözeltilerin asidik ve alkali olma özelliklerini temsil eder. Dü ük de erler asidik çözeltileri yüksek deðerler ise alkali çözeltileri gösterir. nsan vücudunun tahri olmaması için ürünün pH de eri 5-7 arasında olmalıdır. Yüksek pH (>8) ciltte tahri e, çok yüksek pH (>9) deride yanıklara, çok dü ük pH (<4) yine ciltte tahri e neden olur. Tüm iç toksik olu umlar vücutta bir asidoz durumuna sebep olur. Ardından da, kandaki yüksek asidik kalıntı düzeyi ba ı ıklık tepkisini engeller, metabolizmanın normal çalı masını zorla tırır, sindirimi ve özümsemeyi dizginler, bakteri ve mantar kökenli enfeksiyonların geli mesine yardımcı olur ve tüm di er biyolojik bozukluklara ve hastalıklara yol açar. nsan vücudundaki pH dengesinin önemi hakkında fikir vermesi açısından, bazı hayati organların normal çalı masının pH düzeyleri ile ba lantısı u ekildedir: Kalp : E er kan asidik atıklarla doymu sa, bu asitler içinden geçerken kalp dokularına ciddi hasar verip a amalı olarak kalp kaslarında bozulmalara sebep olur. Akci er : Do ru alınan diyafram nefesi, akci erlerdeki gaz alı veri ini en yüksek düzeye çıkartarak kandaki karbonmonoksiti dı arı atarken, kanı taze oksijenle besler. E er kanımızın asidik atıklarla a ırı yüklenmesine izin verirsek, akci erlerden yeterli oksijeni alıp ta ıyamadı ı için, vücudun pH düzeyinin alkalik olmasını sa layamayacak ve dolayısıyla tüm doku ve hücrelerde kronik bir hipoksi ve ikiz karde i olan asidoz durumu olu acaktır. Karaci er : Karaci erin temel görevlerinden biri kandaki toksik atıkları süzmektir. E er kan yanlı beslenme alı kanlıkları, alkol, ilaçlar, stres hormonları ve asit olu umuna sebep olan faktörlerden kaynaklanan a ırı asidik kalıntılarla sürekli kirlenirse, karaci er zamanla asidik atıklarla fazla yüklenir ve bu toksik enkazla ciddi biçimde tıkanır. Böbrekler : Yanlı beslenme, farmasötik ilaçlar ve di er ya am tarzı faktörlerinden kaynaklanan kandaki a ırı asidik atıklar, böbreklerin kanı süzen hassas dokularını a ındırabilir. Biyoelementler I (Makromineraller Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, PO43- ) Canlı organizmalarda C, N, H, O elementin dı ında, eksiklik veya fazlalı ı sorunlara yol açan bir dizi element daha vardır ki, tüm bu elementler "biyoelementler" adı altında özgün bir küme olu turacaktır. Ya am çin Gerekli Elementler Dört temel element karbon, hidrojen, oksijen ve azot, çok fazla sayıda bile ik olu turmakta ve insan vücudunda yer alan atomların yakla ık %99,5luk en önemli kısmını bu elementler olu turmaktadır. ekil canlılarda bulunan ba lıca maddeler ve bulunma miktarı( ekilde yükseklik olarak gösterilmi tir.) 1. Temel biyoelementler O, C, N, H, P, S ( biyomoleküler sentezinde proteinler, nukleik asits, lipidler, sekerler. ) 2. Su ve iyonlar ( H2O ) Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, ( HCO3- , fosfotlar) 3. Kemik ve di lerin yapına girenler Ca PO434. Mikroelementler (eser elementler) Fe, Cu, Co, Zn, I, F, Se, 5. Toksik elementler :Hg, Al ekil nsanda elementlerin da ılımı Yirmi kadar biyoelement vardır ve bunlar epeyce dü ük bir oran olu turmalarına kar ın(%3 kadar), ya am için kritik önemde çok sayıda i leve sahiptirler. Bu kritik önem, söz konusu elementlerden herhangi birinden yoksun olan bir ki inin bazı durumlarda sa lı ını ölümcül düzeyde yitirebilmesi nedeniyledir. ekil Biyolojik olarak önemli gruplar ekil insanda bulunan ba lıca elementlerin yüzdeleri ekil Biyoelementler Çizelgeden izlenebilece i gibi, söz konusu bu 20 element kalsiyumdan magnezyuma bir grup, demirden iyoda da bir ba ka grup olu turmak üzere sınıflandırılmı tır. Kalsiyum ile ba layan ilk yedi elementin olu turdu u grup "makromineraller" adını alır ve bu elementler verilen de erlerden de anla ılabilece i gibi, di er gruptakilere göre vücutta daha büyük miktarlarda bulunurlar. Vücutta çok dü ük miktarlarda bulunan di er elementlerin olu turdu u grup ise "eser elementler" adı ile bilinir. Biyoelementler tanımlanan 20 biyoelement, canlı organizmalarda ya iyonlar ya da organik moleküllerde kovalent ba lı olarak bulunurlar. Biyoelementlerin kimyasal özelliklerine ve vücuttaki doku veya sıvılarda yerle me biçimlerine göre oldukça fazla çe itte görevleri vardır. Örne in hücrelerde ve vücut sıvılarında katyon-anyon dengesini kurarlar. ekil Biyoelementler Tablo element ve moleküller arası ba lar ve özellikler Ba Gücü Özellikleri Örnekler Tuz molekülünün yapısı veya Zıt yüklü iyonize gruplar yonik proteinlerin amino asit yan zincirleri Kuvvetli arasındaki çekim. arasındaki çekim. Çok Atomlar arasında Moleküllerin olu umunda atomları Kovalent kuvvetli payla ılan elektronlar. birbirine ba layan çoklu ba lar. Protein yan zincirlerinin polar Hidrojen ve oksijenin Hidrojen Zayıf grupları arasındaki çekim veya su polarize ba ları arasındaki çekim. moleküllerinin çekimi. Çok yakın nonpolar Proteinlerdeki nonpolar gruplar Van der Çok moleküller ve gruplar arasındaki veya lipid Waals zayıf arasındaki çekim. moleküllerindeki çekim. Sinir impulslarının iletiminde ve kasların çalı masında bunların üstlendikleri önemli görevler vardır. Vücut sıvılarının dokulara ve hücrelere hareketini biyoelementlerin deri imi denetler. Sindirim sistemi salgılarında yer aldıkları gibi, enzimleri aktive ederler. Vitaminlerin, hormonların ve proteinlerin yapılarına girerler. Elektrolit konsantrasyonunun kontrol edilmesi “iyonlar nereye giderse, su kesin olarak onu izler” Ozmoz suyun dü ük konsantrasyonlu solüsyondan daha konsantre solüsyona göç etmesidir. Biyo elementlerin miktarı solaylı yoldan su miktarını belirler. ekil hidrojen ba ının yapısı Element Na+, K+ Mg2+, Ca2+ Fe 2+, Cu2+ , Mo 2+ levi Elektrostatik yük ta ıyıcısı Tetikleme ve denetim mekanizmaları ile yapısal sabitlik Redoks aracısı olarak Ba lanma gücü Zayıf Ilımlı Çok yüksek Makromineraller(Ca, P, K, Mg, CI, Na, S) Oksijen karbon hidrojen nitrojen kalsiyum ve fosfor vücudun büyük bir kısmını olu turur. Oksijen Karbon Hidrojen Nitrojen Kalsiyum Fosforus Sülfür Potasyum Klor Sodyum Magnezyum O C H N Ca P S K Cl Na Mg Demir Fe Çinko Zn Silikon Si Rubidium Rb Fluorin F Zirkonyum Zr Brom Br Strontium Sr Bakı r Cu Alüminyum Al Kurş un Pb Kadmium Cd İ yot I Mangezyum Mn Vanadyum V Selenium Se Barium Ba Arsenik As Nikel Ni Krom Cr Kobalt Co Molybdenum Mo 45.5 kg 12.6 7.0 2.1 1.1 0.700 0.175 0.140 0.105 0.105 35 g 4.2 2.3 1.4 1.1 0.8 0.3 0.2 0.14 0.11 0.10 0.080 0.030 0.030 0.02 0.02 0.02 0.02 0.01 0.01 0.005 0.003 < 0.00 65.0 18.0 10.0 3.0 1.5 1.0 0.25 0.20 0.15 0.15 0.020 0.0060 0.0033 0.0020 0.0016 0.0011 4.3 x 10 2.9 x 10 2.0 x 10 1.6 x 10 1.4 x 10 1.1 x 10 -4 -4 -4 -4 -4 -4 Kalsiyum(Ca) Ya ayan canlıların fizyolojik kimyâsında kalsiyum önemli rol oynar. nsan vücûdundaki kalsiyumun % 99’u kemiklerde ve di te bulunur. Kan kalsiyum düzeyi sa lıklı bır insanda 8,5–10,2 mg/dL düzeyindedir. 8,5 mg/dL altındaki de erler Hipokalsemi, 10,2 mg/dL üzerindeki de erlerde ise hiperkalsemi olarak adlandırılır. Vücutta iskelet sistemi ba ta olmak üzere yumu ak dokularda ve hücre dı ı sıvılarda bulunur. skelet sistemi, hücre içi ve hücre dı ı sıvılara kalsiyum sa layan ana depo olarak fonksiyon görmektedir. Plazma kalsiyumunun yakla ık olarak %50 kadarı serbest halde, %40 kadarı proteine ba lı, %10 kadarı ise bikarbonat, laktat, fosfat ve sitrat gibi diffüze olabilen küçük anyonlarla kompleks olu turmu tur. Plazmada serbest (iyonize) kalsiyum fizyolojik olarak aktiftir. Kalsiyumun büyük bir kısımı kanda Albumine ba lanarak ta ınır. Vücutta birçok fizyolojik fonksiyonu olan kalsiyumun yeterli miktarlarda alınmaması, barsaklardan emiliminde bozukluklar, yetersiz güne ı ı ına maruz kalmak kalsiyum eksikli ine sebep olur. Çocuklardaki klinik tablo Ra itizm, yeti kinlerde ise Osteomalazi olarak isimlendirilir. Kalsiyumun dokularda kullanılabilmesi için C ve D vitaminlerinin de yeterince bulunması lâzımdır. Hattâ kandaki fosfor ve kalsiyumun birbirine oranları da uygun olmalıdır. Kalsiyumun, kasların gerginli i ve kalbin çalı masında, gebelik ve do umdan sonra süt yapımında büyük rolü vardır. Kas taki ER sarkoplazmik retikulum zarı kalsiyum iyonlarını sitosolden sisternal alana pompalar(serca). Kas hücresi bir sinir hücresi tarafından uyarıldı ında, sisternedeki Ca ER zarını geçerek tekrar sitosole çıkar kas hücresinin kasılmasını tetikler. Bazı durumlarda Ca2+ kalmodulin adı verilen ve kalsiyum ba lanan bir protein aracılı ı ile aktivite gösterir. Ca2+-kalmodulin kompleksleri hedef proteinlere ba lanarak hücresel fonksiyonların olu umunu sa larlar. Birçok hücrede bulunan kalmodulinin Ca2+ iyonlarının ba lanması için dört bölgesi vardır. Sitoplazmada Ca2+iyonları az oldu unda kalmodulin aktifle mesi için yeterli miktarda Ca2+ bulamaz. Hücre sitoplazmada Ca2+ artmasını sa layacak ekilde uyarıldı ında kalmodulinin ba lanma bölgeleri Ca2+ ile doldurulur. Bunun sonucu kalmodulin ekil de i tirerek çok sayıda hücresel hedeflere ba lanır ve bunları aktifle tirir. Bu hedeflerden birisi düz kas hücrelerinde bulunan protein kinazdır. Aktifle en protein kinaz miyozinin fosforilasyonunu sa lar ve bunun sonucu kas kasılır. Çok Fazla alınması durumunda ise kas güçsüzlü ü, kireçlenme gibi belirtiler görülebilir. Vücudumuzdaki kalsiyumun neredeyse %99'ı kemik ve di lerde çe itli anorganik kalsiyum tuzu halinde bulunur. Di lerimizdeki kalsiyum de i ik tabakalarında fosfat, hidroksit, klorür, florür ve karbonat bile ikleri eklinde yer almaktadır. Bir 2A grubu toprak alkali metali olan kalsiyum, grubundaki di er elementler gibi iki adet de erlik elektronuna sahip olup, vücudumuzda kararlı Ca2+ iyonları halinde bulunur. Kandaki kalsiyum iyon düzeyi ile D vitamini ve bazı hormonlar(kalsitonin ve parathomon) arasındaki, karma ık ba lantı sayesinde ba ırsaklarda emilime u rayan kalsiyum miktarı kontrol edilebildi i gibi, kandaki kalsiyum iyon deri imi ile kemik ve di lerde depolanan kalsiyum miktarı da böylece ayarlanabilmektedir. Örne in paratiroid bezlerinin salgıladı ı parathormon adlı hormon vücuttaki kalsiyum (ve fosfor) metabolizmasını ayarlar. (Metabolizma vücutta ortaya konan i levlerin yürütülebilmesi için gerçekle mesi geren kimyasal olayların tümüdür.) Bu hormonun gere inden az salgılanması halinde kas kasılı halde kalır ve tetani hastalı ı ortaya çıkar. Kalsiyum eksikli inde zeka gerili ine de çokça rastlanır. Aksine parathormonun gere inden fazla salgılanması halinde kandaki kalsiyum miktarı artar. Vücuttaki kalsiyumun kemiklerde ve di lerde yer almayan %1 lik farklı görevler yapar. Vücuttaki kalsiyumun kemik ve di lerde yer almayan kısmı di er bazı süreçlerde oldukça önemli i levler üstlenir. Kasların çalı masında, sinir sisteminin uyarıcılara kar ılık vermesinde, kanın pıhtıla masında ve nihayet di er mineral iyonlarının koordinasyonunda kalsiyum iyonları ya amsal önem ta ır. Kalp kaslarının ritmik kasılmasının sa lanması ba ta olmak üzere, kalsiyum iyonlarını kasların çalı ması için en uygun deri imlerde bulunması gerekti i bilinmektedir. Fazlasıyla dü ük deri imler kasların kasılmasını tümüyle durdurabilmektedir. Kalsiyum iyonları sinir hücresi zarı üzerindeki kararlıla tırıcı etkisi ile, sinir sistemindeki iletim olayında aktif rol oynamaktadır. Kanda gere inden fazla veya dü ük kalsiyum varlı ı, ya sinir impulslarında ve kasların bu impulslara kar ılık vermesinde zayıflamaya, bu yüzden de insanın dı uyarıcılara kar ı duyarsızla masına yol açar; ya da sinirlerin ve kasların a ırı duyarlı olmasına neden olur. Kalsiyum iyonlarının beyin sıvısındaki düzeyinin vücut sıcaklı ının denetlenmesinde kritik önem ta ıdı ı bilinmektedir. Kalsiyum deri iminin çok fazla yüksek olması vücut sıcaklı ını dü ürmektedir. Kalsiyum iyonları aynı zamanda kanın pıhtıla ması için de gereklidir. Bu nedenle kanda kalsiyum iyonlarını azaltan etkenler pıhtıla mayı da engeller. (Kan emerek beslenen canlılarda beslenirken ve sindirirken pıhtıla mayı engellemek için, kandaki kalsiyum iyonlarıyla reaksiyona giren bir madde salgılayabilme özelli i vardır). Taze kanda pıhtıla tırıcı reaksiyonları önlemek için, sitrat veya okzalat iyonlarının kandaki kalsiyum iyonları ile bile mesi sa lanır. Transfüzyonlarda pıhtıla ma engelleyici olarak sodyum sitrat yaygın ekilde kullanılmaktadır. -Sitrat iyonu Kalsiyum sitrat Kalsiyum iyonlarının aynı zamanda birçok enzimi aktive etti i de bilinmektedir. Kalsiyum iyonları hücre içine ve dı ına akı larını düzenleyerek K+, Na+ gibi di er mineral iyonları arasında bir cins koordinatör görevi yapar. Günde yarım litre süt içen yeti kin bir insan, günlük kalsiyum gereksinimini (1 gram) kar ılamı demektir. Kandaki kalsiyum düzeyini denetleyen karma ık düzen, dü ük kalsiyumlu beslenme, kanda D vitamini ile gerekli hormonların miktarının normal ölçülerde olmaması gibi çe itli nedenlerle altüst olabilmektedir. Vücutta D vitaminin çok dü ük düzeyde olması ra itizm hastalı ına yol açar. Bilindi i gibi bu hastalık kemiklerde yumu ama ve ekil bozukluklarına neden olur. D vitamini güne ı ı ına maruz kalan bünyede kendili inden olu makta, kimi durumlarda da fazladan D vitaminin dı arıdan sa lanması gerekmektedir. Ancak bu maddenin gere inden fazla olması da kemiklerde sertle me ve yumu ak dokularda kireçlenmelere yol açabilir. Fosfor(P) Fosfolipidlerin yapısında yer alır. Lipidlerin transport ve metabolizmaları için önemli oldu u kadar membran yapıları için de son derece önemlidir. Asit-baz dengelenmesinde tampon olarak rol oynar. Sut sekresyonu icin gereklidir. Enerji metabolizması yüksek enerjili fosfat bile ikleri gerektirir. RNA ve DNA yapısına katılır. Pek cok enzim sisteminin bir parçasıdır. Karotenlerden vitamin A olusumunda ve vitamin D kullanımında gereklidir. Fosfor da kemik ve di lerdeki kalsiyum tuzlarında yer alan önemli bir elementtir. Vücuttaki fosforun %90'ı kemik ve di lerde fosfat iyonu, eklinde bulunur. Fosfat iyonu fosforik asidin üç hidrojen iyonu, H+, vermesi ile olu ur. Fosforik Dihidrojen Monohidrojen Fosfat asit fosfat iyonu fosfat iyonu iyonu Bu olay esnasında olu an dihidrojen ve monohidrojen fosfat iyonları vücut sıvılarının uygun pH de erlerinde kalmasını sa lamakta tampon görevi yaparlar. Fosforik asit aynı zamanda bir fosfat esteri olu turmak üzere vücutta alkol gruplarıyla reaksiyona girer. Bu organik fosfat esterleri, hücre zarlarını ve sinir dokularını olu turan fosfolipidlerde, protein sentezini ve kalıtımı denetleyen DNA ve RNA ile koenzimlerde bulunur. Kemik ve di lerin yapılarında yeralma ve vücut sıvılarının nötralli inin sa lanmasından ba ka, fosfat iyonları hücrelerimizin anlık enerji gereksinimi de kar ılar. Belirli organik fosfat esterlerinin hidrolize u raması önemli ölçüde enerjinin açı a çıkmasına yol açar. Böylesi fosfatlar "yüksek enerji fosfatları" adıyla bilinir ve hücrelerin anlık enerji gereksinimini bu bile ikler sa lar. Fosfor elementi günlük gıdalarımızda öylesine yaygın bulunur ki, hemen hemen herkes yeti kin bir insana gereken günlük 1 gramlık fosfor deste ini alabilmektedir. Potasyum(Na) , Sodyum(K) ve Klor(Cl) Bu elementlerin vücudumuzdaki i levleri epeyce karma ık bir ekilde ba lantılıdır. Potasyum ve sodyum iyonları vücutta genellikle klorür tuzları eklinde bulunur. Bu üç iyonun organizmadaki ana görevi hücrelerdeki, doku sıvılarında ve kanda katyon-anyon dengesini korumaktır. Böylesine bir denge ile vücuttaki sıvıları normal ekilde akı ı sa lanırken, asitlerle bazlar arasındaki denge de denetlenmi olur. Potasyum iyonu genellikle hücre içi sıvısında yer alırken, sodyum iyonu hücreleri çevreleyen hücrelerarası sıvılarda bulunur. ntrasellüler sıvıdaki temel katyon potasyumdur. Sinir ve kas fonksiyonu önemli rol oynar(aksiyon potansiyeli) hücredeki miktarı Na/K ATPaz tarafında düzenlenir. Aldosteron tarafından regüle edilir. Hastalık, hasar ya da diüretik tedavisine ikincil olarak eksiklik olur.Kas güçsüzlü ü, paralizi, mental konfüzyon görülür. Fazlalı ı kardiyak arrest (ani kalp durması), ince barsak ülserlerine neden olur ekil sodyum iyonu ve NaCl Dengesi Potasyum, sodyum ve klor iyonlarının bir ba ka önemli i levi de, kandaki oksijen ve karbondioksidin ta ınmasında kendini gösterir. Potasyum ve sodyum iyonlarının hücre zarlarından ekerlerin iletiminde ve bunların hücre içinde yıkımında da rolleri bulunur. Kalsiyum ve bir sonraki kesimde de inilecek magnezyum iyonlarından ba ka, potasyum ve sodyum iyonlarının da sinir ve kasların çalı masında etkin oldu u bilinmektedir. ekil Na-K ATPaz Sodyum klorür ve potasyum klorür büyük protein moleküllerini çözeltide tutarak kanın viskozlu unu (kalınlı ını) düzenlerler. Belirli yiyeceklerin midedeki sindirimini ba latan mide asidi hidroklorik asit, HCl, kandaki sodyum klorürden üretilir. Ayrıca mide özsuyu, pankreas sıvısı ve safra da kandaki sodyum ve potasyum tuzlarından elde edilir. Gözdeki retina tabakasının ı ık impulslarına kar ılık vermesi de, vücuttaki sodyum, potasyum ve klorür iyonlarının uygun deri imde olmasıyla ili kilidir. Normal beslenme ko ullarındaki bir insanda, bu iyonların eksikli i sorunu gözlenmez. Bununla birlikte, uzun süreli ishallerde veya idrar söktürücü ilaç kullanımında, potasyum eksikli i kendini gösterir. Beslenme alı kanlı ı a ırı tuz tüketimine yol açan bir ki ide ise, fazlaca yükselen sodyum ödemlere, ya metabolizmasında bozulmalara, mide salgılarında de i ikliklere ve yüksek tansiyona neden olmaktadır. Potasyum kan plazmasında 3.8 – 5.2 mmol/l seviyesindedir(Hücre içinde daha yo undur. Günlük alım ~ 4g KCl atılım idrar ile olur. ekil Hücre içi ve dı ı sıvılardaki Na ve K miktarı Na-K ATPaz Sodyum Ekstrasellüler sıvının temel katyonudur.,Plazma hacmini düzenlemede, Asit-baz dengesinde, Sinir ve kas fonksiyonu görev alır. Hücrede Na/K ATPaz ile düzenlenilir. Hormonla olarak Aldosteron tarafından düzenlenir. Fazlalı ı hipertansiyona yol açabilir. Magnezyum(Mg) Vücudumuzdaki atomların %0,01'lik bir kısmını olu turan magnezyum iyonları, Mg2+, hücredeki bile iklere fosfat gruplarının eklenmesi ve uzakla tırılmasını denetleyen enzimleri aktive eder. Potasyum ile birlikte temel intrasellüler katyonlardandır. Çok sayıda enzimin aktivasyonunda görev yapar. Hücre solunumu, glikoliz, kalsiyum ve sodyum gibi di er katyonların membrandan ta ınmasında önemli bir kofaktördür. Hücre içi kalsiyum iyon konsantrasyonunun dinlenme sırasında dü ük tutulmasını sa lamaktadır. Sinir impulslarının iletilmesinde gerekli olan asetil kolinin sentezinde ve yıkılmasında rol oynar. Kas-sinir uyarı denkleminin payda kısmında yer alır; sinir sisteminin a ırı duyarlılı ını azaltır. Klorofil molekülünde yer alarak fotosentez olayına katkıda bulunur. Magnezyum ye il sebzeler, fındık, ceviz, tahıllar ve deniz ürünleri gibi epeyce geni bir besin grubunda bulundu u için normal beslenme ile vücuda gerekli günlük 400 mg civarındaki magnezyum dozunu almı oluruz. Bununla birlikte vücuttaki magnezyum düzeyi dü me gösterirse, kalsiyum eksikli inde oldu u gibi ki ide a ırı duyarlılık ve sinirlilik, saldırganlık, kas spazmları ve iddetli kasılmalar gözlenebilmektedir. Kronik alkoliklerde, protein eksikli i olan çocuklarda ve diet uygulanan ameliyat olmu hastalarda magnezyum eksikli i ortaya çıkabilmektedir. Öte yandan gere inden fazla magnezyum alımı, kas ve sinir sisteminde duyarlılık azalmasına yol açabilmekte ve çok yüksek düzeyler lokal ya da genel anesteziye ve felçlere neden olabilmektedir. Paratiroid hormon, böbrek tüpüllerinden magnezyum geri emilimi artırır. Proksimal tübülde suyla birlikte magnezyum paraselüler yoldan geçer. Ayrıca henle kulpunda magnezyum geri emilimi yapılır. Magnezyumun için hücre zarından ta ınmasına özel proteinler vardır(Aktif ta ıma). Hücrede sil hareketi için ATP Kalsiyum ve Magnezyum iyonuna ihtiyaç vardır. Sarkozomlarda da magnezyum iyonu bulunur. Magnezyum iyon konsantrasyonunda artma genel olarak düz kası inhibe etmeleri nedeniyle güçlü bir vazodilatasyona neden olur. Magnezyum DNA üretimi, protein ve karbohidrat metabolizmalarına etkili enzimlerin etki yapabilmeleri için gereklidir. ATP molekülünün sitokrom sistemine ta ıdı ı enerjiyi serbestle tirir. Bu olay hücrelerin enerji üretiminde anahtar bir roldür. Magnezyum azlı ı kardiyovasküler kalp hastalı ı, ya lanmada hızlanma ve kanser yapar. Magnezyum hücre siklusu ve apopitozis kontrolünde intrasellüler regülatör gibi davranır. N-Metil D-Aspartat (NMDA) reseptör kanallarının eksternal magnezyum ile bloke olmasının önemli fizyolojik role sahip oldu una inanılır. Magnezyum ba lama yerinin orijinal modeli, derin porlu bir kanalın sitoplazmik kısmına yakındır. Bununla beraber bu model çok fazla sorgulanabilir. NMDA reseptör kanalları kuvvetlice negatif yüklüdür. Sunulan model Mg blo unun geni oranda voltaja ba lı oldu u ve argiotoxin (ATX)’nin monovalan iyonlarla etkisi ile iyon blokajı oldu u görülmü tür. Kükürt(S) Di er bir makromineral olan kükürt, oksijen gibi bir 6A grubu elementi olup, oksijenin hidroksil grubuna, (-0-H) benzer sülfhidril grubu (-S-H) içeren bile iklerinin yaygın bir kullanım alanı vardır. Örne in kötü kokularından dolayı gaz kaçaklarının saptanmasında merkaptan adı verilen bu tür bile ikler kullanılır. Sülfhidril grupları içeren di er bazı bile ikler ise kokusuz olup, örne in proteinleri olu turan aminoasitlerden sistein sülfhidril grubu içeren önemli bir bile iktir. Organik bile iklerden eterlerin - C - O - C yapısında moleküllerden olu tu unu ö renmi tiniz. Tiyoeter veya organik sülfürler de, C - S - C - yapısı içerirler. So ana ve sarımsa a kendilerine özgü kokuları böylesi gruplar içeren bile ikler verir. ekil ki sistein arasındaki disülfit köprüsü Divinil sülfür (so anda) Diallil sülfür (sarmısakta) Metiyonin tiyoeter grubu içeren bir aminoasit olup, tüm vücut proteinleri bu amino asidi içerirler. Vücudumuz sisteini metiyoninden üretebilmektedir. Biyoelementler II (Eser Elementler Fe, Mn, Co, Cu, Zn, Mb) Canlı organizmanın yapısında yer alan elementler olan biyoelementlerin, hidrojen, oksijen, karbon ve azot dı ında kalan yirmi adedinden yedisini olu turan kalsiyum, fosfor, potasyum, kükürt, klor, sodyum ve magnezyum, "makromineraller" adını alır. Günlük alım gere i yarım gramdan birkaç grama de i en makrominerallerden ba ka, organizmada çok dü ük miktarlarda yer alan ve günlük gereksinimin birkaç miligram düzeyinde oldu u onüç element de eser element adını alır. Biyoelementlerin tümünün de vücuttaki pek çok süreçte önemli görevleri vardır. Hücrelerde ve vücut sıvılarında katyon-anyon dengesinin sa lanması, kasların kasılması ve sinir impulslarının iletimi, vücut sıvılarının hareketinin düzenlenmesi bunlar arasındadır. Karbon, hidrojen, oksijen ve azot dı ındaki yirmi biyoelement, organizmada yer alma miktarları açısından "makromineraller" ve "eser elementler" olarak gruplanır. 1 gr alında buluna eser elementler demir, manganez, kobalt, bakır, çinko, molibden, vanadyum, krom ve kalay'ın metal olmalarına kar ın, flor, silisyum, selenyum ve iyot ametal özelliktedir. Eser Elementler Bu elementlerin vücutta son derece dü ük miktarlarda bulunmalarına kar ın(1 gr daha az), organizma için son derece önemli i levleri vardır. Eser elementlerin vücutta son derece az miktarda bulunmaları i levlerinin anla ılmasını zorla tırmakta ise de, yapılan ara tırmalar organizmada önemli görevleri oldu unu ortaya koymu tur. Bunların ço u enzimlerin ko faktör kısmını olu turur. Enzimler tekrar tekrar kullanılabilece inden bu elementlerin hücrelerde çok dü ük deri imlerde olmalarına kar ın etkinlikleri devam eder. Eser elementlerin ba lıca görevleri: Metabolik olayları etkilerler. Ozmotik basıncın düzenlenmesinde rol oynarlar. Suyun vücut sıvı bölüklerine da ılımında etkili olurlar. Asit-baz dengesinin düzenlenmesinde etkindirler. Kalp ve kas i levlerinin düzenlenmesinde rol oynarlar. Oksidoredüksiyon olaylarının düzenlenmesine katkıda bulunurlar. Katalizde kofaktör görevi üstlenirler. Mikro elementlerin insanda belirli bir miktarda alınmasına ihtiyaç vardır. Bu maddeler günlük önerilen dozları a a ıdaki tabloda verilmi tir. Tablo günlük olarak alınması önerilen mikroelement dozları Kalsiyum 1,000 mg Fluorid 3.1–3.8 mg yot 150 µg Demir 15–10 mg Magnezyum 320–420 mg Fosfor 700 mg Selenyum 55–70 µg Çinko 12–15 mg Demir(Fe) Demir insan organizmasında özellikle alyuvarların yapısında bulunan, hemoglobinin fonksiyonel bir parçası olması yönünden önemlidir. Bunun dı ında demir, kasların myoglobininde, sitokrom, peroksidaz ve katalaz sistemlerinde yer alan ya amsal önemde bir mineraldir. Bütün insan vücudundaki total miktarının ancak 4-5 gram arasında olmasına kar ın bunun 700 mg kadarı karaci erdedir. Demirin biyokimyasal reaksiyonlar yönünden özellikle solunum sistemi yönünden büyük görevleri vardır. Hayvansal organizma büyük kısmıyla alyuvarlarda yer alan demir içeri ini tekrar tekrar kullanma yetene indedir. Bu nedenle günlük demir gereksinimi oldukça ufaktır. Bu çocuklar için 10-15 mg arasında de i ir, büyüklerin demir gereksinimide kadın, erkek, genç veya ya lı olu una göre farklılık gösterir. Genç kadınlarda ve emziren annelerde 18 mg kadardır. Vücuttan dı kı, idrar ve terle atılan demir miktarı ise sadece 1 mg civarındadır. Fazlası karaci er, kemik ili i ve dalak ta toplanır. Demirin büyük miktarının sindirilmesi sonucu haemochromatosis olarak bilinen (normal düzenleyici mekanizmasının etkisiz i lemi) demir birikiminden dolayı dokuya zararlı durum ortaya çıkar. Her hemoglobin molekülünde demir (II) katyonu içeren hem gruplarından dört tane bulunur. Hem gruplarından herbiri bir oksijen molekülü ta ıyabilmekte ve böylece bir hemoglobin molekülü dört oksijen molekülü ta ıyabilmektedir. Sa lıklı bir insanın vücudunda 5-7 gram civarında -iki küçük çivideki kadar-demir bulunur. Kandaki demir düzeyinde az bir dü me bile, anemi denilen rahatsızlı a yol açar. ekil Hemoglobin Transferrin, glikoprotein yapıdadır ve karaci erde sentezlenir. Demirin barsaktan kemik ili i ve di er organlara aktarır. Ayrıca demire gereksinim duyulan yerlere aktarmayıda gerçekle tirir. Günlük yakla ık 25 mg kadar Fe vücutta serbest hale geçmektedir. Tablo Farklı canlılardaki oksijen ta ıma yapan eser elementler ve özellikleri. Pigment Renk Element Konum Hemoglobin Kırmızı Demir Alyuvarlar Plazma Hemosiyanin Mavi Klorokruorin Ye il Hemoeritrin Hayvan Memeli 100 ml kanda O2 ml miktarı 25 Ku lar 18,5 Sürüngenler 9 Kurba a 12 Balık 9 Halkalı solcan 1,5 Yum akça 2-8 Bakır Plazma Yum akça 2-8 Demir Plazma Halkalı solcan 9 Kan hücreleri Halkalı solcan 2 Kırmızı Demir Serbest Fe toksiktir. Bu toksisite transferrine ba lanarak engellenir ve Fe böylece gereksinim duyulan yerlere yönlendirilmi olur. Bir çok hücre yüzeyinde transferrine ait reseptör vardır. Transferrin-Fe kompleksi reseptör aracılı endositozla içeri alınır. Lizozomla birle me sonrası lizozomların içindeki asit pH Fe’i transferrinde ayırır. Transferrin lizozomda yıkılmaz tekrar dola ıma döner ve Fe ba lamaya devam eder. Plazma transferrin deri imi 300 mg/dl kadardır. Bu miktar transferrin, desilitre ba ına 300mg demir ba layabilir. Bu da plazmanın total demir ba lama kapasitesini olu turur. Ferritin gereksinim duyulaca ı zamana kadar Fe depolar. Normalde plazmada çok az ferritin vardır. Hemokromatoz durumlarında karaci er ve dalakda ferritin miktarı artmı tır. Ayrıca dola ımdaki ferritin miktarıda yükselir. Plazma ferritin miktarı ölçülerek vücut demir depoları hakkında bilgi edinilebilir. Hemosiderin, Ferritinin kısmen yıkıma u ramı halen demir içeren bir biçimidir. Demire ait histolojik boyalarla (prusya mavisi) saptanabilir ve a ırı demir depolanmasını gösterir. . ekil Dört hem grubu ile hemoglobin molekülü (Hem grupları ile gösterilmektedir.) Vücutaki demir ince ba ırsakta Fe2+ iyonu eklinde emilir. Demirin bu emilimi C vitamini varlı ında artar. Çünkü C vitamini Fe3+ iyonlarını ba ırsaklarda Fe2+ iyonuna indirgemektedir. Normal ko ullarda yedi imiz gıdalardaki demirin %5-15 kadarı vücutta alıkonur. Demirden yoksun bir beslenme alı kanlı ı ki ide çevreye kayıtsızlık ve bitkinlik, hastalıklara dirençte azalma ile kalp atı ı ve solunum hızında yükselme gibi etkilere yol açar. Çocuklardaki demir eksikli i de büyüme sürecinin yava lamasına neden olmaktadır. Anormal ölçüde yüksek düzeylerdeki demir, karaci erde siroza, pankreaste fibrosise yol açabilmekte, eker hastalı ına ve kalp rahatsızlıklarına neden olabilmektedir. Demirin vücuttaki i levi bu soruya iyi bir yanıt olu turmaktadır. Bir hemoglobin molekülünün olu abilmesi için bakır içeren bir enzim gerekir. Bu nedenle vücuttaki hemoglobinin deri imi yalnızca demir düzeyine de il, aynı zamanda bakır deri imine de ba ımlıdır. Bakır deri imi yüksek oldu unda demir fazla miktarda harcanır. Eser elementler arasındaki bu ili ki aksi yönde de kendini gösterebilir. Örne in molibdenin fazla miktarda vücuda alınması bakır emilimini azaltır ve hemoglobin olu umunu yava latır. Manganez(Mn) Bu element çe itli enzimlerin görevlerini yapabilmeleri için vücutta gereklidir. Manganez Hücrede enerjinin üretildi i mitokondria bölgesinde yüksek deri imlerde bulunur. Manganezden mahrum bir organizmada mitokondria yapısında anormallikler kendini gösterir. Manganez aynı zamanda normal tiroid çalı masının sa lanmasında ve kıkırdak ile kemik geli iminde de önem ta ır. Bu elementin bir ba ka i levi de, beyin ve sinir sisteminin normal çalı masının sa lanmasında kendini gösterir. Gerçekten de epilepsi (sara) gibi hastalıklardan ikayetçi çocukların neredeyse üçte birinde, kandaki manganez düzeyi dü ük bulunmaktadır. Yüksek düzeydeki manganez de vücut için tehlike olu turur. Manganez elementiyle fazlaca teması olan kitlelerde, öne in madencilerde, ba a rıları, psikozlu davranı lar ve uyu ukluk vakaları yaygındır. Kobalt(Co) Kobalt ta vücudumuzda yer alan eser elementlerden biridir. Bu element kandaki eritrositlerin olu umunda gerekli B12 vitaminin bir parçasını olu turur. Bu nedenle vücuttaki kobalt eksikli i, eritrosit olu umunu engelledi inden, "pernisyöz anemi" adı verilen a ır bir kansızlık durumu olu ur. Çe itli nedenlerle kandaki alyuvar sayısının azalmasına anemi denir. Vitamin B12 nin yetersiz emilimi nedeniyle olu an olgunla ma kusuruna denir. Temel nedeni mide mukozasından salgılanan ve Vitamin B12(kobalt) ye ba lanarak reseptöre ba lı pinositozla alınmasını sa layan intrensek faktör olarak bilinen bir glikoproteinin yetersiz salgılanmasıdır. ekil B12 vitamini C61-64H84-90N14O13-14PCo. Bakır(Cu) Bakırın vücudumuzdaki miktarı çok dü ük de olsa, bu de er normal vücut i levleri için son derece önemlidir. Organizmaya, bakır birçok yönden gereklidir. Öncelikle bu element birçok önemli enzimin bile imine girer. Bu sayede kanın, damarların, kiri lerin ve kemiklerin yapımında görev alır. Bakırdan yoksun bir beslenme, zayıflık ve kan damarları ile kemiklerde narinli e yol açar. ekil Sitokrom C bulunan Cu atomu Bundan ba ka, sinirleri saran koruyucu kılıfın olu umu da vücuttaki bakır miktarına ba ımlıdır. Bakır eksikli i halinde, sinir sisteminde sinir impulslarının gere i ekilde iletilememesine yol açan bozukluklar ortaya çıkar Öte yandan, bakır elementi vücudumuzu güne in zarar verici morötesi ı ınlarından korur. Çünkü rengini koyula tırarak deriyi mor ötesi ı ınlardan koruyan melanin pigmentinin olu masını sa layan enzimin bir parçasını da bakır elementi olu turur. Daha önce de belirtildi i gibi bakırın hemoglobinin olu umunda önemli bir rolü vardır. Bakır cytochrom c oxidase (metalloenzim) superoxide dismutaz (SOD) kofaktörü olarak görev yapar. Ayrıca eritrosit sentezinde kemik ili inde HEM biosentezinde bakır kofaktör olarak görev alır. SERULOPLASM N – bakır iyonlarının plasmada transport edilmesinden sorumludur ( 8 adet Cu2+ / mol. ). Hemosiyanin - Cu2+ ta ımayan oksijen transport proteindir Mollusca (midye, istidiritye, salyongozda Arthropoda yengeçlerde) bulunur. Bakır elementi pek çok enzimin bir parçası oldu undan, bu elementten yoksunluk ciddi hastalıklara yol açabilmektedir. Aynı ekilde gere inden yüksek düzeylerde bakır da zehirleyici etki göstermektedir. Bu olgu halk dilinde "bakır çalı ı" adı ile bilinir. Bakır elementi hemen hemen tüm gıdalarda ve içme sularında bulundu undan, vücudumuzda bakırın emilim ve atılımı belirli bir düzen içinde yürür. Vücuttaki bakır düzeyi, günlük beslenmedeki bakır, molibden ve sülfat dengesine ba ımlıdır. ekil Seruplasmin yapısı Plazmada bulunan bakırın %90’nını ta ır. Serüloplazmine Cu çok sıkı ba lanır ve kolay kolay de i toku a u ratılamaz. Albumin plazmada geri kalan %10’luk bakırı ta ır ve bu bakır albumine çok daha gev ek ba lanmaktadır. Bu nedenle albumin ba ladı ı bakırı dokulara çok daha kolay verir. Albumin insanda Cu metabolizmasında serüloplazmine göre çok daha önemlidir. Plazma serüloplazmin karaci er hastalıklarında azalır. Çinko(Zn) Çinko, birçok enzim yapısına girer örne in sindirim sisteminde pankreastan salgılana bir ekzopeptidaz olan Karboksi peptidaz(A ve B) çinko ta ır. Özelikle eritrosit ve böbrek tüpülerinde bol bulunan karbonik anhidraz enzimi ve alkol detokiskasyonda görev alan alkolik dehidrogenaz çinko ta ır. Sperm üretimi için çinko gereklidir. nsülin çinkoya ba lı olarak bulunur. Metallothionein sentezinde çinko önemlidir. Vücut geli imi için son derece önem ta ıyan bir eser element olan çinko, özellikle cenin a amasındaki geli imde ve küçük çocukların beslenmesinde önemlidir. Çünkü bu element hücredeki genetik madde olan DNA'nın olu umu için gereklidir. Bu nedenle de cenindeki çinko eksikli i büyüme gecikmesine, vücutta bozuk olu umlara ve kromozomlarda anormalliklere yol açar. Do umdan sonraki çinko eksikli i ise cüceli e, cinsel geli mede gecikmeye, saç dökülmesine ve deri problemlerine neden olur. Anne sütü kandakinin neredeyse on katı fazla deri imde çinko içerir. Ayrıca bu çinko bebe in gereksinimleri için en uygun kimyasal ekilde bulunur Molibden(Mo) Molibden hücre içi enerji aktarım reaksiyonlarına katılır ve çe itli ba ırsak enzimlerinin i levlerini sürdürebilmelerine yardımcı olur. Öte yandan vücutta bakır emiliminin düzeyini denetleyen unsurlardan biridir. Molibdenin toksik etkisi özellikle bakır düzeyi ile ilgidir. Bakır düzeyi normalin altına indi inde ve sülfat düzeyi artı ında 1–2 ppm molibdenbile zehirlenmeye sebep olur. Genel bir kural olarak Bakır/molibden 2/1'in altına indi inde molibden zehirlenmesi görülür. Molibden ba lıca böbrek, karaci er, vücut ya ı ve kanda birikir. ekil Molybdopterin molekülü kofaktör olarak görev alır. Vanadyum(V), Kalay(Sn) ve Silisyum(Si) Bu üç eser elementin i levleri henüz tümüyle açıklanamamı tır. Ancak çe itli bitkilerin ve hayvanların, önemli besleyici unsurlarından oldukları anla ılmı tır. Krom(Cr) Krom elementinin pankreasın salgıladı ı insülin bile i inin etkisini artırdı ı anla ılmı tır. Bilindi i gibi kandaki eker düzeyi dokuların, özellikle de beynin i levleri üzerinde ya amsal öneme sahiptir. eker miktarının ayarlanmasında yardımcı birçok faktörden biri de insülindir. Böylece krom vücuttaki eker düzeyinin normalde tutulmasına yardımcı olmaktadır. Krom eksikli i vakalarında eker hastalı ına benzer belirtilerin gözlenmesinin nedeni de budur. ekil Krom vücuda izledi i yol. Krom birçok canlıda, omurgasız hayvanda (örne in, bazı annelidler, derisidikenliler hemichordates ve urochordates) tespit edilmi Ayrıca tüm omurgalıların incelenmemi tir. Bazı omurgasız türler yine özellikle spermlerinde, krom önemli miktarda bulunur. Flor(F) Kemik ve di yapısında yer alan flor elementi eksikli i veya fazlalı ı vücutta zararlı sonuçlar do uran eser elementlerden biridir. Yapılan ara ıtrmalar bir yörede tüketilen içme suyu kayna ının 0,5 ppm (0,5 mg/litre) ve daha dü ük düzeylerde florür iyonu, (F-) içermesi halinde fazla miktarda di çürüklerine rastlandı ını, 10–20 ppm de erlerindeki florür miktarının ise di lerde beneklenmelere ve florosis'e neden oldu unu ortaya çıkarmı tır. ekil Sodyum mono fosfat Florür, nötr haldeki flor atomunun, bir elektron alarak iyon (anyon) haline geçti inde aldı ı isimdir. F−1 olarak gösterilir. Bu iyona ba ka bir unsur yapı tırılır. Florür iyonu içeren maddelere de verilen bir isimdir. Bir iyon oldu undan dolayı, kendi ba ına do ada yer almaz; ancak bir çözeltide kar ı iyonu ile yer alabilir. Do al maddelerden üretilmeyen di macunlarında ve günlük temizlik ürünlerinde bulunan florür di lerin geli imi a amasında fazla flor (F) alımına ba lı olarak ortaya çıkan ve organların ya da dokunun az geli imi gibi sa lık sorunlarına sebep oluyor. Dejeneratif eklem hastalı ı'na da sebep olan bir maddedir. çme suyunun 1 ppm düzeyinde florür içermesi halinde ise di çürümeleri ve beneklenme oldukça dü ük miktarda gözlenmektedir. Çünkü uygun deri imdeki florür iyonu vücutta kalsiyum bile i ine dönü mekte ve bu bile ik di minelerinin yapısına girerek çürütücü etkenlere kar ı dirençli olmasını sa lamaktadır. Selenyum(Se) Selenyumun temel biyokimyasal fonksiyonu hidrojen peroksidin (H2O2) redüksiyonunda görevli olan glutatyon peroksidazın (GSH-Px) (EC 1.11.1.9) esansiyel bir parçası olmasıdır. Çok sayıda organik peroksidin de (R-OOH) redüksiyonunu katalizleyen GSHPx metabolizmada önemli bir fonksiyona sahiptir. Bu eser element çok dü ük miktarlarda çok yararlı bir madde iken, epeyce yüksek miktarlarda oldu unda çok zehirlidir. Topra ın ve bitki örtüsünün selenyumca zengin oldu u bölgelerde yeti tirilen çiftlik hayvanlarında görme bozuklukları, kas zayıflı ı, karaci erde çürüme ve solumun yetmezli inden ölüm vakaları görülmektedir. Vücutta gere inden fazla selenyum bulundu unda, birçok hücre bile i inde bu element kükürt ile yer de i tirmektedir. ekil selenyum metabolizması Olu an bu selenyum bile ikleri daha reaktif oldu undan, hücrenin normal i levlerine engel olmaktadır. Eser miktarlarda iken temel bir besin olan selenyum, glutatiyon peroksidaz enziminin yapısına girmekte, bu enzim de hücrelerde hidrojen peroksit ve organik peroksitlerin birikmesini engelleyerek kanser olu umuna kar ı vücudu korumaktadır. Selenyum zehirleyici etkilerini yüksek kobalt deri imleri artırabilmekte ve kalp ile karaci erde büyümeye yol açmaktadır. yot(I) Ya am için oldukça önemli bir ametal eser element te iyottur. yot metabolizma hızını ayarlayan troit hormonlarının yapılması için gerekli bir elementir. Vücuttaki iyodun %70–80 kadarı boyundaki tiroid bezlerinde bulunmaktadır. Bu bezin salgıladı ı tiroksin hormonu metabolizmayı düzenleyerek normal geli meyi sa lar ve iyot elementi bu hormonun bir parçasıdır. ekil Trioksin T3 ve T4 Tiroksin hormonunun salgısında az veya çok herhangi bir düzensizlik insanı hayatını tehlikeye sokabilir. Öte yandan vücuda yeterli miktarda iyot alınmaması halinde tiroid bezi anormal derecede büyür. Guatr adıyla bilinen bu hastalı ın yaygınla ması, iyodür içeren tuzların kullanılmasıyla veya iyotça zengin besin kaynaklarının (çe itli deniz ürünleri gibi) yeterince tüketilmesiyle önlenmeye çalı ılmaktadır. Vücudun günlük normal iyot gereksinimi 0,2 miligram civarındadır. Yetmi kilo gelen bir insanda 0.014 g kadar iyot vardır. Vücutta miktarda çok dü ük düzeyde bulunmaları nedeniyle "eser element" olarak adlandırılan, demir, manganez, kobalt, kalay, flor, silisyum, selenyum ve iyot elementleri, normalin altındaki veya üzerindeki miktarlarda olduklarında son derece önemli sa lık sorunları ortaya çıkarabilen çok önemli elementlerdir. Enzimleri aktive eden, hücre içinde ve dı ında pek çok olayda, bir kısmı henüz yeterince anla ılamamı , aktif roller alan bu elementlerin organizmadaki düzeyleri birbirine ba ımlılık gösterir. Toksik madde dozu - etki ili kisi Zehirlerin etki olu turabilmeleri için etki yerlerinde belli yo unlu un üzerinde bulunmaları gerekir. Temel olarak toksik maddenin konsantrasyonu ile etkisi arasındaki ili kiler: Doz-yo unluk ili kisi 1. Tek seferde maruz kalma 2. Tekrarlanarak maruz kalma II. Doz-etki ili kisi 1. Kademeli doz-cevap ili kisi 2. Kuvantal doz-cevap ili kisi I. Doz-yo unluk ili kisi 1. Tek seferde maruz kalma Zehrin tek seferde alınmasını takiben belli arlıklarla kan örnekleri alınarak, bunlardaki zehir yo unlu unu zaman göre gösteren e riye zehrin kan yo unlu u-zaman e risi adı verilir. • Bu e ri zehirin alınma yoluna göre de i kenlik gösterir. ekil .V. yolla verilen bir zehirin plazma yo unlu u – zaman grafi i ekil Damar dı ı yola verilen zehirin plazma yo unlu u – zaman grafi i Damar dı ı yolla verilen bir zehirin plazma- yo unlu u zaman grafi inden u sonuçlar çıkarılır: E rinin çıkan kısmında emilme hızı, atılma hızından büyük (ka>ke), doruk yo unlukta bu iki de er birbirine e it ve inen kısmında atılma hızı emilme hızından büyüktür. AA bize ilacın emilip dola ıma giren miktarını verir. E rinin tepe noktası tek dozda plazmada doruk ilaç yo unlu unu (Ydoruk) verir. Bu, ayrıca doruk yo unlu a ula ma süresini de verir. E ri, ilacın EKEY’u verir. I. Doz-yo unluk ili kisi 2. Tekrarlanarak maruz kalma Zehirli bir maddeye tekrarlanarak maruz kalma durumunda, her seferinde emilerek dola ıma giren zehir miktarı önceki uygulamaların vücutta kalan miktarına eklendi inden, plazmadaki zehir yo unlu u giderek yükselir.Bu durumda vücuda giren ve çıkan zehir miktarı yakla ık olarak birbirine e itlenir. Bu andaki plazma zehir yo unlu una kararlı durum yo unlu u (Yss) denir II. Doz-etki ili kisi • • Herhangi bir zehrin dozunun arttırılması genellikle etki iddeti veya süresinde artı a sebep olur. Yalnız, bu artı dozdaki artı la do ru orantılı de ildir. öyle ki, dozun iki katı veya daha fazla oranda artmasıyla etki iddetinde de aynı oranda artı a yol açılamaz. 1. Kademeli doz-cevap ili kisi 2. Kuvantal doz-cevap ili kisi 1.Kademeli doz-cevap ili kisi • Kademeli doz-cevap ili kisine göre olu an cevabın edilen reseptörlerin sayısıyla orantılıdır. iddeti hedef yapıda i gal • Doruk de erde bir etkinin olu ması reseptörlerin tamamının kapatılmasının veya uyarılmasının bir sonucudur. 2. Kuvantal doz-cevap ili kisi Bu ili ki ya hep ya hiç prensibi olarak bilinir. Yani ilacın belli miktarda verilen dozu bir etkiyi olu turur ya da olu turmaz. Dozlar yatay eksende ve hayvan sayısı ( % olarak) dikey eksende gösterildi inde normal da ılım e risi (Gauss e risi) elde edilir; Toksik Maddelerin Etkileri Organizmaya girdi inde her toksik madde kendine özgü bir etki gösterir. Bu tepki canlı ait bir özelli e ba lıdır ve kimyasal maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerine de i im gösterir. Bu reaksiyonlar sonucunda toksik madde farklı de i imlere u rar(Faz I ve II tepkimeleri) bütün bu tepkimeler toksik maddeyi de i tirir ve bir süre sonra vücuttan atılır(faz III olayları) yada elimine olur. Bu olaya toksikolojik devir denir. (vücut içine girdi i de i imlerin 5 a aması vardır) Toksik maddelerin 5 safhası vardır. 1. Toksik Maddelerin Absorbsiyonu (Emilme) 2. Organizmada da ılım (toksik maddenin da ılımı) 3. Organizmada birikim (yerle me) 4. Organizmada de i im 5. Organizmadan atılma (elimine olma) Bütün toksik maddelerin toksik devirdeki 5 a amaya geçmek zorunda de ildir. Her toksik maddenin kendine özgü bir mekanizması vardır. Toksik Maddelerin Absorbsiyonu Canlı içinde toksik maddeler etki gösterebilmeleri için öncelikle belli bir konsantrasyondan fazla olması gerekir. Bunun içinde vücuda girmesi gerekmektedir. Vücuda giren toksik maddelerin vücuda girme hızı tamamen toksik maddelerin özelli i ve organizmanın kendi özelli i absorbsiyon hızına ba lıdır. Vücuda giri i için toksik maddelerin belirli bir konsantrasyonda vücut membranlarını geçmesi gerekir. Bir maddenin fiziksel, kimyasal özelikleri hücre içine giri ini belirler. Örne in küçük ve yüksüz moleküller(O2, CO2, CO, NO) yüklü ve büyük maddelere göre çok daha hızlı hücre membranın dan çeker. ekil hücre membranın da geçebilen ve geçemeyen maddeler. Ba lıca madde geçi yolları Toksik maddeler vücuda girerken di er maddelerin girdi i yolları kullanacaktır. Toksik maddelerin hücre zarından geçmesini belirleyen en önemli faktörlerden biride hidrofobik yada hidrofilik olmalarıdır. Su canlıdaki temel molekül oldu u için suyla olan ili ki toksik maddenin hücreye giri i etkileyen temel faktörlerin ba ında gelir. Hidrofili, bir molekülün hidrojen ba ları kurarak suya ba lanabilme özelli idir. Yunanca hidros (su) ve filia (arkada lık) sözcüklerinden türetilmi tir. Bu özelli e sahip moleküller su ve di er polar(artı ve eksi kutupları olan) çözücülerde çözünebilir. Bu çözülme ba lı olarak kimyasal maddelerin hücre membranından geçmesi de i ir. Hidrofilik bir molekül veya bir molekülün hidrofilik bir bölümü tipik olarak yük kutupla ması gösterir ve hidrojen ba ı kurma yetene i vardır, böylece ya ve di er hidrofobik çözücülere kıyasla suda çözünmeye daha müsaittir. Hidrofilik ve hidrofobik moleküller polar ve apolar moleküller olarak da bilinir. ekil Ya molekülü(hidrofilil ve hidrofobik kısımları) Bir ucu hidrofilik, öbür ucu hidrofobik moleküllere amfifilik veya amfipatik denir. Sabun ve deterjanlar amfifilik olmalarından dolayı hem suda hem ya da çözünebilirler. Hidrofobik aminoasitler alanin, valin, lösin, izolösin, fenilalanin ve metiyonin, protein üç boyutlu yapısının kurulmasında rol oynar(primer yapının sekonder yapıya dönü mesinde). Hücre membranı iki fosfolipit tapakadan meydana geldi i için ya da eriyen yada ya ı eritebilen maddelerin (eter, alkol, benzen, kloroform) hücre içine giri i suda eriyen maddelere göre daha kolay olur. Bunun içinde toksik maddelerin belirli bir konsantrasyonda vücut membranlarını geçme olayına absorbsiyon denir. Hücre membranlar madde ta ınması : • • Pasif ta ıma • Difüzyon( madde molekülerin yo unlu a ba lı da ılımı), • Osmoz( zarda suyun düfizyonu) • Kolayla tırılmı difüzyon (ATP kullanmadan protein varlı ında ta ıma) Aktif ta ıma • Endositoz( hücre içine ta ıma) fagositoz(katı), pinositoz(sıvı) • Ekzositoz(hücre dı ına ta ıma transitoz) • Primer aktif ta ıma( Na-K ATPaz) • Sekonder aktif ta ıma (Na-Glikoz kotransportu, Na-Amino asit kotransportu, Hidrojen- amino asit simportu) Tablo membran transport yöntemleri ve enerji ihtiyacı Transport Tipi Konsantrasyon farkına göre yön Enerji ihtiyacı Basit difüzyon Aynı yönde Hayır Kanal ve porlar Aynı yönde Hayır Pasif transport Aynı yönde Hayır Aktif transport Kar ı yönde Evet • Difüzyon: Yüksüz ve küçük kimyasal maddeler vücut membranından geçerken bu yolu kullanır. Difüzyon Membran 2 yüzü arasındaki konsantrasyon farkına dayanır. Çok yo un konsantrasyonlardan az yo un konsantrasyonlara do ru molekül geçi i olur. Moleküllerin kinetik enerjileri difüzyon hızını belirleyen bir faktördür. ekil Diffüzyon Difüzyon moleküllerin brown hareketinin bir sonucudur. Brown hareketleri koloidal çözeltilere has bir durum olup koloidal taneciklerin bir hareketidir. Membran proteinden ve hücrenin enerjisinden(ATP) ba ımsızdır. Sadece gradiente(madde yo unluk farkına) ba lı olarak geçi olmaktadır. Konsantrasyon gradienti ne kadar fazla ve ne kadar hidrofobik(membran hidrofobik oldu u için) ise geçi o kadar hızlı olmaktadır. Difüzyonda hareket tek yönlü de ildir. Moleküller devamlı hareket halinde oldu undan, az yo un ortamdan çok yo un ortama da bir miktar madde geçi i olur. ki yöne do ru olan difüzyon akımları arasındaki fark net geçi i verir. Difüzyon akımının büyüklü ü çe itli faktörlere ba lı olarak de i ir: konsantrasyon farkı Moleküller düz bir çizgide çok uza a gidemezler. Dolayısıyla difüzyon süresi moleküllerin difüze sıcaklık olacakları mesafenin karesiyle orantılıdır. molekül kitlesi Organizmada dola ım sistemi mesafeleri kısaltıcı i lev yüzey alanı görür. Sodyum, potasyum, klor ve kalsiyum gibi ortam hali iyonlar membran lipidlerindeki son derece dü ük erirliklerine ra men hızla difüze olurlar. Bu iyonların geçi i kanal vazifesi gören integral proteinler yoluyla olur. Farklı hücreler, farklı iyonlara farklı derecede geçirgendir Difüzyon katsayısı, birim deri im dü ü ünde 1 saniyede 1 cm2 lik yüzeyden sabit hızla geçen madde miktarıdır. Difüzyona u rayan molekül büyüklü ü, ne kadar küçükse, membran kalınlı ı, ne kadar ince ise ve geçi yüzeyinin büyüklü ü ne kadar fazla ise difüzyon hızı o kadar artar. Lipofilik (hidrofobik) maddeler membranda daha kolay çözüldükleri için daha hızlı geçi gösterirler. Bu nedenle gliserol, üre, ya asitleri membranları daha kolay geçer. Difüzyon, organizmada, maddelerin kısa mesafelere ta ınmasında yarar, çünkü, hızı oldukça yava tır. Suda çözülmü maddelerinin daha uzun mesafelere ta ınmasında ”konveksiyon" denir. Hücre membranda en hızlı difüzyona u rayan molekül su molekülüdür (Ozmoz). Toksik madde difüzyon hızı; 1- Difüzyon u rayan moleküllerin fizikokimyasal özelli ine ba lı, 2- Toksik maddeyi geçiren biyolojik membranın yapısına ba lı(kalınlık ,yo unluk….) Difüzyon vücut içinde 3 ekilde gerçekle ir. 1. Filtrasyon(örne in böbreklerde suyun yo unluk farkına ba lı kitlesel geçi yapması.) 2. Basit Difüzyon(Örne in CO2 hücre membranından geçi yapması 3. Osmoz(suyun hücre zarınadan geçi yapması) Filtrasyon = Bir membranın iki yüzü arasındaki hidrostatik basınç farkı nedeniyle, basıncın yüksek oldu u taraftan az oldu u tarafa do ru sıvı ve beraberinde erimi küçük moleküllerin geçi ine filtrasyon (süzülme) denir. Vücutta filtrasyona örnek kapillerlerdeki ve böbreklerdeki ta ıma olayları gösterilebilir. Kapillerlerdeki basınç farkı nedeniyle su ve suda erimi partiküllerin damar dı ına çıkı ıdır (dokular arası sıvıya geçi idir). Filtrasyonda proteinler gibi membrandan geçemeyen büyük moleküller damar dı ına geçemez. Toksik maddelerin böbreklerde atılımda filtrasyon kadar tüpüler sekrasyonda( toksik maddelerin böbrek tüpüllerine aktif ta ıma ile gönderilmesi) önemli yol oynar. Toksik maddelerin membran porlarını (gözenek) hidrodinamik kuvvetle ya da filtrasyon süreci ile a arlar. Membran iki yüzü arasındaki osmatik basınç ya da hidrostatik basınç farkı sonucu su porlardan geçerken içerisindeki küçük molekülleride beraberinde geçirir. Böbrek glomerusunda yüksek afferent kan basınçına ba lı olarak filtrasyona ba lı süzüntü meydana gelir. Basit Difüzyon = Membranın iki yüzündeki konsantrasyon farkına dayanan yoldur. Geçi hızı konsantrasyon farkı ile do ru orantılıdır. Özellikle ya da çözünen maddeler bu yola hücre membranlarını rahatlıkla a abilirler. Ya ı çözen benzen, hekzen, alkol, kloroform, eter gibi çözücüler kolay difüzyona u rar. Basit difüzyon maddelerin organ ve vücut sıvılarında da ılmasında rol önemli rol oynar. Yüksüz ve küçük olan CO2, O2, N2 gibi gazlar hızlı difüzyona u rar. Ozmoz: Suyun yüksek konsantrasyonda bulunduğ u bölgeden, daha az yoğ unluktaki bölgeye net difüzyonudur. Eğ er iki sulu çözelti, sadece su moleküllerinin geçiş ine izin veren bir membran (zar) ile birbirinden ayrı lmı ş sa, su molekülleri, kendi konsantrasyonları nı n düş ük olduğ u yere (katı molekül konsantrasyonunun yüksek olduğ u çözeltiye) doğ ru hareket eder. Bu olaya osmoz denir. Su moleküllerinin yoğ un tarafa geçebilmesi, buna karş ı lı k katı moleküllerin moleküllerin aksi tarafa geçemeyiş i bir süre sonra zar üzerinde bir bası nç yaratı r. Zardan geçemeyen moleküllerin zar üzerinde yarattı ğ ı bu bası nca osmotik bası nç denir ve bu bası nç nedeniyle zar suyun bulunduğ u yöne doğ ru geniş ler. Saf su içine bir katı madde eklendiğ inde, bu karı ş ı mdaki suyun yoğ unluğ u(miktarı ) azalı r. Bir çözeltideki madde konsantrasyonu ne kadar fazla ise su yoğ unluğ u o kadar azalı r. Bir çözeltideki partiküllerin toplam sayı sı osmol terimi ile ölçülür. Bir osmol (Osm) bir mol katı partiküle eş ittir. (1 mol=6. 02 x 1023 atom içerir) Bu nedenle litresinde bir mol glikoz içeren bir çözelti 1 osm/litre konsantrasyona sahiptir. • Hipotonik çözelti: Normal vücut hücreleri ve kandan daha düş ük konsantrasyonda çözünmüş madde içeren çözeltidir. • İ zotonik zotonik çözelti : Normal vücut hücreleri ve kan ile aynı konsantrasyonda çözünmüş madde içeren çözeltidir.Memelilerde iztonik ortam 0.155 M (veya % 0.80.8-0.9) NaCl (Serum (Serum Fizyolojik) Fizyolojik) yada 0.155 M NaH2PO4 yada 0.3 M glukoz yada 0.3 M üre. • Hipertonik çözelti: Normal vücut hücreleri ve kandan daha yüksek konsantrasyonda çözünmüş madde içeren çözeltidir. Osmolalite ve Osmolarite: Bir çözeltinin osmolal konsantrasyonu osmol/Kg su olarak ifade edildiğ inde osmolalite, osmol/litre olarak ifade edildiğ inde ise osmolarite denir. Vücut sı vı ları gibi seyreltik sı vı larda bu iki terim arası ndaki fark çok küçük olduğ undan, bu iki terim hemen hemen eş anlamlı olarak kullanabilir. Bir çözeltinin osmotik basıncı o sıvıdaki osmo-aktif partiküllerin yo unlu u ile do ru orantılıdır. Örnek: 70.000 molekül a ırlıklı 1 mol albuminin osmotik etkisi, 180 molekül a ırlıklı 1 mol glikozunki ile aynıdır. Örnek: 1mol NaCl, Na ve Cl olmak üzere iki osmotik aktif partiküle sahiptir. Bu nedenle albumin veya glikoz molekülünün 2 katı osmotik etkiye sahiptir. 2-Özel Transport : Filtrasyon, diffüzyon ve osmoz olayları hücre membranın oldu u kadar, canlı olmayan sistemler içinde geçerlidir. Filtrasyon, diffüzyon ve osmoz kimyasal ve fiziksel yasalar ba lıdır. Buna kar ın özel transport ancak canlı sistemlerinde gözlenen madde ta ıma(toksik madde ta ıma) yoludur. Üç ekilde meydana gelir. 1. Aktif transport (ATP kullanımı olan transport) 2. Kolayla tırılmı Difüzyon (proteinlerin kullandı ı diffüzyon) 3. Endositoz(hücre dı ına ATP kullanarak madde ta ınması) • Aktif Transport: Toksik madde molekülleri hücre membranlarını bir özel ta ıyıcı denilen özel trasportor ile kompleks yaparak hücre membranını geçerler. Konsantrasyon farkı zorunlulu u yoktur(madde konsantrasyon yönününe zıt olarak ta ınabilir). Aktif ta ıma da görev yapacak proteinler ta ınacak moekülü (toksik maddeyi) membran içine özel proteinler kullanarak ta ır. Bazı ilaçların hücre içine alını ı aktif ta ıma yolu ile gerçekle mektedir. ekil ta ıma proteinleri ve iyon kanalları ile yapılan ta ıma Bazı maddelerin böbrek ya da safra kanallarından atılmasında(a ır metallerin safra yolu ile atılmasında) aktif transport yolu ile atılır. Aktif ta ıma yapan proteinler iyon kanalı ya da ta ıma proteinlerini kullanılır. Bu mekanizma ta ınan madde özel olmasına kar ın benzer yük ve atom a ırlı ına ba lı iyonların özellikle iyon kanallarıyla Doygunluk kineti i( Transfer maksimum Tm de erine sahiptir) Özgünlük(ta ıma proteinleri belirli maddelere özeldir) nhibisyon( ta ıma inhibitörlerce engelebilir) Konsantrasyon gradyanına kar ı( art de il) Enerji kullanılması(ATPaz) Tek yönde ta ıma vardır(ta ınan madde tek aktarılır aksi yönde ta ınamaz) ta ınması söz konusu olabilir. Membran aktif ta ıma sistemlerin ortak özellikleri: Kolayla tırılmı Difüzyon: Toksik maddelerin( yada ta ınacak maddelerin) konsantrasyon farkına ba lı olarak, enerjiyle ihtiyaç duymadan, trasportor(ta ıma proteinleri) yardımı ile çok yo un ortamdan az yo un ortama Difüzyon eklinde gerçekle en yöntemdir. Kolayla tırılmı diffüzyonda eloktrokimyasal gradient söz konudur. Ancak transport proteinler i yapar. Enzimlerde görev yaptı ı için Michaelmentel kineti ine doyma kineti ine sahiptir. ekil kolayla tırılmı difüzyon gözlenen Michael-mentel kineti i ve Vmax (Tm transfer maksimum) de eri. Kolayla tırılmı difüzyon enerjiye ihtiyaç duymaz. Örne in glikozun hücre membranından geçi i kolayla tırılmı transport ile olmaktadır. Organizmadaki di er örnekleri demirin incebarsaktan absorbsiyonu ve plesentadan glikozun geçi idir. Akakci erde Homoglobine oksijenin ba lanması kolayla tırılmı diffüzyona örnektir. Glikoz, fruktoz, galaktoz, kalsiyum iyonlarının ba ırsak epitelyum hücre zarından kapiller damara giri yaptıkları bazal lamina kısmında kolayla tırılmı difüzyon sa layan özel proetinler (örne in GLUT2) vardır. Sekonder aktif ta ıma: ki ya da daha fazla molekülün birbirine ba ımlı transportudur. E er ta ınım aynı yönde ise simport, farklı yönlerde ise antiport adını alır. Genellikle sodyuma ba lı olarak di er bir madde (örne in glukoz, amino asit) ta ınır. Sodyum elektrokimyasal gradiyet yönünde ta ınırken ta ınan di er molekül yo unluk farkının tersine ta ınır. Sekonder aktif ta ıma için gerekli sodyum yo un farkı sodyum potasyum ATP az pompasından(primer aktif ta ıma) sa lanır. ntraselüler ortama giren sodyum daha sonra sodyum - potasyum ATP az pompası ile hücre dı ına atılmaktadır. Sekonder aktif transportun organizmada en iyi örne i glikoz ve aminoasitlerin sodyumla beraber inrtaselüler ortama alınmasıdır. Burada sodyum; glikoz ve aa’lerin intraselüler ortama girmesi sa layan gücü olu turur. Sodyum ve glikoz böbrek tübüllerinde de geri beraber emilir. Diabetik hastalarda filtratta glikoz fazla olması nedeniyle daha fazla olan glikozun geri emilimi için daha çok sodyum ve bunla beraber su emilir. Kalp kası miyozitlerinden Ca2+’un hücre dı ına atılımı ve Na+’un hücre içine girmesi antiport sistemle (Ca2+/Na+ antiportu) sekonder aktif transportla sa lanmaktadır. Ba ırsaklardan CI emilimi, tiroid bezine iyot giri i de sekonder aktif transportla gerçekle ir. • Endositoz: Hücre membranı bir çukurluk olu turarak küçük molekülleri içeren damlacıkları içine alır ve bunları sitoplâzmaya geçirir. Katı maddelerin emilmesinde kullanılır daha çok olur. • Endositik vesikül olu umu • Enerji (ATP), Ca2+ (hücre dı ı), kontraktil elementler (aktin filamentleri mikrofilamnet). • Fagositoz: (makrofaj ve granülositlerde virus, bakteri, hücreleri yok etmesinde • Pinositoz sıvı faz: seçici de il, absorptif: reseptör aracılı (klatrin kaplı çukur) Alkol ve aldehit dehidrojenaz: Etanolun metabolizma hızının genetik özelli e ba lı olarak bireyler arasında de i kenlik gösterdi i, ikizlerde yapılan incelemelerle kanıtlanmı tır. Bu nedenle ilk kez alkol kullananların alkole duyarlı ı farklılık gösterir; kullanma süresi uzayınca farklılık azalır. Duyarlık farkı, hepatik alkol dehidrojenazın alkolü hızlı ve yava yıkan farklı alelik ekillerinin bulunmasından ileri gelir. ncelemeler beyazların yakla ık %90’ının karaci erinde bulunan alkol dehidrojenazın, in vitro deneylerde etanolu yava metabolize eden ekilde oldu unu, oysaki Do u Asya kaynaklıların %90’ında etanolu hızlı metabolize eden ekil bulundu unu göstermi tir. Ancak in vivo durumda, kompanse edici faktörler nedeniyle, etanolun dehidrojenasyonla asetaldehide dönü me hızı bakımından in vitro bulunana göre daha az fark vardır. Etanol metabolizması ile ilgili di er bir polimorfizm çe idi, asetaldehiti inaktive eden aldehit dehidrojenaz ile ilgilidir. Do u Asya ırklarında ve Amerika kızılderililerinde, alkol alındı ında yüzde ve boyunda hemen ba layan kızarıklık olu ur; bunlar asetaldehiti daha yava yıkarlar; fakat alkolden, daha hızlı bir ekilde asetaldehid olu tururlar. Söz konusu kimseler alkol aldıklarında ba langıçta, kanda asetaldehid birikir, ciltteki kızarmaya ve asetaldehit sendromunun di er belirtilerine neden olur. Daha sonra NADPP+/NADPH oranında de i me olması sonucu alkolün asetaldehide dönü ümü yava lar ve kızarma geçer. Toksik Maddelerin Organizmaya Giri Yolları Ekosistemde bulunan tüm maddeler canlı yapısına girebilir. ç çevresini sahip tutmaya çalı an canlıya hem canlı için gereken maddeler hem de canlı yapısın da olmayan yada canlıya zarar veren maddeler aynı anatomik, metabolik yollarlı kullanarak girer. Toksik maddeler vücuda dört ayrı yolla girerler: 1. (ABS=Absorption)Absorpsiyonla deriden, 2. (ABS=Absorption)Absorpsiyonla gözden, 3. (ING=Ingestion) Sindirim ile a ızdan, 4. (INH=Inhalation) Solunum ile akakci erden. Her kimyasal madde için vücuda giri yolu veya yolları farklıdır. Bu maddenin özelli i ile canlının özelli ine göre büyük ölçüde de i im gösterir. Toksik maddelerin organizmaya giri yolunda hangi yollar içinde en büyük yüzey 300 metre kare sindirim sistemin önde gelmektedir. Tablo organzimaya giri teki yolların yüzey miktarı Organ Yüzey (metre kare) Deri Solunum yüzeyi Sindirim yüzeyi 2 100 300 Belli ba lı toksik madde formları: Katı maddeler: Katı formdan toz ve fümelere dönü meleri ile zararlı hale gelirler. Örne in poliüretan köpük, yakıldı ında siyanür fümeleri meydana getirir. Soluma (akakci er), sindirim (tükürük, gastrik sıvılar) ve absorpsiyon (deri) yoluyla vücuda girer. Tozlar: nce katı partiküller halinde bulunurlar. Örnekleri; çimento tozu ve delme i lemlerinden olu an metal tozlarıdır. Toz halinde olan toksik maddelerin akakci ere solunmasıyla vücuda girerler. Sonum yolunda burun içerisinde konhe adı verilen yapılar 5µm üzeri partiküllerden temizler. Tozlar insanda olu turdukları etkiye göre dört grup altında de erlendirilir: a) Genel olarak pnömokonyoz adı ile bilinen akci er hastalı ına neden olanlar: özelde ise; Silikozis ( silikat tozu ile), Talkozis ( talk tozu ile) Antrakozis (kömür tozu ile) Beriliozis (Berilyum tozu ile) Bisinosiz (pamuk tozu ile) Stannozis (kalay tozu ile) Bagasozis ( eker kamı ı tozu ile) Asbestozis ( asbest tozu ile) adları verilir. b) Sistemik zehirlenmeler neden olan tozlar: Kur un, kadmiyum, çinko gibi a ır metaller buna örnektir. c) Alerjik etki gösterenler: Polenler, odun tozu bunlara örnektir. d) Radyoaktif tozlar: Uranyum, toryum, zirkonyum ve seryum gibi radyoaktif maddeler bunlara örnektir. Bunlar iyonizan radyasyon yayarak insanlara zarar verirler. Fümeler: Metallerin ısıtılması, buharla ması ve yo unla masından olu mu ince partiküllerdir. Örnekleri; galvanizli metallerin kayna ı sırasında olu an çinko oksit fümeleridir. Soluma (akci er), sindirim (tükürük), absorpsiyon (deri) yoluyla vücuda girer. Sıvı maddeler: Bir çok toksik madde sıvı formda bulunur. Asitler ve solventler, sıvı toksik maddelerdir. Örnekleri; benzen,sülfirik asit ve TCA’ dır. Absorpsiyon (deri) ve buharların solunmasıyla vücuda girebilirler. Buharlar: Sıvıların buharla ması ve katıların süblimasyonuyla olu urlar. Örne i; bir kimyasak sava gazı olan fosgendir. Soluma (akakci er) ve absorpsiyon (deri) yoluyla vücuda girerler. Mistler: Havadaki sıvı zerrecikleridir. Örnekleri; elektrokaplamadaki asit misleri ve sprey boyamadaki solvent mistleridir. Soluma (akci er) ve absorpsiyon (deri) yoluyla vücuda girerler. Gazlar: Buharla mı olan akı kanlardan klor ve karbondioksit toksik gazlara örnek verilebilir. Soluma (akci er) yoluyla vücuda girerler. Bo ucular: Kendileri zehirli olmadı ı halde solunumu engelleyerek ölüme neden olan gazlar bu ba lık altında toplanır. Bunlar ya karbondioksit ve hidrojen azot örneklerinde oldu u gibi havada yüksek oranda birikerek oksijen alımını ya da karbon monoksit örne inde oldu u gibi kanın oksijen ta ımasını engelleyerek etki ederler. Hidrosiyanik asit örne inde oldu u gibi, bir ba ka mekanizma da oksijenin dokuda kullanımını önleyerek etki etmedir. Karbondioksit: Karbonlu maddelerin tam yanması ile olu an bir gazdır. Bu nedenle de i yerlerinde çok sık rastlanan bir zehirlenme riskidir. Havadan a ır renksiz ve kokusuz bir gaz olması nedeniyle, insanın etrafında fark edilmeden birikerek ölümüne neden olur. Karbonmonoksit: Karbonlu bile iklerin tam yanmaması sonucunda olu an bir gazdır. Bu nedenle de gerek günlük ya amda ve gerekse endüstride çok yaygın bir zehirlenme riskidir. Renksiz ve kokusuz bir gaz olması nedeniyle insanlar fark etmeden ortamda bulunabilir. Havadan hafif bir gaz olması nedeniyle havalanması iyi olan yerlerde zehirleme konsantrasyonuna ula ma riski azdır. Ortamda bulunması halinde akci erlerden absorbe olur ve hemoglobin ile birle erek karboksi hemoglobin olu turmak suretiyle hemoglobinin oksijen ta ımasını engeller. Amonyak: Sanayide ba ta gübre ve boya sanayi olmak üzere, ham madde olarak kullanımı yaygındır. Ayrıca da birçok maddenin bozulma ürünü olarak da açı a çıkan birgazdır. Bu nedenle sık rastlanan bir zehirlenme riskidir. Özellikle akut zehirlenme yapması açısından önemlidir. Azot oksitler: Nitrik asitle çalı ılan yerler ve boya i leri ba ta olmak üzere, sanayide azot oksitle zehirlenme riski olan yerler oldukça yaygındır. Ayrıca egzos gazları içinde de azot oksitler vardır. Akut zehirlenmeler yapar. Toksisite ekilleri Toksisite, zararın meydana gelmesi için geçen süreye göre akut (kısa süreli etki 24 saat 7 gün) ve kronik (uzun süreli etki 7 gün -yıllar) olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Metabolik toksik: Metabolik zehirlenme denildi inde ise; dokuların etkisiz hale gelmesi anla ılmaktadır. Siyanür ve flor gibi kimyasallar bu tür etkiler yapmaktadırlar. Nörotoksinler: Zehirli maddeler beyin ve sinirleri hedef aldıklarında nörotoksisite olarak tanımlanmaktadır. Bu etkiyi yapabilen kimyasal madde örnekleri olarak; DDT, klorlu hidrokarbon pestisitleri, malathion, pa-rathion, GB ve VX gibi organofosfat pestisitler ve sinir gazları verilebilir. Kronik toksik maddeler: Hücre ço almasın hücre programlı ölümünü kontrol eden genetik bilgi üzerinde de i ime yol açan hücrenin kontrolsüz ço almasına yol açan toksik maddeler kansere canlıda tümör geli imine neden olur. Benzen, benzo(a)piren, DMBA (dimetilami-nobenzen), DBCP (dibromokloropro-an) kanser yapabilen kimyasal maddelerden birkaçıdır. Mutajenesiz: canlının genetik bilgisinin( DNA) de i ime u ramasıdır. Teratojenesiz: Embriyo üzerinde zararların meydana gelmesidir. Thalidomide, dioksinler, alkoller vb. kimyasallar teratojenik birer örnektir. Deriden Absorbsiyon (Cilt Yolu) Deri do rudan dı ortamla vücudun arasında yer alan en önemli koruyucu bariyerlerden birisidir. Derideki her tabakanın söz konusu savunma mekanizmasında önemli rol oynadı ı bilinmektedir. Deri epidermis ve dermis ile birlikte önemli ve karma ık bir savunma hattı olu turmaktadır. Her deri katmanında önemli boyutta de i ik i levlere sahip savunma bulunmaktadır. Derinin en üst tabakasını olu turan boynuzsu tabaka (keratinden meydana gelen str. corneum) belki de vücudumuzun çevresel kirleticilere kar ı ilk savunma ve direnme engelini olu turmaktadır. Derinin çevreden gelen kimyasallara kar ı metabolik faaliyetler ile tepki gösterir Derideki yaralanmalar ve zedelenmelerin bu savunma mekanizmasını önemli ölçüde azalttı ı bilinmektedir. Deri yoluyla emilimin a amaları: 1. Kimyasal moleküllerinin stratum korneumdan emilmesi 2. Moleküllerin stratum korneumda diffüzyonu 3. Canlı epidermise ula maları 4. Canlı epidremis aracılı ı ile damar sistemine ula abilecekleri üst epidermis içerisine girmeleri 5. Bunların dola ıma ta ınmaları. Bu nedenle stratum korneumdan diffüzyon aslında hız belirleyici evreyi olu turmaktadır. Derinin sürekli maruz kaldı ı toksik maddelerde biride deterjandır. Havada toz, buhar ve füme olarak birçok madde toksik olabilir. Derinin toksik maddelere kar ı olan savunma mekanizmasından dolayı (Dü ük diffüzyon hızı, su geçirmeyen str. Corneum) toksik maddelerin derinden organizmaya giri i çok yaygın de ildir. Bu yolla etkili olabilmek için toksik maddelerin ya da çözünme özelli ine ba lı olarak etkili olabiliyor. Toksik maddeler deri tabakasının büyük bir bölümü ya içerdi i için ya içerisinde çözülerek katılabilir. Deri yolu ile toksik madde alınında: o Ortam ve vücut sıcaklı ı o Madde ya da yada suda çözünür olması o Madde miktarı o Madde uygulama süresi o Maddenin uygulandı ı deri bölgesi, kalınlı ı o Derideki aktif kan dola ım miktarı(sıcaklı a ba lı kan akım artı ı yada azalı ı) A ır metal tuzları, sinir gazı denilen (sarin) deriden absorblanma yetene i fazla olan maddeler, borik asit gibi gibi mineralleri iyot,bazı tarım ilaçları (DDT gibi) deriden absorbe olma yetene i fazla.Ya yerine bir organik çözücüde çözünenlerde derinden kolaylıkla absorbe olabilir. Klorofom,alkol…. Bunların dı ında bazı fenoller yada fenolik bile ikler ,nikotin,kortizon hormonu ve ya da eriyen vitaminler do rudan deriden absorbe olabilirler. Sindirim Sistemi le Absorbsiyon Toksik maddelerin canlıya giri i en çok a ız yolu ile gerçekle ir. A ız yolu ile toksik maddeler iki türlü etkileri vardır. a) Lokal etki (a ızdan tahri edici bir madde aldıysak) b) Yutumu kolay,tahri etkisi yok ancak yutulduktan sonra emilim yolu ile kana karı arak çe itli etkilerin ortaya çıkması. Sindirim yolunda pH de i imi fazladır Mide de pH 1.5-2 kadar dü erken emilim olan barsakta pH 7 çıkarındadır(nötür pH). Midede absobsiyon sınırlıdır. Etil alkol ve organik asitler midede emilebilir. ekil sindirim yolundan kana geçi yolları A ız yolu ile toksik maddelerin en fazla absorblanabildi i yer ince ba ırsaktır. Bu arada emilim en fazladır. nce ba ırsaklar geni bir emilim yüzeyine sahiptir. Sindirim kanalı asidik ve nötür pH de erlerinde farklı bir çok enzim içerir. ekil maddenin emilim hızı ve kana geçisi arasındaki ili ki A ız yoluyla alınan ve zehir etkisi gösteren maddelerle meydana gelir. Alınan madde kuvvetli asit veya baz gibi kostik (yakıcı, tahri eden) yapıdaysa, yaralanma hemen görülebilir. Genellikle zehir kana karı tıktan sonra etkisini gösterir. Zehrin çok az bir kısmı mideden, kalan kısmı da ince ba ırsaktan emilmektedir. O nedenle etki sürelerinde farklılık olur. Sindirim yolu zehirlenmelerinde amaç sindirime u ramadan zehri vücuttan uzakla tırmaktır. ekil nce barsakta madde ta ınması (sekonder aktif ta ıma mekanizması) nce ba ırsaklarda flora oldukça zengin bu yüzden bu tür toksik maddelerin absorbsiyonu katı yada sıvı olması ile de ili kilidir. Katı olanlar önce midede parçalanır, daha sonra mide mükusasında çözünürler ve daha sonra emilir. Sıvı olanlar ise daha kolay floranın zengin olmasından dolayı çe itli maddeler dönü ümü ince ba ırsakla gerçekle tirilir. Örne in sularda nitrat oksijen ta ıyan hemoglobinin yerine nitratın ba lanması bebeklerde görülür. Mide enzimleri tam geli medi i için nitrat mideden gitmiyor. Nitrat nitrite dönü üyor. Solunum Sistemi le Absorbsiyon Solunum sistemindeki hava yolları ba lıca üç bölgede toplanabilir: 1) Nazofarenks bölge (üst solunum yolu), 2) Trakeabron iyal bölge (a a ı solunum yolu), 3) Pulmoner bölge Burun, vasküler mukoz membranla kaplanmı tır. Nazofarenks, inhale olan tanecikleri tutar. Trakea, bron lar ve bron çuklar (bron iyoller), nazo farenksten gelen havayı alveollere iletir. ekil Solunum sistemi Trakeabron iyal hava yolu, tüylü (siliya) epitel ile kaplanmı olup, goblet hücreleri ve mukus salgılayıcı hücrelerin salgıladı ı ince müköz tabaka ile örtülüdür. Bu müköz tabaka, alveoler membranı saran tabakada sona erer. Buradaki mukosiliyal hareketle akakci erin derin kısmına ula mı tanecikler yukarıya do ru (oral bo lu a) atılırlar. Pulmonar dola ımla önemli miktardaki kan akçi erler gönderilir. Akçi er alveolerinde toksik bir madde özellikle geni bir yüzey tarafın absorbe edilebilir. Alveol alveol epitelyum hücreleri bazal lamina ve pulmoner kapiller endotel hücrelerini geçen tüm moleküler pulmoner dola ımla katılarak vücuda yayılır. Akçi erlere gelen toksik bir maddenin iki etkisi vardır. Tahri etkisi var. yada direk olarak akakci ere giderek alveollere ula ıp, zararlı etkilere neden olabiliyor. Tahri etkisi CO,CO2,SOx ,aerosallar, karbontetraklorür gibi organik maddeler gözlenir. Bu tip toksikler alveolere kandaki eritrositlere zarar vererek solunum fonksiyonu hasar verirler. Bu tip maddeler ne kadar hızlı vücuda alınırsa (cinsi,hızı)zehirlenme olayı o kadar hızlı olur. 2 mm daha büyük olabilen bazı partiküllerde (bron ve üst solunum yollarında) tutulur. Buna kar ın küçük ve fagositoz yapan akci er makrofajların tarafından yok edilemeyen bazı maddeler örne in: asbest partikülleri, ya da silis partikülleri akakci erde toksik etki yapabilir. Kuartz (SiO 2 )nın kristal ekli, kronik maruz kalma sonucu "silikozise" neden olur. Silikanın sitotoksik ve fibrinojenik aktivitesi, makrofajlann lizozomal membranını tahrip etmesine ba lanmaktadır. Asbest (hidrate silikatlar), "asbestozise" neden olur. Toskik Maddelerin Da ılımı ve Etkisi Toksik maddeler insan vücudundaki hücre içi ve hücre dı ı sıvı içinde da ılır. Da ılımı kandaki ve dokudaki eklinde iki farklı biçimde inceleyiniz. Kandaki Da ılım Özellikle toksik maddeler normal di er maddelerin ba landı ı ekilde plazmaya ba lanır. Genelde plazmaya albümin molekülleri tarafından ba lanır. Albüminler Toplam proteinlerin %52-68’i kısmını olu tur. Albüminler Toplam proteinlerin %52-68’i Ta ıyıcı görev, Protrombin (kan pıhtıla ması) Globülinler, Toplam proteinlerin %38’i , 1, 2, 1, 2 ve Ig ler, Antikorlar (immünite) Fibrinojen, Toplam proteinlerin %7’si, Kan pıhtıla ması serum=fibrinojensiz plazma Özelikle ta ıyıcı görevi yapar Örne in plazmada serbest halde toksik etkisi olan demir özel ta ıma proteini olan Transferine ta ınır. Albüminler plazmadaki toksik maddeyi ba layıp pasif hale getirirler. Proteinler ile ba yapmayan maddeler hücrelere difüzyon ve di er yollarla girebilir. Ba lanmayan açıkta kalan maddeler zehir etkisi gösterir. Çe itli pestisitler hematolojik parametreleri ve lökosit sistemini farklı ekillerde etkileyebilmektedir. Karbamatlı bir pestisit olan klorpropamin sıçanlarda doza ba lı olarak WBC(lökosit) sayısını arttırdı ı ve RBC(eritrosit) sayısı, Hb(hemoglobin) ve Hct(hemotokrin) düzeylerini dü ürdü ü, dalak, karaci er a ırlıklarını ve hemotopoietik hücre hiperplazisini arttırdı ını bildirilmi tir. DDT pestisitinin ku ların (Numida meleagris) hematolojik parametre de erlerinde önemli de i imlere neden oldu u, 10 hafta sonra hematolojik parametre de erlerinin kontrol de erlerine yakla tı ı bildirilmi tir. Organik fosforlu bir pestisit olan fenitrohion’un Pharaoh quail balı ında RBC sayısını, Hb ve Hct düzeylerini arttırdı ı fakat eritroblast ve retikülosit sayısını dü ürdü ü, lökosit sisteminde nötrofilik lökositoz, lenfopeni ve eozinopeni’ye neden oldu u ve 3 hafta sonra fenitrohinin etkisiyle olu an de i imlerin normale dönü meye ba ladı ı bildirilmi tir. Nuvakron (0.8 mg/kg) ve furadan (0.25 mg/kg) pestisitleri farelere intraperitonal olarak uygulandı ında Hb ve Hct düzeylerinde, total RBC sayısında, platelet sayısında, sedimentasyon oranında dü ü e, total WBC sayısında artı a, lökosit sisteminde nötrofil ve bazofil sayılarında artı a ve lenfosit sayısında dü ü e, kanama zamanında artı a, kemik ili inde bozulmaya ve dalak büyümesine neden oldu u bildirilmi tir. Klorfenvinfos ve fosklor pestisitlerin Japanese quail balıklarında (Coturnix coturnix japonica) retikülosit ve eritroblastlarda artı , lökosit sisteminde nötrofilik lökositoz ve eozinopeni gözlenirken, fosklor enjeksiyonundan sonra RBC sayısında dü ü oldu u, buna kar ılık klorfenvinfos enjeksiyonundan sonra RBC sayısında de i im olmadı ı bildirilmi tir26. Lembowicz ve arkada ları organik klorlu pestisitlerin (DDT, , ve -HCH) konsantrasyonuna ba lı olarak fare eritrositlerinde Heinz body cisimciklerinde ve lenfosit sayısında artı a neden oldu unu bildirmi lerdir. Dokulardaki Da ılım Pestisitler insan vücuduna deri, solunum veya sindirim organı yolu ile geçerek karaci erde sitokrom P450 ba ımlı monooksijenaz sistemi ile metabolize edilmektedir. Toksik maddeler genelde kendilerine ilgi gösteren organ üzerinden da ılırlar. Bazı maddeler organ üzerinde çekilir ve etkisini gösterir. Örne in Kur un metabolizması olan benzerlik gösterir vücuda giren ve eliminasyon ile vücuttan atılamayan kur un kemik dokusu içinde biriktirilir. Buna kar ın kur unun toksik etkisi yumu ak ve sinir üzerinedir. Genel olarak kimyasal maddeler canlılarda fızikokimyasal veya kimyasal yolla normal hücre biyokimyasını ve fizyolojisini bozarak toksik etkilerini gösterirler. Bu toksik cevaplanan ço u hücre ölümü ve kritik bir organın tahribi eklinde oldu u gibi, hücre ölümüne neden olmayan fakat normal fizyolojik proseslerdeki biyokimyasal ve farmakolojik dengenin bozulması eklinde de ortaya çıkabilir. Bugün hücre, mitokondri, mikrozom ve di er intresellüler sistemlerde olu an biyokimyasal olayların moleküler düzeyde inceleme olanaklarının geli mesi ile birçok ksenobiyoti in etki mekanizmalarını açıklamak mümkün olmu tur. Kimyasal maddeler normal biyokimyasal ve fizyolojik fonksiyonları çe itli yollarla interfere ederek toksik etki gösterirler. Bu etkiler akut toksisite veya kronik toksisite eklinde ortaya çıkar. Bu mekanizmaları, fızikokimyasal ve/veya kimyasal etkile me ekilleri de gözönüne alarak: 1. Reseptörlerle etkile me; 2. Enzimlerle birle me; 3. Di er biyomoleküllere ba lanma; 4. Küçük molekül veya iyonla birle me ( elasyon); 5. Hücre enerjisi olu umunun engellenmesi; olarak sınıflandırılabilir. Kimyasal maddelerin toksik etki mekanizmaları daha de i ik ekillerde de yapılabilir. Bir kimyasal madde alınmasından sonrasında sindirim sistemi tarafından absorbe edilir ve hepatik portal sistem girer. Vücudun geri kalan ula madan önce karaci erden portal damar yoluyla geçer. Karaci er, aktif ilacın(yada kimyasalın), sadece bir kısmını (az miktarda) dola ım sisteminin geri gönderir, bazen kimyasal madde yada ilaç çok fazla metabolize olur. Bu duruma karaci erden ilk geçi etkisi (First pass effect) denir. Bu durumda, ilacın biyolojik olarak kullanılabilirli ini azalır yada kimyasal maddenin etksisi sınırlandırılır. Böbreklerde hasar(Acute tübüler nekrosis ATN) Toksik maddeler böbrek tüpülerinde hasara ölüme yol açabilir. Bu durumda Akut tübüler nekrosis olu ur. Böbreklerde hasar(Acute tübüler nekrosis ATN) neden olan ba lıca maddeler • A ır metaller – Pb, Au, As, Cr etc • organik solventler – CCl4, kloroform • laçlar – antibiyotikler (özellikle gentamicin), anti-viral ajanlar, NSAIDs, Civalı diuretikler • X yapılan çekimlerde kullanılan iyotlu kontarst yapan maddeler • Pestisitler • glilokoller – Etilen glikol Toksik Maddelerin Organizmada Birikimi Biyoakümülasyon Farklı kimyasallar canlılar üzerinden farklı etkileri olabilir. Bir kimyasal metabolizma olma hızı göre daha hızlı alınması halinde kimyasal biyolojik olarak canlıda birikir. Biyolojik birikim dinamik bir süreçtir. Biyolojik birikim insan ve farklı canlılarda belirlenmesi kimyasal etkisiyle meydana gelen olumsuz etkilerin korunmasında önemli oldu unu ve kimyasalların kullanımında düzenlenmesinde kritik bir rol oynar. Kimyasal madde canlıdaki birikimi bir dizi olay sonunda meydana gelir. Kimyasal maddenin alımını bir organizmanın içine giri yollarıyla gerçekle ir bunların ba lıcaları - nefes yolu(solunum) , yutma(sindirim) veya deri yoluyla ile olur Absorbe olan kimyasal madde daha sonraki depolama, metabolizma ve atılımı olayları organizmadan uzakla ır. Depolama, bazen biyolojik birikim ile karı tırılmaması gereken bir terimdir, vücuttaki doku veya organ bir kimyasal geçici süre bulunması depolama anlamına gelir. Depolama kimyasal biyolojik birikim sadece bir yönüdür. (Depolama örnek olarak kı uykusunda hayvanlarda ya depolama veya tohumlarda ni astanın depolama gibi di er do al süreçler için de geçerlidir.). Biyokonsantrasyon bir organizmada bir kimyasal konsantrasyon hava veya su ortamlarına göre organizmanın çevresinden daha yüksek konsantrasyonu biyolojik birikim yapmasıdır. Bu süreç hem do al ve yapay kimyasallar için aynı olmasına ra men biyo-konsantrasyon genellikle organizmaya yabancı kimyasal maddeler gözlenir. Solungaçları (veya bazen deri) yoluyla alım sonra balık ve di er sucul hayvanları, biyokonsantrasyon için genellikle en önemli biyolojik birikim sürecidir. Biomagnification gıda bulunan kimyasal maddeye ba lı bir birikim nedeniyle canlıda yüksek düzeyde kimyasal madde bulunması sürecidir. Tek hücreli alg gibi organizmalardan ba layarak bitki ve giderek daha büyük bir hayvan türleri arasında besine ba lı ba lantılar sonuncunda - Bir kimyasal bir besin zinciri yoluyla artan miktarda üst besin zincirine aktarılır. Tipik bir gıda zinciri algler ba lar ve bununla beslenen canlıları tüketen bir alabalık ile yada insan ile sonlanır. Bu besin a ına giren metabolize olmayan kimyasal maddeler artan miktarda di er besin a ına iletilir. Su ortamında çok az olmasına kar ın Biomagnification sonunda son tüketicide büyük miktarda kimyasal madde gelmi olur. Biomagnification sonucu toprakta seviyeleri milyon bir (ppm), DDT solucan 141 ppm ve köstebekte ise 444 ppm bir konsantrasyon ula tır. Dokulara da ılım gösteren maddeler kendilerine uygun ortam sa layan dokuda birikirler TOKS K MADDE Organoklorlu Poliklorlu biferiler olmayan organik bile ikler) Kur un, Radyum, Flor Kadminyum yotlu Bile ikler B R KT YER (polar Ya dokuları(karaci er,beyin) Kemik Böbrek Tiroit bezi Kan protein tarafından ba lanan bile ikler Plazmada ta ınır. Bazı maddeler biriktikleri yerde de il ba ka yerde zararlı olurlar. Toksinler Toksinler, mikroorganizmaların salgıladıkları bir takım zehirli maddelerdir. Toksinler iki grupta toplanırlar: • Ekzotoksinler • Endotoksinler Ekzotoksinler Ekzotoksinler daha çok gram (+) mikroorganizmalar tarafından meydana getirilirler. Ba lıca Clostridium tetani (tetanoz etkeni), Clostridium etkeni), Clostridium perfringens, Gram (-)lerin bir kısmı, Shigella dysenteria (dizanteri amili), Vibrio cholera (kolera amili) ekzotoksin yapar. Ekzotoksinler mikroorganizma tarafından dı arı salınırlar. Toksinler suda erirler. Bu yüzden bulundukları ortamda hızla yayılırlar. Bakteriler dı ında birtakım hayvanlar da ekzotoksin yapar. Toksinler oldukça iddetli zehirlerdir. Sıvı halde ve beklemekle aktivitelerini kısmen kaybederler. Clostridium botulinum toksini yeryüzünde bilinen en kuvvetli toksindir. Toksinler genellikle polipeptid yapısında maddelerdir. Molekül a ırlıkları 10–90.000 arasında de i mektedir. Isıya ve proteinleri eritici enzimlere kar ı dayanıksızdırlar. Antijenik yapıya sahiptirler. Girdikleri organizmada özel bir takım antikorlar meydana getirirler. Difteri, botulinum ve tetanoz toksini sinir sistemini tutarak bir takım felçlere sebep olurlar. Ekzotoksinler, genellikle sıca a dayanıksız olup 60–80 °C sıcaklıkta tahrip olurlar. Ancak bazı stafilokokların meydana getirdi i enterotoksinler ekzotoksin yapısında oldu u halde 100°C'de 20 dakika dayanıklılık gösterirler. Kolera vibrionları barsaklarda bir enterotoksin meydana getirmektedirler ve kolerada a ırı tuz ve su kaybı meydana gelmesine bu enterotoksin sebep olmaktadır. Streptokoklardan bazıları da ekzotoksin yapısında bir takım maddeler çıkarırlar ki bunlar eritem dedi imiz bir takım döküntülere sebep olurlar. Buna eritrojenik toksin denir. Kızıl hastalı ı, bu toksinlerden meydana gelir. Ekzotoksinlerin iki grubu bulunmaktadır: • Toksofor Toksin niteli indeki gruptur. • Haptofor Antijen niteli indeki gruptur. Ekzotoksinin bu iki grubundan birisi yok edildi inde ötekisi etkinlik kazanır. Misal, formaldehit veya ısıyla toksik grup ortadan kalkar. Sadece haptofor grubu sabit kalır. Böyle bir toksine anatoksin denir. Anatoksini ilk olarak Ramon isimli ara tırıcı 1913'te bulmu tur. Buna Ramon anatoksini de denir. Ramon difteri toksinine % 004'lük formaldehit ilave etmekle toksofor grubunu etkisiz hale getirmi , haptofor grubunun antijenik kaldı ını görmü ve buna difteri ve tetanoz anatoksinlerinden gerek a ı yapmada ve gerekse tedavi edici bir takım antiserumlar elde etmek için hayvanları immunize etmekte faydalanılmaktadır. Endotoksinler Bakterilerin hücre çeperlerinde bulunan dı arıya salgılanmayan, ancak hücrenin parçalanması sonucu meydana çıkan lipopolisakkarit yapısında (yani bakterinin yapı maddelerinden olan) bir takım toksik maddelerdir. Daha çok gram (-) bakteriler tarafından meydana getirilirler. Bunlar da ısıya ve birtakım protein eritici enzimlere kar ı dayanıklıdırlar. Bazıları 100 °C sıcaklı a dayanabilir ve Formol'la (harap olmaz) suda erirler. Genellikle eker-ya -polipeptit yapısında olan bir O antijeni olarak kabul edilir. Bu yüzden de O antikorlarıyla tahrip olurlar. Molekül a ırlıkları 100–900.000 arasında de i mektedir. Ekzotoksinlere oranla daha az toksinlidirler. Endotoksinler bir organizmaya girdikten sonra 1–1,5 saat içinde ate (vücut) yükselmesine sebep olurlar. Bunu, beyindeki ısı düzenleyici merkezi etkileyerek yaparlar. Organizmada ate ten ba ka solunum güçlü ü, ishal ve bacaklarda felce sebep olmaktadırlar. Kanda önce akyuvarların azalmasına, sonra ço almasına sebep olurlar. Kanın pıhtıla masını de i tirirler. ekil Toksinlerin metabolizması Endotoksimik ok Kan basıncı dü er, a ırı terleme olur. Bu okun ba langıcında önce küçük çaplı atardamarlar ve toplardamarlarda bir büzü me olurken vücudun uç kısımlarındaki damarlarda da geni leme olur ve damar geçirgenli i artar. Damar içi maddeler, damar dı ına çıkar. Kalbin atım hacmi azalır. Buna ba lı olarak kan basıncı dü er ve ok tablosu meydana gelir. Bunun sonucunda birtakım hayati organlar (böbrek, kalp, beyin) kansız kalır ve ölüm meydana gelir. Endotoksinlerin yol açtı ı bu ok çe idi, birtakım cinai dü üklerden sonra, bazı cerrahi müdahalelerden sonra ve bazı enfeksiyon hastalıklarının seyri esnasında görülebilmektedir. Organizmada De i im A ız, solunum veya deri yoluyla alındı ında belli bir dozda ve/veya belli bir zaman diliminde biyolojik sistemlerezarar veren maddelerdir. Bir toksik madde vücuda alındı ında de i im sindirim organlarında ba lar. Kana karı an bir toksik madde ta ındıkları organlardaki antiosidan maddeler ile de i ime u rayabilirler. Antitoksit maddeler sayesinde toksik maddelerin parçalanmaları, okside olmaları mümkündür. Bu parçalanma sonucu toksik madde zararı en aza indirilmeye çalı ılıyor. Olu an ürün ba langıçtaki üründen zararlı olabiliyor. Toksik Maddelerin Organizmadan Atılması Birikimden sonra etkiyi ortaya çıkarabilir. Bu olaylar; a) Redüstribisyon: Çok anestezik maddelerin atılım yoludur. Çevresel kirleticilerin böyle bir atılım yolu yok. b) Biyotransformasyon: Bu atılma yolu toksik maddelerin enzimlerin etkisiyle daha az zararlı veya zararsız bile iklere dönü me yoludur. Biyolojik dönü üm ile zararlı etkini ortadan kaldırılması=biyotransformasyon c) Eliminasyon: Vücuda alınan maddeler çok de i ik yolla elimine edilebilirler. Vücuda gaz halinde alınmı olan uçucu zehirli maddeler veya çe itli gazlar solunum yoluyla atılır. Metal vb maddeler safra yoluyla Civa ba ırsak kanalından dı arı atılır. Tükürük bezleri, ter, idrar, süt atılım yolarlıda önemli elimine yollarıdır. Kusma ve ishalle toksik madde büyük bir yüzdesi dı arı atılır. Böbrek, karaci er, safra DDT elimine edilmesinde önemlidir. Gözya ı ise iyotlu maddelerin dı arı atılmasını sa lar. Ter bezleri ve deri yollu, bromür, iyodür, arsenik gibi maddelerin atılmasını sa lar. Süt kanalları da birçok maddeyi dı arı atar. Süt kanalı ile alkol, eter, potasyum iyodür gibi birçok madde atılır. Toksik maddelerin Etkile imi ki veya daha fazla toksik madde varlı ında zehirlilik için 4 konusudur: ekilde etkile im söz Toplam etkile im: Birbirinden ba ımsız olarak etki eden iki bile ikten her birinin etkisi tek ba larına etki etmeleri halinde ortaya çıkacak olan etkiye e ittir. E er bir ki i her bir maddeden de 1 birim alırsa toplam etki 1+1=2 olacaktır. Sinerjik etkile im: ki veya daha fazla toksik madde birlikte etkidiklerinde ayrı ayrı etkilerinin toplamından daha büyük bir etki yaratırlar (1+1=10). Buna örnek olarak; sigara içimi ile asbest, halojenli solventler ile (karbontetraklorür gibi) alkol verilebilir. Potansiyel etkile im: Biri toksik di eri aktif olmayan madde toksik bile enin etkisinden daha büyük bir etki yaratacak ekilde etkile imde bulunurlar. (1+0=5) Antagonistik Ters etkile im: Bir maddenin etkisinin di er maddenin etkisini azaltması ile ortaya çıkar. (1+1=1/2) Örne in Balıklar ortamdaki Zn Cd eliminasyonu (alımı) azaltır. Zn ile Cd arasında antagonistik bir ili ki vardır. Genetik toksisite Genetik toksisite ya da genotoksisite; çekirdek, kromozom ve DNA yapısında meydana gelen DNA eklentileri, DNA kırıkları, gen mutasyonları, kromozom anormallikleri, klastojenite ve anöploidi gibi hasarları kapsayan genel bir terimdir. DNA veya genomun kopyasının çıkarılmasını sa layan enzimlerle etkile ime giren ve mutasyona neden olan genotoksik maddelerin DNA’da hasar meydana getirmesi veya bazı de i imlere yol açması ise genotoksik etki olarak tanımlanmaktadır. DNA molekülünde mutasyonlara yol açan ajanlar ya da mutajenler, DNA üzerindeki etkilerini ya do rudan, ya da genomik bilgilere göre sentezlenen proteinlere ba lanarak dolaylı yolla gösterirler. DNA hasarında rol alan kilit moleküllerde ve yollardaki bozukluklar ise doku hasarı, ya lanma, kanser, infertilite ve bazı genetik ve multifaktoryal hastalıklara yol açmaktadır. ekil Genotoksinlerin Etki Mekanizması ve Sonuçları Genetoksik Testler Genetik toksisite ya da genotoksisite testleri 1970’ lerden beri kullanılmaktadır ve günümüze kadar mutajenik ve genotoksik maddelerin karsinojenik potansiyellerini ölçebilmek için birçok genotoksisite testi geli tirilmi tir. Bu testler, çe itli mekanizmalarla do rudan ya da dolaylı olarak genetik materyalde meydana gelen hasarları saptamak amacıyla geli tirilmi in vitro ve in vivo testlerden olu urlar. Genotoksisite testleri ile mutajenlerin tanımlanması, insanda risk tayininin yapılması ve bu maddelere gereksiz maruziyetin önlenmesi genetik toksikolojinin ba lıca amaçlarını olu turmaktadır. Genellikle kısa dönem mutajenite testleri tarama amaçlı kullanılırken, memeli testleri ise insanda risk tayini için kullanılmaktadır [6]. Genotoksisite testleri esas olarak genomu etkileyebilecek UV ve irradyasyon gibi fiziksel etkenlerin, parazitik enfeksiyonların, sigara, pestisitler, ilaçlar, gıda katkı maddeleri, nanomateryaller gibi birçok kimyasal ajanın genotoksik ve kanserojenik potansiyellerinin tespitinde, ilaçların hem piyasaya sürülmeden önce hem de ilaç kullanan ki ilerdeki genetik etkilerini ve güvenirlili ini ara tırmada, bazı hastalıklarda artmı DNA hasarının tespitinde, genetik hasar ile hastalıklar arasındaki ili kinin belirlenmesinde, kanserden korunmada, kansere duyarlılı ın tayininde ve takibinin yapılmasında biyoizlem testleri olarak kullanılmaktadır . Bile iklerin genotoksik etkisinin saptanmasında tek bir testin tek ba ına yeterli olmadı ı, bu nedenle bile iklerin genotoksik ya da mutajenik aktivitesinin belirlenmesinde bir seri test sisteminin kullanılması gerekti i vurgulanmı tır. Genetik sistemler ile genotoksisitesi test edilmek istenen maddelerin karsinojenik ve mutajenik potansiyelleri arasında ili ki kurulmasını sa layan ve en yaygın olarak kullanılan standart in vitro ve in vivo mutajenite testleri; AMES testi, Comet testi, Kromozom anormallikleri (KA) testi, Karde kromatit de i imi (KKD) testi ve Mikronükleus (MN) testidir. Salmonella / Mikrozom Mutajenite (AMES) Testi Ames testi olarak da adlandırılan Salmonella/mikrozom mutajenite testi, kimyasal maddelerin mutajenik etkilerinin ara tırılmasında kullanılan, test parametreleri açısından en iyi standardize edilmi ve mutajen/karsinojen etkisi en iyi bilinen kimyasallarla geçerlili i en fazla kabul edilmi bakteriyel test sistemlerinden biridir. Ayrıca hızlı, ucuz ve uygulanabilirli inin kolay olması nedeniyle çok yaygın bir kullanım alanına sahiptir. Bu test, insanlarda ve deney hayvanlarında tümör olu umunda somatik hücrelerin tümör baskılayıcı genlerinde meydana gelen nokta mutasyonların saptanmasında ve kimyasalların DNA ile etkile imlerini önleyerek mutajenik ve karsinojenik etkilerini ortadan kaldıran antimutajenik ve antikarsinojenik maddelerin tayininde de sıklıkla kullanılmaktadır. Ames testinde, histidin operonunun de i ik bölgelerinde çe itli mutasyonlar içeren Salmonella typhimurium’un mutant su ları kullanılmaktadır. Bu testin temeli, S. typhymurium’un yapay mutasyonla olu turulmu olan histidin sentezleme yeteneklerini kaybetmi su larının, sitokrom P-450 enzimlerini içeren memeli karaci er post mitokondriyal süpernatant (S9) varlı ında veya yoklu unda, test bile eni ile muamele edildikten sonra ikinci bir mutasyon geçirip histidini sentezleyebilen ve histidinden ba ımsız ortamda ço alması esasına dayanır. Histidinsiz ortamda üreyebilmelerine yol açan kendili inden geri mutasyona u rayan koloniler sayılarak mutajenite belirlenmektedir. Ortamda pozitif mutajen bir kimyasal madde varsa, geri mutasyonla ço alan bakteri koloni sayısı istatistiksel olarak anlamlı artmaktadır. ekil Ames testinin uygulanması ve mutajeniteyi gösteren koloniler Comet Testi(Comet Assay) Tüm kimyasal, biyolojik ve çe itli fiziksel stres faktörlerinin canlıların hormon, enzim, karbonhidrat ve protein metabolizmalarını etkiledi i, fizyolojik ve morfolojik de i ikliklere yol açtı ı bilinmektedir. Aynı ekilde DNA üzerinde stres faktörlerinin hasar olu turup olu turmadı ı, e er hasar olu turuyor ise hasar derecesinin belirlenmesi, çevreye ve do aya duyarlılık açısından önemli oldu u gibi hedef organizmanın gelece i açısından da önemlidir. Günümüze kadar DNA hasarının belirlenmesi ile ilgili farklı birçok metot kullanılmı tır. Pahalı, uzun süren, çok özel donanım ve sarflar gerektiren uzmanlık isteyen bu yöntemlerin DNA hasarlarının belirlenmesinde alternatif yöntemleri gerektirmektedir. Bu ihtiyaca yanıt olarak geli tirilen “tek hücre jel elektroforez” veya “Comet assay ” adında DNA hasarını ve seviyesini gösteren bir metot olarak ortaya çıkmı tır. Tek hücre Jel elektroforezi (Comet assay) sucul organizmalardaki DNA hasarı tespit etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Kirleticinin tipi ve özeli i belirlenmeden de örne in tarımda kullanılan ehir kanalizasyon atıkları, böcek ilaçları ve olası di er kirleticilerin göldeki organizmaların (sazanlar Cyprinus carpio) üzerine etkisi (DNA hasarı) belirlenebilir. Bu yola genotoksik etkilere sahip maddelerin ortamda oldu u ve erken uyarı sistemi olarak Comet assay kullanılabilece i belirlenmi tir Son yıllarda geli en Comet tekni i, çe itli ajanların yol açtı ı DNA tek ve çift zincir kırıklarının tespiti için kullanılan hassas, hızlı ve güvenilir bir yöntemdir. Comet yöntemi, birçok memeli hücresinde çe itli ajanların indükledi i DNA hasarı ve onarım bozuklu unun tayinini amaçlayan çalı malarda kullanılmaktadır. DNA kırıklarının tayini prensibine dayanan bu yöntem, pek çok fiziksel ve kimyasal mutajenin özellikle insanlarda yol açtı ı DNA hasarının tayininde, kanser hastalarında DNA hasarının derecesini ve tamirini tespit etmede, bazı kalıtsal hastalıkların prenatal tanısında, bazı hastalıklarda artmı DNA hasarını belirlemede kullanılan bir biyoizlem testidir. Ayrıca genotoksinleri ilk etki bölgelerde de erlendirebilmesi, hemen hemen tüm ökaryotik hücrelere uygulanabilmesi, dü ük hasar seviyesini ölçebilmes, az sayıda hücre örne i gerektirdi i için hızlı, basit ve ucuz bir yöntem olması gibi avantajlarından dolayı geni bir kullanım alanına sahiptir. Kontrol 30 µM Dibromonitro-methane 40 µM Dibromonitro-methane ekil Farklı dozlarda meydana kuyruk tipleri. Comet yöntemi, alkali pH’da farklı molekül a ırlıklarına ve farklı elektrik yüke sahip DNA moleküllerinin elektriksel alanda farklı göç etmeleri esasına dayanmaktadır. Bu yönteme göre, hücreler veya çekirdekçikler öncelikle agaroza yerle tirilmekte, daha sonra lizis ve alkali elektroforez tamponunda yürütme ve nötralizasyon i lemlerinden geçirilerek floresan boya ile boyanmaktadır. Floresan mikroskop ile incelenen preparatlarda zarar görmemi DNA’lar comet (kuyruk) olu turmazken, hasar görmü DNA moleküllerindeki fragmentler farklı moleküler a ırlıklarına ve farklı elektrik yüklerine sahip olacaklarından elektriksel alanda farklı hızlarda hareket ederek çekirdekten dı arı do ru göç etmekte ve kuyruklu yıldız görünümü olu turmaktadırlar. ekil Hasarsız DNA (a) ve hasarlı DNA ta ıyan nükleusların (b) Comet testi ile görünümü Comet assay kimyasal risk de erlendirmesi veya sucul türlerin izlenmesinde, genotoksik etkinin de erlendirilmesinde kullanılmaktadır. Birçok farklı balık türü örne in, sazan (C. carpio) gökku a ı alabalı ı (Oncorhyncus mykiss), yılan kafa (Channa punctatus) genotoksik maddelerin etkilerinin belirlenmesi için kullanılmı tır. Comet assay genotoksik potansiyeli olan herbisit ve pestisitleri risk de erlendirmesinde kullanılmı tır. Yeti kin balıklar (Zebra balı ı, Danio rerio) yanı sıra yavru ve embriyolar da comet assay çalı malarında kullanılmaktadır. Birçok çalı ma sulardaki ksenobiyotikler. ile DNA hasarı arasında ili ki bulunmu tur. Ksenobiyotiklerin sucul canlılarının DNA üzerine etkisi gösteren ba ka yöntemler olmasına ra men comet assay hız, basitlik konusunda avantaj sa lamaktadır. Günümüzde sucul organizmaların kirleticilere erken a ama etkisini de erlendirmek önemi artırmı tır. Bu nedenle comet assay birçok ara tırmada tercih edilmektedir. Balıklarda toksik maddelerin, genotoksik belirteç olarak kullanılabilir genetik de i ikliklere neden olabilir. Farklı kirleticilerin, insanlar ve do al hayatı üzerine etkileri Comet assay ile ara tırılabilir. Kirleticilerin xenobiyotiklerin metabolizması sonucu kanserojen ve mutajen etkiler ortaya çıkabilir ve DNA hasarı Comet assay ile belirlenebilir. Kromozom Anormallikleri (KA) Testi Kromozomal anormallikler DNA düzeyindeki hasarın bir sonucu olarak ortaya çıkmaktadır. Kromozom kırıkları DNA’daki onarılmamı çift zincir kırıklarından, yeni yapıya sahip kromozomlar ise DNA’daki zincir kırıklarının yanlı onarılmasından kaynaklanmaktadır. Genetik materyalde olu an bu tip hasarlar tamir edilemedi inde ortaya çıkan yüksek KA frekansı ise, artmı kanser riskini göstermektedir. KA testi, mutajenler tarafından indüklenen çe itli yapısal ve sayısal kromozomal anormalliklerin saptanması amacıyla sıklıkla kullanılan standart bir yöntemdir. In vitro KA testi ile memeli hücre kültürlerinde, in vivo KA testi ile genellikle kemik ili i hücrelerinde kromozom anormalli i frekansı de erlendirilebilmektedir. Ayrıca in vivo KA testi, özellikle mutajenik hasarın belirlenmesinde türe ve dokuya göre de i ebilen metabolizma, farmakokinetik ve DNA onarım mekanizmaları gibi faktörlerin de erlendirilmesine de olanak sa lamaktadır. In vitro memeli KA testinde, hücrelerin mitoz bölünme geçirmesini sa layan ortamlarda, genellikle periferal kan lenfosit hücreleri inkübe edilmektedir. In vivo KA testinde ise genellikle hedef doku olarak vaskülarizasyonu fazla ve hızlı sirkülasyona sahip hücre populasyonu içeren kemik ili i kullanılmaktadır. In vitro KA testinde kültürler hasat edilmeden genellikle 2 saat önce, in vivo çalı malarda ise hayvanlar sakrifiye edilmeden 2-4 saat önce, bir tübilin polimerizasyon inhibitörü olan ve hücre bölünmesini metafaz a amasında durduran kol isin uygulanmaktadır. Kültürlerden veya kemik ili i hücrelerinden uygun protokollere göre metafaz hücreleri elde edilmekte ve kromozomlarda ortaya çıkan çe itli yapısal ve sayısal anormallikler tespit edilebilmektedir. ekil Kromozom anormallikleri içeren metafazlar. a- Fragment, b- Karde kromatit birle mesi, c- Kromatit kırıkları, d-Kromozom kırı ı, e- Poliploidi, f- Endoreduplikasyon Karde Kromatit De i imi (KKD) Testi KKD, karde kromatitlerin homolog lokusları arasında DNA replikasyon ürünlerinin simetrik de i imidir ve DNA çift zincir kırıklarının homolog rekombinasyon yoluyla onarılmasını göstermekedir. Ayrıca KKD’ler nokta mutasyonların indüksiyonu, gen amplifikasyonu ve sitotoksisite ile yakından ili kilidir. Bu test, çe itli ajanların mutajenik ve karsinojenik etkilerinin, özellikle kromozomlarda olu an yapısal de i imlerin ara tırılmasında önemli bir yere sahiptir. Mutajen ve karsinojen oldu u bilinen maddelere maruz kalan hücrelerde ve kromozom kırılganlı ı ve yatkınlı ı ile karakterize edilen çe itli kalıtsal hastalıklarda KKD frekansının arttı ı ve artmı KKD frekansı ile tümör olu umu arasında lineer bir ili kinin oldu u saptanmı tır. KKD testi ile özellikle DNA eklentileri olu turan veya DNA replikasyonu ile etkile ime giren mutajen bile ikler saptanmaktadır. KKD testinde, DNA kırıklarını görünür hale getirmek için hücre kültürlerine DNA’da timin analo u gibi davranan Bromodeoksiüridin (BrdU) maddesinin eklenmektedir ve bu maddenin hücre döngüsü sırasında karde kromatidlerin arasına girmesi sa lanarak homolog kromozomlardaki DNA parçalarının kar ılıklı de i imi gösterilmektedir. Kültürlerdeki hücreler ço alırken DNA’ların replikasyonu sırasında yeni sentezlenen polinükleotid ipli ine ortamda bulunan BrdU içeren bromurasil nükleotidleri geçmektedir. Ultraviyole lambası ile ı ınlanmaya maruz bırakıldı ında DNA içine yerle mi olan BrdU daha açık renkte boyanmı bölgeler olarak görülmektedir. Kromatidlerin farklı boyanmasına neden olan bu boyanma farkı ile DNA’da karde kromatidler arasında olu an de i imler gözlenebilmektedir ekil a- BrdU ile karde kromatit de i iminin belirlenmesi, b- Karde kromatit de i imleri içeren metafaz pla ı Mikronükleus (MN) Testi MN’ler genellikle hücre siklusunu kontrol eden genlerdeki eksiklerden, mitotik i deki hatalardan, kinetokordan veya mitotik aygıtın di er parçalarından ve kromozomal hasarlardan kaynaklanan, hücrenin mitoz bölünmesi sırasında ortaya çıkan, esas çekirde e dahil olmayan, tam kromozom veya asentrik kromozom fragmanlarından köken alan olu umlardır. MN sayısındaki artı , çe itli ajanların hücrelerde olu turdu u kromozom düzensizliklerinin ve somatik hücrelerdeki genomik kararsızlı ın indirekt göstergesi olarak de erlendirilmektedir. Yapılan çalı malarda, çe itli fiziksel ve kimyasal ajanlara maruz kalan insanlarda, kanser ve genomik düzensizlik ile karakterize edilen çe itli hastalıklarda MN frekansının önemli ölçüde yüksek oldu u bulunmu tur MN testi, mitoz ile olu an tüm hücre tipleri üzerinde in vitro ve in vivo olarak uygulanabilmesi nedeniyle genetik toksikoloji ara tırmalarında kullanılan yaygın bir test haline gelmi tir. In vitro MN testinde, uygun ortamlarda inkübasyona bırakılan hücre kültürlerine, ilk mitozdan önce kültürün yakla ık 44. saatinde sitokalasin-B maddesi ilave edilmektedir. Bu madde sitokinezi inhibe etmekte ve bir hücre siklusunu tamamlayan binükleat (çift nükleuslu) hücrelerin olu umunu sa lamaktadır. nkübasyon süresi sonunda kültürler protokollere uygun ekilde hasat edilmekte ve preparatlarda MN bulunduran binükleat hücrelerin oranı tespit edilmektedir. In vivo MN testinde ise, sitokinezi bloke edilmemi memeli eritrosit hücrelerindeki MN sıklı ı belirlenmektedir. Bu test ile genellikle kemik ili inde ve/veya periferal kan hücrelerindeki olgunla mamı (polikromatik) eritrositlerin MN olu umu bakımından analizi yapılmakta ve test edilen bile i in genetik bir hasar olu turup olu turmadı ı saptanmaktadır ekil Mikronükleus içeren binükleat hücreler Kanser Olu umuna Neden Olan Maddeler Kanser, hücrelerin a ırı ve zamansız ço almalarına, immün sistemin gözetiminden kaçmalarına ve nihai olarak da uzaktaki dokuları da istila ederek metastazlar olu turmalarına yol açan metabolik ve davranı sal de i iklikler geçirdikleri, çok basamaklı bir süreçtir. Kansere neden olan de i iklikler hücre ço almasını ve ömrünü, kom u hücrelerle ili kileri ve immün sistemden kaçma kapasitesini kontrol eden genetik programlardaki modifikasyonların birikmesiyle ortaya çıkar. Büyüme faktörlerin otokrin bir haberle me ile sürekli olarak kanser hücrelerinde sentezlenir. Bu süreç, regülasyonu bozulmu , normal hücre büyümesini ve davranı ını denetleyen kurallara uymadıkları için “asi” olarak nitelendirilebilecek hücrelerden olu an bir kitlenin olu umuna neden olur. Örne in otokrin faaliyet ile gerekli büyüme faktörleri kanser hücresinden sentez elenir. Sentezlene büyüme faktörleri sentezlenen hücreyi ve di er kanserle mi dokuların büyümesini te vik eder hızla büyüyerek, fizyolojik i levleri altüst eder. Ayrıca kanser hücreleri da ılım yaparak asıl dokularından farklı yerlerde hızla ço alıp büyüyebilir. ekil dokudaki tümor hücreleri Kanser hücreleri bölünmesini kontrol eden bu sistem bozulur ve hücreler kontrolsüz bir ş ekilde bölünmeye baş larlar. Bu ş ekilde oluş an hücreler doku içerisinde toplanı r ve dokunun fonksiyonları nı bozmaya baş larlar. Böyle toplanmı ş hücrelerin oluş turduğ u kitleye tümör adı verilir. Tümörü oluş turan hücrelerin bölünmesi normal vücut hücrelerine göre çok hı zlı dı r. selim (benin) tabiatlı dı r. Hı zlı ş ekilde Tümörlerin bazı ları büyümelerine rağ men sadece bulundukları yerde kalı rlar. Bunları n ameliyatla alı nması sonucu problem ortadan kalkar. Bazı tümörler ise habis (malin) tabiatlı dı r. Bunları n hücreleri, bulundukları yerden ayrı larak kan yoluyla vücudun diğ er bölgelerine taş ı nı r ve buralarda yerleş erek çoğ alı rlar. Plazma zarı ve sitoplazmada çok köklü değ iş iklikler olmuş tur. Zar geçirgenliğ i artmı artmı ş tı r. Bazı zar proteinleri kaybolmuş veya değ iş miş tir. Kaybolanları n yerini yenileri almı ş tı r. Hücre iskeleti büzülmüş veya organizasyonu bozulmuş tur. Bazen her ikisi de olur. Enzim aktivitesi değ iş miş ve glikoliz artmı ş tı r. ekil kanseri farklı a amaları Kanserle en bir hücrede hücreyi ölüme götüren programlı hücre ölümünü sa layan bazı faktörlerin üretimi azalabilir yada tamamen durur. Bu durumda hücre kanserle me gidebilir. Ba lıca ölüm sinyaleri: • • • Tümör nekrozis faktör - alfa ("TNFα") TNF reseptörüne ba lanır. Lenfotoksin (tümör nekrozis faktör – beta olarak ta bilinir) de TNF reseptörüne ba lanır. Apoptozis; geli mi organizmalarda hücreler arası ili kilerin gere i olarak gereksinim duyulmayan ve fonksiyonları bozulan hücrelerin, çevreye zarar vermeden programlı ölümüdür. Embriyo döneminden ba layarak tüm ya am boyunca apoptotik mekanizma ve programlı hücre ölümü vardır. Bazı hücreler yıllarca ya arken bir kısmı sadece birkaç saat ya arlar. Deri, gastrointestinal sistem ve immün sistem gibi pek çok dokuda devamlılık apoptozis ve hücre yenilenmesine ba lıdır. Apoptozis, köken olarak apo (ayrı), ptozis (dü en) kelimelerinden olu mu tur. Apoptoz (kopma, dü me) sonbaharda yaprak dökümünü tanımlayan bir kelimedir. Önemli ve farklı hüc re ölümü biçimi olan apoptoz, pro ramlanmı , kontrol edilen ve seçici bir hücre ölümüdür. Hücre intiharı ile e anlamlı olarak kullanılmaktadır. Bir grup içindeki belli bazı hücrelerin kendi- kendilerini yok ettikleri pro ramlı bu ölüm biçimi, di er bir hücre ölümü olan nekroz-dan farklı oldu u bilinmelidir. Nekroz, yalnızca patolojik durumlarda ortaya çıkar ve iltihabi reaksiyon mevcuttur. Ayrıca ATP kayıpları da nekrozla ili kilidir. Apoptoz; aktif ve düzenli bir olaydır. Pro ramlanmı ve kontrol edilen bir hücre ölüm biçimidir; burada ATP kayıpları yoktur. Apoptoz, hiçbir zaman iltihabi reaksiyona neden olmaz. Organizmanın dengeli ya amını sa layan apoptoz, fizyolojik oldu u kadar patolojik olaylarda da rol oynamaktadır. Önemi, biyolojik olaylarda gereksiz ve zararlı hücrelerin yok edili ini sa lamasından, organizma-nın kendi iç dengesinin devamlılı ına katkıda bulunmasından ileri gelmektedir. Apoptoz, fizyolojik ve patolojik olmak üzere pek çok durumda kar ımıza çıkar. 1-Embriyogenezis sırasında a ırı yapılmı hücrelerin programlı olarak ortadan kaldırılması olayında görülür. 2-Eri kinlerde hormon ba ımlı dokuların gerilemesinde (involüsyon organ atrofisi) görülür: Postlaktasyonel (sütten kesilmi ) meme salgı hücrelerinde regresyon, menopozda ovarian follikül atrofisi, menstrüel siklusda endometrium hücrelerindeki ölüm, örnektir. 3-Prolifere hücre topluluklarındaki hücre kayıpları; buna örnek barsak kriptlerindeki epitel hücre sayılarının sabit tutulmaları için, hücre ölümü örnek verilebilir. 4- ltihabi yanıtın sonlandırılması; ekstravazasyondan sonra, iltihabi dokuda görevini tamamlamı lökositlerin ölümü, apoptozis ile olmaktadır. 5-Sitotoksik T lenfositler tarafından olu turulan hücre ölümü: Virus ve tümör hücrelerine kar ı olu turulan bir savunma mekanizmasıdır. Bunların öldürülerek elimine edilmelerini sa lar. Apoptozisin indüksiyonu ,Hücre yüzey ölüm reseptörlerinin uyarılması Sitokrom c’nin salıverilmesi Apoptozom olu umu (sitokrom c+Apaf-1 +kaspaz-9) Mitokondriyal transmembran potansiyelin de i mesi ,Kaspazların aktivasyonu Fosfatidilserinin hücre membranının iç yüzünden dı yüze transloke olması, DNaz’ın aktivasyonu sonucu DNA’nın fragmentasyonu (internukleozomal DNA fragmentasyonu) ,Yapısal proteinlerin yıkılmasına ba lı olarak apoptozise özgü morfolojik de i ikliklerin meydana gelmesi ile olur. Fas ligand (FasL), Fas adlı bir hücre-yüzey reseptörüne ba lanan bir moleküldür. (CD95 olarak ta bilinir Kanser genleri Kanserin hedefledi i genetik programlar insan genomuna da ılmı genlerde yazılıdır. nsan DNA’sının 23 000 kadar gen içerdi i dü ünülmektedir. Bu genlerin birkaç bin kadarı (3000–5000) kanserde regülasyonu bozulan genetik programlarda rol alan proteinleri kodlamaktadır. i levini kaybeden bir gen, kritik bir proteinin anormal düzeylerde üretimine (çok az ya da çok fazla), anormal bir protein üretimine ( i lev kazanmı ya da kaybetmi ), ya da bir proteinin hiç olmamasına sebep olabilir. Bu ekilde etkinle mi bir gen, “onkogen” olarak adlandırılır çünkü hücre ço almasını hızlandırır. Tersine, bazı genler ise, etkin olmadıklarında kanser geli imine katkıda bulunurlar. Ço u kanser sadece tek bir hücreden (ya da az sayıda hücreden) do ar . Bu hücre kanserli olmak için onkogenlerde ve tümör baskılayıcı genlerde hücrenin normal sınırının çok ötesinde ço almasını sa layacak birkaç de i iklik geçirmelidir. Bu süreç “asi” hücrelerden olu an bir klonun olu umuna yol açar. E er organizma bu klona tolere ederse ve rahatsız edilmeden kalırsa, ço almaya devam edebilir ve bu süreç içinde içerdi i hücreler gittikçe artan sayıda modifikasyon biriktirir. Böylesi bozulmu bir süreçte, sadece en uygun ve en saldırgan hücreler hayatta kalacak ve daha örgütsüz olan hücrelerin yerini alacaktır. Tümörler bu ekilde malign hale gelirler. Bu aynı zamanda kanserin tedavisinin bu denli zor DNA diziliminde mutasyon adı verilen küçük de i iklikler meydana geldi inde kanser ba layabilir. Bu de i iklikler tek bir baz de i ikli i olabilir ve bu durumda bir kodonu tanımlayan 3 bazdan biri de i mi olur ve bir proteine farklı bir proteinin eklenmesine yol açar. Bazı durumlarda, bu, söz konusu proteinin aktivitesini dramatik bir biçimde de i tirmek için yeterlidir. Ba ka DNA mutasyonları ise, çok sayıda bazı etkileyebilir ve genomdan birkaç gen içeren bir DNA parçası kopar; ya da bu DNA parçası genomda ba ka bir yere yerle erek biti ik olmayan DNA parçalarının birle mesiyle olu an yeni genler olu arak yeni, anormal proteinlerin sentezine yol açar. • ekil ksenobiyotiklere ba lı hücre hasarı kanser olu umu Tüm kanser türlerinin ortak yönü, kontrol edilemeyen zararlı bir hücre büyümesidir. Kanser olu umuna "kanserojenez" denir. Kanserojenezde (henüz bilinmeyen bir nedenle) bölünen ana hücreden, anormal geli me göstererek tümor hücresine dönü en iki yavru hücre ortaya çıkar. Genel olarak ba ta bazı zararlı kimyasal maddeler olmak üzere, bazı virüslerin, yüksek enerjili ı ınların (X-ı ınları, -ı ınları, -ı ınları, -ı ınları, UVB-ı ınları),beslenme bozukluklarının, sigara ve tütün kullanımının, genetik faktörlerin, hormonal faktörlerin, ba ı ıklık sistemindeki zayıflı ın, çalı ma ortamı ve bazı meslek etkenlerinin "kansorejeneze" neden oldukları anla ılmı tır. Sigara dumanında, ba ta 3,4-benzpiren ve çe itli nitroso bile ikleri olmak üzere,birden fazla kanserojen madde vardır. Kanserojenaz olgusu, tüm dı etkenlerin yanısıra bir "genetik yatkınlık" olarak ortaya çıkabilmektedir. Büyüklükleri ne olursa olsun, böylesi de i iklikler “genetik de i imler” ya da “mutasyonlar” olarak adlandırılır. Bu de i iklikler kanserli hücrelerin DNA dizimlinin saptanmasıyla belirlenebilir. Metabolizmaya giren tüm toksinler hedefledikleri doku yada dokularda hasar yaparlar. Özelikle a ır metaller(Berilyum , Kadmiyum , Kobalt , Krom Kur un, Nikel , Arsenik) insanda belirli dokularda etkilerini gösterdikleri bilinmektedir. kadmiyum oksit (CdO) kadmiyum selenid (CdSe), kadmiyum sülfat hidrat (CdSO4 . H2O), kadmiyum klorür monohidrat (CdCl2 . H2O) vb. birçok kadmiyum bile i i yanısıra; kadmiyum metalinin de kanserojenik oldu unu belirlenmi tir. Sitokrom P450 Enzimi ve Tümör Sitokrom P450 enzimlerinin gerçekle tirdi i reaksiyonlar, karsinojenleri aktif veya inaktif hale getirir. Belirli bir P450 enzim alt tipinin yoklu u veya varlı ı tümör olu umuna sebep olabilir veya aksine tümör olu umunu engelleyebilir. nsandaki sitokrom P4501A2, yanmı besinlerin ve sigara dumanının karsinojenik tesirlerinden kısmen sorumlu olan enzimdir. Gıdaları (ekmek, patates, patlıcan, et, vb.) fazla kızartma veya yakma, besindeki aminoasitleri ve karbonhidratları de i tirerek heterosiklik aminler olarak bilinen kimyevî bile iklerin olu masına sebep olur. Heterosiklik aminler P450 enzimi tarafından aktive edilerek kanser olu umunu uyarıcı molekül haline getirilirler. Metallerin Karsinojenik Etkileri Deney Hayvanlarında Metallerin Karsinojenik Etkileri Metal Deney Hayvanı Be Fare, sıçan, maymun Cd Fare, sıçan, tavuk Co Sıçan, tav an Kr Tümör Bölge Osteosarkom Karsinoma Kemik Akci er Sarkoma Teratoma Enjeksiyon bölgesi Testisler Sarkoma Enjeksiyon bölgesi Fare, sıçan, tav an Sarkoma Karsinoma Enjeksiyon bölgesiAkci er Fe Hamster, fare, sıçan, tav an Sarkoma Enjeksiyon bölgesi Ni Fare, sıçan, kedi, hamster, tav an Sarkoma Karsinoma Enjeksiyon bölgesi Kobay, sıçan Karsinoma Akci erBöbrek Pb Fare, sıçan Karsinoma Böbrek Ti Sıçan Sarkoma Enjeksiyon bölgesi Zn Tavuk, sıçan, hamster Karsinoma Teratoma Testisler Bir bardak greyfurt suyu bazı ilaçlarla birlikte alındı ı zaman, ilaçların doz a ımı göstermesi nedeniyle, toksik hatta ölümcül etki gösterebilmektedir. Greyfrut - ilaç toksik etkisinde, sitokrom P450 (P450 veya CYP) ailesinin bir bireyi olan CYP3A4 enziminin rolü vardır. Klinik tedavide kullanılan ilaçların %50si hem ince ba ırsakda hem de karaci erde bulunan CYP3A4 tarafından metabolize edilirler. Greyfurt meyvasının iç kısmı, zarı ve suyu içinde bulunan bazı kimyasal maddeler (naringenin O-glikozit, bergamotin ve kumarin türevleri ve di erleri), ince ba ırsakda bulunan CYP3A4’e ba lanarak, önce bu enzimin fonksiyonunu etkisiz hale getirirler ( nhibisyon), hemen sonrada CYP3A4 proteinin hemen parçalanması neticesinde, (bu durum intihar inhibisyonu diye adlandırılmaktadır) CYP3A4 ile metabolize edilen ilaçlar, olması gerekenden daha az olarak metabolize edilir. Neticede, ilaçlar, doz a ımı etkisini gösterir. öyle ki, ki inin aldı ı ilacın dozu, aynı olmasına ra men, bir bardak greyfrut suyundan sonra, sanki 2-5 kez daha fazla dozda ilaç almı gibi bir etki görülür. International Agency for Research on Cancer (IARC), kimyasal maddeleri insandaki karsinojenik etki risklerine göre be gruba ayırmı tır: Grup 1. nsanda Karsinojenik Etkililer: Arsenik ve bile ikleri, kadmiyum, krom (6 de erli), nikel ve bile ikleri bu gruptadır. Grup 2A. nsanda Karsinojenik Etki Olasılı ı Bulunanlar: Cisplatin bu grupta yer almaktadır. Grup 2B. nsanda Muhtemelen Karsinojenik Etkili Olanlar: • Kur un ve anorganik bile ikleri bu gruptadır. Grup 3. nsandaki Karsinojenik Etkileri Yönünden Sınıflandırılabilir Olmayanlar Grup 4. nsanda Karsinojenik Etkisi Olmayanlar Karsogenik maddeler Fiziksel,Kimyasal Ajan Kanser Tipi Görülme sıklı ı Arsenik Akçi er, Deri Nadir Asbestos Mesothelioma, Akçi er Sık olmayan Benzen Myelogenous leukemia Sık Diesel yakıt Akçi er Sık Formaldehyde Burun, nasopharynx Nadir Yapay fibriller Akçi er Sık olmayan Ionizing radiation Kemik ili i, di er organlar Sık Mineral ya lar Deri Sık Nonarsenikl Pesticides Akçi er Sık Boyalar Akçi er Sık olmayan Polychlorinated Biphenyls Karaci er, Deri Sık olmayan Radon (alpha Patiküleri) Akçi er Sık olmayan s Deri Sık olmayan Tablo çe itli toksik maddeler ile insan hedef doku ve organları Arsenik Asbest Benzen Berilyum Kadmiyum Krom Nikel Radan Vinilklorür PAH Akci er,Deri,Karaci er Akci er,Böbrek Lösemi Akci er Akci er Akci er Akci er Akci er Akci er,Karaci er Akci er,deri Serbest Radikaller ve Oksidatif Stres Serbest radikaller (oksidan ürünler) ile antioksidan etkile imini farklı hücre tiplerine farklılık gösterir. Moleküller, bir veya daha fazla atomlardan, bir veya daha fazla elementlerin kimyasal ba larla birle mesinden meydana gelmi tir. Atomlar; tek bir nüve (çekirdek), nöronlar, protonlar ve elektronlanlardan olu ur. Atom çekirde indeki protonların (pozitif yüklü parçacıklar) sayısı, atomu çevreleyen elektronların (negatif yüklü parçacıklar) sayısını belirler. Elektronlar kimyasal reaksiyonlarla ilgilidir ve molekül olu turmak için, atomları birbirine ba layan maddedir. Elektronlar atomu yörünge biçiminde bir veya birkaç kat kabuk eklinde çevreler. En içteki kabuk iki elektrona sahip oldu unda dolar. lk kabuk doldu u zaman, elektronlar ikinci kabu u doldurmaya ba lar. Bir atomun kimyasal davranı ını belirleyecek en önemli yapısal özellik, dı kabuktaki elektron sayısıdır. Dı kabu u tamamen dolu olan bir madde, kimyasal reaksiyonlara girme e iliminde de ildir, stabildir (hareketsiz). Atomlar maksimum stabiliteye ula mak için, dı kabu unu dolu hale getirmeye çalı ırlar. Atomlar genellikle di er atomlarla elektronlarını payla arak dı kabuklarını doldurmaya çalı ır. Serbest radikaller dı yörüngede e le -memi (çiftlenmemi ) tek bir elektronu bulunan kimyasal moleküllerdir. Bu özellikleri nedeniyle son derece de i ken- dengesiz yapıda oldu undan, kolayca inorganik ve organik kimyasallarla reaksiyona girer. Bunlar hem organik hem de inorganik moleküller halinde bulunur. Di er bile iklerle süratle reaksiyona girerek, stabilite kazanmak için, gerekli elektronu kazanmaya çalı ır. te serbest radikaller en yakın stabil moleküle saldırarak o moleküllün elektronunu çalarak zararlı etkisini gösterir. Serbest radikal tarafından saldırılan molekül, elektronunu kaybedip serbest radikale dönü ür. Süreç bir kez ba layınca ardı ık zincirleme olaylar, canlı hücrenin ya a-mının bozulmasıyla sonuçlanır. Hücrelerde olu tu u zaman, hücresel proteinler ve lipidler oldu u kadar nükleik asidlerle de süratle etkile ek onları parçalar. Buna ek olarak serbest radikaller otokatalitik reaksiyonları ba latır. Serbest radikallerle reaksiyona giren moleküller, yeni serbest reaksiyonlara dönü erek zincirleme hasarlara yol açar. Hücre içinde pekçok reaksiyon, serbest radikallerin olu umundan sorumludur. Çe itli reaksiyonlar sonucu bunlar ortaya çıkar. 1- Hücre içi metabolik olaylar sırasında olu an redüksiyon-oksidasyon (redoks) reaksiyonlarında görülür. Bu olaylarda; süperoksit radikali (O2-), hidrojen peroksitx (H2O2) ve hidroksil radikali (OH) gibi, önemli serbest radikaller olu ur. Hücre içinde olu tu unda süratle çe itli membran molekülleri oldu u kadar, proteinleri ve nük-leik asidleri (DNA) de parçalayarak hasar verir. Böyle DNA hasarları; hücre ölümünde, ya lanmada ve maligniteye dönü ümde söz konusudur. Normal ko ullarda bu serbest radikaller, antioksidanlarla yok edilebilir. E er antioksidanlar yoksa veya serbest radikal üretimi çok artarsa, hücrelerde hasar kaçınılmaz olacaktır. 2- Radyasyon enerjisinin (ultraviyole ı ık, X- ı ınları) absorbsiyonunda iyonize radyasyonun etkisiyle hücre içindeki su hidrolize olur. Suyun bu radyolizisi sonucu hidroksil (OH) ve hidrojen (H) serbest radikalleri ortaya çıkar. 3- Demir ve bakır gibi de i imli metaller, bazı hücre içi reaksiyonlarda elektron alıp verme özellikleri nede-niyle serbest radikaller ortaya çıkar. 4- Ekzogenös (dı kaynaklı) kimyasal maddelerin enzimatik metabolizması sonucu karbon tetraklorid (CCl4) den, karbon tetraklorür (CCl3) serbest radikali olu ur. 5- Nitrik oksit (NO), endotel hücreleri ve makrofaj gibi, bazı tip hücreler tarafından sentez edilen, serbest radikal gibi davranan önemli bir kimyasal medyatördür. Nitrik oksit oksijenle reaksiyona girdi inde, NO2 ve NO3 gibi, di er serbest radikalleri de olu turur. Bir redoks tepkimesinde bir bileş iğ in elektron kaybetmesine oksidasyon, baş ka bir bileş iğ e elektron eklenmesine redüksiyon denir. ekil redüksiyon ve oksidasyon Dı orbitallerinde çiftlenmemi elektron içeren atom veya moleküllere radikal adı verilir ve “R” ile gösterilir. ekil ba lıca serbest oksijen türleri Serbest Radikaller, üzerinde elektron fazlalı ı veya eksikli i nedeniyle yüklü olan kimyasal olarak aktif atom veya moleküllerdir. Serbest Radikaller özellikle reaktif tür oksijen içerirler. Bunlar; hidrojen peroksit, alkoksit ve ozon gibi e le memi elektronu bulunmayan oksijen türevleri ile hidroksil, peroksil, alkoksil, azot oksit, azot trioksit ve süperoksit radikallerini içerir. Serbest radikaller atomun üzerindeki nokta i areti payla ılmamı elektronları gösterir. Kararsız bir yapı gösteren bu tanecikler bir an önce kararlı hale ula mak isterler. Bu bile ikler organizmada normal metabolik yolların i leyi i sırasında veya çe itli dı etkenlerin etkisiyle olu abilir. Çok kısa ya am süreli, ancak yapılarındaki dengesizlik nedeniyle çok aktif yapıda olup tüm hücre bile enleri ile etkile ebilme özelli i göstermektedir. Orbitalinde bir ya da daha fazla çiftlenmemi elektron ta ıyan halojen atomlar (Cl ve Br), hidrojen atomu, Na, K gibi alkali metal atomları ve oksijenin redüksiyon ara ürünleri süperoksit (O2˙ ), hidrojen peroksit (H2O2), hidroksil (OH˙), gibi 11 ba ımsız, kısa ömürlü, reaktif atomlar serbest radikal olarak tanımlanmaktadır Di er taraftan bazı atom kombinasyonları ise bir orbitalinde tek elektron bulunduran da ılımları nedeniyle radikaldir. ekil Farklı moleküllere ba lı ROS olu umu. Serbest radikaller : • bir veya daha fazla e le memi elektrona sahip, • kısa ömürlü, • kararsız, • molekül a ırlı ı dü ük ve • çok etkin moleküller olarak tanımlanır. Ço u olayda serbest radikal üretimi, pato-mekanizmanın bir parçasıdır ve pek çok ksenobiyoti in toksisitesi, serbest radikal üretimi ile ilgilidir. Ortaklanmamı (e le memi ) elektron içeren atom, atom grubu veya moleküller serbest radikal olarak tanımlanırlar. Ancak Fe3+, Cu2+, Mn2+ ve Mo5+ gibi geçi metalleri de ortaklanmamı elektronlara sahip oldukları halde serbest radikal olarak kabul edilmezler, fakat serbest radikal olu umunda önemli rol oynarlar. Serbest radikaller pozitif yüklü (katyon), negatif yüklü (anyon) veya elektriksel olarak nötral olabilirler. Serbest radikal tanımına göre moleküler oksijen, bir biradikal (diradikal) olarak de erlendirilir. Biradikal oksijen, radikal olmayan maddelerle yava reaksiyona girdi i halde di er serbest radikallerle kolayca reaksiyona girer. Sekil DNA üzerinde meydana gelen hasarlar. Örne in önemli bir hava kirlili i etkeniolan nitrit dioksit (NO2) endotel kaynaklı relaksan faktör(vazodilatör) olan nitrik oksit (NO) bu tip radikallerdir Demir, bakır, mangan, molibden gibi geçi metalleri dı yörüngelerinde birer elektron ta ımalarına ra men radikal karakter göstermezler Nitrik oksit (NO) ve oksijen kaynaklı Serbest Radikalleri :yarılanma ömrü çok kısa ve sadece çevre hücreleri etkileyen serbest radikal bir gazdır. L-arginin, moleküler oksijen ve NADPH’ den nitrik oksit sentetaz (NOS) tarafından sentezlenmektedir. SSS inde kan akımı ve nörotransmitter salınımını düzenler. Makrofajlarca mikroorganizmalar ve tümör hücrelerine kar ı sitotoksik bir metabolit olarak kullanılır Endotelde sentez edilir, takiben guanil siklaz aktivasyonu,buna ba lı cGMP artı ı ile guanil siklaz aktivasyonu ve sonuçta damar duvarındaki düz kaslarda gev eme (vasodilatasyon) yapar. ekil Ba lıca ROS kaynakları Serbest radikal kabul edilen atom ve moleküller elektron konfigürasyonlarının yanısıra, termodinamik yapıları ve lokal kinetik reaktiviteleri ile de erlendirilirler). Oksidan ve antioksidan sistem vücutta tam bir denge içerisindedir Hergün ekzojen (UV, radyasyon) ya da endojen kaynaklar (Sitokrom P450, NADPH oksidaz) aracılı ıyla öncelikle O2 kaynaklı reaktif ürünler olu maktadır. Bu ürünler vücudun antioksidan defans mekanizmaları SOD, katalaz, GSH–Px, glutatyon (GSH) tarafından zararsızla tırılmaktadır Oksidatif stres ya lanma ve bazı hastalıklarda önemli rol oynar. ekil antioksidan enzimler Serbest radikaller, hücrelerde endojen ve ekzojen kaynaklı etmenlere ba lı olarak olu urlar. Ekzojen kaynaklı etmenler arasında parakuat, alloksan gibi kimyasalların etkisi altında kalma, karbon tetraklorür, parasetamol gibi ilaç toksikasyonları, iyonize ve ultraviyole radyasyon, hava kirlili i yapan fitokimyasal maddeler, sigara dumanı, solventler gibi çevresel faktörler, nitrofurantoin, bleomisin, doksorubisin ve adriamisin gibi antineoplastik ajanlar, alkol ve uyu turucular gibi alı kanlık yapıcı maddeler bulunması nedeniyle serbest radikaller toksikolojik açıdan da önemlidir Kadmiyum ve kur un gibi bazı çevre kirleticilere uzun süre mesleki maruz kalmalar, oksidatif strese neden olabilir ki bu, biyolojik sistemlerdeki istenmeyen etkilerin altında yatan bir mekanizmadır. Oksidatif stres basit bir ekilde, vücudun antioksidan savunması ile hücrelerin lipid tabakasının peroksidasyonuna neden olan serbest radikal üretimi arasındaki dengesizlik olarak tanımlanabilir. • Serbest radikaller vücudun her yerinde elektron verip yada alabilirler. Böylelikle hücreler, proteinler ve DNA’ya zarar verebilirler. • Pankreasta yo unla ırsa eker hastalı ına, gözde katarakta, kanda ise kalp ve dola ım sistemi hastalıklarına sebep olurlar. • Serbest radikallerin vücutta tetikleyici olarak sebep oldu u hasarların ilk belirtileri; Deride buru ma, sarkma ve renginde kararma eklindedir. Ayrıca kronik yorgunluk ve bitkinlik semptomları görülür. Serbest radikaller • • • • hidroksil, süperoksit, nitrik oksit ve lipid peroksit radikalleri gibi de i ik kimyasal yapılara sahiptir. Biyolojik sistemlerdeki en önemli serbest radikaller, oksijenden olu an radikallerdir. Oksijen, süperoksit grubuna (O’2) bazı demir-kükürt içeren yükseltgenme-indirgenme enzimleri ve flavoproteinlerin etkisiyle indirgenir. Son derece etkin olan ve hücre hasarına yol açan süperoksit grubu, bakırlı bir enzim olan süperoksit dismutaz (SOD) aracılı ında hidrojen peroksit (H2O2) ve oksijene çevrilir. Süperoksit grubundan daha zayıf etkili olan H2O2, dokularda bulunan katalaz, peroksidaz ve glutasyon peroksidaz (GPx) gibi enzimlerle su ve oksijen gibi daha zayıf etkili ürünlere dönü türülerek etkisiz kılınır. Hücrede bulunanbir organel olan Peroksizom çe itli substratlardan O2’e H+ aktararak, yan ürün olarak H2O2 olu turan enzimler içerirler. Hücre için zehirli olabilecek maddeleri oksitleyerek zehirsiz hale getirirler. (örn. alkol). Dietilditiyokarbamat gibi süperoksit dismutazın etkinli ini engelleyen maddeler, süperoksit gruplarının zararsız hale getirilmesini sınırlandırırken, lipid peroksidasyonu hızlandırırlar. Ayrıca katalazın etkinli ini engelleyen maddeler (aminotriazol gibi herbisidler) de etkin oksijen gruplarına veya bu grupları olu turan maddelere duyarlılı ı artırır . Serbest oksijen radikallerinin, ilaç ve toksinle olu an reaksiyonlar, kur un zehirlenmesi, aminoglikozit nefrotoksisitesi, a ır metal nefrotoksisitesi, karbon tetraklorüre ba lı karaci er hasarı, glomerulonefritis, hepatitis B, iskemi ve reperfüzyon, Vit E eksikli i, kanser, amfizem, hiperoksi, bronkopulmoner displazi, arteroskleroz, pankreatitis ve romatoid artrit gibi pek çok hastalı ın patogenezisinde etkili oldukları öne sürülmektedir . ekil ROS üzerine etkili enzimler Süperoksit gruplarının hızlı bir ekilde olu turdu u singlet oksijen, hücre zarlarının • • • • fosfolipid, glikolipid, gliserid ve sterol yapısındaki doymamı ya asitleriyle reaksiyona girerek peroksitler, alkoller, aldehitler, hidroksi ya asitleri, etan ve pentan gibi çe tli lipid peroksidasyon ürünlerini olu turur. Lipid peroksitler, indirgenmi glutasyona (GSH) ba ımlı selenyumlu bir enzim olan GS-peroksidaz tarafından lipid alkollere çevrilerek inaktive edilirse de, gerek süperoksit gruplarıyla fazla miktarda lipid peroksitlerin ekillendirilmesi ve gerek selenyum eksikli i ve gerekse ortamdaki GSH’nın tükenmesine neden olabilen dietilmaleat, dioksin gibi maddelerin bulunması, lipid hidroperoksitlerinden serbest lipid grupların olu masına yol açar. Serbest lipid grupları da, ayrıca doymamı ya asitlerinin peroksidasyonuna neden olur. a.Katalitik serbest radical uzakla tırılması O2.- - spontaneous dismutation - superoxide dismutase (SOD) - Seruloplasmin H2O2 - glutathion peroxidase (GTPx) - katalaz (CAT) Organik hydroperoksidaz- GTPx Disülfit - GTPx Oxidised ascorbate - GTPx b. Serbest radikal ba layan moleküler (antioksidantlar) 1. Vitamin E (α-tocopherol) 2. Redükte edilmi askorbik asid 3. Yüksek düzeydeki ve konsantrasyondaki 4. Dü ük molekül a ırlık thioller (sistein ) 5. Büyük molekül a ırlıklı e m.w. thioller (albumin) c. Fe ve Cu uzakla tırılması 1. Ferritin, transferrin, lactoferrin (Fe) 2. Ceruloplasmin (Cu, Fe) 3. Serum albumin (Cu) Hücre zedelenmesine neden olan pek çok farklı yol vardır; fakat bunların hepsi öldürücü de ildir. Bununla birlikte herhangi bir zedelenmeden kaynaklanan, hücre ve doku de i iklik-lerine yol açan, biyokimyasal mekanizmalar oldukça karma ıktır ve di er intrasellüler olaylar ile sıkıca birbiri içine girmi tir. Bu nedenle, sebep ve sonuçları birbirinden ayırdetmek müm-kün olmayabilir. Bir hücrenin yapısal ve biyokimyasal komponentleri o kadar yakın ili kide-dir ki, zedelenmenin ba langıç noktası önem ta ımayabilir; fakat pek çok sekonder etki süratle olu ur. Hücre hasarlarına neden olan bazı zedeleyici ajanların patojenik mekanizmalarıyla ilgili bi-linen pek çok özellik vardır. Örne in, aerobik solunumun siyanürle zehirlenmede mitokondri-yada oksijen ta ıyıcı bir enzimin (sitokrom oksidaz) inaktive edilmesi, ATP’yi tüketerek hi-poksi yoluyla hasar meydana getirir, yani intrasellüler asfiksiye yol açar. ntrasellüler osmotik dengenin korunması için elzem olan sodyum, potasyum ve adenozin trifosfat (ATP)x aktivite-lerinde azalmalara neden olur. Bunlar korunamadı ı zaman, hücre içine dı ortamdan sıvı akı- ı olur, hücre süratle i er, rüptüre olur ve nekroza gider. Yine aynı ekilde anaerobik bazı bakteriler, fosfolipaz salgılayarak hücre membran fosfolipidlerini parçalayıp, hücre membra-nında direkt hasar meydana getirir. Hücre zedelenmesinin pekçok eklinde, hücreyi ölüme gö-türen moleküler mekanizmalardaki ba lantıları anlamak bu kadar kolay de ildir.Reversibl zedelenmenin neden oldu u hücresel bozukluklar onarılabilir ve zedeleyici etki hafifletilebilirse, hücre normale döner. Kalıcı veya iddetli zedelenme, o bilinmeyen “dönü ü olmayan nokta” yı a arsa irreversibl zedelenme ve hücre ölümü meydana gelir. rreversibl ze-delenme ve hücre ölümüne neden olan dönü ü olmayan nokta, hala yeterince anla ılamamı -tır. Sonuç olarak; hücre ölümüne neden olan bilinen ortak bir son yol yoktur. Bütün bunlara ra men, hücre ölümünü anlamak ve açıklayabilmek için, bir miktar genelleme yapılabilinir. rreversibl hücre zedelenmesinin patogenezinde ba lıca iki önemli olay vardır. Mitokondrial disfonksiyonun düzelmeyi i (oksidatif fosforilasyon ve buna ba lı ATP üretiminin yapılama-ması) ve hücre membranındaki a ır hasardır. Zedelenme le lgili Bazı Özellikler: -- Zedeleyici stimulusa hücresel yanıt, zedeleyicinin tipine, onun süresine ve iddetine ba lıdır. Bu nedenle dü ük dozda toksinler veya iskeminin kısa sürmesi, reversibl (dönü lü) hücre zedelenmelerine neden olur. Halbuki daha büyük toksin dozları veya daha uzun süreli iskemi, irreversibl (dönü süz) zedelenme ile sonuçlanır ve hücre ölüme gider. -- Zedeleyici stimulusun sonuçları; zedelenen hücre tipine, hücrenin uyum yetene ine ve ge-netik yapısına ba lı olarak da farklılıklar gösterir. Örne in, bacaktaki çizgili iskelet kası, 2- 3 saatlik iskemileri tolere edebilir. Fibroblastlar da dirençli hücrelerdir. Buna kar ın kalb kası hücresi (myosit), yalnızca 20-30 dakikalık zaman içinde ölüme dayanabilir. Bu zaman, nöron- da 2- 3 dakikadır. -- Tüm stresler ve zararlı etkenler, hücrede ilk etkilerini moleküler düzeyde yapar. Hücre ölü- münden çok önce, hücresel fonksiyonlar kaybolur ve hücre ölümünün morfolojik de i iklikle- ri, çok daha sonra ortaya çıkar. Histokimyasal veya ultrastrüktürel teknikler, iskemik zedelen- medeki de i iklikleri birkaç dakika ile birkaç saat içinde görülebilir hale getirir. Örne in, myokardial hücreler iskemiden 1, 2 dk sonra, nonkontraktil (kasılamama) olur. skeminin 20- 30 dk’sına kadar, ölüm meydana gelmez. Ölümden sonraki de i ikliklerin, ultrastrüktürel dü-zeyde de erlendirilmesi için, 2- 3 saat, ı ık mikroskobu ile görülebilme düzeyine gelebilmele-ri için (örn. nekroz), 6- 12 saat geçmesi gerekir. Morfolojik de i ikliklerin çıplak gözle görü-lebilir hale gelmesi, daha da uzun bir zaman alır. -- Patolojik açıdan iki ana tipte hücre ölümü vardır. Farklı zedeleyici etkenler, nekroz veya apoptoz eklinde hücre ölümüne neden olur. ATP de kayıplar ve hücre zarı hasarları, nekroz-la ili kilidir. Apoptoz; aktif ve düzenli bir olaydır. Pro ramlanmı ve kontrol edilen bir hücre ölüm biçimidir. Burada ATP kayıpları yoktur. Apoptozis, hücre içi veya hücre dı ı uyarılara kar ı genetik kontrol dahilinde (programlı) olarak ortaya çıkan hücre ölümüdür. Hücre ölümü nekroz ve apoptozis olmak üzere iki ekilde görülebilir. Nekrotik hücre ölümü, bir programa ba lı olmaksızın meydana gelen doku zedelenmelerinde ortaya çıkan hücre ölümüdür. Nekrozda hücre i er, plazma membranı ve hücre içi membranlar, kromozomlar parçalanır. Apoptoziste ise hücre büzülür, buna kar ın çekirdekte bulunan kromatin materyalinde yo unla ma görülür. Büzülen hücre parçalanır, apoptotik cisimler açı a çıkar. Bu cisimler yakla ık bir saat içinde makrofajlarca ya da kom u epitelyum hücrelerince yutulur. -- Hücre zedelenmesi hücre komponenetlerinden bir veya bir kaçında ortaya çıkan biyokimya-sal veya fonksiyonel bozukluklardan kaynaklanır. Zedeleyici stimulusun en önemli hedef nok-taları unlardır: (a)Adenozin trifosfat (ATP) üretim yeri olan mitokondriler, (b)hücre ve organellerinin iyonik ve osmotik homeostazı için gerekli olan hücre membranı, (c)protein sentezi, (d)genetik apareyler (DNA iplikci inin bütünlü ü) ve (e)hücre iskeleti çok önemlidir. Mitokondriyal Zedelenme: Memeli hücrelerinin tümü, temelde oksidatif metabolizmaya ba lı oldu undan mitokondriyal bütünlük hücre ya amı için, çok önemlidir. Mitokondri hüc-renin “enerji santralı” olarak bilinir. ATP hücredeki bütün intrasellüler metabolik reaksiyonlar için, gereken enerjiyi sa lar. Mitokondrilerde üretilen ATP deki enerji, hücrelerin ya amı için elzemdir. Yine bu mitokondriler, hücre zedelenmesi ve ölümünde de çok önemli bir rol oynar. Mitokondriler sitozolik (hücre içi) kalsiyumun artmasıyla, serbest radikallerle (aktif oksijen türevleri), oksijen yoklu unda ve toksinlerle zedelenebilir. Mitokondriyal zedelenmenin iki ana sonucu vardır: 1)Oksidatif fosforilasyonun durmasıyla ATP nin progresif olarak dü mesi, hücre ölümüne götürür. 2)Aynı zamanda mitokondriler bir grup protein içerir. Bunlar içinde apoptotik yolu harekete geçiren protein (sitokrom c) de bulunur. Bu protein, mitokondride enerji üretimi ve hücrenin ya amı için, önemli bir görev yapar. E er mitokondri dı ına sitozo-le sızarsa, apoptozisle ölüme neden olur. Bazı nonletal patolojik durumlarda mitokondriaların sayılarında, boyutlarında, ekil ve fonksiyonlarında çe itli de i iklikler olabilir. Örne in hücresel hipertrofide, hücre içindeki mitokondri sayısında artma vardır. Buna kar ın atrofide, mitokondri sayısında azalma görülür. Antioksidanlar Serbest oksijen radikallerinin etkilerini ortadan kaldırmak için antioksidanlar adı verilen çe itli savunma mekanizmaları geli mi tir. Antioksidanlar lipid peroksidasyonunu engellemeleri yanında protein, nükleik asitler ve karbonhidratların korunmasını sa larlar. Serbest radikaller ve reaksiyon ürünleri biyomoleküller, fagositler ve myofibroblastların aktivitelerini artırırlar. Lipid peroksidasyonu ve lipid peroksidasyon ürünleri ile olu turulan fibrozun, bazı hayvan modellerinde antioksidanların kullanımı ile azaldı ı gösterilmi tir. Satellit hücrelerin aktivasyonlarının antioksidan etkisiyle bloke edildi i gösterilmi tir. Hücre kültürü ortamında, sıçan stellat ve kuppfer hücreleri fonksyonlarına antioksidanların etkileri ara tırılmı ve bu iki hücrenin düzenleyici fonksyonları aynı zamanda karaci er hasarından da sorumlu tutulmaktadır. Damar sertli i (ateroskleroz) ve ROS: Kanda a ırı miktarda LDL bulunması durumunda LDL’ler, süperoksit ve H2O2 gibi etkenler vasıtasıyla oksitlenir. Oksitlenmi LDL’ler retiküloendoteliyal sistem makrofajları tarafından reseptör aracısız olarak yutulur ve köpük hücre olu umu olur. ekil: Köpük hücre olu umu, Düz kas hücrelerinde kolesterol esterlerinin birikmesiyle de arteriyel duvarlarda aterosklerotik plaklar geli ir. ROS metabolizması Evrimsel olarak bakıldı ında 4.6 milyar önce olu an dünya ilk artlarında oksijen yoktu. Oksijen 3 milyar önce mavi ye il algler tarafında fotosentez sonunda atmosferde yüzde 21 oranında olu mu tur. Canlıya alınan oksijenin %85–90 mitokondrilerce kullanılır. Normal artlarda enzimlerin oksijen maruz kalarak bozulması çok yava tır. ROS etki mekaniznası 1954 yılında bulunmu tur. Serbest radikaların hücre içinde oksitatif stres yol açtı ı bulunmu tur. Serbest radikaller, hücrelerde endojen ve ekzojen kaynaklı etmenlere ba lı olarak olu urlar. Endojen etmenler organizmada normal olarak meydana gelen oksidasyon ve redüksiyon reaksiyonları ile olu urlar. Ekzojen kaynaklı etmenler arasında stres, virüsler, enfeksiyon, parakuat, alloksan gibi kimyasalların etkisi altında kalma, pestisidler, karbon tetraklorür, parasetamol gibi ilaç toksikasyonları, iyonize ve ultraviyole radyasyon, hava kirlili i yapan fitokimyasal maddeler, sigara dumanı, solventler gibi çevresel faktörler, sisplatin, nitrofurantoin, bleomisin, doksorubisin ve adriamisin gibi antineoplastik ajanlar, hiperbarik oksijen, trisiklik antidepresanlar, demir, bakır, kadmiyum, nikel, krom, civa gibi metal iyonları, asbest lifleri, mineral tozlar, ozon, karbon monoksit, silika, aflatoksin B1 ve PCB (poliklorlubifenil)’ler sayılabilir. Bir hücrede ROS (Reaktif Oksijen Parçaları) Prooksidantlar ve antioksidant arasında dengenin bozulması ile hasar meydana gelir. Oksitatif stres serbest radikal olu umudur, ba ımsız serbest bir yada iki elektron ta ıyan moleküllerdir paramagnetik özeliklere sahiptir. Oksijen moleküler olarak serbest radikaldir. O2----H-O=O-H hidrojen peroksit molekülü olu ur OH ve H2O molekülerine dönü ür. nsanın solunum sonunda aldı ımız oksijenin yüzde 2-3 kısmı ROS dönü ür. ROS içinde özellikle OH radikali çok aktiftir. O2 ve bir çok ROS difüzyona u rarken OH difüzyon olmaz uperoksit radikali çok aktiftir. difüzyonla kontrole elden en yüksek kinetik katsayısına sahiptir. Aldı ımız havanın yüzde 1 kadarı superoksit olu ur buda a ır ba lı olarak 1.7 kg meydana gelir. bu ekzersizle 10 kat artar.Serbest radikaller bir çok biyolojik süreçlerde önemli bir rol oynar, bunların bazıları ya am için gereklidir, örne in nötrofil granülositler tarafından bakterilerin hücre içinde öldürülmesi. Serbest radikaller bazı hücre sinyalizasyon süreçlerinde yer aldıkları gösterilmi tir. Buna redoks sinyalizasyonu adı verilmi tir(NO). ekil: ROS ba lı DNA hasarı Oksijenli serbest radikallerin en önemlileri süperoksit ve hidroksil radikalidir. ndirgeyici artlarda moleküler oksijenden meydana gelirler. Ancak, reaktif özelliklerinden dolayı, bu serbest radikaller hücre hasarına neden olan yan reaksiyonlara girerler. Ço u kanser tipinin serbest radikaller ve DNA arasındaki reaksiyonların sonucu olu tu u, bunun sonucu olarak mutasyonların meydana geldi i ve bunların hücre döngüsüne olumsuz etki etti i ve potansiyel olarak kötücüllü e yol açtı ı dü ünülmektedir. DNA hasarı süreklidir, oksijen metabolizması sonunda DNA hasar görür. Onarım tam olmayabilir yada hatalı onarım Genetik sabitlik bozulur. Kanser yada mutasyona yol açar. Do al seçimle mutasyonlar türlerin farklıla masına neden olur. DNA hasarı hücre içinde olabilir, amino grupların hidroliz olması, yada dı gelen etkiler ı ınlar ilaçlar vb. DNA moleküler yapısında farklıla malar olabilir hidroliz, metile me, oksitatif DNA molekülü üzerinde sıklıkla olur. DNA zincirinde kırılma pirin yada purin uzakla masında olur. Amin gruplarının suyla reaksiyonu ile TP53 mutasyonlarını görülür. Metabolizma sonunda DNA oksijen ile etkile erek zarar verebilir. ROS oksijen metabolizması sonunda ortaya çıkar. Dı etkilerde ROS ortaya çıkmasına neden olur. Oksitatif stres ya anın kaçılmaz sonucu olarak sürekli ortaya çıkacaktır. Buna ba lı hastalıklar ortaya çıkar. DNA hasarı onarım mekanizmaları tarafında düzeltilir. SENSÖRler DNA hasarını belirler, Tolere edileblir, Onarım, Apoptosis görülebilir Ya lanmanın bazı belirtileri (ateroskleroz gibi) vücudu olu turan kimyasalların serbest radikaller tarafından oksidasyonuna ilgilidir. Buna ilaveten, serbest radikaller alkole ba lı karaci er hasarına katkıda bulunur. Sigara dumanındaki radikallerin akci erde bulunan alfa-1 antitripsini inaktive etti ine dair bulgular vardır. Bu süreç amfizem olu umunu hızlandırır.Serbest radikallerin rol oynadı ı dü ünülen di er hastalıklar arasında Parkinson hastalı ı, ya lılık ve ilaç nedenli sa ırlık, izofreni ve Alzheimer Hastalı ı da bulunmaktadır. Demir depo hastalı ı hemokromatoz, klasik bir serbest radikal sendromudur, serbest radikallerle ili kilendirilmi olan bir belirtiler kümesi ile beraber görülür: hareket bozuklu u, psikoz, deri pigmenti melanin bozuklukları, sa ırlık, atrit ve diyabetes mellitus gibi. Ya lanmanın serbest radikal teorisine göre ya lanma sürecinin altında serbest radikaller yatar, buna kar ın mitohomesis süreci serbest radikallere ma ruz kalmanın ya am süresini uzatabilece ini dü ündürmektedir. Serbest radikaller ya am için gerekli oldu u için, serbest radikallerin neden oldu u hasarı en aza indirmek ve meydana gelen hasarı onarmak için vücudun çe itli mekanizmaları bulunmaktadır. Bunlar arasında süperoksit dismutaz, katalaz, glutatyon peroksidaz ve glutatyon redüktaz enzimleri sayılabilir. Tablo ba lıca antioksidan ve reaksiyonları Bunlara ek olarak, antioksidanlar bu savunma mekanizmalarında önemli rol oynar. Bunlar ba lıca A vitamini, C vitamini, E vitamini ve polifenol antioksidanlarıdır. Ayrıca, bilirubin ve ürik asit de bazı serbest radikalleri nötralize ederek antioksidan gibi etkiyebilir. Bilirübin hemoglobinin yıkımından meydana gelir, ürik asit ise pürin türevlerinin yıkımından olu ur. A ırı miktarda bilirubin sarılı a neden olabilir, bu da merkezî sinir sistemine zarar verebilir. A ırı ürik asit ise gut hastalı ına neden olur. ekil reaktif oksijen metabolizma yolu Lipid peroksidasyonu, ya ların yükseltgenmesi sonucu bozulmasıdır. Ya ların genel bozulma biçimi, bile imlerindeki doymamı moleküllerin oksijenle yükseltgenmesi olup bunun sonucu aldehit, keton, hidroksi asitler, keto asitler, alkoller ve daha küçük moleküllü ya asitleri meydana gelir. Bu çe it bozulmaya peroksidasyon denir ve yükseltgenme ile meydana gelir. Linoleik asidin yükseltgenmesi daha az ho a gitmeyen koku verir. Linoleik asidin yükseltgenmesinde ise pek az ho a gitmeyen koku duyulur. Bu ekildeki yükseltgenerek bozulmayı ı ık, ısı, nem ve bazı metaller katalize eder. Doymamı asil lipidlerin peroksidasyonu: Oleik, linoleik ve linolenik asid gibi asil lipid yapıları bir veya daha fazla asil grubuna sahiptir ve böylece kolaylıkla hidroperoksitlere oksitlenir. Onu takip eden reaksiyonlar sonucunda çok sayıda öteki bile ikler meydana gelir. Bu yüzden gıdaların normal depolandı ı artlarda doymamı ya asidleri dayanıklı gıda yapıları olarak sayılamaz. Otoksidasyon, lipoksijenazın katalizledi i ve lipid peroksidasyonu olarak adlandırılan prosesten ayrılmalıdır. Her iki oksidasyon hidroperoksidleri üretir. Fakat ikincisi yalnız enzim varlı ında meydana gelir. Lipid peroksidasyonu ile çok sayıda uçucu olan ve uçucu olmayan bile ikler meydana gelir. Uçucu olanlar özel kokulu bile ikler olduklarından doymamı asil lipidlerini az miktarda içeren gıdalarda veya az miktarda lipidlerin oksidasyona u raması halinde de lipid peroksidasyonu derhal fark edilebilir. ekil ya asitlerinin peroksidasyonu ROS ba lı DNA hasarı Serbest radikaller vücutta; hücre membran lipit ve proteinlerinin yapısını bozarak hücre membranını akı kanlı ını bozar ve hücre fonksiyonunu engeller, nukleus membranını etkileyerek genetik materyalde DNA kırılmaları ve mutasyonlara neden olur. Bu hasarları lipit peroksidasyonu, proteinler arasında disülfit ba ı olu umu ve DNA hasarına yol açarak meydana getirirler. En fazla olu an oksidatif DNA lezyonlarından biri olan 8OHdG, DNA replikasyonu esnasında G/C, T/A transversiyon mutasyonuna neden olur. Oksidatif hasara ba lı mutasyonel yük artarken koruyucu ve onarıcı proteinlerin azalması/hasarlanması mitokondrilerin hasar ve mutasyona yatkınlı ını arttırır.Mitokondrial DNA’da oksidasyon riskinin yüksek olmasının nedeni reaktif oksijen türevlerinin olu um yerinin iç membrana yakınlı ı ve koruyucu histonlarının bulunmaması sonucudur. Genetik materyalin moleküler bütünlü ünde endojen veya ekzojen faktörlerin etkisiyle meydana gelen tüm de i iklikler DNA hasarı olarak adlandırılır. Genomik DNA’nın bütünlü ü çevresel faktörlerin etkisiyle sürekli olarak tehdit altındadır. DNA replikasyonu ve DNA rekombinasyonu gibi hücresel olaylar sırasında da endojen olarak DNA’nın yapısında de i iklikler olu abilir .DNA hasarı, hücrenin ya amı boyunca yaygın olarak görülen ve mutasyon, kanser, ya lanma ve sonuçta hücre ölümüne yol açabilen bir olaydır. DNA, ya am boyunca hücresel metabolitler (ROS) ve ekzojen ajanlar tarafından sürekli olarak de i imlere maruz kalır. Bu de i imler sonuçta tek hücreli organizmalarda hücresel ölüme veya çok hücreli organizmalarda dejenerasyon ve ya lanmaya sebep olabilir . Reaktif oksijen türleri DNA’da 20’den fazla oksidatif baz hasar ürününün olu masına yol açar. Bu hasara u rayan bazlar arasında 8-hidroksi-2’-deoksiguanozin (8-OHdG) oldukça duyarlı ve en sık kar ıla ılan oksidatif DNA hasarı belirtecidir. Antineoplastik olarak kullanılan sisplatinin reaktif oksijen türlerinin olu umuna yol açtı ı ve renal dokuda antioksidan enzim aktivitesini engelledi i, gram negatif bakteriyel enfeksiyonlara kar ı yaygın olarak kullanılan gentamisinin ise renal dokularda antioksidan enzim düzeylerini etkilemedi i veya azalttı ı bildirilmi tir . Antikarsinojenik olarak kullanılan tirapazaminin çift zincirli DNA’da pürin ve primidin rezidülerinin olu umuna yol açarak önemli derecede DNA hasarı yaptı ı, bir antrasiklin türevi olan doksorubisinin topoizomeraz II ve RNA polimeraz II enzimlerinin inhibisyonuna yol açıp, yanlı yazılım ve kopyalamaya neden olarak serbest oksijen radikalleri olu turdu u bildirilmi tir. Penisilin türevi bir antibakteriyel olan amoksisilinin, 5 mM (milimolar) düzeyde hamster hücre kültürüne uygulandı ı ve hücre içi reaktif oksijen türlerinin olu umuna yol açarak ilk 1 saatte DNA hasarının en yüksek seviyeye ula tı ı ve 6 saatin sonunda bazal düzeye indi i bildirilmi tir. Di er bir antibiyotik olan basitrasinin fare eritrolökemi (MEL hücre kültürü) hücrelerinde DNA hasarına yol açtı ı gösterilmi tir . Çevre sa lı ı uygulamalarında, ha ere mücadelesinde yaygın olarak kullanılan bazı pestisidlerin DNA hasarına yol açtı ı, 18 pestisid uygulayıcısı ve 18 ki ilik kontrol grubundan olu an çalı mada, bazı organik fosforlu insektisitlere (fenitrotiyon, diklorvos, klorprifos ve diazinon) maruz kalan uygulayıcıların idrar 8-OHdG düzeylerinin kontrol grubundan çok yüksek düzeylerde saptandı ı bildirilmi tir. Sıçanlara tek doz 400 mg/kg DEET (N,N-diethyl-m-toluamide), 1,3 mg/kg permetrin ve bunların kombinasyonu dermal yolla uygulandı ında, permetrinin idrarda önemli düzeyde 8-OHdG artı ına yol açmadı ı, DEET ile kombinasyon halinde uygulandıklarında idrarda önemli düzeyde 8OHdG artı ı tespit edilmi tir. ekil: DNA hasar tipleri Global pestisid kullanımının % 30’undan fazlasını olu turan sentetik piretroid pestisitlerden Tip II piretroid pestisid olan sipermetrinin beyin, böbrek, karaci er, dalak, kemik ili i ve lenfositlerde DNA hasarı yapıcı etkisi ara tırılmı tır. Bu amaçla ipermetrin erkek albino farelere 12.5, 25, 50, 100 ve 250 mg/kg/vücut a ırlı ı dozlarında be gün boyunca periton içi yolla uygulanmı ve tüm organlarda doza ba lı olarak DNA hasarında artı a yol açtı ı bildirilmi tir (Patel ve ark., 2006). talya’da gıdalarda yaygın olarak bulunan 15 pestisid (ditiyokarbamat, benomil, prosimidon, metidatyon, klorprifosetil, paratiyon-metil, klorpropam, paratiyon, vinklozolin, klorfenvinfos, primifos-etil, tiabendazol, fenarimol, difenilamin, klorotalonil) karı ım halinde ve alt gruplara ayrılarak toplam 1 mg/kg/gün dozunda sıçanlara a ız yolu ile uygulanmı ve bunlardan difenilamin ve klorotalonilin doza ba lı olarak karaci erde 8-OHdG düzeyinde artı a neden oldu u bildirilmi tir. Karbamat grubu pestisidlerden karbofuran ve dört metaboliti (karbofuranfenol, 3-ketokarbofuran, 3-hidrokarbofuran, nitrozokarbofuran) farelere 0.1, 0.2 ve 0.4 mg/kg dozlarda periton içi yolla iki enjeksiyon halinde uygulanmı ve periferal kan lenfositlerinde DNA hasarı yapıcı etkisi ara tırılmı tır. Comet testi ile yapılan çalı ma sonucunda 3-ketokarbofuranın önemli düzeyde DNA hasarına neden oldu u rapor edilmi tir .Sıçan karaci er mikrozomlarında olu an etilbenzen metabolitlerinin oksidatif DNA hasarına yol açtı ı gösterilmi tir . P450 redüktazla muamele edildi inde serbest nitrozin ve nitrozin peptidlerinin bakıra dayalı DNA hasarına neden oldu u gösterilmi tir. Ferritin ve hemosiderinin hidroksil radikali olu umuna i tirak etti i, farmakolojik dozlarda uygulanan melatonin hormonunun DNA hasarına yol açtı ı bildirilmi tir .8-hidroksi-2’-deoksiguanozin (8-OHdG) ve 8-hidroksiguanin (8-OHGua)’in Olu um Mekanizması Guanin, DNA bile enleri içerisinde en dü ük iyonizasyon potansiyeline sahip olan ve oksidasyona en yatkın olan bazdır . Modifiye bir baz olan 8hidroksi-2’-deoksiguanozin, reaktif oksijen türlerinin DNA’da yaptı ı 20’den fazla oksidatif baz hasar ürününden [Oksidatif DNA Hasarı] biri olup guaninin 8. karbon atomuna hidroksil radikali atakları sonucu olu an, oksidatif DNA hasarının duyarlı bir göstergesidir. ROS’un DNA’da yaptı ı bu baz hasarürünlerinden en sık kar ıla ılan ve mutajenitesi en iyi bilinen 8-OHdG’dir. Bu ürün, normal oksidatif metabolizma sırasında üretilen endojen ROS veya ekzojen kaynaklı ROS tarafından DNA’da ekillenen bir mutajendir. OH radikali, guaninin 4, 5 ve 8. pozisyonlarındaki karbon atomları ile reaksiyona girer ve DNA ürün radikallerini olu turur. OH- radikalinin C-8’e katılması ile olu an katılma ürünü radikali (C8-OH) bir elektron ve proton kaybederek 8-OHGua’e okside olur . DNA replikasyonu sırasında G-C’den A-T’ye dönü üme neden olarak mutasyona e ilimi artırır . Bu nedenle 8-OHdG ölçümü, DNA’daki oksidatif hasarın do rudan göstergesi olarak kabul edilmekte ve oksidatif DNA hasarını belirlemede en sık kullanılan yöntem olarak uygulanmaktadır . Membran Permeabiltesindeki Defektler: Hücre membranı; dı ortamdan iskemi, bazı bakteriyel toksinler, viral proteinler, kompleman komponentleri, sitolitik lenfositler veya bir-çok fiziksel- kimyasal etkenlerle direkt zarar görebilir. Ayrıca birçok biyokimyasal mekaniz-ma, hücre içindeki olaylarla hücre membran hasarına etken olabilir. Bunları kısaca gözden geçirelim. - Fosfolipid sentezinde azalma: Oksijendeki dü meler ATP sentezinde azalmalara, ATP’nin azalması da fosfolipid sentezini dü ürür. Fosfolipid kaybına ba lı olarak, membran hasarı meydana gelir. - Fosfolipid yıkımında artma: Hücre içi (sitozolik) kalsiyum artımı, fosfolipazları aktifle tirir. Bu da membran fosfolipidlerin parçalanmasını- yıkımını arttırır. - Lipid yıkım ürünlerinde artma: Fosfolipidlerin parçalanması, yıkılması, lipid yıkım ürünleri-ni arttırır. Bu ürünlerin birikimi, geçirgenli i bozarak zarar verir. - Reaktif oksijen türevleri (serbest radikaller): Hücre membranında lipid peroksidasyonuna neden olup, zarar verir. - Hücre iskelet anormallikleri: Hücre iskeleti iplikcikleri, hücre içini hücre zarına ba layan ça-palar olarak görev yapar. Hücre içi kalsiyumun artması, proteazları aktifle tirerek hücre iske-leti proteinlerini parçalar, bu ekilde hücre zarını hasarlar. Hücre skeleti (Sitoskeleton): Sitoplazmik matriksde; mikrotübüller, ince aktin flaman-lar, kalın flamanlar ve de i ik tiplerde ara flamanlardan olu an, karma ık bir a yapısı “hücre iskeleti” olarak tanımlanır. Bunlara ek olarak hücre iskeletinde, nonflamentös ve nonpolimeri-ze proteinler de vardır. Bu yapısal proteinler sadece hücrenin ekil ve biçimini korumakla kal-maz, aynı zamanda hücre hareketinde de önemli bir rol oynar. Hücre iskelet bozuklukların da; hücre hareketi ve intrasellüler organel hareketleri gibi, hücrelerde fonksiyon defektleri görü-lür. Ayrıca hücrenin fagositoz yetenekleri de kaybolur. Bunlar lökosit gibi, özel hücreler ise; lökosit göçü ve fagositoz yeteneklerinde kayıplar ortaya çıkar. Kalsiyum Dengesindeki De i meler: skemi ve belli bazı toksinler, belirgin bir ekilde hücre dı ı kalsiyumun plasma membranını geçerek hücre içi akı ına yol açar. Bunu, hücre içi depolardan ( mitokondri, endoplazmik retikulum) kalsiyumun açı a çıkması izler. Bu hücre içi artan kalsiyum, sitoplazmada bulunana bazı enzimleri aktifle tirir. (1)Fosfolipazları aktive ederek, fosfolipid yıkımına neden olur. Fosfolipid azalması ve lipid yıkım ürünlerinin de açı- a çıkmasına neden olur. Bu katabolik (yıkım) ürünler, hücre membran zedelenmesine neden olur. (2)Proteazlarıx (protein parçalayan enzim) aktive ederek, hem membran hem hücre iskelet Proteaz: Proteolitik enzim için kullanılan genel bir terimleti proteinlerinin parçalanmasına neden olur. hücre iskeletinin hücre membranından ayrılmasına ve böylelikle, membranda yırtılmalara neden olur. (3)Adenozin trifosfatazlara (ATPas) etki ederek adenozin trifosfat (ATP) azalmasını hızlandırır. (4)Endonükleazları aktive eder, DNA ve kromatin parçalanmasından sorumludur. Sonuç olarak intrasellüler kalsiyumun art-ması, hücrede bir dizi zedeleyici etki yaparak, hücre ölümüne sebebiyet veren en önemli et-kendir. Hücre Zedelenmesinde Serbest Radikallerin Rolü Hücre zedelenmesinde önemli mekanizmalardan birisi de, aktive edilmi (reaktif) oksijen ürünlerine (serbest radikaller) ba lı zedelenmedir. Hücre membranına ve hücrenin di er ele-manlarına zarar verir. Serbest radikallerin sebep oldu u hasarlar; iskemi-reperfüzyon hasarıx, kimyasal (hava kir-lili i, sigara dumanı, bitki ilaçları gibi çevresel faktörler) ve radyasyon zedelenmesi, oksijenin ve di er gazların toksisitesi, hücresel ya lanma, savunma sisteminin fagositik hücrelerce mikropların öldürülmesi, iltihabi hücrelerin olu turdu u hücre hasarı ve makrofajlarca yapılan tümör hücrelerinin destrüksiyonu eklinde sıralanır. Serbest radikallerin hücrelerde yaptı ı hasarlar: a)Lipidlerin peroksidasyonuna neden olarak hücre membran hasarı yapar. b)Protein hasarı yaparak, iyon (Na/ K) pompası dengesini bozar. c)DNA yı haraplayarak, yetersiz prote- in sentezine neden olur. d)Mitokondrial hasar yaparak, ATP yoklu una neden olup etkisini gösterir. Oksijen ya amsal olarak çok gerekli bir molekül olmasına kar ın, oksijenin a ırı miktarlar- da bulundu u durumlar veya çe itli kimyasal ajanlarla olu turdukları oksidasyon reaksiyonları ile ortaya çıkan serbest oksijen radikallerinin, hücreye zarar verme riski vardır. Bunlar oksijen zararına örnektir. Paslanmanın bilimsel adı, oksitlenmedir. Vücudumuzdaki hücreler de oksitlenir ve ya lanır. Serbest radikallerin (bunlar oksidan moleküller, oksitleyiciler olarak da bili- nir) yıkımına kar ı, hücrelerde harabiyeti önleyen, sınırlayan veya onaran gibi, pek çok koru- yucu mekanizma vardır. Bunlara “serbest radikal sava cıları” (antioksidanlaroksitlenmeyi önleyiciler) adı verilir. Bunları enzimatik ve nonenzimatik olarak iki ana grupta inceleyebili- riz. Bunların dı ında serbest radikallerin, stabil olmadıklarından spontanöz (kendili inden) bozulmaları da söz konusudur. Enzimatik Antioksidanlar: Hücrede olu an serbest radikallerin yok edilmeleri bir dizi enzimatik olay ile gerçekle ir. Antioksidan enzimlerle yapılan savunmanın önemli bir bölümünü; süperoksit dismutaz, glutatyon peroksidaz ve katalaz olu turur. Süperoksit radikali, süperoksit dismutasyonla; hidrojen peroksit ise, katalaz ve glutatyon peroksidaz enzimleri ile nötralize edilir. Hidrojen peroksitin parçalanmasında katalaz direkt etkilidir. Nonenzimatik Antioksidanlar: Bu savunma ba lıca endogenös ve ekzogenös antioksidanlar tarafından sa lanır. Ekzogenöse örnek; vitamin E (tokoferoller), vitamin C (askorbik asid), beta karoten (A vitaminin yapı ta ı) gibi vitaminlerdir. Ekstrasellüler antioksidan olarak serü-loplasmin sayılabilir. Vitamin C ve E’nin vücudu serbest radikallerin yıkıcı etkilerinden koru-du u dü ünülür. Bu antioksidanlar serbest radikallere kendi elektronlarından birini verip, elektron çalma reaksiyonunu sonlandırmasıyla nötralize eder. Antioksidan besinler elektron vermekle, kendileri serbest radikallere dönü mez; çünki her iki ekilde de stabildir. Antioksidan Enzim Sistemleri Serbest radikaller ve reaktif oksijen türlerini nötralize etme reaksiyonları katalize birkaç enzim sistemleri vardır. Bu enzimler : o Süperoksit dismutaz o Glutatyon peroxidise o Glutatyon redüktaz o Katalazlar Bunlar serbest radikallerin neden oldu u hücre hasarına kar ı korunmasına yardımcı olmak için vücudun endojen savunma mekanizmalarını olu tururlar. Antioksidan enzimler - glutathioneperoxidase , katalaz ve süperoksit dismutaz ( SOD ) - oksidatif toksik ara maddelerin metabolize eder. Bu enzimler, aynı zamanda, en iyi katalitik aktivite için selenyum, demir, bakır, çinko ve manganez gibi ko-faktörler gerektirir. Bu iz minerallerin yetersiz besin alımı bu antioksidan savunma mekanizmalarının etkinli ini bozabilece i öne sürülmü tür. ekil antioksidan madde ve enzimlerin hücre içinde da ılımı Bu önemli eser minerallerin tüketimi ve emilimleri ya lanma ile azalabilir. Glutatyon enzimler ve Glutation sistemi, suda çözünür önemli bir antioksidandır. Amino asitler, glisin, glutamat ve sisteinden sentezlenir. ekil Glutamat molekülü Lipid peroksitler gibi Glutatyon do rudan ROS nötralize etmekte ve aynı zamanda ksenobiyotik metabolizmasında önemli bir rol oynayabilir. Ksenobiyotikler metabolizmanın maruz kaldı ı toksinlerdir. Ksenobiyotik maddelere karaci erde yer alan detoksifikasyon enzimler, örne in, sitokrom P- 450 sentezlenmesini artırır. Tek bir ksenobiyotiklerin yüksek düzeyde maruz kaldı ı zaman, daha fazla glutatyon konjugasyon için bu enzimler kullanılmaktadır. Glutathioone ile konjugasyon sonucu toksin nötr hale gelir. Glutatyon sistemi : • glutatyon , • glutatyon redüktaz , • glutatyon peroksidozların ve • glutatyon '' S '' - transferazlan içerir . Lipidler serbest radikallerin etkilerine kar ı en hassas olan biyomoleküllerdir. Hücre membranlarındaki kolesterol ve ya asitlerinin doymamı ba ları, serbest radikallerle kolayca reaksiyona girerek peroksidasyon ürünleri olu tururlar. Poliansatüre ya asitlerinin oksidatif yıkımı lipid peroksidasyonu olarak bilinir. Lipid peroksidasyonu kendi kendini devam ettiren zincir reaksiyonu eklinde ilerler ve oldukça zararlıdır. Hücre membranlarında lipid serbest radikalleri (L•) ve lipid peroksit radikallerinin (LOO•) olu ması, reaktif oksijen türlerinin (ROS) neden oldu u hücre hasarının önemli bir özelli i olarak kabul edilir. Serbest radikallerin sebep oldu u lipid peroksidasyonuna "nonenzimatik lipid peroksidasyonu" denir. Hücre membranlarında lipid peroksidasyonuna u rayan ba lıca ya asitleri poliansatüre ya asitleridir. Lipid peroksidasyonu genellikle ya asitlerindeki konjuge çift ba lardan bir elektron içeren hidrojen atomlarının çıkarılması ve bunun sonucunda ya asidi zincirinin bir lipit radikali niteli i kazanmasıyla ba lar. Glutatyon S-transferazlar (GST), ba ta ara idonik asit ve lineolat hidroperoksitleri olmak üzere lipid peroksitlerine kar ı selenyum-ba ımsız GSH-Px aktivitesi göstererek bir antioksidan savunma mekanizması olu tururlar. ekil Glutatyon '' S '' – transferaz tepkimesi Glütation peroksidiz, hidrojen peroksit ve bir organik hidroperoksitlerin parçalanmasını katalize eden dört selenyum - kofaktörleri ihtiva eden bir enzimdir. Glutathione S '' '' - transferazlar lipid peroksitler ile yüksek aktivite gösterir. Bu enzimler, karaci erde, özellikle yüksek seviyelerde bulunmaktadır. Lipoik asit bir ba ka önemli endojen antioksidandır. Tablo ba lıca oksidan kaynakları ve antioksidan maddeler ve günlük alınabilir miktarı Bu " Tiyol " ya da " biothiol " olarak sınıflandırılır. Bunlar, Krebs döngüsü içinde bulunur, piruvat ve Alphaketoglutarate gibi alfa -keto asitler, oksitleyici dekarboksilasyonunu katalize kükürt ihtiva eden moleküllerdir. Lipoik asit ve onun indirgenmi formu , dihidrolipoik asit ( DHLA ) , lipidlere sulu ortamda etki eden ve serbest radikalleri nötralize eden "evrensel bir antioksidan”. -Tablo ba lıca antioksidan maddeler ve enzimler Katalazlar Katalazlar 60-75 Kda a ırlı ında asit ve proteinazlara ka tı dayanıklı sa lan proteinlerdir. Katalazlar bir demir ya da manganez kofaktör kullanılarak, su ve oksijen, hidrojen peroksit dönü ümünü katalize eden enzimlerdir. Bu, ço u ökaryotik hücrelerde peroksit bulunur. Burada, kofaktörü hidrojen peroksit bir molekül ile okside edilir ve daha sonra alt-tabakanın bir ikinci bir moleküle ba lı oksijen aktarımı ile yeniden olu turulur. Bir metalloenzim olarak bilinen katalaz enzimi redoks reaksiyonunu te vik eden en etkili protein katalistlerinden birisidir SOD enzimi faaliyeti sonucunda meydana gelen toksik hidrojen peroksit (H2O2), “katalaz” enzimi etkisiyle su ve oksijene dönü türülmektedir. ekil Katalaz ve SOD Tepkimeleri Hidrojen peroksit (H2O2), biyolojik önemi olan moleküllerin ço u ile spesifik olarak reaksiyona girmemekle birlikte. OH radikali gibi daha reaktif oksidanların olu umunda bir ön madde olarak rol oynamaktadır. Peroksidazlar da katalaz enzimiyle aynı özelliklere sahiptir. Peroksidaz Hidrojen peroksit (H2O2), süperoksidin çevresindeki moleküllerden bir elektron alması veya moleküler oksijenin çevresindeki moleküllerden iki elektron alması sonucu olu an peroksitin iki proton (H+) ile birle mesi sonucu meydana gelir. Yapısında dört tane hem grubu bulunan bir hemoproteindir. Katalaz esas olarak peroksizomlarda daha az olarak sitozolde ve mikrozomal fraksiyonda bulunur. Katalaz hidrojen peroksidi (H2O2) suya ve oksijene parçalar. H2O2 oksidasyona kar ı duyarlı olan bir aktif bölgesinde sistein içeren bir enzimdir. Hücrede hidrojen peroksit azaltılmasında, organik hidroperoksitler, hem de peroksinitrit katalize peroksidazlar bulunmaktadır. A tipik 2 -sistein peroxiredoxins , ve 1 - sistein peroxiredoxins tipik 2 -sistein peroxiredoxins - bu üç temel tipi arasında olabilir. Peroksidazlar antioksidan metabolizmasında önemlidir. SOD(Süper oksit dismutaz) Süperoksit dismutaz ( SOD ) , oksijen ve hidrojen peroksit içine süperoksit anyonun parçalanmasını katalize eden bir enzim sınıfıdır. Bu enzimler, hemen hemen bütün hücrelerde aerobik ve hücre dı ı sıvılarda mevcut bulunmaktadır. SOD isozyme ba lı olarak, bakır, çinko, manganez veya demir olabilir, metal iyonu kofaktörleri ihtiva etmektedir. Manganez SOD mitokondri içinde mevcut olan Örne in, insanlarda bakır / çinko SOD, sitozol içinde de bulunmaktadır. Mitokondriyal SOD bu üç biyolojik olarak en önemli. Bitkilerde, SOD izozimleri, sitosol ve mitokondri içinde bulunmaktadır. Kloroplastlar içinde bulunan bir tür SOD de bulunmaktadır SOD ilk olarak süperoksit radikalini (bir elektron ilavesiyle) hidrojen peroksit ve oksijen formuna indirger. Bu enzim, süper oksit anyonunun (·O2-), hidrojen perokside (H2O2) ve oksijene dönü ümünü katalize ederek bu radikallerin etkisini azaltmaktadır. Bu olayda SOD enziminin aktif bölgesini olu turan Zn önemli bir mineraldir. Bu reaksiyon, süperoksit anyonunun pH 11 ve altında oldukça stabil olmasına ra men, enzim katalizi olmasa bile normal fizyolojik pH de erlerinde oldukça hızlı yürümektedir. Bununla birlikte, gerçekte tüm aerobik organizmaların SOD içerdi i belirlenmi tir. SOD enzimi reaksiyon hızını artırmak için yeterince güçlü bir katalisttir. Süperoksit anyonu (.O2- ) da, H2O2 gibi bir oksidan olarak ço u organik bile ikle direkt olarak reaktif de ildir ancak muhtemelen daha reaktif ve yüksek toksisiteye sahip oksijen türlerinin olu umuna neden olmaktadır. Daha sonra katalaz ve GPx, hidrojen peroksidi indirgemek için glutatyon proteini ile beraber çalı ır, son ürün olarak ta su olu ur. Yükseltgenen glutatyon di er bir antioksidan enzim olan Glutatyon redüktaz tarafından tekrar indirgenir. Bu enzimler okside olan DNA’yı onarırlar, proteinleri eski haline indirgerler ve yükseltgenmi ya ları parçalarlar. Glutatiyon ve Glutatiyon Peroksidaz (GSHPx) Tiyol grupları, enzimatik reaksiyonlar aracılı ıyla ve serbest radikalleri yakalamak suretiyle görev yapan hücresel antioksidanlardır. Tiyol grubu ta ıyan bir tripeptid olan glutatiyon, serbest radikallerin yıkıcı etkilerini önleyen veya azaltan transferazlar, peroksidazlar gibi birçok enzimin substratı olarak görev yapmaktadır. Suda çözünebilen bir tiyol olan ve birçok hücrede çok yüksek konsantrasyonlarda bulunan glutatiyon, biyolojik membranları lipid peroksidasyonuna kar ı korumaktadır. Bu koruma, enzimatik olarak gerçekle mektedir Aktivitesi için Se mineraline ihtiyaç duyan GSHPx enzimi, glutatiyon’un indirgenmi formunu (GSH), oksitlenmi hale (GSSG) dönü türmektedir. Mitokondriyal sitokrom oksidaz Mitokondriyal sitokrom oksidaz solunum zincirinin son enzimidir ve süperoksidi detoksifiye eder. Bu reaksiyon fizyolojik artlarda sürekli cereyan eden normal bir reaksiyondur, bu yolla yakıt maddelerinin oksidasyonu tamamlanır ve bol miktarda enerji üretimi (ATP) sa lanır. Ancak ço u zaman süperoksit (O2 −) üretimi mitokondriyal sitokrom oksidaz enziminin kapasitesini a ar ve bu durumda di er antioksidan enzimler devreye girerek süperoksidin (O2 −) zararlı etkilerine engel olurlar. Sitokrom P450 enzimleri Sitokrom P450 enzimleri, bitkiler, hayvanlar, mayalar ve bazı bakterilerle, insanda bulunan geni bir enzim sistemini olu turmaktadır. Bu enzimler, hücre içerisinde en çok granülsüz endoplazma retikulumu ve mitokondriyon organelinde bulunmaktadır. Endoplazma retikulumu organeli üzerinde bulunan sitokrom P450 enzimleri "ksenobiyotik sitokrom enzimleri", mitokondriyon organeli üzerinde bulunan sitokrom P450 enzimleri ise "steroidojenik sitokrom enzimleri" olarak adlandırılmaktadır. ekil Mitokondrideki antioksidan sistemler Karaci er hücrelerindeki P450 enzimleri, ilaçları ve zararlı kimyevî maddeleri de i ikli e u ratırken(ksenobiyotik sitokrom enzimleri), böbrek üstü bezi ve testislerde bulunanlar steroid ve cinsiyet hormonlarına hidroksil (OH) gruplarını ilâve ederler(steroidojenik sitokrom enzimleri). Sigara dumanı, alkol, çevreye ait kirleticiler, ilaçlar, gıdalardaki katkı maddeleri gibi vücuda yabancı olan maddeler bu enzimlerin sentez edilmesini kuvvetli ekilde uyarırlar. Böylece vücut kendisini koruma altına alır. Aksi takdirde hergün aldı ımız binlerce toksin (çevre kirleticileri, sigara dumanı, eksoz gazı vb.) vücudumuzu zarar verir. P450 enzimleri bir kimsenin belirli bir maddeye verece i cevabın derecesini belirler. Çünkü aldı ımız tüm ksenobiyotikler karaci er hücrelerindeki P450 enzimleri tarafından de i ikli e u ratılırlar. Karbonmono oksit Tüm P450 enzimlerini inhibe eder. a) steroid hormon biyosentezi, b) ksenobiyotiklerin reaktif metabolitlere (Serbest radikaller) dönü üm metabolizması, c) detoksifikasyon, d) doymamı ya asitlerinin hücre içi habercilere oksidasyonu(PG, PGI2, TxA2) e) ya da çözülebilen vitaminlerin metabolizması(ADEK) ekil P450 enzimleri ile sentez edilen steriol hormonları ve hücre içi habercilere oksidasyonu. Bazı kimselerde bu enzimlerin belirli tipleri genetik olarak sentezlenemez. Böyle bir ki i bu enzimler tarafından de i tirilecek olan ilaçları aldı ında, ilaç gerekli i lemi görmez ve vücuttan atılamaz. Örne in, kan basıncını dü ürmede kullanılan debrisoquine ilacı, P4502D6 enzimi tarafından de i ikli e u ratılarak vücuttan uzakla tırılır. Avrasya'da ya ayan insanların % 7'sinin bu enzimi üretemedi i tespit edilmi tir. Bu enzime sahip olmayan kimseler vücutlarından atamadıkları için bu tür ilaçları kullanmaları son derece tehlikelidir. Peroksizom: çeş itli substratlardan oksijene hidrojen aktararak yan ürün olarak hidrojen peroksit (H2O2) oluş turan enzimler içerir. Yağ asitlerini daha küçük parçalara ayı rmak için oksijen kullanı r. Karaciğ erdeki peroksizomlar alkol ve diğ er Zaralı bileş ikleri detoksifikiye etmek için bu zehirlerden oksijene hidrojen aktarı mı yaparlar. Radikal Oksijen Türlerinin Zararları ROS 1-DNA’nın tahrip olması, 2-Nükleotid yapılı koenzimlerin yıkımı, 3-Tiyollere ba ımlı enzimlerin yapı ve fonksiyonlarının bozulması, hücre ortamının tiyol/disülfit oranının de i mesi, 4-Protein ve lipidlerle kovalen ba lantılar yapması, 5-Enzim aktivitelerinde ve lipid metabolizmasındaki de i iklikler, 6-Mukopolisakkaritlerin yıkımı, 7-Proteinlerin tahrip olması ve proteinlerin “turn over”inin artması, 8-Lipid peroksidasyonu, zar yapısının bozulması, 9-Zar proteinlerinin tahribi, ta ıma sistemlerinin bozulması, 10-Seroid ve ya pigmenti denilen bazı maddelerin birikimi, 11-Kollajen ve elastin gibi uzun ömürlü proteinlerdeki oksido-redüksiyon olaylarının bozularak kapillerlerde aterofibrotik de i ikliklerin olu ması Anti oksidan savunma Vücut içindeki makrofajlar doku içinde yerle erek Retiküloendotelyal sistem (RES) olu turur. Hepsi kan kökenli olan bu fonksiyel sistemde farklı tipte hücreler vardır. Deri ve derialtı dokulardaki doku makrofajları (histiyositler) Lenf dü ümlerindeki makrofajlar Akakci erdeki alveoler makrofajlar Karaci er sinüslerindeki makrofajlar (Kupffer hücreleri) Dalak ve kemik ili i makrofajları. ekil hücre içine alınan maddelerin ve ya lı ve hasarlı hücre içi organellerin lizozomla yok edilmesi Makrofajlarca salınan ba lıca radikal faktörler: Süperoksid(O2-) ,Peroksit(H2O2) ,Hidroksil iyonu (OH-) Ayrıca myeloperoksidaz, H2O2 ile klorür arasındaki reaksiyonu katalize ederek a ırı derecede bakterisidal olan hipoklorit olu umunu sa lar. Antioksidan savunma; • radikal metabolit üretiminin önlenmesi, • üretilmi radikallerin temizlenmesi, • olu an hücre haraplanmasının onarılması, • sekonder radikal üreten zincir reaksyonlarının durdurulması ve endojen antioksidan kapasitenin arttırılması olarak ayrımlanan be de i ik blokta yürür Antioksidan savunmayı; komponentlerinin enzimsel olup olmamasına bakarak, katalaz, süperoksit dizmutaz (SOD) ve glutatyon peroksidazın (GSH-Px) rol aldı ı antioksidan aktiviteleri “enzimatik antioksidan savunma”; tokoferol, askorbat, glutatyon, ürik asit, glukoz gibi maddelerle gerçekle tirilen deoksidasyon i lemlerini “nonenzimatik savunma” olarak tanımlar Biyotransformasyon Faz I-II Besin amaçlı doğ al bileş ikler dı ş ı nda, çeş itli yollardan vücuda giren tüm yapancı maddelere Ksenobiyotik denir. Yunanca Ksenos: Vücuda yabancı anlamı na gelir. Ksenobiyotiklerin canlı içinde çeş itli enzimlerin etkisi ile vücutta uğ radı ğ ı kimyasal değ iş ikliklere genel olarak Biyotransformasyon denir. Bu değ iş im farklı ş ekillerrde olabilir. Biyotransformasyon sı rası nda bazı ksenobiyotiklerin biyolojik olarak daha etkin veya toksik bileş iklere dönüş mesine Biyoaktivasyon denir. Buna karş ı n Biyotransformasyon sı rası nda bazı ksenobiyotiklerin biyolojik etkisiz bileş iklere dönüş mesine ise Biyoinaktivasyon denir. Ksenobiyotik metabolizması kompleks bir sistemdir. Ksenobiyotik türleri Vücuda giriş Değ iş im ş ekilleri yolları İ laçlar ve kozmetikler GIS yoluyla (oral) Spontan değ iş im Katkı maddeleri, renklendiriciGIS yoluylaDeğ iş meden atı lı m ve tatlandı rı cı lar İ nhalasyon İ nsektisidler ve fungisidDeriden emilim Biyotransformasyon artı kları Endüstriyel kimyasallar veParenteral enjeksiyonBiyotransformasyon atı klar (i.m., i.v., s.c.) Bakteriyel ve bitkisel maddeler GIS yoluyla, deridenBiyotransformasyon emilim, inhalasyon Her maddenin tüm biyotransformasyon reaksiyonları ayrı ntı lı olarak incelendiğ inde, toksik etkiden korunmanı n, o maddenin aktif metaboliti (biyoaktivasyon) ile detoksikasyonu arası ndaki dengeye bağ lı olduğ u anlaş ı lı r. Biyoaktivasyon enzimlerin etkisi ile ana maddeden daha aktif (toksik) metabolitlerin oluş turabilir. Ş ekil Faz I ve II reaksiyonları nda temel değ iş im. Aktif metabolitlerin oluş ması , biyotransformasyon prosesinin bir kı smı dı r. Bu metabolitler dokunun nükleofilik bölgeleri ile örneğ in glutation ve sisteinin sülfidril grupları ile; DNA ve RNA'nı n amino veya hidroksil grupları ile; veya proteinle etkileş ir. Bu kovalan etkileş menin doku makromolekülleri ile olması , ksenobiyotiklerin toksik etkisine yol açar. Birçok kimyasal maddelerin aktif ara metabolitleri ise detoksifi detoksifiye olabilir. Birinci fazda oksidasyon-redüksiyon ve hidroliz tepkimeleri ile moleküle OH, COOH, NH2 ve SH gibi polar gruplar eklenir. Polar grupların eklenmesi biyotransformasyona u rayacak molekülün bir araya gelmesine yol açar. Polar moleküller su içinde hidrojen ba ların ve iyonik etkile imler göstermez buna kar ın suyun kendi içindeki etkile imler polar moleküleri etkileyerek birle tirir. kinci faz tepkimeleri ise sentetik tepkimelerdir. Molekülün inaktivasyonu ve atılımı ile ilgilidir. Bu tepkimeler konjugasyon tepkimeleri olarak adlandırılır. Ş ekil Böcekler biyotransformasyon Deto Detoksifikasyon olayı nda düz ER deki enzimler özellikle karaciğ erde ilaç ve zehirleri detoksifiye ederler. Bu olayda genellikle ilaçlara hidroksil grupları ilaçları çözünür hale getirirler. Ve vücuttan atı lmaları kolaylaş ı r. Uyuş turucu etkiye sahip fenobarbital ve diğ er barbitüratlar karaciğ erdeki düz ER de metabolize edilir. Barbitüratlar, alkol ve birçok ilaç düz ER nin ve bununla ilgili enzimlerin artması nı indükler. Böylece ilaçlara karş ı tolerans artar. Bunun anlamı ör. Uyuş turucunun belirli bir etkiyi sağ laması için gereken dozun artması dı r. Bazı detoksifikasyon enzimlerinin birçok geniş etkiye sahip olmaları ndan ötürü bir ilaca cevap olarak düz ER nin artması diğ er ilaçlara karş ı tolerans artı ş ı na da neden olur. laçların ve zenobiyotiklerin çe itli doku ve organlarda enzimler aracılı ıyla u radıkları kimyasal de i ime “Biyotransformasyon” , olu an yeni maddeye “metabolit” denir. Metabolit, genellikle ana maddeden farklı farmakokinetik ve fizikokimyasal özelliklere sahiptir. Biyotransformasyonda amaç, ilacın polaritesini (sudaki çözünürlü ünü) artırarak atılmasını kolayla tırmaktır. Metabolizma: Endojen maddelerin biyosentezini (anabolizma), ve yıkılmasını (katabolizma) da kapsayan geni kapsamlı bir kavramdır. Bir enzim veya enzim sisteminin in vivo veya in vitro olarak ekzojen bir substratı metabolize etme kapasitesinin azalması "ksenobiyotik metabolizmasının inhibisyonu" olarak tanımlanmaktadır. Bu geni bir tanım olup, "enzim aktivitesini azaltan veya yok eden" her mekanizmayı içermektedir. Bu nedenle enzim inhibitörii olan kimyasal maddeler, enzim biyosentezini azaltarak; enzim veya kofaktörlerini parçalayarak; enzim konformasyonunda allosterik de i meler yaparak veya enzimle ilgili doku fonksiyonunu bozarak etkilerini gösterirler B YOTRANSFORMASYON Faz I Karma fonksiyonlu oksidazlar Oksidasyon, redüksiyon ve hidroliz reaksiyonlarıdır Faz II Konjügasyon (Glukuronil transferaz, sülfo transferaz, glutatyon -S transferaz..) o o o o Glutatyon konj. Gluküronik asit konj. Sülfat konj.*Aminoasit konj. Asetilasyon,Metilasyon, Merkaptürik asit olu umu Ksenobiyotikler ilaç, gıda katkıları ve çevresel kirlilikler gibi çok sayıda belirlenmi vücuda yabancı bile iklerdir. ki fazda metabolize edilirler: Ba lıca faz 1 reaksiyonu monooksijenazlar tarafından katalizlenen hidroksilasyondur. Faz 2’de hidroksile bile ik suda çözünen glukuronik asit, sülfat ve glutatyon gibi bile iklerle konjuge edilir. Sitokrom P450’ler moleküler oksijenden bir oksijen atomunu moleküle katarlar. NADPH ve NADPH-sitokrom P450 redüktaz kompleks reaksiyon mekanizmasına katılır. Tüm Sitokrom P450’ler hemoproteindir ve geni substrat özgüllü üne sahiptir. Bilinen en çok yönlü katalisttir. Genellikle endoplazmik retikulumda yerle iktir ve indüklenebilirdir. Mitokondriyal Sitokrom P450 kolesterol ve steroid biyosentezinde görev alır. Faz 2 reaksiyonları glukuroniltransferazlar, sulfotransferazlar, glutatyon-Stransferazlar gibi enzimlerle katalizlenir. Bunlar sırasıyla UDP-glukuronik asit, PAPS ve glutatyonu kullanır. Ksenobiyotikler farmakolojik yanıt, toksisite, immunolojik yanıt ve kanser gibi çe itli biyolojik etkilere yol açabilir A) ENZ MAT K FAZ I, FAZ II reaksiyonları • Mikrozomal enzimler (FAZ I, FAZ II enzimleri) • Mikrozomal olmayan enzimler (Alkol ve aldehit dehidrojenazlar, MAO, Histaminaz, Ksantin oksidaz ) FAZ I reaksiyonları (karma fonksiyonlu oksidazlar) (Sitokrom P-450 enzimleri; oksido redüksiyon enzimleri) Oksidasyon (oksidazlar, monooksijenazlar, dioksijenazlar..) Redüksiyon (aldehitler-alkole, azo –primer aminlere; polarite artar) Hidroliz-kopma (ester ve eter ba ı kopar) Faz I reaksiyonlar ksenobiyoti in hem kimyasal yapısında, hem de biyolojik etkisinde de i ikli e yol açar: Oksidasyon: Büyük bir kısmı karaci er parankim hücrelerinin mikrozomal enzimleri tarafından gerçekle tirilir. ndirgenme: Oksidasyon reaksiyonlarına göre daha az gerçekle ir. Aldehitlerin alkole dönü mesi, azo grubunun aminlere dönü mesi, nitro grubunun hidroksilaminlere dönü mesi. Kopma: Ksenobiyoti in bir grubunun koparılması ya da iki parçaya bölünme. Hidroliz, Odealkilasyon, N-dealkilasyon Faz I metabolizması büyük ölçüde P450 enzimleri ile gerçekle ir. Bunlar "heme" içeren proteinlerdir ve birincil olarak karaci erde bulunurlar. "450" rakamı;"heme" içeren karaci er pigmentlerinin, karbonmonokside ba landıktan sonra absorbe ettiði ı ı a ait dalga boyunun nanometre olarak en yüksek de erini ifade eder. P450 enzim sistemi; dı arıdan alınan ilaçlar, kimyasal maddeler, insektisidler, petrol ürünleri vb. maddeleri metabolize eden sistemdir Oksidasyon Oksidasyon faz I’in en önemlisi olarak bilinmektedir. Oksidatif reaksiyon, P450 olarak bilinen büyük bir enzim grubu tarafından yürütülmektedir. P450 enzimi tarafından pestisit metabolizması farklı yollarla yapılmaktadır. Pestisitler, hidroksilasyon, O-,N-, S dealkylation gibi olaylar sonucunda elektrofilik ya da nükleofilik maddelerin eklenmesi ile daha az zehirli etkiye sahip ara maddelere dönü mektedirler Hidroliz Organik fosforlular, karbamatlılar, piretroidler gibi insektisitlerin ço u hidrolize hassas olan ester ba ları içermektedir. Hidrolaz grubu içerisinde insektisit detoksifikasyonunda en önemli enzim olan esterazlar asit ve alkol gruplarına su molekülünün eklenmesi sonucu olu an hidrolazlardır. R-COO-R’+ H2O R-COOH+R’-OH nsektisitlerin metabolizmasından sorumlu esteraz enzimleri 3 gruba ayrılmaktadır. Aesterazlar organik fosforlu insektisitleri engellemezler; ancak bu insektisitleri hidroliz ederler. B-esterazlar organik fosforlu insektisitleri engellerler. C-esterazlar ise, organik fosforlu insektisitleri engellemezler; ancak onları indirgerler. ndirgeme Böceklerde kimyasalların indirgenmesinde nitro reduksiyon, azo reduksiyon ve aldehit ya da keton reduksiyon olmak üzere 3 tip indirgenme gerçekle mektedir. FAZ II reaksiyonları Konjügasyon (Glukuronil transferaz, sülfo transferaz, glutatyon -S transferaz..) Faz II reaksiyonlarının da ya a ba ımlı oldu u gösterilmi tir. Bebeklerde ve çocuklarda asetanilid metabolizması in vivo olarak ara tırılmı tır. Faz II tepkimelerinde insektisitlere faz I reaksiyonu sonucunda hidroksil, karboksil ve epoksidaz gibi fonksiyonel gruplar eklenmektedir. Pestisitlere bu grupların eklenmesi sonucu büyük moleküller olu maktadır. Bu moleküller eker, amino asit, glutatyon, fosfat ve sülfat gibi maddeleri de içermektedir. Kimyasallarla farklı grupların birle mesi sonucu olu an bu moleküller kutuplu yapıda ve daha az zehirlidir. Faz II’de olu turulan bu maddeler vücuttan atılmaktadır o o o o Glutatyon konj. Gluküronik asit konj. Sülfat konj. Aminoasit konj. -Asetilasyon -Metilasyon -Merkaptürik asit olu umu 3- Toksik etkisi olmayan bir ilaç toksik metabolitlere dönü ebilir. Örn.: Metanol --Formaldehit, formik asit 4- Etkisiz bir madde (inaktif prekürsör veya prodrug) farmakolojik bakımdan etkili metabolitlere dönü ebilir.Örn.: L-DOPA --- Dopamin  Biyotransformasyon yapan enzimlerin yerle tikleri organlar  1-Karaci er: Biyotransformasyonda ba rolü oynayan organ.  *Mikrozomal enzimler  *Mikrozomal olmayan enzimler Toksik ve Farmokolojik etkiyi de i tiren faktörler 1-Akut ve kronik karaci er hastalıkları veya hepatotoksik ilaçlar nedeniyle karaci er fonksiyonlarının bozulması detoksikasyonu önler veya azaltır, serbest ilaç düzeyi artar. 2- Gastrointestinal kanal mukozası ve lümeni: Mukozada mikrozomal ve mikrozomal olmayan enzimler bulunur. Aromatik hidroksilleme, sülfat konjügasyonu, glutatyon konjügasyonu, gluüronik asitle konjügasyon, gibi reaksiyonlar gerçekle ir. Ba ırsak mukozasında (duodenum) bol miktarda mono amin oksidaz enzimi (MAO) bulunur. Birçok ilacın ve besinin feniletilamin türevleri bu enzimle inaktive olur. 3- Akakci er: Alveol epiteli ve kapiler endotelinde az miktarda da olsa mikrozomal karma fonksiyonlu oksidaz enzimleri bulunur. Aromatik bile iklerin hidroksilasyonu, gluküronik asitle konjügasyon i lemleri gerçekle ir. Akci er, prostaglandinler, katekolaminler, anjiyotensin I ve steroid seks hormonları gibi endojen maddelerin biyotransformasyonunda önemli rol oynar. 4- Böbrekler: Biyotransformasyon esas olarak tubulus epitel hücrelerinde olur. Sülfat, gluküronat, sistein ve glutatyonla konjügasyon reaksiyonları gerçekle ir. Ayrıca, oksidasyon tipi reaksiyonlar da olu ur. D vitamininin inaktif metabolitlerinden biri böbreklerde karma fonksiyonlu oksidazlar tarafından aktif ekle (kalsitriol) dönü ür. 5- Di er yapılar: Cilt, santral sinir sistemi, plazma, eritrositler, a ız mukozası, di etleri, plasenta gibi yapılarda da ilaç metabolize eden enzimler bulunur. 6- Ksenobiyotiklerin biyotransformasyon kapasitesinde cinsiyetin etkisi türlere göre de farklılık gösterir. Bu fark örne in sıçanlarda ve bazı fare cinslerinde belirgin iken insanlarda önemli de ildir Faz I Reaksiyonları, Öncelikli olarak oksidasyon, redüksiyon, hidroksilasyon ve demetilasyon iþlemlerini yaparlar. Bu i lemlerle yabancı maddeler (bunlar xenobiotic olarak bilinir) metabolizma yolunda faz II'ye hazırlanmı olur. Sentez reaksiyonları de ildir. Polariteyi artıran bir grup eklenir ya da olu turulur. Oksidasyon, redüksiyon ve hidroliz reaksiyonlarıdır. Faz II Reaksiyonları Sentez reaksiyonlarıdır. laç endojen bir substrat ile birle tirilir.Glukuronik asit, sülfat, asetik asit, glisin, glutatyon vb. Biyotransformasyon yapan enzimlerin bazıları az veya çok tüm hücrelerde bulunur. Büyük kısmı ise spesifik olarak belirli organlarda (karaci er, G S mukoza ve lümeni, böbrek, akci er ve di er yapılardır) bulunurlar. Metabolizmada ba rol oynayan organ KARAC ERD R. Burada da en önemli fraksiyon: mikrozomal enzimlerdir. Sitokrom p450 Ksenobiyotiklerin yarısından fazlası karaci erde CYP450 sistemi ile metabolize edilir. Endoplazmik retikulumda yerle mi tir. Mikrozomal enzimler, karma fonksiyonlu oksidazlar diye de adlandırılır. Vücutta yaygın da ılım gösterir. Ksenobiyotiklerin yarısından fazlası karaci erde CYP450 sistemi ile metabolize edilir. Endoplazmik retikulumda yerle mi tir. Mikrozomal enzimler, karma fonksiyonlu oksidazlar diye de adlandırılır. Vücutta yaygın da ılım gösterir Oksidasyon Büyük kısmı karaci er parenkima hücresinin mikrozomal sitokrom P450 (CYP) enzimleri tarafından yapılır. nsanda 50’den fazla CYP450 izozimi saptanmı olup, bunlar amino asid sırası (sekans) benzerliklerine göre 17 familya, 39 alt familya içinde sınıflandırılmı lardır. Sitokrom P450 enzimleri uyarılabilir (indüklenebilir) enzimlerdir. Uyarılmaları durumunda ilaçların inaktivasyon ve atılım hızında artı a veya etkinliklerinde de i ikli e yol açar. Sitokrom izoformlarının büyük ço unlu u bir oksijen atomunu substrata ekleyen karı ık i levli monooksijenazlardır. Sitokrom enzimlerin temel üretim yeri Primer olarak karaci erdir. Dü ük konsantrasyonlarda kalp, gastrointestinal bo luk, böbrek, akci er gibi ekstrahepatik dokular ve vasküler düz kas ve endotel hücrelerinde de üretim olur. Sitokrom P450’ler moleküler oksijenden bir oksijen atomunu moleküle katarlar. NADPH ve NADPH-sitokrom P450 redüktaz kompleks reaksiyon mekanizmasına katılır. Tüm Sitokrom P450’ler hemoproteindir ve geni substrat özgüllü üne sahiptir. Bilinen en çok yönlü katalisttir. Genellikle endoplazmik retikulumda yerle iktir ve indüklenebilirdir. Mitokondriyal Sitokrom P450 kolesterol ve steroid biyosentezinde görev alır. Sitokrom enzimlerince yapılan dönü ümler reaksiyonlarda NADPH ile birlikte FADH2 ve di er flavinler görev alır. a) Aldehitlerin alkollere dönü ümü: Örnek olarak sedatif ve hipnotik kloralhidratın etkin ekil olan trikloretanole dönü ümü gösterilebilir. CCl3-CHO → CCl3-CH3-OH ilaç b) Azo (N=N) grubunun aminlere dönü ümü: prontosilinin sülfonamide dönü ümü. R-N=N-R’ → R-NH-NH-R’ → R-NH2 + R’-NH2 c) Nitro grubunun hidroksilamin veya amin grubuna dönü ümü: kloramfenikolün nitro grubu amine dönü erek inaktivasyona yol açar. R-NO2 → R-NO → R-NH-OH → R-NH2 Sitokrom enzimlerince yapılan kopma reaksiyonlarında a) Hidroliz: Esterazlar esterleri hidroliz ederek inaktif hale getirir. Örne in antiaritmik prokain PABA ve dietilaminoetanole hidroliz edilir. R-CO-O-R’ → R-CO-OH + R’-OH R-CO-NH-R’ → R-CO-OH + R’-NH2 b) Dekarboksillenme: dekarboksilazlar tarafından aminlere dönü üm olur. c) Glikozidlerin hidrolizi: glikozidazlar etili olur d) O-dealkilasyon ve N-dealkilasyon. Bunlar karma fonksiyonlu oksidazlar veya monooksijenazlar adını da alırlar ve ilaç molekülüne oksijen sokarlar. Ayrıca bu sistemle e güdümlü çalı an NADPH- sitokrom P450 redüktaz sistemi vardır. Enzimin aktif noktası demir iyonudur. Halen varolan ilaçların metabolizmasına en fazla 5 mikrozomal enzim (ki, bunlardan da CYP3A4, en fazla -%55-60 oranında- ) katkıda bulunmaktadır. Sitokrom enzimlerinin bazıları hormon sentezinde görev alır. a) Bir sitokrom P450 enzimi ortalama 50 amino asitten olu maktadır. b) Hücre içerisinde bulunan di er hemoproteinlerden farklı olarak sitokrom P450 enzimleri, karboksi terminali yakınında içerdikleri sistein amino asitleri aracılı ıyla, kimyasal maddelerin hem grubuna ba lanabilece i bir yapı olu turmaktadır. Sistein amino asitlerinde bulunan tioalkol (-SH) grubu demirin porfirin halkasının elektron yo unlu unu de i tirerek moleküler oksijenin aktivasyonu için elektronik bir merkez olu turmaktadır. c) Sitokrom P450 enzimleri, hücre içi kimyasal moleküllerden ço unun NADPH (Nikotinamid Adenin Dinükleotit Fosfat) ve Ot (Moleküler oksijen) ba ımlı oksidatif transformasyonunu katalizlemektedir. Bazı sitokrom P450 enzimleri belirli kimyasal maddeleri katalizleme reaksiyonlarına özgündür ve sadece bu maddelerin reaksiyonlarına katılmaktadır. Bunun yanı sıra, bir çok kimyasal maddenin katalizlenme reaksiyonlarına katılan sitokrom P450 enzimleri de bulunmaktadır. d) Sitokrom P450 enzimleri insan vücudunun hemen her dokusunda bulunmaktadır. Karaci er, ba ırsak ve adrenal bez korteksinde di er hemoproteinlere göre daha fazla bulunmaktadır. Ayrıca bazı sitokrom P450 enzimleri dokuya özgül olabilmektedir. e) Sitokrom P450 enzimlerinin hücre içi ekspresyon seviyesi çe itli indükleyici ajanlar vasıtasıyla indüklenmektedir. Ekspresyon seviyesi artan sitokrom P450 enziminin türü, indükleyici ajana göre de i iklik göstermektedir. Sitokrom P450 gen ailesine mensup farklı üyeler, farklı indükleyici ajanlar tarafından indüklenmektedir A ır Metal Toksitesi A ır metaller atom a ırlı ı 63.546 ile 200.590 arasında olan elementlerdirler. A ır metallerin özgül a ırlıkları 4’ten büyüktür. Canlı organizmaların vücutlarında Cu, Co, Fe Mn, Mo, V, Se ve Zn gibi a ır metaller eser miktarda bulunur. Ancak kadmiyum, krom, cıva, kur un, arsenik gibi bazı a ır metallere gereksinim göstermezler ve yapılarında bu metaller yoktur Geli mi ve geli mekte olan ülkelerde a ır metallerin üretiminin ve gereksiniminin sürekli artı göstermesi, bunların çevreye yayılma ve bula ma olasılı ını artırmaktadır. Bir element gerek maden cevheri halindeyken gerekse i lenirken do aya karı abilmektedir. Ayrıca, tarımda yüksek üretim için gübre kullanımının artması yukarıdaki olasılı ı daha da artırmaktadır. Son hesaplamalara göre günümüze kadar yakla ık 0.5, 20, 240, 250 ve 310 milyon ton As, Cd, Pb, Zn ve Cu çıkarılmı ve biyosfere bırakılmı tır. As, Cd, Pb, Cu ve Zn’un antropojenik kaynaklarının ise sırasıyla 22000, 73000, 400000, 56000 ve 214000 ton civarında oldu u hesaplanmı tır (Öztürk ve ark., 1992). Genel olarak antropojenik kaynaklardan a ır metal giri i, do al kaynaklardan olan giri in birkaç kat üzerindedir. Bu durum, insan etkenliklerinin tüm dünyadaki a ır metallerin döngülerini arttırdı ı göstermektedir. Japonya'da tai-itai ve Minamate hastalıklarının ortaya çıkmasıyla a ır metaller ilgi oda ı haline gelmi bu konuda yapılan çalı malar son 30 – 40 yılda artı göstermi tir.Günümüzde çevreye verilen toksik maddeler do anın dengesini bozacak düzeye ula mı tır. Antropojenik i levlerin yo un oldu u kentsel alanlardan ve çe itli endüstri kurulu larından çevreye yayılan toksik maddeler su, hava ve toprak kirlili inin ba lıca nedenlerindendir Cu, Zn ve Fe gibi elementleri canlılarda normal geli im ve biyolojik i levlerin sürdürülebilmesi için gerekli olan eser deri imlerin üstünde bulunmaları durumunda sucul organizmalarda olumsuz etkiler yapmaktadırlar. Cd ve Pb gibi gerekli olmayan elementlerin dü ük deri imlerde bile toksik etki yapar. Bazı temel metabolik fonksiyonların yürütülebilmesi amacıyla az miktarda gereksinim duyulan Cu ve Zn gibi a ır metallerin ortamdaki deri imlerinin artması, öncelikle metabolik aktivitesi yüksek olan organlarda birikmesine, di er taraftan da enzimlerin aktif bölgelerini bloke ederek organizmada toksik etkilerin ortaya çıkmasına neden olmaktadır. ekil a ır metallerin do ada yayılma yolları Çevrenin kirlenmesi artarak devam etmektedir, buna kar ın kaynakların gittikçe daraldı ı günümüzde özellikle ekonomik önemi olan canlıların kirlilikten nasıl etkilendi inin bilinmesi zorunluluk haline gelmi tir. Günümüzde çevreye verilen toksik maddeler do anın ekolojik dengesini bozacak düzeye gelmi tir. Kirlili in önemli kaynaklarından birisi olan a ır metal içeren atıklar en çok su ortamlarına verilmektedir. Su ortamına giren a ır metaller, ortamdaki canlılar ve dip sedimentinde birikirler veya suda asılı partiküllere ba lı olarak bulunurlar. Sudaki birçok canlının dokularındaki a ır metal birikimi, söz konusu metalin sudaki deri iminden daha yüksek olabilir. ekil Periyodik taplodaki metaller Periyodik tablodaki 105 elementin yakla ık 80’ini metaller olu turur. Birçok metal, insan ve hayvanlar için esansiyeldir. Esansiyel olanlar, eksikliklerinde oldu u gibi fazla miktarlarda alındıklarında da vücut homeostazini bozarak toksik etki olu turabilirler. Bugün “endüstriyel metaller” olarak nitelendirilen yakla ık 50 metal ve ala ımı çe itli amaçlarla kullanılmaktadır. Ayrıca metaller ve tuzları tıpta ve veteriner hekimlikte ilaç, pestisit (fungusit, insektisit, herbisit, rodendisit gibi) olarak da kullanılmaktadır.30 civarında metalin insanlarda toksisite olu turdu u bilinmektedir. nsan vücudu için esansiyel olan ve olmayan metaller ba ta besinler olmak üzere di er bazı yollarla (su, hava gibi) alınmaktadır. Böylece “vücut metal yükü “ olu makta; bazıları ise (alüminyum, kur un ve kadmiyum gibi) ya ile birikerek vücuttaki konsantrasyonları artmaktadır. A ır Metal Kirlili in Sucul Canlılar ve nsan Üzerine Etkisi Çevrenin kirlenmesi artarak devam etmektedir, buna kar ın kaynakların gittikçe daraldı ı günümüzde özellikle ekonomik önemi olan canlıların kirlilikten nasıl etkilendi inin bilinmesi zorunluluk haline gelmi tir. Günümüzde çevreye verilen toksik maddeler do anın ekolojik dengesini bozacak düzeye gelmi tir. Kirlili in önemli kaynaklarından birisi olan a ır metal içeren atıklar en çok su ortamlarına verilmektedir. Su ortamına giren a ır metaller, ortamdaki canlılar ve dip sedimentinde birikirler veya suda asılı partiküllere ba lı olarak bulunurlar. Sudaki birçok canlının dokularındaki a ır metal birikimi, söz konusu metalin sudaki deri iminden daha yüksek olabilir.. Periyodik tablodaki 105 elementin yakla ık 80’ini metaller olu turur. Birçok metal, insan ve hayvanlar için esansiyeldir. Esansiyel olanlar, eksikliklerinde oldu u gibi fazla miktarlarda alındıklarında da vücut homeostazını bozarak toksik etki olu turabilirler. Bugün “endüstriyel metaller” olarak nitelendirilen yakla ık 50 metal ve ala ımı çe itli amaçlarla kullanılmaktadır. Ayrıca metaller ve tuzları tıpta ve veteriner hekimlikte ilaç, pestisit (fungusit, insektisit, herbisit, rodendisit gibi) olarak da kullanılmaktadır.30 civarında metalin insanlarda toksisite olu turdu u bilinmektedir. nsan vücudu için esansiyel olan ve olmayan metaller ba ta besinler olmak üzere di er bazı yollarla (su, hava gibi) alınmaktadır. Böylece “vücut metal yükü “ olu makta; bazıları ise (alüminyum, kur un ve kadmiyum gibi) ya ile birikerek vücuttaki konsantrasyonları artmaktadır. Tablo temel endüstrilerden atılan metal türleri Cd Cr Cu Hg Pb Ni Sn Zn Ka ıt Endüstrisi - + + + + + - - Petrokimya + + - + + - + + Klor-alkali Üretimi + + - + + - + + Gübre Sanayi + + + + + + - + Demir-Çelik San + + + + + + + + Enerji Üretimi (Termik) + + + + + + + + Tekstil sanayi + - - - - - - - Tablo Su ürünlerinin kabul edilebilir a ır metal de erleri. Ürün Cinsi Ag Hg Cd Pb Cu Zn Balık 1,00 0,50 0,10 1,00 20,0 50,0 Yumu akça 1,00 0,50 0,10 1,00 20,0 50,0 Kabuklu 1,00 1,00 0,10 2,00 20,0 50,0 Birçok a ır metaller böbre e toksik etkirler. Dü ük miktarları bile, glukozüri, aminoasitüri ve poliüriye neden olabilirler. Maruz kalınan metal miktarı arttı ında nekroz, anüri, kanda üre yükselmesi ve ölüm görülebilir. Etki mekanizmaları birbirine benzeyen metallerin ba lıca nefrotoksik etkileri proksimal tübülüslerde nekroz yapmaları eklindedir. Cıva, krom birbirine çok yakın mekanizma ile böbrek tübülüslerinde nekroz yapan ve böbrek yetersizli ine neden olan toksik metallerdir. Di er metaller arasında uranyum bilinen bir böbrek zehiridir. Kur unun hayvanlarda ve insanlarda nefrotoksik etkisi, do rudan sitotoksik olmasıyla ilgilidir. Akut ve kronik kur un zehirlenmesi böbrek dokularında hasara yol açar,. Kadmiyum da benzeri ekilde böbreklere toksiktir. Arsenik, altın, talyum, demir, antimon ve platinin de böbrek hasarına neden oldukları gösterilmi tir Canlılar için uyumlu olan metaller Bol bulunanlar A ır ve eser elementler Na Cu Zn Ca Fe Cr K N Sn Canlı vücuduna girince zararlı olan metallere toksik metaller denir. Metaller çok çe itli yollarla insan vücuduna girebilir. Toksik maddeler yer kabu unda az bulunan elementlerdir. Bunların dı ında kalan metaller direk çevreyi etkiler. Kur un ve civa bünyeye girmeyen, girince zararlı olan maddelerdir. Yüksek konsantrasyonlardaki a ır metallerin nehirlerle yada yo un ya murlarla denize girmesinin sonucunda ortaya çıkacak durum çok sayıda temel faktöre ba lı olarak de i ir. Konsantrasyonu azaltmada seyreltmenin etkisine ek olarak a ır metallerin deniz suyundan uzakla tırılması 3 yolla olur. Bunlar; • Prespitasyon ( Çökelme ) • Adsorbsiyon ( Yüzeyde tutunma ) • Deniz organizmaları tarafından Absorbsiyon dur ( Emilim ). Bir metalin sudaki konsantrasyonu metal ve sudaki bulunan anyonlar ( Örnek Karbonat hidroksit veya Klor) arasında olu abilecek en az çözünebilir bile i in çözünürlü ünden daha yüksek ise Prespitasyon olu ur. A ır metaller genelde e it derecede kolaylıkla absorbe edilmedi i saptanmı tır. Örne in Çinko, Bakır ve Kur un gibi metaller Manganez-di-oksit tarafından kolaylıkla tutunur. Gümü ise iyi absorbe edilemez, Krom Demirin varlı ında kolaylıkla çökebilen trivalent ekle indirgenmedikçe kromat olarak absorbe edilemez. Farklı a ır metaller e it derecede çökelti olu turmadı ından veya absorbe edilmedi inden bazı metaller kaynaklarından farklı mesafedeki sedimentlerde birikebilirler. Buna kar ın cözelti içinde bulunan metaller daha uzak alanlara yayılabilirler. A ır metallerin deniz organizmaları tarafından biriktirilebilme yolu ile de (Absorbsiyon ) deniz suyundan uzakla tırılırlar. Birçok su organizması dip sedimentlerinde ya ar ve beslenirler. Do al olarak bu metalleri absorbe ederler. Bu nedenle deniz organizmalarının yalnız çözelti içindeki metali do rudan veya besin zinciriyle aldıkları kabul etmek yanlı olacaktır. ekil Essensiyel elementler ile toksik olan a ır metallerrin canlılar üzerinde etkileri. A ır metaller ve di er kimyasal atıklarla kirlenmi sucul alanların bu toksik madde konsantrasyonlarının balıkçılık yapılan yerlerde kontrol edilmesi ve belirli miktarları a maması gerekir. A ır metaller balıklar üzerine direkt etki yaparlar. Çe itli hayvanlarda ve insanların önemli organlarında birikerek toksik etki yaparlar. Metal ve metalik kirlenme sularda çok bulunur. Atmosfere verilen metal kar,ya mur gibi faaliyetler ile geri dönerler. Su kaynaklarına böylece ula ırlar ve kirlili e neden olurlar. Parçalanamazlar fakat metaller farklı formlarda dönü üp sularda daha zararlı olabiliyor. Bölgeden bölgeye yayılabiliyorken etkili faktör rüzgardır veya ya ı larda olabilir. Metalik kirlenmede önemli bir olay toksik maddelerin gıdalarda birikmesidir. nsan vücuduna kur unlu bile ik alırsak 4 yıl sonra ancak atılabilir. Kadminyum yarı ömrü=200 gün Canlı Bünyesinde Olmayanlar Çok tehlikeli Tehlikeli olabilir Hg Cu Sn Pb Ba Mn Be Zn Cd Civa yarı ömrü =70 gün A ır metallerin Hücresel Hasarları ekil A ır metallerin benzer yük ve yapıdaki elementlerin kullandıkları yollarla membran geçmeleri Bitki hücresi a ır metallerin Vakuolarde biriktirir. Cd2 + gibi a ır metal iyonları sitosola ZIP (çinko / demir - regüle ta ıyıcılar ) aile üyeleri, girer ve Fito kelatlara phytochelatinlara(PC) ba lanırlar. Sitoplazma a ır metaller farklı ta ıyıcılar MTP'ler ( metal tolerans protein) ve NRAMPs ( do al direncili makrofaj proteini ) ta ınır. Metalotiyoneinlerin ( MTS ) yada sitoplazmada bulunan di er organik asit ve amino asitler ba lanan metaller gibi canlı için güvenli , dü ük metal konsantrasyondaki sitosolün meydana gelmesini sa lar bu yola sitoplazmik metal konsantrasyonları tamponlanmı olunur. Bazı toksik metaller ise proteinlerle birle erek, intraselüler birikimlerine ra men hücre hasarına neden olmazlar. Metallerin bu ekilde proteinlerle kompleks olu turması detoksikasyon veya koruyucu bir mekanizma olarak ortaya çıkar. Metallothioneinler (sülfidril grubu içeren proteinler) kadmiyum, cıva, bakır ve di er bazı metallerle; kur un, bizmut, cıva, selenat ve demir hemosiderin ile kompleks olu tururlar. A ır metallerin hücre ve hücre organellerine üzerinde etkisi hücreden, hücreye ve a ır metal a ır metale farklılık gösterir. Genel olarak bakıldı ında a ır metallerin benzer olan metabolizma içinde fonksiyonu olan eser elementlerin yerine geçerek hücrede eser elementlerce yapılan i lemleri durdu u bulunmu tur. Örne in Cd benzer elektron dizilimi benzeyen Zn yerine geçerek hücre içinde koenzim, kofaktör görevlerini sekteye u ratabilir. Ba ka hasar tipi III de erlilikli Kr çekirdek içinde hasarlara yol açmasıdır. Birçok a ır metal hücre içi dengenin kurulmasında hayati önemi olan Na, K, Ca gibi elementler hücre zarında fizyolojik rekabete girer bunun sonunda bu iyonlara ba lı olan bir fizyolojik olay bloke olur. A ır metallerin ba ka bir etkisi serbest radikal ile hücre zarı geçirgenli i bozmalarıdır. Özelikle Hg, Pb gibi toksitesi yüksek olan a ır metaller bu yolla etkilerini gösterirler. Arsenik, Mo, Kr gibi di er bazı a ır metallerin mitokondri ve hücre enerji üretim sistemi üzerinde etkileri vardır. Metal iyonları u yollarla toksik etki yaratabilir; a ır metal iyonu, esansiyel metal iyonlarının ba lanma bölgesi olan, enzim proteininin koordinasyon bölgesine ba lanabilir. Ayrıca iyon kanalı, membran ya da polisakkaritlere de ba lanabilir. Enzimin aktivite kaybı, enzimin yapısında aktivitesi için gerekli olan metal iyonunun dı arıdaki toksik metal iyonuyla yer de i tirmesinden kaynaklanabilir. Yeni metal iyonunun biyomoleküle giri i, onun konformasyonunu ve dolayısıyla biyolojik aktivitesini de i tirir. Metal iyonu DNA’ya ba lanabilir ve bu ba lanma baz sırasında de i meye neden olabilece i için kusurlu protein ve enzimlerin üretilmesiyle sonuçlanabilir. Toksik metal iyonunun DNA’ya ba lanması replikasyonunu stimüle eder. Böylece kontrolsüz hücre bölünmesi ve kanser olu umuna neden olabilir. Ayrıca bu durumun do urganlı ı azalttı ı da bilinmektedir. Volkanlar, erozyon, kaynak suları gibi do al süreçlerin yanında a ır metaller ekolojik çevreye madencilik, döküm, çamur ve atıksu arıtımı, pestisidlerin kullanımı, inorganik gübre ve atmosferik birikim gibi insan kaynaklı yollardan da girebilir. z elementlerin a ırı konsantrasyonları (Cd, Co, Cr, Hg, Mn, Ni, Pb ve Zn) toksiktir ve büyümenin engellenmesi, biyokütlede azalma ve bitkilerin ölümüne neden olur. A ır metaller solunum, fotosentez, hücrelerin boyuna uzaması, bitki-su ili kisi, Nmetabolizması ve mineral beslenmesi gibi fizyolojik süreçleri inhibe eder . A ır metaller hayvanların ba ı ıklık sistemi üzerinde çe itli etkilere sahiptir. Örne in Cd, Hg, Pb gibi bazı a ır metallerin dü ük dozları ba ı ıklık sistemi fonksiyonunu geli tirebilirken yüksek dozları baskılayıcıdır. Pekçok çalı ma ba ı ıklık sisteminin düzenlenmesinin çevredeki ya da laboratuvarortamındaki öldürücü dozun altındaki metal maruziyeti ile ilgili oldu unu göstermi tir .Belirli bir organik kirleticinin etkileri geçicidir, mikroorganizmaların onun varlı ına adapte olma ve onu parçalama yetene ine ba lıdır. Buna kar ın toksik metaller toprakta kalabilir ve topraktaki mikrobiyal toplulu a uzun süreli hasar verip çe itli biyotik ve abiyotik süreçleri olumsuz etkileyebilir. Toksik metaller toprak enzim aktivitelerini de de i tirir. Toprak enzim aktiviteleri do al ve insan kökenli karı ıklıkların hassas ve erken indikatörleri olarak kabul edilmektedir. Toprakta uzun süre kalan, do ada dirençli olan metaller, bitki kökleri tarafından absorbe edilirler ve bitkinin yapraklarına ve yenilebilir kısımlarına ta ınırlar. Bitkinin farklı kısımlarındaki metal birikimitoprakta bulunan metalin kimyasal formu, ula ılabilirli i, bitkinin türü ve olgunluk düzeyine ba lıdır [10]. Metal ve metaloidlerin tehdidi altında bulunan canlı toplulukları içerisinde bitkiler, hareketsiz ve yerle ik varlıkları sebebiyle, de i en çevresel ko ullar altında toksik metal ve metaloitlere kar ı en savunmasız olan organizmalardır. Toksik metal ve metaloidlerin do rudan ya da dolaylı olarak reaktif oksijen türlerinin a ırı olu umuna sebebiyet vermesi bitkilerde oksidatif strese neden olur. Aerobik ko ullarda, a ır metaller tekli oksijen ( 1 O 2 ), süperoksit anyonu (•O 2 - ), hidroksi (•OH), peroksi (ROO•) ve alkoksi (RO•) radikalleri gibi reaktif oksijen türlerine neden olabilir. Bitkilerde reaktif oksijen türleri hücre membranları, proteinler, DNA replikasyonu ve onarımında hasara neden olmakla birlikte kloroplast pigmentlerinin redüksiyonuna neden olabilir. Metaloidler metaller ve ametaller arasında kalan fiziksel ve kimyasal özelliklerini sergileyen, elementleri tanımlamak için kullanılır . Metaloidlerin genel özellikleri iyi bir elektrik iletkenli i göstermeleri parlak, kırılgan katılar olamalırdır Genellikle amfoterik zayıf bir ekilde asidik oksitler meydana getirir; elektronegatiflik de erleri 2,0 civarındadır yonizasyon enerjileri ortalama 200 kcal / mol karadıe Genellikle metaloidlerin olarak tanınan 6 element arsenik ( As ) , antimon ( Sb ) , bor ( B ) , germanyum (Ge ) , silisyum ( Si ) ve tellür ( Te ) dür. Metaloidler biyolojik sistemler etkilemeri için hücre zarından geçmeleri ve hücre içinde birikmeleri gerekir. Bu nedenle metaloidlerin B , Ge , Si , As ve Sb hücre zarlarından iki yönlü hareketini yürütülmesinde Aquaporinlerin rol oynar. ekil metaloidlerin aquaporinlerle hücre içine alınması mekanziması Metallerin birço unun karsinojenik potansiyeli vardır. Metal karsinogenezisinin endojen reaktif oksijen çe itlerinden olu tu unu ve çe itli karsinojenik metal bile iklerinin hidrojen peroksit varlı ında oksidatif DNA hasarına sebep oldu u bulunmu tur. Metaller sadece karsinojen olarak de il, aynı zamanda ko-karsinojen olarak – karsinojenik kimyasalları aktive ederek- etki etmektedir. 1970’lerde ara tırıcılar biyolojik elementlerle toksik metallerin benzer kimyasal ve fiziksel özellikleri oldu unu ileri sürmü lerdir. Bundan sonra gittikçe artan ekilde bu maddelerin kar ılıklı etkileri çalı ılmaya ba lanmı tır. Kar ılıklı etkiler çinko, bakır, demir, selenyum, kalsiyum ile toksik elementler arasındadır. Kanserojen olarak etki gösteren birçok bile i in DNA’ya zarar verdi i bilinmektedir. Zarar gören DNA’ ya sahip hücreler bölündü ü zaman mutant hücreler üretir. Bazı kimyasal maddeler DNA alt birimlerine ba lanarak özel bile ikler (adduct) olu turabilirler. Bu olu an bile ikler DNA onarım mekanizmaları sayesinde uzakla tırılabilirler. Fakat bazen bu bile ikler kalıcı bir ekilde ba lanabilir ve hücre bölündü ü zaman yanlı translasyona u rayarak mutant hücrelerin olu umuna yol açabilir. nsanlarda metal bile iklerinin karsinojenik riski Uluslararası Kanser Ara tırmaları Ajansı (IARC) tarafından de erlendirilmi tir. Somatik hücrelerdeki mutasyonlar ile kansere sebep olan olaylar arasındaki ili ki uzun süreden beri bilinmektedir. Kanserojen maddelerin birço unun mutajen, mutajen maddelerin birço u da karsinojen oldu u saptanmı tır. Son yıllarda toksik metallerle esansiyel elementler arasında kar ılıklı etkilerin oldu u ortaya atıldıktan sonra birçok çalı malar yapılmı tır. Bu çalı malarda vücuda giren yabancı maddelere kar ı vücudun birçok koruyucu mekanizması oldu u bulunmu tur. Bu etkiler kalsiyum düzenlenmesi, metallotioneinler, ısı- ok proteinleri, stresle aktive olan protein kinazlar, monooksijenaz sistemi, glutatyon sistemi ve vitamin E üzerinden gerçekle mektedir. Metaller etkilerine göre 1. Çevrede geni oranda bulunan ve en fazla toksisiteye neden olan metaller Argon (Ar), Kadmiyum (Cd), Kur un (Pb), Cıva (Hg) 2. Esansiyel iz metaller Krom (Cr), Kobalt (Co), Mangan (Mn), Selenyum (Se), Çinko(Zn) 3. Biyolojik önemi olan di er metaller Nikel (Ni), Vanadyum (Va) 4. Farmakoloji ile ilgili metaller Alüminyum (Al), Kalsiyum (Ca), Lityum (Li). Fentom Reaksiyonları Kur un kadmium civa gibi yüksek elektronegatiflik gösteren a ır metaler serbest oksijen radikalleri meydana getirebilirler. Bu olay metaller ile sülfür oksit ta ıyan proteinler arasında di er molekülere göre daha sık olur. ekil a ır metale ba lı ROS olu um yolları Bir tripeptid olan glulatation memelilerde protein olmayan di sülfütlerin yüzde 90 içerir. ekil a ır metal toksik etki mekanizmaları A ir Metallerin Sudaki Toksik Etkileri Elementlerin Fonksiyonları Kültür suyunun iyonik yapısı su hayvanlarının metabolizma prosesleri üzerinde hayati bir rol oynar. Elementlerin elektrokimyasal, katalitik Ve yapısal olmak üzere üç fonksiyonu vardır. Elementler, metabolik enerji kayna ı olarak kullanıldıklarında, elektrokimyasal olarak rol oynarlar. Bütün temel elementler enzim aktivatörleri olarak davranırlar ve biyokimyasal reaksiyonları ayarlamaya yardım ederler, i te o zaman katalitik olarak rol oynarlar. Protein ve aminoasitler gibi maddelerin sentezinde pek çok element gereklidir. Bu ise elementlerin yapısal fonksiyonudur ve element son ürünün vazgeçilmez bile enidir. Tablo A ır metal olarak sınıflandırılan bazı elementleri ko faktör olarak görevi Metal Enzim Zn2+ Zn2+ Mg2+ Mg2+ Ni2+ Mo Se Mn2+ K+ Karbonik anhidraz Karboksipeptidaz EcoRV Heksokinaz Ureaz Nitrat redüktaz Glutathion peroksidaz Superoksit dismutaz Propionyl CoA Karboksilaz Bilinen elementlerin ço u tabii sularda bulunurlar. Pek ço unun ölçülebilir etkileri yoktur ve muhtemelen çok önemli de ildirler. Verilen bir X elementinin sudaki canlılar için önemi u faktörlere ba lıdır: a) E er X elementi yoksa organizma büyüyemez ya da hayat çevrimi-ni tamamlayamaz. b) Ba ka bir element X in yerini alamaz , c) X organizmanın metabolik fonksiyonlarını direkt olarak etkiler Elementler hayvanlara iki mekanizma ile girer: basit difüzyon ve aktif olarak alma. Difüzyon olayında bir iyon sudaki yüksek konsantrasyonlu bölgeden hareket ederek daha seyreltik olan hücre sıvısına geçer. Aktif olarak alınmada ise, organizmada bir elementin konsantrasyonu dü ünce o element sudan seçimli olarak ekstrakte edilir. Bu olay, temperatüre sıkı sıkıya ba lıdır ve 10 °C lik bir sıcaklık artı ı absorpsiyonu %100 azaltır. Aktif olarak alma, mevcut oksijene de ba lıdır. Solunma engellendi inde ortadan iyonlar aktif olarak alınır. Elementlerin Toksik Etkileri Pek azı dı ında, saf tuz çözeltileri su hayvanları için toksikür. Deniz suyundaki elementler, ancak iyonlar arası rekabetin tek bir iyonun zehirli etkisini ortadan kaldırdı ı dengeli kombinasyonlarda besleyici ve hayatı devam ettirici özelliktedirler. Çok de erli iyonlar iki veya tek de erli iyonlardan daha kolay alınırlar. Bu hem katyon hem de anyonlar için gerçektir.Bir hücre içindeki adsorpsiyon rekabeti aynı özellikteki iyonlar arasında görülür.Örne in gerçek bir rekabet K+ ve Rb+, Ca+2 ve Sr+2 gibi iyonlarda görülür. Bu gibi durumlarda ortamdaki bir iyonun fazlalı ı di er iyonun alınmasını azaltır. A ır Metallerin Toksik Etkileri Pb, Hg, Cu, Zn gibi a ır metaller suda çok az miktarlarda bulunurlar. Bunların hepsi su hayvanları için toksiktir. Ço u 1 ppm sınırında öldürücüdür.Çinko normal miktarlarda bazı enzimatik fonksiyonlar için gereklidir ve birçok proteinlerde yapı elementi olarak bulunur. Bakır bazı enzimlerde bulunur ve pek çok omurgasızın kan proteininde solunum pigmenti halinde mevcuttur.Çinko ve bakır özellikle deniz balıklarındaki protozonlardan meydana gelen hastalıkların tedavisinde kullanılır. Burada metalin toksik etkileri bir süre sonra CaCO3 ile çökelmeyle giderilir. Çinko ve bakır balıklarda a ırı salgılanmaya neden olur ve balıklara zararlı olan bazı organizmaları öldürürler.Kelatla ma bakırın balıklara kar ı zehirlili ini azaltır. Örne in sitrik asitle kelatla an CuS04 daha az toksiktir. pH = 68.5 arasında kelatla -ma bakırın %90 ının suda çözülmü kalmasını sa lar.Kelatla mı bakır, bakırın uzun süre çözülmü miktarlarda kalması istendi inde denizde uygulanır. Fakat birçok bakteriler, hastalıktan koruyucu düzeylerde bakıra direnç gösterdiklerinden organik kelatları tedricen bozundururlar. Böylece Cu+2 iyonları karbonat iyonlarıyla birle erek çöker. Balıklarda görülen a ır metal zehirlenmelerinde bakır, solungaç yüzeylerinde çözünmeyen organometalik bile ikler olu turur. Ba ka bir görü e göre solungaçlar içindeki proteinler kimyasal bozunmaya u rar. Ayrıca bakırın, deniz balıklarının kan ve dokularında toplandı ı gözlenmi tir.Pb(NO3)2, ZnSO4 ve HgCl2 çözeltilerine konmu bazı tatlı su balıklarında soluma hızının arttı ı görülmü tür. Bu esnada oksijen harcama hızında dü me olur. Artan soluma hızı bakırla muamele edilmi sulardaki balıklarda gözlenir.A ır metaller solungaç üzerine çökerler ve salgıyı pıhtıla tırırlar. Böylece Oksijen alınma zorla ır. Metal Zehirlenmesine Etki Eden Faktörler A ır metallerin toksisitesi pH, çözünmü oksijen, temperatür, balı ın büyüklü üne oranla çözeltinin hacmi, çözeltinin yenilenme frekansı, çözeltideki di er maddeler ve sinerjetik etki gibi faktörlere ba lıdır. Suyun pH ı en önemli faktör olabilir. Tatlı sular deniz suyundan biraz daha zayıfça tmaponlanmı tır ve bu i lem görmü tatlı su sistemlerinde a ır metal toksisitesinin etkileri görülür. A ır metallerin destille ve yumu ak sularda sert ve bazik sulara göre daha toksik oldu u sanılmaktadır.Yüksek miktarda çözünmü oksijen bakırın toksik etkilerim bir dereceye kadar azaltarak solunumu kolayla tırır. Su yüzeyinin kuvvetli bir ekilde karı tırılması suyun pH ini dü ürecek ve bakın çözünür halde tutacak olan serbest CO2 birikimini önler.Sıcaklık artı ı a ır metallerin balıklara kar ı olan toksikli ini ço altır.Kur un tuzlarının toksisitesi su miktarı azaldıkça ve balı ın büyüklü ü arttıkça azalır. Ayrıca kur un salgıyla balık üzerinde çöktürülerek zehirlili i giderilir. leme sokulan suyun sık sık de i tirilmesi de toksisiteye etki eden bir faktördür. E er su de i tirilmezse balıklar salgı salarak metal iyonlarım çöktürerek kısmen toksisiteyi azaltırlar. ki a ır metal ya da bir a ır metalle ba ka bir madde arasındaki sinerjik etkiye gelince örne in bakır - çinko kombinasyonları bazen tek ba ına çinko veya bakırdan daha zehirlidir. Ba ka bir örnek ise bakır ile amonyaktır. Bakır-2iyonlarının amonya a kar ı affinitesi büyüktür. Bu iyonlar NH3 ile birle erek [Cu (NH3)4]+2 bakır tetramin kompleksi verir. Cu+2+4NH3 [Cu (NH3)4]+2 Bu kompleks toksisite olarak bakıra e de erdir. Mikroorganizmalarla A ır Metal Adsorpsiyonu Canlı hücrelerin, sulu çevrelerinden metal katyonlarını toplayarak, hücre içinde biriktirmeleri bilinen bir özellik olmasına ra men, mikroorganizmaların a ır metal iyonlarını seçici olarak alıkoyma özelli i üzerindeki çalı malar yenidir. A ır metaller bitkilerin hücre duvarlarından veya hayvanların hücre zarlarından biyolojik sistemlere girmekte, bitki hücrelerinde vakuollerde depolanmakta ve enzimlerle birlikte pek çok ya amsal faaliyeti düzenlemektedirler (Pekin, 1979; Pekin, 1980). Öte yandan krom, kur un, civa, bakır, çinko gibi a ır metallerin a ırısının ya ayan hücreler üzerinde toksik bir etkiye sahip oldukları da bilinmektedir. Nitekim sınır de erlerin üzerindeki a ır metal deri imleri aktif çamur proseslerini deaktive etmektedir( Macaskie and Dean, 1989). Gerek a ır metallerin toksik etkisi ve gerekse mikroorganizmalarla a ır metal adsorbsiyonunun mekanizmasının tam olarak açıklanamaması, konunun günümüze de in bir fenomen olarak anılmasına yol açmı tır. Gerçekten de mikroorganizmalarla a ır metal adsorbsiyonun mekanizması incelendikce, kullanılan mikroorganizmanın hücre yapısına ba lı olarak de i ik mekanizmaların etkili oldu u sonucu elde edilmi tir. Mikroorganizmalarla a ır metal adsorblanma mekanizması Mikroorganizmalarla metal adsorbsiyon kineti i iki basamaktan olu ur. Birinci basamak organizma yüzeyinde fiziksel adsorbsiyon veya iyon de i imidir. Bu basama a genellikle pasif giderim denir. Bu basamak çok hızlıdır ve mikroorganizma metal ile etkile tikten kısa bir süre sonra denge olu ur. Hızlı giderme genellikle yüzey adsorbsiyonu sonucudur (Ting and et. al 1989; Brady and Duncan, 1994). Mikroorganizmanın, sulu ortamdan hücre yüzeyine metal adsorblamasını açıklamaya çalı an çe itli hipotezler ileri sürülmektedir. Bunlardan ilki; i. Metal iyonları hücre yüzeyindeki negatif yüklü reaksiyon alanları ile kompleks olu turarak ve/veya pozitif yüklü reaksiyon alanları ile yer de i tirerek adsorblanabilir. Bu olaya iyonik adsorbsiyon adı da verilir. Hücre duvarındaki polisakkaritler, sülfat, amino ve karboksil gruplarını içerir. Algal polisakkaridlerin ço u, örne in kahverengi ve kırmızı deniz alglerinin yapısal bile eni sodyum, potasyum, kalsiyum ve magnezyum gibi metal katyonlarının tuzlarından olu maktadır. Çift de erlikli metal iyonları, polisakkaritlerin aynı yüklü iyonlarıyla yer de i tirir (Tsezos and Volesky, 1981). ii. Önerilen ikinci hipotez ise, bazı mikroorganizmaların hücrelerinin dı zarlarından uzanan polimerler sentezleyebildikleri, bu polimerlerin çözeltiden metal iyonlarını ba layabilme yetene ine sahip olduklarıdır (Tsezos and Volesky 1981; Norberg and Persson, 1984). iii. Hücre duvarındaki proteinler metali ba lamak üzere aktif bölgeler olu tururlar. A ır metallerin proteinlere kar ı kuvvetli ilgisi vardır. Proteinlerin peptid ba larının azot ve oksijeni, hidroksil, amino, fosfat gibi grupları, iyonların metal iyonları ile yer de i tirmesi için uygundur (Tsezos and Volesky, 1981; Crist et. al. 1981). Amfolit karakterde olan proteinlerinde, molekülün türüne göre belirli bir izoelektrik pH' ı vardır. Pozitif yüklü metal iyonlarının izoelektrik noktanın altında katyonik bir karakter ta ıyan protein moleküllerinin içerdi i grupların aynı yüklü iyonlarıyla yer de i tirdikleri, izoelektrik noktanın üstündeki pH'larda ise negatif yüklü reaksiyon alanlarıyla kompleksler olu turarak adsorblandıkları dü ünülebilir (Sa and Kutsal, 1995). Dolayısıyla ortam pH'ının a ır metal adsorbsiyonunda etkin bir parametre olması öngörülebilir. iv. Bazı mikroorganizmaların yüzeylerinde yüksek molekül a ırlıklı polifosfatlar veya kimyasal olarak bunlara benzeyen gruplar, metali kompleksleri eklinde kendilerine ba larlar. Örne in Citrobacter cp hücrelerinde bulunan organik fosfattan, inorganik fosfatı serbest bırakan fosfataz enzimi a ır metalin, hücreye ba lı metal fosfat olarak çökmesini sa lar (Macaskie and Dean, 1987; Macaskie and Dean, 1989). Günümüze de in yapılan çalı malar göstermektedir ki kullanılan mikroorganizmanın hücre tipi ve içerdi i temel bile enler metal adsorbsiyon mekanizmasını belirlemektedir. Metal alımında ikinci basamak, metal iyonlarının hücre zarından içeri ta ınımını da içeren, metabolik aktiviteye ba lı, daha yava , hücre içi giderim basama ıdır. Bu basama a aktif giderim denir (Ting and Lawson, 1989). Isısal veya kimyasal yöntemlerle öldürülmü mikroorganizmalarla yapılan, adsorbsiyon i lemi "biyosorpsiyon" olarak tanımlanmaktadır (Ting and Lawson, 1989) Biyosorpsiyon aslında fiziksel ve kimyasal adsorpsiyon, iyon de i imi, koordinasyon, kompleksle me, mikroçökelme vb. gibi birçok pasif giderim proseslerini adlandırmakta kullanılan ortak bir terimdir. Öte yandan bazı öldürme tekniklerinin biyokütlenin biyosorpsiyon kapasitesini arttırdı ı da kanıtlanmı tır ( Brady et. al. 1994). Toprak Kirlili inin Kontrolü Yönetmeli i (Resmi Gazete : 10.12.2001 Tarih Ve 24609 Sayı) Toprak Kirleticilerinin Sınır De erleri Taplo Topraktaki A ır Metal Sınır De erleri A ır Metal PH < 6 mg/kg Fırın Kuru Toprak PH>6 mg/kg Fırın Kuru Toprak Kur un 50 ** 300 ** Kadmiyum 1 ** 3 ** Krom 100 ** 100 ** Bakır * 50 ** 140 ** Nikel * 30 ** 75 ** Çinko * 150 ** 300 ** Civa 1 ** 1,5 ** • pH de eri 7’den büyük ise Bakanlık sınır de erleri %50’ye kadar artırabilir. ** Yem bitkileri yeti tirilen alanlarda çevre ve insan sa lı ına zararlı olmadı ı bilimselçalı malarla kanıtlandı ı durumlarda, bu sınır de erlerin a ılmasına izin verilebilir. Arsenik 50 g/L ve daha dü ük düzeylerde arseni e maruz kalmanın insan sa lı ı üzerindeki etkisi tartı malıdır. 50 g/L ve altındaki dozlarda arsenik alımına ba lı geli en herhangi bir sa lık etkisi olsa bile bu klinik olarak ortaya konabilecek bir etki de ildir. 100 g/L ’in üzerinde mesane kanseri riskinde artı , 150 g/L ve üzerinde cilt kanseri sıklı ında artı , 200 g/L ve üzerinde kronik etkile im arsenikozis (arseniazis): (özellikle el ve ayak tabanında si il benzeri deri olu umları ve ciltte pigmentasyon de i iklikleri) 300-400 g/L düzeylerinde uzun süre arsenik etkilenimi sonucunda mesane kanseri, akci er kanseri, deri kanseri ve di er cilt problemlerinin ortaya çıkabilece ini gösteren çalı malar mevcuttur. 400 g/L üzerinde kolon, böbrek, mesane, karaci er, akci er ve deri kanseri sıklı ında artı 70-180 mg arsenik öldürücüdür. Gastrointestinal bozukluklardır özelikler iddetli karın a ırsına yol açar A ızda metalik tat, bo azda sıkı ma, kusma, ve düzensiz nabız, solgun yüz, gözlerde çökme, so uk ve ıslak bir cilt, Felç, koma ve ölümle sonuçlanabilirler. Akut maruziyette çok az cilt reaksiyonu gözlenmi tir. Solunum yolu ve kömür yakımıyla havaya karı an arsenik ve sigara dumanından alınan arsenik kronik arsenik maruziyetine neden olur Daha önemlisi yer altı ve içme sularından alınan arsenik kronik arsenik maruziyetidir. Arsenik, S-adenozilmetiyoninden metil gruplarının transfer edildi i indirgenme ve metilasyon reaksiyonlarının yer aldı ı tek karbon metabolik yolla metabolize edilir .Bu reaksiyonların devamlılı ı için diyetle Sadenozilmetiyonin’e (SAM) metil grubu sa lanması ve pentavalan arseni in indirgenmesi için ortamda glutatyon bulunmasına gereksinim vardır. Arsenik metilasyonu temel olarak karaci erde olur, di er dokulardaki aktivite dü üktür. Arseni in etkili oldu u ba ka bir mekanizma ise DNA metilasyonunu bozarak yarattı ı epigenetik etkidir, bu da fetal geli imi, programlamayı etkiler, ileri ya ta çıkabilecek hastalıkların temeli atılmı olur. Arsin solunum yoluyla vücuda alındıktan sonra hemoglobinle etkile erek arsenik metabolitlerine dönü ür. Bu metabolitler eritrosit zarını parçalayarak hemolize yol açar. Özellikler akut arsin zehirlenmelerinde ani ve iddetli hemoliz ortaya çıkar norganik arsenik bile ikleri a ız yoluyla alındıklarında mukozaları a ındırıcı etkiler. Emildikten sonra oksidatif stresi artırır hücre sinyal iletimini bozar ve bazı enzimleri baskılar. Arsenik bu grup içerisinde metal benzeri madde olmakla beraber, aslında gerçek metal olmayan, iddetli zehirleyici olan ve bir o kadar da toksik tesire sahip bir bile iktir. Arsenik birçok besin bitkileri (bahçe bitkileri) ile toprakta bulunan öldürücü kimyasal madde olan pestisitler’den arsenik insektisitler (böcek öldürücü), herbisitler (yabani ot öldürücü), fungusitler (küf öldürücü) ve rodentist’lerin (kemirgen öldürücü) birkaçı ile Pb3(AsO4)2 (kur un arsenat), kalsiyum arsenat, Cu3(As2O4)24H2O (bakır arseto arsenit-Paris ye ili) bile iklerini olu turmaktadır. Bugün arseni in yukarı da sözünü etti imiz bile ikleri birçok besinler için dezenfektan olarak kullanıldı ı gibi bitki, sebze ve meyvelere yönelikte arsenik veya arsenik bile ik içeren spreyler kullanılmaktadır. Nitekim kilogram ba ına 0,30 mg arseni in depolarda meyvelerin saklanması için kullanılan spreyin sa lık yönünden zararı yoktur. Ancak sıkılan sprey belli bir sınırı a tı ında zararlı olaca ını da unutmamak gerekir.Arsfenamin gibi bazı ilaçlar da arsenik ihtiva edip frengi hastalı ı tedavisinde kullanılmaktadır. Arsfenamin metal artıkları sülfidrili inhibe ederek hücre enerjisinin enzim sistemleri üzerine olumsuz etki yapmaktadır. I. Dünya harbinde arsenik ihtiva eden Lewisit gazı kullanılmı , bu gaza kar ı askerlere toksik tesiri giderici Anti Lewisit ilaçlar verilmi tir. Ayrıca Anti-Lewisit ilaçlar piyasada (BAL) rumuzu ile tanınmaktadır. Hatta klinikte gıda zehirlenmelerinde bile BAL verilmektedir. BAL sadece arsenik için de il di er birçok metal içinde zehir giderici veya zehir ba layıcı olarak kullanılmaktadır. Nitekim BAL, arsenik veya di er a ır metallerde ki sülfidril gruplarıyla ba lanarak onları faaliyetlerinden uzakla tırır. BAL aynı zamanda Hg (cıva) ve arsenik zehirlenmelerine kar ı acil servis hastaları için veya rutin (günlük) tedavide kullanılmak üzere standart bir ekilde hazırlanmı bir etken maddedir. Kur un(Pb) : nsanların en fazla kar ıla tı ı a ır metaldir. Kur un sanayide özellikle pil yapımında kullanılan madde,benzin katkı maddesi olarak,radyasyon koruyucusu olarak,tablo yalıtkanı olarak,kablo yalıtkanı,boyalarda,lehimde vs..100 lerce faaliyette kullanılan önemli bir metal. Kur un özellikle kent ya amının önemli bir parçasıdır. Roma dönemine göre atmosferde 2000 kat daha fazla var. Kur un parçalanamaz özelli e sahip, zararsız form a dönü türülemez. Her formu toksitdir. Özellikle benzinde kullanılan Tetroetil kur un çok toksik bir madde ve direk atmosfere veriliyor. Büyük ehirlerde: 1.11mg/m3 Kırsal alanda : 0,022mg/m3 Atmosferde iki ekilde kur un kirlenmesi olabilir; Gaz halde ve partikül halde fosil yakıtın yanmasıyla partikül haldeki kur un atmosfere yayılıyor. Toksik elde etme fırınlarında ortama da ılabilir.. Gaz halinde da ılması ise tetraetil kur un egzoz gazının yanmasıyla olu ur. %98 i egzoz kaynaklıdır. Suda kur un kirlenmesi çok görülmez çünkü suda çözünmez. Dipte birikebilir, ph yüksek olan sularda çözünebilir. Toprak ve bitkilerde ise normalde bitkinin kara yoluna yakınlı ına ba lı olarak kur un konsantrasyonu artabilir. nsan vücudunda, tetraetil kur un deri yoluyla vücuda girer. Besin,su yoluyla insan vücuduna ku un girebilir. Solunum yoluyla vücuda alınan ku unun %35-40‘ı sindirim yoluyla % 5-10’u vücutta birikebilir. Ku un kemikte birikir. Ama zararını kemi e görülmez, yumu ak dokularda gösterir. nsanda kansızlı a sebep olur. Hemoglobinin Hemin sentezini önleyerek kansızlı a sebebiyet verir. Böbrekte birikti inde zehirlenmelere neden olur. Öncelikle kur un zehirlenmesinden çocuklar etkilenir. Zihinsel ve davranı bozuklu una neden olur. Kronik olarak kur una maruz kalan ki ilerde ilerde oboziteye neden olur. Yalıtım malzemelerinde, mürekkep,kuma boyaları parlak ka ıtta bol miktarda ,bazı konservelerde kur un bulunmaktadır. Özelikle ya lı boyalarda ku un vardır. Biyosfere insan faaliyetlerine ba lı olarak önemli oranda yayılan kur un bırakılmı tır. Günümüzden 4000-5000 yıl öncesinde, antik uygarlıklar tarafından gümü üretimi esnasında yan ürün olarak ke fedilmi ve tarih boyunca kur un üretimi ve kullanımı giderek artı göstermi tir. Kur un, Roma mparatorlu unda su borularında, su saklama haznelerinde kullanılmı tır ve günümüz bilim adamları ve tarihçiler bu kullanım eklinin Roma mparatorlu unun sonunu hazırladı ı görü ünü ortaya atmaktadırlar. Kur un zehirlenmesi sonucu, yönetici sınıfının dü ünme kapasitesinin dü mesi, do um oranlarındaki azalı ve kırsallarda ya am süresinin bu çökü ün temelini olu turdu u iddia edilmektedir. Kur un insan faaliyetleri ile ekolojik sisteme en önemli zararlı veren ilk metal olma özelli i ta ımaktadır. Kur un atmosfere metal veya bile ik olarak yayıldı ından ve her durumda toksik özellik ta ıdı ından (Çalı ma ortamında izin verilen sınır 0,1 mg/m3) çevresel kirlilik yaratan en önemli a ır metaldir. 1920’ lerde kur un bile ikleri (Kur untetraetil Pb(C2H5)4 ) benzine ilave edilmeye ba lanmı tır ve bu kullanım alanı kur unun ekolojik sisteme yayınımında önemli rol oynar (227.250 ton/yıl ABD). Günümüzde kur unsuz benzin kullanımı ile atmosfere kur un yayınımı azalmakla beraber kur unsuz benzin bile iminde bulunan kur un bir çok birincil metal üretim a amasından atmosfere kur un ve bile iklerinin yayınımı devam etmektedir. Dünyada en yaygın kur un kullanımı kuzey Amerika’dadır ve yıllık tüketim 1,300,000 ton seviyelerine ula ır ve bu kullanım ko ullarında atmosfere atılan miktar yıllık 600,000 ton seviyelerine ula ır Kur un 20. y.y.’da yüksek oranlarda paslanmaya kar ı oksit boya hammaddesi olarak kullanılmı tır. Kur un oksidin hafif tatlımsı bir tadının olması çocukların bu boya maddelerinin döküntülerini yemelerine ve dolayısıyla özellikle kur una kar ı hassasiyetleri daha fazla olan küçük çocuklarda ciddi problemlere sebep olmu tur. Almanya ve di er geli mi ülkelerde 1971’ de boya maddelerindeki kur un kullanımı ve 1979’ da ise yemek saklama kutularındaki kur un kullanımını sınırlayıcı yasalar çıkarılmı tır. Kur unun di er önemli kullanım alanları ise; teneke kutu kapakları, kur un-kalay ala ımlı kaplar, seramik sırları, böcek ilaçları, aküler vb. alanlardır. Kur unlu benzin ve boya maddelerinin yanı sıra yiyecekler ve su da kur un kayna ı olabilmektedir. Özellikle endüstriyel ve ehir merkezlerine yakın yerlerde yeti en yiyecekler; tahıllar, baklagiller, bahçe meyveleri ve birçok et ürünü bünyesinde normal seviyelerin üzerinde kur un bulundurur. Su borularında kullanılan kur un kaynaklar ve eski evlerde bulunan kur un tesisatlarda, kur unun suya karı masına sebep olabilmektedir. Kozmetik malzemelerde bulunan birçok pigment ve di er ana maddelerde kur un bulundururlar. Di er taraftan sigara ve böcek ilaçları da kur un kaynakları arasında sayılabilirler. Endüstriyel olarak kuyumculuk sektöründe altın rafinasyon ve geri kazanımı esnasında uygulanan “Kal” i lemi illegal olarak önemli oranda kur unun oksit halinde atmosfere atılmasına neden olmaktadır. nsan vücudundaki kur un miktarı tahmini ortalama olarak 125-200 mg civarındadır ve normal ko ullarda insan vücudu normal fonksiyonlarla günde 1-2 mg kadar kur unu atabilme yetene ine sahiptir. Birçok ki inin maruz kaldı ı günlük miktar 300- 400 mg ı geçmemektedir. Buna ra men çok eski iskeletler üzerinde yapılan kemik analizleri günümüz insanı kemiklerinde, atalarımızdakinin 500–1000 katı kadar fazla kur un bulundu unu göstermektedir. Kur unun vücutta absorbsiyonu çocuklarda daha yüksek olmakla beraber normalde % 5 gibi dü ük bir oranda gerçekle mektedir Bu oran dahi kalsiyum ve demir gibi birçok mineralin vücut tarafından emilimini azaltmaktadır. Kana karı an kur un buradan kemiklere ve di er dokulara gitmekte ya da dı kı ve böbrekler yoluyla vücuttan atılmaktadır. Kemiklerde biriken kur un zamana ba lı olarak (yarılanma ömrü yakla ık 20 yıl) çözünerek böbreklerde tahribata neden olur. Kur un bir nevi nörotoksindir ve anormal beyin ve sinir sistemi fonksiyonlarına sebep olmaktadır. Çocuklar üzerinde yapılan ara tırmalarda kanda kur un miktarı arttıkça IQ seviyesinin dü tü ü tespit edilmi tir. Di er taraftan kur un nörotoksik özelli inden dolayı sinir sisteminde iletimin azalmasına da yol açmaktadır. Kur unun ço u kemiklerde depolanmasına ra men beyne, anne karnındaki cenine ve anne sütüne de geçebilmektedir. Bebekler ve çocuklarda dü ük olan kur un oranı, ilerleyen ya la beraber, kur una maruz kalınmasıyla artı göstermektedir. Kanda 40 mg/l seviyesini a ınca tansiyon artırıcı etki de ortaya çıkar. Di er taraftan kronik kur un alınımı ile sprem sayısı ve morfolojisinde sınırlanır. Dünya sa lık örgütü sınıflandırmasına göre (1995) kur un 2. sınıf kanserojen gruptadır. Ekolojik olarak kur un katı olarak çökme e ilimindedir ve özel durumlar dı ında kompleks olu turmaz. Genellikle do aya salınan kur un zor çözünür bile ikler ( (Pb3(PO4)2, Pb4O(PO4)2, Pb5(PO4)3OH), (PbCO3) (PbS). Olu turur, bu nedenle beslenme zincirinde yer alan bitkilerden kur un alınımı söz konusu de ildir. Besin zincirinde kur un yayınımı genellikle midye türü kalsiyumlu kabuklular üzerinden ve kalsiyuma ba lı olarak gerçekle ir. Tek hücreli canlıların ve balıkların 0,04 – 0,198 mg/l inorganik kur un içeren suları tolere edebildikleri ancak daha dü ük miktarlarda kur unun besin yoluyla alınmasında akut zehirlenme gösterdikleri bilinmektedir. ekil kanda kur unun etkisi ba lı septomlar Kur unun memelilerde hemoglobin sentezini inhibe ederek ve dola an eritrositlerin ömrünü kısaltarak anemiye neden oldu u saptanmı tır. Kur unun kan üreten dokularda hemoglobin sentezinin ba langıç evresinde gereksinim duyulan  amino lovinilik asit dehidratazı inhibe eder. Bu enzimin kur un tarafından inhibisyonu di er metallere göre oldukça spesifiktir. Örnek: kadmium memelilerde bu enzimin aktivitesi üzerine herhangi bir etki yapmamı tır. Bu enzimin inhibisyonu önemli olup bundan hareket ederek insan eritrositlerindeki  amino lovinilik asit dehidrataz aktivitesi ölçülerek kur un zehirlenmesi te hisinde faydalı olur. 30 gün süre ile kur unun 10, 75 ve 300 ppm ortam etkisi altında kalan Salmo trutta’da sadece yüksek deri imde kalanlarda anemi gözlenmi tir. Kur unun dü ük ortam deri imlerinin kur un sentezi üzerinde herhangi bir etki yapmaması enzimin temel fonksiyonundan dolayı büyük bir çalı ma kapasitesine sahip oldu unu ve enzim aktivitesinin genelde %25’nin kullanıldı ını gösterir. Balıklarda enzimlerin aktivitesinin metallerin etkisinde kaldıktan sonra çok yava iyile ti i belirlenmi tir. Yapılan ara tırmalarda kontamine olmamı ortamda yedi hafta sonra enzim aktivitesinde çok az bir iyile me meydana geldi i saptanmı tır. Bunun nedeni yeterince açık olmamakla birlikte bunun dokularda kur unun sürekli bulunmasından yada enzim sentez oranının çok yava olmasından kaynaklanır. Bitkisel kaynaklı besinlerde yeti ti i topra a ba lı olarak kur un miktarı ortalama 0-2,5 mg/kg ; Balık ürünlerinde 0,2-2,5 mg/kg ;et ve yumurtalarda 0-3,7 mg/kg 0-3,7 mg/kg arasında de i mektedir. Metal ve organik tuz formundaki kur un insan vücudunda 120 mg/kg bulunur. Günlük alım 0,3 mg/gün, kanda 0-30 mg/100 ml ve idrarda 80 mg/lt normal seviyelerdedir. A ırı kur un böbrek ve beyin bozukluklarına yol açar. Kur unun en önemli etkisi “hemoepoetik sistem” üzerinedir. Eritrositlerin zar bütünlü ü bozulur. Parçalanması kolayla ır ve hemoliz sonucu anemi olu ur. Demir(Fe) Do ada çok bulunmasına ra men, do al suların kapsamında az miktardabulunur. Bunun nedeni demirin sudan hızla çökerek ayrılmasıdır. Suda demir 2 de erlikte olabilir. Bunlar, iki de erlikli demir (ferro) ve üç de erlikli demir (ferri) halidir. Ferro demir kararlı bir iyon olmayıp ortamda oksijen varsa 2 Fe++ + 4 HCO-3+ H2O+ l/2 02 -» 2Fe(OH)3 + 4C02 reaksiyonu gere ince demir -3hidroksit halinde çökerek sudan ayrılır. ndirgeyici ko ullar altında yukarıdaki reaksiyon tersine dönerek, suda bol miktarda ferro demir bulunan bir, pH de erinin 6-8 de erlikleri arasında üç de erlikli ferri demirin çözünürlü ü sınırlandırılmı olup. çözünürlük çarpımı 4. dan 5.10 dolayında olur. Daha dü ük pH de erlerinde ferri demirin çözünürlü ü artar, ço unlukla alkali karakterdeki sularda ferri demir, kolloidal halde görülür. Havanın etkisi veya klor ilavesiyle demir, ferri (+3) haline yükseltgenir ve hidrolize olarak çözünmeyen demir 3 oksit haline döner. Özel ko ullar altında havadan sakınmaksızın toplanan laboratuvar numunelerinin ço unda demir bu ekilde bulunur. Alkali yüzey sularında demir ender olarak 1 mg/lt de erinden daha fazla konsantrasyonlarda bulunur. Di er taraftan bazı yeraltı suları ve asidik yüzey sularında fazla miktarda Fe bulunabilir. Litrede 0. 3 mg dan itibaren demir içeren suların lezzeti ho de ildir. Böyle sular sanayi ve günlük gereksinim bakımından kullanılmaya da uygun de ildir. Çünkü bazı küçük canlıların olu umuna yardım ettikleri gibi bunlann ço alarak (alg olu umu) çöken hidroksitle beraber boruları tıkama tehlikesi vardır.Dokuma, boya, yıkama, tutkal, yapay ipek, foto raf malzemesi, cam, seramik maddeleri imal eden sanayiler litresinde 0, 1 mg dan daha fazla demirli suları kullanamazlar. Bu gibi sular çöküp tıkama olasılı ından dolayı kalorifer tesislerinde de kullanılmaz. En uygun litresinde 0, 05 mg dan fazla demiri olmayan suları kullanmak, bulunmadı ı taktirde demiri tasviye yoluna gitmektir Bakır(Cu) nsan vücudunun bakır yükü 100 mg/kg günlük alımı ise 3,2 mg/gün’dür. Bakırın toksikolojik etkilerinin ba ında gastro-intestinal semptomlar gelir. Karın a rısı, kusma, ishal,ba a rısı, solunum güçlü ü, susuzluk hissi, bacaklarda kramp olu ur. Gaita Ye ile benzer mavidir. Otopside sindirim kanalı mavi-ye il renge boyanmı görülür, kanma ve ülserler vardır. Karaci er ya lı olup , böbrekle nefrit hali gösterir. Yüzeysel sularda bakır 1,0 mg/lt’nin altında bile, su bitkilerine zehirli etki, bazı balıklar için 1 mg/lt toksik etki yapar. Bakır toprak drenajı nedeniyle su ortamlarının do al bir bile eni olup günümüzde suda kullanılan malzemelerin çürümesini ve üzerlerinde zararlı organizmaların geli imini engellemede besin ve ham ipek koruyucusu olarak endüstride kullanımı gibi temelde antropojenik faktörlerin etkisi nedeniyle bu ortamlarda deri imi artmaktadır. Bakır çe itli enzimlerin yapısına girmekte, kemik olu umunda, kalp fonksiyonları, ba ı ıklık sistemlerinin düzenlenmesinde, ba dokusu geli iminde, omurili in miyelinle mesinde etkin rol oynamaktadır. Bu nedenle organizmaların normal geli imleri ve biyolojik i levlerini sürdürebilmeleri için eser miktarda bakır alınması gerekmektedir. Balıklarda fazla miktarda alınması dokulardaki birikimini arttırarak çe itli fizyolojik bozukluklara, yüksek deri imleri ise do rudan mortaliteye neden olmaktadır. Balıklarda bakırın a ırı birikimi geli meyi, iyon dengesini, hematolojik parametrelerini, protein düzeylerini, doku permeabilitesini, membran bütünlü ünü ve endokrin sistemi etkilemektedir Bu nedenden ötürü toksikanttır (toksisiteye sahip). Bakırın balık fizyolojisi üzerine etkileri ile ilgili çok sayıda ara tırma yapılmı tır. Bunların metabolizma üzerine etkileri di er kirleticilere göre daha fazla bilinmektedir. Ara tırmacılar de i ik konsantrasyonda etkilerde bırakılan balıklarda oksijen tüketimini incelemi , uzun süre bakırın etkisinde kalan balıklarda oksijen tüketiminde azalma oldu u ortaya konulmu tur. Ara tırmacılar Bluegill balı ı üzerinde 0,21 ppm bakır ile yapılan deneyde metabolizma inhibisyonunun suda alınan bakırdan oldu unu görmü lerdir. Salmo trutta ile yapılan çalı mada bakırın etkisinde kalma sonucu balı ın besin tüketiminde geçici olarak bir azalma gözlemi lerdir. Metalin etkisinde kalan balıkta plazma kortizol ve adrenalin konsantrasyonunun arttı ı saptanmı tır. Bakırın etkisinde karaci erde metalleri ba layan ve bunların yüksek molekül a ırlıklı proteinlerin aktif bölgelerini bloke etmelerini engelleyen metallothioninlerin sentezi artmaktadır. C. Carpio ile yapılan çalı malarda bakır etkisiyle kan serumundan seruloplazmin düzeyinde artma oldu u görülmü tür. Bakırın dü ük dozları solunumu arttırmı yüksek dozları ise solunumu azaltmı tır. Rainbow trout 5 saat boyunca 0,2 ppm bakırın etkisinde kaldı ında balıkta kontrollere göre yüzme hızında %55 dü me gözlenmi tir. Bakırın sinir sistemine etkisi kas kordinasyonunu bozmakta bu da balı ın daha yava yüzmesine neden olmaktadır. Çinko(Zn) Otomotiv endüstrisinde,elektrikli cihazda,oyuncak ve makine üretiminde,deodorant ,kaynak,pil i lemlerinde kullanılıyor. Besin ambalajı,ile insana bula ır. Kronik maruz kalma sonucu deri,akci er hastalı ı gözlenir. Kanserojen bir madde de ildir. nsan sa lı ı açısından önemli bir element olup, belirli miktarlarda alınması gerekir. 70 kg a ırlı ındaki bir insanda ortalama olarak 1,4-2,3g çinko bulunabilmektedir. Günlük alınımı ise 10-15mg’dır. Çinko oksit buharları; metal dumanı hummasına,bo az tahri i,öksürme,solunum güçlü ü, adale ve eklem a rılarına neden olur. Yüksek de i imlerde ise çok toksik etki yapar ölüme neden olur. nsan için en dü ük metal doz 500mg/kg tartı/gün; çinko oksit için en dü ük toksik doz ise 600 mg/m3’dür. Gen ekspresyonunda çinko regülasyonu için en önemli mekanizma organogenezis sırasında hücresel farklıla madır. Çinko prokaryotlarda ve ökaryotlarda transkipsiyondan sorumlu enzimler ve RNA polimeraz foksiyonu için esansiyeldir. Yakla ık olarak çinko 300’ den fazla enzim ve protein için gerekli bir metaldir. Ökaryotlarda transkripsiyon faktörleri arasında DNA ba lama motif proteini genelde çinko parmaktır ve çinko iyonuna iki imidazol nitrojeni ve iki sistein sülfidril iyonlarını ba lanması yoluyla stabilize edilir. Çinko yoklu unda konformasyonel karı ıklık olur ve domenler uzun süre DNA ile ba lı kalmaz. Çünkü Transkripsiyon Faktörleri (TF)’ hücre regülasyonunda merkezi bir rol oynar. Çinko teratojenitesinin i lergesi için olası açıklama DNA sentezinin, a ırı miktarda çinko tarafından inhibisyonudur. Çinko’ nun DNA polimeraz ve timidin kinaz gibi birçok enzimin kofaktörü olması nedeniyle çinko deri imindeki hafif artı , DNA sentezini uyarmaktadır. Çinko’da büyük eksiklik ve fazlalıklar DNA sentezinde inhibisyona neden olur. Çinko immun sistem için esansiyel iz elementtir. Fakat aynı zamanda di er organ sistemleri için de çok önemlidir. Memelilerde çinko eksikli i deri ve immun sistemde hayli etkilidir. Çinko eksikli i sendromu jeofajianemi, hipogonadizm-hepatosplenomegali, deri farklıla maları, büyüme ve mental gerilik olarak kendini gösterir. Di er organ sistemleri için de çok önemlidir. Son yıllarda çinkonun çe itli hücre sistemlerinde etkisi ara tırılmı tır. Ekzojen olarak ilave edilen çinko in vivo ve in vitro kültür sisteminde çe itli etkilere yol açmı tır. Krom(Cr) Çözünen kromat tuzları için metal doz 5 gramdır. Kromun (+3) ve (+6) de erlikli iyonları biyolojik önem ta ır. Organizmada in vivo olarak Cr+6 (kromat) ekli Cr+3 (kromik) ekline dönü ür. Cr+3 insan ve hayvanlarda esansiyel eser elementtir. Besinlerde günlük krom alınımı ortalama 60 mg olarak hesaplanmı tır. Vücut krom yükü ise 6mg olarak hesaplanmı tır. Suda çözünenleri deri ile absorbe edilir. Krom,deri, akci er, kas ve ya dokusunda birikir. Oral yolla alınan krom tuzları,bulantı,kusma, mide ülseri ve merkezi sinir sistemi üzerinde etki gösterir. çme sularında belirlenen sınırı açtı ı zaman, deri rahatsızlıklarına ve karaci er bozukluklarına neden olur. Deniz canlılarında biyolojik birikimi azdır. ri deniz yosunlarının fotosentezinin %50 azalmasına neden olur. Nikel (Ni) Vücudun nikel yükü 10 mg’dan azdır. Oral yolla alınan nikelin ba lıca atılım yolu feçestir. Normal durumlarda idrardaki nikel miktarının 30 mg/l ’nın altında oldu u bildirilmi tir. A ırısı ba langıçta ba a rısı,ba dönmesi,bulantı,kusma,gö üste a rı,kuru öksürük,so uktan ve nefes darlı ına neden olur. leri evrelerde gö üs sıkı ması,kuru öksürük,kusma,bilinç kaybı ve ölüm görülebilir. Nikel’in direkt ve indirekt yolla verdi i in vivo hasar ekilde gösterilmi tir. Nikel’in kanserojen etkisi nedeniyle güvenilirlik limitinin belirtilmesi mümkün de ildir. nsanda yapılan epidemiyolojik çalı malarda suda eriyebilen nikel bile iklerinin karaci er ve burun kanserlerinin olu umunda önemli oldu u ileri sürülmü tür. Kanser hastalıklarında serum nikel deri imi artmaktadır. Nikel bile ikleri, insan ve kemirgenlerde güçlü karsinojen olmasına ra men, zayıf mutajenik oldu u saptanmı tır. DNA metilasyonu ve histon asetilasyonu transkipsiyonda aktif ve inaktif bölgelerde genom organizasyonunda önemlidir. Nikel bile iklerinin DNA hiper-metilasyonuna, histon de-asetilasyonuna ve kromatin kondensasyonuna sebep oldu u belirtilmektedir. Kadmiyum (Cd) nsan vücudunda kadmiyum seviyesi normal artlarda 30 mg/ 70 kg’dır. Günlük alınımı 0.08-0.20 mg/gün, kanda 5 mg/100l idrarda 50 mg/l’dir. Kadmiyum ve kadmiyum oksit buharları zehirlenmelere yol açar. Akut zehirlenmelerde akci er ödemi,bazı vakalarda karaci er bozuklukları görülür. Kronik zehirlenme durumlarında,spesifik olmayan semptomlar,bo azda kuruma,di lerde sarı kadmiyum halkaları, eklem a rıları dikkati çeker. Yüksek tansiyon kalp hastalıkları, kansızlık,yaraların iyile mesinde güçlük, zihinsel fonksiyonlarda problemle ve böbrek rahatsızlıklarıdır. Kadmiyum memelilerde anemiye neden oldu u belirlenmi tir. Aneminin mekanizması; büyük ölçüde hemoglobin sentezi için barsak demir absorbsiyonunda meydana gelen dü medir. Böyle bir mekanizmanın balıklarda olup olmadı ı henüz tam olarak bilinmemektedir. Ancak 15 gün süreyle kadmiumu 1 ppm ortam deri iminin etkisine bırakılan dil balıkları bu süre içerisinde beslenememi lerdir. Kadmiyum aynı zamanda yapısı bozuk çok sayıda eritrositin meydana gelmesine neden olmu tur. Bu da kan hücrelerini olu turan yapıda bir lezyonun varlı ını gösterir. Kadmiyum etkisinin bir sonucu olarak böbrekte  amino lavunilik asit dehidrataz enziminde bir artı görülmü tür. Bu da hemoglobin sentezinin ilk basama ının kadmıum tarafından bloke edilmedi ini enzim aktivitesindeki artı a ra men hemoglobin sentezinin dü tü ünü gösterir. Taplo Do ada Kadmiyum miktarı Atmosfer 0.1 to 5 ng/m³* Toprak 0.1 to 0.5 µg/g Deniz dibi ~1 µg/g Deniz suyu ~0.1 µg/l * ng = nanograms = 10E-9 g Dil balı ında kadmiumun etkisi sonucu anemi olu tuktan sonra Larsson ve arkada ları bu balıkların bir yıl süre ile kontamine olmamı sularda tutulmasının anemiyi ortadan kaldırdı ını saptamı tır. Karbonhidrat metabolizmasında bozuklu un devam etmesi büyük bir olasılıkla pankreasda insulin salan hücrelerdeki bozuklu un süreklili inden dolayıdır. Bu verilerden de kadmiumun neden oldu u bazı lezyonların di er metallere oranla daha sürekli oldu unu gösterir. Kadmiyum’un etkilerini: 1. Membran yapı/fonksiyon de i imi, 2. Antioksidan enzimlere karı ma, 3. Tiol proteinlerde de i im, 4. Enerji metabolizmasında inhibisyon, 5. DNA yapısında de i im ve 6. Stres genlerinin expresyonunun indüklenmesi ve bazı enzimatik aktivite etkilerinde önemli rol oynamasıdır. Kadmiyumla indüklenmi karsinojenik mekanizmanın kesin i lergesi tam açıklanamamı tır. Kadmiyum, memeli hücrelerinde sitotoksisite, kromozomal anomali ve mutajeniteye neden olmaktadır. Kadmiyumla indüklenmi karsinojenite, direkt veya indirekt yolla DNA ile ba lantılıdır. Direkt ili ki kadmiyumla DNA arasında kovalent ba lanmayı gerektirirken indirekt ili ki DNA’ da oksidatif hasar, hücreler içinde hücresel oksidanlarında artma, ve bu da serbest radikallerde artma meydana getirmektedir ndirekt ili kinin, aynı zamanda DNA onarım i lergesi, DNA-protein ve DNA-amino asit çapraz ba ı formasyonu aracılı ı ile oldu u ileri sürülmektedir. Kadmiyum yumu ak metaldir ve proteinlerde tercihen sülfidril gruplarına ve DNA fosfatlarından çok DNA bazlarına ba lanır. Kadmiyumun hücresel toksisitesi, Cd-DNA ba lanma aracılı ı ile sülfidril ihtiva eden proteinlerin inhibisyonuna ve reaktif oksijen çe itlerinin indüklenmesine neden olur. Ayrıca kadmiyum indirekt olarak antioksidan düzeyini azaltmakta ve intrasellüler hidrojen peroksit artı ı görülmektedir. Hidrojen peroksit artı ı demir/bakır aracılı redoks reaksiyonlarını kataliz etmekte, olu an serbest radikaller DNA çapraz ba ı yapmakta ve lipid peroksidasyonunu tetiklemektedir. Kadmiyum’ un serbest radikal üretti i görülmemi ancak uygulamadan hemen sonra dokularda lipid peroksidasyonu artmı tır 10. Kadmiyum teratojenitesi ve onunla ilgili metallotionein (MT) gen expresyonu, gebeli in ortasındaki fare embriyolarında incelenmi tir. Yazarlara göre; gebeli in 10. gününde teratojenik dozda kadmiyum uygulaması (50 µmol Cd/kg) MTmRNA olu umunu indüklememi tir. Kadmiyum (µmol/L düzeyinde) MT-mRNA’yı çinkodan 10 kat fazla indüklemi tir. MT vücutta çok dü ük düzeyde bulunmaktadır. Fakat kadmiyum ve çinko gibi a ır metallerin mikromol düzeyinde MT transkripsiyonu hızla artar. MT’nin ayrıca glukokortikoid hormon ve inflamatuvar ajanları da indükledi i saptanmı tır. FETAX (Frog Embryo Teratogenesis Assay: Xenopus)’la kadmiyum’ un embriyotoksisitesine bakılan bir çalı mada kadmiyum’ un teratojenik oldu u ve doza ba lı barsak anomalisi, oküler anomali gibi malformasyonlar olu turdu u gözlenmi tir Kadmiyum, aynı zamanda transkripsiyon faktörlerinden çinko parmak motifi içinde çinkonun yerini alır. Çünkü kadmiyum fizyolojik ko ullar altında redoks aktif de ildir Kadmiyuma çe itli yollarla maruz kalmı memeli testis ve ovaryumunda kadmiyum birikimini ara tırırken kontrol grubunda da testis ve ovaryumda birikim oldu u göstermi tir. Civa (Hg) Yakın zamana kadar endüstride kullanılma sonucu atık olarak sulara karı an civa metalinin su dibinde kalıp zararlı bir etkisi olmaya ça ı dü ünülüyordu. Ancak fabrikalardan atılan civanın, sedimentlerde mikroorganizmalar tarafından metil civaya dönü tü ü, lipofil özellikte ve çok oksit alan bu bile i in biyobirikim ve besin zinciri yolu ile insanlara ula tı ı anla ılmı tır. nsan vücut yükünde civa seviyesi eser miktarda, günlük alınımı 0.02mg/gün kanda 0-8mg/ 100 ml, idrarda 0-0.16mg/lt’dir. Civa bile iklerinin etki gösterdi i organlar merkezi sinir sistemi, karaci er ve böbreklerdir. Suda çözünen anorganik civa tuzları deri ve mukaz memralarını invite eder. Japonya’da 1956 yılında minamata körfezindeki kazada ortaya çıkmı tır. Bu arada 43 insanın ölümüne ve yüzlerce insanın a ır zehirlenmesine civa neden olmu tur. Çok eski ça lardan beri biline elementtir. Birçok alanda kullanılır.80 çe it civa türevi vardır.300 farklı alanda kullanımı mevcuttur. Bunların yanında di dolgularında, ya lı boyalarda vs. Civa sıvı bir metaldir.-39 ile +357 °C arasında sıvı halde bulunan tek elemendir. Bu özeli i bu elementi di er tüm elementlerden ayırır. En kolay buharla abilen metal bile i idir. Çok iyi iletkenlik gösterir. Di er metalleri çözme yetene ine sahip. Yer kabu unun 100 milyon da 8’i kadar civa oldu u bilinmektedir. HgS eklinde bulunuyor. HgS +O2 Hg +SO2 toplu halde bulunur Kullanıldı ı yerler: Amalgam dolgu,laboratuarlarda inorganik tuzları eklinde kullanılır,bazı elektrik aletlerinin yapımında,klor alkali sanayinde kullanılır. Bunun yanında tarımda fungusit olarak kullanılır. Fenil civa asetat denilen bile ik ya lı boyalarda katkı maddesi olarak kullanılır. Mantardan karunmak üzere kullanılır. Civa çevreye nasıl yayılır.? - % 2 si atmosfere karı ır. üretilmesi sırasında - Fosil yakıtların yanması sonucunda civa atmosfere karı ıyor. - Metal cevher i leme sırasında ortama karı ıyor. - Endüstriyel faaliyetlerde alıcı ortama karı abiliyor. Civanın çevreye zararlı oldu u biliniyor. Civanın meydana getirdi i tehlikeler konusunda 5 nokta var. 1. E ik miktarı a ıldı ında tüm Civa bile ikleri toksiktir. 2. Civa bile iklerinin vücuttaki toksik etkileri,da ılımları birikimleri ve canlıda kalı süreleri birbirinden çok farlıdır. 3. Civa bile ikleri vücuda girdi i ekilde de il ba ka ekillere dönü ebilmektedir. Çe itli bile iklere dönü üyor. 4. Civa vücut enzimlerinde bulunan kükürt atomlarına ba lanarak biyokimyasal reaksiyonları durdurur. Vücut için faaliyetlerini durdurur. 5. Civanın vücutdaki tahribatı kalıcıdır. Tedavisi henüz bulunamamı tır. Civanın Vücutta Bulunma ekilleri 1) norganik: Metalik Civa eklinde ya da Civa tuzları eklinde bulunabiliyor.Oldukça toksik bile iklerdir. Özellikle karaci er ve böbrekte toplanma e ilimi gösterirler. Buhar halinde solundu unda akakci erden kana karı ır,kan yoluyla da beyne ula ır. Nörolojik rahatsızlıklara sebep olur. Vücutta kalı süresi kısadır. 2)Aril Organik: Özellikle PMA,fenil civa asetat bu gruba girer.Aril civa bile ikleri vücuda alındı ında inorganik civa ekline dönü ürler. norganik civada olu an tahribatları meydana getirirler. Özellikle beyinde toplanırlar. Vücutta kalı süresi inorganiklere göre daha uzundur. Birikme e ilimi gösterirler. Aril civa bile ikleri akil civa bile iklerine dönü türülebilir. nsan vücudunda bu dönü ün gerçekle ti i bilinmemektedir. 3) Alkil Organik: En tehlikeli civa bile ikleridir. Metil civa Hg-CH3 Dimetil civa CH3 – Hg –CH3 Tohumların ilaçlanmasıyla çevreye karı abilirler. Metil Civa suda çok kolay çözünen dayanıklı bir maddedir. Dimetil civa ise bazik ortamda dayanıklıdır. Asidik ortamda çok çabuk parçalanarak metil civa’ya dönü ürler. Dimetil civa uçuculu u daha fazladır. Vücuda alını ı da solunum yoluyla alınırsa(egzoz örne i) tehlikelidir. Gıda yoluyla alınan ise daha az tehlikelidir. Japonya da 5-20 ppm ‘e kadar balıklarda civa bulunmu . Bunada yakınlarda bulunan fabrikadan kaynaklandı ı görülmü .0,001 ppm de eri izin veril de erdir. Civa , tarımsal ilaçlar , deterjanlar , çe itli sanayi atıkları tarafından suya az veya çok miktarda atılmaktadır. Çevreye atılan civanın ço u insan faaliyetleri sorumludur. Sıcak volkanlardan civaya ilaveten di er yollarla yılda yakla ık 800 ton civa temiz sulara ve oradan da denizlere karı maktadır. Yapılan ara tırmalarda endüstri bölgelerinde bulunan balıkların , endüstri bölgeleri olmayan bölgedeki yerlerde ya ayan balıkların daha çok civa ta ıdı ı gözlenmi tir. Civa canlıda biriktirilir. Mesela besin zincirinin daha üst kademesinde bulunan büyük balıklarda (köpek balı ı, uskumru, tuna balı ı ve kılıç balı ı vb..) daha altta yer alan di er balıklara göre çok daha fazla oranda metil cıva birikir. nsanların birinci derecede cıvaya maruz kaldıkları besin maddesi, metil cıva içeren balık etidir. Cıva birincil olarak balıkta ve di er deniz ürünlerinde metil cıva iyonu (CH3Hg+) eklinde bulunur Ba langıçta civa metali elemental formda çe itli amaçlarda kullanılmı tır. HgO (kırmızı) gibi inorganik civa bile ikleri ise genellikle gemi boyama i leminde kullanılmı tır. Çünkü buna benzer maddelerin gemilerin tekne kısmına zarar veren midye gibi birçok deniz hayvanını ve di er mikro organizmaları zehirleyip öldürme yetenekleri vardır. Civa tüketimi konusunda bir fikir edinmek bakımından ABD ‘deki tüketimi örnek olarak verebiliriz bu ülkede yılda 6-7 ton civa çe itli bilimsel aletlerde , di çilikte , elektriksel aletlerde , tarım ve ilaç endüstrisinde , ka ıt-ka ıt hamurunda ve boyacılıkta kullanılmaktadır. Bazı organo-metalik civa bile ikleri de çevreye fungusid , algisid ve bakterisid olarak atılmaktadır. Ka ıt sanayisinin atık suyunun yosun ve balcı ını kontrol etmek için civa (Hg2) tahılları kemirgenlerden korumak içinde metil-civa bile ikleri kullanılmı tır. New Meksika da bu ilaçların kullanıldı ı tahıllarla domuzlar beslenmi ve kesilen ve yenilen etlerden halk zehirlenmi tir. Daha sonra bu tür ilaçların kullanılması yasaklanmı tır. Civa genelde böbreklere etki gösterir ve orda toplanır. karaci er, böbrek,immun (Ba ı ıklık) Sistem hücreleri, SSS (Somatik Sinir Sistemi) Periferik sinir sistemi ve Beyin üzerine toksik etkilidir. Civa organizmada 3 ekilde zararlı etki olu turur; 1. Civa; enzimlerin sülfidril gruplarına ba lanabilir. 2. Proteinlerin tersiyer yapıları de i ti inde; yeni olu an proteinler organizma için immunojen hale gelir ve B lenfosit proliferasyonuna neden olur. 3. Organik civa formları lipofilik organlarda birikir.Örne in; beyin ve miyelin kılıflarda biriken civa nörotoksik etkilere neden olur. Ayrıca Nöronlarda protein sentezini inhibe eder. Mitokondri fonksiyonlarını bozar. yon kanallarını etkiler. Nörotransmitter salınmasını inhibe eder. Nöronları hücre membranlarındaki yapısal proteinleri tahrip eder. Bütün bu etkiler özellikle sinir sistemindeki hasarlar civa ya ba lı akut zehirlemelere japonyada Minamatada gözlenmi tir Cıva zehirlenmesine “itai-itai” denir. Cıva Bile ikleri: Bazı organo-cıva bile iklerin isim ve formüllerini öyle sıralayabiliriz: Tablo bazı civa bile ikleri Klorometil Civa (II) CH3HGCL Hidroksometilciva(II) CH3HgOH Dimetilciva(II) CH3HgCH3 Siyanometilciva(II) CH3HgCN Kloroetilciva(II) C2H5HgCl Asetatometilciva(II) CH3HgOOCCH3 Asetofenilciva(II) CH3COO-Hg-C6H5 Cıva zehirlenmesinin an belirgini yakla ık 30 yıl önce Japonya nın bir liman kenti olan balıkcılı ı ile me hur Minemato da görülmü tür. Organo-civa bile ikleri katalizör olarak kullanan bir firma atıklarını minemato nehrine ve yanındaki yatsushire körfezine dökmü tür. Böylece her yıl bir miktar klorometil-civa nehre karı mı tır. 1953 yılında minemato halkında garip bir hastalık ortaya çıkmı tır. Ba a rısı , uyu ukluk , yorgunluk , yutkunma , i itme zorlu u ve di eti intihaplanması kendini göstermi tir. Bu belirtilerin nedenleri bilinmedi i için önceleri bu hastalı a minemato denmi tir. Daha sonra yapılan ara tırmalarda bu hastalı ın civadan ileri geldi i saptanmı tır. Bu hastalıktan yüzlerce ki i ölmü ve binlerce ki i de sakat kalmı tır. ekil en tehlikeli organik bile ikleri metil civa ve dimetil civa Minemato hastalı ının en önemli sonucu civa nın limanda ya ayan balıklarda suya nazaran daha fazla bulunmasıdır. Klorometil-civa gibi bazı bile ikler besin zinciri yoluyla birikmektedirler, dokularda çözünme e ilimleri çok fazla olan bir madde sudan dokuya geçerek orada birikmektedir. Bu miktar zaman geçtikce artar ve bu yolla civa gibi a ır metaller insan ve canlı vücudunda yüksek dozda birikmeye ba lar. Biyolojik organlarda da toplanan maddelerin büyük bir kısmı hidrofobik tir. Klorometil-civa da bunlardan biridir. Klorometil-civa hücre dokularına geçerek ya lı dokularda birikmektedir. Ya dokularında biriken civanın dı arı atılımı çok zordur. Klorometil-civa pH 5 ve daha yüksek de erde hidroksimetil civaya dönü mektedir. Bu madde klorometil-civa bile i inden daha fazla çözünmektedir. pH 5 den daha dü ük de erlerde bu maddenin emilmesi daha kolay olmaktadır. Daha yüksek pH larda ise dimetilciva olu makta ve bu madde suda az çözünmektedir. Bu nedenle bazik ve nötral suda ya ayan balıklar daha az civa içermektedir. Civa zehirlenmesinin mekanizması oldukça karma ıktır. nsan vücudunda biriken civa bir çok enzimlerle tepkimeye girmek suretiyle gerekli katalizörleri zehirlemektedir. Bunun nedeni Hg+2 iyonunun enzimlerde sitozin amino asidi üzerinde sülfidril (-SH ) grubu ile çok kuvvetli ba yapmasıdır. Böylece enzimin katalitik i lemi ortadan kalkmaktadır. Klorometil-civa bile i i oldukça zehirlidir. Kan dola ımını beyinden ayran membranlardan geçer ve rahimde beslenmekte olan çocu u etkiler. Bunun sonucunda Minemato felaketinde ortaya çıktı ı gibi do u tan kusurlu insanlar meydana gelir. Civa zehirlenmesi çe itli yöntemlerle belirlenebilir. Bunlardan en geçerli olanı civayı kuvvetli ligantlarla (ba ) kompleksi olmaktadır. Bu amaçla Kalsiyum Etilen Daimin Tetra Asetik asit (Ca2EDTA) , 2,3-Merkaptopropanol HOCH2-CH2-CH(SH)-CH2-(SH) Gibi çok kuvvetli kelatla tırıcı maddeler kullanılır. Enzimlerden çok daha güçlü ba lar olu turdukları için civayı sıkıca ba layarak enzimin serbest kalmasını sa larlar. Endüstri tarafından çevreye atılacak her türlü atık suyun önceden içeri i tayin edilerek civa gibi canlılara zararlı maddelerin deri imi minimum düzeye indirilmelidir. Aksi halde her geçen gün daha kirli ve canlı ya ama zararlı denizler , göller ve alanlar yaratırız. Civa etkisinde kalan bazı balıklarda aneminin ortaya çıktı ı belirlenmi tir. Civa özellikle kemikli balıklarda böbrekte yo unla ma e ilimindedir. Burada hem biyosentezinde i gören uroportfrinojen sentezaz enzibini inhibe eder. Metil-civa her ne kadar organik civadan daha toksik olsada anemi olu turmada inorganik civaya göre daha az etkili oldu u gözlenmi tir. Balıklarda metil-civanın eritrositlerdeki Hb’i reversible bir ekilde ba ladı ı belirlenmi tir. n vitro ve in vivo ko ullarda yapılan çalı malarda bu tepkimenin metal rezidüsü ile hemoglobin molekülündeki sülfidril grupları arasında meydana geldi i belirlenmi tir. Böylece civanın O2’nin Hb’ye ba lanması üzerine bir etkiye sahip oldu u görülse de bu mekanizma henüz tam olarak belirlenememi tir. Di çilikte kullanılan amalgamlar ; gümü ,kalay ve bakır ala ımının civa ile karı tırılması ile elde edilir. Amalgam dolgunun insan sa lı ına etkisi olmadı ı yönünde görü ler olmakla birlikte, bu dolguların çok ciddi cıva zehirlenmelerine yol açtı ını gösteren bulgular da vardır Alüminyum(Al) Alzaymır(bunama) hastalı ına neden olur. Alüminyumlu tencerede pi en sıcak sıvılarla solunum yoluyla vücut a alınır. Alüminyum endüstrisinde çalı an insanlarda astım gibi hastalılara neden olur. Kola kutuları alüminyumdan yapılmaktadır. Antimon: Akülerde ,cam ve seramik üretiminde ve boyalarda kullanılır.Asidik ortamda antimon asitle reaksiyona girerek stibin gazı(SbH3) olarak bilinen deride ,solunum yolunda,mukozada tahri etkisi olu turur. Kalpta ritim bozuklu una neden olur.Yüksek konsantrasyonlarda alınırsa akut akci er ödemine ba lı solunum yetmezli i görülür. Selenyum(Se) Cam ve plastik yapımında kullanılıyor. Hayvan gıdaları ve veteriner ilaçlarında kullanılıyor. Bir di er kullanımı kepe e kar ı ampuanlarda kullanılıyor. Deri, solunum, sindirim yoluyla kana karı abiliyor. Kanserojen bir madde de il. Kronik olarak deride renk de i ikli i ve çe itli deri hastalıklarına neden oluyor. Selenyum metabolizması olan bir metaldir. Antioksidan sistem enzimlerinde kofaktör olarak çalı ır. Talyum : Böcek öldürücülerde bulunan bir metal elektronik endüstrisinde kullanılıyor. Tarım ve deniz su ürünlerinde bula ma ile talyum a rastlanmı . Kronik olarak uykusuzluk, yorgunluk, zayıflık, sinir tutulmaları, hormonal bozuklu a neden olur. Asbest Asbest; lifli silikat minerallerinin bir grubuna verilen addır. Ortalama, yakla ık formülü Mg3P(Si2O5)(OH)4Asbestin yanmazlı ı, kullanılı lı ı, gerilme direnci dolayısıyla Asbest ço u yapı malzemelerinde, frenbalatalarında, boru yapımında kullanılmaktadır. leri teknoloji kullanan ülkelerde havadaki partiküllerin kanserojen etkisi nedeniyle asbest kullanımı gitgide azaltılırken, daha geri teknolojilerin kullanıldı ı ülkelerde artmaktadır.Genel olarak Asbest tüm lifsi özelli i gösteren silikat grubuna verilen isimdir. 300’den fazla üründe kullanılmakta solunum yoluyla alındı ında ödem ‘e yol açtı ı için daha tehlikelidir. Sindirim yoluyla alındı ında yine zararlıdır. Isı ya ve kimyasallara çok dirençlidir. Ucuz bir madde ve birçok alanda kullanılıyor. 250 16000 14000 200 12000 10000 150 8000 100 6000 4000 50 2000 0 0 1925 1950 1975 1988 1993 Asbestos kullanımı 1998 2000 2010 Asbestosis ekil asbest kullanımı ve buna asbestosis görülmesi Mineralojik özelliklerine göre iki farklı asbest grubu bulunmaktadır. Bunlar amfibol grubu asbestler ve serpantin grubu asbestlerdir. Amfibol grubuna giren asbestler (amosit, antofillit, krosidolit, tremolit, aktinolit) asbest türleri arasında insan sa lı ı açısından en tehlikeli olanlarıdır. Bu gruba giren asbest türleri sert, i nemsi yapıda ve kırılgandır. Serpantin grubunda yer alan krizotil türü asbestin lifleri esnek, dayanıklı ve ipe imsidir. Serpantin grubunda yer alan krizotil asbest amfibol grubunda yer alan asbest türlerine göre daha az tehlikeli oldu u kabul edilmektedir. Asbest türleri arasında en çok kullanılanlar krizotil (beyaz asbest) , amosit (kahverengi asbest) ve krosidolit (mavi asbest) türü asbestlerdir. Türkiye asbest bakımından dünyada ilk 10 içindedir. Fırın kaplamalarında kullanımı oldukça yüksektir. Solunum yoluyla alındı ında akci er kanserine sebep olur. A ız yoluyla alındı ında bakırsak kanserine. Aspirin, çiklet mayonez, ketçap da asbest kullanılır. Asbest partikülleri akci ere yerle ir uzun süre sonunda asbestosis adı verilen hastalı a yol açar. Sindirim yolu ile alınan asbest belirli toksik etkisi yoktur. Balık Doku Ve Organlarının A ır Metallere Olan lgisi Farklı balık türlerinin organlarında metal da ılımı da farklı olmaktadır. Belirli organ veya dokudaki metal düzeyi hem metale hem de türe göre de i ir. Karaci erde protein gibi organik bile iklerin metalleri ba layabilmesi metallerin büyük bir kısmının karaci erde depolanmasına neden olur. Bir çok farklı balık türünde metallothionein gibi spesifik depolama proteinleri bulunur. Balık karaci erindeki düzeyleri yüksek olan bu tip proteinlerin sentezi metal kontaminasyonu ile artar. Balıklar üzerine yapılan ara tırmalar metalin organlardaki birikiminde karaci erin çok önemli belirleyici organ oldu unu ortaya koymu tur. Yılan balıklarında bakır ve çinko karaci erde metallothioneine ba landı ından birikim en fazla bu organda olmu tur. Karaci erde özellikle bakır, nikel, kobalt, çinko ve demir birikimi yüksek düzeylerde olmaktadır. Alabalıklarla üzerinde yapılan ara tırmalarda karaci erdeki bakır düzeyinin kaslardaki düzeyinden çok yüksek oldu u bulunmu tur. Karaci erin bakırı kastan daha fazla biriktirmesinin nedeni alabalıkların karaci erindeki metallothioneinin bakırı ba lamasından kaynaklanmaktadır. Buna kar ın kur un metallothioneinin olu masına neden olmadı ı ve onlara ba lanmadı ından karaci erdeki düzeyi dü ük bulunmu tur. ekil Tatlısu istakozlarında metallerin hedef dokuları. Hemen tüm balıklarda karaci erdeki bakır düzeyi di er organlardan daha yüksektir. Bu da karaci erin bakır toksisitesi için belirleyici bir organ oldu unu göstermektedir. Balıkların karaci er hücrelerinin mitokondrileri metalleri ba lama yetene indedir. Özellikle bakır ve çinko karaci erin mitokondrilerine güçlü bir ekilde ba lanırlar. Karaci erde bakırın fazla birikmesinin di er bir nedeni de solungaçlardaki bakırın sürekli karaci ere ta ınmasıdır. Solungaçlarda metal alınımının kontrol edilebilmesi ve metallerin bu organla atılabilmesi nedeniyle metal birikimi karaci ere oranla daha dü ük düzeyde olmaktadır. Alabalıklarda solungaçlarda bakır birikiminin karaci erle kar ıla tırıldı ında dü ük oldu u saptanmı tır. Yılan balıkları da Cd etkisine bırakıldı ında solungaçlarda yüksek düzeyde Cd birikti i gözlenmi tir. Bunun nedeni Cd’un özellikle solungaçlarda metallotioneinin olu masını hızlandırarak bunlara ba lanmasından kaynaklanmaktadır. Buna kar ın di er metaller solungaçlardaki bu tip proteinlerin sentezlenmesinde etki etmedi inden solungaçlarda birikimide az olmaktadır. Böbreklerin a ır metallere affinitesi yüksek olup genel olarak tüm metallerin bu organlarda birikim düzeyi yüksektir. Bakır ve kadmium’un böbrek ve karaci ere olan toksisiteleri kas ve di er organlara oranla daha fazladır. Böbrekler metabolik aktiviteleri fazla olan organlar oldu undan a ır metallerin büyük bir kısmı burada birikmektedir. ekil Tatlısu organizmalarında a ır metallerin hücre zarında giri yolları (Comparative Biochemistry and Physiology Part C 133 (2002) 287–303) Tatlı su balıklarında kaslar ço u zaman metali biriktiren bir organ olarak dikkate alınmazlar. Laboratuar ko ullarında yapılan ara tırmalarda ve do al ortamlardan alınan balık örneklerinde kasların genelde di er organlara oranla daha az metal biriktirdi i gözlenmi tir. Kaslar genelde metalleri az biriktirdi inden metal yüzünden iyi bir indikatör yada belirleyici de ildirler. Genç ve Ergin Balıkların Organlarında A ır Metallerin Birikiminin Kar ıla tırılması Balıklarda metallerle vücut a ırlı ı arasında pozitif bir ili ki bulunmaktadır. Ancak bu ili ki balı ın boy ve ya ının artmasıyla ya oldukça dura anla ır veya azalır. ki deniz balı ı Potamotus sanvatris, Antimora rostra üzerinde yapılan ara tırmalarda aynı türün genç bireyleri ya lı bireylerinden daha fazla bakır, demir ve çinko biriktirdikleri gösterilmi tir. Balıklarda civa dı ında di er tüm metallerin birikimi ya a ve vücut büyüklü üne ba lıdır. Balı ın ya ı ve vücut büyüklü ü arttıkça doku ve organlardaki metal düzeyleri azalmaktadır. Ancak civa için durum tam tersi olmaktadır. Balı ın ya ı ve vücut büyüklü ü arttıkça doku ve organlardaki civa düzeyleri artmaktadır. Boy ve ya ın artmasıyla metal konsantrasyonunun veya birikiminin azalmasının nedeni yeni dokuların olu ması ve metal birikiminde önemli organların a ırlıklarının total vücut a ırlı ına oranının % olarak azalmasından kaynaklanmaktadır. Progostina borchgrevinki balı ı ile yapılan ara tırmalarda kas, karaci er ve tüm balıktaki metal düzeylerinin metale ba lı olarak balı ın a ırlık ve uzunlu u ile pozitif veya negatif ili kili olabilece ini göstermi tir. Bu ili ki Mg, Cu, Pb ve nikel için tüm dokularda negatif olmasına kar ın Cd ve Hg için pozitiftir. A ırlıkları 50g’dan az olan balıklarda kas, karaci er ve tüm balıktaki birçok metalin birikimi vücut a ırlı ı arttıkça azalırken civa birikiminde bir artı gözlenmi tir. 50g’dan daha a ır olan balıklarda ise Mg, Pb ve Ni gibi bazı metallerin düzeylerinde a ırlı a ba lı bir de i im olmazken Fe, Zn, Cu, Cd ve Hg gibi bazı metallerin düzeyleri organlara göre de i im gösterir. Bu balıkların ovaryum ve testislerinde birikimi de balı ın büyüklü üne ba lı olarak de i im göstermi tir. Ovaryumda metal düzeyi vücut a ırlı ı 100g oluncaya kadar azalmı ve bu düzeyde kalmı tır. Testislerdeki metal düzeyi vücut a ırlı ı yakla ık 160g oluncaya kadar azalmı ve daha sonra düzenli olarak artmı tır. Bu azalma belirtilen dönemlerde ovaryum ve testis a ırlıklarının hızlı artı ıyla açıklanmaktadır. Balıklarda e eysel olgunlu a eri meden önceki dönemde a ırlık artı ı ergine oranla daha fazladır. Bu nedenle vucüt a ırlı ı 50g’dan küçük olan balıklar metalleri erginlere oranla daha hızlı biriktirmektedirler. Bunun nedeni genç balıkların metallerin absorbsiyon ve bo altım oranlarının erginlerden daha hızlı olması olabilir. Di er taraftan civa absorbsiyonunun küçük balıklarda da oldukça fazla olması bu metalin büyümeye ba lı olarak belirli bir düzeyde dü mesine olanak verdi ini göstermektedir. 50g’dan büyük balıklarda bakır düzeyi 100g oluncaya kadar artmı ve daha sonra bu artı yava lamı tır. Nikel, çinko ve kur un’un vücuttaki birikimi bakıra benzerlik gösterir. Demir, kadmium, civanın birikmi vücut a ırlı ı arttıkça artmaktadır. Bu sonuçlara dayanarak bu metallerin vücutta Zn, Pb, Cu, Ni daha fazla birikti i söylenebilir. Karaci er büyümesiyle, karaci erde metal birikimi arasında oldukça il inç bir durum vardır. A ırlı ı 50-100g olan balıklarda karaci er büyümezi hızlıdır. Bu a ırlıktan sonra karaci er büyümesi yava lar ve karaci er a ırlı ının vücut a ırlı ına oranı vücut a ırlı ı artlıkça azalır. Karaci er büyümesinin hızlı oldu u dönemde yüksek düzeyde bakır birikmektedir. Aynı durum Zn, Ni ve kur un içinde gözlenmi tir. Balı ın tüm ya amı boyunca karaci erde biriken bakır yüzdesi tüm vücutta biriken bakıra oranla %10 kadardır yani vücut a ırlı ı arttıkça bakır birikimi artmaktadır. Karaci erde demir birikimide karaci er büyümesiyle ilgili olarak de i mektedir. Karaci erin büyümesinin yava oldu u dönemde karaci erde demir birikimi artmakta büyümenin hızlı oldu u dönemde ise birikim azalmaktadır. Tüm vücuda oranla karaci erdeki demir oranı büyümenin hızlı oldu u dönemde azalma göstermektedir. Büyümenin hızlı oldu u dönemde karaci erde depolanan demir vücudun demire gereksinimi için kullanıldı ından vücudun demire gereksinimi fazladır. Yapılan ara tırmalardan elde edilen sonuçlar Cu, Zn ve Fe birikiminde metabolik çevirimin etkin bir faktör oldu unu göstermektedir. Di er taraftan vücut a ırlı ının artmasıyla karaci erdeki cadmium ve civa birikimide artar. Bu birikim karaci er birikimiyle do rudan ili kili olmayıp metabolik çevirimden çok etkide kalınan süreye ve ya a ba lı olmaktadır. Karaci erde birken kadmium ve civa yüzdesi balı ın büyümesine ba lı olarak de i im gösterir ve balı ın vücut a ırlı ının artmasıyla do ru orantılı olarak artar. Sonuç olarak doku ve organlarda birikim bakımından a ır metaller arasında ayırım olmakla birlikte birikim kas ve di er organlara oranla özellikle böbrek ve karaci erde daha fazla olmaktadır. Bu nedenle a ır metallere kar ı büyük ilgisi olan organların balıklar, balıklardaki a ır metal toksisitesinin belirlenmesinde çok önemlidir. A ır metallerin balıklar üzerindeki toksik etkileri ve biyo akümülasyonunun detaylarını anlamak için doku ve organlardaki metal birikiminin ara tırılması gerekir. A ır Metallerin Aquatik Organların Fizyolojisi Üzerine Etkileri Tüm dünya ülkelerinde sanayile me süreci hızlı geli im göstermektedir. Sanayi bölgelerindeki bu kurulu lar suya gereksinim duymaktadırlar. Bu sularla ta ınan atık maddeler arıtılmadan kanalizasyon ve derelerle deniz ortamına ta ınmaktadırlar. Hızla artan nüfusun besin sorununu gidermekte, denizler büyük önem ta ımaktadırlar. Son yıllarda ortaya çıkan deniz kirlili i tüm dünya ülkelerince dikkatlice incelenmekte olup bölgeler ve ülkeler arası ciddi ara tırmalar yapılmaktadır. Çünkü kirlilik olu tu u bölgede kalmayıp meterolojik etmenlerce tüm ülkelerin kara sularını ve kıyılarını etkilemektedir. Oysa körfez koy ve kıyılarda insan besinini olu turan ve besin zincirindeki di er canlıların besin gereksinimlerini kar ılayan di er organizmalar bol miktarda bulunmaktadırlar. Geni çapta kirlilik etkisi altında olan bu yerlere atılan atıklar içindeki toksik etkiye sahip Hg, Pb, Cu ve Cd gibi metaller bir yandan do al dengenin bozulmasını di er yandan besin zinciri yoluyla insana kadar ula arak ciddi halk sa lı ı ve çevre sorunlarının ortaya çıkmasına sebep olmaktadır. Do al dengenin insan besinini olu turan türlerin ya adıkları ekosistemlerde bozulmalar giderek endi e verici sorunlar yaratmaktadır. Bu meydana gelen kirlenme olaylarının ekonomik bazı sorunlar yarattı ı kesindir. Çünkü bu kirlenmeler sonucunda denizsel yasamın kalitesini olu turan balık ve kabuklu türlerin bir yandan azalırken di er yandan insanlar tarafından direkt besin olarak tüketilen türler aracılı ıyla da insan sa lı ı tehlikeye girmektedir. Bu nedenlerden dolayı a ır metaller ekonomik öneme sahip balık ve di er besin zinciri organizmalarda saptanması ve fizyolojik etkilerinin belirlenmesi çok büyük önem ta ımaktadır. “Stres” kavramı bir canlının normal halini tehlikeye sokan, kapasitesini azaltıcı ve zorlayıcı olarak de erlendirilen, canlı ve çevre arasındaki etkile im olarak tanımlanabilir. Stresin olu ması için, canlının içinde bulundu u ya da ya amını sürdürdü ü ortam ve çevrede meydana gelen de i imlerin, canlıyı belli düzeyde etkilemesi gerekir. Birçok canlıda stres yanıtlar, stres etken lerine kar ı koymak ve onunla ba a çıkmaya çalı mak amacıyla doku ve organ fonksiyonlarında de i imlerle ba lar ve homeostasis sürecinden uzakla ma ile sonlanır. Sözü edilen bu de i imler bireyler arasında farklılık gösteren ama benzer karakteristi e sahip fizyolojik yanıtlardır. Pek çok stres etkeni balıklarda “Genel Adaptasyon Sendromu” olarak adlandırılan stres yanıtlara sebep olabilir. A ır metaller su canlılarında hücresel ve moleküler düzeyde yapısal i lev bozukluklarına ve DNA kırılmaları frekanslarında artı a sebep olmaktadır . Ekolojik dengeyi bozan kirletici unsurlar; bazı organik maddeler, endüstriyel atıklar, petrol ve türevleri, yapay tarımsal gübreler, deterjanlar, radyoaktivite, pestisitler, inorganik tuzlar, yapay organik kimyasal maddeler, a ır metaller ve atık ısı olarak bilinen maddelerdir. Bu maddeler do al dengeyi olumsuz yönde tehdit eden unsurlardır. Birçok a ır metal sanayide kullanılmakta ve atık olarak do aya terk edilmektedir. Özellikle son onyıldaki endüstriyel geli meler deniz çevrelerinin a ır metaller tarafından kirletildi i ve bu kirlen menin besin zincirine de yansıdı ı gerçe ini ortaya koymaktadır. Su ve besinler ile bünyeye alınan a ır metaller canlılarda birikerek tüm ya am aktivitelerine zarar verebilme ve de i tirebilme potansiyeline sahiptirler .Normal ko ullarda a ır metallerin do adaki oranı dü üktür. Do al ortamdaki konsantrasyon oranı arttı ında, gümü , civa bakır, kadmiyum ve kur un gibi a ır metaller özellikle organizmalar üzerinde toksik etki yapmakta ve enzimleri inhibe etmektedir. Canlılardaki bazı enzimatik aktiviteler için bazı metaller belli konsantrasyonlarda olmak artı ile gereklidir. Organik maddeye ba lı olan metaller biyolojik aktiviteler sırasında kullanılabilir ve organik maddelerin bozu ması ile çözünmü olarak tekrar serbest hale geçer . A ır metaller, subletal ortam deri imlerinin etkisinde balıkların karaci er, böbrek ve dalak gibi metal metabolizması ve metal detoksifikasyonu ile ilgili organlarda yüksek düzeyde birikmektedir. Balıklarda karaci er, a ırmetalleri ba layarak toksik etkilerinin azaltılmasında i lev gören metallothionein ve glutatyon gibi metal ba layıcı proteinlerin ba lıca sentez yerlerinden biridir. ekil A ır metalerin toksik etkileri A ır metallerin alım ve birikim mekanizması Sucul ortamdaki a ır metallerin balıklar tarafından bünyelerine alınması en fazla solungaçlar, vücut yüzeyi ve sindirim sistemi ile olmaktadır. Bunun nedeni a ır metal içeren solunum suyunun en geni yüzey alanına sahip olan solungaç lamelleri ile etkile mesidir. Solungaç epitelinde çevresel kirlenmeye fizyolojik tepki olarak görülebilecek hiperplazi (organ ve dokuda, ihtiyacı kar ılamak için bölünebilme kabiliyeti olan hücre sayısındaki artı ), mukoz hücrelerin fazla aktif olması, primer lamellerin ayrılması gibi defektler biyolojik yanıtların sadece bazılarıdır. De i ik yollardan canlı bünyesine alınan a ır metaller her organ ve dokuda farklı düzeyde birikirler. Canlı bünyesinde çe itli metabolik yollara katıldıktan sonra vücut dı ına atılabilen metallerden fizyolojik öneme sahip olanlar depolanır. E er bunlar toksik metallerden biri ise, enzimlerin yapısını bozabilmektedir . Toksik maddelerin do rudan veya dolaylı olarak, eritrositlerin membran yapılarını, iyon geçirgenli ini ve hücre metabolizmasını bozdu u ortaya konulmu tur. Ara tırıcılar, kirlili i belirlemede kullanılabilecek herhangi bir fizyolojik yanıt için, belirlenen organizmanın üreme periyodunun göz önüne alınmasını ve bu tip çalı maların iki veya üçer aylık dönemler (mevsimsel) halinde gerçekle tirilmesini önermektedi. Sucul organizmalarda stres sonrası geli en primer yanıt süresince açı a çıkan faktörlerin fizyolojik etkilerinden sekonder yanıtlar geli ir . Sekonder yanıtlar bazı histolojik, histopatolojik, biyokimyasal ve hematolojik parametrelerdeki de i imlerle saptanabilmektedir. Balıklarda çevresel etkiler sonucu geli en stres sonrasında homeostazisi sa lamak amacıyla, hematolojik, osmolalitik, hormonal ve enerji metabolizmasını düzenleyen bazı fizyolojik de i iklikler ekillenir .Hematoloji, balık bilimi ile ilgili olarak balıklarınfizyolojik durumlarının belirlenmesinin yanı sıra su ortamlarında hızla artan kimyasal kirlenmenin balıklar üzerindeki stres düzeyini belirlemede de yararlanılan bir bilim dalıdır. Hematolojik bilgiler su ortamındaki kirleticilerin sucul organizmalara verdikleri zararların belirlenmesinde yardımcı olur. Karaci er dokusu a ır metallerin ta ınmasında ve detoksifikasyonunda görev yapan metal ba layıcı proteinler ve buna benzer proteinlerin ba lıca sentez yerlerinden biri oldu u için, kadmiyum detoksifikasyonundaki i levi oldukça fazladır. Buna ra men, kadmiyum birikim düzeyi bakımından özellikle kronik çalı malarda, karaci er dokusuna oranla birikimin en fazla böbrek dokusunda oldu u belirtilmi tir . Balık dokuları (kas, karaci er, böbrek, gonad, mide vs) deniz ortamındaki a ır metal konsantrasyon derecesini belirlemek için indikatör olarak kullanılmaktadır. Özellikle karaci er dokusu balı ın di er organlarına göre su kirlili inin çevresel indikatörü olarak sıklıkla tavsiye edilmektedir. Karaci er dokusu a ır metal birikiminde büyük öneme sahiptir. Toksin madde ba lı olarak meydana gelen hasarlar özellikle detoksikasyon organıdır. Ya ve Karbohidrat depolaması nedeniyle toksik madde depolanmasında önemlidir. Toksik maddeler hepatopankreasta histopatalojik de i im meydana getirir. Balıklarda karaci er ve pankreas birlikte bulunur ve hepatopankreas adı alır. Hepatopankreas Epitel ve paramkima hücrelerinden olu ur. Toksik maddelere ba lı olarak hepatopankreas renk de i imi olu abilir. Balıklarda kuffer hücreleri gözlenmeyebilir. Toksik maddelere ba lı nekroz ve dejenarasyon gözlenir. Lobül yapılar zarar görebilir. Hperemi(erime bo alma) toksik streste meydana gelen di er bir de i imdir. Sinozoit kapillerde geçirgenlik artabilir .Bazı çalı malarda a ır metallerin metabolik aktivitesi yüksek olan organ ve dokularda total protein deri imini arttırdı ı rapor edilmi tir .Bazı a ır metallerin sucul canlılar üzerindeki etkileri farklı açıklanabilir. Örne in; arseni in etki mekanizması kükürt ihtiva eden enzimlerle reaksiyona girmesine ba lanmaktadır. Arsenik özellikle karaci er, kemik doku, deri ve tırnakta birikmektedir . Deniz ürünlerinde arsenik miktarı tolerans sınırları üzerine çıkabilir. Örne in Morina’nın karaci er ya ında, yengeçte ve planktonik organizmalarda yüksek oranda arseni in saptandı ı bazı çalı malar vardır ( Arseni in organizmalardaki birikimi ve etkileri, arsenik bile i inin özelliklerine ba lıdır ve embriyolarda kronik etkilere, DNA hasarlarına veya kanserlere sebep olabilir Tüm Metallerin Fizyolojik Etkileri Balıklarda hematolojik parametreler su ortamındaki her hangi bir fiziksel veya kimyasal de i ime paralel olarak kısa sürede de i im göstermektedirler. Belirli bir ortam deri imi altında balıklarda kan plazması ve eritrositlerde bakır birikimi olmamı tır. Oncorhyncus klsutch balı ında yapılan bir çalı mada ortamdaki bakır deri iminin artı ı balı ın serumdaki bakır düzeyini arttırmı tır. A ır metaller sublethal deri imlerde balıklarda Hb, hematokrit, kan hücreleri yapı ve sayısı, kandaki glukoz, kollesterol ve serbest ya asiti düzeyleri gibi hematolojik parametrelerde önemli de i imlere neden olmaktadır. Scyliorhinus canicula ile yapılan bir çalı mada 2ppm’den yüksek bakır deri imlerinde kan, hemoglobin ve hematokrit düzeylerinde önemli azalmalar oldu u belirlenmi tir. Sublethal düzeylerindeki kadmium etkisinde Pleuronectes flesus’da kan, Hb, hematokrit ve kırmızı kan hücreleri sayısında azalmaya neden olmu tur. Yine kadmium etkisindeki Oreochromis mossambicus’da hamatokrit ve hamoglobin düzeyinde azalmalar oldu u belirlenmi tir. Scyliorhinus canicula ile yapılan bir çalı mada bakırın eritrositlerde bir i meye neden oldu u saptanmı tır. Eritrositlerde i me genelde kandaki karbondioksit basıncının artmasıyla ortaya çıkmı tır. Bakırın etkisinde hamatokrit ve hamoglobin düzeylerinde ba langıçta bir artı ın görüldü ü o artı ı ise Hb’e demir ba lanmasını bakır tarafından katalize edilmesiyle kırmızı kan hücresindeki artı ı sonucu ortaya çıkabilece i ara tırıcılar tarafında ileri sürülmü tür. 15 günlük sürede kadmium yüksek konsantrasyonlarına bırakılan balıklarda hemoglobin ve hematokrit de erlerinde bir azalma oldu u saptanmı tır. Genel olarak hemoglobin ve hematokrit de erlerindeki bu azalma kadmiumu balıklar üzerinde kan yetmezli ine neden oldu unu göstermektedir. Metallerin Biyokimyasal Etkileri Karbohidratlar hayvanlarda ba lıca enerji kayna ını olu tururlar. Bir enerji kayna ı olarak karbohidratlar oksitlenerek glikojen rezevlerine yada kaynaklarına, belirli aminoasitlerin karbon zincirine yada ya lara dönü ebilirler. Karbohidratlar kemikli balıklarda aminoasitlerin neden oldu u çe itli streslerde acil enerji gereksinimlerini kar ılamak için dokularda glikojen konumunda depolandı ı belirlenmi tir. Glikoz: Balık kanındaki glikoz deri imi açlık durumunda dü erken akut veya kronik bir ekilde stres olu turan faktörlerin etkisinde artabilir. Çe itli toksik maddelerin (a ır metallerin) balıklar üzerindeki akut etkisi serum-glikoz düzeyini de i tirebilir. A ır metallerin etkisinde kalan balıklarda kısa bir süre sonra glikoz de i iminde bir artı a neden olabilir. Glikojen: Glikojen glikoz rezidulerin dallı bir polimeri olup organizmaların ço unda glikozun bir depo formu oldu u görülür( kolayca glikoza dönü ebilir). Glikoneozisdeki hem artı hemde azalmalar toksik maddelerin etkisinden meydana gelebilir. Glikojen birikimi yada yıkımı ile sonuçlanabilir. Genellikle stres ile birlikte enerji gereksiniminin artması glikojen rezervlerinde bir dü meye neden olur. Karaci er ve kaslardaki glikojen deri imi plazmadaki glikoz deri imindeki artı a paralel olarak dü me gözlenir. Stres sırasında katekolamin ve kostikosteroid gibi hormonların deri imindeki artı bu enerji kaynaklarının mobilite olmasına neden olur. Kandaki glikoz deri imi ile dokulardaki glikojen deri imleri dokular ve organizmalar arasında besin, üreme durumu, mevsimlere ba lı olarak önemli de i meler göstermektedir. Lipidler: Lipid kompozisyou toksik maddeler tarafından etkilenmesiyle mevcut mekanizmalarda bir de i im meydana gelir. Stres altında kalan balıklarda enerji gereksiniminde artı , lipidlerin depo formunda hareketli bir forma geçer ve trigliserit miktarında artı lar meydana gelir. Proteinler: Serum ve vücut protein deri imleri çe itli ortam faktörlerince belirlenir. Kandaki proteinler çok çe itli fonksiyonlara sahip oldu undan çe itli mekanizmalar aracılı ıyla toksik maddelerden etkilenir. Yapısal proteinlerdeki de i imlerin büyük bir kısmı enerji gereksinimi için aminoasitlerin oksidasyonu ile do rudan ili kili olabilir. Omurgasızlarda açlık durumunda hem kandaki hemde yapısal proteinlerin enerji kayna ı olarak kullanıldı ı saptanmı tır. Toksik maddelerin neden oldu u stresin istridyelerde protein katabolizmasını arttırdı ı saptanmı tır. A ır metaller genellikle iki alt grupta incelenir. Bunlar; 1) Demir, mangan, magnezyum, kobalt, çinko, bakır içerir. Bunlar biyokimyasal olayların tam olarak yürütülebilmesi için temel olan metallerdir. 2) Kadmium, civa, krom ve kur un gibi metalleri içerir. Bunların herhangi bir biyolojik fonksiyonları belirlenmedi i gibi akuatik ortamdaki önemli kirleticileri olu tururlar. Hücrelerin metal alınım mekanizması tam olarak bilinmemekle beraber yapılan çalı malar da elde edilen sonuçlar metallerin hücre membranından her ne kadar endositoz meydana gelse de pasif ta ınım olaylarıyla meydana geldi i gözlenir. Metaller sülfidril, karboksil, amino ve peptid gibi proteinlerin fonksiyonel gruplarına ba lanabilirler. Enzime ba lı metal toksisitenin belirlenmesi için ki olası moleküler mekanizma ileri sürülmü tür. 1. Toksik metal enzimin aktif bölgesinde yer alan faydalı bir metalle yer de i tirebilir. 2. Toksik metal molekül üzerindede aktif bir yere ba lanabilir. Metallik enzimlere ba lanarak enzimlerin i lev yapmasını inhibe eder. Balıklarda yapılan çalı malarda bakır ve kur un invivo ko ullarda alkalent fosfataz aktivitesini sitimule ederken invitro ko ullarda inhibe etti i saptanmı tır. Metallerin etkisinde kalan sıçanlarda kadmium un glikoz 6 fosfataz, fruktoz 1-6 difosfataz, piruvat ve karboksilaz gibi enzimlerin aktivitesini engelleyerek glikoz metabolizmasını de i tirdi i saptanmı tır. Civa klorur’ün çe itli ortam deri imlerinin etkisinde kalan Makrobrachium lammarrei (karides)’de çe itli dokularında glikojen içeri inde bir azalma gözlenmi tir. Bu dü me omurgalılarda karaci ere benzer hepatopankreas da daha belirgin olmu tur. Farklı dokuların glikojen içeri indeki hızlı bir dü me civa klorur’ün neden oldu u stresten dolayı olumsuz yönde etkilenen glikogenosis yada glikolitik yolla glikojenin hızlı kullanımından kaynaklanabilir. Civa klorur’ün etkisinde gözlenen 24 saat içerisinde hemolenf’in glikoz düzeyinde gözlenen dü me stres ko ullarında, ekstra enerji ko ullarında glikoz oksidasyonundaki artı tan kaynaklanır. 24 saat sonra hemolenfin glikoz deri iminde artı gözlenmi tir. 72 saat sonra glikoz-6-fosfataz inhibisyona u radı ı saptanmı tır. Tilapia ile yapılan çalı malarda a ır metallerin Tilapia’daki karbonhidrat mekanizmasının önemli bir ekilde etkilendi i belirlenmi tir. Metallerin letal deri imlerinin glikogenolitik reaksiyonu arttırdı ı görülmü tür. Dola ım sistemini glikozun a ırı salınmasının karaci er ve kastaki glikojenin yıkımı ile oldu u belirlenmi tir. Sublethal deri imlerin etkisinde 96 saatlik periyot içerisinde doku-glikojen düzeyi de i mezken plazmadaki glikoz düzeyinde bir artı gözlenmi tir. Böylece glikogenolisis yada hipergliseminin kirlenmenin yarattı ı strese kar ı Tilapia’nın gösterdi i yaygın bir tepki oldu u görülür bu durum bir çok kemikli balık türü içinde geçerlidir. Karbonhidrat metabolizmasındaki bu de i iklikler ortamdaki stres faktörleri tarafından dolaylı olarak meydana getirilmektedir (endokrin bezler üzerinde etki yaparak). Kattekolamin ve kortikosteroid gibi karbohidrat metabolizmasında aktif olan hormonların bir kısmının a ırı miktarda bu endokrin bezlerden salınması ilgi çekicidir. Clarias batracus üzerinde civanın etkisinin biyokimyasal parametrelerde yaptı ı de i melerle ilgili elde edilen sonuçlar bu balı ın karaci er, böbrek, mide, barsak, testis ve ovaryumda protein içeri inde bir artı olurken nükleik asit içeri inde bir dü me görülmü tür. Bu durum civanın transkripsion düzeyinde protein düzeyinin artmasından kaynaklanmaktadır. Civa etkisinde kalan balıkların kas dokusunda nükleik asitlerde oldu u gibi protein içeri inde de dü me belirlenmi tir. Bu duruma kas dokusundaki hem nükleik asit hem de protein sentez mekanizmasının bozulmasının neden oldu u sanılmaktadır. Nükleik asit içeri indeki dü me civanın RNA ve DNA moleküllerine ba lanarak RNA sentezini bloke etmesinden kaynaklanmaktadır. Civanın en fazla zarar verdi i dokular karaci er ve böbrek üzerinde olmu , bunları sırasıyla barsak, mide, kas, testis, ve ovaryum izlemi tir. Callissa vasciatus üzerine nikelin yaptı ı etkisi çalı malarında kasın glikojen içeri inde belirgin bir azalma ve kandaki laktik asit düzeyinde belirli bir artı oldu u saptanmı tır. Ara tırıcılar karaakci erindeki glikojen rezervinin yıkımının, laktik asit düzeyindeki artı la birlikte meydana gelmesinin nikelin etkisinden kaynaklandı ını saptamı lardır. Balıklarda kirleticilerin etkisinde kasın glikojen düzeyinde önemli azalmalar oldu u belirlenmi benzer sonuçlar nikel, krom, bakır ve alüminyum tuzlarının etkisinde de gözlenmi tir. Stres sırasında balıklarda katekolamin salımının arttı ı saptanmı tır. Katekolamin enerji kayna ı olan glikojen düzeyini dü ürür. Caliatus fasciatus’un kas dokusunda görülen glikogenolisis’e büyük ölçüde katekolamin’i arttıran stres olmu tur. Kandaki laktik asit düzeyinde çe itli metallerin etkisi altında de i im gösterdi i belirlenmi tir. Cyprinus carpio’da bakır, çinko ve bakır-çinko karı ımının etkisinde ortam deri imi ve deney süresine ba lı olarak kas proteinlerinde bir azalma saptanmı tır. Di er bazı a ır metaller de balıklarda kas proteinlerinde bir azalmaya neden oldu u çe itli ara tırıcılar tarafından saptanmı tır. Kadmium Mugil cephalus (kefal) solungaç proteini deri imini arttırmakta a ır metal birikimi ba langıcında solungaç, protein deri iminde bir dü meye neden olmaktadır. Hayvansal organizmalarda karaci er, glikogenes, glikogenelosis, glikoneogenes ve glikolisis gibi karbonhidrat metabolizmasının olaylarının meydana geldi i ba lıca organdır. Balıklarda glikoz acil enerji gereksinimini kar ılamak için kas ve karaci erde glikojen halında depo edilmektedir. Kas glikojeni önemli bir glikoz kayna ı olmakla beraber balı ın tümü esas alındı ında kastaki glikojen deri iminde karaci ere oranla daha dü ük oldu u saptanmı tır. Balıklarda a ır metaller karbonhidrat metabolizması daha çok indirekt yolla etkilenmekte bu etkiye hipofizden salınan kortikosteroit ve katekolamin aracılık etmektedir. Katekolamin ve kortikoloid gibi antigonist hormonların salınımında artı ta glikojenin glikoz a dönü ümünde i lev gören enzimleri aktive ederek kas ve karaci er glikojen deri iminde bir dü meye serum glikoz deri iminde ise bir artı a neden oldu u çe itli ara tırıcılar tarafından saptanmı tır. Tord ve arkada ları (1987) Scliorhinus canicula’da sublethal bakır ortam deri imleri etkisinde karaci erde glikojen deri imi dü erken serum glikoz deri imi arttı ı ve bu gruba karbonhidrat metabolizmasının endokrin kontrolündeki de i ikli in neden oldu u belirlenmi tir. Balıklarda a ır metallerin solungaçları etkileyerek arterdeki oksijen basıncını dü ürmesiyle ortaya çıkan hipoksia, hiperglisemi ile karaci er glikojeninin mobilizasyonuna neden olmaktadır. Hipoksik ko ullar balıklarda anaerobik metabolizmada dolayısıyla laktik asit deri iminde artı a neden olmaktadır. Hilmy ve arkada ları T. zilli’de Clarias nazaria’da çinkonun kas ve karaci erde laktik asit deri imini arttırırken glikojen deri iminde dü meye neden oldu unu bu dü meye glikojenin laktatın ba lıca metabolik kayna ı olmasından kaynaklandı ını göstermi tir. Serum proteinleri enzimatik transport ve hormonel i leve sahip olduklarından a ır metallerden çok çabuk etkilenmektedirler. Bakır ve çinkonun porter sisteme girmesi ve karacigere üla masında ba lıca albumin ve aminoasitler i lev yapmaktdır. C. Carpio’da bakırın ortam deri iminde artı ına paralel olarak serumda albumin der iminin arttı ı saptanmı tır. T. zilli ve Clarias lazoria’da çinkonun serum total protein deri imini arttırdı ı belirtilmi tir. Di er aminoasitlerinde balıklarda serum total protein deri imini arttırdı ı ara tırıcılar tarafından saptanmı tır. Kollesterol, geli me, e eysel olgunluga ula ma ve üreme için temel olup safra asitleriyle antrojen ve östrojen gibi bir çok hormonun steroid ön maddesidir. Channa punctatus’da kadmium’un karaci er kolesterol deri imini arttırdı ı ve bu artı ın hepatik endoplazmik retikulum enzimlerinin uyarılmasından kaynaklandı ı saptanmı tır. Bakırın balıklarda serum-kortıkosteroid düzeyini arttırdı ı çe itli ara tırıcılar tarafından belirlenmi tir. Glikogenes; Glikoz ve glikoz-6-fosfattan ba layarak glikojen sentez edilmesi olayına denir. Glikolizis; Glikoz moleküllerinin anaerobik olarak (piruvat ve laktat’a) yıkılması olayına denir. Glikoneogenes; Karbonhidratlardan orjin olmayan karbon zincirinden glikoz sentez edilmesi olayına denir. Glikogenolizis; Glikoz yada glikojen önce glikoza ve daha sonra yıkama devam etmesi olayına denir.Hiperglisemi, Hipoglisemi; kandaki eker düzeyinin (glisemi) belirli bir düzey altına dü mesine hipoglisemi, yükselmesine hiperglisemi denir. Metallothioneinlerin Biyokimyası Metatlotkioneinler civa, kadmium, çinko, gümü ve bakır gibi a ır metalleri ba lama açısından büyük bir e ilime sahip, molekül a ırlı ı dü ük, stoplazmik metalloproteinlerinin bir grubunu olu tururlar. Bunlara metalthionein isminin yanında yüksek düzeyde thiol içerdi inden thioneinler adı da verilir. Yapı bakımından di er proteinler ile aynı olmakla beraber neden yüksek düzeyde thiol grubu ta ıdıkları henüz bilinmemektedir. Metallothioneinlerin isimlendirilmesi ba lanan metalin isminin sonuna thionein ekinin getirilmesiyle yapılır. Örnek; kadmium-thionein, civa-thionein, bakırthionein gibi. Thionein ilk olarak at böbre inden izole edilmi tir. Daha sonra insan böbre i ile di er bazı hayvanların çe itli doku ve organlarından da izole edilmi tir. Thionein normal ko ullarda çe itli dokularda eser miktarda bulunursa da kadmium, çinko, civa bakır gibi a ır metallerin sublethal deri imlerinde arttı ı saptanmı tır. Çe itli türlerin farklı dokularından izole edilen metallothioneinler belirli ortak özelliklere sahiptirler bunlar %6-11 metal, %30 oranında sistein içerirken hepsi aromatik karakterdir, amino asitlerden yoksundur. Metallothioneinler yapısındaki metal iyonlarının protein gövdesiyle M-kaptit ba larda ba landı ı ileri sürülmektedir. Metallothioneinler ısıya kar ı oldukça dayanıklıdırlar. 80C’de 10dakika tutulsalar bile bozulmazlar. Karaci er, böbrek, dalakta eser miktarda bulunan thioneinlerin deri imi kadmium ve di er a ır metal tuzlarının sublethal deri imlerinin arttı ı belirlenmi tir. Kadmium eser miktarda bile kacaci er böbrek ve dalakta metallothionein artı ına neden olur. Civa klorür’ün dü ük düzeydeki birbirini izleyen enfeksiyonlarında böbrekte metallothionein gibi proteinlerin sentezine neden olurken di er organlarda protein düzeyinde herhangi bir de i iklik yapmadı ı saptanmı tır. Çinko yüksek deri imlerde karaci erde metallothionein sentesezine neden olur. Son zamanlarda yapılan çalı malarda yüksek deri imlerde bakırın karaci er ve böbrekte bakır-thionein sentezini arttırdı ını göstermi tir. Gümü tuzlarında karaci er ve böbrekte metallothinein düzeyini attırdı ını göstermi tir. Metallothionein gibi metal ba layıcı proteinlerin biyolojik rolleri henüz tam olarak belirlenememi tir. Bu proteinler hem temel hem temel olmayan metalleri ba layarak bunların toksisitesiyle metabolizmalarının regülasyonunda önemli bir role sahip olabilirler. Metallothioneinlerin bazı durumlarda belirli metaller için bir depo pretein olarak i lev yapan intraselüler protein oldu u dü ünülmektedir. nsanda kadmium’un biyolojik yarılanma süresinin uzun olması Cd’un bu intraselüler proteine spesifik bir ekilde ba lanmasından kaynaklandı ı olasıdır. Metallothioneinlerin yarılanma süresi di er proteinlerde oldu u gibi sadece 4-5 gündür. Cd varlı ında ise hücrede devamlı olarak metallothioneinler sentezlenir ve Cd metallothioneinlere ba lanır. Yapılan bir çalı mada çinko thioneinin sıçan karaci erinin yarılanma süresinin 20saat oldu u belirlenmi tir. Kadmium’un etkisinde sıçan karaci erinde hem Cd hem de Zn birikti in de metallothioneinlerin depolayıcı bir fonksiyona sahip oldu unu göstermektedir. Yapılan çalı malarda Cd deri iminin zamanla karaci erde azaldı ı böbrekte ise arttı ı saptanmı tır. Cd’un karaci erden böbre e ta ınması molekül a ırlı ı dü ük sülfür içerikli aminoasit aracılı ıyla olmaktadır. A ır metallerin sublethal deri imleri etkisinde metallothionein sentezi antijen etkisinde meydana gelen imminoglobulin senteziyle anolog bir olaydır. Metallothioneinlerin ba lıca biyolojik fonksiyonlarını u ekilde sıreleyebiliriz: 1) Metallerin depolanması 2) Metal toksisitesine kar ı koruma ne metallerin detoksifikasyonu 3) Metallerin ta ınmasında 4) mmun cevap 5) Metal metabolizmasında Çinko-thionein; Ara tırıcılar çinko-thionein’in çinko ve bakır metabolizmasında i lev yaptı ını bulmu lardır. Bu görü çinko ve metabolizmasının homeostatik regülasyonu çalı malarla destektenmi tir. Çinko thionein etkisinde vücudu çinko toksisitesine kar ı olu turmaktadır. bakırın barsaktan absorbsiyonu ve çinko ile ilgili oldu unu gösteren deneysel çinkonun yüksek ortam deri imlerinin korumakta ve çinko için bir kaynak Bakır-thionein: Yapılan çalı malarca bakır thioneini fetusun bakır gereksinimini kar ılamak için bir depo yeri olarak i lev yaptı ı belirlenmi tir. Ara tırıcılar bakırthioneinin kolayca oksitlenip redüklenebildi ini ve bakır sülfür içerikli bu proteinin mitekondrilerdeki elektron transportunda anahtar rol oynadı ı ileri sürülmü tür. Maya ile yapılan çalı malarda bakır thioneinin deri imindeki artı ın sitokrom C miktarındaki azalmayla aynı anda meydana geldi i belirlenmi tir. Bunlarda bakır-thioneinin belirli ortam artlarında sitokrom C oksidaz i levini üslendi i sonucu çıkarılabilir. Bakır thionein ilk kez Wilson hastalı ı septomlarını gösteren hastalardan izole edilmi ve Wilson hastalı ı sırasında bakır-thioneinin deri iminin arttı ı gözlenmi tir. Thionein Sentez Mekanizması Thionein çe itli metal iyonlarından herhangi birinin etkisinde sentezlenebilen spesifik bir protein oldu undan sentezi biyolojik bakımdan oldukça ilgi çekicidir. Çe itli doku ve organlarda metallothionein sentezine neden olan metallerin etki mekanizması henüz tam olarak bulunamamı tır. Actinomysin-D ve siklo hexamid gibi protein inhibitörleriyle yapılan çalı malarda belirli metallerin etkisinde özellikle bunların birikti i organlarda Metallothioneinler için yeni bir mRNA’nın sentezlendi i ileri sürülmü tür. E er hücrede mRNA’sı hazır bir ekilde bulunuyorsa kadmium gibi a ır metaller mRNA’yı inaktif bir formdan aktif bir forma dönü türebilirler. Di er bir ifade ile belirli a ır metaller hücredeki mevcut metallothionein mRNA’sını aktif forma dönü türme kapasitesine sahiptir. Thioneinlerin Metal Toksikolojisindeki Rolü ve Koruyucu Etkisi Bakır ve çinkonun yüksek deri imlerinde Cd ve Hg’nin dü ük deri imlerinde metallothioneinlerin sentezi metal toksisitesi çevre ve sa lık açısında oldukça ilgi çekicidir. Çünkü metallothioneinlerin belirli metallerin toksik etkilerini azalttı ı bilinen bir gerçektir. Metalin bir proteine sıkı bir ekilde ba lanması kısa sürede difüze olmasını engelledi i gibi biyolojik reaksiyonlarda yer alan çe itli enzimlerle proteinlere ba lanmasını engeller. Kadmiumun sublethal deri imlerinde etkisinden sentezlenen kadmium thioneinin yüksek deri imlerinin etkisinden gelen etkilerinin bir kısmının önlendi i saptanmı tır. Metallothioneinlerin kadmium toksisitesine kar ı koruyucu etki kultüre alınmı insan derisinin epitel hücrelerinde de belirlenmi tir. Sonuç olarak hücrede bu proteinlerin sentezine belirli metaller neden olur. Metallothioneinler çinko, bakır, kadmium, civa gibi a ır metalleri ba layarak bunların hücrede difüze olabilir formlarının deri imini dü ürür böylece sözkonusu metallerin toksik etkilerini azaltır. Bitkisel ve hayvansal Toksinler Do al bitki toksinleri, bitkilerin yapısında do alolarak bulunan kimyasal bile iklerden kaynaklanan zehirlenmelerdir. Bunlar; Bitkisel kaynaklı toksinler, Mantar toksinleri, Hayvansal kaynaklı toksinlerdir. Siyanojenik Glikozitler (Siyanojenler): nsan ve hayvanlar tarafından yenilen birçok bitkide siyanojenik glikozitler bulunmaktadır. Siyanojenik glikozitlerin hidroliz yoluyla bile iminde bulunan siyanidi, HCN eklinde açı a çıkarmaları nedeniyle toksik oldukları bilinmektedir. Yenebilen bitki türlerinde, amigdalin ve linamarin, dhurrin olarak adlandırılan siyanojenik glukozitler tanımlanmı tır. Siyanojenik bile ikler sadece baklagillerde bulunmazlar. Amigdalin; acı badem velimon, elma, kiraz, kayısı, erik gibi meyvelerin çekirdeklerinde, faseolunatin; çe itli baklagillerde, keten tohumunda bulunmu tur. Dhurrin; ise süpürge darısı bitkisinde bulunmaktadır. Siyanid zehirlenmesi; olgunla mamı sorgum ve lima fasulyesinin tüketimiyle olu ur. Akut siyanid zehirlenmesi hücrelerin oksijensiz kalmasıyla ilgili belirtiler ile karakterizedir. Zehirlenmenin belirtileri karın a rısı, genel uyu ukluk, bulantı, kusma, ba a rısı ve sık solumadır. Belirtilerin geli mesi hızlı olabilir ve 20 dakika veya daha az süre içinde solunum yetersizli i ile ölüm olu abilir. Fitohemaglutininler (Lektinler): Lektin veya hemaglutinin T-lenfositlerdeki DNA sentezinin baskılanma yetene i ile yıllarca immünolojistler tarafından kullanılmı tır. Baklagillerin özellikle tohumlarında hemaglutininler karakterinde azotlu maddeler bulunur. Örne in, soya fasulyesinde, soya fasulyesi hemaglutini (SBH), Phaseolus vulgaris (fasulye) varyetelerinde fasin gibi. Lektinler, fava fasulyesi, beyaz fasulye, lima fasulyesi ve di er bazı fasulye türleri ile yer fıstı ında yaygın olarak bulunur. Sarı kabuklu fasulye, sümbül fasulyesi, bakla, mercimek, bezelye, patates, muz, mango, bazı sümüklü böcekler, balık yumurtası, salyangozlar ve bazı çayır mantarları da lektin içeri ine sahiptir. Birçok fasulye türleri çi tüketilecek olursa toksik etki yaparlar. ok, kramplar ortaya çıkabilir ve elektro kardiyogramda (EKG) belirgin de i imler görülebilir. nsanlar için önemli olan kırmızı fasulyelerde çok yüksek konsantrasyonlarda lektin bulunması ve genelde bu fasulye nedeniyle zehirlenmeler olu masıdır. Zehirlenme “Kırmızı Böbrek Fasülyesi Zehirlenmesi” olarak adlandırılmaktadır. v Proteaz inhibitörleri: Sebzelerin büyük bir kısmında bulunan proteaz inhibitörleri bazı hayvan dokularında da bulunmaktadır. Ye il fasulye, bakla, soya fasulyesi gibi baklagiller en fazla proteaz inhibitörü içeren yiyeceklerdir. Bu inhibitörler, sebzelerin özellikle yenilen kısımlarında bulunur. Proteaz inhibitörlerinin en yaygını ve üzerinde en çok çalı ma • Glikozitler • Amigdalin • Dhurrin • zolinamarin • Linamarin • Lotoustralin • Prunasin • Sombunigin • Bulundu u Besinler • Badem, elma, kayısı, kiraz, eftali, armut, erik ve ayva çekirdekleri • Sorgumlar • Cassava • Lima fasulyesi, keten tohumu, cassava • Cassava Bademler, elma, kayısı, kiraz, eftali, armut, erik, ayva Baklagiller ve mürver meyvası yapılanı tripsin inhibitörleridir. Tripsin ve/veya kemotripsin inhibitörleri soya fasulyesi ve di er baklagillerde, süt-kolostrum ve di er bazı sebzeler, bu day, i er tahıllar, guargum ve beyaz-tatlı patateste bulunmaktadır. Bitkisel proteaz inhibitörlerinin büyük bir kısmı ısıtma ile inaktif hale gelirler. Ortamdaki su buharı, tripsin inhibitörlerini kısa sürede inaktive eder. Çi tanelerde, proteinin sindirilmesini sa layan tripsin enziminin görevini engelleyen antitripsin vardır. Pi irme ile antitripsin özelli ini kaybeder ve kuru baklagilin sindirimi kolayla ır. Aktif inhibitörleri içeren besinlerin verildi i hayvanlarda büyümede baskılanma görüldü ü rapor edilmi tir. Çi soya fasulyesinin yarattı ı bu durum soya fasulyesinin ısıtılması veya diyete metionin eklenmesiyle önlenmi tir. Latirojenler: Latirizm denilen hastalı a yol açan ve Lathyrus cinsine ba lı belirli türdeki bezelyelerde bulunan toksik ögelere latirojenler denir. Latirizmin iki farklı ekli oldu un bilinmektedir. Bunlar nörolatirizm ve osteolatirizm’dir. Nörolatirizm, insan ve hayvanlarda görülürken, osteolatirizm, sadece deney hayvanlarında görülmektedir. nsan latirizmi adı verilen ve insanlar ile hayvanlarda görülen latirizm semptomları bacaklarda spastik felçler, mesane kanamaları olup, genellikle Lathyrus sativus (fi ) ve L.cicera ve L.cfymenum türlerine ait tohumların tüketiminde görülmektedir. Bu türler Hindistan ve Mısır’da geni popülasyonlar tarafından, daha az olarak Fransa, talya, spanya ve di er ülkelerde görülür. Tohumların bir gece önceden ıslatılıp, bunu takiben 30 dakika buharda ha lama veya 20 dakika 150 oC’de pi irmeyle latirojen etkinin ortadan kalktı ı bildirilmektedir. v Favizm etkeni ögeler: Favizm, bazı insanların baklayı (Vicia faba) tüketmesini takiben etkisini gösteren ve hemolitik anemi, hemoglobinüri ve ok ile karakterize bir hastalıktır. Bu hastalık daha çok talya, Yunanistan, Türkiye, Kıbrıs, Mısır ve spanya gibi Akdeniz ülkelerinde görülmektedir. Favizm, ülkemizde daha çok Batı ve Güney Anadolu Bölgelerinde görülmektedir. Kuru bakla, tazeye göre daha az toksiktir.Klinik ve biyokimyasal çalı malar sonucunda bakladaki favizme yol açan etmen henüz saptanamamı tır. Ancak insan alyuvarlarındaki glukoz-6-fosfat-dehidrogenaz enzimi eksikli i ile favizm arasında bir ili ki bulundu u bildirilmektedir. Favizme neden olan etkenin, baklada bulunan visin adlı bir bile i in oldu u bildirilmi tir. Guatrojenler (Antitirod bile ikler): Guatrojenler, iyot yetersizli ine neden olan bile iklerdir. Guatr, dünyanın ve ülkemizin en önemli sa lık sorunlarındandır. Guatrın esas nedeni iyot yetersizli i ise de, guatrojenler denen antitroid bile iklerinin de hastalı ın olu masında rolü oldu u ileri sürülmektedir. Toplam guatr olgularının yakla ık %4’nün bu nedene ba lı oldu u tahmin edilmektedir. Guatrojenler; özellikle karalahana, algam, karnıbahar, turp, hardal, kolza gibi bitkilerde bulunan kükürtlü glikozitlerdir. algam bu besinler içinde en aktif olanıdır. Glikosinolatlar, turpgillerin 300’den fazla türünde saptanmı tır. Tiyosiyanatlar, daha çok lahana türlerinde bulunmaktadır. Cheiroline; algam ve turp türlerinde, polifenolik glikozitler; yer fıstı ı, badem, hurma, hemaglutininler; soya ve di er baklagillerde guatrojenik aktivite gösteren bile iklerdir. Glisirizin: Meyan kökü bitkisinin kökleri %6-14 düzeyinde bir glikozit olan glisirizin içerir. Meyan kökü, bazı bonbonların veya meyan kökü erbeti denilen, ülkemizde özellikle Güney ve Güneydo u Anadolu Bölgelerinde fazla miktarda tüketilen bir içece in yapımında kullanılır. Kolanın hammedesidir. Glisirizin fazla miktarda alınırsa, kan basıncını artırır, sodyum klorür ve su retansiyonuna (tutulmasına) neden olur. Kandaki potasyum miktarını yükseltir. Bunun yanında ba a rısı, yorgunluk yapar. Uzun süre alınan fazla miktardaki glisirizin kalp büyümesine yol açar. Saponinler: Saponinler, sapogenin adı verilen aglikon ve de i ik ekerlerden olu an azotsuz glikozitlerdir. Saponin 400’den fazla bitki türünde mevcuttur. Ispanak,kırmızı pancar, ku konmaz ve eker pancarı, yer fıstıkları, yonca ve çay önemli miktarlarda saponin içermektedir. Saponinler, keskin acı tadlarıyla, köpürtme özellikleriyle ve alyuvarları hemolize etmeleriyle karakterizedir. Deniz salatalı ındaki saponinler hemolitik aktiviteye ek olarak nöromuskular toksik etkilere neden olmaktadır. Saponinler yiyecek ve içeceklere katılarak (bira vb.) daha iyi kalitede köpük elde edilebilmektedir. Ancak birçok ülkede, bu amaçla içeceklere saponin katılması yasaklanmı tır. Solanin: Patatesteki asetilkolin esteraz inhibitörü, bir glikoalkoloid olan solanindir. Solanin patatesin kök ve yapraklarında bulunan ve kimyasal yapısı belirlenen tek kolin esteraz inhibitörüdür. Solanin bir glikozit olup patatesin, özellikle ye ilken, kabuk ve sürgünlerinde yüksek konsantrasyonlarda bulunur. Patatesteki solanin miktarı 3-6 mg/100 g’dır. Çe idine ba lı olarak patatesteki solanin depolama ve ı ık etkisiyle artabilmektedir. Solanin patatesin ha lanması sırasında parçalanmakla birlikte ancak kısmen ha lama suyuna geçerek miktarı azalmaktadır. Solanin miktarının 20 mg/100 g’a çıkması güvenlik sınırının sonu olarak de erlendirilmi olup, insanda ölüme yol açan patatesteki solanin miktarı 38-45 mg/100 g olarak belirlenmi tir. Solanin zehirlenmesi; gastrointestinal, nörolojik, dermatolojik ve kan dola ımı bozukluklarına neden olmaktadır. Gosipol (Sarı pigment): Gosipol, özellikle pamuk bitkisinin tohumu, kökleri, yaprakları ve saplarında bulunan fenolik yapıda bulunan sarı renkli bir pigmenttir. Do ada yalnızca çi itde (pamuk tohumu) saptanmı tır. Bu nedenle gosipol, çi itten eldeolunan çi it ya ı ve çi it ununda da bulunmaktadır. Gosipolun hayvanlarda olumsuz fizyolojik etkilere yol açtı ı bildirilmektedir. Gosipolun serbest ve ba lı olmak üzere iki formu vardır. Toksik etkili olanı serbest gosipoldur. Genellikle gosipol, gevi getirmeyen hayvanları etkilemektedir. Gevi getiren hayvanlar ise genellikle gosipole bir derece kadar dirençlidirler. Gevi getirmeyen hayvanlarda gosipolün embriyo geli imini baskıladı ı, etkin dozların erkeklerde infertiliteye neden oldu u rapor edilmi tir.Protein yönünden zengin olan çi itin ve bundan elde edilen ya ın kullanımı, yapısında bulunan gosipol yüzünden uzun yıllar sınırlı kalmı tır. Ancak bugün, özellikle hayvanlarda görülen çi ite ait olumsuz fizyolojik etkiler, küspeye demir tuzları katılarak serbest gosipolun ba lanmasıyla ya da küspenin ısıtılmasıyla önlenebilmektedir. Ayrıca bitki yeti tiricileri tarafından gosipolsüz yeni pamuk çe itleri ıslahı da gerçekle tirilmi tir. Miristisin: Miristisin, küçük hindistan cevizinin ö ütülmesiyle (Myristica fragens) elde edilen bir baharatta ve hindistan cevizi tohumunda bulunur. Karabiber, maydanoz, havuç, sap kereviz ve dereotunda da az miktarlarda bulunmaktadır. Miristisin, mono amino oksidaz inhibitörleri azlı ında harekete geçmektedir. Küçük Hindistan cevizinin olu turdu u etkiler alkol intoksikasyonuna benzemektedir. Hindistan cevizi tozunun 5-15 g kadarı; kendini a ırı zinde hissetme, halusinasyonlar ve uyu ukluk gibi semptomlara neden olmaktadır. Bununla birlikte, ba a rısı, bulantı, abdominal distansiyon, hipotansiyon, asidozis, baygınlık ve sayıklama gibi iddetli istenmeyen etkiler, daha geni dozlarda karaci er hasarı ve ölüm meydana gelebilmektedir. Biyojen aminler: Biyojen aminler, aminoasitlerin dekarboksilasyonu veya aldehit ve ketonların aminasyonu ve transaminasyonu ile olu an azotlu bile iklerdir. Biyojen aminler, proteinden zengin gıdalarda mikrobiyal aktivite sonunda veya fermente gıdalarda ve içkilerde olu abilir. Ayrıca bazı meyve ve sebzelerde de do al olarak bulunabilmektedirler. Taze sebzelerin yapılarında bulunan biyojen aminler ha lama sırasında ha lama suyuna geçmektedirler. Muz, ceviz, domates ve ananas gibi meyvelerde önemli miktarda bir biyojen amin olan serotonin (5-hidroksi triptamin) bulunmaktadır. Biyojen aminlerin arap ve bira gibi alkollü içkilerde bulundu u da bildirilmektedir. arapta tiramin (2.5 mg/100 ml) ve histamin (beyaz araplarda 100-500 mg/100 ml ve kırmızı araplarda 2-2.2 mg/100 ml) gibi biyojen aminler bulunmaktadır. Bu bile ikler sulu çözeltilerde barsakda parçalanabildi i halde, ortamda alkol bulunması halinde toksik etki yapmaktadır. Kafein ve teofilin: Çay, kahve, kola ve kakao gibi içecekler kafeinden zengin içeceklerdir. Ayrıca çay kafeinle birlikte teofilin içerir. Yakla ık 5 fincan kahve, santral sinir sisteminde belirgin santral uyarılara, uykusuzlu a ve kalp çarpıntısına neden olur. Di er taraftan kafein mide salgısını artırır ve mide mukozasının tahri ine yol açar. Kahvenin ve/veya kafeinin kan basıncı ve serum kolesterol düzeyini artırıcı etkide bulundu u, kardiyovasküler hastalıklara kar ı risk olu turdu u belirlenmi tir. Kahve %0.8-1.8 (ortalama %1-2), v Çay %2.7-4.1 (ortalama %2,5-4), Kakao ise %0.07-1.7 kafein içerir. Kahvenin olası zararlarından kafein sorumlu tutuldu u için, hipertansiyon ve kardiyovasküler hastalıklar yönünden risk altında bulunan ki iler kahve tüketimi konusunda bilinçli olmalıdır. Erusik asit: Erusik asit, kolza (Brassica campestris) ya ında bulunan uzun zincirli doymamı bir ya asitidir. Kolza ya ında %20-45 oranında erusik asit bulunur. Bu oranda erusik asit içeren kolza ya ının, deney hayvanlarının kalp dokularında de i imlere ve miyokartta önemli ya birikimine neden oldu u saptanmı tır. Erusik asidin neden oldu u miyokarttaki ya birikimi, ya ları parçalayan enzimlere erusik asidin etkisinden kaynaklanmaktadır. Erusik asidin, mitokondrilerde uzun zincirli ya asitlerinin oksidasyonuyla ilgili enzim sistemini, asilkoenzim-A-dehidrogenaz enzimi basama ına kadar bozdu u dü ünülmektedir. Bugün birçok ülkede erusik asit içermeyen kolza çe itleri ıslah edilmi tir. Safrol ve Derivatifleri (Türevleri) Safrol, karabiber, zencefil, kimyon ve anasonda saptanmı bir bile iktir. Sassafras çayında ( Sassafras albidum- defnegillerden) endojen olarak özellikle bu bitkinin kök kabu unda bulunur. Kakao, küçük hindistan cevizi kabu undan elde edilen baharat (mace), az miktarda safrol içermektedir. Tamarin (demir hindi) ve muzun ya fraksiyonlarında da bir miktar safrol tespit edilmi tir. Safrol ve onun sentetik derivatifleri eskiden renklendirici olarak kullanılmaktaydı. Karatatoksin Havuç ve sap kereviz asetilenik alkol içerirler. Bu bile ik güçlü uyarıcı toksinlere benzemektedir. Karatatoksi’nin deney hayvanlarında yüksek nörolojik etkilere neden oldu u belirlenmi tir fakat insanlar üzerinde vaka raporları bulunmamaktadır. Pirolizidin Alkoloidleri Pirolizidin alkoloidleri intoksikasyonuna bu alkoloidleri içeren bitkilerin alımı neden olmaktadır. Tahıl ve hayvan yemi ürünleri bazen pirolizidin üreten yabani otlar ile kontamine olurlar. Alkoloidler, un ve di er besinler içine bu yolla bula ırlar. Bu bitkilerle beslenen hayvanların sütlerinde de yer almaktadırlar. Metal ba layıcılar: Gıdalarda bulunan metal ba layıcılar farklı kimyasal yapıda olabilirler. Örne in çayda bulunan fenolik bile ikler, demirle zor çözünen bile ikler olu tururlar ve gıdalarla alınan demirin vücutta kullanımını engellerler. Yiyeceklerdeki fitatların düzeyi bitkilerdeki endojen enzim olan fitaz tarafından azalabilmektedir. Tahılların ö ütülme derecesine ba lı olarak undaki fitatlar azalabilmektedir. Soya proteininin, hayvan yemlerine ilave edilmesinin, çinko, mangan, bakır ve demir gibi mineral eksikliklerine neden oldu u bildirilmektedir. Okzalatlar da fitatlar gibi iki de erlikli esansiyel minerallerin miktarını azaltabilmektedirler. Ispanak, pazı ve ravent gibi sebzelerde fazla miktarlarda bulunan oksalik asit kanda kalsiyum düzeyinin azalmasına yol açar. Bunun nedeni, oksalik asitin kalsiyum ile olu turdu u kalsiyum oksalatın böbrekler aracılı ı ile dı arı atılmasıdır. Antivitamin faktörler: Çi soya fasulyesi, karoteni okside eden ve parçalayan lipoksidaz enzimi içermektedir. Lipoksidazın etkisiyle kan plazmasındaki karoten ve A vitamini miktarında önemli ölçüde dü ü ler görülür. Portakal eterik ya ının önemli bir bile i i olan sitral de A vitamininin antogonistidir. Portakal kabu undan yapılan reçel, marmelat gibi ürünlerde ve portakal suyunda kabuktan geçen sitral etkinli ini kaybetmemektedir. Ayrıca, tarçın ve yenibahar gibi baharatlar da sitral içermektedir. Antivitamin K olarak bilinen kumarin türevleri bazı bitkilerde bulunmaktadır. Yoncanın tipik kokusu kumarinden kaynaklanmaktadır. Kumarin a ız yoluyla insan ve hayvanlara verildi inde kandaki protrombin miktarını dü ürür ve bu da kan sistemindeki pıhtıla ma mekanizması zincirinin kopmasına yol açar. Kumarin; çilek, ahududu, kayısı ve vi nede de az miktarda bulunur. Kumarinin gıdalarda antioksidan olarak kullanılması birçok ülkede yasaklanmı tır. MANTAR TOKS NLER Do al toksinler yönünden önem ta ıyan besinlerden bir grubu da mantarlardır. Mantarlar klorofil ta ımayan, parazit veya sporatif olarak ya ayan ve sporla üreyen canlı organizmalardır. Sporlar rüzgarla çevreye da ılırlar ve toprakta yıllarca ya ayabilirler. klim artları, yani toprak ile havanın sıcaklı ı ve nemi, uygun oldu unda bu sporlar çimlenerek bir fruktifikasyon verirler. Bu nedenle yenebilen ve zehirli mantarlar birlikte yeti irler. Zehirli mantar toksinleri genellikle 8 sınıfta toplanır: Mantar zehirlenmesine; yüksek mantar türlerinin bazıların çi veya pi mi meyve gövdelerinin tüketilmesi neden olmaktadır. apkalı mantar zehirlenmesi, ço unlukla mantar zehirlenmelerine verilen isimdir. Mantar zehirlenmesini kapsayan toksinler do al olu urlar ve toksik türlerin her bir modelinin e it oranda zehirli oldu u varsayılabilmektedir. nsanda zehirlenmeye neden olan pek çok mantar ; pi irme, dondurma, konserve yapma veya di er hiçbir i leme yöntemiyle toksik etkilerin den kurtulamamaktadır. Zehirlenmeyi önlemenin tek yolu bu mantarların tüketilmemesidir. Genel Semptomlar Mantar zehirlenmesi genellikle akuttur ve tüketilen türe ve miktara ba lı olarak emptomlar çe itlilik gösterir. Mantar toksinlerinin pek ço unun kimyasında bilinmeyen yönler mevcuttur. Mantar zehirlenmesi genellikle fizyolojik etkilerle karakterizedir. Mantar toksinleri 5 kategori altında toplanır. 1. Protoplazmik Zehirlenmeler Zehirlenme ço unlukla hücrelerin yıkımıyla ve bunu izleyen organ yetersizlikleriyle sonuçlanır. 2.Nörotoksinler Bile ikler, spastik kolon, depresyon, heyecan, halüsinasyon, konvülziyonlar, koma, a ırı terleme gibi nörolojik semptomlara neden olurlar. 3. Gastrointestinal Sistemi Tahri Edenler Bu bile ikler, ishal, abdominal kramp, bulantı ve kusmaya neden olurlar. 4. Disülfiram Benzeri Toksinler Bu gruptaki mantarlar genellikle toksik de ildir. Mantar yenildikten sonra 72 saat içinde alkol tüketilmedikçe semptomlar olu maz. 5. Karı ık Zehirlenmeler Hastalı ın normal seyri, yenilen mantarın türü ve dozu ile farklılık göstermektedir. Bir veya birçok toksik bile i i içeren birkaç tür mantar nadiren bulunmaktadır. Bundan dolayı, mantar zehirlenmesi vakaları birbirine benzememektedir. HAYVANSAL KAYNAKLI TOKS NLER Hayvansal kökenli do al toksik maddeleri sınıflamak oldukça zordur. Mikrobik toksinlerden bir grubu da deniz ürünleri ile insanlara geçmektedir. Deniz ve Tatlı Su Hayvanlarındaki Do al Toksik Bile ikler Kabuklu su ürünleri tarih öncesi zamanlardan beri insanlar için besin kayna ı olarak de erlendirilmi tir. Genel olarak balık zehirlenmeleri adı verilen hastalıklar etiyolojik olarak birbirlerinden farklı oldukları halde, hepsinde ortak olan nokta balık veya balık ürünlerinin tüketiminden sonra ortaya çıkmalarıdır. Bu zehirlenmeler intoksikasyon veya toksi-enfeksiyonlar olarak incelenirler. Saksitoksin: Kabuklu su ürünlerinin (midye, istiridye) tüketimi sonucu insanlarda belirli zehirlenme olaylarının dinoflagellatalardan kaynaklanan toksinlerden ileri geldi i bilinmektedir. Kabuklu su ürünleri organizma ile birlikte toksini alırlar ve vücutlarında biriktirirler. Dinofilagellatalar tarafından üretilen yakla ık yirmi kadar toksin bilinmektedir. Protogonyaulax (Alexandrium) türlerinin üretti i toksinler daha çok saksitoksindir. Deniz kabuklularının kendileri, dinoflagellataların içerdikleri toksinlerden sahip oldukları özel bir salgı ile korunurlar. • Saksitoksin ısıl i lemlere dayanıklıdır. • Tüm insanlar mantar zehirlenmesine kar ı duyarlıdır. • Zehirli türler her bölgede olmayabilir. • Çok ya lı, çok genç ve zayıf ki ilerde tüm mantar zehirlenmesitipleri oldukça etkili olur. • Türkiye’de özellikle kırsal alanlardaki 2-11 ya grubu arası çocukların zehirlenmesi, genellikle yenebilen bitkiler nedeniyle olu ur. Bitkisel kaynaklı zehirlenme sıklı ı yakla ık olarak %6’dır. • Mantar zehirlenmeleri ilkbaharda daha sıktır. iddetli zehirlenme olguları Amanita phalloides, A.verna, A.muscaria ve A. Pantherina ile ili kili bulunmu tur. Öldürücü dozun 1 mg oldu u sanılmaktadır. Saksitoksin ile zehirlenmelere daha çok, Pasifik ve Atlantik Okyanusu kıyılarında sa lanan deniz ürünlerinde rastlanılmaktadır. Bu kabuklular insanlar tarafından tüketildi inde, ba lanmı toksik öge hemen açı a çıkarak kaslarda felce yol açar. Ölüm, solunum felcinden sonra görülür. Midyeler, felç yapıcı kabuklu su ürünü zehirlenmesi için en büyük tehlikeyi olu turmaktadır. stiridye ve deniz tarakları da toksin içerirler. Kabuklu deniz ürünleri, dünya deniz ürünleri üretiminin %22’sini olu tururken, Türkiye’de ise %5’ini olu turmaktadır. 2. Tetrodotoksin: Balon balı ı (Tetrodon spadiceus), kirpi balı ı (Diodon hystrix) gibi balıkların ovaryum ve testislerinde tetrodotoksin adı verilen çok güçlü bir toksin bulunmaktadır. Tetraodontiformes türlerine ba lı olan balıkların tüketilmesinden do an zehirlenmeler en iddetli olan deniz mahsulü zehirlenmeleridir. Toksin miktarı bu balıkların üreme dönemlerinde artmakta ve bu sırada gonadlara yakın kas dokuya bile difüzyonla geçebilmektedir. Japonya’da bu balıklar çi olarak (fugu) tüketilmektedir. Yine bu ülkede ölümle sonuçlanan gıda zehirlenmelerinin yakla ık %60’ının nedeninin bu balıklar oldu u bildirilmektedir. Tetrodotoksin farklı hayvan türlerinden izole edilebilmektedir. Bu hayvan türleri; Kaliforniya semenderi, papa an balı ı, Atelopus cinsinden olan kurba alar, ahtapot, denizyıldızı, maymunbalı ı ve yengeçtir. Bu toksin ısıl i lemlere dirençli olup, pi irme sırasında parçalanmamakta buna kar ın alkali ortamlarda parçalanabilmektedir. Suda çözünebilen tetrodotoksin, bilinen bütün balık toksinleri içinde en öldürücü olanıdır. nsanlar için hesaplanan letal doz (LD) 1 mg’ın altındadır. Bu toksin, bir perhidroinazolin molekülüdür ve çok sayıda –OH grubu içermektedir. Tetrodotoksinin etkisi, sinirlerde ileti imi engellemek eklinde açıklanmaktadır. Tetrodoksin zehirlenmesindeki semptomlar, genellikle balık tüketiminden 10-45 dakika sonra ortaya çıkmaktadır. Bu tür zehirlenmeler kirpi balı ının tüketiminden veya tetrodotoksin üreten di er hayvan türlerinin tüketiminden uzak durmak suretiyle önlenir. Skombrotoksin: Yüksek miktarda histamin ve di er vazoaktif aminlerin vücuda alınması scombroid zehirlenmelerine neden olmaktadır. Histamin ve di er aminler bazı bakterilerin büyümesi ve onların dekarboksilaz enzimlerinin gıdalarda histidin ve di er aminoasitler üzerindeki etkisi ile ortaya çıkar. Bu tür durumlar ya ürünlerin üretimi esnasında, örne in isviçre peynirinin (Swiss cheese) yapımı esnasında oldu u gibi, yada balık (özellikle ton balı ı veya mahi mahi) ürünleri gibi gıdaların bozulması ile gerçekle ir. Ton-orkinos (Thumnus tyhynnus), palamut- torik (Sarda sarda) ve uskumru (Scomber scomber) gibi balıkların tüketilmelerinden sonra takiben skombroid zehirlenmesi ortaya çıkabilir. Skombroid zehirlenmesi, bu balıkların vücudunda bulunan yüksek düzeydeki histamin ile ili kili görülmektedir. Ton ve di er skombroid balıkları, dokularında, yüksek düzeyde serbest histidin aminoasiti içerirler. Bu balıklar yakalandıktan sonra hızlı bir ekilde so utulmazlarsa, belirli bazı bakteriler hızla ço alarak histidini dekarboksilaz enzimleri aracılı ı ile histamine çevirirler. Bu bakteriler mezofilik olduklarından, hızlı bir so utma, toksin üretiminin engellenmesi açısından etkin bir yoldur. Histamin miktarı, 1000 mg/kg’den daha fazla olan balıkların toksik etkili olaca ı kabul edilmektedir. Ancak bazı hallerde, zehirlenme nedeni olan balıklarda histamin saptanamaması, saurin adı verilen ba ka bir biyojen aminin zehirlenme nedeni olabilece i görü ünü kuvvetlendirmektedir. lk semptomları yanma hissi, vücudun üst kısımlarında isilik ve kan basıncında dü me eklinde gözlenebilir. Sıklıkla ba a rısı ve deride ka ıntıya neden olabilir, semptomlar bulantı, kusma ve ishal gibi rahatsızlıklar ile devam eder. Zehirlenme semptomlarının ba laması oldukça hızlıdır, maddenin vücuda alınması ile derhal veya 30 dakika içerisinde ba lar. Hastalık süresi 3 saat olmakla beraber birkaç güne kadar uzayabilir. Zehirli Bal (Deli Bal) : Karadeniz bölgesinde; özellikle Samsun, Çar amba ve Kastamonu dolaylarında “zehirli bal” ya da halk arasında “deli bal” olarak adlandırılan toksik bir bal çe idi uzun zamandan beri bilinmektedir. Grayanotoksinler, intoksikasyonun temel nedenidir. Zehirli baldaki toksik bile ik, bir glikozit olan andromedotoksindir. Arılar bu maddeyi sarı a u (Rhododendron flavum) ve kara a u (R. ponticum) adı verilen bitkilerin çiçeklerinden bala ta ımaktadırlar. Zehirlenme için bu baldan bir ki inin 50-100 gram yemesinin yeterli oldu u bildirilmektedir. Di er taraftan çe itli ülkelerde yeti en ve Rhododendron cinsine ait R. javanicus, R. maximum, R. barbatum gibi belirli bazı bitki türlerinin de andromedotoksin içerdi i bilinmektedir. Zehirlenmeye ait semptomlar, tüketimi takiben karın a rısı, bulantı, kusma, ishal, ba a rısı, göz kararması, a ızda ve deride yanma, fazla terleme, heyecan ve sinirsel bozukluklar eklindedir. Kol ve bacaklarda felçler görülebilir, ölüm çok azdır ve solunum felci sonucu ortaya çıkmaktadır. Di er taraftan zehirli bal uzun süre depolama veya kaynatılma gibi i lemlerle toksisitesini kaybetmektedir. Avidin Çi yumurta akında bulunan avidin adlı protein, B grubu vitaminlerinden olan biotin ile ba lanarak bu vitaminin metabolizmadaki aktivitesini engeller. Yumurtanın pi irilmesi sonucunda biotin serbest ve fonksiyonel hale geçmekte, böylece avidinin antivitamin etkisi kaybolmaktadır. Biyojenik Aminler Bitkisel gıdalarda do al olarak bulunan veya mikrobiyel bir aktivite sonucunda olu an toksik etkili aminler, peynir gibi fermente süt ürünleri gibi hayvansal gıdalarda da olu abilmektedir. Peynirde bakterilerin fermantatif i levleri sonucu aminoasitlerden tiramin, histamin ve triptamin gibi aminler olu makta ve bunlar büyük miktarlara ula abilmektedir. Peynirlerde olgunla ma sonucu olu an tiramin, histamin ve triptamin gibi aminlerin kan basıncını yükselttikleri bilinmekle beraber bunlar normal olarak vücutta monoaminooksidaz enzimleri ile detoksifiye edilmektedir. Ancak bu enzimi inhibe eden anti-depresant ilaçlar alan hastalarda peynir tüketimi, tiramin birikiminden dolayı zehirlenmelere yol açabilir. M KROB YAL TOKS NLER M KOTOKS NLER Do al besin toksinlerinden en zararlıları, bazı küflerin metabolizma sonucu ürettikleri mikotoksinlerdir. Küfler, besinlerin yeti tirilmesi veya depolanması esnasında olu urlar. Hepsi olmamakla beraber bazıları, insan ve/veya hayvanlar tarafından tüketildi inde hastalı a neden olan zehirli maddeler üretirler. Bu maddeler “mikotoksin” olarak adlandırılır. Gıdalarda küflerin geli iminin engellenmesi zordur. Fakat bunların miktarları, gıdaları i leme ve depolama esnasında hijyenik ko ulların sa lanmasıyla azalabilir. Geli mekte olan ülkelerde toksin üreten küflerin olu ması özel bir problemdir. Çünkü bu tür ülkelerde geli mi ülkelerdeki gibi kontrollü depolama ko ulları bulunmamaktadır. Ayrıca, ılık ve nemli iklime sahip tropik bölgelerde gıdalarda küf geli imi riski de artmaktadır. Mikotoksinler, toksisiteleri ve insan sa lına etkileri bakımından büyük farklılıklar gösterir. Mikotoksinin etkisi tüketilen toksinin miktarına ve tipine göre de i ir. Mikotoksinler, birçok çe it küf tarafından özellikle de Aspergillus, Penicillium ve Fusarium tarafından üretilmektedir. Bu küflerin hepsi mikotoksin üretmez ve bir küf de i ik çe it bir toksin üretebilir ve insan sa lı ı üzerine etkisi hakkında genelleme yapılması zor olabilir. Küflerin üretti i önemli mikotoksinler : • Aflatoksinler, • Okratoksinler, • Patulin, • Trikotesenler, • Fumonisin’dir. • Aflatoksinler Aflatoksin, Aspergillus flavus ve Aspergillus parasiticus tarafından sentezlenen bir mikotoksindir. Aflatoksinler difuranokumarin türevleridirler. imdiye kadar 8 ayrı madde türü saptanmı tır (B1, B2, B2a, G1, G2, G2a, M1, M2) olup, bunlardan en fazla toksik etkili olanı B1’dir. Bu toksinler ı ı a kar ı duyarlıdırlar. Özellikle depolama esnasında bir çok besin ve hayvan yemi ürünlerinin uygunsuz nem ve sıcaklıklarda bekletilmesi sonucunda aflatoksinler olu ur. Pi irme sıcaklı ında bozulmazlar ancak 270 oC’de bozulduklarıbelirtilmektedir. ngiltere’de 1960 yılında 100.000 kadar hindinin ölüm nedeninin küflü yerfıstı ı oldu unun saptanması ve arkasından aynı ekilde di er hayvanlarda da ani ölümlerin görülmesi bu konuda çalı maların ba lamasına neden olmu tur. Daha sonra ölüm nedeninin Aspergillus flavus tarafından olu turulan ve “aflatoksin” adı verilen toksik bir madde oldu u saptanmı tır. Aflatoksinlerin hedef organı karaci er olmakla birlikte di er dokularda da hasarlara veya tümörlere neden olabilirler. Aflatoksin yalnızca akut hepatoksin etkili bir madde olmayıp, kanserojen etkisi de bulunmaktadır. Aflatoksin küflü bitkisel gıdalarda bulunabildi i gibi, küflü yemlerle beslenmi hayvanların karaci er ve böbrekler gibi organları ile kas, süt ve yumurtalarında da bulunmaktadır. nsanlar üzerinde potansiyel zararı olan aflatoksinler, özellikle iç ve dı ticarette ürünlerin kabul edilmemesi nedeniyle de ekonomiye zarar vermektedirler. Okratoksinler Okratoksin, küflü pirinç ve arpada bulunan mikotoksinlerden biridir. Küflü arpaların yem olarak kullanılması ile Yeni Zellanda, Avusturalya ve Danimarka’da görülen önemli hayvan kayıplarına bu toksinin neden oldu u belirtilmi tir. Aspergillus ochraceus, Penicillium viridicatum, P. cyclopium, P. frequentans, P. nidulans ve P. expansum tarafından olu turulan bu toksinin A, B ve C olmak üzere üç türevi vardır. Özellikle okratoksin A kuvvetli bir toksik etkiye sahiptir.Okratoksin A; mısır, kuru fasulye, kakao çekirde i, kahve çekirde i, soya fasulyesi, arpa, yulaf, turunçgil meyveler ve yer fıstı ı gibi besinlerde bu küflerin ço alması sonucu olu maktadır. Toksin, hayvanların büyümesini engellemekte, böbrek geni lemeleri ve di er bozukluklara yol açarak ölümlere neden olmaktadır. Okratoksinin insanlardaki böbrek hastalıkları ile ilgili olabilece i bildirilmi tir. Küflü tanelerdeki mikotoksinleri önlemenin en etkin yolu, tanelerin tam olgunla mı olarak hasat edilmesi ve nem derecesinin %15’in altında turtulmasıdır. Tanelerin saklandı ı yerin nemi arttıkça, küfler ço almakta ve metabolizmaları sonucu mikotoksinler üretmektedirler. Ayrıca yer fıstı ı gibi tanelerin de iyi saklanması ve küflenmeden korunması zorunludur. Küfler için en uygun üreme ko ulları ürün nem oranının %18 ve üstü, deponunnisbi neminin %85, sıcaklı ı 30oC ve pH’nın 3-5 olmasıdır. Okratoksin B nadir olarak do al kontaminant olarak bulunur ve daha az toksiktir.Di er okratoksinler hiçbir zaman do al ürünlerde bulunmaz. Patulin Patulin bazı Penicillium, Aspergillus ve Byssochlamys türleri tarafından olu turulan bir mikotoksindir. Patulin en çok ; elma suları, küflü ekmek ve di er meyve sularında (üzüm, eftali vb) bu küflerin ço alması sonucu olu maktadır. Patulinin, antibiyotik özelliklerinin yanında kanserojen, mutajen ve teratojen niteliklerinin oldu u da saptanmı tır. Patulin’in dokularda ödem,hemoraji, bulantı ve kusma gibi belirtilere neden olması yanında muhtemel karsinojen oldu u bildirilmektedir. SO2 ve C vitamini patulini parçalar. Ayrıca üzüm ırasının fermentasyonu sonucunda da patulin parçalanmaktadır. Patulin asidik ortamlarda (pH 6’ya kadar) stabildir. Bu pH de erinde ısıya kar ı dirençli olup 125 ˚C’ye kadar bozulmamaktadır. Bu nedenle patulin özellikle meyve suyu gibi gıdalarda önem ta ımaktadır. Fusarium Toksinleri Fusarium do ada en yaygın olarak görülen mikotoksin türüdür. Fusarium mikotoksinleri için 4 önemli tür vardır. Bunlar; Deoxynivalenol (DON), vomitoxin, nivalenol (NIV ), T-2 toxini ve Zearalenon (ZEN)’dur. Zearalenon (ZEN) Zearalenon (ZEN) dünyanın her iklim bölgesinde bulunabilen küf mantarı fusariumların bir metabolitidir. FES (Fermentasyon östrojenik Madde) veya F-2 toksini adları ile de bilinmektedir. Bu küf metaboliti direk bir toksin olmaktan çok hormon benzeri kimyasal yapı gösterir. Östrojenik özellikteki bir mikotoksin olan zeralenon, öncelikle Fusarium graminearum olmak üzere çe itli Fusarium türleri tarafından üretilmektedir. Küflü yemlerde mevcut oldu undan hayvanlarda bir seri östrojenik hastalıklar görülmektedir. v Tahıllar, mısır ve domates için çok önemli sorun olup, bitkilerde pek çok hastalıklar yapabilmektedir. Bula ma tarladan itibaren olup, yüksek ısı ve rutubet gibi uygun olmayan depolama artları insan ve hayvanlara geni tahribatlar yapar. Zearalenon’un 1-5 ppm ‘lik düzeyleri canlılarda fizyolojik hasarlar meydana getirebilmektedir. Bu düzeyde ZEN ihtiva eden mısır hormon düzenini bozarak, üreme sistemleri üzerinde tahribat yapmaktadır. Zearalenon, mutajenik ve kanserojen etkili olup, bazı hayvanlarda, özellikle cinsel organlarda toksik etkiler göstermektedir. Zeralenon, funguslar tarafından üretildi i bilinen tek bitkisel östrojen olup, bu özelli i ile ticari bir öneme sahiptir. Zeralenon türevlerinden biri olan Zeralenol (Zeranol) anabolik ajan olarak kullanılmaktadır. Trikotesenler Trikotesen mikotoksinlerini üreten en önemli küf türleri Fusarium türleridir. Bu toksinler, renksiz, kristal, suda erir, optikli aktif moleküllerdir. Saklama süresince ve normal pi irme ile bozulmazlar. Normal analizle tahıllarda bunları tanımak güçtür. Bunlar, dolaylı yollardan etkilenmi besinlerden laboratuvar kültürleri yapılarak ayrılmı tır. Bu toksinleri üreten küfler bir çok besinde ço alabilmektedirler. Bunlar arasında, mısır ürünleri, pirinç ve di er taneler ve türevleri yer almaktadır. Bu toksinler protein ve DNA sentezini inhibe ederler. Ayrıca bazıları antibakteriyel, antiviral ve antifungal aktiviteye sahiptirler. Trikotesenler insanlarda ATA (Alimentary Toxic Alevkia) ve yemek borusu kanserine yol açarlar.T-2 toksin; kardiyovasküler, sindirim ve immünolojik sistemlerin fonksiyonlarında bozulmaya neden olmaktadır. Trikotesenler, hayvanlarda kusma, geli im durması, hiperöstrojenizm, de i ik organ ve deri lezyonları, tümör ve ölüme neden olurlar. Zehirlenme belirtileri, sindirim organlarınde rahatsızlıklar ve anemidir. E er bu a amada toksik ö elerin alımı durursa iyile me görülür, devam ederse, iç kanamalarla ölüm olabilir. A ız ve bo azda nekrotik lezyonlar olu ur. kinci a amada, hastanede kan transfüzyonu, kalsiyum, vitamin C, vitamin K ve sülfamidlerle tedavi zorunludur. Zehirlenmeler, daha çok küflenmi tahıl yemleri ile beslenne hayvanlarda ve açlık dönemlerinde bu tahılları yiyen insanlarda görülmü tür. Fumonisin Fumonisinler, özellikle Fusarium moniliforme ve F. proliferatum tarafından üretilen bir grup mikotoksindir. Bu mikotoksine özellikle mısırda sıklıkla raslanılmaktadır. Fumonisinlerin hepsi kanserojen etkili olup, farklı fumonisinler (FB1, FB2, FB3, FB4, FC1, FA1 ve FA2) arasında FB1, di erlerine göre kanser olu umunu te vik eden en önemlisidir. Özellikle Fumonisn B1, atlarda Leukoencephalomacia (LEM), domuzlarda; pulmoner ödem; ratlarda; karaci er kanserine neden oldu u bildirilmi tir. BES NLERLE ALINAN ZARARLI K MYASALLARIN NSAN SA LI I ÜZER NE ETK S Günlük diyetle bir miktar toksik ö elerin tüketilmesine kar ın, normal sa lıklı ki ilerde bundan dolayı zehirlenme olguları çok azdır. Bu durum üç ekilde açıklanabilir; 1. Günlük kullanılan herhangi bir besindeki zararlı ö enin yo unlu u çok dü üktür ve etki gösterebilmesi için uzunca süre, çok miktarda tüketilmesi gerekir. E er günlük diyet de i ik besinleri içerir, toksik ö e bulunan herhangi bir besin çok miktarda ullanılmazsa, zehirlenme veya kronik hastalık riski yaratmaz. 2. Diyette çok çe itli zararlı ö eler, çok az miktarlarda bulundu unda insan organizması bunu tolere edebilmektedir. Zararlı ö elerden biri fazla miktarda alınırsa toksik etki göstermektedir. 3. Kimyasallar arasında antagonistik etkile im vardır. Bunlardan birinin toksik etkisinin, di erinin diyette bulunu u ile etkisiz kalma olasılı ı bulunmaktadır. Örne in, diyetteki kadmiyumun toksik etkisi, yüksek düzeydeki çinko ile azalmaktadır. Bunun gibi, manganezle demir, bakırla molibden, selenyumla civa, kur unla demir arasında antagonist etkile imler vardır. Aynı ekilde, iyot bazı guvatrojenlerin, antioksidantlar, nitroz ve halojenli bile iklerin etkisini engellemektedir. Böylece, besinlerin bile imde çok az konsantrasyonda ve çok de i ik türde bulunan toksik ö eler, dengeli bir diyette, normal sa lıklı kimseler için bir tehlike yaratmamaktadır. Ayrıca, hazırlama, yıkama ve pi irme i lemleri bazı toksik ö elerin etkisini azaltmaktadır. Besinlerde bulunan zararlı kimyasallar, normal ölçülerde alındı ında genel olarak insanlara üç ekilde zararlı olurlar. 1. Bazı deniz ürünleri, mikroorganizmaların üretti i mikotoksinler, zehirli mantar ve baldaki toksik ö eler akut zehirlenmelere neden olurlar. 2. Lahana, turp ve benzeri bitkilerdeki guatrojenler, bazı tür baklagillerdeki (karatohum gibi) latrojenler, syanogenetik glikositler, yemeklik tohumlara karı an bazı yabani ot tohumlarının uzunca süre alınması sa lık bozucu olabilir. 3. Zararlı kimyasallar normal sa lıklı bireylerde etkisiz olmasına kar ın, hastalık malnütrisyon, alerji ve do u tan metabolizma bozuklukları gibi durumlardan dolayı duyarlı olan ki ilerde olumsuz etki gösterebilir. nsanlardaki kanserlerin bir bölümünün, do al olarak besinlerde bulunan karsinojenler tarafından olu turuldu u belirtilmektedir. Bu nedenle diyetin, de i ik besinlerden olu ması, zararlı kimyasal bulunan herhangi bir besinin diyetin esasını olu turmaması, patates, ya lı tohumlar, kurubaklagiller, kuru meyveler ve tahıllar gibi besinlerin uygun ko ullarda saklanması ve iyi temizlenerek kullanılması halk sa lı ı açısından önemlidir. Özellikle halkımızın temel besini olan bu daydan yapılan bulgur, pirinç, un, makarna ve ekmek gibi ürünlerin okratoksin ve aflatoksinlerin olu mayaca ı ortamlarda saklanması, yıllık saklananların zaman zaman güne letilmesi önem ta ımaktadır. Ayrıca salamura edilmemi peynirlerin ( tulum, ka ar, çökelek vb) kavurma ve di er et ürünlerinin, fındık, fıstık, ceviz ve mısır gibi ya lı, proteinli besinlerin küflenmeyecek ekilde saklanıp tüketilmeleri gereklidir. Zararlı kimyasalların etkisinin yararlı kimyasallarla önlenebilece i dü ünülerek günlük beslenmede bunlardan zengin meyve, sebze ve di erlerine geni yer verilmelidir. Pestisitler Pestisit, zararlı organizmaları engellemek, kontrol altına almak ya da zararlarını azaltmak için kullanılan madde ya da maddelerden olu an karı ımlardır. Pestisit, kimyasal bir madde, virüs ya da bakteri gibi biyolojik bir ajan, antimikrobik, dezenfektan ya da herhangi bir araç olabilir. Zararlı organizmalar, insanların besin kaynaklarına, mal varlıklarına zarar veren, hastalık yayan böcekler, bitki patojenleri, yabani otlar, yumu akçalar, ku lar, memeliler, balıklar, solucanlar ve mikroplar olabilir. Her ne kadar pestisitlerin kullanılmasının bazı yararları olsa da insanlar ve di er hayvanlar için potansiyel toksisiteleri nedeniyle bazı sorunlar da yaratabilir. Taplo Türkiye’de yıllara göre pestisit tüketimi (kg veya l). 1979 1987 1994 1996 2002 Pestisit Grupları 2.287.658 3.303.446 2.064.991 3.027.380 2.250.898 nsektisitler 203.107 240.360 192.279 223.857 296.809 Akarisitler 1.594.526 2.147.106 2.147.106 2.871.160 2.428.238 Ya lar 315.665 322.227 530.738 1.076.661 1.559.489 Fumigant ve Nematisitler 5.600 2.124 2.509 3.268 1.794 Rodentisit ve Mollusisitler 1.537.315 2.611.960 2.201.406 2.951.191 1.964.292 Fungisitler 2.451.977 3.495.044 3.902.588 3.643.971 3.697.397 Herbisitler 8.395.848 12.112.267 10.871.792 13.797.488 12.198.917 TOPLAM Pestisitlerin birço u enzimlerin normal çalı masına engel olur, Bilindi i gibi enzimler, protein yapısında biyolojik katalizörlerdir. Çok a ırı artlarda meydana gelebilecek kimyasal reaksiyonların vücut ısısında ve atmosferik basınçta olu ması ancak enzimlerin katalitik etkisi ile mümkündür. Enzimatik reaksiyonlarm bulundu u bir ortama engelleyici (inhibitör) madde katıldı ında reaksiyon istenilen son ürüne ula amaz ve katalitik reaksiyon olu madı ı için enzim tekrar ortaya çıkmaz, enzim miktarında azalma olur. Engelleyici görevi yapan pestisitin % 50 engelleme yapan miktarına I50 de eri denilmektedir. Aynı enzim üzerine etkili olan pestisitlerin I50 de erlerinin kar ıla tırılması, pestisitlerin bir canlı türü üzerindeki zehirlilik derecelerinin kar ıla tırılması imkanını vermektedir. Bir insektisitin etki mekanizması deyiminden kimyasal bir maddenin nerede, nasıl etki edece i, fiziksel ve kimyasal olayların normalden saptı ı durumları, esas itibarı ile ölümün gerçek nedenlerini anlamalıyız, nsektisitlerin etki mekanizmaları üzerindeki çalı malar birçok sorunu çözebilir. Bu konuda entomolojik, fizyolojik ve biyokimyasal ara tırmalara önem verilmelidir. Ancak bu yolladır ki biyolojik etkenli in özel noktaları belirlenebilir. Bu noktalar saptandıktan sonra sorunun büyük bir kısmı çözülmü olur. ekil Pestisitlerin etkisi Pestisitlerin büyük ..ço unlu u böceklerin:;merkezi sinir sistemine etki ederek onları öldürürler. Olümün asıl nedeni sinir sisteminin özel duyarlılı ıdır. Pestisitlerin birinci hedefleri ço unlukla ba ka noktalara odaklanmı olan pestisitler bile en son etkilerini sinir sisteminde yaparlar.Yaygın olarak kullanılan insektisitler organik klorlular, organik fosforlular, karbamatlılar ve piretroitler olmak üzere 4 grupta toplanmaktadır. Organik fosforlular ve karbamatlılar grubundaki insektisitlerin asetilkolinesteraz (AChE) enzimini engelleyerek etkili oldukları bilinmektedir. Bu bile ikler sinir sistemindeki sinapsislerde elektriksel sinir uyarılarının iletimini bozarak böce in ölümüne neden olmaktadırlar. Organik klorlular ve piretroidler sinir sistemi üzerinde etkili olmakla birlikte AChE ba layıcısı de illerdir. Sodyum kanallarındaki iyon geçi ini engelleyerek sinirsel iletimi bozmakta ve böce in ölümüne sebep olmaktadırlar. Böceklerde piretroit insektisitlere kar ı görülen dirence knockdown direnç (kdr) adı verilmektedir. Bu direnç tipi böcek esteraz ve (P450) enzimlerinin aktivitesini engelleyen sinerjistlerden etkilenmeyip, böceklerde sinir sisteminin duyarlılı ının azalmasına sebep olmaktadır. • • • • • • • nsektisit : Böcek, ha erelere kar ı kullanılan ilaçlardır. • Organofosfatlar (OF) Kolinesteraz inhibitörleridirler, AchE, enzim molekülünün aktif bölgelerine irreversibl olarak ba lanır,OF’ ların fosfat radikallerinin ba lanması sonucu fosforilasyon sürecinde enzimi inaktif ederler • Karbamatlar Kolinesteraz enzimini reversibl olarak inhibe ederler, Karbamil-kolinesteraz zincirinin ayrılması ile enzim aktivitesinin regenerasyonu dakikalar ve saatler içinde olu ur. • Organoklorlu Yüksek derecede toksik organoklorlar : Aldrin, Dieldrin, Endrin (yasaklanmı ),Endosulfan, Orta derecede toksik:Chlordane, DDT (Yasaklanmı ), Heptachlor,Kepone, Lindane,Mirex ,Toxaphene, üksek ya ,içeren KC ve beyin gibi dokularda birikirler. • Piretrin ve piretroidler Tip 1 piretroidler:(Permithrin); Na kanallarını bloke eder. Tip 2 piretroidler:(Cypermethrin, fenpropanate); sinir iletilerini bloke eder ve tekrarlayan depolarizasyon olu turabilir. Fungusit : Funguslara (Mantar) kar ı kullanılan ilaçlardır. S, Cu, Zn, Hg lı bile ikler tohum ilaçlamasında yaygındır. 1) Cıvalı bile ikler, 2)Bakır bile ikleri, 3) Pentaklorofenol, 4) Ditiyokarbamatlar, 5) Tetrametilthiuram di-sülfür (thiram), 6) Hekzaklorobenzen (HCB) Herbisit : Yabancı otlara kar ı kullanılan ilaçlardır. Paraquat (2,4-D ) veya yava (MCPA, 2,4,5-T) Biyolojik olarak ayrı abilirdirler.Memelilere dü ük toksisitedirler.Toksik etkisinden süperoksit radikallerin olu umu sorumludur. Özellikle hücre enzimlerinin inhibisyonu ve lipid peroksidasyonu yolu ile hücrelere zarar verebilir. Mollusit : Yumu akçalara kar ı kullanılan ilaçlardır. Rodentisit : Kemirgenlere kar ı kullanılan ilaçlardır. Warfarinin toksik etkisi antikoagulan olarak etkimesi ile ilgilidir. Vitamin K antimetabolitidir ve bu nedenle protrombin sentezini ve faktör VU'nin etkisini bloke eder. Striknin, Postsinaptik spinal kord motor nöronlarda nörotransmitter glisinin kompetitif antagonisti olarak etki eder. Nematisit : Nematotlara kar ı kullanılan ilaçlardır. Akarisit : Akarlara kar ı kullanılan ilaçlardır. Pestisitlerin Hayvanlar ve nsanlar Üzerine Olumsuz Etkileri Bir pestisit kimyasal bir madde ya da virüs veya bakteri gibi biyolojik bir ajan olabilir. Kimyasal pestisitlerin ço u hedef organizmaya seçkin etkinlik gösteremedikleri için hedef organizma dı ındaki organizmalarda da çe itli hastalıklara yol açar hatta öldürücü olabilirler. Bir pestisitin çevredeki hareketlerini onun kimyasal yapısı, fiziksel özellikleri, formülasyon tipi, uygulama ekli, iklim ve tarımsal ko ullar gibi faktörler etkilemektedir. Pestisitlerin püskürtülerek uygulanması sırasında bir kısmı evaporasyon ve da ılma nedeniyle kaybolurken, di er kısmı bitki üzerinde ve toprak yüzeyinde kalmaktadır. Havaya karı an pestisit rüzgârlarla ta ınabilir; ya mur, sis veya kar ya ı ıyla tekrar yeryüzüne dönebilir. Bu yolla hedef olmayan di er organizma ve bitkilere ula an pestisit, bunlarda kalıntı ve toksisiteye neden olabilir. Birçok pestisit insanlar için de zararlıdır. Kullanıldıkları canlıların yiyecek eklinde insanlar tarafından kullanılmaları sonucunda insanlarda yaygın hastalıklara ve istenmeyen sıkıntılı durumlara sebep olurlar. Kimyasal pestisitlerin ve etken maddelerinin akut toksik etkileri vardır. Karbamatlar, organofosfatlar ve klorlanmı hidrokarbonları içeren birçok pestisit genetoksik etkiye sahiptir. Tarım ile u ra an ve pestisite maruz kalan insanlarda yapılan çalı malarda bu bireylerde yapısal ve sayısal kromozom anomalileri ile karde kromatid de i iminde artmalar gözlenmi tir. ekil neotropikal bir balık türü olan Astyanax altiparanae eritrositlerinde gözlenen mikro nukleus ve nukleus anomalileri. Pestisitlerin kronik etkisine maruz kalan tarım i çilerinde birçok genetik hasarın yanı sıra karaci er, böbrek ve kaslarda bozukluklar görülmü tür. Pestisitin canlılar üzerindeki etkisi fetal ya amdan itibaren ba lamaktadır. Bu ilaçlar plasentadan fetüse geçmekte ve bunun sonucu olarak dü ükler, hiperpigmente ve hiperkeratatik çocuk do umları görülmektedir. Yapılan hayvan deneylerinde ise radyoaktif olarak i aretlenip anneye verilen pestisitin 5 saat sonra plasentadan fetüse geçti i ve fetüsün göz, sinir sistemi ve karaci erine yerle ti i gözlenmi tir. Organofosfatlı ve karbamatlı insektisitler ise etkilerini do rudan do ruya periferal ve merkezi sinir sistemi üzerinde göstererek canlı ya amını tehdit etmektedir. Bir çok pestisit insana, hayvanlara ve çevreye zarar vermektedir. Bununla ilgili ilk çalı malar 70'li yılların ba ında, UNEP Stokholm nsan Çevresi Konvansiyonu’nu hazırlayan süreçte göstermi lerdir. 30 yıl sonra ABD, Avustralya, Kanada, Japonya ve Yeni Zellanda, uluslararası baskılara boyun e erek küresel anla ma tasla ının olu turulmasına karar vermi lerdir. ekil pestisitlerin genel toksik metabolizması Bu çalı malar kapsamında KOK (Kalıcı Organik Kirleticileri) olarak adlandırılan içlerinde tarımda da kullanımı yaygın olan birçok kimyasal ürün bazı özel durumlar hariç yasaklanmı ve KOK özelli i ta ıyan yeni kimyasallarında üretilmesi yasaklanmı tır. Bu anla ma kapsamında; aldrin, endrin, toksafen, klordan, dieldrin, heptakol, mireks, DDT ve endüstriyel kimyasallar olan heksaklorobenzen ve PCB’ler yasaklanmı ve stokları takip altına alınmı tır. Türkiye'de yapılan birçok çalı mada anne sütlerinde belirli oranda bu kimyasallar bulunmu tur. Kalıcı Organik Kirleticilerden olan organik klorlu pestisitler ise birçok çalı mada tespit edilmi ve Toros da larında ise uzaktan ta ınım tespit edilmi tir. Tarım ilaçlarının kan hücreleri üzerinde de olumsuz etkileri vardır. Organofosforlu insektisitler eritrositlerin (kırmızı kan hücreleri) membran özelliklerini de i tirerek eritrosit fonksiyonun engellemektedir. Di er bazı pestisitler de eritrositlerin boyutlarının ve yüzey ekillerinin bozulmasına ve eritrosit antioksidan sistem enzimlerinin aktivitelerinin de i mesine sebep olmaktadır. ekil Pestisitlerin asetil kolinesteraz üzerindeki inhibisyonu. Protein yapınında olan enzimlerin çalı masını inhibitör maddeler ile engelenebilir. Engelleyici madde konsantrasyonu( nhibitör) belli bir limitin üzerine çıktı ında enzim konsantrasyonu ya am faaliyetleri için gerekli seviyenin altına dü mektedir. Bu ise ya am faaliyetlerinin aksamasına neden olmaktadır. te bu olaya «zehirlenme» adı verilmektedir. Pestisitlerin en önemli etkilerinden biri de asetilkolinesteraz enzimini inhibe etmeleridir. Bu durumda alt beyin kökünde solunum kontrol merkezlerinin baskılanması ile canlı ölüme gider. Yine pestisitlerde yapılan bir ara tırmada pestisitlerin TCA enzimlerinin (malat dehidrojenaz, süksinat dehidrojenaz) inhibe olmasına sebep oldu u bulunmu tur. Topra a geçen pestisitler güne ı ınlarının etkisiyle fotokimyasal degradasyona, bitki, toprak mikroorganizmaları ve di er organizmaların etkisiyle biyolojik degradasyona u ramakta; toprak katı maddeleri (kil ve organik madde) tarafından adsorlanıp desorplanmakta veya kimyasal degradasyona u ramaktadırlar. Toprak içine geçmi pestisitler kapiller su vasıtasıyla toprak yüzeyine ta ınmakta ve buradan havaya karı abilmektedir. Topra ın yapısı, kil tipi ve miktarı, organik madde içeri i, demir ve alüminyum oksit içeri i, pH’sı ve toprakta var olan baskın mikroorganizma türleri tüm bu olayları etkileyen faktörlerdir. Toprakta pestisitin tutulmasıyla hareketi ve biyolojik alımı engellenmekte ve çe itli ekillerde degradasyonu ile ya toksik özelli ini kaybetmekte ya da daha toksik metabolitlerine dönü ebilmektedir. Pestisitin kendisinin ya da toksik dönü üm ürünlerinin hedef olmayan yerleri veya organizmaları kontamine etmesi istenmedi inden tüm bu olayların bilinmesi ve incelenmesi önem ta ımaktadır. Pestisidlerin akut etkileri iyi bilinmekle birlikte kronik maruziyetin sonuçları konusunda yeterli bilgi yoktur. Pestisidlerin ço u östrojen reseptörlerini tutarak vücudu yanıltıp “endokrin” bozucu gibi davranırlar. Çe itli çalı malar pestisidler ile kar ıla ma ve solid kanser, hematolojik malignite geli mesi ve genotoksik etkilerin ortaya çıkması arasında pozitif bir ili ki oldu una i aret etmektedir. Pestisidler ayrıca mental ve emosyonel i levleri, sinir sistemini (nörodejeneratif bir hastalı a neden olarak), üreme sistemini de (do umsal defektlere neden olarak, fertiliteyi etkileyerek ve fetal ölümlere neden olarak, intratuterin büyüme gerili ine neden olarak) etkileyebilir. Klorlandırılmı hidrokarbonlar: Klorlandırılmı hidrokarbonlar yapılarında, karbon, hidrojen ve klor atomları ihtiva eden basit bir kimyasal sınıfı olu turur. 1940’lı yıllarda böcek öldürücü olarak kullanıma giren bu ilaçlar günümüzde önemini kaybetmi tir. Bu sınıfın üyelerinin çok güçlü temas ve mide zehiri etkileri yanında, solunum organlarına etkileri de söz konusu olabilir, sistemik özellikleri ise bulunmaz. Çevresel sorunlar nedeniyle bu grup üyeleri tercih edilmez yalnız endosulfan ülkemizde halen kullanılmaktadır. Endosülfanın molekülünde oksijen ve kükürt atomları bulunur. ekil endosülfanin Do ada yarılanma ömrü 3-7 gündür. Süt, ya ve dokularda birikme özelli i, grubun di er üyelerine göre çok dü üktür. Vücuttan hızla atılır. nsan üzerindeki toksik etkisi daha çok sinir sistemi üzerindedir ve ço unlukla iddetli kasılma krizleri eklinde kendini gösterir. DDT, (dikloro difenil trikloroethan) çok zehirli ve inatçı bir böcek öldürücüdür. Kolayca vücut dokusundaki ya larda çözülür ve gıda zincirinde birikmeye ba lar. 1939 yılında ke fedilen DDT, dünyada en yaygın biçimde kullanılan böcek ilacıydı. ekil DDT moleküler formülü Çevrede dayanıklı ve lipofil özellikleri nedeni ile biyoakkümüle olan pestisitlere klorlu hidrokarbon yapısındaki insektisitler örnek verilebilir. DDT ‘nin balıklar ve ku lar için çok öldürücü oldu u anla ıldı. Ku ların yumurtalarının kabuklarını zayıflattı ı ve üremelerini sonuçsuz bıraktı ı için az kalan birçok türün soyunun tükenmesine yol açacaktı. 19441969 yıllan arasında DDT üretimi 2 milyon tonu geçmi tir. Ancak 1950'lerden itibaren besinlerin DDT ile kontamine olarak hayvan dokularında birikmesi, zamanla bazı böcek su lannın DDT'ye rezistan olmaları nedeni ile kullanımları sınırlanmı tır. 1970'li yıllarda ABD ve Avrupa'da yasaklandı. ekil DDT besin zincirinde da ılımı ve birikimi DDT'nin zararlı oldu u Rachel Carson tarafından bulunmu tur. DDT kullanıldı ı zamanlar canlıların (insanlar, hayvanlar, bitkiler ve di er canlılar) büyük bir bölümü hasar görmü tür. DDT çok etkileyici bir ilaçtır ve bütün canlıları öldürebilecek bir etkisi vardır. Bu yüzden kullanımdan kalkmı tır. Klorlu hidrokarbon yapısındaki insektisitlerden dieldrin ve aldrinin de benzeri özelliklerle bazı ku cinslerinin yok olmasına neden oldu u gözlenmi tir. DDT'nin klorlandrlm hidrokarbonlar için bir model oldu u belirlenmi tir. Bu nedenledir ki yaplan çalmalar bu bileik üzerinde younlatrlmtr. DDT'nin en önemli özellikleri; • Kendisini parçalayan enzimlere karı yüksek dayankllk göstermesi, • Lipoidlerde iyi erimesidir. Üzerinde çok sayıda ara trma yaplmasna ramen, DDT'nin etki mekanizmasıtam anlamyla açklanamamtr. Ancak genel olarak omurgalı ve omurgaszlarda asl etkisinin sinir sistemi üzerine olduu kabul edilmektedir. Bu görü ü güçlendiren çeitli kantlar vardr. Bunlar; DDT ile zehirlenme belirtileri sinir sisteminin bozulması eklindedir. DDT uygulanmı farelerde sinir sistemine ula an DDT miktarı ile zehirlenme belirtisi arasında çok iyi bir korelasyon bulunmu tur. DDT'nin etki yeri böce in ba kısmındadır. Çünkü ba a yakın uygulanan DDT tozları, ayaklara uygulanandan daha etkili olmaktadır. DDT uygulanan bir alanda böcek ula an sinir uyartısımn ço alarak uzadı ını saptamı lardır. DDT'nin uzun süren mekanizmasıyla ilgili çalı malarda, DDT'nin, duyu sinirlerindeki kontrol sistemini bozdu u, sonunda artarak titreme ve çırpını lara yol açtı ı gözlenmi tir. Bu arada sinaps'larda asetilkelin toplanır. DDT'nin etkisi ile asetilkelini hidrolize eden kolinesteraz enziminin de görevi engellenir. DDT'nin uzun süren çırpını lara yol açması ve bunun sonucunda enerji harcamasının artması nedeni ile metabolik kaynakların tüketilmesinin böce in ölümüne neden oldu u ileri sürülmektedir. Nitekim DDT'nin oksijen tüketimini ani olarak arttırmasının belirlenmesi bu görü ü desteklemektedir. DDT'nin ısı ile ili kisi incelenmi ve dü ük sıcaklık derecelerinin DDT etkisini arttırdı ı gözlenmi tir. Organik fosforlu pestisitler: Organik fosforlu insektisitlerin bulunu u II. Dünya Sava ı sıralarına rastlar. Sinir gazı olarak geli tirilen bu bile iklerden en iyi bilinenleri tabun, sarin ve soman'dır. Daha sonra Almanya’da tarım ilaçı olabilecek organik fosforlu bile ikleri bulmu tur. Organik fosforlu insektisitler ba langıçta nikotinin yerine kullanılmaya ba lamı tır. Dünyada pestisit tüketiminin yakla ık % 45'ini bu grup bile ikler olu turur. Sentezlenmelerinin kolay olu u organik fosforlu bile iklerin çe itlenmesine neden olmu tur. Grup içersindeki etken maddelerin buharla ma, suda çözünme, kalıcılık, sıcakkanlılara zehirlilikleri gibi fiziko-kimyasal özellikleri dikkate de er farklılık gösterir. Bu nedenle de hemen hemen her zararlıya uygun özellikte organik fosforlu bir etken madde bulunabilir. Organik fosforlu pestisitler deri, sindirim ve solunum yoluyla etkili olur. Organik fosforlu pestisitlerin etki mekanizması ve kalıcılı ı genellikle fosfor atomuna ba lanan kimyasal yapının özelli ine ba lıdır. Bu grup hidroliz ve oksidasyon gibi kimyasal reaksiyonlardan büyük ölçüde etkilenir. Asetilkolin artı ı tüm vücutta olumsuz etkilere neden olur. Bunlar; • Parasempatik sistemin a ırı çalı ması, • Kalbin uyarılmasına ba lı olarak kan basıncının yükselmesi, • Çizgili kas kasılması, • Kaslarda hissizlik ve felce varan etkilerdir. Birçok organik fosforlu bile ik kendileri anti-kolinesteraz aktivitede oldukları halde, Parathion, Malathion gibi çok sayıda bile ikler kendileri, bizzat anti-kolinesteraz de illerdir. Ancak böcek bünyesinde insektisit etkili metabolitlere dönü ürler. Parathion oksitlenerek thiopaosphate (P=S)'tan phosphate (P=O)'a dönü ür. Bu madde paraoxon'dur. Malathion da benzer ekilde de i ir. Malathion vücutta karı ık Ionksiyonlu oksidazlar tarafından oksitlenerek malaoxon'a dönü ür .. Malaoxon kolinesteraz enzimini Malathion'dan 1000 defa daha fazla engellemektecdir. Farklı anti-kolinesteraz aktivite aynı zamanda farklı toksite'ye neden olmaktadır. Bu farklı toksisite Malathion'un memelilerdeki ve böceklerdeki metabolizmalarının farklılı ından kaynaklanmaktadır. Böylece Malathion'un selektif toksisitesi ortaya çıkmaktadır. LD50 de erlerine bakacak olursak, Malathion'un memelilere toksisitesi LD50 = 1.5 gr/kg ve sineklere toksisitesi LD50 = 30 mg/kg'dır . Karbamatlı insektisitler: Karbamik asit esterleri olan bu grup insektisitler organik fosforlu insektisitlere göre daha küçük bir sınıf olu turur. Calabar fasulyesinden sentezi yapılarak Neostigmine ya da kimyasal olarak N,N-dimethyl carbamate olarak isimlendirilir. ekil Metil karbamat Karbamat grubu insektisitler, direkt etkili asetil kolinesteraz inhibitörleridir. Ancak organik fosforlu insektisitlerle ilgili bölümde açıklandı ı gibi bu inhibisyon reversibldir ve bu nedenle toksik etki iddeti daha azdır. Kimyasal olarak asetilkolinesteraz enzimine ba lanır. Aynı enzimi engellemelerine ra men, bunu organik fosforlu insektisitlere göre farklı bir ekilde yaparlar. Karbamat grubu bile ikler temas yoluyla etkili olabildikleri gibi sistemik etkili de olabilir. nsan üzerindeki zehirlenme etkileri organik fosforlularla aynı olmakla beraber, enzim düzeylerinin normale dönmesi daha kısa sürede olur. Kimyasal insektisitlerin hepsi nörotoksik olup, hedef organizmaların sinir sistemlerine toksik etki gösterirler. Böceklerin merkezi sinir sistemleri (MSS) çok geli mi olup, memelilerinkine benzer. Aynı ekilde perifer sinir sistemleri (PSS) de benzerlik gösterir. Bu nedenle insektisitlerin toksik etki mekanizmaları ve hedef aldıkları organlar bütün türlerde aynıdır. Ancak bu toksik etki iddetli dozla (maruziyet süresi ve düzeyi, biyotransformasyon hızı, absorbsiyon yoluna ba lı olarak) ilgilidir. Sinir sisteminde sodyum, potasyum, klorür iyonlarının membran transportunu interfere ederek (organik klorlular, piretroidler gibi); spesifik enzimleri inhibe ederek; veya sinir uçlarındaki kimyasal nörotransmitterleri nörotoksisitelerini gösterirler. etkileyerek (organik fosforlular, karbamatlar gibi) ekil Pestisitlerin sinir üzerine etkisi. Nörotoksinler, sinir sisteminde a) protein sentezini etkileyerek; b) sinir aksonları boyunca elektrik impulslarının da ılımını bozarak; c) nörotransmitter (sinir iletimi) aktiviteyi bozarak; d) miyelin kılıfını bozarak etkilerini gösterirler. Organik fosforlubile iklerinfosfor Hizasyon yolu ile kolinesterazı engellemesine kar ılık, karbamatlı insektisitler. Molekül yapılarının asetilkoline benzerneleri nedeni ile yarı macı engelleyiciler olarak bilinmektedir. Öyle· ki, kolinesteraz enzimi asetilkolin ya da karbamatlı insektisitlerden hangisinin etkileyece i madde oldu unu fark edemez. Enzimlerin büyük ço unlu u karbamatlı insektisitleri etkileyece inden asetilkelin metabolize olamayacak ve böce in ölümüne yol açacak dozlarda birikecektir Bazı metabolik zehirler sinir sistemi ile sinirin i leyi ini sınırlandıracak ekilde etkili olmaktalar. Bunlara örnek olarak kürar, striknin’in ve koku veren sinir gazları gibi kimyasal harp için geli tirilmi zehirleri verebiliriz. Nasıl i gördükleri kesinlikle bilinmemekle beraber Nörotoksinler ço u kere iki sinir hücresinin birle ti i snapslar da i görürler. Dolayısıyla nörotoksinler impulsun sinir ucuna eri mesinden sonra müteakip siniri uyararak asetilkolin salgılanmasına mani oldukları gibi impulsun (uyartıların) geçmesini de engelleyerek öncelikle kalp atı ları, çarpıntı ve birtakım metabolik bozukluklara yol açmaktadırlar. Insectisid (böcek öldürücü) olarak kullanılan organik fosfatların ço u vücutta antikolinesteraz zehir etkisi hâsıl edip metabolizmanın çalı masını güçle tirirler. Hakeza I. Dünya harbinde bir sinir gazı olarak kullanılan Serin aminoasidin grubundan Sarın 9, Tabun ve Parathion da birer nörotoksindir. Asetil colinin fazlası kalp atı larını yava latıp kan basıncının dü mesine sebep olmaktadır. Aynı zamanda bu madde fazla tükürükte yapar. Kürar ve atropin ise a ız ve iltihapta kurumaya, susuzlu a, kalbin hızlı atmasına ve kan basıncının yükselmesine sebep olur. Keza atropin ve kürargibi zehirli nörotoksinler impuls ta ıyan asetil kolin tarafından i gal edilen organların sinir uçlarını felç yapabilmektedirler. Dolayısıyla felç sonucunda bu uyartılar söz konusu organlara iletilemeyecektir. Mesela Atropin sulandırılmı olarak Tıpta göz muayenesini kolayla tırmak için göz bebe ine tatbik edilmektedir. Zatin Atropin sülfat ve di er atropin tuzlar deriye tatbik edildiklerinde deride sinir uçlarını duyarsız hale getirmektedir. Böylece di çekimlerinde büyük kolaylık sa lamaktadır. Atropin aynı zamanda antikolinesteraz zehirler için bir panzehir olarak kullanılmaktadır. G. Amerika yerlilerinin dokuları ucunda ki kürar zehiri 7–8 asır öncesinden safla tırılarak elde edilmi , derken 1935 yılında ise Tıp alanında uygulamaya konulmu tur. Nitekim kürar halen ok tedavisinde kasların gev etilmesinde kullanılmaktadır. Reseptörleri duyarsız hale (vole) getirici kürar ve atropinin benzeri olan bir ba ka nörotoksin ise nikotindir. Anla ılan o ki nikotin merkezi sinir sisteminde bozukluklara sebep olan kuvvetli zehir niteli inde bir maddedir. Mesela 70 kilogramlık bir insan için nikotinin 0,3 gramdan azı bile öldürücü doz sayılabiliyor. Saf nikotin ilk defa tütünden ekstrakte edilmi . Derken Tıpta bir zamanlar narkoz olarak kullanılmı . Fakat nikotinle anestezi edilen hastaların nikotine kar ı bir alı kanlık kazandıkları tespit edilmi tir. Esasen sigara tiryakili inin kazanılması bu ekilde gerçekle mi tir Pyrethroit (Piretroit) insektisitler: Bu grup kimyasallar uzun süredir bilinmesine ra men son yıllarda çok önem kazanmı tır. Pyrethrum cinsine ait belirli türlerin çiçeklerinin ö ütülmesi ile elde edilen piretrum ekstraktı %1-2 pirethrins içerir. Do al piretrumların insektisit olarak birçok avantajları vardır. Bunlar, geni spektrumlu olmaları, memelilere kar ı zehirliliklerinin dü ük düzeyde olması ve do al ko ullarda kısa sürede dekompoze olmalarıdır. Piretroidlerin, memeliler için oldukça güvenceli fakat böceklere son derece toksik olmaları, çabuk biyodegradasyona u ramaları ve çevrede bu nedenle birikmemeleri en önemli özellikleridir. ekil Permethrin Allethrin molekül ekilleri Ancak, kolay bozulmalarının yanı sıra, üretim maliyetinin oldukça yüksek olması, üretiminin sürekli olmasındaki zorluklar do al piretroitlerin dezavantajlarındandır. Bazı piretroitlerin etkileri sıcaklıkla artmasına ra men, ço unlukla dü ük sıcaklıklarda etkinlikleri daha yüksektir. Sentetik piretroitler, ı ı a dayanıklı ve kalıntı etkisi yüksek insektisitler olarak tarımda geni kullanım alanı bulur. nsanlar üzerinde sistemik ve akut toksisiteleri dü üktür, ancak zehirlenme belirtileri organik fosforlu bile ik zehirlenmeleri ile karı tırılabilir. Herbisitler stenmeyen bitkiler ve yabancı otlan yok etmek için kullanılan herbisitlerin önemi gittikçe artmaktadır. Bitkilerdeki etkilerine göre herbisitler ikiye ayrılır. Bütün bitki türlerini etkileyen herbisitler seçici olmayan (nonselektif); belirli bitki türleri için toksik, di erleri için zararlı olmayanlara ise selektif herbisitler denmektedir. Bitkilerdeki etki yeri ve kullanma ekillerine göre herbisitler üç alt gruba aynlabilir: 1)Kontakt herbisitler: Bitki yaprak ve gövdesi ile temasta bitkiye zarar verirler. Bipiridil grubu herbisitler örnek verilebilir. 2) Sistemik herbisitler: Bitkinin vasküler sisteminde yayılarak bitkiye zarar verirler. Bu tip herbisitler bitkinin yaprak ve kökü ile temasta oldu unda, çok çabuk olarak bitkinin damarları tarafından absorbe olur. Klorofenoksiasetik asit türevleri örnek verilebilir. Kuvvetli kök sistemi olan yabancı otların yok edilmesinde kullanılır. 3) Bitkinin kök sistemini veya çimlenen tohumlarını etkileyen herbisitler: Topra a karı tırılan herbisit buradaki istenmeyen bitki tohumlarını yok eder. Arsenik asit, pentaklorofenol (PCP) örnek verilebilir. 1) 2, 4-diklorofenoksiasetik asit (2,4-D) ,2,4,5-triklorofenoksiasetik asit (2,4,5-T), 4kloro-2-metilfenoksiasetik asit (MCPA),TCDD Bu herbisitlerin ba lıca akut toksik etkileri kas sistemi ve MSS üzerinde olmaktadır.2,4-D yüksek dozda, hayvanlarda, karıncıklara etki ederek tamamen düzensiz kasılmalar olu turur yani ölümcül bir ritim bozuklu una neden olmaktadır. Tek dozla, birkaç saat içinde kaslarda zayıflık ,vücut hareketlerinde düzensizlik, kaslarda sertlik, havale ve koma görülür. Özellikle iskelet kasları üzerinde harabiyet olur. Ayrıca böbrek yetmezli i, karaci er harabiyeti ve akci erde ödem de olu abilir. nsanlarda akut zehirlenme belirtileri hayvanlardakine benzemektedir.3–4 gramla semptomlar açı a çıkar. Bu herbistlerde akut zehirlenmelerde ölüm oranı yüksektir. 2,4-D'ye, i leri nedeni ile maruz kalanlarda, deri ve soluma yolu ile absorbsiyon sonucu sinir iltihapları görülmektedir. Bu herbisitler ayrıca, insanlarda deri ile temasta dermatite neden olur. 2, 4, 5-T üretiminde çalı anlarda rastlanan bu iddetli dermatite "klorakne" denilmektedir. 1962–1969 yılları arasında Güney Vietnam Sava ında, 2,4- D ve 2, 4, 5-T karı ımı sava aracı (ormanlarda büyük odunumsu ve geni yapraklı bitkileri yok ederek askerlerin saklanmasını engellemek için)olarak kullanılmı tır. "Orange agent" olarak tanınan herbisitin kullanılması nedeni ile bu bölge halkı yüksek dozda (ki i ba ına 75.7 mg) TCDD'ye maruz kalmı tır. Daha sonraları halk arasında porfiria kuten tarda olayları, dü ük ve sakat çocuk do umlarının görülmesi TCDD ile ilgili olarak de erlendirilmi tir. Di er bir TCDD'ye maruz kalınması ile ilgili episod ise, 1976 yılında talya'da Seveso'da, hekzaklorofen üreten fabrikada kaza sonucu olmu tur. Üretimde kullanılan tetraklorobenzenin,170°-1809C'de hidrolizi sırasında yüksek miktarda olu an TCDD çevreye yayılarak halkın sa lı ını tehlikeye sokmu tur. Bu ki ilerde deri lezyonları (klorakne), %12 oranında dü ükler görülmekle beraber ba ka sistemik etkiler gözlenmemi tir. Dinitrofenoller Dinitrofenollerden 2,4- dinitro–6-metil fenol (DNOC), kontakt herbisitler olarak kullanılır. DNOC ilk organik herbisit olarak kullanılmı tır.1982'de Bayer Fabrikaları tarafından en eski sentetik yapılı bir insektisit olarak "Antinonnin" ticari ismi ile üretilmi tir. Ancak herbisit olarak kullanılmaya ba lanmı tır. Dinitrofenollerin sıcakkanlılara (insan, memelihayvanlar) ve bazı spesifik türdeki arılara toksisiteleri yüksektir. Dinitrofenoller oksidatif fosforilasyonu engelleyerek bazal metabolizmayı artırırlar. Bunun sonucu olarak da Akut zehirlenmede yorgunluk, bulantı, mide bozuklu u, a ın sıcaklık hissi,ciltte ate basması, terleme, ate , hızlı solunum, kalp atı sayısının dakikada 100’ün üzerine çıkması, düzensiz ve yüksek nabız, siyanoz, kramp, bilinç kaybı ve akci er ödemi görülür. Ayrıca dipiridilyum grubu ve heterosiklik herbistilerden de bahsetmek gerekir. Dipiridilyum grubu herbisitler(parakuat,dikuat) insanda da serbest radikal reaksiyonlar yolu ile toksik etkisini gösterir.Parakuatın olu turdu u süperoksit anyonları (0-2) vasıtası ile hücre zarındaki lipid peroksidasyonunu indüklemektedir. Heterosiklik herbistiler, etkin antitiroid maddelerdir.Kronik etkisi sonucunda guatr gözlenmektedir. Fungusitler Mantarlan yok ederek, ürünlerin bozulmasını engelleyen organik ve anorganik yapıda birçok fungusit vardır. Bazılan çok toksiktir ve birçok yaygın zehirlenmeler görülmü tür (cıvalı fungusitler, HCB gibi).Çok kullanılan fungusitlere: 1) Cıvalı bile ikler, 2)Bakır bile ikleri, 3) Ditiyokarbamatlar, 4) Tetrametilthiuram disülfür(thiram), 5) Hekzaklorobenzen (HCB) örnek verilebilir. Cıvalı fungusitlerin uygulandı ı besinler, yanlı kullanılmaları nedeniile, birçok ölümlere ve devamlı nörolojik bozukluklara yol açmaktadır. Bu nedenle kullanımları 1970'li yıllarda yasaklanmı tır. Ditiyokarbomatlar Ditiyokarbamat yapısındaki fungusitler tarımda yaygın bir ekilde kullanılırlar. Ditiyokarbamatlar, içerdikleri katyona göre isimlendirilirler. Örne in dimetilditiyokarbamatların çinko tuzu ziram, demir tuzu ferbam adını alır. Dietilditiyokarbamatlarda metal katyonu çinko ise zineb, manganez ise maneb, sodyum ise nabam ismini alır. Toksisiteleri: Dimetilditiyokarbamik asitin çinko tuzu (ziram) kristal yapıdadır ve suda az çözünür. Uygulayıcılar ditiyokarbamatları ciddi semptomlara neden olmayan zararsız bile ikler olarak kabul ederler. Ancak tahri edici etkileri vardır. Yüksek dozda maruz kalmayla hafif Burun mukoza dokularının iltihaplanması sonucu olu an rinit, farenjit, bron it ve dermatit olu abilir. Ayrıca formülasyonlarındaki aktif bile enlerinin ve kullanılan ta ıyıcıların bazı önemli etkileri gözlenmi tir. Örne in G6P-D eksikli i olan ki ilerde zinebin oral yolla veya deri ile absorbsiyonun akut hemolitik anemiye neden oldu u bilinmektedir. Di er taraftan bazı dimetilditiyokarbamatlann hayvanlarda teratojenik oldukları, nitrozolanarak kanserojenik nitrozaminlere dönü tükleri gösterilmi tir. Etilenbisditiyokarbamatlardan zineb (Zn tuzu) en önemlisidir. Maneb, nabam ve zinebin hayvanlarda teratojenik oldu u gösterilmi tir. Ayrıca çevrede in vivo bozunmalan sırasında etilen tiyoüre (ETU) verirler. Besinler bu parçalanma ürünlerini kalıntı olarak içerirler. ETU kanserojenik, mutajenik, teratojenik ve ayrıca antitiroid etki gösterir ( ekil 67). Fungusitin üretimi ve pi irme sırasında da (besindeki kalıntının) ETU'nun olu abilece i gösterilmi tir. Maneb etilenbisthiuram monosülfür üzerinden ETU'ya dönü ürken karbon sülfür (CS2) de olu ur. Genel olarak dü ük toksisiteleri oldu u kabul edilen ditiyokarbamatların uygulanmaları sırasında havada yüksek konsantrasyonda CS2,R.S ve metil izosiyanat bulunabilir. Tetrametilthiuram(Thiram) Tetrametiithiuram disülfür (Thiuram-D, TMTD) tarımda fungusit, insektisit ve Japon Beetle'a (Japonya'da ya ayan bir cins böcek) kar ı kullanılır. TMTD depolanması sırasında, uçucu olmadı ı için, dayanıklıdır. Fakat ince toz halinde iken hava ile karı ımı patlayıcıdır. Mukoz membranlara oldukça iddetli tahri edicidir, derideki tahri edici etkisi daha azdır. Toksisite absorbsiyonunu arttıran sıvı ve katı ya lar, ya çözücüleri mevcudiyetinde artar. Pentaklorofenol Pentaklorofenol (PCP) odun koruyucusu olarak termit (beyaz karınca),a ustos böce i gibi kın kanatlı böcekler ve mantarlara kar ı kullanılır. Fungusit ve bakterisit özelli inde olan PCP ve sodyum tuzu 1936'dan beri kullanılmaktadır. Tahri edici bir maddedir. Tozları göz ve burnu tahri eder. Deri ile absorbsiyonu önemlidir. Deri ile temasta dermatit yapar. Ba lıca sistemik toksik etkisi karaci er ve böbrek üzerindedir. Deney hayvanlarında, karaci er mitokondrilerinde yapısal de i meler yaptı ı gözlenmi tir. Ayrıca perifer sinirleri de etkiler. Nitrofenolik herbisitlere benzer ekilde dokularda oksidatif fosforilasyonu engelleyerek bazal metabolizmayı hızlandırır. Son yıllarda, ticari pentaklorofenolün de, 2, 4, 5-T'ye benzeyen maddeler de bulunmaktadır. Bu maddeler TCDD'den daha az olmakla beraber yine de çok toksik bile iklerdir. Teknik PCP karaci er büyümesi yapar, karaci er mikrozomal enzimlerini indükler. Bu etkiler, yan ürünlere ba lanmaktadır. PCP ve sodyum tuzunun çevrede kullanılmasının artması göl ve derelerin kirlenmesi riskini ortaya çıkarmaktadır. Özellikle balıklarda birikimi zararlı olabilir. Japonya'da sodyum tuzunun çeltik tarlalarında yabancı ot mücadelesinde kullanılması, sulama suyu ile balıklar için zararlı miktarda PCP'nin göl ve nehirlere geçmesine neden oldu u görülmü tür. Hekzaklorobenzen(HCB) Hekzaklorobenzen (HCB) 1954'te fungusit olarak kullanılmayaba lanmı tır. HCB aromatik klorlu hidrokarbon olup, hububat dezenfektanı içinde (%20–40 oranında) karı ım olarak bulunur. Tohum dezenfektanları HCB'den ba ka, Lindan (HCH) veya cıvalı fungusitleri içeren karı ımlar halinde uygulanır. Toksisite: HCB, di er klorluhidrokarbon yapısındaki insektisitler gibi dayanıklı ve biyokonsantrasyon faktörü yüksektir. Toksikolojik ve çevre açısından ortaya çıkardı ı sorunlar nedeni ile de artık Amerika Birle ik Devletlerinde ticari üretimi yapılmamaktadır. Ancak di er maddelerin (klorlu çözücüler) üretiminde yan ürün olarak olu maktadır. Maruziyet sonucu ölüm nedeni ise nörotoksik etki sonucudur. HCB, kronik toksisite açısından önem ta ır. Metabolizması yava tır. Lipidde çözünür olması nedeni ile ya oranı yüksek dokularda (adipoz doku) biyolojik birikime u rar. Mikrozomal enzim olan monooksijenaz enzimini indükler. Tekrarlanmı dozlar maruziyette, tremor(kasların istemsiz kasılması),bazı durumlarda ataksi(denge bozuklu u,hareketleri kontrol edememe) gibi nörolojik etkilerle saç dökülmesi,deride ka ınma ve soyulma görülür.Bazı deney hayvanlarında kronik maruziyetin doza ba lı olarak karaci er ve tiroidde tümör olu masının arttırdı ı gözlenmi tir. Fare ve sıçanlarda teratojenik etkileri gösterilmi tir. Hekzaklorobenzenin insanlara olan toksisitesi, 1955-1959 yılları arasında Türkiye'de Güney Do u Anadolu Bölgesinde, %10 HCB içeren tohum dezenfektanının tohumluk bu daylara uygulanmasına ba lı olarak, gözlenmi tir. Bu bölgede ya ayan halk, hububat kıtlı ı nedeni ile ilaçlanmı bu daydan üretilen unu tüketmi tir. Önceleri nedeni anla ılmayan yaygın bir hastalık (yeti kinlerde "kara yara" çocuklarda "pembe yara") yakla ık 4000 ki ide görülmü tür. Deride iltihap, renkli kabuklar ve döküntü, ı ı a kar ı hassasiyetle karekterize edilen bu hastalı a daha sonra "konjenital porfıria kutan tarda" tanısı konmu tur. iddetli vak'alarda akıntılı eklem iltihapları, el kemiklerinde osteoporosis geli mi tir. Hastahaneye yatırılanların %30'unda da tiroid bezlerinde büyüme olmu tur. Hastalık aile bireyleri arasında erkeklerde %76 ve erkek çocuklarında(4-14 ya arası) %18 oranında gözlenmi tir. Anne sütü ile beslenen bebeklerde "pembe yara" olarak tanımlanan bu zehirlenmenin, HCB ile kontamine hububat tüketen annelerin plasenta ve sütü ile maruz kalmaya ba lanmı tır. Çocuklarda zehirlenmenin %95'i ölümle sonuçlanmı tır. Bu epidemik zehirlenmenin nedeni 1958 de anla ılmı tır. Yapılan ara tırmalarda, ki ilerin semptomların ortaya çıkmasından önce birkaç ay süre ile oral yolla günde 50–100 mg HCB ve maruz kaldıkları hesaplanmı tır. Hükümet, nedeni anla ıldıktan sonra1959 yılında HCB kullanımını yasaklamı tır. Bundan sonra yeni geli meler olaylar 1963 yılma kadar azalarak ortadan kalkmı tır. Rodentisitler ki farklı tipte rodentisit vardır; Akut rodentisitler; Akut rodentisitlerin avantajı kısa ürede etki göstermeleridir. Ancak hedef dı ı canlılara yüksek derecede zehirlidirler ve çok azının spesifik antidodu mevcuttur. Ayrıca yem çekingenli i adı verilen ve kemirgenlerin yeniden yeme dönü ünü engelleyen olumsuz tesirleri mevcuttur. Antikoagülant rodentisitler;Antikoagülant rodentisitler karaci er mikrozomlarında Vitamin K sentezini engelleyerek ölümcül iç kanamalara yol açarlar. Akut zehirlerle kar ıla tırıldı ında etkilerinin nisbeten yava meydana gelmesi, nsan ve hedef dı ı canlılarda kazara alınma durumlarında spesifik antidotu olan Vitamin K1 ile müdahale imkanı verdi inden daha güvenlidirler. Antikoagülant rodentisitler Dünya Sa lık Te kilatı tarafından 1. ve 2. jenerasyon olarak sınıflandırılmı tır. Warfarin gibi 1. Jenerasyon rodentisitler arka arkaya birkaç kez yem tüketilmesi ( multiple doz) sonrası iç kanamaları ba latmaktadır. 2.Jenerasyon olarak adlandırılan rodentisitler (Difenacoum, Brodifacoum, vb), birinci jenerasyon rodentisitlere dirençli fare ve sıçanlarla mücadele etmek için geli tirilmekle beraber, bir kez yem tüketme ile öldürücü dozu verme imkanı tanırlar. Akut rodentisitlere örnek olarak; Çinko fosfit, Talyum sulfat,Bromethalin, Calciferol verilebilir. 1. jenerasyon anti-koagülantlara örnek olarak, Warfarin, Coumachlor,Coumatetralyl verilebilir. Warfarin Warfarin, K vitamininin ola an yapım ve yıkımını bozmaktadır. K vitamini, pıhtıla ma etmenlerinin amino-ucunda yer alan özgül glutamik asit rezidüelerine bir karboksil grubu ekleyen karaci erin bir enzimi olan gama karboksilazın yardımcı etkenidir. Fosfolipitlerin zarlara ba lanabilmeleri için, bu etmenlerin gama karboksilasyonu gereklidir. Varfarin, gama karboksilaz için gerekli bir yardımcı etken olan K vitamininin indirgenmi biçimini olu turmaktan sorumlu bir enzim olan K vitamini epoksit indirgeyiciyi engellemektedir. Varfarin varlı ında, pıhtıla ma etmenleri üretilmekte; ancak gama karboksilaz ile i levsel biçimlerine dönü meleri engellenmekte; bu da pıhtıla mayı engelleyici bir etki olu turmaktadır. 2. jenerasyon anti-koagülantlara örnek olarak Bromadiolone, Difenacoum, Brodifacoum verilebilir . 1. jenerasyon antikoagulan rodentisitler 1950'li yıllarda Norveç gibi bir kaç ülkede zehirlere kar ı direnç gösteren yada zehirli yemleri yemeyen sıçanlara kar ı kullanılmaya ba lanmı tır ve çok ba arılı sonuçlar vermi tir. 8 sene sonra yani 1958 yılında özellikle warfarinle yapılan rodentisit mücadelesinde sonuç alınamamaya ba layınca sebepleri ara tırılmı ve sıçanların warfarin'e kar ı direç gösterdi i yapılan testler sonucu anla ılmı tır. Bu sebeple yeni aktif maddelere ihtiyaç duyulmu tur. Bu ara tırmalara sonucunda direnç kırmak için çe itli moleküller ilave edilere yeni nesil antikoagulantlar yapılmı ve 2. jenerasyon denilmi tir. lk olarak difenacoum yapılmı ,daha sonraları brodifacoum, bromadiolone, flocoumafen ve difethialone piyasaya 2. nesil antikoagulant olarak çıkarılmı ve 60'lı yıllardan bu yana ha ere mücadelesinde etkin bir ekilde kullanılmaktadır. Bu maddelerin alınımı erken farkedilirse antidotları(kanın pıhtıla masını sa layan ilaçlar verilir) mevcuttur ama farkedilmezse ölümle sonuçlanan vakalar ya anabilmektedir. Nano maddelerin toksik etkileri: 10 milyondan çe it kimyasal maddenin kullanıldı ı tahmin edilmektedir. (REACH) her yıl piyasaya 200–300 farklı yeni kimyasal madde sürülmektedir. Nano boyuttaki malzemelerin zararlı etkileri u anda tam olarak bilinmemektedir.(Yeterli ara tırma, süre, bilgi, maddenin do ada izledi i yol, birikim, vb bilinmiyor.) Nano malzemelerin üretimi, ta ınması, kullanımı, yok edilmesi, gibi süreçlerde çevre ve insana etkileri de tam olarak bilinmektedir. Ba lıca nano materyaler unlardır: fullerenes (C 60) ,Tek cidarlı karbon nanotüpler (SWCNTs) çok duvarlı karbon nanotüpler (MWCNTs) ,gümü nano partiküller, demir nano partiküller, karbon siyahı,titanyum dioksit,alüminyum oksit , seryum oksit , çinko oksit , silisyum dioksit ,polisitren,e ndrimerlerin ,nanoclays. Uygun yolla ve uygun dozda canlı organizmalara verildi inde zararlı etki meydana getirme kapasitesine sahiptir. Bir etki meydana getirebilmesi için öncelikle belirli bir yoldan vücuda alınması, absorbe olması gereklidir. Sonuçta meydana gelen etkinin iddeti, organizmada etki yerine ula an madde miktarına ba lıdır. Kolloidal gümü ve gümü iyonlarıı anti mikrobiyal olarak uzun süredir kullanılmaktadır. Nano gümü , E.coli ölmesinde nanopartikül olmayan ve suda çözünebilen gümü iyonları kadar etkilidir. Nano gümü partiküller mikroplaron membranın dı ına çıkmasını engeller ve destabilize eder. Bu ölmü hücrenin içeri i ile ili kilidir ve spesifik bir mikrobiyal etkidir. Nano gümü memeli hücre membranlarını etkilemez. eklil nano maddelerin risk analizi En yaygın kullanılan titanyum dioksit UV ı ı a maruz kaldı ında fotokatalitik olarak etki gösterir. Sulardaki asidik pH ile E.coli bakterilerde ilave stres meydana getirmektedir. Fotokataliti e maruz kalan E.coli bakterilerinde ölümcül etki görülmü tür. Hücre membranlarında hidroksi radikalleri olu umu gözlenmi tir. En tehlikeli toksik madde olarak sigara Her bir sigara vücut için zehirli, tahri edici, kanser yapıcı ya da kanserin ortaya çıkmasını kolayla tırıcı 4000 ‘den fazla kimyasal madde içerir. Bunlardan kanserojen oldu u ispatlanan maddeler; arsenik, benzen, kadmiyum, hidrojen siyanid, toluen, amonyak ve propilen glikoldur. Sigarada Bulunan Bazı Zararlı Maddeler • Polonyum -210 (kanserojen) * Radon (radyasyon) * Metanol (füzeyakıtı) * Toluen (tiner) * Kadmiyum (akü mentali) * Bütan (tüpgaz) * DDT (böcek öldürücü) * Hidrojen siyanür (gaz odaları zehiri) * Aseton (oje sökücü) * Naftalin (güve kovucu) * Arsenik (fare zehiri) * Amonyak (tuvalet temizleyicisi) * Dibenzakridin (zehir) * Nikotin Karbonmonoksit: Tütün dumanında %1-%5 kadar bulunabilen bu madde, kanda karboksihemaglobin artı ına yol açarak oksijenin ta ınmasını aksatmaktadır. • Buna ba lı olarak doku organların beslenmesi bozulur, ki inin i kapasitesi azalır. Karbonmonoksit ayrıca, kandaki C vitamininin azalmasına yol açar. Ayrıca sigara içindeki irritan (tahri edici) maddeler, solunum yollarında daralmaya sebep olur. Solunum yollarının yabancı maddelerden, kirlerden, mikroplardan temizlenmesinde rol alan epitel tabakanın bozulmasına ve a ırı mukus olu umuna sebep olur. Özel Artıklardaki Tehlikeli Maddeler Kullandı ımız birçok kimyasal madde tehlikeli madde olma özelli ini ta ıyor ve ambalajı üzerinde bu özelli ini belirten çe itli i aretler görüyoruz. Tehlikeli maddeler; patlayıcı, parlayıcı, kolay yanıcı, yakıcı, zehirli, mikrop bula tırıcı, radyoaktif, a ındırıcı, kendi kendine tutu an, ıslandı ında yanan ve di er tehlikeleri olu turan maddelerdir. Üretim prosesinde kullandı ımız birçok ürün bu özellikleri ta ıyor. Belki bunun bilincindeyiz ve bu maddeleri kullanırken, depolarken dikkatli davranıyoruz. Belki de kullandı ımız maddenin bu özelli ini bilmiyoruz ve olu turdu u tehlikenin farkında de iliz. Tehlikeli maddelerin özellikleri 11.7.1993 tarihli Resmi Gazete’de yayınlanarak yürürlü e giren Zararlı Kimyasal Madde ve Ürünlerin Kontrolü Yönetmeli i’nde tehlikeli madde özellikleri a a ıdaki ekilde tanımlanmı tır: Patlayıcı: Belli bir sıcaklık ve basınçta herhangi bir hızda gaz olu turarak kimyasal reaksiyon olu turan ve bu yolla çevresindekilerin zarar görmesine neden olabilecek katı veya sıvı halde madde veya maddelerin karı ımı demektir. Parlayıcı sıvılar: Parlayıcı kolay yanabilen demektir. Kapalı hazne deneyinde 60.5 0C, açık hazne deneyinde de 65.6 0C altındaki sıcaklıklarda parlayıcı buhar bırakan sıvılar, sıvı karı ımları, çözeltide veya süspansiyonda katı madde karı ımları ihtiva eden sıvılardır. (Örne in, boya, vernik, cila gibi maddeleri içerip tehlikeli özellikleri nedeniyle ba ka bir sınıfa dahil edilmeyen maddeler içeren maddeler) Parlayıcı katılar: Patlayıcı sınıfından ayrı olarak, ta ıma artları altında kendi inden kolayca yanabilen veya sürtünme sebebiyle yangına veya yangın ba lamasına sebep olan katılardır. Kendi inden yanmaya müsait katılar: Normal ta ıma ko ullarında veya havayla temas halinden ısınmaya ve bu ekilde yanmaya müsait maddeler.Suyla temas halinde parlayıcı gazlar bırakan maddeler: Suyla temas durumunda kendi inden parlayan veya tehlikeli sayılabilecek miktarda parlayıcı gazlar bırakan maddeler. Oksitleyici: Kendilerinin yanıcı olup olmamasına bakılmaksızın, oksijen verme yoluyla di er maddelerin yanmasına neden olan veya katkıda bulunan maddeler. Organik peroksitler: Kendi kendine hızlanan egzotermik bozunmaya u rayabilecek olan ısıl açıdan dengesiz organik maddelerdir. Toksik (zehirli) : Yutulması veya solunması sonucu insan vücudunda dü ük oranlarda bulunması ile yada deriyle temas etmesi halinde öldürücü etkiye sahip akut etkiler gösterebilecek maddeler. Enfekte edici maddeler: Ya ayan mikroorganizmalar veya onların toksinlerini içeren ve bu nedenle de insan ve hayvanlarda hastalık yaptı ı bilinen ya da tahmin edilen maddelerdir. Korozif maddeler: Canlı dokuyla temas halinde kimyasal olarak, geri dünü lü ya da geri dönü süz ciddi zararlar verebilen, su veya hava ile temasında korozif duman yayan, sızıntı halinde di er mallara ya da ula tırma araçlarına zarar verebilen hatta tümüyle tahrip edebilen veya ba ka türden tehlikeler yaratabilen maddeler. Hava veya suyla temas halinde toksik gaz yayılması: Hava veya su ile temas halinde tehlikeli sayılacak miktarda toksik gazlar yayan maddeler. Ekotoksik: Serbest halde bulunmaları durumunda, biyoakümülasyon yoluyla çevre üzerinde ani veya gecikmeli olarak olumsuz etkiler yaratan veya yaratabilecek olan ve/veya biyotik sistemlerde toksik etkiler yaratan veya yaratması muhtemel maddelerdir. Bu tehlikeli özellikleri ta ıyan maddelerin depolanması ve ta ınması sırasında, maddenin çevre için olan tehlikelerini, koruma tedbirleri ve tehlikeli özelli ini belirten i aret ve yazıları ta ıyan etiketlerin üzerinde bulunması gerekmektedir. Tehlikeli maddelerin etiketlenmesi Zararlı madde veya ürünleri kullanan ki iler, bunların özelliklerine göre etiketlenmesinden sorumludur. Üreticiler, bu etiketlerde üreticinin adı ve adresi, maddenin kimyasal ve kapalı formülü, ürünlerin ticari adı, amaçlanan kullanım alanları ve içeri ine giren maddelerin tehlike sembollerini, özel tehlikelere kar ı dikkat çekici ”çok iddetli patlayıcı”, “ iddetli zehir” gibi ikazlar ve maddeler ait olan risk ve güvenlik önlemleri hakkında bilgiler, tehlike sembolü, kimyasal tanımı ve etkin madde yüzdesi hakkında bilgiler vermekle yükümlüler. Bu maddelerin kullanıldı ı i letmelerde de kullanıcılar, bu sembolleri bilmeli ve ürün buna göre i lem görmeli ve depolanmalı. Böylece, maddelerin olu turaca ı tehlike ve risklere kar ı gerekli önlemler alınarak, güvenli bir kullanım sa lanır. Bu etiketler kabın büyüklü üne uygun ve görünebilir boyutlarda olmalıdır.Tehlikeli özellikleri gösteren etiketler de unlardır: Depolama Tehlikeli maddeler, ta ıma ve depolama esnasında çevre ve insan sa lı ına zarar vermeyecek ekilde ambalajlanmalıdır. Içinde bulunan maddenin özelliklerini gösteren etiketler kap üzerinde bulunmalı ve bu ikazlara uygun olarak depolanmalı ve kullanılmalıdır. Tehlikeli maddelerin kondu u depolar, depolanan maddenin olu turabilece i zararlar göz önüne alınarak, gerekli ısı, izolasyon, yıldırımdan koruma, havalandırma, alarm, yangın söndürme gibi sistemlerle donatılır ve amaca uygun malzemeyle in a edilmelidir. Depolara ve bunların yakınına, depolanan madde veya ürünlerin yükleme, bo altım ve kullanımları esnasında ortaya çıkabilecek tehlikeler ve bu tehlikelere kar ı korunma önlemleri ile ilgili uyarı i aretleri asılmalıdır. Yönetmelikte tehlikeli maddelerin depolanması ile ilgili olarak yapılan sınıflandırma a a ıdaki gibidir: Kaynaklar o F. Holleman, E. Wiberg, “Lehrbuch der Anorganischen Chemie”, Walter de Alexander Rether, 2002, Doktora Tezi, Münih Teknik Üniveristesi, Entwickgill und Charakterisierung wasserlöslicher Benzoylthioharnstofffunktionalisierter Polymere zur selektiven Abtrennung von Schwermetallionen aus Abwässern und Prozesslösungen o Available: http://www.umweltbundesamt.de/ uba-info-daten-t/datent/ o Bigersson, O. Sterner, E. Zimerson, Chemie und Gesundheit “Eine verstndliche Einführung in die Toxikologie”, VCHVerlagsgeselschaft, 1988, ISBN 3-52726455-8 o Dökmeci I. Toksikoloji: Zehirlenmelerde Tani ve Tedavi. 3. baski, Istanbul, Nobel Tip Kitabevleri, 2001:1-52. o DR, Marshall WJ. “Heavy Metal Poisoning and Its Laboratory Investigation” (Review Article), Annals of Clinical Biochemistry 1999; 36: 267-300. o Gallo MA. History and scope of toxicology. In: Klaassen CD, ed. Casarett and Dull’s Toxicology: The Basic Science of Poisons, 6th edition, USA, McGraw-Hill, 2001:3-10. o Ramutsaki IA, Ramoutsakis YA, Tsikritzis MD, Tsatsakis AM. The roots of toxicology: an etymology approach. Vet Human Toxicol 2000; 42:111. o Gruyter Verlag, New ork, 1995, ISBN 3-11-012641-9 o http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/phs5.html o http://www.epa.gov/epaoswer/hazwaste/minimize/cadmium.pdf o http://www.healthy.net o http://www.inchem.org o http://www.msceast.org/hms/res_field.html o http://www.msceast.org/hms/res_field.html o http://www.osha-slc.gov/SLTC/cadmium o Informationen des Umweltbundesamtes: Umweltkatastrophen. [Online]. o John H. Duffus, “Environmental toxicology”, New York : Wiley, 1980 8. European Commission DG ENV. E3 Project ENV.E.3/ETU/2000/0058, “Heavy Metals in Waste” February 2002, Danimarka o John H. Duffus, Howard G.J. Worth, “Fundamental toxicology for chemists”, Cambridge, UK : Royal Society of Chemistry Information Services, c1996 5. Baldwin o Koeman JH. Toxicology, history and scope of the field. In: Niesink RJM, Vries J, Hollinger MA, eds. Toxicology: Principles and Applications, 1st edition, USA, CRC Press, 1996: 3-14. o Lascaratos JG, Marketos SG. The carbonmonoxide poisoning of two Byzantine emperors. J Toxicol Clin Toxicol 1998; 36: 103-107. o Moog FP, Karenberg A. Toxicology in the old testament. Did the High Priest Alcimus die of acute aconitine poisoning? Adverse Drug React Toxicol Rev 2002; 21: 151-6. o Trace Elements in Human Nutrition And Health” World Health Organization Geneva 1996. o umweltkatastrophen.htm. [15.12.97]. o Walter Mertz, “Trace Elements in Human And Animal Nutition-15th Edition” Volume 1 1987 Academic Pres. o Wax PM. It’s happening again. Another diethylene glycol mass poisoning. J Toxicol Clin Toxicol 1996; 34:517-520. o Wax. PM. Historical principles and perspectives. In: Goldfrank LR, Flomenbaum NE, Lewin NA, Weisman RS, Howland MA, Hoffman RS, eds. Goldfrank’s Toxicologic Emergencies, 7th edition, USA, The McGraw-Hill Companies, 2002:117. o Wax. PM. Toxicologic plagues and disasters in History. In: Goldfrank LR, Flomenbaum NE, Lewin NA, Weisman RS, Howland MA, Hoffman RS, eds. Goldfrank’s Toxicologic Emergencies, 7 th edition, USA, The McGraw-Hill Companies, 2002: 23-34. o ww.umweltbundesamt.de/ htm.[15.12.97]. uba-info-daten- t/daten/umweltkatastrophen. o Eurotox Basic Course Notes; EUROTOX Basic Toxicology Course organized by the Hellenic Society of Toxicology and the University of Crete (Heraklion, Crete Greece - October 18 – 23, 2010). o Rasyonel Tedavi Yönünden Tıbbi Farmakoloji, Kayaalp, S.O. (Ed.), 12. baskı, 2009. o Farmakoloji Ders Kitabı, T. Arda Bökesoy, clal ,Çakıcı, Mehmet Melli (Eds.), Türk Farmakoloji ,Dene i, 2000. o Lippincott’s Illustrated Reviews, S. Zengero lu, A. Murat Zengero lu (Çeviri), Güne Kitabevi, 2. baskı. o Kaldirik (Trachystemon orientalis) bitkisi polifenol oksidaz enzimi üzerine, metallerin etkisi SAÜ. Fen Bil. Der. 17. Cilt, 3. Sayı, s. 399-405, 2013 SAU J. Sci. Vol 17, No 3, p. 399-405, 2013 o Kayhan et al Journal of FisheriesSciences.com., 3(2): 153-162 (2009) o Mercan U. YYU Vet Fak Derg. 2004, 15 (1-2):91-96 o Agricultural and Biological Sciences » "Pesticides - Advances in Chemical and Botanical Pesticides", book edited by R.P. Soundararajan, ISBN 978-953-510680-7, Published: July 25, 2012 under CC BY 3.0 license o S. Aksoy, Bazı organik sentetik insektisitierin etki mekanizmaları Türk. Bit. Kor. Derg, (1982) 6: 111-126. o Vural, N. ‘Toksikoloji’, Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Yayınları No: 73, Ankara, 2005 o Atlı ekero lu, Z., ekero lu, V. 2011. Genetik Toksisite Testleri. TÜBAV Bilim Dergisi, 4(3): 221-229. o Mateuca, R., Lombaert, N., Aka, P.V., Decordier, I., Kirsch-Volder, M. 2006. Chromosomal Changes: nduction,Detection, Methods, And Applicability n Human Biomonitoring. Biochimie, 88: 1515-31. o Choy, W.N. 2001. Genetic Toxicology And Cancer Risk Assessment. Marcel Dekker, New York, 29-187. o Mccann, J., Choi, E., Yamasaki, E., Ames, B.N. 1975. Detection Of Carcinogens As Mutagens n The Salmonella/Microsome Test: Assay Of 300 Chemicals. Proc Nat Acad Sci, 72: 5135-39. o Maron, D.R., Ames, B.N. 1983. Revised Methods For The Salmonella Mutagenicity Test. Mutat Res, 113: 173-215. o ekero lu, Z.A., ekero lu, V., Kolören, Z. 2011. The n Vitro Alkaline Comet Assay n Genetic Toxicology. JABS, 5(13): 49-54. o www.uvkb.net o www.vikipedi.com o http://www.turktox.org.tr/?go=24 o http://www.renkliweb.com/saglik/sigaranin-icindeki-kimyasal-zararli-maddelernelerdir.html#ixzz1Cz3kMkt2 o Evans, H.J. 1984. Human Peripheral Blood Lymphocytes For The Analysis Of Chromosome Aberrations n Mutagen Test In: Kilbey, B.J., Legator, M., Nichols, W., Ramel, C., Eds., Handbook Of Mutagenicity Test Procedures,Elsevier Science, Amsterdam, 405–427. o Preston, R.J., Dean, B.J., Galloway, S., Holden, H., Mcfee, A.F., Shelby, M. 1987. Mammalian n Vivo Cytogenetic Assays: Analysis Of Chromosome Aberrations n Bone Marrow Cells. Mutat Res, 189: 157–65. o Topakta , M., Rencüzo ulları, E. 2010. Sitogenetik. Nobel Yayın Da ıtım:Ankara, 87-91. o Fenech, M. . 2000. The n Vitro Micronucleus Technique. Mutat Res, 455: 81-95. o Güven K, Biyokimyasal ve Moleküler Toksikoloji. I.Baskı, Diyarbakır: Dicle Üniversitesi Basımevi,1999. o Dizdaro lu M (1994). Chemical determination of oxidative DNA damageby gas chromatography-mass spectrometry. Methods Enzymol, 234, 3-16. o Dizdaroglu M (1998). Facts about the artifacts in the measurement of oxidative DNA base damage by gas chromatography-mass spectrometry. Free Radic Res, 29 (6): 551-63. o Atmaca E Aksoy. A. Oksidatif DNA Hasarı ve Kromatografik Yöntemlerle Tespit Edilmesi YYU Veteriner Fakultesi Dergisi, 2009, 20 (2), 79 - 83 o