1 · Web view1. GİRİŞ VE AMAÇ Antibakteriyal kemoterapötiklerde günümüzde tedavide...
-
Upload
phungthien -
Category
Documents
-
view
228 -
download
0
Transcript of 1 · Web view1. GİRİŞ VE AMAÇ Antibakteriyal kemoterapötiklerde günümüzde tedavide...
1. GİRİŞ VE AMAÇAntibakteriyal kemoterapötiklerde günümüzde tedavide kullanılabilen birçok ilaç
bulunmasına rağmen, daha ideal etkili bileşik arayışı halen sürmektedir. Bunun nedeni
mikroorganizmaların antimikrobiyal etkili ilaçlara karşı kısa sürede rezistans
kazanması, istenmeyen yan etkiler, toksik etkiler ve AIDS gibi immun sistem
hastalıklarına bağlı olarak ortaya çıkan Pneumocystis carinii, sistemik mikozis oluşturan
Candida türü mantarlar ile diğer fırsatçı enfeksiyonlara karşı yeterli kemoterapötik
bileşiklerin henüz geliştirilememiş olmasıdır.
Son zamanlarda immün sistemi bastırılmış konakçıda, sistemik mantar enfeksiyonu
insidansı çok artmıştır. Organ transplantasyonu yapılan, antikanser kemoterapi tedavisi
gören ve bağışıklık sisteminin savunmasının ortadan kalkmasıyla ortaya çıkan AIDS’li
hastalarda; candidiyazis en çok olmakla birlikte, kriptokokozis ve aspergillozis gibi
sistemik gelişen mantar enfeksiyonları yaşamı tehdit etmektedir. HIV virüsü pozitif olan
kişilerde hastalık tablosu ortaya çıktığında, hastaların % 90’ın üzerinde, başta candidalar
olmak üzere sistemik fungal enfeksiyonların ortaya çıktığı bilinmektedir. Buna karşılık
günümüzde sistemik mantar enfeksiyonlarına karşı oral yoldan etkili yeterince bileşik
geliştirilebilmiş değildir. Özellikle immün sistemi bastırılmış hastalarda major
komplikasyonlara neden olan sistemik fungal infeksiyonlar için etkili bir antifungal
bileşiğe acilen ihtiyaç duyulmaktadır. Bu enfeksiyonların tedavisinde yararlanmak üzere
araştırıcıların dikkatini çeken heterosiklik halkalardan biri de benzimidazol halkasıdır
(1).
Benzimidazoller, 19. yüzyılın sonlarından günümüze kadar üzerinde çalışılmış ve bugün
de araştırmalara konu olmaya devam eden bileşiklerdir. Benzimidazol yapısının ilk
olarak Hobrecker tarafından elde edilmesinden sonra benzimidazoller, büyük bir
çalışma alanını teşkil etmiştir. Benzimidazol yapısının kimyasal aktifliği ve türevlerinin
çeşitli biyolojik etkinlikler göstermesi, bu ilginin nedeni olmuştur. Biyolojik etki
bakımından zengin olması, yapının organizmaya yabancı olmamasındandır. Önemli
biyolojik etkinlikleri olan histamin ve histidinin yapısında imidazol, Vitamin B12
yapısında ise benzimidazol bulunmaktadır (2).
Doğal olarak oluşan adenin ve guanin içeren nükleotidler ile benzimidazol halkası
yapısal izosterdir. Bu da canlı sistemlerde biyopolimerlerle kolayca etkileşime olanak
sağlar. Vitamin B12’nin (Siyanokobalamin) yapısında doğal olarak da yer alan
benzimidazol çekirdeği, günümüzde bazı farklı ilaç gruplarının etken maddesi olarak
karşımıza çıkmaktadır. Bunlara örnek olarak; Pimozid (Nöroleptik), Mebendazol
(Antihelmentik), Emedastine difumarat (Antialerjik), Omeprazol (H+/K+-ATPaz
inhibitörü, antiülser), Astemizol (Histamin H1-antagonisti, antihistaminik) ülkemizde de
ruhsatı bulunan ilaçlar sayılabilir (1).
Klinik kullanımda, antibakteriyel ya da antifungal etkili benzimidazol türevi
bulunmamakla birlikte, karbendazim ve tiyabendazol vb. benzimidazol türevlerinin
fungus mikrotübüllerini etkileyerek mitoz bölünmeyi inhibe etmelerine ait bilgiler
araştırmacılara yeni bileşiklere ulaşma hevesi vermektedir (3).
Amidinobenzimidazol türevlerinin MRSA patojenine karşı in vitro ortamda yüksek
antibakteriyel aktivite gösterdiğini bildiren çalışmalar rapor edilmektedir. Benzimidazol
türevlerinin lipid peroksidasyonunu inhibe ettiğini bildiren raporlar da mevcuttur (3).
Dünyadaki yaşam paradokslarından biri olarak düşünülebilecek olan oksijen, sadece
enerji metabolizması ve solunum için temel gereksinim kaynağı değil, aynı zamanda
pek çok hastalığa ve elverişsiz durumlara da yol açabilen bir unsurdur. Bizi canlı ve
aktif kılan oksijenin kısmi indirgenmesi sonucu, serbest oksijen radikalleri olarak
bilinen ürünler açığa çıkmaktadır. Bu ürünler, vücut için enfektif olan ajanların yok
edilmesinde kullanılırken, aynı zamanda doku ve hücrelerde oksidatif hasarlar
oluşturmaktadır. Hücrelerin proteinlerini ve yağlarını etkileyerek hücre membran
yapılarında hasarlara yol açıp genetik kodlarını bozarak hücre ölümlerine yol
açmaktadırlar (4).
Reaktif oksijen türleri, biyolojik sistemlerde yaygın bir şekilde üretilmektedir. Eğer bu
reaktif oksijen türlerinin oluşumu biyolojik sistemlerde kontrol edilmezse, bu süreç,
membran fonksiyonlarında bozulma, protein inaktivasyonu ve DNA hasarıyla
sonuçlanabilir. Kronik oksidatif stres yaşlanma, kanser, aterosklerozis ve nöro-
2
dejeneratif düzensizlikleri içeren çeşitli dejeneratif hastalıklarda ana faktör
olabilmektedir (4).
Toksik oksijen ürünlerinin tüm aerobik hücrelerde çoğalması sonucu oluşan önemli
reaktif oksijen türleri, biyolojik temizleyici olarak işlev gören antioksidanlar tarafından
devamlı olarak ortamdan uzaklaştırılmaya çalışılırlar. Oksidatif baskının artışı, reaktif
oksijen radikallerinin çok fazla çoğalımı veya antioksidan savunma sistemlerin
yetersizliği sonucu gerçekleşir (5).
Antioksidanlar, reaktif oksijen türlerinin zararlı etkilerini azaltırlar veya ortadan
kaldırırlar. Canlılarda, reaktif oksijen türlerinin meydana getirdiği zararları ortadan
kaldırmak için çeşitli antioksidan savunma mekanizmaları mevcuttur (6).
Davidse and Flach (7), son 15 yıl içerisinde çeşitli benzimidazol bileşiklerinden
benomyl, fuberidazol ve tiyabendazolün fungisit; fenbendazol, mebendazol,
parbendazol ve tiyabendazolün antihelmentik; oncodazolün ise antitümoral etkilerinin
ortaya çıkarıldığını bildirmişlerdir.
Klinik kullanıma sahip bir azol antifungal olan ketokonazolün mikrozomal ve lipozomal
sistemlerde lipid peroksidasyonunu (LP) inhibe ettiği ve kandida türlerine karşı
fungistatik etkisinin LP inhibisyonu ile tanımlanan membran stabilize edici etkisi ile
ilişkilendirildiği bildirilmektedir (8).
Bu çalışmalardan da anlaşıldığı gibi benzimidazoller üzerine çalışmalar halen devam
etmektedir.
3
2. GENEL BİLGİLER
2.1. BENZİMİDAZOLLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER
Benzimidazol halka sistemi imidazol halkasının, 4. ve 5. konumlarından benzen
halkasına kaynaşması ile meydana gelmiştir [Formül 1]. Halkalı yapı için aynı zamanda
1,3-benzodiazol de kullanılır, ancak bileşiğin en yaygın adı benzimidazoldur (9).
Benzimidazoller, günümüzde ilaç etken maddesi olarak kullanılan ve heterosiklik yapı
taşıyan moleküllerin bir grubunu oluşturmaktadırlar. Bu moleküller, benzo[d]imidazol
yapısında, düzlemsel ve aromatik yapıda olup, 3. konumda taşıdıkları azot atomu
nedeniyle oldukça bazik özelliktedirler (10).
Formül 1
Yukarıdaki formülde de görüldüğü üzere, benzimidazol halka sistemi iki farklı yapıda
azot atomuna sahiptir. Bunlardan biri, üzerinde hidrojen taşımaktadır ve “pirol azotu”
veya “imino azotu” olarak tanımlanmaktadır. Hidrojen taşımayan ve tersiyer yapıda
bulunan diğer azot ise “piridin azotu” veya “tersiyer azot” olarak adlandırılmaktadır. Bu
adlandırma, imidazol halkası için daha yaygın kullanıma sahip olmakla birlikte,
benzimidazol halkası için de bazı literatürlerde rastlanmaktadır. Benzimidazol
halkasının numaralandırılmasına, hidrojen taşıyan azottan başlanmakta ve 3 numara
diğer azota verilecek şekilde devam edilmektedir. Numaralamada halkaların kaynaşma
yerleri atlanır (11) .
2.1.1. Tautometrik KarakterBenzimidazollerdeki imidazol halkasının tautomeri gösterdiği ilk kez Kaiser tarafından
bildirilmiştir. Serbest imino hidrojenine sahip benzimidazoller tautomerik karakter
gösterirler. Bu serbest hidrojenin sübstitüsyonu tautomerizm olasılığını ortadan kaldırır ve
kesin yapıyı tanımlamak mümkün olur. Böyle bir durumda numaralandırma sübstitüe azot
üzerinden başlayarak yapılır (11).
Aşağıdaki yapılarda görüldüğü gibi tautomeri gösterirler:
Benzimidazollerin tautomerik karekteri nedeniyle aşağıda da gösterildiği gibi 3-nitro-4-
asetamido-benzoik asit ve 4-nitro-3-asetamidobenzoik asitin redüksiyonu ile tek ve aynı
benzimidazol elde edilmiştir [Şema 1] (11).
Şema 1
Benzimidazolün tautomerizmi nötral şartlarda da oluşmaktadır. 2,5-Dimetil-
benzimidazol, metiliyodür ile reaksiyona sokulduğunda 1,2,5,-trimetil benzimidazol ve
1,2,6-trimetilbenzimidazol ayrı ayrı elde edilmekte ve her iki izomer tekrar metil iyodür
ile kuaternize edildiğinde tek bir türeve ulaşılmaktadır (11).
Ayrıca, ¹H-NMR spektroskopisi ile 2. konumda, heteroatom üzerindeki hidrojen ile
intramoleküler hidrojen bağı yapabilen bir sübstitüentin bulunması halinde, proton
değişme hızının yavaşladığı kanıtlanmıştır. Aynı zamanda, ortama konsantre H2SO4
ilavesi ile benzimidazolium iyonu oluşturularak da bu süreç büyük ölçüde
yavaşlatılabilmiştir. Zira bu esnada H-2 protonu azot atomları üzerindeki her bir
hidrojen ile etkileşerek triplet vermektedir (J1,2=J2,3 = 2.5 Hz) (11).
5
5(6)-Metilbenzimidazol gibi simetri düzlemi içermeyen türevlerin iki farklı izomer
formuna sahip olması, imino azotunun varlığından kaynaklanmaktadır. Bu tip
bileşiklerde kesin yapıyı tanımlamak mümkün olmayabilir. Denklem 1’de görüldüğü
gibi 5-metilbenzimidazol, 6-metilbenzimidazolün tautomerik formudur. Aynı durum,
4(7)-sübstitüe benzimidazoller ile de örneklenebilir (12).
Denklem 1
Benzimidazol ve simetri düzlemi içeren türevlerin tautomerik formları ise birbirinin
aynıdır ve kesin bir yapı belirlemek mümkündür. Örnegin; 2-metil, 5,6-dimetil ve 4,7-
dimetil benzimidazol simetri düzlemine sahiptir. Benzimidazolün, benzen halkası
üzerinde simetri düzlemini bozacak şekilde sübstitüent taşıması halinde, imino hidrojeni
sübstitüe edilecek olursa, iki farklı izomer karışımı elde edilmektedir (12).
Benzen üzerindeki sübstitüentin karakteri azot üzerinden sübstitüsyonu etkilemekte ve
genellikle farklı verimlerde izomerlerin elde edilmesine neden olmaktadır. 4. Konum
sübstitüentleri, önemli ölçüde elektrostatik, termodinamik ve sterik etkilere sahipken, 5.
konumdaki sübstitüentlerde bu etkilerin yeterince baskın olmaması nedeniyle, izomer
oluşum oranının bu etkilere bağlı olarak değiştiği de bildirilmiştir. Benzimidazolün
5(6). konum sübstitüentlerinin tautomerik denge üzerinde az bir etkisi olması nedeni ile
bu tip sübstitüentler varlığında, hemen hemen eşdeğer miktarda regioizomerlerin
oluştuğu bildirilmiştir (12).
2-Furil ya da 2-tiyenil sübstitüe benzimidazol türevleri ile DMSO içinde tautomerizm
gözlenirken, 2-fenil benzimidazolde gözlenememesinin, molekülde heteroaril gruplar
varlığında -NH asiditesinin artmasına bağlı olabileceği bildirilmiştir (12).
2-Kloro-4-metoksibenzimidazolün imino hidrojeninin sübstitüsyonu ile 2-kloro-1-(2-
etoksietil)-4-metoksi-1H-benzimidazol ve 2-kloro-1-(2-etoksietil)-7-metoksi-1H benz-
imidazol yapıları elde edilmiş ve bu izomerler kolon kromotografisi ile ayrılmıştır
[Denklem 2] (12).
6
Denklem 2
5-Nitrobenzimidazol, 3-metoksi-4-bromometil metilbenzoat ile 1. konumdan alkil-
lendiğinde elde edilen izomer karışımının kolon kromotografisi ile ayrılabildiği
bildirilmiştir (12).
Diğer bir çalışmada ise, 1-(p-fluorobenzil)-2-(4-metilpiperidin-1-il)metil-5 ve 6-kloro-
1H-benzimidazol izomer karışımının kolon kromatografisi ile ayrılabildiği bildirilmiştir
(12).
2,4,6-Trifenilpiridinyum benzimidazolat (iç tuz) ile metil iyodürden hareketle elde
edilen izomer karışımı kristalizasyon ile ayrılmaya çalışıldığında, 6-metoksi izomeri saf
olarak elde edilebilmiş, ancak 5-metoksi izomeri için bunun mümkün olmadığı
bildirilmiştir [Denklem 3]. Aynı araştırmacı grubu, bu çalışmaya benzer şekilde elde
ettikleri izomer karışımını kristalizasyon tekniği ile ayrı ayrı saf olarak elde ettiklerini
bildirmişlerdir. Başka bir çalışmada ise, sentez sonucu elde edilen izomer karışımının,
ancak preparatif ince tabaka kromatografisi ile ayrılabildiği bildirilmiştir (12).
Denklem 3
Alışılagelmiş alkilasyon şartlarında karşılaşılan izomer sorununu çözümlemek üzere, 5-
nitrobenzimidazol üzerinden selektif alkilasyon ile 1-metil-5-nitrobenzimidazol ve 1-
7
metil-6-nitrobenzimidazol regioizomerlerinin ayrı ayrı elde edilebileceği bildirilmiştir
(12).
Benzimidazollerin en belirgin kimyasal özelliklerinden biri de kimyasal
dayanıklılıklarıdır. Asitler ve bazlarla en etkin şekilde etkileşmelere bile direnç
gösterirler (13).
İmidazol halkası çoğu yükseltgenlere karşı dirençlidir. Benzimidazol potasyum
permanganatla etkin şekilde etkileştirildiğinde benzen halkası yükseltgenerek parçalanır
ve 4,5-imidazoldikarboksilik asit oluşur. 2-Metilbenzimidazolün permanganatla yük-
seltgenmesiyle ise karşılık gelen 2-benzimidazolkarboksilik asit oluşur (13).
Benzimidazoldeki imidazol halkası indirgenmeye karşı da çok dirençlidir. Hatta benzen
halkası bile indirgenmeye karşı direnç gösterir. Benzimidazoller Ni ve hidrojenle
indirgenemezken, 1-metil-2-etil ve 1,2-dimetilbenzimidazol buzlu asetik asit içinde
platin oksit üzerinde hidrojenlendiği zaman karşılık gelen tetrahidro türevlerine
dönüşür. 2-Fenilbenzimidazol bu koşullarda 2-sikloheksil-4,5,6,7-tetrahidrobenz-
imidazole dönüşür (13).
Benzimidazolün kimyasal etkinliği azotların tuz oluşumu, açillenme ve alkillenme
tepkimeleri ile benzen halkasının elektrofilik sübstitüsyon tepkimesinden oluşmaktadır
(13).
2.1.2. Erime Noktaları, Kaynama Noktaları ve Asosiyasyon Derecesi
Benzimidazoller, oldukça yüksek erime ve kaynama noktasına sahip katı bileşiklerdir.
Benzimidazolün kendisi 170°C’de erir. Bu bileşikler polar çözücülerde çok, polar
olmayan çözücülerde az çözünürler ve polar çözücülerde serbest imino hidrojeni asosiye
halde bulunur. Bazı örnekler sudan kristallendirilebilirse de suda basit imidazollerden
çok daha az çözünürler. İmino hidrojeninin sübstitüsyonu, kaynama ve erime nokta-
larını önemli ölçüde düşürür (12, 13).
Asosiyasyonun bir moleküldeki imino grubu ile bir başka moleküldeki tersiyer azot
arasında hidrojen bağlarının oluşması nedeniyle olduğuna inanılmaktadır. İmino
hidrojeninin sübstitüsyonu ile oluşan N-sübstitüe benzimidazoller asosiyasyon
yapamadıklarından dolayı erime ve kaynama noktalarının düşük olduğu görülür (13).
8
2.1.3. Psödoasidik Karakter
Benzimidazolün birçok türevinin psödoasidik karakteri, metallerle tuz oluşturma
yeteneği ile kendini gösterir. Bunlar içinde en önemlisi benzimidazolün kaynar sudaki
çözeltisine gümüş nitrat çözeltisi katıldığı zaman az çözünen gümüş tuzunun
oluşmasıdır. Benzer şekilde bakır, kobalt, kadmiyum ve çinko iyonlarının amonyaklı
çözeltileriyle etkileştirildiğinde az çözünen çökelekler elde edilir. Grignard
reaktifleriyle tepkime verme yeteneği de benzimidazollerin asidik yapısını gösterir.
İmino hidrojeninin sübstitüsyonu ile psödoasidik karakter ortadan kalkar (13).
2.1.4. Bazik Güç ve Elektronik Yapı
Bazik karakterleri, asit karakterlerinden daha fazla olan benzimidazoller, bazik
özelliklerini, üzerlerindeki ortaklanmamış elektron çiftini reaksiyona girdikleri atom ya
da gruba verebilme özelliğinde olan tersiyer azot atomu nedeni ile gösterirler. Asit
özelliklerini, taşıdıkları ‘imino hidrojeni’ni ortama proton halinde vererek gösteren
benzimidazoller, elektron çekici gruplar ile sübstitüe edilirlerse asit özellikleri artar
(14).
Benzimidazol imidazolden çok daha zayıf bir bazdır. Bazik güçteki bu fark imidazol ve
benzen halkaları arasındaki konjugasyon [Şema 2] nedeniyle oluşur. Böylece tersiyer
azot üzerindeki elektronların verilmesi bir başka deyişle bu azota bir protonun
bağlanması zorlaşmaktadır (13).
Şema 2
9
D, E ve G yapıları imidazol ile benzen kısımları arasındaki konjugasyonu göster-
mektedir. Bu kontribüsyon formüllerine bakarak imidazol ve benzimidazolün bazik
güçleri arasındaki fark kolaylıkla anlaşılabilmektedir (13).
Benzimidazol halka sisteminin 2. konumuna H, metil, 2-piridil, 4-piridil, 2-kinolil ve 4-
kinolil gibi sübstitüentler getirilip pKa değerleri incelendiğinde, 2-piridil türevinin en
yüksek pKa değerine sahip olduğu gözlenmiştir. Bunun nedeninin, piridin azotu ile
benzimidazolün imino hidrojeninin, hidrojen bağı yapması olduğu ileri sürülmüştür
[Formül 2] (12).
Formül 2
Benzimidazoller, amfoterik bileşikler oldukları için metallerle tuz oluştururlar. Kaynar
sudaki benzimidazol çözeltisine AgNO3 ilavesi ile suda az çözünen gümüş tuzu oluşur.
Bu tuz, seyreltik mineral asitlerde ve asetik asitte çözünür. Benzimidazollerin asidik
karakterinin diğer bir göstergesi ise grignard bileşikleri ile reaksiyona girerek N-
Magnezyum halojenürleri vermesidir. Benzimidazollerin imino hidrojeninin
sübstitüsyonu pseudo-asidik karakteri ortadan kaldırır. Elektronegatif gruplar
benzimidazollerin asidik karakterlerini artırırlar. Örneğin, nitrobenzimidazoller, Na2CO3
veya sulu amonyak çözeltileri ile tuz oluşturacak kadar asidiktir (12).
Benzimidazoller, asitlerle tuz oluşturma kabiliyetinde olan bazik bileşiklerdir.
Benzimidazol halkasının asitlerle protonlandığı, floresans dalga boylarının farklı olması
ile kanıtlanmıştır. Protonlanan benzimidazoller 365 nm’de floresans verirken, proton-
lanmamış türevleri 305 nm’de floresans vermektedir. Bazik karakterleri, piridin azotu-
nun proton yakalama kabiliyetinden kaynaklanmaktadır. Benzimidazol (pKa=5.5),
imidazolden (pKa=7.0) daha zayıf bir bazdır. Bu farklılık, imidazol ve benzen halkaları
arasındaki konjugasyondan kaynaklanmaktadır. Konjugasyondan dolayı rezonans
nedeniyle halka dayanıklılığı artmakta ve böylece piridin azotunun proton yakalama
kabiliyeti azalmaktadır. Benzimidazoller, asitler ve bazlara karşı oldukça dayanıklıdırlar
ve oksitleyici bileşiklerden kolay etkilenmezler. Metilbenzimidazollerin permanganat
ile oksidasyonu, benzimidazolkarboksilik asitleri verir. Ancak permanganat ile yapılan
10
kuvvetli oksidasyon, benzimidazolün 4,5-imidazoldikarboksilik aside dönmesine neden
olur (12).
2.2. BENZİMİDAZOL ÇEKİRDEĞİNİN SÜBSTİTÜSYON REAKSİYONLARI
2.2.1. Benzen halkası üzerinde yürüyen reaksiyonlar
Benzimidazol türevlerinin elektrofilik sübstitüsyon reaksiyonları Wright ve Preston
tarafından geniş bir şekilde incelenmiş ve benzen halkasında sübstitüent taşımayan
benzimidazolde elektrofilik sübstitüsyonun 5(6). konumunda oluştuğu gözlemlenmiştir
[Şema 3] (2).
Şema 3
Elektrofilik atak, beşinci konumda elektron verici bir grubun varlığında yedinci
konuma, elektron çekici bir grubun varlığında ise yedinci konumdan çok altıncı konuma
yönelir (2).
Benzimidazolün benzen kısmındaki sübstitüentler, genellikle benzimidazolün
hazırlanmasından önce benzen halkasına takılırlar. Bu sebeple benzimidazollerin
sübstitüsyon reaksiyonları biraz ihmal edilmiştir (13).
Benzimidazolün derişik nitrik ve sülfirik asitler ile nitrolanması bize 5(6)-
nitrobenzimidazolleri vermektedir. Van der Want formik asit ve 4-nitro-o-fenilen-
diaminden aynı nitrobenzimidazolü elde ederek nitro grubunun konumunu belirlemiştir
[Denklem 4] (13).
Denklem 4
5(6)-Nitro-2-benzimidazolün nitrolanma ürünü 5,6-dinitro-2-metilbenzimidazol oldu-
ğundan muhtemelen çoğu nitrolama 5,6-dinitro türevi şeklindedir. Nitrolanma
reaksiyonu bir nitro grubu taşıyan bireyler için 0-5°C’de, iki nitro grubu taşıyan türevler
için ise kaynatılarak yapılmıştır. Son durumda oluşan iki izomer 5,6-dinitro ve 5,7-
11
dinitro türevleri ayrımsal kristallendirmeyle ayrılabilmişlerdir [Denklem 5]. Çalışmalar
sırasında sülfirik asit-nitrik asit karışımında nitrolanma reaksiyonunun başarısız olan
türevlerinin nitrolanmaları, daha ılımlı bir ortam olarak maddenin asetik asitteki
çözeltisine sülfirik asit-nitrik asit karışımı ilave edilerek sağlanmıştır (2).
Denklem 5
Benzimidazollerin halojenlenmesi yaygın olarak çalışılmamıştır. Buzlu asetik asit içinde
bir mol brom ile 2-metilbenzimidazolün etkileştirilmesi ile 4(7)-brom-2-metil-
benzimidazol oluşmaktadır (13).
2.2.2. İmidazol halkasında yürüyen reaksiyonlar
Proton alma ve verme reaksiyonları: sp² hibritleşmiş azot, asitlerle kolaylıkla
protonlanarak tuz oluştururlar. sp³ hibritleşmiş azotun hidrojeni metallerle yer
değiştirebilecek kadar asidiktir ve metal benzimidazolleri verirler (2).
Alkillenme reaksiyonları: Benzimidazoller alkil halojenürlerle ılımlı şartlarda 1-
alkilbenzimidazolleri, daha kuvvetli şartlar altında ise 1,3-dialkilbenzimidazolium
halojenür tuzlarını oluştururlar [Şema 4]. Alkillenme ajanı olarak alkil halojenürler
yanında diazometan ve dialkil sülfatlar da kullanılmıştır (2).
Şema 4
12
2.3. BENZİMİDAZOLLERİN GENEL SENTEZ YÖNTEMLERİ
2.3.1. Açillenmiş o-nitroarilaminlerden hareketle :
İlk benzimidazol sentezi, 1872 yılında 2-nitro-4-metil asetanilidin redüksiyonu ile
gerçekleştirilmiş ve 2,5 (veya 2,6)-dimetilbenzimidazol türevi elde edilmiştir [Şema 5]
(11).
Şema 5
o-Dinitrobenzen türevlerinin kalay klorür ile hidroklorik asit ve asetik asit varlığında,
izole edilmeksizin redüksiyonu benzimidazol yapısının oluşmasına neden olmaktadır.
1,2-Dinitro-3,4,5,6-tetrametilbenzenin aynı redüksiyon koşullarında asetik asit ile
muamelesi sonucu 2,4,5,6,7-pentamentil benzimidazol oluşmaktadır [Denklem 6] (11).
Denklem 6
2.3.2. o-Fenilendiaminler ile karboksilik asitler, asit anhidritleri, esterler ya da
amidlerden hareketle:
o-Fenilendiamin ve karboksilik asidin reaksiyonu ile ilk benzimidazol sentezi,
Ladenburg tarafından 1875 yılında gerçekleştirilmiştir. 3,4–Diaminotoluen, glasiyal
asetik asit içinde ısıtılarak 2,5–(ya da 2,6) dimetil benzimidazol elde edilmiştir (11).
o-Fenilendiamin ile formik asit muamele edilerek, hiç bir sübstitüent taşımayan
benzimidazol ana halkası sentezlenmiştir. 2-Alkil benzimidazoller de, yine o-
fenilendiamin ile karboksilli asidlerin reaksiyonu sonucunda elde edilmiştir (11).
13
Benzimidazol sentezinde en çok kullanılan metod, o-fenilendiaminlerin dilüe HCl’deki
(genellikle 4N HCl) çözeltisi ile karboksilik asit ya da asit anhidritinin reaksiyonudur
[Denklem 7]. Bu yöntem, Phillips’in benzimidazol sentezi olarak bilinmektedir (11).
Denklem 7
Bis-benzimidazoller ise iki mol o–fenilendiamin ile bir mol dikarboksilli asidin,
seyreltik HCl’li ortamda ısıtılması sonucu major ürün olarak elde edilmektedir [Şema 6]
(11).
Şema 6
2-Alkil-sübstitüe türevi bileşiklerin elde edilmesinde Philips metodu iyi sonuç
vermesine karşın, 2-aril-sübstitüe benzimidazollerin sentezinde sıklıkla başarısızlıkla
sonuçlanmakta ya da reaksiyon verimi oldukça düşük olmaktadır. o-Fenilendiamin
türevi bileşiklerin, polifosforik asit (PPA) varlığında alkil ya da aril karboksilik asitlerle
reaksiyonu ile yüksek verimle 2-alkil/aril benzimidazol türevi bileşikler elde
edilmektedir [Denklem 8] (12).
Denklem 8
14
Bis-benzimidazol türevi bileşikler de bu yöntemle değişen verimlerle elde
edilebilmektedir [Denklem 9] (12).
Denklem 9
2.3.3. o-Fenilendiamin ile nitrillerden hareketle :
o-Fenilendiaminin mono HCl tuzu ile bir alifatik ya da aromatik nitrilin 200°C’de
reaksiyonuyla 2-alkil/arilsübstitüe benzimidazol yapısı elde edilmektedir [Şema 7] (12).
Şema 7
2.3.4. o-Fenilendiaminler ile iminoeterler veya iminotiyo eterlerden hareketle :
o-Fenilendiamin ile fenasetimino metil eterin, metanoldeki çözeltisinin ısıtılması sonucu
2–benzilbenzimidazol oluşmaktadır [Denklem 10] (12).
Denklem 10
Aynı yöntemle, 3,4-diamino benzamidin bileşiğinin, çeşitli imidat esterleri ile
reaksiyonu sonucunda, 2-5’-bis-benzimidazol türevi bileşikler sentezlenmiştir [Denklem
11] (12).
15
Denklem 11
2.3.5. o-Fenilendiamin ile aldehit ya da ketonlardan hareketle :
Bir mol o-fenilendiamin ile iki mol aldehit arasından Schiff bazını izleyerek,
benzimidazol yapısının oluşumuna ait reaksiyon ile 1-benzil-2-fenilbenzimidazol yapısı
sentezlenmiştir [Şema 8] (12).
Şema 8
Weidenhagen 1936 yılında aldehitlerle gerçekleştirilen reaksiyonlardaki verimin
düşüklüğünü, katalizör olarak bakır asetat kullanımı ile gideren bir yöntem önermiştir
(12).
Birbirine eşit moldeki o-fenilendiamin ve aldehit türevlerinin nitrobenzen varlığında
145-150 ºC’de reaksiyona girmesiyle, benzimidazol türevi bileşikler elde edilmektedir
[Denklem 12]. Bu yöntem, bilhassa bis-benzimidazol ve terbenzimidazol türevi
bileşiklerin sentez edilmesinde kullanılmaktadır [Denklem 13] (12).
Denklem 12
16
Denklem 13
o-Fenilendiamin ile aldehitlerin sodyumbisülfit (sodyum pirosülfit) katım ürünlerinin
reaksiyonu ile 2-arilbenzimidazol türevi bileşikler elde edilmektedir [Denklem 14] (12).
Denklem 14
3,4-Diaminobenzoik asit, sodyum pirosülfit varlığında 2-(4-metoksifenil)benzimidazol-
5-karboksaldehit ile reaksiyona girerek, bis-benzimidazol türevi bir bileşiğin sentezi
gerçekleştirilmiştir [Denklem 15] (12) .
Denlem 15
o-Fenilendiamin ve türevleri ile çeşitli alifatik ya da aromatik aldehitlerin solvansız
ortamda indiyum III triflorometansülfonat [In-(CF3SO3)3, induyum triflat, In-(OTf)3]
katalizörlüğünde oda sıcaklığında reaksiyona girmesiyle, yüksek verimlerde 2
sübstitüebenzimidazol türevi bileşiklerin [Denklem 16] elde edildiği bildirilmiştir.
Mevcut sentez yöntemleriyle karşılaştırıldığında; bu yeni yöntemin kolay uygulanabilir
17
olması, reaksiyon süresinin kısalığı, verimin yüksek oluşu ve katalizörün reaksiyon
sonunda geri kazanılarak tekrar kullanılabilmesi gibi avantajlara sahip olduğu
görülmektedir (12).
Denklem 16
o-Fenilendiamin, ketonlarla muamele edildiğinde 2,2-disübstitüe benzimidazolinleri
vermekte ve bu oluşan ürün ısıtıldığı zaman 2-sübstitüe benzimidazol ve hidrokarbon
yapılarını vermek üzere parçalanmaktadır [Şema 9] (12) .
Şema 9
2.3.6. 2-Metiltiyopsödoüre sülfat ile reaksiyonuyla :
o-Fenilendiaminler ile 2-metiltiyopsödoüre sülfat ve metilkloroformat karışımından,
bazik ortamda 1H-benzimidazol-2-karbamatlar elde edilmektedir [Denklem 17]. Anti-
helmentik etkili mebendazol bu yolla sentezlenmiştir (12).
Denklem 17
18
2.3.7. Siyanojenbromür ile reaksiyonuyla :
3,4-Diaminobenzofenon ile siyanojenbromür sulu ortamda muamele edildiğinde, 2–
amino–5(6)–benzoil-1H-benzimidazol elde edilir [Denklem 18] (15).
Denklem 18
2.4. ANTİMİKROBİYAL ETKİLİ BENZİMİDAZOL TÜREVLERİ
Bakteriyel enfeksiyonların tedavisinde yararlanmak üzere araştırıcıların dikkatini çeken
heterosiklik halkalardan biri de benzimidazol halkasıdır. Benzimidazol halkası [Formül
3] purin çekirdeğini taşıyan adenin ve guanin [Formül 4, 5] izosteri olup, purin anti-
metaboliti olabilir. Bu nedenle, canlı sistemlerde benzimidazol halkasının biyo-
polimerlerle kolayca etkileşim gösterebileceği düşünülmektedir (3).
Formül 3 Formül 4 Formül 5
Benzimidazol türevleri antihistaminik, antiülseratif, antihelmentik ve antipsikotik
ilaçlarda medisinal kimyasal ajan olarak sık kullanıma sahiptir. Çeşitli
benzimidazollerin ise antiviral, antikoagülan, antienflamatuar, antibakteriyel ve
antikanser etkili türevleri çeşitli raporlarda bildirilmiştir. Ayrıca benzimidazol-thion ve
alkil-thio sübstitüe benzimidazol sistemlerin muhtemel antimikrobiyal, antibakteriyel ve
antitümör ajanları araştırmalara konu teşkil etmiştir (16).
Vitamim B12’nin (siyanokobalamin) yapısında doğal olarak da yer alan benzimidazol
çekirdeği, günümüzde bazı farklı ilaç gruplarının etken maddesi olarak karşımıza
çıkmaktadır (3). Günümüzde halen tedavide kullanılan ve antihelmentik etkinliği
kanıtlanmış olan mebendazol, tiyabendazol ve albendazol benzimidazol halka sistemi
içeren ilaçlardır. Sübstitüe benzimidazol bileşiklerinden omeprazol, lansoprazol,
pantoprazol ve benzeri bazı bileşikler proton pompası inhibitörü ve H2 reseptör blokeri
olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadırlar (10) .
19
Benzimidazol halka sistemi üzerinde bugüne kadar yapılan çalışmalarda, antimikrobiyal
etki açısından ümit verici sonuçlara ulaşmada 1., 2. ve 5(6). konum sübstitüsyonlarının
önemi dikkat çekmektedir (11).
1. Ve 6. konumda alkil ve 5. konumda nitro taşıyan benzimidazol türevlerinin
mikroorganizmalara karşı etkili olduğu bildirilmiştir (11).
Kılcıgil and Altanlar (17), birçok benzimidazol türevi bileşiğin sentezinin yapılıp,
onların Candida albicans, Candida glabrata ve Candida krusei’ye karşı in vitro
antifungal aktivitelerinin test edildiğini bildirmişlerdir.
Dawood and Abdel-Wahab (18), benzimidazokinazolinler, benzimidazo-izokinolinler
ve benzimidazo[2,1-a]izo-indolon türevlerinin potent antitümör ajan; benzimidazo[2,1-
b]kinazolinlerin potent immuno-supresör ve benzimidazo[2,1b]benzo[f]izoquinolin
halka sistemlerini mevcut farmakolojik aktif bileşikler olarak tanımlamışlardır.
İzoindolo[2,1-a]benzimidazolün ise sedatif ve trankilizan etkili bileşiklerden olduğunu
bildirmişlerdir.
2., 5(6). Ve 7. konumlarda çeşitli sübstitüentler içeren benzimidazol türevleri
antibakteriyel aktivite yönünden incelendiğinde, 2. konumda 2-piridil grubunun, 5.
konumda bulunan metoksi, etoksi, triflorometil, nitro ve klor gruplarının etki açısından
önemli sübstitüentler olduğu belirtilmektedir. Test edilen bileşikler, mikroorganizmalara
karşı 50-100 µg/ml MİK değerleri ile sınırlı bir aktivite gösterirken, 5-nitro-2-(2-piridil)
benzimidazolün E. coli’ye karşı 10 µg/ml MİK değeri ile en iyi aktiviteyi gösterdiği
bildirilmiştir (12).
2,5-Di-2-benzimidazolilfuran [Formül 6] türevlerinin test edilen farklı kültürlerde
germisidal veya fungusidal olarak aktivite göstermediği belirtilmektedir (12).
Formül 6
5-Floro-2-(5’-nitro-2’-furil)benzimidazolün (FONO2) [Formül 7] antimikrobiyal ve
antifungal aktiviteler yönünden kendisine karşılık benzoksazol analoğundan daha üstün
olması nedeniyle, imidazol halkasındaki −NH− grubunun bu sınıf bileşikler için
20
biyolojik aktivitede önemli rol oynadığı bir araştırmacı grubu tarafından belirtilmiştir
(11).
Formül 7
2-Aminobenzimidazol’ün, aromatik aldehitlerle kondensasyonu sonucu elde edilen
ariliden-2-aminobenzimidazolleri, merkaptoasetik asid, kloroasetilklorür ve ftaloil glisil
klorür ile siklokondensasyona tabi tutularak, sırası ile 4-tiyazolidinonlar ve
azetidinonları (β-laktam) [Şema 10] sentezlenmiştir. Antimikrobiyal aktivite inceleme-
leri sonucunda her iki grupta da iyi aktivite gösteren bileşiklerin olduğu bildirilmiştir (12).
Şema 10
Bir çalışmada bir seri N-benzimidazol-2-il-asetil-N’-[alkil ve tiyokarbamoil] hidrazinler
ve N-benzimidazol-2-il-metil-N’-alkil ve ariltiyohidrazin bileşikleri sentezlenmiştir.
Antimikrobiyal aktivite çalışmaları sonucunda bileşiklerin özellikle S. aureus’a karşı
daha aktif oldukları ve Formül 8’de görülen türevin 62 μg/ml’lik MİK değeri ile S.
aureus’a karşı oldukça iyi aktivite gösterdiği saptanmıştır (12).
Formül 8
Pirido[1,2-a]benzimidazol halka sisteminin 3-OH ve N-5 konumunda farklı sübsti-
tüentleri taşıyan türevler [Formül 9] sentezlenmiştir. Antimikrobiyal etki incelemeleri
21
sonucunda, N-5 alkilasyonu ve 3-OH tosilasyonunun antimikrobiyal aktivite kaybına
neden olduğu ve sonuçta serbest 3-OH ve 5-NH sübstitüentlerinin geniş spektrumlu
antimikrobiyal aktivite için gerekli olduğu bildirilmiştir. 3-OH türevlerinin, S. aureus ve
C. albicans’a karşı 3-5 µg/ml MİK değerleri ile referans antibiyotiklerle kıyaslandığında
çok iyi sonuçlar verdiği belirtilmiştir (12).
Formül 9
5-N-Açil-2-(2-hidroksifenil)benzimidazol türevlerinin, periodontal rahatsızlıklardan
sorumlu Actinomycetes viscosus ve Bacteriodes gingivalis’e karşı yüksek düzeyde
antibakteriyal aktivite gösterdiği bildirilmiştir (3).
7. Konumda aminobenzimidazol halkası taşıyan sefalosporin türevlerinde [Formül 10],
gram-pozitif ve bazı gram-negatif mikroorganizmalara karşı Sefotaksim ile
karşılaştırılabilir bir aktivite elde edilmiştir (3).
Formül 10
Benzimidazol türevi bazı yeni bileşikler sentezlenip antimikrobiyal aktiviteleri
incelenmiştir. Selenyum taşıyan bileşik [Formül 11], 50 µg/ml MİK değeri ile gram-
pozitif bakterilerden S. aureus ve Enterococcus faecalis’e karşı en etkili; yapısında
tellurium taşıyan bileşik [Formül 12] 50 µg/ml MİK değeri ile gram negatif
bakterilerden E. coli ve P. aeruginosa’ya karşı tek etkili bileşik; spiro yapısı taşıyan
22
bileşik [Formül 13] ise 50 µg/ml MİK değeri ile C. albicans ve C. tropicalis’e karşı en
etkili bileşik olarak bulunmuştur (11).
Formül 11 Formül 12
Formül 13
Daha önce antibakteriyel aktiviteleri test edilmiş bir seri benzimidazol [Formül 14] ve
imidazopiridin türevleri üzerinde yapılan yapı-etki çalışmaları sonucunda, S. aureus ve
B. subtilis’e karsı olan aktivitenin, R3 konumunda lipofilik sübstitüentler ile arttığı ve
ideal lipofilik karakterin (log P) 4.9 civarında olduğu bildirilmiştir. Ayrıca, elektron
çekici sübstitüentlerin etkiyi azalttığı; R3 konumunda hacimli gruplar olduğunda E.
coli’ye karşı olan aktivitenin arttığı; bileşikler metilen grubuna sahip olduğunda B.
subtilis’e karşı olan aktivitenin azaldığı; R2 konumunda daha az lipofilik karakterde
sübstitüentler yer aldığında ise P. aeruginosa’ya karşı biyolojik aktivitenin daha da
arttığı bildirilmiştir (11).
Formül 14
23
1-(Dialkilaminometil)-2-(p-sübstitüefenil)-5-sübstitüe benzimidazol türevi bileşikler
sentezlenmiş ve bu türevlerin antimikrobiyal aktiviteleri araştırılmıştır. Aşağıda genel
formülleri verilen [Formül 15] türevler içerisinde, 1-(dietilaminometil)-2-(4-kloro-
fenil)-5-nitro-benzimidazol hidroklorürün en iyi aktiviteye sahip olmakla birlikte,
sentezlenen bazı analogların da Streptomisin ile kıyaslandığında gram-pozitif ve gram-
negatif mikroorganizmalara karşı eşdeğer ya da daha fazla antibakteriyel aktivite
gösterdiği bildirilmiştir (11).
Formül 15
1,2,5-Trisübsitüe benzimidazol türevlerinin antimikrobiyal ve antifungal aktiviteleri
incelendiğinde, Formül 16 ile verilen bileşiğin, C. parapsilosis’e karşı referans bileşik
Klotrimazolden daha yüksek, C. albicans’a karşı ise eşdeğer etki gösterdiği
bildirilmiştir. Bu bileşiğin gram-pozitif bakterilere karşı Gentamisin ve Strep-
tomisin’den daha etkili olduğu belirtilmiştir (11).
Formül 16Benzimidazollerin sülfit analoglarının [Formül 17], proton pompası inhibitörü olarak in
vitro Helicobacter spp.’e karşı selektif antibakteriyal aktivite gösterdiği bildirilmiştir
(12).
Formül 17
24
Bir araştırmacı grubu sentezledikleri bir seri 2-fenil benzimidazol türevleri içerisinde
Formül 18’de gösterilen dikatyonik amidin türevinin in vitro olarak C. albicans ve C.
glabrata’ya karşı sırasıyla 0.78, <0.09 μg/ml MİK değeri ile flukonazol ve amfoterisin
B’ye yakın aktivite gösterdiklerini bildirmişlerdir (11).
Formül 18
5-[2-(2-Metilbenzimidazol-1-il)etil]-[1,3,4]-oksadiazol-2(3H)-tiyonun [Formül 19] anti-
mikrobiyal aktivitesi B. cereus, E. coli, S. cerevisue ve A. niger’e karşı denenmiş ve B.
cereus’a karşı çok iyi aktiviteye sahip olduğu saptanmıştır (11).
Formül 19
2,5-Disübstitüe-6-arilamino-4,7-benzimidazoldion yapısında bileşikler sentezlenmiş ve
antifungal aktiviteleri test edilmiştir. Bu bileşikler arasında 6-arilamino-5-kloro-2-(2-
piridil)-4,7-benzimidazoldion türevleri [Formül 20] Candida türleri ve Aspergillus
niger’e karşı güçlü antifungal aktivite göstermiştir. Molekülde bulunan 6-arilamino
grubunun antifungal aktiviteden önemli ölçüde sorumlu olduğu bildirilmiştir (11).
Formül 20
Benzimidazol-il-benzamid yapısında bileşikler sentezlenip bu bileşikler antimikrobiyal
açıdan test edilmiştir. Aşağıda formülü verilen bileşik [Formül 21] B. subtilis’e karşı
12.5 μg/ml MİK değeri ile önemli bir antibakteriyel aktivite ve C. albicans’a karşı da
6.25 μg/ml MİK değeri ile iyi bir antifungal aktivite göstermiştir. Benzimidazol
25
halkasının 2. konumundaki fenilin taşıdığı aminin anilide sübstitüsyonunun
antimikrobiyal aktiviteyi azalttığı bildirilmiştir. Kükürt taşıyan bileşik ise [Formül 22]
test edilen mikroorganizmalara karşı orta derecede etkili bulunmuştur (11).
Formül 21 Formül 22
Temiz ve Şener (19), 4,5-disübstitüe-2-benzilbenzimidazol türevi bir seri bileşik
sentezleyip, bunların S. aureus, S. faecalis, P. aeruginosa, E. Coli ve K. pneumoniae'ye
karşı antibakteriyel ve C. albicans'a karşı antifungal etkilerini saptamışlardır. Tüm
bileşiklerin özellikle Gram negatif bakterilerden K. pneumoniae'ye karşı olan anti-
bakteriyel etkilerinin, denenen diğer bakterilere ve C. albicans'a karşı gösterdikleri
etkilere oranla daha yüksek olduğu bildirilmiştir.
Sübstitüe fenil/benzimidazol taşıyan benzileter yapısında bir seri yeni bileşik
sentezlenmiştir. Bu bileşiklerden Formül 23 ile gösterilen türevin in vitro ortamda 3.12
ve 6.25 μg/ml MİK değerleri ile sırasıyla S. aureus ve MRSA’ya karşı güçlü
antimikrobiyal aktivite gösterdiği gözlemlenmiştir (3).
Formül 23
Sentezlenen bir seri bileşikten Formül 24 dışında C. albicans ve C. parapsilosis’e karşı
standart ilaç olan ketokonazolden daha az antifungal aktivite gösterdiği bildirilmiştir
(20).
26
R: H R1: H
Formül 24
2.5. ANTİVİRAL ETKİLİ BENZİMİDAZOL TÜREVLERİ
6-{[(Hidroksiimino)fenil]metil}-1-[(1-izopropil)sülfonil]-1H-benzimidazol-2-amin
[Formül 24, 25] ve analogları sentezlenerek, syn- ve anti- izomerleri kristalizasyon ile
ayrılmış, ¹³C NMR ile yapıları kanıtlanmış ve soğuk algınlığı ve akut solunum yolu
enfeksiyonlarından en fazla sorumlu olan rhino-virüsüne karşı in vitro etkileri test
edilmiştir. Bu bileşiklerin bilinen bütün rhino-virüs tiplerine karşı etkili olduğu
bildirilirken, anti-izomerin daha aktif olduğu da bildirilmiştir (11).
Formül 24 Formül 25
2-(1H-benzimidazol-2-il-amino)pirimidin-4(3H)-on türevleri sentezlenmiş ve bunların
in vitro anti-HIV aktiviteleri incelenmiştir. Sentezlenen bileşikler arasında en iyi anti-
HIV aktiviteye sahip bileşiğin [Formül 26] terapötik indeksinin 1.45’den büyük
olmasına rağmen, bunun daha ileri in vitro testler için yeterli olmadığı bildirilmiştir
(11).
Formül 26
DRB’nin 2-kloro (TCRB) ve 2-bromo (BDCRB) analogları ve bunların da tri-O-asetil
[Formül 27] türevleri sentezlenip in vitro HCMV aktiviteleri araştırılmıştır. TCRB ve
BDCRB analoglarının HCMV’ye karşı oldukça etkili ve nonsitotoksik oldukları göz-
lenmiştir. Her iki bileşiğin de DNA sentezinin inhibisyonunu içeren yeni bir mekanizma
27
ile HCMV’yi selektif ve güçlü bir şekilde inhibe ettikleri ve bu nedenle DRB’den üstün
oldukları bildirilmiştir. Tri-O-asetil türevlerinin de nonsitotoksik konsantrasyonlarda
HCMV replikasyonunu inhibe etmeleri nedeniyle gansiklovir ve foskarnetten daha
üstün oldukları bildirilmiştir (11).
Formül 27
TCRB’nin son yıllarda bildirilen güçlü aktivitesinden hareketle, bazı halojenli asiklik
benzimidazol nükleozit türevleri [Formül 28] sentezlenmiştir. Asiklik analogların,
HCMV’ye potent ve selektif inhibitor etkili benzimidazol ribonükleozitlerden farklı
olarak, HCMV ve HSV-1 (Herpes Simplex Virüs Tip I)’e karşı inaktif veya zayıf etkili
olduğu bulunmuştur (11).
Formül 28
TCRB’nin 5’ modifikasyonlarının antiviral aktivite ve selektivite üzerindeki etkileri
incelenmiştir. HCMV ve HSV-1’e karşı yapılan antiviral aktivite çalışmaları sonucunda
sentezlenmiş olan 5’-O-alkilbenzimidazol nükleozit yapısındaki türevlerin bir kısmında
TCRB’ye benzer ve oldukça iyi aktivite gözlendiği ve aktivitenin alkil grubunun
büyüklüğündeki artış ile azaldığı bildirilmiştir. En aktif bileşik olarak bildirilen 5’-
halojenli türev [Formül 29] HCMV’ye karşı TCRB’den daha etkili bulunmuştur. Ancak
5’ modifiye analoglarının da TCRB gibi HSV-1’e karşı etkisiz oldukları bildirilmiştir
(11).
28
Formül 29
2-Sübstitüe D- ve L-eritrofuranozil benzimidazol bileşiklerinin [Formül 30] anti-HCMV
aktiviteleri üzerinde çalışılmış ve sentezlenen türevler arasında en iyi aktivite gösteren
bileşikler Formül 30’da gösterilmiştir. Bunlardan 1 ve 2 numaralı bileşikler TCRB’den
10, BDCRB’den 4 ve gansiklovirden 40 kat daha aktif oldukları bildirilmiştir. Ayrıca bu
bileşiklerin düşük toksisiteye sahip oldukları belirtilmiştir. Bu bileşiklerin asetilli
türevleri olan 3 ve 4 numaralı bileşiklerin aktiviteleri 1 ve 2 numaralı bileşiklere benzer
bulunmuş, bu durum asetilli türevlerin serum esterazları ile deasetilasyona uğratılarak 1
ve 2 numaralı bileşiklere dönüşmesi ile açıklanmıştır (11).
Formül 30
Sentezlenen maribavir ([5,6-dikloro-2-izopropilamino-1-(β-L-ribofuranozil)-1H-benz-
imidazol, benzimidavir, 1263W94]) bileşiğinin [Formül 31], HCMV’ye karşı BDCRB
ve gansiklovirden daha güçlü, gansiklovirden daha az toksik etki gösterdiği bildi-
rilmiştir. Ayrıca benzimidavir gansiklovire dirençli suşlarda da etkili bulunmuştur (11).
Formül 31
29
TCRB’nin trisiklik analogları [Formül 32] sentezlenip HCMV ve Herpes Simplex Vi-
rus Tip I’e karşı test edildiğinde HCMV’ye karşı TCRB etkili iken, sitotoksisitesinin
yüksek olduğu bildirilmiştir (11).
Formül 32
Antiviral aktiviteye sahip 2,5,6-trikloro-1-(β-D-ribofuranozil)benzimidazolün
nonnükleozit analogları olan 1-(sübstitüebenzil)-2-sübstitüe-5,6-diklorobenzimidazol
türevleri antiviral yönden incelenmiş ve bu bileşiklerin HCMV’ye karşı benzimidazol
ribonükleozitlerden daha az aktif, HSV-1’e karşı ise etkisiz olduğu ve bileşiklerden
bazılarının ise HIV’e karşı aktif olduğu bildirilmiştir. Sitotoksisite ve HIV’e karşı akti-
vitenin en iyi şekilde ayrılması için 2. konumda bir Cl veya Br atomuna ihtiyaç
duyulduğu bildirilmiştir. 2-Kloro ve 2-bromo serileri, 2-amino serilerinden daha az
toksik bulunmuştur. Yapılan incelemeler sonunda aşağıda formülü yer alan bileşikler
[Formül 33, 34, 35] ümit verici olarak belirtilmiştir (11).
Formül 33 Formül 34 Formül 35
TBZ analoğu olan bir seri 2-aril-1-benzil-benzimidazol türevi bileşikler [Formül 36]
sentezlenip antiviral aktiviteleri incelenmiştir. 5. ve/veya 6. konumların hacimli
gruplarla sübstitüe edilmesinin aktiviteyi azalttığı, en iyi 4 numaralı bileşiğin selektif
olarak HIV-1 (IIIB) replikasyonunu inhibe etmesine rağmen, sentezlenen tüm
bileşiklerin aktivitesi yeterli görülmemiştir (11).
30
Formül 36
Arilsülfonların non-nükleozid antiviral bileşiklerin önemli bir sınıfını oluşturması
nedeniyle bir seri N-benzensülfonil 2-(2 or 3-piridiletil)benzimidazol türevi bileşik
sentezlenip antiviral etkileri incelenmiş ve aşağıda formülleri yer alan türevlerin
[Formül 37] mikromolar konsantrasyonda RNA virüslerine karşı etkili bulunmuşlardır
(11).
Formül 37
Sentezlenerek antiviral etkileri incelenen 2-sübstitüe benzimidazole N-karbamat türevi
bileşiklerinden özellikle iki tanesinin [Formül 38, 39] nontoksik konsantrasyonda etkili
olduğu, ancak bunun yeterli olamayacağı gösterilmiştir. Ayrıca 2. konum sübsti-
tüsyonunun önemi vurgulanarak bu konumda yer alan izopropilkarboksamid grubu ile
en iyi aktiviteye ulaşıldığı da bildirilmiştir (11).
Formül 38 Formül 39
5-Karboksilikasit benzimidazollerin HCV NS5B RdRp’ye karşı aktivitesi incelenmiştir.
5. Konumundaki karboksilikasit grubunun, amid grubuyla yer değiştirmesi halinde
aktivitesinin arttığı gözlemlenmiştir [Formül 40]. 1. Konumdaki siklopentil halkasının
siklohekzil ile yer değiştirmesi halinde 2 kat artan aktivite ve sikloheptil ile yer
31
değiştirmesiyle korunan bir aktivite gözlemlenmiştir. Polar bir sübstitüent olan N,N-
dimetilkarboksamido grubu içeren benzen halkasının, piridin ile yer değiştirmesi
aktiviteyi 10 kata kadar düşürdüğü bildirilmiştir. Formül 40’daki 2 bileşiğin yüksek
hücresel aktivitelerinin yanı sıra sitotoksik etki göstermedikleri bildirilmiştir (11).
Formül 40
2.6. SERBEST RADİKALLER
Yüksek oranda reaktif ve tahrip gücü fazla moleküler serbest radikaller, insan sağlığı ve
hastalıklardaki rollerinden dolayı son yıllarda oldukça önemli hale gelmiştir. Kanser,
yaşlanma ve ateroskleroz gibi oldukça yaygın ve yaşamı tehdit eden hastalıklarda ortaya
çıkan fiziksel hasarın altında yatan neden olarak serbest radikallerin reaksiyonları
gösterilmektedir (3).
Serbest radikaller bir çift eşlenmemiş elektron içeren atom ya da atom gruplarıdır. Bu
molekül türlerinin çoğu oksijen ve daha az olarak azot atomu merkezlidir. Gerçekte,
soluduğumuz moleküler oksijen de bir serbest radikaldir. Serbest radikaller, stabil
olmayan bileşiklerdir ve stabilitelerini sağlamak için ihtiyaç duydukları elektronu
yakalamak amacıyla, diğer bileşiklerle çok hızlı bir şekilde reaksiyon verirler. Genelde,
serbest radikaller, en yakınlarındaki stabil moleküle onun elektronunu çalmak üzere
atak yaparlar ve atak yapılan molekül elektronunu kaybettiğinde radikal haline döner.
Oluşan bu reaktif radikaller, domino taşları gibi bir dizi zincir reaksiyonu başlatırlar. Bu
süreç, yaşayan bir hücrenin hasarı veya ölümü ile sonuçlanır. Bazı serbest radikaller,
normal metabolizma sonucu oluşur. Bazen, immun sistem hücreleri, amaca yönelik
olarak virüsleri ve bakterileri nötralize etmek için serbest radikaller oluşturur. Bununla
birlikte kirlilik, radyasyon, sigara içimi ve herbisitler gibi çevresel faktörler de çok
sayıda serbest radikalin oluşmasına neden olur [Tablo 1]. Normalde vücut, endojen
antioksidanların yardımıyla oluşan serbest radikallerin üstesinden gelebilir, fakat eğer
antioksidanlar kullanılamaz durumda ise ya da serbest radikallerin üretimi aşırı miktarda
ise, vücutta hasar meydana gelir [Tablo 1]. Serbest radikallerin neden olduğu olumsuz
32
sonuçlar, DNA ya da hücre membranı gibi önemli hücresel bileşenlerle etkileştikleri
zaman yaptıkları hasardan ileri gelir. Bu tür bir gelişme olduğunda, hücreler hatalı bir
şekilde işlevlerini yaparlar ya da ölürler. Serbest radikal hasarının dikkate değer bir
diğer özelliği de yaşın ilerlemesiyle birlikte artmasıdır (3).
Moleküler zincir reaksiyonlarının, canlı dokuların fonksiyonları ve yapısına özgü
etkileri vardır. Sonuç olarak; doğal seleksiyon, Reaktif Oksijen Türleri’nin (ROT)
kuvvetli yıkıcı reaktivitesini kontrol ya da nötralize eden bir seri intrasellüler koruma
mekanizması geliştirmiştir. Bu mekanizma özellikle ROT ile reaksiyon veren
moleküller tarafından gerçekleştirilir. Bu moleküllerin bazıları E ve C vitamini gibi
basit moleküllerken, bazıları ise superoksit dismutaz (SOD) ve katalaz (CAT) gibi
enzimlerdir. Bu bileşiklerin tamamı serbest radikal süpürücüler olarak adlandırılır (3).
Tablo 1. Serbest radikal oluşumuna yol açan endojen ve eksojen etmenler
2.6.1. Reaktif Oksijen Türleri (ROT)
Aerobik canlılar, yaşamsal açıdan gerekli kimyasal ve ısı enerjisini sağlayabilmek
amacıyla, karbon ve hidrojen atomlarınca zengin molekülleri oksitlemek için oksijen
molekülünü kullanırlar. Oksijenin kullanımı sırasında toksik etki gösteren bazı ara
bileşikler meydana gelebilir. Bu bileşikler radikal niteliğinde olup, özellikle hücresel
düzeyde toksik etki gösterirler.
Bu şekilde oluşan radikaller, çoğunlukla üst düzeyde reaktif bir nitelik taşırlar. Çünkü
bu tür yapıların elektronları, daha stabil hale gelmek için, diğer bir elektron ile arasında
kimyasal bir bağ kurarak biraraya gelir. O nedenle süperoksit (O2˙ˉ ) gibi oksijen içeren
radikaller “reaktif oksijen türleri” [Tablo 2] olarak adlandırılırlar. Olayın dönüm noktası
33
diyebileceğimiz bu bulgu, yıllar önce Linus Pauling tarafından saptanmış ve kendisine
1954 senesinde kimya alanında Nobel ödülünü kazandırmıştır (3).
Tablo 2. Radikaller ve non-radikaller
Reaktif Oksijen Türlerinin Üretimi: Normal hücresel solunum süresince, oksijen, su
ve oldukça reaktif bir bileşik olan süper okside çevrilir [Denklem 19].
Denklem 19
Hücrede Reaktif Oksijen Türlerinin Kaynağı: Hücrede reaktif oksijen türü
olabilecek değişik kaynaklardan söz edilmektedir. Bunların başlıcaları ;
• Mitokondriyal elektron transport zincirinden elektron sızıntısı,
• Endoplazmik retikulum ve nükleer membranda, membrana bağlı sitokromların oksi-
dasyonu,
• Ksantin oksidazın katalitik döngüsü,
• Dihidroorotat dehidrojenaz, flavoprotein dehidrojenaz, amino asit oksidaz ve triptofan
dioksijenaz gibi enzimlerin katalitik döngüsü,
• Araşidonik asit metabolizması (enzimatik lipid peroksidasyonu) [Şekil 1],
34
Şekil 1. Araşidonik asit metabolizması
• Aktive olmuş makrofajlar, nötrofiller ve ezonofillerde fagositik solunumsal patlamaya
neden olmaktadırlar. Solunumsal patlama süperoksit oluşumuna etki eden moleküler
oksijenin hızlı tüketimi olarak adlandırılır [Şekil 2]. Solunumsal patlama sonunda,
aralarında süperoksit anyonu (O2˙ˉ), hidrojen peroksit (H2O2), ve singlet oksijenin (O2)
yer aldığı reaktif oksijen ara ürünleri ile hipokloröz asit (HOCl) gibi güçlü oksidan
maddeler oluşmakta ve mikrobisidal etki göstermektedirler.
Şekil 2. Solunumsal patlama
35
• Bazı yabancı toksik maddelerin etkisi,
1. Toksinin kendisi bir serbest radikaldir (NO2˙).
2. Toksin bir serbest radikale metabolize olur [Denklem 20].
Denklem 20
3. Toksinin metabolizması sonucu serbest oksijen radikali meydana gelir. Bazı hallerde
sitokrom P450, aşırı miktarda süperoksit radikali (O2˙ˉ) üreten bir izoenzime dönüşür
[Şekil 3].
Şekil 3. Sitokrom P450 redüktazın O2˙ˉ üretmesi
4. Toksin, antioksidan aktiviteyi düşürür.
*Örneğin parasetamolün karaciğerde sitokrom P450 tarafından metabolizması,
glutatyonun miktarını azaltır.
Çeşitli biçimlerde oluşan bu reaktif oksijen türleri, sonuçta protein degradasyonuna yol
açarak, nükleik asitler, şekerler, proteinler ve lipidler ile reaksiyona girer.
Düşük konsantrasyonlarda ROT, hücrelerin sinyalizasyon sürecinde işlev görür; yüksek
konsantrasyonlarda ise DNA ve RNA gibi hücresel makromoleküllere zarar verir ve
apoptoziste (programlı hücre ölümünde) rol alırlar. ROT’un lipidlere olan etkisi ise lipid
peroksidasyonunu indüklemeleri şeklindedir (3).
2.6.1.1. Süperoksit Radikali
Süperoksit eşlenmemiş bir çift elektron içeren kimyasal bir radikaldir. Oksijen
molekülünün bir elektron alması sonucu oluşur. Hücre içinde oksihemoglobinin
36
methemoglobine dönüşmesi aşamasında ksantin oksidaz enziminin katalizlediği
reaksiyonlarla, elektron taşınım zincirinde oksijen indirgenirken, solunumsal patlama
olayında süperoksit radikali oluşmaktadır.
Süperoksit radikali oluşumunun, özellikle serbest radikaller ve reaktif oksijen türlerini
bol miktarda içeren sigara içimi ve ozon gibi bir kaç harici nedeni vardır. Önemli olan
nokta, sigara içimi ve ozonun dışındaki çevreyi kirleten çoğu kimyasal maddenin ROT
ve serbest radikallerin anlamlı şekilde artışına katkısının olmamasıdır (3).
2.6.1.2. Hidrojen Peroksit (H2O2)
Hipokloröz asit gibi, H2O2 de serbest radikal değildir. Ancak H2O2 in vivo olarak
süperoksit radikalinin oksidazlarla dismutasyonu sonucu oluşabilir [Denklem 21]. H2O2
membranları geçerek, bir seri bileşiği yavaş yavaş oksitleyebilmektedir.
Denklem 21
H2O2’nin organizmadaki bazı metabolik rolleri bilinmektedir. H2O2, tiroid hormonunun
biyosentezinde, genlerin ekspresyonunda ve HIV infekte hücrelerde HIV’in ekspres-
yonunu indükleyici olarak rol almaktadır.
H2O2, düşük konsantrasyonlarda (mikromolar), oldukça az reaktiftir. Bununla birlikte,
yüksek konsantrasyonlarda, çeşitli hücrelerin enerji üreten sistemlerine atak yapabilir.
Örneğin, glikolitik bir enzim olan gliseraldehit-3-fosfat dehidrogenazı inaktive eder.
H2O2, geçiş metallerinin varlığında hidroksil radikalini oluşturur ve O2’nin varlığı bu
reaksiyonu kolaylaştırır (3).
2.6.1.3. Hidroksil Radikali (HO˙)
Süperoksit radikali ve H2O2’nin toksisitelerinin çoğu HO˙ radikali oluşumundan ileri
gelmektedir. Hidroksil radikali, oksijen merkezli oldukça reaktif bir radikal olup,
hücrelerdeki yarı ömrü yaklaşık 10-9 saniyedir. Diğer radikallerde olduğu gibi, hidroksil
radikali de bir diğer radikalin oluşumuna neden olur. Bu moleküler zincir reaksiyonunda
oluşan diğer radikaller HO˙ radikalinden daha az reaktiftir. Hidroksil radikali bütün
proteinlere, membranlardaki doymamış yağ asitlerine, DNA’ya ve diğer birçok
biyolojik moleküle atak yapar.
37
Bir geçiş metali olan Fe2+ Fenton reaksiyonu ile [Denklem 22] hidroksil radikali olu-
şumunu katalizler.
Denklem 22
HO˙ Radikali Haber-Weiss reaksiyonu [Denklem 23] aracılığıyla da elde edilebilir. Bu reaksiyonda süperoksit radikalinin rolü Fe3+’ü Fe2+’ye redüklemektir.
Denklem 23
Ayrıca suyun yüksek enerjili iyonize edici radyasyona maruz kalması sonucunda oluşur.
Olasılıkla reaktif oksijen türlerinin (ROT) en güçlüsüdür (3).
2.6.1.4. Singlet Oksijen (O2)
Singlet oksijen molekülü, yapısında iki adet çiftlenmemiş elektron taşır. Singlet oksijen
hücre membranındaki poliansatüre yağ asidleriyle doğrudan reaksiyona girerek lipid
peroksitlerin oluşumuna yol açar (3).
Singlet oksijen, başlıca şu mekanizmalarla vücutta oluşabilir:
a) Pigmentlerin (örneğin flavin içeren nükleotidler, retinal, bilirubin) oksijenli ortamda
ışığı absorblamasıyla,
b) Hidroperoksitlerin metaller varlığındaki yıkım tepkimelerinde,
c) Kendiliğinden dismutasyon tepkimeleri sırasında,
d) Prostaglandin endoperoksit sentaz, sitokrom P450 tepkimeleri, myelo/kloro/lakto-
peroksidaz enzimlerinin etkileri sırasında.
Oksijenin bu enerjetik reaksiyonu sonucunda iki tip singlet oksijen üretilir.
1. Sigma singlet oksijen: Enerjisi daha fazladır ve çok kısa ömürlüdür.
2. Delta singlet oksijen: Daha uzun ömürlüdür ve gözlenen kimyasal reaksiyonlardan
esas sorumlu form olduğu kabul edilmektedir.
38
Singlet oksijen diğer moleküllerle etkileştiğinde ya içerdiği enerjiyi transfer eder, ya da
kovalent tepkimelere girer. Özellikle karbon-karbon çift bağları singlet oksijenin
tepkimeye girdiği bağlardır. Doymamış yağ asitleri ile de doğrudan tepkimeye girerek
peroksi radikalini oluşturur ve HO˙ kadar etkin bir şekilde lipid peroksidasyonunu
başlatabilir (3).
2.6.1.5. Peroksil Radikali (HOO˙)
HOO˙ Radikali, protonlanmış O2˙ˉ (süperoksit radikali) olarak kabul edilir. Peroksil
radikalleri Russel mekanizması ile [Denklem 24] singlet oksijen oluşturmak üzere
birbirleriyle reaksiyona girebilirler (3).
Denklem 24
2.6.1.6. HOCl (Hipokloröz Asit)
Hipokloröz asit de radikal olmadığı halde ROT arasında yer alır ve fagositik hücrelerce
bakterilerin ortadan kaldırılmasında önemli rol oynar. Aktive olan nötrofiller, monosit
ve makrofajlar, eozinofiller O2˙ˉ üretirler. Üretilen radikaller ise, fagositik hücrelerin
bakterileri ortadan kaldırmasında oldukça büyük pay sahibidirler. Özellikle nötrofiller
içerdikleri myeloperoksidaz enzimi aracılığıyla O2˙ˉ nin dismutasyonuyla oluşan
hidrojen peroksiti, klorür iyonuyla birleştirerek güçlü bir antibakteriyel bir bileşik olan
HOCl’e dönüştürür [Denklem 25] (3).
Denklem 25
2.6.2. Reaktif Azot Türleri (RAT)
Reaktif azot türleri, özellikle protein moleküllerinin oksidasyonundan sorumlu, güçlü
antioksidan bileşiklerdir. Azot atomu merkezli serbest radikallerin en önemlileri nitrik
oksit radikali ve peroksinitrit radikalidir (3).
2.6.2.1. Nitrikoksit Radikali (NO˙)
Nitrikoksit, NO˙ formülüyle gösterilen ve fiziksel hali gaz olan bir kimyasal bileşiktir.
NO, memelilerde, sinyal mekanizmasında görev alan, gaz haldeki önemli moleküllerden
birisidir. Bununla birlikte NO˙, otomobillerin motorları ve fabrikalar tarafından da
39
oluşturulan, havayı kirleten son derece toksik bir bileşiktir. NO˙ oldukça reaktif olan ve
stabil olmayan bir serbest radikaldir ve havada, hemen oksijenle reaksiyona girerek bir
başka zehirli birleşik olan azot dioksiti (NO2) oluşturur (3).
2.6.2.2. Peroksinitrit (ONOOˉ)
Reaktif ve sitotoksik bir bileşik olan peroksinitrit, superoksit (O2˙ˉ) ve nitrikoksit (NO˙)
radikallerinin reaksiyonundan oluşur. Bu reaksiyon çok hızlı bir şekilde gerçekleşir
[Denklem 26].
Denklem 26
Peroksinitrit radikali fizyolojik koşullar altında geniş oranda zararlı bileşikler oluşturur.
Örneğin, ONOO˙ keratin kinaz enzimini süperoksit radikaline göre daha etkili bir
şekilde inaktive eder (3).
Reaktif oksijen türleri, lipitlere, proteinlere, nükleik asitlere hasar verebilen ve insan
karsinogenezisinde rol oynayan oksidatif metabolizmanın kaçınılamayan bir yan
ürünüdür [Şekil 4] (4).
Şekil 4. ROT oluşumu ve antioksidan savunma mekanizması
2.6.3. Lipid Peroksidasyonu (LP)
Lipid peroksidasyonu (LP) deyimi, lipidlerin oksidatif degradasyonunu ifade eder [Şekil
5]. Lipid peroksidasyonu, serbest radikallerin, hücresel membranlarda bulunan lipidlerin
40
elektronlarını çalmasıyla başlayan ve hücresel hasarla sonuçlanan bir süreçtir. LP,
çoğunlukla poliansatüre yağ asitlerini etkiler, çünkü bu yağ asitleri, oldukça reaktif
hidrojenler taşıyan metilen (-CH2-) grupları arasında birden fazla sayıda çifte bağ
taşırlar. Radikal oluşumuna yönelik bu reaksiyon başlangıç, yayılma ve bitiş olmak
üzere üç basamakta ilerler. Bu zincir reaksiyonu, bir yağ asidi radikalinin oluşmasıyla
başlar. Bu radikal, özellikle HO˙ serbest radikalinin kendi elektron açlığını gidermek
üzere, su oluşturmak için yağ asidi molekülünden bir hidrojen çalmasıyla oluşur. Yağ
asidi radikalleri stabil olmayan moleküllerdir, bu nedenle kolayca moleküler oksijenle
reaksiyona girerler ve peroksi-yağ asidi radikallerini oluştururlar. Ancak bu molekül son
derece dayanıksız bir molekül olduğundan derhal bir başka serbest yağ asidi
molekülüyle etkileşir ve farklı bir yağ asidi molekülünü oluşturur. Oluşan radikal, yeni
bir radikal oluşturarak bu döngüyü devam ettirir. Bu nedenle bu olay, zincir reaksiyonu
olarak adlandırılır. Bu zincir reaksiyonunu durdurmanın tek yolu, iki farklı radikalin
birbiriyle etkileşerek radikal olmayan bir yapı meydana getirmeleridir. Bu da, ancak
etkileşmeler sonucunda oluşan radikal miktarının, iki farklı radikalin karşı karşıya
gelme ihtimalini doğuracak kadar fazla olduğu zaman meydana gelebilir. Fakat canlı
organizmalar, bu tür serbest radikalleri yakalayan ve böylece hücre membranlarını
koruyan farklı antioksidan bileşikler geliştirmiş olduklarından, lipid peroksidasyonu
gibi oksidasyon mekanizmalarının hücresel hasar oluşturma yeteneğini büyük ölçüde
engellemiştir (3).
Şekil 5. Lipid peroksidasyonu
2.6.4. Oksidatif Stres
41
Oksidatif stres, organizmada reaktif oksijen türlerinin üretimi ile antioksidan savunma
mekanizmalarının faaliyeti arasındaki dengesizlikten kaynaklanan bir durumdur
[Şekil6] (3).
Şekil 6. Oksidatif stres
Açıklanan mekanizmalarla oluşturulan ROT, çeşitli biyolojik moleküllerde oksidatif
hasara neden olabilmektedir. Örneğin, hidroksil radikali, lipid peroksidasyonu olarak
bilinen, hücre membranlarına ve kan dolaşımındaki rolü kolestrolü ve yağı taşımak olan
lipoproteinlere hasar vermektedir. Lipid peroksidasyonu, bir zincir reaksiyonu olarak
meydana gelir. Başladığı andan itibaren süratle yayılır ve çok miktarda lipid
molekülünü etkiler. Proteinler de ROT tarafından, enzim aktivitesinin kaybı ve yapısal
değişikliklerin öncülük ettiği bir takım hasarlara uğrarlar. Normal metabolik koşullar
altında, DNA da oksidatif hasara uğramaktadır. Bu lezyonların çoğunun mutasyonlara
neden olduğu bilinmektedir. Bu lezyonları ortadan kaldırabilen bir seri DNA onarıcı
enzim olmakla birlikte, onarım mükemmel bir şekilde başarılamamaktadır. Bu nedenle
kansere neden olabilen oksidatif DNA hasarı ve mutasyonları yaşla birlikte artmaktadır.
ROT üretiminin aşırı artması veya antioksidan savunmanın azalmasından dolayı her iki
sistemin dengesizliği oksidatif strese yol açmaktadır [Şekil 7] (3).
Şekil 7. ROT üretiminin ve antioksidatif sistemlerin dengesi
42
LDL’deki (Low Density Lipoprotein / Düşük Dansiteli Lipoprotein) lipidlerin oksidatif
hasarı da aterosklerozda önemli bir rol oynamaktadır. Ateroskleroz ve buna bağlı olarak
gelişen kalp krizi ve felç vakaları Amerika Birleşik Devletleri’nde bir numaralı ölüm
nedenini oluşturmaktadır. İlginç olarak, doymuş yağ asitleri lipid peroksidasyonuna
uğramazken, sadece çoklu doymamış yağ asitleri (yapısında birden fazla çifte bağ
bulunduran yağ asitleri) lipid peroksidasyonuna uğramaktadır. Bu oldukça düşündürücü
bir durumdur; çünkü doymuş yağlar kanda LDL seviyesini arttırırken, çoklu doymamış
yağların LDL seviyesini düşük tuttuğu bilinmektedir. Bu ikileme karşı çözüm; diyetteki
doymuş ve çoklu doymamış yağların her ikisinin de, ne kolay oksitlenen, ne de kandaki
LDL seviyesini değiştiren mono doymamış yağlarla (yapısında tek çifte bağ içeren
yağlar) yer değiştirilmesidir. Diyetle en fazla alınan mono doymamış yağ asidi zeytin
yağının içinde yer alan oleik asittir. Zeytin yağının yüksek düzeyde tüketimi, Yuna-
nistan ve İtalya gibi Akdeniz ülkelerinde yaşayan insanların belirli düzeyde alkol
tüketiminin de eşliğinde, kalp krizi geçirme sıklığının bu ülkelerde neden düşük
oranlarda gerçekleştiğini açıklayabilecek bir olgudur (3).
2.7. ANTİOKSİDANLAR
Bir kimyasalın indirgenmesi, elektron kazanması anlamına gelir. Yükseltgenme ise
elektron kaybı anlamına gelir. Redüktan veya redüksiyon aracı elektron verirken, diğer
bir reaktanın indirgenmesine neden olur. Oksidan veya oksidasyon aracı da elektron
alarak diğer reaktanın yükseltgenmesini sağlar. Yükseltgenme ve indirgenmenin bir
arada olduğu kimyasal reaksiyonlara redoks reaksiyonları denir. Redoks reaksiyonları,
biyolojik oksidasyonların kalbidir. İndirgen (redüktan) ve yükseltgen (oksidan) kim-
yasal terim olarak kullanılırken, antioksidan ve prooksidan terimleri biyolojik
sistemlerde kullanılmaktadır (21).
Antioksidanlar, okside olabilir bir substratla mukayese edildiğinde, düşük
konsantrasyonlarda bulunan ve substratın oksidasyonunu önemli derecede geciktiren ya
da inhibe eden "herhangi bir substrat" olarak tanımlanmaktadırlar. Endojen (doğal) ve
eksojen (ilaçlar) antioksidanlar olmak üzere başlıca 2 ana gruba ayrılırlar. Hücrelerin
hem sıvı hem de membran kısımlarında bulunabilirler (22).
2.7.1. Endojen Antioksidanlar
Endojen antioksidanlar, enzim ve enzim olmayanlar olmak üzere iki sınıfa ayrılırlar
(23).
43
2.7.1.1. Enzim Olan Endojen Antioksidanlar
1) Süperoksit dismutaz (SOD).
2) Glutatyon peroksidaz (GSH-Px).
3) Glutatyon S-Transferazlar (GST).
4) Katalaz (CAT).
5) Mitokondriyal sitokrom oksidaz sistemi.
6) Hidroperoksidaz.
2.7.1.2. Enzim Olmayan Endojen Antioksidanlar
1) Melatonin 2) Glutatyon
3) Seruloplazmin 4) Sistein
5) Transferin 6) Metiyonin
7) Miyoglobin 8) Ürat
9) Hemoglobin 10) Laktoferrin
11) Ferritin 12) Albümin
13) Bilirubin 14) Glutatyon
2.7.2. Eksojen Antioksidanlar
Eksojen antioksidanlar, vitaminler, ilaçlar ve gıda antioksidanları olmak üzere
sınıflandırılabilirler (23).
2.7.2.1. Vitamin Eksojen Antioksidanlar
1) α-Tokoferol (vitamin E).
2) β-Karoten.
3) Askorbik asit (vitamin C).
4) Folik asit (folat)
2.7.2.2. İlaç Olarak Kullanılan Eksojen Antioksidanlar
1) Ksantin oksidaz inhibitörleri (allopürinol, oksipürinol, pterin aldehit, tungsten).
2) NADPH oksidaz inhibitörleri (adenozin, lokal anestezikler, kalsiyum kanal
blokerleri, nonsteroid antiinflamatuvar ilaçlar, diphenyline iodonium).
44
3) Rekombinant süperoksit dismutaz.
4) Trolox-C (vitamin E analogu).
5) Endojen antioksidan aktiviteyi artıranlar (GSH-Px aktivitesini artıran ebselen ve
asetilsistein).
6) Nonenzimatik serbest radikal toplayıcılar (mannitol, albümin).
7) Demir redoks döngüsü inhibitörleri (desferroksamin).
8) Nötrofil adezyon inhibitörleri.
9) Sitokinler (TNF ve IL-1).
10) Barbitüratlar.
11) Demir şelatörleri
2.7.2.3. Gıdalardaki Eksojen Antioksidanlar
1) Butylated hydroxytoluene (BHT).
2) Butylated hydroxyanisole (BHA).
3) Sodium benzoate.
4) Ethoxyquin.
5) Propylgalate.
6) Fe-superoxyde dismutase
Antioksidanlar, yükseltgenebilen substratlara göre daha düşük konsantrasyonlarda
substratın prooksidanlarla başlatılan oksidasyonunu ciddi derecede engelleyen ya da
geciktiren maddelerdir. Prooksidanlar ise lipidler, proteinler ve nükleik asitlerde
oksidatif hasara sebep olan ve bunun sonucunda çeşitli patolojik olaylara ve/veya
hastalıklara yol açan toksik maddelerdir. Reaktif türler için kullanılan bir terimdir.
Antioksidanlar, hücrelere zarar veren bu prooksidanları (reaktif oksijen ve azot türleri,
serbest radikaller) etkin bir şekilde indirgeyerek düşük toksisiteli veya toksik olmayan
ürünlere dönüştürürler [Şekil 8]. Bu tehlikeli bileşiklerin varlığı, sağlıklı bir yaşam için
antioksidanları önemli kılmaktadır (21).
45
Şekil 8. Serbest radikalin nötralizasyonu
Antioksidanlar; vücut hücreleri tarafından üretildikleri gibi, gıdalar yoluyla da
alınabilmektedir. Gıdalarda mevcut olan ve insan vücudunu zararlı serbest radikallerden
koruyan başlıca doğal antioksidanlar, esas olarak vitaminler (C, E ve A vitaminleri),
flavonoidler, karotenoidler ve polifenollerdir. Çoğu araştırmada meyve ve sebze
tüketimi ile belirli kanser ve kalp hastalıklarının oluşumu arasında ters orantılı bir ilişki
olduğu saptanmıştır.
Antioksidanların en önemlileri polifenoller ve bunların türevleridir. Polifenolik bile-
şikler; kimyasal yapıları basit bileşiklerden yüksek polimerleşmiş maddelere kadar
çeşitlenebilen bitkisel maddelerdir. Bu bileşikler oksidatif düzende farklı şekillerde
davranırlar. Örneğin oksijen konsantrasyonunu düşürebilirler veya singlet oksijeni
durdururlar. Hidroksil radikalleri gibi birincil radikalleri yutucu özelliğini kullanarak
zincir reaksiyonların başlamasını önlerler, metal iyon katalizörlerini bağlarlar.
Gıdalarda doğal olarak bulundukları gibi, gıda sanayisinde ürünlerin kalitesini korumak
ve besinsel değerlerini muhafaza etmek amacıyla sonradan eklenirler. Besinlerin
acılaşmasını, çürümesini geciktirici özelliğe sahip bir grup kimyasal maddelerdir.
Özellikle yağlarda, havadaki oksijenin sebep olduğu otooksidasyonu yavaşlatmak için
kullanılmaktadırlar. Böylelikle yağların, tadını, kokusunu, rengini yani kalitesini ve raf
ömrünü uzatırlar. Ortamda pek az miktarda bulunsalar bile etkin olan maddelerdir. Bir
antioksidanın, besin maddelerinde kullanılmadan önce sağlığa zararı olmadığı kesin
olarak saptanmalıdır.
Zincirleme reaksiyon teorisine göre, oksijen ile otookside olabilen madde, oksijenle
birleşmekte ve bu şekilde meydana gelen etkinleşmiş peroksit radikal ve molekülleri,
enerjilerini maddenin yükseltgenebilen diğer molekülerine aktarmakta ve bu suretle
besinlerdeki otooksidasyon devam etmektedir. Antioksidanlar bu zincir reaksiyonunu
46
koparıcı rolü oynarlar. Yani bu bileşikler aktivasyon enerjisini kabul ederler, ancak bu
enerjiyi başka moleküllere aktaramazlar. Bu şekilde, bir antioksidan molekülünün araya
girmesiyle otookside olabilen maddenin birçok molekülü yükseltgenmekten kurtulur
(21).
Antioksidanların etki mekanizmasını şematik olarak göstermek gerekirse;
R + enerji → R· (R : yağ molekülü, R· : aktif yağ molekülü)
R· + O2 → RO2·
RO2· + AH → ROOH + A· veya RO· + AH → ROH + A·
RO2 + A· → ROOA
(AH: Antioksidan molekülü, A·: Antioksidan etkin molekülü)
Antioksidanlar yükseltgenebilen maddeler olduğundan zincirleme reaksiyonu
koparmaları sırasında kendileri yükseltgenerek bozunurlar. Bu nedenle antioksidanlar
yalnız sınırlı bir zaman için yükseltgenebilen maddeyi koruyabilir ve belli bir noktadan
sonra madde ortamda hiç antioksidan yokmuş gibi yükseltgenmeye devam eder.
Antioksidanların kimyasal aktiviteleri, diğer bir deyişle, hidrojen veya elektron donör
araçları olarak indirgeme potansiyelleri onların serbest radikal yutucu olarak göstermiş
oldukları potansiyel ile ifade edilir (21).
Bir antioksidanın aktivitesi şu esaslara bağlıdır;
• Radikal süpürme yeteneği
• Hidrojen veya elektron donör aracı olarak göstermiş olduğu reaktivite (redüksiyon
potansiyeline bağlı olan)
• Metal kelatlama potansiyeli
• Diğer antioksidanlarla olan etkileşim.
2.7.3. Antioksidanların Yapılarına Göre Sınıflandırılması
2.7.3.1. Fenolik Antioksidanlar
Antioksidanların en önemlileri fenol grubu içerenler ve bunlardan dihidroksi
türevleridir. Bunların temel örneği hidrokinon olup tersinir olarak kinona yükseltgenir.
Yalnız orto ve para polifenoller antioksidan özelliğe sahiptir. Fenolün kendisi
antioksidan değilken yer değişimli benzenler, birden fazla benzen halkasını içeren
47
aromatik bileşikler veya heterosiklik bileşikler, yapıları orto ve para hidroksi
bileşiklerine benziyorsa antioksidan olabilirler. Örneğin, susam yağında bulunan
sesamol [Formül 41] bir tek serbest hidroksi grubuna sahip olduğu halde, bu grup
oksijenlerden birine göre para pozisyonunda olduğundan antioksidandır (21).
Formül 41
Flavonoitler bitkilerin pek çoğunda bulunan ve çoğunlukla glikozidleri oluşturan fenolik
antioksidanlardır (24). Doğal fenolik antioksidanlardan bir diğer grubu, tokoferoller
yani E vitaminleri oluşturur. Antioksidan özelliği en fazla olanı δ-tokoferoldür. Sentetik
antioksidanlardan fenolik yapıda olanlar propil gallat, oktil gallat, dodesil gallat,
nordihidroguayaretik asid (NDGA), butillenmiş hidroksi anisol (BHA), butillenmiş
hidroksi toluen (BHT) ve tersiyer butil hidrokinon’dur (TBHQ) (21).
2.7.3.2. Aromatik Antioksidanlar
Aromatik amino antioksidanlar da genellikle fenollü antioksidanlara benzerler, yalnız
hidroksi grupları kısmen veya tamamen amino grupları ile yer değiştirmişlerdir.
Bunlardan biri p-izobutilamino fenol’dur (21).
2.7.3.3. Organik Sülfür Bileşikleri
Kuvvetli antioksidanlardan bir grubu da kükürtlü organik bileşikler oluşturur. β, β’-
ditiyo propiyonik asid ve esterleri, özellikle dilauril ve distearil ditiyopropiyonatlar çok
etkili antioksidanlardır [Formül 42]. Özellikle yağlarda % 0,01 oranında kullanılırlar
(21).
Formül 42
48
2.7.4. Antioksidanların Etki Mekanizmalarına Göre Sınıflandırılması
2.7.4.1. Primer Antioksidanlar
Birincil ya da zincir parçalayan antioksidanlar; elektron vererek serbest radikal zincir
reaksiyonunu kıran ve çoğunlukla fenolik yapıdaki bileşiklerdir. Serbest radikallerle
reaksiyona girerek, daha kararlı ürünler oluşturup, hidroperoksit oluşumunu engellerler.
Sentetik veya doğal yapıda olabilirler. Tokoferoller, flavonoidler, alkali gallatlar, BHA,
BHT ve TBHQ en önemlileridir [Şekil 9] (21).
Şekil 9. Primer antioksidanlar
2.7.4.2. Sekonder Antioksidanlar
Oksidasyon hızını azaltabilen bileşiklerdir. Etki mekanizmaları; metal iyonlarını
yakalamak, oksijen molekülünü tutmak, hidroperoksitleri radikal olmayan bileşiklere
parçalamak, ultraviyole ışınlarını absorblamak veya oksijen atomunu etkisiz hale
getirmek şeklinde olabilir. Bu antioksidanlar ‘antioksidan sinerjistler’ dir. Tek başlarına
bulundukları ortamlarda antioksidan etkileri çok düşüktür veya hiç göstermezler. Ancak
ortamda iki antioksidan madde bulunursa yalnız olarak gösterdikleri etkiden daha çok
etkili olurlar. Bu şekilde antioksidan etkisini arttıran maddelere sinerjist denir. Askorbik
asid, limon asidi, birçok aminoasid, polifosfatlar ve tartarik asid gibi maddeler fenollü
antioksidanların etkilerini arttırırlar [Şekil 10] (21).
49
Şekil 10. Sekonder antioksidanlar
2.7.5. Antioksidan Bileşikler
İnsan vücudunda da oksidatif reaksiyonların neden olabileceği hasara karşı kendi
savunma sistemleri vardır ve oldukça yaygındır. Antioksidan işlev gören bu
mekanizmalar ROT’un farklı formlarına karşı hücreleri korumaktadır.
Ancak canlı organizmada var olan bu savunma mekanizmaları bazı durumlarda yetersiz
kalmakta ve oksidatif reaksiyonların hasarlarına karşı vücudumuzu korumak üzere
dışarıdan antioksidan alımına gereksinim duyulmaktadır. Çünkü antioksidanlar ROT’u,
çeşitli biyolojik moleküllere zarar vermeden süpürürler ya da örneğin lipid
peroksidasyonu gibi oksidan bir sistemin radikal zincir reaksiyonunu bölerek oksidatif
hasarın yayılmasını önlerler. Şekil 11’de oksidanların etkisiyle zarar görmüş bir
hücrenin hasarlı bölgeleri ve antioksidanlarla tedavi edildikten sonraki hali
görülmektedir (3).
50
Şekil 11. Zarar görmüş bir hücrenin antioksidanlarla tedavi edilmesi
Serbest oksijen radikallerinin tüm bu etkilerinin sonucunda hücre hasarı olur [Şekil 12].
Hücrede reaktif oksijen türlerinin (ROT) ve serbest radikallerin artışı hücre hasarının
önemli bir nedenidir. İskemi sonrasında reperfüzyon da reaktif oksijen türlerinin (ROT)
artışına bağlı olarak iskeminin oluşturduğu hücre hasarını artırır (23).
Şekil 12. Reaktif oksijen türlerinin zararları
51
Serbest oksijen radikallerinin neden olduğu hücre hasarının birçok kronik hastalığın
komplikasyonlarına katkıda bulunduğu düşünülmektedir. Aterogenez, amfizem/bronşit,
Parkinson hastalığı, Duchenne tipi musküler distrofi, gebelik preeklampsisi, serviks
kanseri, alkolik karaciğer hastalığı, hemodiyaliz hastaları, diabetes mellitus, akut renal
yetmezlik, Down sendromu, yaşlanma, retrolental fibroplazi, serebrovasküler
bozukluklar, iskemi/reperfüzyon injürisi gibi durumlarda serbest oksijen radikallerinin
neden olduğu hücre hasarı söz konusudur (23).
2.7.6. Oksidatif Stresin Neden Olduğu ve Tedavisinde Antioksidan Bileşiklerin
Kullanıldığı Hastalıklar
2.7.6.1. Ateroskleroz
Ateroskleroz, arterial lümende daralmaya yol açan; arteryal hasarı, lipid metabo-
lizmasını, hücresel ve hümoral bağışıklık mekanizmalarını içeren karmaşık bir
etiyolojiye sahip ve ilerlemesiyle birlikte miyokard infarktüsü gibi diğer kardiyo-
vasküler rahatsızlıkların ortaya çıkmasına da öncülük eden bir olgudur [Şekil 13] (3).
Şekil 13. Damar duvarlarında aterosklerozun oluşumu
Reaktif oksijen türleri ve reaktif azot türlerinin, aterosklerozun gelişiminde ve bazen de
başlamasında önemli bir rolü olduğu bilinmektedir. Sözü edilen serbest radikallerin,
aterosklerozun gelişimindeki rolleri şu şekillerde açıklanabilir:
Kontrolsüz kan akışının vasküler endotelyal hücrelerde oksidatif hasara yol
açması,
Ateroskleroz ve dolayısıyla miyokard infarktüs için homosistein amino asidinin
artmış plazma seviyesinin diğer bir risk faktörü oluşturması, (Homosisteinin
vasküler endotel toksisitesinin mekanizması bilinmemektedir. İn vitro olarak,
geçiş metalleri varlığında okside olur ve süperoksit radikali, H2O2, hidroksil
radikali ve kükürt radikallerini oluşturur.)
52
Makrofajların aktivasyonu sonucu damar duvarında oluşan ROT ve RAT’ın,
komşu hücreleri de hasara uğratarak daha fazla endoltelyal hasarın oluşmasına
öncülük etmesi ve hatta bu hasar düz kas hücrelerini de etkileyebiliyor olması,
(Hasar gören endoltelyal hücreler damar duvarında daha fazla LDL oluşumuna
yol açarlar.)
Makrofajlar, vasküler endotelyal hücreler ve düz kas hücrelerinin, in vitro olarak
inkübasyona bırakıldığında LDL’nin peroksidasyonuna yol açması.
2.7.6.2. Parkinson Hastalığı
Parkinson hastalığı, “substantia nigra ve corpus striatum” daki nöronların aktivitelerinin
azalmasına bağlı olarak ortaya çıkmaktadır. Adını, hastalığı ilk defa 1917’de titremeli
felç olarak tanımlayan James Parkinson’dan almıştır. Parkinson, tremor, kas rijiditesi,
bradikinezi (istemli hareketlerin başlatılması ve sürdürülmesinde yavaşlık), postür ve
yürüme bozuklukları ile karakterizedir (3).
Parkinson hastalığında, dopamin metabolizmasının artması nedeniyle, dopaminerjik
nöronların kaybı, oldukça nörotoksik HO˙ radikalinin önderlik ettiği serbest radikallerin
oluşumu şeklinde gelişmeler gözlenir. Bu durum, Parkinson hastalığında antioksidan
bileşiklerin koruyucu tedavi amacıyla kullanılabileceğini ortaya koymaktadır.
Substantia nigradaki en önemli serbest radikal süpürücüsü, güçlü bir antioksidan olan
glutatyondur. Parkinson hastalarında glutatyon seviyeleri düşüktür.
Yapılan çalışmalar, antioksidanların Parkinson hastalığının ilerlemesini yavaşlattığını
göstermektedir. 2,5 Yıl boyunca bir grup hastaya yüksek dozlarda oral C vitamini ve
sentetik E vitamini desteği yapılmış, bir grup hastanın ise levodopa ile tedavisine devam
edilmiştir.
C vitamini oldukça etkili bir antioksidan olduğu kadar, dopamin hücrelerini tahribinden
birinci derecede sorumlu olan hidroksil radikallerini uzaklaştırmada da özellikle
etkilidir. Araştırmalar, C vitaminin Parkinson hastalığına karşı mükemmel bir koruyucu
olduğunu ve hastalığın ilerlemesini yavaşlattığını göstermektedir (3).
2.7.6.3. Hipertansiyon
Yüksek kan basıncı, pro-aterojenik etkisinden dolayı, kardiyovasküler hastalıklar için
oldukça önemsenen bir risk faktörüdür. Yüksek kan basıncı, muhtemelen, kanın
akışındaki sorunlara bağlı olarak, vasküler endotelyumun hasarını kolaylaştırmaktadır.
53
Hipertansiyonun patogenezinde, hem genetik predispozisyonlar, hem de sigaranın da
dahil olduğu toksinlere karşı savunma mekanizmalarının yetersizliği vardır. Normal kan
basıncı, kardiyak verimi, sodyum dengesini, vazodilatasyonu ve renal fonksiyonları
etkileyen kompleks bir sistemle dengede tutulmaktadır. Bu sistemin en önemli
parçalarından biri de renin-anjiyotensin sistemidir. Kaptopril gibi, anjiyotensin I’in
anjiyotensin II’ye dönüşümünü sağlayan anjiyotensin dönüştürücü enzim (ADE)
inhibitörleri, sıklıkla hipertansiyon tedavisinde kullanılmaktadırlar (3).
Hipertansiyonda payı bulunan mekanizmalardan biri de, damar duvarlarında bulunan
süperoksit radikali oluşumunun artmasıdır. Artan süperoksit radikali, NO˙ oluşumunu
inaktive eder ve ONOO˙ formasyonuna neden olur. Örneğin, kimyasal olarak modifiye
edilmiş SOD’un injeksiyonunun, kan damarlarındaki basıncı, kan basıncı yüksek olan
farelerde düşürdüğü, kan basıncı normal olan farelerde ise etkilemediği bulunmuştur.
Anjiyotensin II, damar duvarlarında, oksidazların oluşturduğu O2˙ˉ seviyesini arttırır.
Aterosklerozda, asetilkolin gibi vazodilatörler için, endotelial cevapta azalma meydana
gelir. Bu durum, hiperkolesterolemik hastalarda gözlenir. Bazı çalışmalarda, bu gibi
durumlarda, askorbat ya da E vitamini verilmesinin vasküler cevabı arttırdığı
gösterilmiştir (3).
2.7.6.4. Alzheimer Hastalığı
Alzheimer hastalığı, patofizyolojisinde bir seri yolağın yer aldığı nörodejeneratif bir
hastalıktır. Bu yolaklar, defektif β-amiloid protein metabolizmasını, adrenerjik,
seratonerjik, ve dopaminerjik nörotransmitterlerin anomalilerini, inflamatuvar, oksidatif
ve hormonal yolakların ilişkilerini kapsar.
Alzheimer hastalığındaki nöronal dejenerasyonun nedenlerinden biri, reaktif oksijen
türlerinin sayısındaki artışlardır. Beta-amiloid proteinleri, ROT’un artışını ve apoptozisi
indükler. Bu noktada, Alzheimer hastalığını da kapsayan bazı kronik hastalıkların
patofizyolojisinde, oksidatif stress ve apoptozisin birbiriyle ilişkili olduğu olgusu ortaya
çıkmaktadır (3).
CoQ10, mitokondriyal elektron transport zincirinde, elektron akseptörü olarak işlev görür
ve antioksidan bir bileşik olarak rol oynar. Bu nedenle, zayıflamış mitokondriyal
fonksiyonun eşlik ettiği ve/veya aşırı oksidatif hasarın olduğu nörodejeneratif
hastalıklarda, Koenzim Q, yararlı bir antioksidan olarak kullanılabilir (3).
54
Kan-beyin bariyerini kolayca geçebilen ve pineal bir hormon olan melatoninin, iki
önemli işlevi vardır: 24 saatlik gece-gündüz siklusunu ve serebral sirkülasyonu
düzenlemek. Melatoninin vazokonstrüktif etkilerinin, melatonin 1a-reseptörleri
aracılığıyla gerçekleştiği düşünülmektedir. Bu reseptörlerin dansitesinin Alzheimer’lı
hastalarda arttığı gösterilmiştir. Bu durumun, Alzheimer hastalarında düşen melatonin
seviyesine bir cevap olarak meydana gelebileceği ileri sürülmektedir.
Melatonin, nöroprotektif bir antioksidandır. Melatonin, sitokinlerin sentezini
sınırlayarak inflamatuar süreçlerde rol alır ve diğer klasik antioksidanlarla (örn., E
vitamini, C vitamini ve glutatyon) sinerjik etkiler gösterir (3).
Birçok bulguda belirtildiği gibi, E ve C vitaminleri merkezi sinir sistemi için önemlidir
ve konsantrasyonlarındaki azalma hücrelerde yapısal ve işlevsel hasarlara yol açar (3).
2.7.6.5. Diyabet
Oksidatif stres, diyabet ve diyabetin daha sonraki komplikasyonlarının patogenezinde
önemli bir yer tutar. Enzimatik olmayan glikozilasyon (glikoza bağlanması),
otooksidatif glikozilasyon, sorbitol yolu aktivitesi, antioksidan savunma sistemindeki
çeşitli değişiklikler, hipoksi gibi nedenler diyabette oksidatif stresi arttıran
mekanizmalardır.
Diyabetik kişilerin plazma ve dokularında lipid peroksidasyon ürünlerinde artış
meydana gelmektedir. Diyabette serbest radikal oluşumunun arttığı ve radikal bağlayıcı
sistemlerde azalma olduğu ileri sürülerek, diyabetiklerin antioksidanlara daha çok
ihtiyaç gösterebileceği savunulmuştur (3).
2.7.7. Yaşlanmaya Karşı Antioksidanların Kullanımı
Yaşlanma, makromoleküller, hücreler, dokular ve organlarda, zaman içerisinde oluşan
hasarların birikmesidir. Bundan hareketle, DNA hasarının onarımındaki etkinlik,
antioksidan enzimlerin tipleri, kaliteleri ve dolayısıyla iş görürlükleri, serbest radikal
üretiminin farklı oranda olması gibi kişiye özgü özellikler insan ömrünün süresi ve
kalitesi üzerine doğrudan etkimektedir (3).
Birçok anti-aging (yaşlanmaya karşı olan) formülasyon, gıda destek maddelerinin
kullanımını öngörür. C vitamini, E vitamini, lipoik asit, N-asetilsistein gibi antioksidan
destek ürünlerinin kullanımı, serbest radikallerin vücutta yaptıkları hasar neticesinde
55
meydana gelen yaşlanmayı yavaşlatarak, insan ömrünün uzamasına yardımcı
olmaktadır.
Besinsel destek maddelerinin yanı sıra, bilim adamları klotho adı verilen bir anti-aging
gen keşfetmişlerdir. Fareler üzerinde yapılan çalışmalar bu proteinin hücrelerin, zararlı
reaktif oksijen türlerini detoksifiye etme yeteneğini arttırdığını göstermiştir. Anti-aging
bir gen olan klotho’nun aynı zamanda, oksidatif strese dayanıklılığı arttıran bir sinyal
mekanizması ortaya çıkardığı bildirilmektedir. Klotho proteinleri hücre yüzeyine
bağlanarak, bu gene ait reseptörlerin sinyal mekanizmalarıyla, superoksit dismutaz
(SOD) enziminin oluşumunu artırarak reaktif oksijen türlerinin ortadan kaldırılmasını
sağlar. Klotho geninin etkinliği SOD enziminin oluşumunun indüksiyonuna bağlıdır (3).
2.7.8. Kanser Tedavisinde Antioksidanların Kullanımı
Kanser, hücrelerin kontrolsüz bir şekilde bölünmesi, çoğalması ile karakterize bir
hastalıktır. Kanser hücrelerinin civar dokulara ulaşarak, kan ve lenf yoluyla vücudun
diğer taraflarına yayılmasına metastaz denilmektedir.
Kanserli hücrelerde, kanserin etiyolojisinde yer alan hasarlarla güçlü ilişiği olan,
oksidatif DNA lezyonlarının artışı dikkat çekmiştir. DNA hasarının, kanser sürecinin
başlamasıyla ilişkili olduğu bilinmektedir. Kanserin başlamasında ve ilerlemesinde
serbest radikallerin yapısal, kimyasal ve biyokimyasal görünüşleri, üretimlerinde yer
alan ekzojen ve endojen kaynaklar, geçiş metallerinin katalizlediği serbest radikallerin
üretimi (örn. Fenton reaksiyonu), nükleer ve mitokondriyal DNA hasarı, lipid ve
proteinlere serbest radikallerin verdiği hasar, oksidatif stres ve hücresel sinyal
mekanizmalarının dengesizliği önemli rol oynar. Bu nedenle, enzimatik (SOD, katalaz,
glutatyon peroksidaz vb.) ve non-enzimatik (C vitamini, E vitamini, karotenoidler,
glutation, lipoik asit vb.) antioksidanlar, organizmadaki çeşitli düzenleyici faktörlerle
bağlantılı olarak karsinojenezis sürecinde önemli bir yere sahiptirler (3).
Beslenme uzmanları, sebze ve meyveden zengin diyetlerin bazı kanser türleri
insidansını düşürdüğü konusunda hemfikirdirler (3).
2.8. ANTİOKSİDAN ETKİLİ BENZİMİDAZOL TÜREVLERİ
Bir seri yeni benzimidazol türevi bileşik sentezlenmiş ve bu bileşiklerin antioksidan
özellikleri in vitro ortamda sıçan mikrozomlarında doku bağımlı lipid peroksidasyon,
PROD (7-pentoksiresorufin O-depentilaz) ve EROD (etoksirezorufin O-deetilaz)
inhibisyon düzeyleri araştırılmıştır. Formül 43 ile gösterilen bileşiğin lipid
56
peroksidasyonunu sıçan karaciğerinde, 10-4 M konsantrasyonda %20; 10-3 M
konsantrasyonda %40 inhibe ettiği ancak akciğer ve böbreklerde lipid peroksidasyon
inhibisyonunun gözlenmediği bildirilmiştir. BHT (butilhidroksitoluen) ile çalışılan tüm
dokularda ise lipid peroksidasyonu 10-4 M konsantrasyonda %70 oranında inhibe
edilmiştir. 2. Konumda glisin sübstitüenti taşıyan bileşiğin [Formül 44] sıçan akciğer ve
böbreklerinde lipid peroksidasyon inhibisyonunu arttırdığı fakat; sıçan karaciğerinde
etkisiz olduğu bildirilmiştir. Formül 43 ile gösterilen bileşiğin 10-4 M ve 10-3 M
konsantrasyonlarda hepatik mikrozomal EROD’u %37-%65 ve PROD’u %14-%65
oranında inhibe ederken, BHT’nin ise sırası ile %73 ve %62 oranında inhibe ettiği
bildirilmiştir (3).
Formül 43 Formül 44
Bir seri imidazo[1,2-a]benzimidazol ve dihidro-imidazo[1,2-a]benzimidazol türevi
bileşikler sentezlenip in vitro ortamda yapılan antioksidan aktivite çalışmaları
sonucunda askorbat bağımlı lipid peroksidasyon inhibisyon düzeyleri araştırıldığında
Formül 45 ile gösterilen ve sübstitüe 1-metilbenzimidazol-2-il taşıyan bileşiklerin (IC50
= 4.1 x10-7M ve 3.5 x10-7 M) değerlerle referans antioksidan ionolden daha iyi (IC50
=3.0 x 10-6 M), Formül 46 ile gösterilen ve sübstitüe 2-furil taşıyan bileşiklerin ionole
yakın (IC50 = 7.9 x10-5M, 7.1 x10-5 M), sübstitüe 4-metoksifenil ve 3-metoksifenil
taşıyan bileşiklerin ise (IC50 = 3.1 x10-6M , 1.8 x10- 6M, 1.6 x10-6M, 4.0 x10-6M ve 1.2
x10-6M), değerle referans antioksidan dibunol (ionol) (IC50 =3.0 x 10-6M) ile
karşılaştırılabilir etki gösterdikleri bildirilmiştir (3).
Formül 45
57
Formül 46
Benzimidazol halkasının 1. konumunda sübstitüe tiyosemikarbazit, tiyadiazo-2-il-metil
ve triazo-5-il-metil taşıyan bir seri bileşik sentezlenmiş ve bu bileşiklerin antioksidan
özellikleri, NADPH’a bağımlı lipid peroksidasyon, DPPH radikal ve EROD inhibisyon
düzeyleri tanımlanarak araştırılmıştır. Tiyosemikarbazit [Formül 47] türevlerinin lipid
peroksidasyonunu güçlü inhibe edici özelliğinin yanı sıra, DPPH radikalini yakalamada
da 1,3,4-tiyadiazol ve 2H-1,2,4-triazol-3(4H)-tiyon türevlerinden daha iyi aktivite
gösterdikleri bildirilmiştir (25).
Formül 47
Sentezlenen bir seri yeni benzimidazol türevi bileşikten Formül 48 ile gösterilen
bileşiğin süperoksit radikalini süpürücü etkinliğinin 10-4 M konsantrasyonda %72, 10-3
M konsantrasyonda ise %19 olduğu bildirilmiştir (26).
Formül 48
58
Sübstitüe indol ya da 1,1,4,4-tetrametil-1,2,3,4-tetrahidro-naftalen ve benzimidazol
halkaları aynı molekül üzerinde birleştirilerek sentezlenen bileşiklerin [Formül 49] ve
[Formül 50] 10-3 M konsantrasyonda %98-81 aralığında süperoksit radikalini süpürücü
etki gösterdikleri ve ayrıca 4-metilpiperazin ve brom taşıyan türevin ise 10 -3 M
konsantrasyonda DPPH radikal inhibisyonunun %61 olduğu bildirilmiştir (27).
Formül 49 Formül 50
Sentezlenen bir seri melatonin analoğu yeni benzimidazol türevi bileşiklerin in vitro
ortamda H2O2 indüksiyonlu EMLP (Eritrosit Membran Lipid Peroksidasyonu)
sisteminde antioksidan aktivite gösterdiği bildirilmiştir. Formül 51’de yer alan türevin,
0,5 mM konsantrasyonda EMLP’yi en yüksek değerle inhibe ettiği ve bu bulgunun,
benzimidazol halkasına bağlı apolar yan zincirin, eritrosit membranında yer alan apolar
fosfolipit vb. bileşenler ile etkileşimiyle beraber yorumlanabileceği de bildirilmiştir
(28).
Formül 51
Bir seri 3-aminometil-sübstitüe tiyazolobenzimidazol türevi yeni bileşik sentezlenmiştir.
İn vitro ortamda yapılan antioksidan aktivite çalışmaları sonucunda Formül 52 ile
gösterilen bileşikler, adrenalinin adrenokroma otooksidasyonunu %42-%82 değerle
inhibe ederken, biyolojik antioksidanlar askorbik asit (%86) ve bemetil (%71) oranında
inhibisyon yapmıştır. Bu sonuçla sentezlenen bileşiklerin, askorbik asite ve bemetile
59
yakın ya da daha az antioksidan aktivite gösterdiği bildirilmiştir. Ayrıca
tiyabenzimidazol halkasına bağlı metilen gruplarının sayısının artmasının antioksidan
aktiviteyi arttırdığı gözlemlenmiştir (3).
Formül 52
Tiyosemikarbazit, tiyadiazoilmetilbenzimidazol ve triazoilmetilbenzimidazol yapısında
bir seri yeni bileşik sentezlenmiş ve bu bileşiklerin antioksidan özellikleri, NADPH’a
bağımlı lipid peroksidasyonu ve EROD inhibisyonu düzeyleri tanımlanarak
araştırılmıştır. Formül 53 ile gösterilen tiyosemikarbazit taşıyan türevlerin lipid
peroksidasyonu inhibe edici etkileri %80-100 aralığında bulunmuştur. Yine Formül 54
ile gösterilen tiyosemikarbazit tiyadiazoilmetilbenzimidazol türevleri EROD
(etoksirezorufin O-deetilaz) aktivitesini %98-%100 aralığında inhibe etmektedir ki, bu
spesifik inhibitör kafeinin inhibisyonunudan daha iyi bir sonuçtur (%85). Aril
halkasında m-kloro/bromo sübstitüenti taşıyan tiyosemikarbazit, tiyadiazol türevlerin en
aktif bileşikler olduğu bildirilmiştir (3).
Formül 53 Formül 54
Benzimidazol halkasının 1. konumundan [N-metiltiyosemikarbazit], [2-metilamino-
1,3,4-tiyadiazol] ve [4-metil-2H-1,2,4-triazol-3(4H)-tiyon] sübstitüe bir seri yeni bileşik
sentezlenmiş [Formül 55] ve bu bileşiklerin antioksidan özellikleri, DPPH radikali
inhibisyonu, süperoksit anyonu inhibisyonu (O2˙ˉ), lipid peroksidasyonu ve EROD
inhibisyonu düzeyleri tanımlanarak araştırılmıştır. [N-metil-tiyosemikarbazit] taşıyan
60
türevlerin IC50 değerlerinin (26-74 μM) aralığında DPPH radikalini yakalamada BHT ile
karşılaştırıldığında (54 μM) iyi aktivite gösterdiği fakat süperoksit radikalini yakala-
mada iyi etki gösteremediği bildirilmiştir (3).
Formül 55
Aynı çalışmada Formül 56 ile gösterilen bileşiğin lipid peroksidasyonunu, 10-3 M
konsantrasyonda, %28 oranda inhibe ettiği bulunmuştur. Yine Formül 57 ile gösterilen
bileşiğin ise EROD (etoksirezorufin O-deetilaz) aktivitesini IC50 = 4,5 x10-4 M değerle
inhibe etmektedir ki, bu spesifik inhibitör kafeinin inhibisyonunudan daha iyidir (IC50 =
5,2 x10-4M) (3).
Formül 56 Formül 57
61
3. TARTIŞMA ve SONUÇBenzimidazol halka sistemi üzerinde yapılan çalışmalar, antibakteriyel etki bakımından
ümit verici sonuçlara ulaşıldığını kanıtlar niteliktedir. Özelikle benzimidazol yapısının
1., 2. ve 5. veya 6. konumlarında sübstitüsyon taşıyan bileşiklerin etkinlikleri dikkat
çekmiştir.
Benzimidazol halkasının 1. konumunda [N-metil-tiyosemikarbazit] taşıyan türevlerin
IC50 değerlerinin (26-74 μM) aralığında DPPH radikalini yakalamada BHT ile
karşılaştırıldığında (54 μM) daha iyi aktivite gösterdiği fakat süperoksit radikalini
yakalamada iyi etki gösteremediği bildirilmiştir.
Yapılan çalışmalarda bir seri melatonin analoğu yeni benzimidazol türevi bileşikler
sentezlenmiştir. Bu bileşiklerden 0,5 mM konsantrasyonda EMLP’yi en yüksek değerle
inhibe eden türevin bu etkisinin benzimidazol halkasına bağlı apolar yan zincirin,
eritrosit membranında yer alan apolar fosfolipit vb. bileşenler ile etkileşimiyle beraber
yorumlanabileceği de bu çalışmalarda belirtilmiştir.
Benzimidazol halkasının 1. konumunda sübstitüe tiyosemikarbazit, tiyadiazo-2-il-metil
ve triazo-5-il-metil taşıyan bir seri bileşik sentezlenmiş ve bu bileşiklerin antioksidan
özellikleri, NADPH’a bağımlı lipid peroksidasyon, DPPH radikal ve EROD inhibisyon
düzeyleri tanımlanarak araştırılmış ve tiyosemikarbazit türevlerinin lipid perok-
sidasyonunu güçlü inhibe edici özelliğinin yanı sıra, DPPH radikalini yakalamada da
1,3,4-tiyadiazol ve 2H-1,2,4-triazol-3(4H)-tiyon türevlerinden daha iyi aktivite
gösterdikleri yapılan araştırmalar sonucunda bildirilmiştir.
Sübstitüe indol ya da 1,1,4,4-tetrametil-1,2,3,4-tetrahidronaftalen ve benzimidazol
halkaları aynı molekül üzerinde birleştirilip sentezlenen bileşiklerin 10-3 M kon-
santrasyonda %98-81 aralığında süperoksit radikalini süpürücü etki gösterdikleri ve
ayrıca 4-metilpiperazin ve brom taşıyan türevin ise 10-3 M konsantrasyonda DPPH
radikal inhibisyonu etkisinin % 61 olduğu yapılan çalışmalarda ortaya konmuştur.
Bir seri 3-aminometil-sübstitüe tiyazolobenzimidazol türevi yeni bileşik sentezlenmiş ve
sentezlenen bileşiklerin, askorbik asite ve bemetile yakın ya da daha az antioksidan
aktivite gösterdiği bildirilmiştir. Ayrıca tiyabenzimidazol halkasına bağlı metilen
gruplarının sayısının artmasının antioksidan aktiviteyi arttırdığı gözlemlenmiştir.
Sonuç olarak sentezlenen bileşiklerin antioksidan özellikleri, in vitro ortamda, 2,2-
difenil-1-pikrilhidrazil (DPPH) ile etkileşim, süperoksid radikalinin süpürülmesi ve
mikrozomal NADPH-bağımlı lipid peroksidasyon inhibisyonu ile araştırılmıştır. p-
Fluoro ya da 2-metoksifenilpiperazin türevleri süperoksid anyon radikal oluşumunu
göreceli olarak indüklerken, metil piperazin ve piperidin taşıyan türevlerde de farklı
düzeylerde olmak üzere genel bir inhibisyon söz konusudur. 1-p-Fluorobenzil sübstitüe
türev en yüksek lipid peroksidasyon inhibisyonu %83 gösterirken, sübstitue olmayan
analoğu ise %57 oranında inhibisyona neden olmuştur.
63