Transferrin

“Transferrin” terimi, proteinin demiri vücutta “transfer etme” işlevinden türetilmiştir. “Trans-” öneki çapraz veya içinden anlamına gelir ve “ferrin”, Latince demir kelimesi olan “ferrum” ile ilgilidir. Dolayısıyla bu isim, proteinin demir taşınmasındaki birincil rolünü etkili bir şekilde tanımlamaktadır.

Transferrin ilk olarak 20. yüzyılın başlarında kan serumu proteinleri üzerine yapılan çalışmalar sırasında tanımlandı. Demir taşınmasındaki rolü daha sonra açıklığa kavuşturuldu ve vücutta demir homeostazisinin korunmasındaki kritik işlevi ortaya çıktı.

Fonksiyonu

Transferrin ağırlıklı olarak kan plazmasında bulunan bir glikoproteindir. Demirin diyetten ve depo alanlarından vücuttaki tüm hücrelere taşınmasında çok önemli bir rol oynar. Demir, DNA sentezi, elektron taşınması ve hemoglobinde oksijen taşınması dahil olmak üzere çeşitli biyolojik süreçler için gereklidir. Ancak serbest demir toksik olabilir ve zararlı serbest radikallerin üretimini katalize edebilir. Transferrin, demirin toksik olmayan bir biçimde güvenli bir şekilde taşınmasını sağlar.

Etki Mekanizması

Diyetteki demir bağırsaklarda emilir ve kan dolaşımına salınarak transferrine bağlanır. Her transferrin molekülü iki demir iyonunu bağlayabilir. Transferrin-demir kompleksi daha sonra kan dolaşımı yoluyla çeşitli hücrelere gider. Hücrelerin yüzeylerinde, transferrin-demir kompleksini tanıyan ve ona bağlanan, transferrin reseptörleri olarak bilinen reseptörler bulunur. Bu bağlanma, demirin kullanıldığı veya depolandığı hücrelere girişini kolaylaştırır.

Düzenleme:

Vücut, demir seviyelerine göre transferrin ve reseptörlerinin miktarını düzenler. Demir seviyeleri düşük olduğunda demir taşınmasını artırmak için daha fazla transferrin üretilir. Tersine, demir seviyeleri yüksek olduğunda vücut, hücreler tarafından demir alımını azaltmak için transferrin reseptörlerinin sayısını azaltır.

Klinik Önemi:

Transferrin seviyeleri vücudun demir durumunun bir göstergesi olabilir. Düşük transferrin seviyeleri yetersiz beslenmeye veya bazı kronik hastalıklara işaret edebilirken, yüksek transferrin seviyeleri demir eksikliği anemisine işaret edebilir. Klinik ortamlarda transferrin doygunluğu (bağlı demirin, transferrinin toplam demir bağlama kapasitesine oranı) demirle ilişkili bozukluklara ilişkin bilgiler sağlayabilir.

Tarihçe

Transferrin ilk olarak 1946 yılında kan plazmasının demir bağlama kapasitesini inceleyen Joseph B. Granick tarafından keşfedildi. Plazmada, demirin dokulara ve dokulardan taşınmasından sorumlu olan bir proteinin bulunduğunu buldu. Bu protein başlangıçta “demir bağlayıcı bileşen” olarak adlandırıldı, ancak daha sonra “demir taşıyıcı” anlamına gelen transferrin olarak yeniden adlandırıldı.

Transferrinin ilk ayrıntılı karakterizasyonu 1958’de Jacques Laurell tarafından yayınlandı. Laurell, transferrinin molekül ağırlığı yaklaşık 80 kDa olan bir glikoprotein olduğunu gösterdi. Ayrıca transferrinin, her biri bir Fe3+ iyonunu bağlayabilen iki demir bağlama bölgesine sahip olduğunu da gösterdi.

1960’lı ve 1970’li yıllarda araştırmacılar transferrinin demir metabolizmasındaki rolünü araştırmaya başladı. Demirin duodenumdan karaciğere, dalağa ve kemik iliğine taşınması için transferrinin gerekli olduğunu buldular. Ayrıca transferrinin, demirin depo alanlarından salınmasında ve demirin gelişmekte olan kırmızı kan hücrelerine iletilmesinde rol oynadığını da buldular.

Son yıllarda araştırmacılar transferrinin doğuştan gelen bağışıklık sistemi ve kanser gibi diğer biyolojik süreçlerdeki rolünü araştırmaya başladılar. Örneğin transferrinin bakterilere bağlanıp onları öldürdüğü gösterilmiştir. Transferrinin kanser hücrelerinin büyümesinde ve gelişmesinde de rol oynadığı gösterilmiştir.

Transferrin araştırmalarının ilk günlerinde bu proteinin işlevi hakkında bazı tartışmalar vardı. Bazı araştırmacılar transferrinin sadece demir için bir depolama proteini olduğuna inanıyordu. Diğerleri transferrinin demirin taşınmasında rol oynadığına inanıyordu. 1960’lı ve 1970’li yıllara kadar araştırmacılar transferrinin demir için bir taşıma proteini olduğunu kesin olarak gösteremediler.
1980’lerde araştırmacılar transferrinin farklı genetik varyantlarının olduğunu keşfettiler. Bu varyantlara transferrin izoformları adı verilir. Var olduğu bilinen 100’den fazla farklı transferrin izoformu vardır. Bu izoformların bazıları diğerlerinden daha yaygındır. En yaygın transferrin izoformu transferrin C olarak adlandırılır.
1990’larda araştırmacılar transferrinin bazı hastalıkların teşhis ve tedavisinde kullanılabileceğini keşfettiler. Örneğin demir eksikliği anemisinde transferrin seviyeleri azalır. Bazı kanser türlerinde transferrin seviyeleri de artmaktadır.

  • Transferrin çok stabil bir proteindir. Çok çeşitli pH ve sıcaklık koşullarına dayanabilir.
  • Transferrin demirin yanı sıra çinko ve bakır gibi diğer metallere de bağlanabilir.
  • Transferrin tüm omurgalıların kan plazmasında bulunur.
  • Transferrin, böcekler gibi bazı omurgasızların kan plazmasında bile bulunur.
  • Transferrinin antimikrobiyal özelliklere sahip olduğu gösterilmiştir. Bakterileri ve diğer mikroorganizmaları öldürebilir.

Kaynak

  1. Aisen, P., Enns, C., & Wessling-Resnick, M. (2001). Chemistry and biology of eukaryotic iron metabolism. International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 33(10), 940-959.
  2. Anderson, G. J., & Frazer, D. M. (2017). Current understanding of iron homeostasis. The American Journal of Clinical Nutrition, 106(suppl_6), 1559S-1566S.
  3. Ganz, T. (2013). Systemic iron homeostasis. Physiological Reviews, 93(4), 1721-1741.

Click here to display content from YouTube.
Learn more in YouTube’s privacy policy.

Neden Mor Renkte Memeli Yok?

Bu soru ile ulaşmaya çalıştığımız cevap, neden gerçekte bazı hayvan gruplarında veya sınıflarında bir takım renklerin çok daha az görüldüğü veya hiç görülmediğidir. İçinde insanların da bulunduğu hayvanlar alemi, çok geniş bir renk kartelasına sahiptir. Yaygın olarak bulunan bir takım renklere karşın bazı sınıflarda bazı renkler oldukça az görülür veya hiç görülmez. Ucu açık bir açıklama gibi görünse de, genel anlamına bakıldığında çoğunlukla ağaçların üzerinde yaşayan kuşlar sınıfının, genellikle toprağın üzerinde, suda ve bazılarının da toprağın altında yaşadığı memeliler sınıfına göre çok daha renkli olabildiği hemen göze çarpacaktır.

Canlı ve cansız hayatın tümünde renkler; pigmentlerin belli dalga boyundaki ışıkları absorbe edip diğerlerini geri yansıtması ve eğer varsa aynı yerde bulunan birbirinden farklı pigmentlerin kombine olarak işlemesi veya yüzey moleküllerinin organizasyonundan dolayı yüzeye çarpan ışık ışınlarının saçılması sonucu oluşmaktadır. İkinci renk oluşum biçimi aynı zamanda yüzeye bakış açımıza da bağlıdır. Çünkü yüzeyin farklı noktalarına çarpan ışıklar, moleküler organizasyona bağlı olarak pürüzlere çarpabilir, moleküllerin farklı kısımları ile karşılaşabilir ve doğal olarak farklı yönlere farklı dalga boylarındaki ışıklar olarak saçılır.

kuslarda-tuy-rengi-bilimfilicom
Solda yukarıdan aşağıya doğru, keratin üst yüzey, melanin pigment rodülleri ve keratin alt yüzeyler, katmanlar olarak isimlendirilmiş. Gelen ışığın yüzeye göre saçılımının değişimi aynı zamanda renklerin algılanmasında görüş açısındaki değişimin etkisi gösteriliyor. Telif : Andrew Leach

Kuşlarda Renkler

Kuşların renkli bir hayvan sınıfı olması, yoğun tüylü oldukları için ışığın çok değişken olarak saçılmasına bağlı olduğu gibi aynı zamanda vücutlarında bulunan veya bulunabilen melanin, karotenoid ve porfirin pigmentlerine de bağlıdır. Tam da bu noktada hayvanların yaşadıkları bölgeye, beslenme, barınma ve hayatta kalma parametreleri ile evrimsel olarak bağlı olduğunu söylemek gerekir. Buna örnek olarak kuşların, yalnızca bitkilerde sentezlenen karotenoid pigmentini besinlerinden aldığı ve bu pigmentlerin yüzeydeki hücrelere ulaşması ile de sarı-turuncu renklere büründükleri gösterilebilir.

mor-memeliler-kuslar-bilimfilicom

Besinlerden alınan pigmentlerin dışında memelilerin de melanosit adı verilen hücrelerde çokça; diğer tüm hücrelerde de bir noktaya kadar sentezlenen melanin pigmenti, sentezlendiği veya ulaştığı bölgeye koyu sarı, açık kahverengiden, siyaha kadar renkler verebilmektedir. Porfirinler ise, aminoasitlerin modifiye edilmesi sonucu farklı özelliklerde oluşan pigment grubudur. Ancak bilinen büyük çoğunluğu, ultraviyole (mor ötesi) ışınlara maruz kaldığında koyu kırmızı renk vermekle birlikte, yeşilin birçok tonu, mor, pembe ve kırmızı tonları yine porfirinler ile elde edilir.

Pigment Karışımı

Tüm bu pigmentlerin kombinasyonu, deri ve tüylerdeki yüzey moleküllerinin organizasyonu ile birleştiğinde hayvanlar aleminin mevcut renkli dünyası ortaya çıkmaktadır. Eğer sorumuza dönecek olursak; neden mor, mavi veya yeşil renklerde memeli bulunmadığına birden fazla cevap vermek mümkündür.

mandril-mor-tuyler-bilimfilicomÖncelikle, ‘memelilerde bu renklere asla rastlanmaz’ demenin doğru olmayacağını belirtmek gerekir. Örneğin köpeksi maymunlar ailesinden bir primat olan mandriller, özellikle genital bölgelerinde ve arkalarında çoğunlukla mavi olmak üzere pembe, mor, açık kırmızı renkli tüyler bulundurmaktadır. Esasında, hayatta kalma, kamuflaj ve eş bulma (veya eş olarak tercih edilme) gibi güdüler dolayısıyla yaygın olan hakim renklerin içinde aynı sebeplerden ötürü bahsi geçen renklerin oluşması, gelişmesi ve kullanılması da anlaşılabilirdir.

Çoğunlukla kahverengi, siyah, beyaz ve toprak tonları renklerden oluşan memelilerin iyi kamufle oldukları kabul edilebilir ancak bu renklerin arasına farklı tüy veya deri rengi serpiştirildiğinde de ne kadar dikkat çekeceği de görülecektir. Dikkat çekmek vahşi doğada çok fazla tercih edilen bir unsur olmasa da, kendi türü içinde de bir o kadar istenen bir durum olabilir.

Canlıların yaşadıkları coğrafyaya göre, evrimsel süreçte işlemekte olan doğal seçilim ile bir takım deri, tüy ve kıl renklerini kazanarak adapte olduklarını ve böylelikle daha kolay hayatta kaldıklarını söylemek mümkündür. Temelde görme süreci kalitesi, kontrast kuvvetine bağlıdır. Örneğin siyah bir yüzeyin üzerindeki siyah bir noktayı tespit etmek herhangi bir ton veya doku farklılığı olmadan mümkün değildir. Görme yetenekleri ciddi değişiklikler gösteren avcılar için de, yaşadıkları ortamın hakim rengi ile oluşturacakları kontrastı geliştirdikleri renk ile azaltmayı başaran hayvanlar zor birere av olacak, dolayısıyla ortam ile zıt renkli canlılar uzun zaman süreleri içinde elenecek, zamanla türün coğrafyaya bağlı olan bir rengi hakim olarak oluşacaktır. Zaman içinde genetik mutasyonlar veya başka bir takım hatalar sonucunda ortaya çıkacak olan kontrast renkli bireyler ise zaman içinde elenecek ve popülasyonun gen havuzu kamuflaj rengi yönünde artış görecektir.

Mavi (Gri) Balina, Pembe Yunus

Çoğunlukla kahverengi, siyah, beyaz ve toprak tonları renklerden oluşan memelilerin iyi kamufle oldukları kabul edilebilir ancak bu renklerin arasına farklı tüy veya deri rengi serpiştirildiğinde de ne kadar dikkat çekeceği de görülecektir.

pembe-yunus-bilimfilicomBu örneklerden birisi Amazon Nehri Yunusu veya Boto olarak bilinen pembe yunus türü olabilir. Ancak bu tür gerçekten pembe renkte olmamakla birlikte, yalnızca albinodur. Melanin pigmenti sentezleyen genlerin mutasyona uğramış veya bir biçimde inaktive olmuş olması veya resesif olarak aktarılan bir fenotip olan albinoluk, nispeten transparan bir derisi olan bu türün deri altı kan damarlarında dolaşan kırmızı kan dolayısıyla pembe bir görüntü oluşturmaktadır. Bir memeli olarak kanlarındaki hemoglobin ve bu molekülün de yoğun yüzdesi dolayısıyla 2007’de keşfedilen bu tür sıradışı görüntülerin oluşmasını sağlamaktadır.

Keza mavi balina olarak bildiğimiz 30 metreden daha uzun boylara ulaşabilen Balaenoptera musculus türü de, aslında mavi olmaktan çok gri bir tüy rengine sahiptir. Tonların yaşanılan bölgeye göre değişim göstermesi, koyuluk ve açıklık gibi etmenler dolayısıyla görece maviye yakın üyeleri olduğu gibi siyaha yakın koyu gri renkte ‘mavi balinalar’ da mevcuttur. Bu farklılık aslında gerçek bir renk farklılığından çok algısaldır ve isimlendirme gereği diğer balina türlerinden ayrılmasını sağlamaktadır.

Peki Neden Mor Memeli Yok?

Öyleyse sormamız gereken soru şu oluyor: Mor renk veya benzer tonların üretimi memelilerde neden çok düşük? Bu sorunun cevabı da başlı başına bir çalışma alanı olan pigmentasyonda yatmaktadır. Örneğin insanı ele alacak olursak, mor rengin oluşmasından (bilinen anlamda büyük çoğunlukla) sorumlu olan porfirinleri üretecek mekanizmadan yoksun olduklarını söylemek mümkündür. Şöyle ki; porfirin biyosentezi çok fazla enzimatik reaksiyon sonucunda ortaya çıkan bir son ürün ve bu son ürünün pigment olarak işlev görmesi dolayısıyla deri, tüy ve kıl rengi için -özellikle de fotosentetik olmayan canlıların tamamında- büyük önem arz etmektedir. Bu noktada son ürün değiştikçe, çok nadirde olsa görülen farklı renklerdeki (elbetteki beslenme alışkanlıkları ve yaşadıkları ortam gibi faktörlerin de etkisi dahilinde ve/veya haricinde) kuş, memeli, sürüngen, böcek, yumuşakça ve protozoa oluşabilmektedir.

Ne var ki, memeliler porfirinlere yabancı da değildir. Örneğin, kanımıza kırmızı rengini veren hemoglobin bir porfirin olmakla birlikte doğal olarak bulundururuz. Aminoasitlerin deaminasyonu ve takip eden karmaşık birbiyosentez sürecinin son ürünü insanlarda, protoporfirin IX olarak bilinen bir moleküldür ve demir ile birleşerek ‘heme’ (hemoglobin bileşeni) yapısını oluşturur. Burada bahsettiğimiz biyosentez, vücutlarımızda bulunan bakterilerden tüm ileri canlıların sıradan hücrelerine kadar birçok hücre tipi içinde – genetik olarak izin verdikleri ve sentezledikleri enzimlere göre- farklı biçimlerde ve sıklıklarda gerçekleşmekte (veya gerçekleşmemekte) ve sonucunda mor, pembe, mavi ve parlak yeşil gibi bir takım renklerin oluşmasına (veya oluşamamasına) sebep olmaktadır.

Elbette farklı renkler için söylediğimiz bu duruma karşın, memeliler sınıfı için yaygın olan pigment melanin (eumelanin ve pheomelanin) pigmentidir. Bu pigmentin de farklı yüzdelerde, sıklıklarda ve miktarlarda sentezlenmesi, fazlalığı veya eksikliği çok farklı renklerin oluşabilmesine sebep olmaktadır. Albino olarak bildiğimiz beyaz tenli, beyaz kıllı insanlardan, sarıya yakın deriye, kahverengiden, siyaha varana kadar birçok deri ve saç renginin; mavi, yeşil veya eladan, siyaha kadar oluşan göz renklerinin sorumlusu da memeliler için bu pigmenttir.

Hem porfirin biyosentezini çok değişken biçimde işletememek, hem kamuflaj gibi yaşamsal unsurlar hem de genetik olarak hakim pigmentin melanin olması (diğer pigmentlerin inaktif de olsa genomumuz içinde bulunup bulunmadığı, hangilerinden kaç kopyanın nerelerde bulunabileceği net olarak bilinmemektedir) memelilerde tüy, kıl veya deri rengi olarak mor, yeşil ve mavi gibi soğuk renklerin hakim olarak görülmemesine veya bir takım hayvanlarda sadece bölgesel olarak görülmesine sebep olmaktadır.


Kaynaklar :

  • Bilimfili,
  • Cornell Lab, Bird Academy, (2010) How Birds Make Colorful Feathers, https://academy.allaboutbirds.org/how-birds-make-colorful-feathers/
  • Richard O. Prum, and Rodolfo H. Torres, (2004) Structural colouration of mammalian skin: convergent evolution of coherently scattering dermal collagen arrays, jeb.biologists.org/content/207/12/2157.full.pdf+html

Uykuda Ölüm: Karbonmonoksit Zehirlenmesi

anne-bebek

Kış aylarında en sık gördüğümüz haberlerin başında soba zehirlenmesine bağlı ölümler geliyor. Medyada soba zehirlenmesi olarak geçse de, bilimsel olarak bunlar CO (Karbonmonoksit) solunmasına bağlı ölümlerdir. Karbonmonoksit zehirlenmesi, Dünya’da ve ülkemizde en sık görülen kimyasal zehirlenmelerin başında gelir.

CO zehirlenmesi nedir ve CO soluduğumuz zaman vücudumuzda ne olur?

CO renksiz, kokusuz ve toksik özellik gösteren bir gazdır. Odun, kömür, gaz gibi yapısında karbon atomu taşıyan yakıtların ortamda bulunan yetersiz oksijen sebebiyle tam olarak yanmaması sonucu açığa çıkar. Bunun dışında otomobil, jeneratör vs gibi egsoz çıkışı olan cihazlar da önemli CO kaynaklarıdır.

Kanımızda O2 (Oksijen) taşımaktan sorumlu olan molekül bir proteindir. Normalde proteinlerdeki hiçbir amino asit zinciri oksijeni tersinir bağlayacak şekilde uygun değildir. Yani oksijeni hem tutup hem de dokulara bırakabilecek kapasitede olmadıkları için, bu özel transport proteinleri yapılarında demir bulunan, O2 bağlama yeteneğine sahip “hem grupları” taşırlar. Bu sebeple bu proteinler “hemoglobin” adını alırlar. Hemoglobinler, eritrosit dediğimiz; dokulara oksijen taşınmasında aracı olan kırmızı kan hücrelerinde (alyuvar) bulunurlar.

Uyku sırasında karbonmonoksit zehirlenmesine maruz kalırsanız, %99.9 ihtimalle ölürsünüz. Medyada gördüğünüz "bütün aile soba zehirlenmesinden öldü" haberlerinin nedeni budur.

Uyku sırasında karbonmonoksit zehirlenmesine maruz kalırsanız, %99.9 ihtimalle ölürsünüz. Medyada gördüğünüz “bütün aile soba zehirlenmesinden öldü” haberlerinin nedeni budur. O nedenle, eğer ısıtma sisteminiz (doğal gaz veya soba) evinizin içinde yer alıyorsa, bir karbonmonoksit alarm sistemi taktırmanız şarttır.

Şimdi gelelim CO’nun nasıl toksik etki gösterdiğine. Ne oluyor da bu molekül bizi öldürecek etkiler yaratabiliyor?

CO ve O2’nin bir arada bulunduğu ortamda ikisi de, hemoglobine bağlanmak için yarışırlar. CO, hemoglobin için O2’den 250-300 kat daha fazla ilgiye sahiptir, yani hemoglobine bağlanma isteği O2’den hayli fazladır. Bu sebeple hemoglobine sıkıca bağlanır ve bağlandığında da kolay ayrılmaz. Bağlanma sonucu oluşan bu molekül “karboksihemoglobin“dir ve COHb olarak gösterilir. Sağlıklı bir bireyde, toplam hemoglobinin %1 yada daha azı bir oranda COHb olarak bulunur. Bunun dışında bu kompleks, sigara içenlerde %3-8 oranında bulunur . Bu miktardayken bile vücudu olumsuz etkiler. O2 yerine CO bağlandığı için dokulara giden O2 miktarında azalma görülmesi en önemli problemlerden biridir. Seviye arttıkça daha da ciddi sorunlar ortaya çıkar. Ölümler genelde COHb seviyesinin %60’ı geçtiği durumlarda gerçekleşir.

CO bağlanması aynı zamanda hemoglobinin yapısını oluşturan hemoglobin alt birimlerini de etkiler. Hemoglobinin bir kısmına bağlanan CO, diğer kısımlarında O2’ye olan ilginin artmasına sebep olur. Hemoglobinin bu O2’ye istekli olan kısmı akciğerlerdeki O2’yi tutsa dahi, dokulara bunun çok az bir kısmını bırakabilir. Bu da dokuda oksijen kaybına sebep olur.

Bu gibi durumlarda kişiye 3 atmosferlik basınçta %100 oksijen verilerek CO’nun hemoglobinden uzaklaştırılması sağlanır. Böylelikle CO zehirlenmesi tedavi edilebilir.

Karbonmonoksitten zehirlendiğiniz nasıl anlarsınız?

Karbonmonoksit zehirlenmesini anlamak güçtür. Eğer uyuduğunuz sırada bu gaza maruz kalırsanız, çok büyük bir ihtimalle hiçbir zaman uyanamadan hayatınızı kaybedersiniz. Çünkü karbonmonoksit kokusuzdur ve solunduğunda kişiyi rahatsız etmez.

co-zehirlenmesi

Ancak, eğer uyanıksanız, bazı belirtilerini görürsünüz. Örneğin, hafif bir baş ağrısı hissedersiniz. Bunun yanında yine hafif bir mide bulantısı ve halsizlik de eklenebilir. Yorgun olmamanıza rağmen kalbiniz çok hızlı atmaya başlar ve kusma isteğiniz gelebilir. Bu belirtilerden bazılarını yaşamaya başladıysanız, bulunduğunuz yerde yürümeye çalışın. Eğer dengenizi korumakta güçlük çektiğinizi, yürümekte zorlandığınızı farkederseniz, bilin ki karbonmonoksit zehirlenmesine maruz kalıyorsunuz.

Bu safhadan sonra vaktinizin oldukça az olduğunu unutmayın. Bir yolunu bulup hemen bulunduğunuz ortamdan, açık havaya veya temiz bir ortama çıkmaya çalışın. Yapabilirseniz, çevrenizden yardım isteyin ve en kısa sürede hastaneye gidin.

Sakın unutmayın! Karbonmonoksit zehirlenmesine maruz kaldığınızda açık havaya çıkıp temiz hava solumaya başlamanız sizin hayatınızı kurtarmaz. Sadece kaçınılmaz sonu biraz ötelemeye yardımcı olur. Hayatta kalabilmenizin tek yolu, acilen hastaneye kaldırılıp tedavi edilmenizdir.

Acilen tedavi edilmezseniz ne olur? 

Halsizlik, mide bulantısı, baş dönmesi ve denge kaybının yanında zihin bulanıklığı yaşamaya başlarsınız. Kendinizi saçma sapan şeyler düşünüp, çevrenizden soyutlanmış biçimde bulursunuz ve uyku isteğiniz ağır basmaya başlar. Bilinciniz yerinde olmadığı için, yere uzanıp uyumaya çalışırsınız ve bir süre sonra bilinciniz kapanır. Bilinciniz kapalı halde bir süre daha hayatta kalırsınız ve bu süre içinde kurtarılmazsanız bir daha asla uyanamaz, ölürsünüz.

Ve tüm bunlar, yani zehirlenmenin başlaması ile bilincinizi yitirmeniz; 5-10 dk içinde olup biter… O yüzden çoğu insan banyoya girip şofbenden sızan karbonmonoksite maruz kaldığında, hepi topu 10 dk içinde hayatını kaybeder. Karbonmonoksit ile şaka olmaz, ciddiye alın.

Hazırlayan: Devrim Yağmur Durur(KozmikAnafor)
Geliştiren:
Zafer Emecan(KozmikAnafor)

Kaynaklar
David L. Nelson, Michael M. Cox, Lehninger Biyokimyanın İlkeleri, 5.Baskı

Hemoglobin


Etimoloji ve Tarihsel Bağlam

Hemoglobin** terimi Yunanca haima (kan) ve Latince globus (top veya küre) sözcüklerinden türemiştir. Alman fizyolog Carl von Vierordt bu terimi ilk kez 1840 yılında kullanmıştır. Moleküler yapısını ve biyolojik rolünü bir “kan küresi” olarak yansıtır.


Yapı ve Biyokimya

Bileşimi:

    • Hemoglobin, aşağıdakilerden oluşan bir heterotetramerdir:
      • İki α (alfa) alt biriminden**
      • Yetişkinlerde iki β (beta) alt birimi veya fetüslerde iki γ (gama) alt birimi.
    • Her alt birim şunları içerir:
      • Hem prostetik grubu** olarak bilinen demir içeren bir tetrapirol halkası.
      • Bir protein bileşeni, globin olarak adlandırılır.

    İşlev:

      • Oksijen molekülleri hem grubundaki demir atomuna bağlanır. Her hemoglobin molekülü dört oksijen molekülü bağlayabilir (alt birim başına bir tane).
      • Bu, akciğerlerden dokulara etkili oksijen taşınmasını ve karbondioksitin akciğerlere geri taşınmasını kolaylaştırır.

      Türleri

      Hemoglobin Türleri:

        • HbA (α2β2): Yetişkinlerde baskındır (toplam hemoglobinin %97,5’i).
        • HbA2 (α2δ2): Küçük bir yetişkin formu (toplam hemoglobinin %2,5’i).
        • HbF (α2γ2): Fetüslerdeki birincil hemoglobin, doğumdan sonra kademeli olarak değiştirilir.

        Formlar:

          • Oksihemoglobin: Oksijen bakımından zengin form.
          • Deoksihemoglobin: Oksijeni tükenmiş form.

          Hemoglobin konsantrasyonunun ölçümü, anemi teşhisi, oksijen taşıma kapasitesinin değerlendirilmesi ve poliglobulineminin saptanması için çok önemlidir.


          Sentez

          • Kemik iliği: hemoglobin üretiminin birincil bölgesidir.
          • Sentezi şunları içerir:
          1. Ribozomal protein sentezinden globin zincirlerinin üretimi.
          2. Tetrapirol halka yapısından türetilen heme’in globin zincirlerine dahil edilmesi.

          Laboratuvar Referans Aralıkları

          Hemoglobin seviyeleri yaşa ve cinsiyete göre değişir:

          Yaş AralığıKadın (g/dL)Erkek (g/dL)
          0-30 gün13,4-19,913,4-19,9
          31-60 gün10.7-17.110.7-17.1
          2-3 ay9.0-14.19.0-14.1
          3-6 ay9,5-14,19,5-14,1
          6-12 ay11.3-14.111.3-14.1
          1-5 yıl10.9-15.010.9-15.0
          5-11 yaş11.9-15.011.9-15.0
          11-18 yaş11,9-15,012,7-17,7

          Yetişkin Hemoglobin Aralıkları:

          • Kadınlar: 12,5-15,5 g/dL.
          • Erkekler: 13.5-17.5 g/dL.

          Klinik Uygunluk

          Anemi Teşhisi:

            • Azalmış hemoglobin seviyeleri, aşağıdakilerden kaynaklanabilecek anemiyi gösterir:
              • Demir eksikliği.
              • B12 vitamini veya folat eksikliği.
              • Kronik hastalık.
              • Kan kaybı.
            • Oksijen taşıma kapasitesinin bozulduğu durumlarda yaygındır.

            Polisitemi:

              • Yüksek hemoglobin seviyeleri aşağıdakileri gösterebilir:
                • Polisitemi vera.
                • Kronik hipoksi (örn. akciğer hastalığı veya yüksek rakımlarda yaşamak).

              Diğer Bozukluklar:

                • Orak hücreli anemi veya talasemiye neden olanlar gibi genetik mutasyonlar hemoglobin yapısını ve işlevini doğrudan etkiler.


                Genetik

                Hemoglobin sentezi, α2β2 heterotetramerini oluşturan alfa ve beta alt birimlerinin üretimini yönlendiren 16 ve 11 numaralı kromozomlar üzerinde bulunan spesifik genler tarafından kodlanır.

                Alt birimGenKromozomGen Lokusu
                α-Subunit 1HBA11616p13.3
                α-Subunit 2HBA21616p13.3
                β-SubunitHBB1111p15.4


                Klinik Kimya

                Hemoglobin seviyelerinin belirlenmesi, aşağıdakiler için kullanılan rutin bir tanı testidir:

                1. Kanın oksijen taşıma kapasitesini değerlendirmek.
                2. Anemi (düşük hemoglobin seviyeleri) ve poliglobulinemi (yüksek hemoglobin seviyeleri) teşhisi.

                Hiperlipidemi ve lökositoz gibi bazı durumlar hemoglobin değerlerinin yanlışlıkla yükselmesine neden olabilir.


                Varyantlar ve Türevler

                HbA1c:

                  • Hemoglobin β zincirlerinin yüksek kan glikozu ile enzimatik olmayan glikasyonu, stabil bir ketoamin olan HbA1c’yi oluşturur.
                  • HbA1c, diabetes mellitus hastalarında uzun süreli kan şekeri seviyelerini izlemek için kullanılır.

                  Dishemoglobinler:

                    • Oksijeni etkili bir şekilde bağlayamayan değişmiş hemoglobin molekülleri.
                      • Methemoglobin (MetHb): Demirin üç değerlikli haline oksidasyonu ile oluşur. NADH bağımlı methemoglobin redüktaz tarafından hemoglobine geri döndürülebilir.
                      • Karboksihemoglobin (COHb)**: Karbon monoksite bağlı hemoglobin, oksijen taşınmasını azaltır.
                      • Sülfhemoglobin (SulfHb)**: Sülfür bileşikleri tarafından modifiye edilen hemoglobin, işlevi geri döndürülemez şekilde bozar.

                    Hemoglobin Bozuklukları

                    Hemoglobinopatiler kantitatif ve kalitatif/yapısal bozukluklar olarak sınıflandırılır:

                    Kantitatif Bozukluklar (Talasemiler):

                      • Bir veya daha fazla hemoglobin alt biriminin üretiminin azalması veya hiç olmaması ile karakterize edilir.
                      • Genellikle yapısal genlerdeki mutasyonlardan veya ifade düzeylerini etkileyen transkripsiyon faktörlerinden kaynaklanır.

                      Niteliksel Bozukluklar (Yapısal Kusurlar):

                        • Hemoglobinin yapısını veya bağlanma afinitesini değiştiren mutasyonlardan kaynaklanır.
                        • Örnekler şunları içerir:
                          • Orak Hücre Hastalığı**: β-globinde hemoglobin polimerizasyonuna neden olan yapısal mutasyon.
                          • Methemoglobinemi**: Demir oksidasyonu nedeniyle bozulmuş oksijen bağlama kapasitesi.

                        Endikasyonlar:

                          • Transfüzyon genellikle stabil yetişkinlerde hemoglobin seviyeleri 7-8 g/dL’nin altına düştüğünde önerilir.
                          • Semptomatik hastalar veya kardiyovasküler hastalığı olanlar için daha yüksek eşikler (8-10 g/dL) geçerlidir.

                          Acil Durumlar:

                            • Hemodinamik dengesizliğe yol açan akut kan kaybı durumlarında hemoglobin seviyelerine bakılmaksızın transfüzyon gerekebilir.

                            Komplikasyonlar:

                              • Kan transfüzyonunun riskleri şunları içerir:
                                • Demir Aşırı Yüklenmesi: Tipik olarak 6-8 transfüzyondan sonra gözlenir ve dikkatli izleme gerektirir.
                                • Kitlesel Transfüzyon Riskleri: Toplam kan hacminin 24 saat içinde değiştirilmesi veya >4 ünite/saat olarak tanımlanır. Komplikasyonlar şunları içerir:
                                • Koagülopati: Kan pıhtılaşmasının bozulması.
                                • Hipotermi: Hızlı infüzyon nedeniyle vücut ısısının düşmesi.
                                • Elektrolit Dengesizliği: Bozulmuş serum elektrolit seviyeleri.
                                • Dolaşım Aşırı Yüklenmesi: Transfüzyonla ilişkili dolaşım yükü (TACO), özellikle altta yatan kardiyak rahatsızlıkları olan hastalarda.

                              Keşif

                              Omurgalılarda oksijen taşınması için kritik öneme sahip bir protein olan hemoglobin, yüzyıllardır bilimsel merak ve araştırma konusu olmuştur. Hemoglobin araştırmalarının yolculuğu, yapısı, işlevi ve klinik önemi hakkındaki anlayışımızı giderek derinleştiren çok sayıda keşfi içermiştir.


                              Erken Gözlemler

                              • 1828: William Prout tarafından keşif
                                İngiliz kimyager William Prout kanın kırmızı renginin “hemoglobin” adını verdiği bir maddeden kaynaklandığını tespit etti. Hemoglobinin bir protein olduğunu göstererek biyokimyasal doğasına ilişkin ilk büyük kavrayışı ortaya koydu. Prout’un çalışması daha sonra kan ve oksijen taşıma kapasitesi üzerine yapılacak çalışmaların temelini atmıştır.

                              19. Yüzyıl Gelişmeleri

                              • 1860’lar: Felix Hoppe-Seyler’in Katkıları
                                Alman fizyolog Felix Hoppe-Seyler hemoglobini izole ederek ve daha rafine bir şekilde karakterize ederek araştırmaları önemli ölçüde ilerletmiştir. Çığır açan çalışmaları şunları içeriyordu:
                              • Hemoglobinin dört alt birimden oluştuğunu göstermek.
                              • Demir ve protoporfirin IX içeren heme grubunun oksijen bağlama kabiliyeti için gerekli olduğunun belirlenmesi.
                              • Biyokimya alanını kurmuş ve hemoglobinin bir protein kompleksi olarak rolünü vurgulamıştır.

                              Hoppe-Seyler’in öncü çalışmaları hemoglobinin fizyoloji ve biyokimyadaki önemini pekiştirdi.


                              Erken 20. Yüzyıl: Yapısal İncelemeler

                              • 1904: Hemoglobin Kristalleri Üzerine İlk Çalışmalar
                                Araştırmacılar fiziksel ve kimyasal özelliklerini incelemek için hemoglobini kristalleştirmeye başladılar. Bu çabalar daha derin bir yapısal anlayış için zemin hazırladı.
                              • 1930’lar-1940’lar: Hemoglobin ve Genetik**
                                Hemoglobin varyantlarının kalıtsal olabileceğinin keşfi, orak hücre hastalığı gibi hemoglobinopatilerin anlaşılmasının başlangıcı oldu.

                              20. Yüzyılın Ortaları: X-ışını Kristalografisi ve Moleküler Kavrayışlar

                              • 1950’lar: Max Perutz ve Hemoglobinin Atomik Yapısı
                                Cambridge Üniversitesi’nde çalışan İngiliz biyokimyacı Max Perutz, hemoglobinin üç boyutlu atomik yapısını aydınlatmak için X-ışını kristalografisi kullanarak bu alanda devrim yarattı. Başarıları şunları içermektedir:
                              • Hemoglobinin kuaterner yapısının iki alfa (α) ve iki beta (β) zincirinden oluşan bir heterotetramer olarak gösterilmesi.
                              • Oksijen bağlanması (allosterik düzenleme) sırasında hemoglobindeki konformasyonel değişikliklerin ortaya çıkarılması. Perutz’un araştırmaları ona 1962 yılında John Kendrew ile paylaştığı Nobel Kimya Ödülü’nü hemoglobin ve miyoglobin yapıları üzerindeki çalışmalarından dolayı kazandırmıştır.

                              20. Yüzyılın Sonları: Genetik ve Klinik Gelişmeler

                              Hemoglobinopatileri Anlamak:

                                • Orak hücreli anemi** ve talasemi gibi hastalıkların moleküler temeli aydınlatıldı. HBB genindeki (beta-globin zincirini kodlayan) mutasyonlar hemoglobindeki yapısal anormalliklerle ilişkilendirildi.

                                Rekombinant Hemoglobin:

                                  • Genetik mühendisliğindeki gelişmeler rekombinant hemoglobin üretimine olanak sağlayarak sentetik kan ikamelerinin önünü açtı.

                                  Modern Hemoglobin Araştırması

                                  • Yapısal ve İşlevsel Çalışmalar: Kriyo-elektron mikroskobu gibi yüksek çözünürlüklü görüntüleme tekniklerinin sürekli kullanımı, moleküler düzeyde hemoglobin dinamiklerine ilişkin anlayışımızı geliştirmiştir.
                                  • Hastalık Tedavisi: Bilim insanları, HBB genindeki mutasyonları düzeltmek için CRISPR-Cas9 gibi gen düzenleme teknikleri de dahil olmak üzere orak hücre hastalığı için yeni tedaviler geliştirmektedir. Farmakolojideki gelişmeler, hemoglobinin oksijen bağlama özelliklerini modüle etmeyi ve hipoksiyle ilgili durumlar için tedavi seçeneklerini artırmayı amaçlamaktadır.
                                  • Sentetik ve Yapay Hemoglobin: Yapay hemoglobin üzerine yapılan araştırmalar, kan nakli ve acil durumlarda kullanılmak üzere kararlı ve etkili oksijen taşıyıcıları oluşturmayı amaçlıyor.


                                  İleri Okuma
                                  1. Markogiannakis, H., et al. (2007). Acute mechanical bowel obstruction: Clinical presentation, etiology, management and outcome. World Journal of Gastroenterology: WJG, 13(3), 432.
                                  2. SAGES Guidelines for Laparoscopic Surgery During Pregnancy. (2008). Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons.
                                  3. British Journal of Anaesthesia. (2012). The ‘pros and cons’ of transfusion.
                                  4. AABB. (2016). Clinical Practice Guidelines From the AABB: Red Blood Cell Transfusion Thresholds and Storage. JAMA, 316(19), 2025–2035.
                                  5. Sasako, M. (2017). Gastric Cancer: Principles and Practice. Springer.
                                  6. The Lancet. (2018). Patient blood management guidelines: how should they be implemented?
                                  7. American Society of Hematology. (2019). Blood Transfusion.

                                  Click here to display content from YouTube.
                                  Learn more in YouTube’s privacy policy.