BEYNİN BİOKİMYASI…..(2 nci kitaptan)

Ulaşılan şu aşamada, bilebildiğimiz kadarıyla beynin biokimyasından söz etmek gerektiğine inanıyoruz. Bilebildiğimiz kadar diyoruz, çünkü beynin bütün gizlerine bu güne kadar varılmış değildir, bundan daha önce de söz etmiştik.

Bütün canlılar için yaşam, pek karmaşık kimyasal işlemlerin yürütülmesi demektir. Canlıların gövdeleri bu karmaşık kimyasal süreçlerin yürütüldüğü birer görkemli kimya fabrikasıdır. Yaşlanma yürümekte olan kimyasal tepkimelerin yavaşlaması, ölüm ise tümüyle durması anlamını taşır. Aslında enzim sisteminin duraklaması ölüm nedenidir.

İşte beynin en önemli işlevlerinden biri olan, sinir hücrelerinin akson ile dentirid adını alan uzantılaları boyunca uyarı aktarımını gerçekleştirip bu uzantıların ağızlaştığı noktalarda, demek ki sinapsislerde uyarının geçişini sağlama işlemini gerçekleştiren, gene bazı kimyasal maddelerdir. Bunlara sinirsel-aktarıcı (neurotransmitter) adını veriyoruz. Bunların bir bölümü hormon niteliğini taşır. Bu işlev sinir sisteminin “olmazsa olmaz”ıdır.

Bir düşünce çevresinde yoğunlaştığımızda ya da dış dünyadan bir uyarı aldığımızda, beynimizinn belli başlı kimyasal tepkimeleri iş başındadır. Gene beynin kimyasalları nedeniyle milyarlarca bildiri gövdemizdeki sinirler boyunca düzenli bir biçimde akıp gider. Önemli bazı kimyasallar bu işlemin gerçekleşmesinde görev alırlar.

Beyinde farklı sinirsel-aktarıcı’lar çeşitli biçimde hissetmemize neden olur : iyi ya da kötü, uykulu, uyanık, mutlu, mutsuz vb. gibi. Bazan beyinde bir tür kimyasal ötekilerden daha fazla var olabilir. Bunun sonucu kendimizi mutlu ya da mutsuz, uykulu ya da uyanık hissederiz. Prozac ile imipramine gibi bazı antidepressan ilaçları, sinirselaktarıcı’larda denge sağlanması beklentisiyle veririz. Ancak bir görüşe göre iki temel duygu varoır : Korku ile sevgi. Bütün ötekilerin bu iki temel duygunun alt birimleri olduğu savunulur.

Beslenme durumu da beyin biokimyası üzerine derinden etki yapar. Başka bir deyişle yediğimiz zaman (elbette ne kadar iyi sindirebiliyorsak) beyin kimyasına belirgin biçimde etki yapmış oluruz.

Merkezi sinir sisteminde binlerce sinirsel-aktarıcı’nın bulunduğu söylenir.. Bunlardan ancak 50 kadarını bilebiliyoruz. Bu sinirsel-aktarıcı’lar besinlerle aldığımız amino asidlerden türetilir. Buna ek olarak bu türetimde bazı vitamin ile minerallerin gereği vardır. Bunların başlıcaları B6 vitamini, folik asid, niasin, demir ile C vitaminidir.

En önde gelen sinirsel-aktarıcıları aşağıdaki çizelgede görme olanağı vardır :

Sinirsel-aktarıcının Molekülü
Asetilkolin
Serotonin
GABA
Glütamat
Aspartat
Glisin
Histamin
Epinefrin
Norepinefrin
Dopamin
Adenozin
ATP
Nitrik Oksid, NO

Ayrıca sinirselaktarıcılar belli başlı iki grupta toplanır.

1° “klasik” küçük moleküllü olanlar ile
2° Görece olarak daha büyük moleküllü nöropeptid sinirselaktarıcılar.

Biojenik aminler (dopamin, noradrenalin, serotonin ile histamin) moleküllerindeki özellik yüzünden sıklıkla farklı bir grup olarak nitelendirilir. Bunları toplu olarak aşağıdaki çizelgelerde görebiliriz.

KÜÇÜK MOLEKÜLLÜ SİNİRSEL-AKTARICILAR
Adları…………………………. Sinaps Sonrası Etkileri
Asetilkolin………………………….. Uyarıcı
GABA …………………………………Engelleyici
Glisin………………………………. Engelleyici
Glütamat…………………………… Uyarıcı
Aspartat……………………………. Uyarıcı
Dopamin…………………………… Uyarıcı
Noradrenalin………………………. Uyarıcı
Serotonin…………………………… Uyarıcı
Histamin……………………………. Uyarıcı

NÖROPEPDİT OLAN SİNİRSELAKTARICILAR
Kortikotropini açığa çıkaran hormon
Kortikotropin (ACTH)
Beta-endorfin
Substans P
Nörotensin
Somatostatin
Bradikinin
Vazopressin
Anjiotensin II

İnsanda GABA (çünkü böceklerde daha değişik etkileri vardır) beyin ile omurilik snapsislerinde engelleyici etki yapar. Bellek oluşumunda kaydetme ile birleştirme aşamalarında görevi vardır. Bu düşüncenin doğruluğunu GABA sisteminin bellek oluşumunun yaşandığı hippocampus’ta bulunmasıyla anlıyoruz. GABA bir çok beyin hücresi ile pankreasın Beta-hücrelerinde sentezlenir. Kimyasal adı açık olarak Gamma-aminobütürik asid’dir

Monosodyum glütamat ya da E 621 adıyla bilinen bu sinirsel-aktarıcı ilk kez 1908 de Japon araştırmacı Kikunae Ikeda’ca bulundu. Suda eriyerek hızla sodyum ile glutamat iyonlarına ayrılır. Beyin işlevi için önemli bir uyarıcıdır. Doğal olarak fermante olmuş soya ürünlerinde, daha düşük oranlarda domateste, mantarlarda, permasan peynirinde bulunur.

Aspartat transaminaz (AST), aynı zamanda Serum Glütamik Okzalasetik Transaminaz (SGOT) ya da Aspartat Aminotransferaz (ASAT) adıyla anılır. Karaciğer hücrelerinde çokça bulunduğundan akut karaciğer bozukluklarında kandaki düzeyi yükselir. Kırmızı kan hücreleriyle kalb kasında da bulunur.

Glisin merkezi sinir sisteminde, özellikle de omur ilikte engelleyici işlem yapan bir sinirsel-aktarıcı durumundadır. İlginç olan Illinois Üniversitesinden Lewis Snyder başkanlığındaki bir grubun 1994 yılında uzayda glisin moleküllerinin bulunduğunu bildirmiş olmalarıdır. Ancak bu uzayda yaşam olduğunun bir kanıtı olarak onaylanmamaktadır.

Histamin, kimyasal olarak bir amino asid olan histidinden dekarboksilasyon yoluyla sentezlenir. Bir çok dokuda bulunabildiği gibi beyinde de bir sinirsela-ktarıcı olarak vardır. Histamin veren sinir hücreleri hipotalamustadır.

Epinefrin ya da Adrenalin hem bir hormondur, hem de sinirsel-aktarıcı. Kimyasal olarak fenilalanin ile tirozinden türetilen bir sempatiko-mimetik monoamin, bir katekolamin hormondur. William Bates 1886 da böbreküstü bezinden salgılanan bir madde bulduğunu yayınladı. 1895 te Polonyalı fizyolog Napoleon Cybulski epinefrini izole ederek tanımını yaptı. Bu maddeyi ilk kez 1904 te Friedrich Stolz yapay olarak sentezlemiştir Yüksek protein içeren bir yiyecek yüksek düzeyde tirozin sağlayıp norepinefrin düzeyini yukarı doğru çekebilir. Bu sinirsel-aktarıcı beyin üzerine uyarı etkisi yapar. Sürekli uyuklayan ya da uykuya fazla eğilimi olan birisi yüksek proteinli, ama karbohidrat içermeyen besinlerden yarar görebilir.

Serotonin bir amino asid olan triptofandan türetilir. Bu uyarı-aktarıcısının beyin üzerine yatıştırıcı etkisi vardır. Uyku, gevşeme, sinirsel algılama, ısı düzenlemesi ile ruhsal durumun düzenlenmesinden sorumlu olduğu düşünülür. Karbohidrattan zengin bir besin maddesi beyne daha fazla triptofan gerektirecektir. Öyle ki kolaylıkla ajite olan ya da hiperaktif kişiler yüksek karbohidrat içeren yiyeceklerden yarar sağlayabilsin.

Dopamin sevgi hissi, enarji, kendini iyi hissetme (euphoria), hissi algılama, otomatik devinimden sorumludur. İnsan bedeninde doğal olarak üretilen bir kimyasaldır. Beyinde sinirsel-aktarıcı görevi üstlenir. Ayrıca sinirsel bir hormondur. Hipotalamustan salgılanır. Hormon olarak başlıca görevi pitüiter bezin ön lobundan salgılanan prolaktin’in etkilerini önlemektir. Dopamin ilaç olarak ta kullanılır. Bu durumda başlıca etkileri kalb atım hızı ile kan basıncını yükseltmek, demek ki sempatik benzeri etki yapmaktır. Ancak dopamin kan-beyin engelini (blood-brain barrier) aşamaz. Bu yüzden L-DOPA biçiminde verilir.

Adenozin, adenozine bir riboz katılımıyla oluşur. Adenozin trifosfat (ATP) ile adenozin difosfat (ADP) olarak enerji aktarımında önemli biokimyasal işlev yürütür.

Azot monoksid (NO) i azot oksit (N2O) ya da azot dioksit (NO2) den ayırdetmek gerekir. Bilindiği gibi bunlar değişik maddelerdir. NO gaz bir kimyasal madde olup bütün memelilerde önemli bir işaret molekülüdür. Bununla birlikte otomobil motorlarının ürettiği, hava kirliliğine neden olan zehirli bir maddedir. Vücutta arginin ile oksijenden nitrik oksid sentaz anzimleri aracılığıyla sentezlenir. Sinirselaktarıcı olarak ötekilerden değişik davranışı vardır. Bütün sinirsel-aktarıcılar ilgili oldukları sinapsislerde iş görürken NO bütün komşu nöronlara sızarak yayılıp etkili olur. Belleği etkileme olasılığı vardır.

Bir hormon olan oksitosin belleği düzenler, bağlanma, sevgi, sevecenlik sağlar. Hipotalamik nöronlarca sentezlenir. Posterior pitüiter aksonlan bayunca kana karışması için gönderilir. Oksitosin beyin içinde, ayrıca değişik bir kaç dokuda da üretilir.

Asetilkolin, bir vitamin olan kolin’den türetilir. Yumurta sarısı kolin için en iyi kaynaktır. Asetilkolin, sinirler boyunca ileti aktarımında en önemli kimyasallardan biri olup kişi aşırı stres altındayken en çok kullanılan uyarı-aktarıcısıdır.

Burada hemen kandaki lipid düzeyinin yükselmesi nedeniyle yumurta tüketimi yasaklayan düşünceyi anımsayalım. Dahası bir ara yumurta akı dağil ama “yumurta sarısı lipit düzeyi yönünden çok zararlıdır, o yüzden tüketilmesi doğru olmaz” bile denildi. Bir kez düşünelim, sinir sisteminde pek büyük önemi olan asetilkolinin üretilmesinde başlıca kaynak olan yumurta sarısının yenmesini sakıncalı bulacaksınız, buna da çok doğru bir bilimsel gerçek diyeceksiniz (!).

ACTH, Adenokortikotropik hormon bir polipeptid hormon olup pitüiter bezin ön lobunda sentezlenerek serbest bırakılır. ACTH böbrek üstü bezini uyarıp kortikosteroidlerin sentezini gerçekleştirir. İnsan kanında yarı ömrü 10 dakikadır.

Beta-endorfin merkezi sinir sisteminde düşük düzeyde bulunur. Depresyonda bir rol oynadığı düşünülmektedir.

Substans P bir kısa zincirli nöropeptid’dir. Takikinini içinde olduğu nöropeptid ailesinin bir üyesidir. Substans P’nin kimyasal formülünde ard arda dizili on bir amino asid bulunur. Sırayla :

Arg-Pro-Lys-Pro-Gln–Gln-Phe-Phe-Gly-Leu-Met

molekülü içerir. Sinir sisteminde hal bozuklukları, endişe, stres, güçlendirme, nörogenesis, nörotoksisite, bulantı/kusma, ağrı ile durumların düzenlenmesinde iş görür. Substans P cevre reseptörlerden ağrı hissini beyne taşır.

Nörotensin’in keşif tarihçesi 25 yılı kapsar. Corraway ile Leeman ilk kez sığır hipotalamusundan bu kimyasalı elde ettiler. Bunun molekül zincirinde ard arda şu proteinler vardır :

pGlu-Leu-Tyr-Glu-Asn-Lys-Pro-Arg-Arg-Pro-Tyr-Ile-Leu-OH.

Sentetik olarak ilk elde edilişi 1973 yılında oldu. Araştırmalar beynin çeşitli yörelerine değişik yoğunlukta dağıldığını gösterdi. En yüksek oranda bulunduğu bölge hipotalamus’tur. Burada da en yoğun olduğu yer arka hipotalamus ile corpus mamillare bölgeleridir. Prolaktin lüteinize eden hormon düzeylerini değiştirir. Plazmadaki büyüme hormonu düzeyini yükseltir. ACTH salgılanmasında etkili olur.

Somatostatin bir hormondur. Hipotalamus nöronlarından salgılandığı gibi midenin delta hücreleri, bağırsaklar ile pankreastan da salgılanır. Bütün gördüğü işlevler engelleyici niteliktedir. Büyüme hormonunu, tiroid uyarıcı hormonu, mide-barsak hormonlarını bastırır. Mide doluşunu, safra kesesinin kasılmasını, bağırsak hareketlerini yavaşlatır. Pankreas hormonlarını (insulin, glukagon) engeller.Pankreas’ın dış salgısını da bastırır.

Bradikinin, proteinlerin kinin grubunun farmakolojik/fizyolojik aktif peptididir. Molekül zincirinde dokuz amino asid bulunur. Bunların molekül içinde ard arda dizilişi şöyledir :

Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg.

Bradikinin endotelyuma bağımlı bir damar genişleticisidir. Damarla ilgisi olmayan düz kasların kasılmasına neden olur. Damar geçirgenliğini arttırır. Ağrı oluşumu ile ilgisi vardır. Histamin benzeri işlevleri de vardır. Bradikinin 1948 yılında Brezilyalı fizyologlar Dr. Moricio Rocha e Silva, Wilson Teixeira Beraldo, ile Gustav Rosenfeld ce keşfedildi. Bunlar yaptıkları araştırmalar sırasında hayvan preparatlarında güçlü hipertansif etki ile karşılaştılar. Bunu yapan kimyasala bradikinin adı verildi.

Vazopressin hipotalamusta üretilen bir peptid hormondur. Arka pitüiter bezde biriktirilir. Buna antidiüretik hormon (ADH) ya da arginin vazopressin (AVP) de denir. ADH böbrekler üzerine etki yaparak kortikal toplama kanallarında suyun geri emilmesini arttırarak idrar yoğunluğunun artmasını gerçekleştirir. ADH hem hücre içi hem de hücreler arası boşluktaki sıvı hacmini ayarlayan “su reseptörleri” aracılığıyla harekete geçer. Etanol ile kafein arka pitüiter bezden yapılan ADH salgılanmasını engeller. Böylece idrar hacmi artar. ADH üç değişik reseptörü etkiler. Bunlar V1a, V1b, V2 adını alırlar. Her biri değişik işlevleri gerçekleştirir : V1a karaciğerde vazokonstriksiyon, glükoneogenezis, platelet çökmesi ile faktör VIII salgılanmasını; V1b pitüiter bezden kortikotropin salgılanmasını; V2 böbrek medüllasındaki toplama kanallarında serbest sıvı geri alınımını kontrol eder. Angiotensin II (Angiotensin II seseptör antagonistler ya da angiotensin reseptör blokerler de denir) Bunlar bir grup kimyasal madde olup renin-angiotensin-aldesteron sistemini değiştirir.

Buraya kadar sözü edilenler öncedenberi bilinenlerdir. Başka bir deyişle eski “klasik” bilgilerdir. Yenilerde, özellikle 1998 yılından sonra yeni bir arayış, yeni bir görüşe varma gereksinimi ortaya çıkmış bulunuyor. Bu yeni kavramın odak noktası insan beyninin “fiziksel organik kimyası”nı çeşitli yöntemlerle araştırma çalışmalarıdır. Dennis A. Doughertynin 1998 de yayınladığı makalede konunun etraflı açıklamasını bulabilme olanağı vardır. Burada yapılan değişik yöntemlerle beyin kimyasallarının snapslardaki davranışlarıyla bunların etkisi sonunda açığa çıkan elektrik akımlarının incelenmesidir. Konu çok ince ayrıntıları içerdiği, uzmanlık alanına girdiği için burada fazlaca irdeleme gereğini duymadık.

Davranışlarımız, devinimlerimiz ile iç organlarımızın çalışmalarının beynin salgıladığı kimyasalların etkileri doğrultusunda olduğunu biliyoruz. Bazan dışardan alınan uyarımlar ya da belleğin derinliklerinden gelen uyarılar, ya da her ikisinin birden etkisiyle davranışlarımız biçimlenir.

Ne var ki bu kimyasallar, özel durumlarda yanlış salgılanabilir. Böyle olunca epilepsi, depresyon, panik atak, uykusuzluk, endişe (anksiete), hiperaktivite, idrarı tutamama, yeme bozuklukları, kapalı yerde kalma korkusu (klostrofobi) ya da tüm korkularla ilişkili davranışlar gibi bozukluklar ortaya çıkar. Bunların sağıtılması hem psikiatrik girişim hem de ilaçla yapılabilir.

Ancak geçen yüzyılın ikinci yarısı başlarında bu sağıtma neurofeedback ya da biofeedback denilen bir yöntemle gerçekleştirilmeye başlamıştır. Bu bir tür eğitim çalışmasıdır. Bu yöntemle yukarda adı geçen rahatsızlıklar % 60 – 70 oranında giderildiği gibi, daha da ileri gidilerek kalb atış sayısı, arteryel tansiyon, deri ısısı, kas gerilimi gibi istem dışı davranışlar da denetim altına alınabilmektedir.

Biofeedback konusunda ilk önemli çalışmalar 1960 lı yılların sonlarında California, Spulveda’da Veteran Administration Hospital’de Barbara Brown ile Meninger Foundation’dan Elmer ile Alice Green’ce başlatılmış, UCLA dan Dr. Barry Sterman (1972), Tennessee Üniversitesinden Dr. Joel Lubar (1976) ile Menninger kuruluşundan Dr. Eugene Peniston (1989) nun çalışmalarıyla sürdürülmüştür. Bu çalışmalardan önce istem dışı davranışlar istemli olarak denetim altına alınamıyordu. Araştırıcıların Hindistanlı Yogi ustaları üzerinde yaptıkları gözlemler sinir sistemi ile metabolizma hızının bilinçli olarak ayarlanabileceğini gösterdi. Buradan yola çıkan araştırıcılar neurofeedback ya da biofeedback dediğimiz yöntemi geliştirdiler.

Burada yapılan kişiyi EEG aletine bağlayıp bir bilgisayar aracılığıyla izlenimlerini incelemek, bir psikolog eşliğinde izlenimleri yönlendirmektir. Bu yöntemle yukarıda adı geçen bozuklukların 15 -20 oturum sonunda iyileşebileceği anlatılmaktadır

—————————————————————

İlgili Makaleler

Dougherty, D.A. : Is the brain ready for physical organic chemistry. J.Phys. Org. Chem. 1998,
11; 334-340.

Sterman, M.B. and Friar, L. : Suppression of seizures in an epileptic fallowing sensomotor EEG feedback training. Clinical Neurophysiology, 1972, 33, 89-95.

Periston, E. and Kulhosky, P. : Alpha-theta brain wave training and B-endophin levels in alcholics
Alcoholism : Clinical and Experimental Research. 1989, 13, 271-279.

Lubar, J.F. and Shouse M.N. : EEG and behavioral changes in a hyper active child concurrent with training of the sensomotor rhytm (SMR). A preliminary report. Bidfeedback and Self-Regulation, 1976, 1, 293-306.