Eslemnur
Fri 21 January 2011, 01:01 pm GMT +0200
SAĞLIKLI YAŞAMIN KİMYASI
Bilim ve teknolojideki gelişmeler, biyokimya, tıbbi biyoloji, biyofizik, hatta doğrudan tıbba aktarılarak uygulama bulunca insan ömrü de uzadı. Bir yandan antibiyotiklerin keşfi, birçok öldürücü salgın hastalıkların aşı ve dezenfeksiyon teknikleri ile önlenmesi, öte yandan teşhis ve cerrahi gelişmelerle hasta dokuların kısa sürede teşhis ve uzaklaştırılması, organ nakli gibi tekniklerin uygulanması, ortalama ölüm beklentisini 30-40 yaşlarından 70-80 yaşlarına kadar uzatmıştır. Tıp ve bilimin hedefi insan ömrünü 100 hatta 140 yıla kadar uzatmaktır. Bu kadar uzun yaşayan insanlar doğal olarak aynı zamanda sağlıklı yaşama istemektedirler.
Geçen süre içersinde beslenme ve tıp uzmanları çok değişik ve belirli bir süre sonra tersi söylenen beslenme reçeteleri uygulamışlardır. Teknolojik alandaki gelişmeler, artan nüfusu beslemek için daha çok üretim yollarını da açmıştır. Dünya nüfusu yüzyıl içinde altı katına yükseldiği halde açlıktan ölüm olmamış, sadece geri kalmış ülkelerde sağlıksız yaşam koşullarında kalanların, sağlıksız beslenmesinden söz edilmektedir. Öte yandan teknoloji alanındaki hızlı gelişme ve üretimdeki hızlı artış çevre sorunlarını da doğurmuş, bu sorunlar zamanla insan sağlığını tehdit eder boyutlara ulaşmıştır. Üretim tekniklerinden kaynaklanan kirlilik ve üretim atığı yan ürünler kontrolsüzce çevreye atılmasına ek olarak verim artışı için kullanılan katalizörler, kimyasal gübreler, bitki ve hayvan ilaçları ve hormonlar ile bunların atıkları sağlıklı yaşamı tehdit etmiştir. Hızlı büyütülen ve beslenen yiyecek maddeleri büyüme sırasında doğal olarak alacakları ve üretecekleri, sağlıklı yaşam için önemli olan maddeleri, üretemeden tüketime sunulmaktadırlar. Örnek olarak seralarda suni gübreleme, ilaçlama, sulama, ek vitamin ve hormonlarla, hızla kısa sürede büyütülerek olgunlaştırılan domates, salatalık, fasulye, çilek gibi sebze ve meyveler doğal büyüme süresince ürettikleri bazı vitamin, tat ve koku maddelerini üretemeden, topraktan alacakları mineralleri alamadan, tüketime sunulmaktadırlar. Benzer şekilde kapalı ortamda ve kafeslerde yetiştirilen tavukların etleri doğal lezzetini vermediği gibi bu tür tavukların yumurtaları da doğal lezzet ve değerine ulaşamamaktadır. Aynı durum balık üretiminde de söz konusudur. Suni ortamlarda yetiştirilen bu tür gıdaların, lezzeti düşünülmese bile, eksik kalan vitamin ve minerallerinin başka yollardan alınması, aynı şekilde çevre kirlenmesinin insan sağlığına olumsuz etkilerinin önlenmesi gerekir. Bu yazının başlığını " sağlıklı yaşamın kimyası" olarak sınırladık. Zira teknoloji ve çevre kirlenmesinin bozucu ve zararlı etkileri daha çok kimyasal etkinlikler sonucu sağlıklı yaşamı tehdit eder boyutlara ulaştığı için, olaya sadece kimyacı olarak yaklaşılacaktır. Sağlıklı yaşamın diğer asıl tıbbi yönlerini hekim ve beslenme uzmanlarına bırakıyoruz.
Sağlıklı yaşamın sürdürülmesi için kimyasal açıdan almamız gereken önlemleri üç ara başlık altında toplamak istiyoruz. 1-İnsanın sağlıklı yaşamını sürdürmesi için gerekli yaşamsal öneme sahip ( essential) eser elementlerin ve vitaminlerin alınması, 2- Çevresel kirlenmeyle hava, su ve topraktan gelen toksik elementlerin vücuda girişinin ve vücutta birikmesinin önlenmesi, 3- Radyasyon ve çevresel etkilerle dokulara zarar vererek doku tahribatı ve değişikliğe ( kanser gibi) neden olacak maddelerin ( oksidanların) zararlarının önlenmesi.
Yaşamsal Öneme Sahip Eser Elementler ve Vitaminler
Normal bir insan vücudunu beş ana elementin ( karbon, hidrojen, oksijen, azot ve fosfor) organik bileşikleri ile kalsiyum, sodyum, potasyum magnezyum, kükürt ve klor gibi tali elementleri de içeren sert doku ve elektrolitler oluşturur. Bu 11 element dışında kalan elementlerin toplamı 70 kilo gelen bir insanda ancak 10 gram civarında olup bu elementlere eser elementler denir. Zira bu elementlerin vücuttaki konsantrasyonları on binde bir, iki, veya kilogram vücut başına 50 mg altındadır. Son araştırmalar 11 element dışında 40 -50 kadar elementin de insan vücudunda bulunduğunu göstermiştir. Son yüzyılda bu elementlerden 20 kadarının yaşamsal önemi anlaşılmıştır. Diğerlerinin ise işlevleri, vücuda giriş şekilleri, yarar ve zararları henüz tam anlaşılamamıştır. Ancak bazı elementlerin vücuda alerjik, toksik ve kanserojen etki yaptıkları da kesin olarak anlaşılmıştır. Genel olarak vücut için yaşamsal öneme sahip olan elementlerin bile fazlası vücuda zararlı, toksik etki yaparken, yetersiz alınmalarında eksikliklerinden kaynaklanan birçok hastalık ve bozukluklar görülür.
İyot eksikliğinin guatr hastalığı ile ilişkisi, flor eksikliğinde diş sertliği ve tartar oluşumu ile ilişkisi, demirin kanın rengini verdiği ve eksikliğinde soluk renkle kansızlık görüldüğü herkes tarafından bilinmektedir. Buna karşılık çoğu eser elementin insan vücudundaki işlevi ve eksikliğinin doğurduğu bozukluklar oldukça karmaşık olup, halen bilinmeyen yönleri de vardır. Örnek olarak çinko birçok enzim ve hormonun yapısında bulunduğu gibi çoğu enzim ve hormonun da etkinlik kazanmasını sağlayan çok önemli bir biyokatalizördür. Besinlerle yeterli alınmaması halinde kaşınma ve kaşınma sonucu cilt bozukluğu, lekeli tırnakla kolayca anlaşılan çinko eksikliği görülür. Bu eksiklik özellikle çocuklarda büyüme ve gelişim bozukluğu, vücut zayıflığı, neşesiz ve durgunluk, tat alma bozukluğu, seksüel gelişmede durgunluk gibi oldukça önemli, ama karmaşık bozukluklara neden olur. Çinko besinlerle alınır. Bitkiler yüksek düzeyde çinko içerseler bile vücut, bitkisel çinkoyu değerlendirip kullanamaz, yine de eksikliği görülür. Tahıl ağırlıklı ve yalnız bitkisel beslenme rejiminde eksikliği yaygın olarak görülür. Hayvansal protein alınması ile bitkilerle alınan çinko da değerlendirilir. En azından ekmeği peynirle, mısır ve bakliyatı sütle veya etle yersek daha yararlı olur ve eksikliği görülmez. Özellikle hamile ve emzikli annelerin yeterli çinko alabilmek için hayvansal protein de yemeleri şarttır.
Bir başka tipik örnek kobalttır. Kırmızı vitamin olarak bilinen B-12 vitaminin merkez yapı taşıdır. Bugüne kadar bilinen en etkin biyokatalizördür. Kan sistemini kuvvetlendirir ve eksikliğinde anemi riski artar, kan formülü bozulur. Günlük kobalt ihtiyacı 5 mikro gram kadardır. Ancak hayvansal proteinsiz, sıkı bitkisel rejim uygulayanların bu sakıncaları düşünmeleri gerekir. Zira kobalt başlıca karaciğer ve sakatatlar, kırmızı et, istiridye ve balıkta bulunur. Kobalt ancak hayvansal ve mikrobiyolojik teknikle üretilen besinlerle alınabilir. Bir başka element, krom glikoz tolerans faktöründe bulunur ve karbon hidrat çevriminde etkin rol alır. Ayrıca insulin hormonu etkisini de düzeltir. Kromun eksikliği pek görülmez, zira her yerde bulunan elementtir. Kepekli un mamulleri de, peynir ve et de yeterli krom içerir. Bir diğer krom kaynağı da biradır. Krom, kromat şeklinde akciğere alınırsa kanserojen etki yapar. Sigara içenlerde kromun kanser yapma riski daha da artar. Bu nedenle kromatlarla çalışılan işyerlerinde kesinlikle sigara içenler çalıştırılmamalıdır.
İnsan vücudunda çok düşük düzeyde bulunan, ama hem gerekli, hem de zehirli olan elementlerin durumu daha da ilginçtir. Arsenik tarih boyunca hep zehir olarak kullanılmış olup, hemen, hemen tüm bileşikleri zehirlidir. Ayrıca havadan alınan arseniğin kanserojen olduğu da kesin ispatlanmıştır. Arsenik, organizmada karaciğer, böbrekler, deri, tırnak ve saçta birikir, idrarla atılır. Sağlıklı insan idrarında 0,17 mg/L arsenik oksit bulunur ve bu değer zehirlenme görülmeden 0,8 mg/ L ye kadar yükselebilir. Eksikliğinin zararı bilinmese de arsenik de diğer zehirli ve kanserojen olan kadmiyum ve kurşun gibi "yaşamsal öneme sahip" eser elementler arasına alınmıştır. Kurşun, kemiklerde birikir. Kolaylıkla kalsiyumun yerini alabilir. Ancak çoğu bileşiği suda çok az çozündüğü için yıllarca zehir etkisi üzerinde fazla durulmamıştır. Kurşundan kaynaklanan rahatsızlıklar meslek hastalıkları arasında ilk sırayı alır. Kurşun zehirlenmesi en çok görülen zehirlenmedir. Zehirlenmede uykusuzluk, yorgunluk, işitme ve görme bozukluğu ve kramp, ağırlık kaybı görülür. Kadmiyum ise daha da tehlikeli olup, tehlikesi ancak son elli yılda anlaşılmış ve "aşırı toksik" grupta incelenir. Özellikle gümüş kaynak şeridi ile çalışan kişilerde kadmiyum zehirlenmesinden kaynaklanan ölümler görülmüştür. Kolay buharlaşan kadmiyum bileşikleri solunum yoluyla zehirler. Özellikle ince duman halinde kolaylıkla akciğere ulaşan kadmiyum oksit en tehlikelisidir. Çevresel zararlı etkisinden korkulan diğer bir element cıvadır. Cıva özellikle balıklar ve midye gibi deniz ürünlerinde birikir. İnsan üzerine zehirleyici etkisi 1974 yılında Minemata da toplu ölümlere yolaçan felaket ve 1972 yılında Irak'ta ilaçlı buğday tohumunu un ve ekmek yaparak yiyen 6000 kişinin zehirlendiği ve 500 'ünün öldüğü zehirlenme olaylarından sonra tereddütsüz anlaşılmış ve en korkulan element olmuştur. Yara iyileştirici ve koruyucu merhem, tohum ilacı, gibi kullanımları bile sınırlandırılmıştır. Cıvanın özellikle organik bileşikleri zehirlidir. Yer kürede az miktarda bulunmasına rağmen, yaygın bulunup kolay ucucu olduğu ve kimya sanayisinin birçok alanında kullanıldığı için çevresel analizi en çok sorulan elementtir.
Bu elementlerin konsantrasyonları düşük olduğu gibi çoğunun yetersizlik ve fazlalık düzeyleri arası sınır da dardır. Örnek olarak nikel, cilt ve organizmaya alerjik ve kanserojen etkisi bilinen bir elementtir. Ancak nikelin bütün canlılar için "yaşamsal önemi" de kesin olarak ispatlanmıştır. Nikel, demirin canlılar tarafından daha iyi değerlendirilmesine yardım eder. Arginaz, karboksilaz ve asetil koenzim sentetaz gibi enzimleri ve ayrıca tripsin fermentini aktiflediği, asit fosfatazın etkisini azalttığı, yağ döngüsü ve hormanları etkilediği sanılmaktadır. Ama aşırısı kanserojen etki yapar.
Son yıllarda en harika ve en yararlı eser element olarak bilinen selenyumun bile aşırı miktarı toksik etki yaparken, eksikliği bir çok hastalığa neden olur. Eksiklik ve aşırı aralığı çok dardır ve uygun aralığı milyonda 5-15 , yani 5-15 ppm dir. Vücudun kendine özgü savunma sisteminde görev alır. E Vitamini, ancak eser selenyum bulunması halinde etkili olur. Görme yeteneğini artırıcı, romatizmal hastalıkları önleyici, kalp fonksiyonlarını düzenlediği, eksik alınması halinde kalp fonksiyonu bozukluğu görüldüğü kesin olarak ispatlanmıştır. Kansere karşı koruyuculuğu, büyüme üzerine olumlu etkisi, yara iyileştirici özelliği, selenyuma adeta ilaç özelliği kazandırmıştır. Selenyum, cıva, arsenik ve kadmiyumun zehir etkisini bastırırken, kendisi de aşırı alınırsa zehir etkisi yapar ve bu etki de arsenik sülfat ile bastırılır.
Vanadyum ve molibden de yerkabuğunda çok az bulunur ve insan için yaşamsal önemli elementler listesinde yer alırlar. Molibdenin bitkiler üzerine yaşamsal önemi daha iyi bilinmektedir. Bitkiler protein sentezleyebilmek için azotu bağlamada molibdene ihtiyaç duyarlar. Ağaç ve bitki yetişmeyen Avustralya'nın bir bölgesinde toprağın hiç molibden içermediği anlaşılmış ve toprağa çok az molibdenin serpilmesinden sonra hızla ağaçların büyüdüğü, arazinin yeşillendiği görülmüştür. İnsanlara da ksantin oksidaz ve aldehit oksidaz enzimlerinin aktiflenmesi için molibden gereklidir. Bu flavin enzimleri karaciğerde bulunur ve böbreklerin zehirlenmesinin önlenmesi için gereklidir. Ayrıca dişin flor alması ve depolaması için de molibden gereklidir. Vanadyum ise kemik ve diş oluşumu için önemli elementtir. Bazı enzimleri aktiflediği sanılmaktadır. Hayvan deneyleri sırasında kan şekeri seviyesini düşürdüğü görülmüştür. Manganez, silisyum ve kalay da yaşamsal öneme sahip elementlerdir. Mangan da çinko gibi hem bazı enzimlerin yapısında bulunur hem de bazı enzimleri aktifler. Ayrıca bağ dokusu yapımında, üre oluşumu, protein ve yağ asitleri sentezine katılır. Bakır ise tüm canlılar için "yaşamsal önemli" eser elementlerin en başında, demir ve çinko ile aynı düzeyde gerekli eser elementtir. Vücuttaki tüm oksidasyon olaylarında, enzimlerin kontrollü çalışması için bakır gereklidir. Süperoksit dismutaz, sitoksidaz, monoamin oksidaz, tirosinaz, depoamin ß-hidroksilaz, seruloplazmin, S-amino levulinat dehidrataz gibi enzimler bakır içerirler.
Bütün bu eser elementlerin vücüt ve sağlıklı yaşam için gerekli derişim aralıkları günümüzde gelişen çağdaş analitik ve spektroskopik analiz yöntemleri ile saptanabilmektedir. İşyeri ve yaşam ortamında zararlılardan korunma önlemleri eksiksiz uygulanmalıdır. Kimyasal olarak bu elementlerin kontrolü ile eksiklikleri ve zehir sınırları saptanabilir. Eksikliklerinde ise bu elementleri içeren beslenme rejimi ve özel eser element takviyeli ilaçlarla eksiklikleri karşılanmalıdır. Eser elementlerin yeterli alınabilmesi için beslenme reçetesi olarak ise çok yönlü yiyeceklerle, ama az miktarları ile beslenmeyi öneriyoruz. Haftada en az bir kez olmak üzere balık ve deniz ürünleri, en az bir kez kırmızı et ve sakatat, soğan, sarımsak, havuç başta olmak üzere yeşil sebzeler, meyveler, kuru yemişler, süt, peynir, kepekli tahıllar yenmelidir.
Yaşlanma ve Ortalama Yaşam Süresi
Yaşlanma, yalnız fiziksel aktifliğin azalması ve dermansızlık değil, aynı zamanda katarakt, kardiyovasküler yetmezlik, böbrek yetmezliği, Alzheimer hastalığı, kanser gibi hücre dokusu ve organların hastalanması ve dejenerasyonudur. Birçok bilimci yaşlanma ile oluşan doku ve organ dejenerasyonunun nedenlerini araştırmakta ve yaşla fizyolojik olaylar arası ilişkiyi saptamaya çalışmaktdır. Radyasyonla sudan hidroksil radikallerinin oluştuğu bilinmektedir. 1954 yılında canlı ortamlarda da bu radikaller saptandı. İnsan bünyesindeki radikalleri ilk araştıranlardan Denham Harman, oksijen radikallerinin enzimatik redoks kimyasının bir yan ürünü olduğunu söyledi. Özellikle eser miktarda demir ve diğer metal iyonlarının canlı bünyedeki oksidatif tepkimeleri katalizlediğini savundu. 1956 yılında "Yaşlanmanın serbest radikal teorisi" tanımlandı. Oksidatif hasarlara oluşan radikallerin neden olduğu ileri sürüldü. Radyasyona maruz kalan canlıların doku ve genlerinde mutasyonun radyasyonla indüklendiği, hücrelerde oluşan hücresel hasarın kansere dönüştüğü ve tümörlerin geliştiği savunuldu. Oksijence zengin bir ortamda yapılan solunum sırasında serbest radikallerin oluştuğu, bunların yaşlanmaya ve sonuçta ölüme sebep olduğu öne sürüldü.Geçen 45 yıl içinde teori doğrulandı. Hatta türlere özgü metabolik hız ile yaşam süresi arası ilişki olduğu gözlendi. Oksijen tüketimi yüksek ve metabolik hızları fazla olan canlılarda maksimum yaşam süresi beklentisi (MYSB) daha kısa olduğu, hatta tüm canlılarda farklı ve sabit bir değerde olan bu MYSB ile bünyelerinde saptanan radikal derişimleri arasında doğrusal bir ilişkinin olduğu görüldü. Yaşlanma ile insan vücudunda demir miktarının arttığı ve yüksek oksijen kısmi basıncında bu metalin oksidatif tepkimeleri hızlandırdığı bulunmuştur. Yani yaşlanma ile oksidatif hasar da artar.
Vücutta üretilen oksijen radikallerinin çok yönlü hasarlara neden olduğu artık kesin olarak bilinmektedir. Bu radikaller hücre zarlarının temel yapısıda bulunan lipidleri, proteinleri, proteinlerdeki -SH gruplarını yükseltger, -S-S- gruplarını indirger, protein-protein çapraz bağlantıları oluşturur, peptidleri parçalar, aldehitlerle tepkir, özellikle aktif merkezlerinde Fe-S bulunan enzimleri inaktive ederler. Nükleik asitlere de etki ederek temel yapıdaki çifte sarmalın kırılmasına, yeni baz ve şeker gruplarının eklenmesine ve moleküller arası çapraz bağlanmalara, yani büyük hasarlara neden olurlar. Hücre hasarı hızı, reaktif oksijen radikallerinin üretim hızı, bunların ortamdan atılma hızı ve hasar tamir hızına bağlıdır. Oksidatif hasar hızı arttıkça da yaşam süresi azalır. O halde radikal oluşturucu ve oksidatif hasar yapıcı etken ve maddelerin ortamdan uzaklaştırılması ile vücutta radikaller ve bunların sebep olduğu hasarlar azaltılarak yaşam süresi artırılabilir. Vücut radikallere karşı kendi savunma sistemini kurar. Süperoksit dismutaz, katalaz ve glutasyon peroksidaz gibi enzimatik oksijen radikali yakalayıcıları, askorbat ( C Vitamini), ürat ve redükte glutatyon gibi gibi hidrofilik radikal tutucular, tokoferoller ( E Vitamini), flavonoidler, karotenoidler ( A Vitamini) ve ubikuinol gibi lipofilik radikal tutucular, glutatyon redüktaz, dehidroaskorbat reduktaz ve tiyoredüksin redüktaz gibi antioksidanları yenileyen enzimler ve diğer indirgenleri yenileyen hücresel mekanizmalar vardır. Çeşitli organizma ve dokular, hatta hücre bölümlerinde bile bu savunucuların miktarları değişir. Vücudun kendine özgü bu savunma sistemleri uygun diyet, beslenme şekli, yaşamsal öneme sahip eser elementlerin ve vitaminlerin yeterli düzeyde alınması ile desteklenebilir. Aşırı ve dengesiz beslenmede ise zayıflar. İyonlaştırıcı radyasyon ve ışınlardan, toksik ve kanser yapıcı maddelerden korunma ile yükleri azaltılabilir. Fareler üzerinde kalori kısıtlanması uygulanan bir çalışmada, kısıtlanmış diyetle beslenen farelerin ömürlerinin normal diyetle beslenenlere göre % 40 daha uzadığı görülmüştür. Diyet kısıtlaması kanser riskini de azaltmaktadır. Aynı şekilde aktivite kısıtlamasının da yaşam süresini artırdığı, yüksek aktivite ve stresli yaşamın ise ömrü azalttığı hayvan deneyleri ile ispatlanmıştır.
Yağ ve şeker gibi kalorisi yüksek yiyeceklerden (halk deyişi ile dört beyaz, yani un, şeker, yağ, tuzdan) uzak durarak, antioksidanlarca zengin diyet uygulaması, gerektiğinde A, C ve E vitaminleri ve selenyum destekli beslenme ile daha sağlıklı ve uzun yaşanabilir. Örnek olarak C vitaminince zengin narenciye ve sebzeler, A vitamini öncülünü bulunduran havuç, E vitaminince zengin yeşil elma, meyveler ve kabuklu yemişler, selenyumca zengin sarımsak gibi sebzeler, hücre zarlarının yenilenmesinde çok önemli olan doymamış yağları içeren soya ve fındık yağı, balıklar ve deniz ürünleri tercihli diyetler, çeşidi çok, miktarları az yiyecekler sağlıklı beslenme için son derece önemlidir. Sağlıklı ve uzun ömür dileğiyle.
Kaynaklar:
1. Trace Elements and Electrolytes ( 1999 ) 2, 3 ve 4. sayıları.
2. B.Halliwell and J.M.C.Gutteridge, Free Radicals in Biology and Medicine, 2nd Ed. Oxford, 1989
3. M. Doğan, Eser Elementler, Biyolojik Önemleri ve Tayin Yöntemleri Ders Notları, Erciyes Üniversitesi 1993, Kayseri.
4. Kosmos Dergisi muhtelif sayıları.
Prof. Dr. Pakize Doğan (1) ve Prof. Dr. Mehmet Doğan (2)
(1) Hacettepe Üniversitesi Tıp Fak. Biyokimya öğretim üyesi
(2) Fen Fakültesi Analitik Kimya öğretim üyesi