BilimGenelMakaleler

Moleküler Toksikoloji Nedir?

Google News Abone Ol

Hazırlanmış olan bu yazımızda Toksikolojinin kısaca tanımı, Moleküler toksikolojinin gelişimi, Genetik toksikolojnin ne olduğu gibi konuları ele alacağız.

Moleküler Toksikoloji Nedir?

Organizma tarafından alındığında kimyasal bir etki oluşturarak organizmanın fizyolojik görevlerini bozan ve alınan miktara göre öldürücü olabilen maddelere toksin diğer bir değişle zehir denilmektedir. Toksik maddeler, canlı organizmalarda zararlı etkilere yol açan maddelerdir. Bu maddeler alındığında oluşan etkiler organizmanın bu maddelere maruz kalma süresine göre değişir. Organizmaya yabancı olan bu kimyasallara ksenobiyotikler denir. Ksenobiyotiklere örnek olarak; ilaçlar, endüstriyel kimyasallar, pestisitler, kirleticiler, pişirilmiş gıdalardaki piroliz ürünleri, alkaloidler, ikincil bitki metabolitleri ve küfler, bitkiler ve hayvanlar tarafından üretilen toksinler gibi doğal ve üretilmiş kimyasal maddeler verilebilir.

Toksikoloji kelime kökeni bakımından zehir bilimi anlamına gelmektedir. Gelişen teknoloji ile Toksikoloji için kullanılan bu tanım yetersiz kalmaktadır. Toksikolojinin yeni tanımı; “Toksikoloji, kimyasallar ile biyolojik sistem arasındaki etkileşmeleri zararlı sonuçları yönünden inceleyen bilim dalıdır” veya “Toksikoloji kimyasalların zararsızlık limitlerini belirleyen bilim dalıdır” gibi tanımlar daha uygun olmaktadır. Bu tanımlar Toksikolojinin alt dalları için değişebilmektedir. Örneğin; klinik toksikoloji, ‘’Farmasötik ajanlar ile işyeri ve yaşadığımız ortamdaki toksik maddelere kaza ile ya da kasıtlı olarak maruz kalma sonucu ortaya çıkan akut ve kronik zehirlenmelerin önlenmesi, tanısı, izlenmesi, değerlendirilmesi ve tedavisini kapsayan bir bilim dalıdır’’ şeklinde bir tanımı mevcutken. Adli toksikoloji daha iyi anlatan tanım ‘’Adli tıp çerçevesinde değerlendirilen zehirlenme olaylarında analitik yöntemlerle analizler yaparak vücut sıvılarını ve dokularını araştıran bir bilim dalıdır.’’ şeklindedir. 16.Yüzyılda Paracelsus’un zehri tanımlarken kullandığı “Her madde zehirdir. Zehir olmayan madde yoktur; zehir ile ilacı ayıran dozdur” şeklindeki ifade, bugünkü modern toksikolojinin de çıkış noktasıdır.

Toksikoloji ayrıca bir organizmada oluşan kimyasal, fiziksel ve biyolojik olan toksik maddelere maruz kalındığında oluşan fenotipte ki değişimlerle ilgilenen bir bilim dalıdır. Toksikolojinin alt bilim dalı olan Genetik toksikoloji ise genotipte ki değişikliklerle ilgilenir. Günümüz Toksikolojisinin temelleri Mathieu Orfila tarafından “Zehirler ve Zehirlerin Hayvanlar Üzerindeki Etkileri” konulu ilk bilimsel incelemesi ile atılmıştır. 20.yy’da hızla gelişme göstermeye başlayan toksikoloji 1940’lara gelindiğinde artık toksik maddelerin etkilerinin hücre, organel ve moleküler seviyede araştırılması ve etki mekanizmalarının keşfi gibi konularda önemli adımlar atılmaya başlanmıştır. 1980’lerde moleküler biyoloji araçların gelişmesiyle, toksikoloji dahil olmak üzere biyolojik bilimlerin çoğunda değişim ve gelişim başlamıştır. 1980’li yıllarda yayınlanan “Toksikoloji molekülere kaymaktadır” başlıklı bir makale, toksikolojinin de çağa ayak uydurduğu ve toksikolojide moleküler yaklaşımın artığını göstermiştir.

Moleküler Toksikoloji

Organizmalar ksenobiyotiklere karşı mRNA sentezi, transdüksiyon ve protein modifikasyon seviyelerinde doğrudan veya dolaylı olarak düzenleyen mekanizmaları devreye sokarak bu maddelere cevap verirler. Bu mekanizmaların devreye girmesi belirlenmiş olan bazı gen gruplarının aktivitesinde artışa veya azalışa neden olabilir. Bu mekanizmaların devreye giremediği durumlarda organizmalar toksik etkilere maruz kalırlar. Bu ksenobiyotiklerin fonksiyonel mekanizmalarının moleküler, hücresel ve biyokimyasal seviyelerde araştırılması, incelenmesi ve anlaşılması için moleküler biyolojiden yararlanılır. Bu şekilde yapılan tüm incelemeler Moleküler toksikolojinin çalışma alanına girmektedir.

Moleküler toksikoloji, doz-cevap ilişkisi, risk tahmini gibi toksikolojiye temel olan faktörlerin daha doğru belirlenmesini sağlayan, algılama hassasiyeti ve yüksek verimliliğe sahip çeşitli modern teknolojileri kullanmaktadır. Moleküler toksikolojideki çalışmalar, moleküler olayların araştırılması için, floresan boya etiketli peptitler, oligonükleotidler, antikorlar gibi biyomoleküllerin yoğun şekilde kullanıldığı tekniklere dayanmaktadır. Moleküler toksikoloji çalışmaları sonucunda elde edilen bilgiler genel toksikoloji ve toksik maddelerin zararlı etkilerinin belirlenmesi için daha hassas ve daha doğru analizlerin geliştirilmesine katkı sağlamaktadır. Toksik maddelerin moleküler etkileri ile hastalık gelişimi arasındaki ilişkinin aydınlatılması konusu da Moleküler toksikolojinin çalışma alanına girmektedir.

Genetik Toksikoloji Nedir?

Genetik toksikoloji, organizmanın normal biyolojik işleyişi sırasında veya kimyasal, fiziksel ve biyolojik etkenlere bağlı olarak hücrelerin DNA moleküllerinde meydana gelen değişiklikleri inceleyen Toksikolojinin alt bir bilim dalıdır. Genetik toksikoloji çeşitli ajanların ortaya çıkardığı genetik hasarın değerlendirilmesine yardımcı olmaktadır. Genetik toksisite ya da genotoksisite; çekirdek, kromozom ve DNA yapısında meydana gelen DNA eklentileri, DNA kırıkları, gen mutasyonları, kromozom anormallikleri, klastojenite ve anöploidi gibi hasarları kapsayan genel bir terimdir.

DNA veya genomun kopyasının oluşturulmasında görevli olan enzimlerle etkileşen ve bu enzimlerin mutasyona uğramasına neden olan genotoksik maddelerin DNA’da hasar bırakması veya DNA’da değişimlere neden olması genotoksik etki olarak adlandırılmaktadır. DNA’da mutasyonlara yol açan ajanlar, DNA üzerindeki etkilerini ya doğrudan, ya da DNA’da ki şifreler yardımıyla sentezlenen proteinlere bağlanarak dolaylı olarak etki gösterirler. DNA hasarında rol alan önemli moleküller ve yolaklardaki bozukluklar ise doku hasarı, yaşlanma, kanser, infertilite ve bazı genetik ve multifaktöriyal hastalıklara yol açmaktadır. Genotoksisite ve karsinojenite arasındaki ilişki pek çok çalışmada incelenmiş ve insanlar için karsinojen olan pek çok bileşiğin genotoksik olduğu tespit edilmiştir.

Toksikogenetik ve Toksikogenomik

Moleküler biyoloji alanındaki ilerlemeler, gen yapısı ve bu genlerin işlevi hakkında bilgilerin artması, oluşan genetik dizinin büyük bir veri tabını oluşturması yeni teknolojilerin bulunmasına ve doğmasına sebep olmuştur. Moleküler biyolojideki bu ilerlemeler Toksikoloji alanındaki ilerlemelere de öncülük etmiştir ve toksikoloji de yeni alt alanlar oluşmaya başlamıştır. Bu alanlar; Toksikogenetik ve Toksikogenomiktir. Toksikogenomik, ilaçlar, çevresel olarak mevcut kirletici maddeler, gıda katkı maddeleri ve yaygın kimyasal ürünler de dahil olmak üzere kimyasal maddelerin genlerdeki etkilerinin incelenmesidir. Bu sayede, abiyotik kökenli hastalıkların gelişimi için genler ve çevre arasındaki etkileşimlerin rolünün anlaşılması mümkün olabilecektir.

Toksikogenetik, bir organizmanın genomunda, eksojen bir maddeye maruz kalınması sonucu meydana gelebilecek olumsuz etkilere karşı kararlı ve kalıtsal değişikliklerin değerlendirildiği çalışma alanı olarak düşünülebilir. Toksikogenomik ise, bir ksenobiyotiğe maruz kalınması sonucu biyolojik bir sistemde başlatılan gen ifadesi değişikliklerinin analizini kapsamaktadır. Gelecekte, genom çaplı tek nükleotid polimorfizmi haritalamasından elde edilen gen ifade profili ve toksikogenetik çalışmalardan elde edilen toksikogenomik verilerin, toksik maddelere karşı nispi duyarlılığı belirleyen olası genlerin ve biyokimyasal yolların tanımlanmasını kolaylaştıracağı öngörülmektedir.

Toksikogenomik çalışmalar başlangıçta, farklı koşullar altında gen düzenlenmesini değerlendirmek için DNA mikro dizi ve klasik toksikoloji çalışmalarının kombinasyonu ile ortaya çıkmıştır. Toksikogenomiğin amaçlarından biri gen ile çevre etkileşimi ile insanda hastalığa yatkınlık arasındaki ilişkiyi anlamaktır. Bu ilişkiyi anlamak için ise yatkınlığa sebep olabilecek genleri ve maruz bırakılan biyobelirteçleri oluşturan ifade profilleri, belirtiler ortaya çıkmadan tespit etme çalışmaktadır. Bir hastalığın gelişimini zamanından önce tanımlayabilen erken etki biyolojik belirteçlerini tanımlamak ve toksisitenin moleküler mekanizmalarını açığa çıkarmayı hedeflemektedir.

Kaynak ve İleri Okuma

  1. Budak, Ş.Ö. and S. Dönmez, Gıda Biliminde Yeni Omik Teknolojileri. Gıda Dergisi, 37, 3, 2012
  2. Ceren BÖRÇEK KASURKA Moleküler Toksikoloji ve “Omik” Teknolojileri Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi (2019), 8(1) 42-55
  3. Dr. Utku Güner TOKSİKOLOJİ Versiyon 2.0.0 2014, Trakya Üniversitesi Fen Fakültesi, Derleme
  4. Güley, M. and N. Vural, Toksikoloji. 1978, Ankara: Ankara Eczacılık Fakültesi. 326.
  5. N. Vural, “Toksikoloji”, Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Yayınları, Ankara, 115-129, (2005)
  6. https://dergipark.org.tr/tr/

Mervenur Yetim

Merhaba; ben Mervenur Yetim 1997 Şanlıurfa doğumluyum. Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü mezunuyum. Sürekli çalışan, kendini geliştiren ve daha çok şey öğrenmek için çabalayan, öğrenmeye açık ve çalışmayı çok seven biri olarak öğrendiklerimi herkesle paylaşmayı amaçlı[email protected] mail adresinden ulaşabilir, merak etiğiniz şeyleri sorabilirsiniz.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir