vitamin - Tıpacı

Harvard’dan araştırmacılar, B2 vitamininden ilham alınarak geliştirilen ve rüzgar ya da güneş enerjileri gibi kaynaklardan gelen kesik kesik enerjinin güvenli bir şekilde depolanmasını da sağlayacak yeni bir yüksek performanslı organik moleküller sınıfı tanımladılar.

Bu gelişmeler aslında, aynı takımın çalıştığı ve enerjinin kinonlar ve demir siyanür içerisinde depolandığı yüksek kapasiteli akışkan bataryaların sonrasında geldi. Bu gelişmelerle oyun biraz daha değişmiş oldu, artık bu bataryalar daha yüksek performanslılar, yanmıyorlar, insan sağlığına zararsızlar, aşındırıcı değiller ve düşük maliyetli kimyasallardan oluşuyorlar. Bu sayede, geniş bir skalada maliyetsiz enerji depolamak mümkün hale geliyor.

Her ne kadar daha önceki çalışmalarda kullanılan çok amaçlı kinonlar, akışkan bataryalar için büyük umutlar vadetse de, Harvard’dan araştırmacılar daha iyi performans elde etmek için organik molekülleri araştırmaya devam ettiler. Fakat aynı çok amaçlılığı diğer organik sistemlerde bulmak oldukça zordu.

Yaklaşık bir milyon farklı kinonu araştıran bilim insanları, yeni bir batarya elektrolit malzeme sınıfı geliştirmeyi başardılar. Aslında bu çalışma, basit sentezleri içeriyor. Yani geniş bir skalada düşük maliyetli imal edilebiliyorlar. Bu da Nature Energy’de yayımlanan araştırmanın en önemli amaçlarından birisi.

Akışkan bataryalarda, enerji harici tanklarda bulunan çözeltiler içerisinde depolanıyor. Tankların boyutu büyüdükçe de, daha fazla enerjinin depolanabilmesi mümkün hale geliyor. 2014 yılında Harvard’dan bilim insanları, geleneksel batarya elektrolitleri olan metal iyonlarını, hayvanlarda ve bitkilerde enerji depolama molekülleri olan kinonlarla değiştirmişlerdi. 2015 yılında da geliştirilen bir kinon, alkali çözeltilerin yanı sıra yaygın bir gıda katkı maddesi içerisinde de çalışabiliyordu.

Yapılan en yeni çalışmada ise araştırma takımı, vücut içerisinde enerji depolamaya yardımcı olan B2 vitamininden ilham aldılar. B2 vitamini ve kinonlar arasındaki anahtar farklılık, elektronları alıp bırakırken oksijen atomları yerine nitrojen atomlarınınkullanılıyor olması.

Orijinal B2 vitamini molekülü üzerinde yaptıkları birkaç ayar ile, bu yeni molekül grubu akışkan bataryalar ile kullanılmak için oldukça iyi bir aday konumuna geldi.

Bu moleküller oldukça yüksek kararlılıkta ve çözünürlükteler, ayrıca yüksek batarya gerilimi ve depolama kapasitesi sağlıyorlar. Çünkü vitaminler, oldukça kolay yapılabiliyorlar. Yani vitaminlerin geniş bir skalada oldukça düşük maliyetlerle üretilmesi mümkün.

Araştırmacılar bu molekülleri kendi geliştirdikleri bataryanın ihtiyaçlarını karşılaması için tasarladılar. Fakat bu moleküller doğası gereği enerji depolama için umut vadediyor. Doğada vücudumuzda enerji depolama için oldukça önemli olan benzer moleküller de bulunuyor. Bilim insanları yaptıkları çalışmalarda, yeni molekül sınıfının yanı sıra kinonları da araştırmaya devam ediyorlar.

Kaynak:

Bilimfili,
A battery inspired by vitamins, Harvard University, Retrieved from https://www.seas.harvard.edu/news/2016/07/battery-inspired-by-vitamins

İlgili Makale: Kaixiang Lin et al. A redox-flow battery with an alloxazine-based organic electrolyte, Nature Energy (2016). DOI: 10.1038/nenergy.2016.102

Her ne kadar adı D Vitamini olarak bilinse ve yaygın olarak bir vitamin olduğu öğretilse de, D Vitamini’nin kimyasal olarak bir vitamin mi yoksa hormon mu olduğu uzun bir süredir tartışılmakta olan bir konudur. Aslında bilim insanları arasında tartışma pek de ateşli olmasa da, ara sıra yayımlanan bazı raporların D Vitamini’ni bir vitaminden ziyade hormon olarak tanıtması anlaşmazlıkları arttırmaktadır. Bu yazımızda, ola ki böyle bir tartışmaya denk gelirseniz temel bazı bilgilere sahip olabilmeniz için konuyu aydınlatmaya çalışacağız.

En temel düzeyde vitaminler ile hormonlar arasındaki fark, sentezlenebilirlikten ileri gelir. Vitaminler vücut tarafından sentezlenemezler ve diyet dahilinde besinlerden alınmak zorundadır. En klasik örneklerden biri, C Vitamini’nde karşımıza çıkmaktadır. Asıl adı askorbik asit olan C Vitamini, modern insan (Homo sapiens) türü için bir vitamindir, çünkü sentezlenemez. Evrimsel süreçte, primatların neredeyse tamamında C Vitamini sentezini sağlayan mekanizma körelmiştir. Biz de, bir primat ve maymun türü olarak, bu vitaminin sentezinden yoksunuz. Öte yandan primatlar, gine domuzları, teleost balıklar ve bazı kuşlar haricinde birçok hayvan türünde C Vitamini normal şekilde vücutta üretilebilir. Dolayısıyla bu canlılar için askorbik asit bir vitamin değildir. Canlılar, vitaminlere genellikle düşük miktarlarda ihtiyaç duyarlar. Hormonlar ise hücreler tarafından sentezlenebilen kimyasallardır. Çok az miktarda hormoın bile, bir kimyasal tepkimeyi köklü bir şekilde değiştirebilir. Bu özellikleri bakımından hormonlar, düzenleyici rol oynarlar.

Şimdi gelelim D Vitamini’ne… Bazı dikkatsizce kaleme alınan çalışmalar ve hem Avrupa hem de Amerika beslenme komisyonu D Vitamini’nin (ya da Vitamin D’nin) bir besin maddesinden çok hormona benzediğini söylemektedir. Ancak bu, maalesef sık rastlanan bir kavram hatasıdır ve bunun sebebi Vitamin D benzeri bileşenlerin (ergocalciferol, cholecalciferol, 1,25-dihydroxyvitamin D, 25-hydroxy-VitaminD ile, aşağıda farkları açıklanan kısaltmalar calcitiriol ve calcidiol) doğasını ve fonksiyonunu ayırt edememekten kaynaklanır.

Dünyanın önde gelen Vitamin D araştırmacılarından ve günümüz Vitamin D teorisinin “baba”larından biri olan, Toronto Üniversitesi’nden Ronald Vieth, çığır açan makalesi “Vitamin D Neden Hormon Değildir?”de bu konuyu titizlikle aydınlatmıştır. Biz de, bu makaleden yola çıkarak kavramları daha açık ve net bir şekilde izah edeceğiz ve bu konuyu aydınlatmaya çalışacağız. Kendisinin analizi ne kadar kesin olsa da bu tartışmayı bitirmeden önce Vitamin D’nin anlamını daha kapsamlı ve klinik olarak gerçekçi şekilde anlatan, önemsiz olmayan bir anlaşmazlık noktasından bahsedeceğiz.

Önce, Vitamin D3 (cholecalciferol) ya da D2 (ergocalciferol)‘nin kastedildiği Vitamin D var. Vitamin D, bir ya da daha fazla hormon ya da ön-hormonun (bunlara “prehormon” denir; öncül hormonlar olan “prohormon”lar ile karıştırılmamalıdır), yapısal ana maddesidir ve vitamin tanımına tam anlamıyla uyar, yani; doğal yiyeceklerde az miktarda bulunan, normal metabolizma için gerekli olan ve diyetteki azlığı rahatsızlıklarına sebep olan organik maddeler. Vitamin D’nin kendisi (D2 ya da D3) bir hormon değildir. Yani, bir organda üretilen, diğer organlara kan aracılığı ile taşınan ve gittiği yerdeki başka bir hedef organın aktivitelerini etkileyen madde tanımına uymaz. Ayrıca cholecalciferol (Vitamin D3) molekülünden türetilen bileşimlere sekosteroidler denir.

Vitamin D’nin işlenmesi kabaca şöyle olur;

1. Karaciğer, sitokrom P450 enzimlerini kullanarak Vitamin D’yi kolayca 25(OH)D’ye hidroksile eder, bu da Vitamin D’nin dolaşımda olan ana formudur.

2. Sonra böbrekler 25(OH)D’yi, aktif hali olan 1,25-dihidroksivitamin D’ye hidroksile eder. Bu yeni maddeye aynı zamanda 1,25(OH)2D de denir ve bu da, serumdaki kalsiyumun emilimi ile salnımına doğrudan etki ederek ve serumdaki fosfat ve paratiroit hormonu arasındaki bir dizi kompleks ilişkiye etki ederek serum kalsiyumunu normal seviyesinde tutar.

Fakat iki tane, (yağda çözünen) sekosteroid olarak adlandırılan, ve hormonal olarak aktif maddeler vardır . Bunlar Vitamin D (D2 ya da D3)’den gelirler fakat belirli bir şekilde ondan farklıdırlar. Bu farklılıklar:

1. Bir kalsiyum düzenleyici hormon olan 1,25-dihidroksivitamin D (kalsitriol). Bu hormon kalsiyum yetersizliğine karşılık olarak üretilir ve diğer steroid hormonlar gibi etki eder, yani kendisiyle aynı kökenli vitamin D reseptörü (VDR) ile etkileşerek.

2. Bir prehormon olan 25-hidroksi-VitaminD. Bu ise bir salgı bezinden salgılanan, kendinden hiç veya çok az biyolojik gücü olan, periferide aktif bir hormona dönüştürülen bir maddedir.

Ancak Vitamin D’nin metabolik ürünü olan 1,25-dihidroksivitamin D (kalsitriol)’ün kendisi potent, pleyiotropik tamir ve bakımda çeşitli dokularda iki yüzden fazla geni hedef alan moleküler bir anahtar görevi gören ve adaptif bir hormon olarak da işlevi olan bir secosteroid hormondur.

Kalsitriol’ün etkileri Vitamin D Reseptörü (VDR) aracılığı ile gerçekleşir. Bu reseptör ligand tarafından aktive edilen, gen ifadesini kontrol ederek bir çok genin transkripsiyonal düzenleyicisi görevini gören bir transkripsiyon faktörüdür. Yeni bilgiler gösteriyor ki 1,25 dihidroksivitaminD tarafından (1.25(OH)2D) aktive edilen VDR hem tek gen lokasyonunda hem de gen ağları seviyesinde gen ekspresyonunu ayarlar.

1. Vitamin D’nin vitamin olduğu,

2. 25-hidroksi-VitaminD’nin bir prehormon olduğu (aktif hormon olan kalsitriole periferde dönüşen bir glandüler sekresyon),

3. 1,25-dihidroksivitamin D (kalsitriol)’ün bir sekosteroid hormon olduğu ve iki yüzden fazla insan genini etkileyen bir moleküler anahtar görevi gördüğü, dolayısıyla transkripsiyonel gen düzenleyicisi olarak çalıştığı

göz önünde tutulursa,

Vitamin D’nin kendisini vitaminden fazla, fakat katı tanımıyla hormondan (bu işlev 1,25-dihydroviaminD (calcitiriol)’e aittir) farklı olarak ele almak gerekir. Gen transkripsiyonu düzenleme fonksiyonlarını da yansıtabilmek için Vitamin D yi basit bir vitamin gibi değil; moleküler düzeyde gen transkripsiyonu düzenlemesi yapan bir vitamin, bir biyomodülatör (biyolojik düzenleyici) vitamin olarak tanımlamak daha doğru olur.

Hazırlayan: Beril Dursunkaya (Evrim Ağacı)

Düzenleyen: ÇMB (Evrim Ağacı)

Kaynak:

ResearchGate
Vieth R. Why “Vitamin D” is not a hormone, and not a synonym for 1,25-dihydroxy-vitamin D, its analogs or deltanoids. J Steroid Biochem Mol Biol 2004; 89-90(1-5):571-
Cannell JJ, Hollis BW, Zasloff M, Heaney RP. Diagnosis and treatment of vitamin D deficiency. Expert Opin Pharmacother 2008; 9(1):107-18.
Pike JW, Meyer MB. The vitamin D receptor: new paradigms for the regulation of gene expression by 1,25-dihydroxyvitamin D(3). Endocrinol Metab Clin North Am 2010; 39(2):255-69.
Pike JW, Meyer MB, Martowicz ML, et al. Emerging regulatory paradigms for control of gene expression by 1,25-dihydroxyvitamin D3. J Steroid Biochem Mol Biol 2010; 121(1-2):130-5.
Sutton AL, MacDonald PN. Vitamin D: more than a “bone-a-fide” hormone. Mol Endocrinol 2003; 17(5):777-91.

Etiket: vitamin

Vitaminlerden İlham Alınan Yeni Nesil Akışkan Batarya Teknolojisi

Kaynak:

”D Vitamini” Hormon Mudur, Vitamin Mi?