Biyoelementler 2.pdf

2.01.2024 BİYOELEMENTLER II Kurul 1002 DOÇ. DR. CEM HOROZOĞLU HALİÇ ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ TIBBİ BİYOKİMYA ANABİLİM DALI ESER ELEMENTLER 100 mg/günden daha az miktarlar gereklidir. Vücut sıvı ve dokularında µg/dL ve mg/kg düzeylerinde bulunurlar. Fe, Cu, Zn, Mn, Cr, Se, Mo, Co ve I Eksik alı...

2.01.2024 BİYOELEMENTLER II Kurul 1002 DOÇ. DR. CEM HOROZOĞLU HALİÇ ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ TIBBİ BİYOKİMYA ANABİLİM DALI ESER ELEMENTLER 100 mg/günden daha az miktarlar gereklidir. Vücut sıvı ve dokularında µg/dL ve mg/kg düzeylerinde bulunurlar. Fe, Cu, Zn, Mn, Cr, Se, Mo, Co ve I Eksik alındığı zaman fonksiyon bozukluğu oluşturan ve fizyolojik dozlarda bu bozukluğu önleyen element esansiyel kabul edilir. Enzim aktivitesinde kofaktör veya katalizördürler. Normal doku fonksiyonu için şarttırlar. Sıklıkla enzimin aktivatörü olarak metal içeren bir metalloenzim olmasından dolayı önemlidirler. Temel atılım yolu feçesdir. Fakat idrarla atılan eser elementler de mevcuttur 2.01.2024 DEMİR (Fe) Demir yer kabuğunda en bol bulunan elementlerden birisidir. 70 kg’lık bir insanda ortalama 4-5 gr demir bulunur. - %70’i hemoglobinde (~ 2,5 gr) = HEM DEMİRİ - %25’i ferritin ve denatüre olmuş ferritin yapısındaki hemosiderinde - % 3-4’ü miyoglobinde - % 0,1’i sitokromlarda - % 0,1’i demir-enzim komplekslerinde - % 2’si hücreler arası sıvıda - % 0,1’i plazmada(~ 2,5 mg) transferrine bağlı olarak bulunur. Serum demir düzeyinin normal değeri insanlarda 90-120 g/dL kadardır. Plazma demir konsantrasyonu, vücut demir miktarını yansıtmaz. Demirin çok az bir kısmı plazmadadır. Fe /Bileşik & Fonksiyon Hemoglobin O2 transportu, kan Miyoglobin O2 depolama, kas Enzimler H2O2 detoksifikasyon Katalaz Peroksidazlar Sitokromlar Demir-Sülfür Transferin Ferritin, Hemosiderin Oksidasyon Elektron transferi Elektron transferi Demir transportu Demir depolanması 2.01.2024 Demire günlük ihtiyaç; yaşa ve koşula bağlı olarak değişir. 0 -2 yaş arası ve adelösans çağı en fazla Fe ‘e ihtiyaç vardır. Koşullar: Gebelikte ve laktasyon döneminde, kanamalar Sonrası Fe’e ekstra ihtiyaç duyulan dönemlerdir. DEMİR EMİLİMİ Besinlerle alınan demirin %10-15’i (1-2mg), Fe+2 (ferroz) formunda mide-duedonum geçişinden aktif transport ile emilir. Besinlerde demir; 1) Hem formundaki demir (organik demir) –Hem-demir 2) Protein, aa ve organik asidlerle kompleks yapmış halde, Fe+3 formunda anorganik demir (non-hem demir) olmak üzere iki formda bulunur. Non-Hem Demir Emilimi Non-hem demirin yapısındaki demir, ferrik(+3) yapılar halindedir. Bu formu biyolojik olmadığı için, Fe3+ intestinal epitelden transport olmadan önce, koenzim olarak C vitamini kullanan ferritin redüktaz enzimi tarafından Fe2+ formuna indirgenmelidir. Bu işlem mide asidi varlığında gerçekleştirilir. İndirgenme reaksiyonusonunda çinko, bakır, kobalt gibi metal iyonlarını da taşıyan divalan metal transporter 1 (DMT1) tarafından enterosite demir alımı gerçekleştirilir. Tetrasiklin, proton pompa inhibitörü, fitat (yüksek lifli diyet), kalsiyum, fosfat, tannat, oksalat ve fenolik bileşikler(çay, kahve) ise non-hem demirinin absorbsiyonunu engeller. 2.01.2024 Hem Demirin Emilimi Hayvansal gıdalarda bulunan bulunan hemoglobin, barsakta intestinal enzimlerle hem ve globuline ayrılmakta, globulin yıkım ürünleri hem ve inorganik demiri soluble halde tutarak absorbsiyonu kolaylaştırmaktadır. Ferroz (Fe2) formundaki Hem demiri, duodenal enterosite eskiden ‘’hem vesikülü’’ denilen şimdi ise yeni tanımlanan ‘’hem taşıyıcı protein 1’’ denilen özel bir taşıyıcı ile girer. Hem demirinin emilimi için, duodenal düşük pH ve emilimi kolaylaştıran askorbik asit, sitrik asit gibi faktörlere gereksinim yoktur. Besinlerde bulunan demir bağlayıcılardan da etkilenmez. Sadece kalsiyumun emilimi olumsuz olarak etkilediği gösterilmiştir. DEMİR’İN TRANSPORTU Barsak epiteli içine alınan Fe’in kana verilmesinde; Demirin dolaşıma aktarımı bazolateral membranda, ferroportin (FPN1) olarak adlandırılan taşıyıcı ve hephaestin aracılığı ile gerçekleştirilir. Ferroportin sadece enterosit, makrofaj, hepatosit ve plasental hücrelerin membranında bulunan bir demir taşıyıcısıdır. Hephaestin ise, Retiküloendotelial (RES) makrofajları ve hepatositlerden serbestleşen demirin oksidasyonunu sağlayan seruloplazminin homoloğudur. Enterositlerde sentezlenir ve membranın bazolateral yüzüne bağlı halde bulunur. Plazma’da ki demirin taşınmasında; Plazmada ferrik demir Fe3+ , transferrine (serbest taşınamaz toksik kararsız bileşik) bağlı olarak taşınır. Transferrine bağlı demir, kemik iliğine taşınır ve depolanır. Depoda demir, ferritin (Fe3+ ) ve hemosiderin şeklindedir. 2.01.2024 2.01.2024 DEMİR (Fe) Demir Atılımı: Duedonum ve jejenum’dan döküntüler şeklindedir. Bu döküntüler feçes yolu ile atılır. İdrar ve ter yolu ile de bir miktar atılır. Demirin Fonksiyonları: Hemoglobinin yapısında yer alan Fe2+ dokulara oksijen taşınmasını sağlar. Miyoglobin yapısında bulunan demir, kaslara taşınan oksijenin depolanmasında etkilidir. Sitokrom c oksidaz, sitokrom p450, sitokrom b5, katalaz, peroksidazlar, gibi hem proteinler gibi bileşikler redoks reaksiyonları için vazgeçilmez öneme sahiptir. Flavinli enzimlerde hem yapısında olmayan demir bulunur (Süksinat dehidrogenaz vs. –TCA) Demir Metabolizma Bozuklukları Demir metabolizmasının başlıca bozuklukları demir eksikliği veya aşırı birikimidir. Demir eksikliği: Dünyadaki en yaygın besinsel eksikliktir. Her yaşta görülebilir. Demir Yetmezliği (Anemi) Yetersiz alınım (Beslenme alışkanlığı) Bozulmuş alınım (GIS’de malabsorbsiyon ve cerrahi girişimler) Artmış Kayıp (GIS ve menstrual kanama) Sık tekrarlayan gebelik 2.01.2024 Demir Fazlalığı Organlarda belirgin bir hasara yol açmaksızın aşırı demir birikmesi hemosideroz ; Organ hasarı ile birlikte olan demir birikmesi hemokromatoz olarak adlandırılır. Demir Fazlalığı durumu; Alınım ve emilim fazlalığı (akut, kronik) Çocuklarda demir tabletlerinin yanlış alınımı. Asitli diyet ve demirli kaplarda yemek pişirilmesi. Damardan demir yüklenmesi, kan transfüzyonu Karaciğerde siroz, pankreasta diabet oluşumu BAKIR (Cu) • Erişkin insan vücudu 80-150 mg Cu içerir. • Sitokrom oksidaz, SOD, lizil oksidaz gibi pek çok enzimin bileşenidir. • Feçes,idrar, ter ıtrah yollarıdır. • Doku konsantrasyonu 1.5-2.5 µg/g • Biyolojik sistemlerde hem +1 hem +2 değerlikli bulunur • % 50 si kas ve kemik dokusunda (büyük kütle nedeniyle) • Bakırın esas depo yeri(Cu 30-50 µg/g kuru doku ağırlığıdır) KC’dir. • Böbrek, kalp ,eritrosit • Çok sayıda metalloproteinle ilişkili 2.01.2024 Cu Metabolizması Büyük bir kısmı duodenum, az bir kısmı mideden emilir. Cu, barsak mukoza hücrelerinde metallothionin ile birleşir. Emilen Cu; Bakır-albumin, bakır-histidin kompleksleriyle KC’e taşınır. • Dolaşımda az bir kısmı dokuda ise majör olarak albümin ve transkuprein taşıyıcı olarak rol oynar. • Çoğunluğu seruloplazmine bağlı olarak bulunur. Bakır Metabolizması Bozuklukları Serum bakır düzeyinin normalden yüksek olması hiperkupremi Serum bakır düzeyinin normalden düşük olması hipokupremi olarak tanımlanır. Wilson Hastalığı (Hepatolentiküler Dejenerasyon): Nadir görülen, otozomal resessif bir hastalıktır. Vücutta Cu konsantrasyonunun artması ve artan bakırın vücutta özellikle KC, böbrek, beyin,kan hücrelerinde ve iris de birikmesi ile KARAKTERİZEDİR. Menkes Sendromu: X kromozomuyla resessif geçen bir hastalıktır. Bu hastalıkta besinle alınan bakır gastrointestinal yoldan emilir, ancak hücre içi CuATPazın genetik yokluğuna bağlı olarak vasküler aralığa taşınamaz. Çocuklarda anormal saç yapısı, depigmentasyon, büyüme geriliği, ilerleyen nörolojik dejenerasyon ve hayatın ilk yıllarında ölüm olur. 2.01.2024 ÇİNKO • Demirden sonra en bol bulunan ikinci eser element • +2 değerlikte • Tüm organ, doku ve vücut sıvılarında yer alır • Çinko bakımından zengin olan dokular prostat (semende yüksek konsantrasyonda bulunur), karaciğer, saç, böbrek, retina, kemik ve kastır. • Vücuttaki toplam miktarı: 1.4-2.3 g • Besinlerle alınan çinkonun %15-30’u duodenumdan ve proksimal jejenumdan emilir. • Çinko metabolizmasında rol oynayan başlıca organ KC’dir. • %70 oranında dışkı ile atılır. İdrar ve ter ile de bir miktar kayıp olur. Çinkonun Fonksiyonları • Eritrosit karbonik anhidrazı, süperoksid dismutaz, alkol dehidrojenaz, glutamat dehidrojenaz, böbrek fosfatazı, karboksipeptidaz, ürikaz gibi enzimlerin yapısına katılır veya bu enzimlerin fonksiyon görmesi için gereklidir. • Tat duyusunda temel rol oynayan tükürük gustininin yapısına katılır. • Beyin damarlarında ve koronerlerde genişlemeler sağlayarak iskemik durumları iyileştirir. • Çinko pankreasın beta hücrelerinden salının insülin’in bir parçasıdır.sentezlenmesi, depolanması ve salınmasında da rol alır. 2.01.2024 Çinko, yara iyileşmesinde rol oynar. Zn, timidin kinaz, DNA ve RNA polimerazın yapısal bileşenidir. Replikasyon ve protein sentezinde etkilidir. DNA ‘ya bağlanarak gen ifadesinin düzenlenmesinde rol oynayan çinko parmak proteinlerin konformasyonlarının stabilizasyonu ve DNA’ya bağlanabilmesi için çinko gereklidir. Zn eksikliğinde peotein sentezinde azalma , büyüme ve gelişme de gerileme görülür. Retinol bağlayıcı protein yapısında da yer alır. Eksikliğinde görme de problem oluşur. Çinko Metabolizması Bozuklukları Serum çinko düzeyinin normalden yüksek olması hiperzinkemi Serum çinko düzeyinin normalden düşük olması hipozinkemi olarak tanımlanır. 2.01.2024 Çinko Eksikliği En sık nedenleri: malnütrisyon, liften zengin beslenme, malabsorbsiyon, kronik alkolizm, kanser, kronik enfeksiyonlar. Çocuklarda çinko eksikliği erken dönemlerde büyüme ve iskelet gelişiminde gerileme, testis atrofisi, ve hepatosplenomegali görülür. Tat alma duyusunda azalma iştah kaybı, yara iyileşmesinde gecikme , dermatit, diyare gibi. Hepatosplenomegali: Karaciğer ve dalağın büyümesi MANGAN (Mn) • Mangan, organizmada proteinlere bağlı olarak bulunan esansiyel bir elementtir. • (Mn2+ / Mn3+) Bağ dokusu ve kemik dokusunun oluşumu, büyüme ve üreme ile ilişkili olup, karbonhidrat ve lipid metabolizmalarında enzim kofaktörü olarak rol oynar. • Vücut depolarının %25’i iskelette, geri kalanı doku ve sıvılarda geniş olarak yayılmıştır. • Hücrenin mitokondrisinde toplanır. En yoğun bulunduğu yer hepatosit mitokondrileridir. Dokulardan en çok kemik, karaciğer ve pankreasta bulunur. 2.01.2024 MANGAN FONKSİYONLARI • Bağ dokusu ve kemik oluşumu, • büyüme, • üreme fonksiyonları, • Koenzim görevi (arjinaz, fosfoglikomutaz, pirofosfataz, kolinesteraz, mitokondrial süperoksit dismutaz, çeşitli dekarboksilaz ve hidroksilazlar, fosfor transfer eden enzimlerin reaksiyonlarında) (özellikle karbonhidrat ve lipid metabolizması ile ilgili mitokondriyal enzimlerde), • Sentez reaksiyonları: Hb, glikoprotein ve proteoglikan sentezinde de görevi vardır. Mangan özellikle hücrenin mitokondri fraksiyonunda boldur. Serum mangan düzeyinin normalden yüksek olması hipermanganezemi Serum mangan düzeyinin normalden düşük olması hipomanganezemi olarak tanımlanır . Mn toksisitesi organizmada şizofreniye benzer psikiyatrik bulgular, Parkinson benzeri nörolojik bulgular ve solunum sistemi bozukluklarına yol açar. (madencilerde, dökmecilerde , çömlekçi, seramikçilerde) 2.01.2024 KROM (Cr) • Cr, 2, 4 ve 6 değerlikli olabilir. • Glukoz toleransını sağlamak • Karbonhidrat ve lipid metabolizmalarını kontrol etmekle görevli bir ultraeser elementtir. • Esansiyeldir. • Cr, insülin etkisini kuvvetlendirdiği ve normal glukoz toleransının sürdürülmesi için gerekli olduğu gösterilmiştir. • Krom eksikliğinde insüline karşı direnç gelişmekte ve insülin etkisiz bir glukoz düzenleyicisi haline gelmektedir. • Bu durumdaki bir kişiye ne kadar insülin verilirse verilsin kişinin glukoz düzeyinin değişmediği görülür. • Kişiye Cr verildiğinde insülin reseptör sayısındaki artış ile insüline yanıt gelişir. Bunun için krom’a GLUKOZ TOLERANS FAKTÖR denir. 2.01.2024 • Total parenteral beslenme ve malnütrisyon Cr eksikliğine yol açar. • Bu kişilerde glukoz toleransı bozulur, insülin direnci gelişir ve kan lipidleri artar. • Cr’un özellikle +6 değerlikli formu toksiktir. MOLİBDEN (Mo) • Ultraeser element • Mo 3 tane metalloenzimin yapısına girmeleri sebebiyle esansiyeldir. Ksantin oksidaz, aldehit oksidaz, sülfit oksidaz • Mo, incebağırsaktan emilir. • Ortamdaki sülfat ve bakır Mo emilimini AZALTIR. Konjenital Mo metabolizmasına bağlı klinik patolojiler : - Beslenme zorluğu - Mental Gerilik - Baş Asimetrisinde Bozukluk -Yüksek Mo düzeyleri ksantin oksidaz aktivitesinin artışına bağlı olarak ürik asid birikimine ve gut gelişimine yol açar. 2.01.2024 SELENYUM • Besinlerle alınan Se miktarı, besinlerin protein ve toprağın Se içeriği ile orantılı olduğundan günlük alınması gereken miktar, o coğrafi bölgedeki toprağın Se içeriğine göre ayarlanmalıdır. • Se esansiyeldir. Glutatyon Peroksidaz (GSHPx) ve E vitamini fonksiyonları için. • Se, organizmada selenosistein formunda bulunur. Selenyumun metabolizma deposu olarak kabul edilir. •Glutatyon Peroksidaz, iyodotironin deiyodinaz, tiyoredoksin redüktaz ve selenofosfat sentetaz selenosistein içeren enzimlerdir. •Glutatyon peroksidaz, tüm dokular ve vücut sıvılarında bulunan, yapısında 4 tane Se içeren, antioksidan etkili bir enzimdir. H202 ve lipid hidroperoksidlerinin yol açtığı oksidatif hasarın azalması ve önlenmesinde rol oynar. 2.01.2024 Selenyum Eksikliği: Se eksikliğine bağlı hastalıklar; KESHAN HASTALIĞI (kardiyomiyopatiye yol açar) ve KASHİN-BECK HASTALIĞI (osteoartrite yol açan) Kardiyomiyopati:Kalp kasının (miyokard) güçsüzleşmesini içeren herhangi bir kalp hastalığı kardiyomiyopati olarak adlandırılabilir. Bu, tamamı kalp kasının hasar görmesine ve kalp fonksiyonunun bozulmasına neden olabilecek birçok hastalığı içeren geniş bir terimdir. Osteoartrit, halk arasında bilinen ismiyle kireçlenme, eklemlerde kıkırdak dokunun yapısında bozulma, kıkırdakta incelme, aşınma ve tahribatın ortaya çıktığı en sık görülen eklem hastalığıdır. En sık diz, kalça, el bileği ve omurgada görülmektedir. KOBALT (Co) Kobalt, kobalamin (B12 VİT) yapısına girdiğinden esansiyeldir. Co, B12 vitamini yapısında porfirin halkasına benzeyen korrin halka sistemi içinde yer alır ve +3 değerliğe sahiptir. Vücuda giren serbest kobalt en çok kemikte daha az miktarda KC’de bulunur. Kanda α 2 –makroglobuline bağlı olarak taşınır. Vücutta anorganik kobaltın B12 vitamininin bir bileşeni olmak dışında başka bir fonksiyonu bilinmemektedir. 2.01.2024 İYOT (I) • Sularda , denize yakın topraklarda ve balık etinde (I -), deniz havasında moleküler iyot (I2) halinde bulunan bir biyoelementtir. • Esansiyel bir elementtir. • Besinsel eksikliğini önlemek için sofra tuzlarına iyot katılmaktadır. • Organizma iyottan tiroid hormon sentezinde yararlanır. FLOR (F) İnsan vücudunda buluna florür’ün %95’i kemiklerde ve dişlerde bulunur. Florür iyonları, kemik ve dişlerin mineral bileşeni olan hidroksiapatit’in yapısındaki OHiyonları ile yer değiştirerek, fluorapatit oluşumuna yol açar. Fluorapatit diş yüzeyinin rejenerasyonunda önemlidir. Florür, diş çürümelerine karşı direnç kazandırır. Florür mide-bağırsaktan hızla emilir. Diş ve kemiklerde tutulmayan florür hızlı bir şekilde idrarla atılır. Florür yüksek konsantrasyonlarda toksik değildir. Diş gelişiminin olduğu yaşlarda belirli bir düzeyin üstünde florür alan çocuklarda fluoroz nedeni ile bozuk ve lekeli dişler oluşur. 2.01.2024 LİTYUM (Li) • Li+ iyonları merkezi sinir sistemi nörotransmitterlerinin sinaptik aralıktan geri alımlarını sağlayarak sedatif etki yapar. • Antipsikotik ilaçtır, depresyonların manik fazında kullanılır. • Oral alımdan2-4 saat sonra kan Li konsantrasyonu pik yapar. Kandaki konsantrasyonu 2.0 mmol/L değerinin üzerinde olduğunda toksisite riski vardır. • Li toksisitesi ile Li’a ihtiyaç miktarı arasındaki düzey çok önemlidir. •Ortalama 1 - 1.2 mmol/L serum konsantrasyonu optimal teropatik yanıt olarak kabul edilmiştir. •Li, 1.2 -1.5 mmol/L serum konsantrasyon düzeyine ulaşırsa bir uyarı düzeyi gerçekleşir. Li hastadan kesilir. •Erken belirtileri: Hissizlik, ilgisizlik, haraketsizlik, uyuşukluk , konuşmada zorlanma, düzensiz titremeler gibi..