Selen: Definicija, sinteza, absorpcija, transport in distribucija

Selen je kemični element, ki nosi simbol elementa Se. V periodnem sistemu ima atomsko številko 34 in je v 4. obdobju in 6. glavni skupini. Tako selen spada med halkogene ("tvorjevalci rude"). V zemeljski skorji, selen se pojavlja v oksidiranih in mineraliziranih oblikah v zelo različnih koncentracijah, velike količine pa jih običajno najdemo v kamninah vulkanskega izvora. Zaradi geografsko spremenjene vsebnosti selena v tleh je selen koncentracija rastlinske hrane je tudi predmet velikih regionalnih sprememb. V velikih delih srednje in severne Evrope ter številnih drugih regijah sveta so tla izrazito revna s selenom, zato v Nemčiji rastlinski viri selena le malo prispevajo k oskrbi s selenom. Težke kovine, Kot je kadmija, živo srebro, vodi in arzen, in zakisljevanje tal z gnojili, ki vsebujejo amonijev sulfat oz žveplova kislina dež lahko še dodatno zmanjša delež razpoložljivih selenovih spojin v snovi v tleh in s tem vsebnost selena v rastlinah, tako da tvori slabo topne komplekse - selenide. Nasprotno pa selen koncentracija v živilih živalskega izvora je včasih zelo visoka in ni podvržena velikim nihanjem, kar je posledica razširjenega krmljenja s selenom bogatih mineralnih mešanic - do 500 µg selena / kg telesne teže / dan - v državah EU, zlasti za prašiče in perutnina zaradi boljše rasti, zdravje in reproduktivna zmogljivost (reproduktivni potencial). Selen koncentracija hrane ni odvisna samo od njenega izvora (rastlinskega, živalskega) in geografskega izvora, ampak tudi od vsebnosti beljakovin, saj je selen v biološkem materialu večinoma prisoten v beljakovinski frakciji - vezan na nekatere aminokisline. Skladno s tem s hrano, bogato s selenom, spadajo zlasti živalski proizvodi, bogati z beljakovinami, kot so ribe, meso, drobovina in jajca. Prav tako stročnice (stročnice), oreški, na primer brazilski oreški, semena, kot je sezam, in gobe, na primer jurčki, so lahko dober vir selena zaradi včasih visoke vsebnosti beljakovin. Zrna, uvožena iz Severne Amerike, so zaradi tal, bogatih s selenom, tudi dober vir selena. Selen je kot bistveni element v sledovih kemično povezan z mineralom žveplo. V rastlinah in živalih je selen vključen v aminokislino metionin (Met) oz cisteina (Cys) namesto žveplo. Iz tega razloga selen v hrani najdemo po možnosti v organski obliki kot selen, ki vsebuje aminokisline - v rastlinski hrani in s selenom bogatih kvasovkah kot selenometionin (SeMet) in v živalski hrani kot selenocistein (SeCys). Kot proteinogena aminokisline, SeMet in SeCys se v človeškem organizmu uporabljajo za biosintezo beljakovin, SeMet pa je vključen v beljakovin Namesto metionin in SeCys kot 21. proteinogena aminokislina. Anorganske selenove spojine, kot npr natrijev selenit (Na2SeO3) in natrijev selenat (Na2SeO4) igrata manj vlogo pri običajnih živilih za splošno uživanje in večjo vlogo pri prehrani dodatki in zdravila, ki so jim dodana za dopolnitev (prehransko dopolnilo) in terapija.

Absorpcija

Absorpcija (vnos preko črevesja) selena se pojavlja pretežno v zgornjem delu Tanko črevo-dvanajstnik (dvanajstnik) in proksimalni jejunum (jejunum), odvisno od načina vezave. Prehranski selen se dobavlja predvsem v organski obliki kot selenometionin in selenocistein. Ker selenometionin sledi presnovni poti metionin, je aktivno prevzet v dvanajstnik (Tanko črevo) avtor a natrijev-odvisen nevtralni aminokislinski transporter v enterocite (celice tankega črevesa epitelija). Do zdaj je malo znanega o molekularnem mehanizmu črevesja absorpcija (privzem) selenocisteina. Vendar obstajajo dokazi, da se selenocistein ne absorbira tako kot aminokislina cisteina, vendar sledi aktivnemu natrijev od gradienta odvisen transportni mehanizem za osnovne amino kisline kot lizin in arginin.Neorganski selenat (SeO42-), dobavljen s hrano dodatki or droge zaradi kemijskih podobnosti uporablja isto transportno pot kot sulfat (SO42-) in se tako aktivno absorbira z od natrija odvisnim nosilcem posredovanim mehanizmom. V nasprotju s tem črevesna absorpcija anorganskega selenita (SeO32-) nastane s pasivno difuzijo. Stopnja absorpcije selena je odvisna od vrste (organska, anorganska), količine in vira (hrana, pijača, dopolnjujejo) dobavljenih selenovih spojin in o interakciji (interakciji) s sestavinami živil. Stanje posameznega selena ne vpliva na stopnjo absorpcije. Načeloma biološko uporabnost organskih oblik selena je višja kot v anorganskih oblikah. Medtem ko imata selenometionin in selenocistein stopnjo absorpcije od 80% do skoraj 100%, se anorganske selenove spojine selenat in selenit absorbirata le 50-60%. Selen iz rastlinske hrane je bolj biološko dostopen (85-100%) kot iz živalske hrane (~ 15%). Čeprav je riba izjemno bogata s selenom, se na primer iz tune absorbira le 50% elementov v sledovih. V večini primerov pa je stopnja absorpcije iz rib <25%. Na splošno a biološko uporabnost mešanice lahko pričakuje med 60-80% selena prehrana. V primerjavi z prehrana, absorpcija selena iz voda je nizka. Interakcije (interakcije) z drugimi sestavinami živil oz droge se pojavljajo manj z aminokislinskimi oblikami selena kot z anorganskim selenitom in selenatom. Tako je visoka vsebnost žveplo (sulfat, tiosulfat itd.) in težke kovine, kot je molibden, kadmija, živo srebro, vodi in arzenV prehranana primer s kontaminacijo (onesnaženjem) pridelkov s kislim dežjem itd. lahko zmanjša biološko uporabnost selena zmanjša biološko uporabnost selenata (SeO42-) z oblikovanjem netopnih kompleksov - selenidov - ali z blokiranjem transporta beljakovin mejne membrane krtače enterocitov (celic tankega črevesja epitelija). Črevesno absorpcijo selenita (SeO32-) spodbuja cisteina (aminokislina, ki vsebuje žveplo), glutation (GSH, antioksidant sestavljen iz treh amino kisline glutamat, cistein in glicin) ter fiziološke (normalne za presnovo) količine vitamin C (askorbinska kislina), in zavira z visokoOdmerek vitamin C uprava (≥ 1 g / dan) zaradi zmanjšanja selenita. Nazadnje, terapevtskih sredstev, ki vsebujejo selenit, ne smemo jemati skupaj z visokoOdmerek pripravki askorbinske kisline.

Prevoz in porazdelitev v telesu

Po absorpciji selen potuje do jetra prek portala Vena. Tam se v njih kopiči selen beljakovin da tvorijo selenoproteine-P (SeP), ki se izločajo (izločajo) v krvni obtok in prenašajo element v sledovih v zunaj jeter („zunaj jetra") Tkiva, kot je možganov in ledvice. SeP vsebuje približno 60-65% selena, ki ga najdemo v kri plazme. Celotna telesna zaloga selena pri odrasli osebi je približno 10-15 mg (0.15-0.2 mg / kg telesne teže). Selen najdemo v vseh tkivih in organih, čeprav je distribucija je neenakomeren. Najvišje koncentracije so v jetra, ledvice, srce, trebušna slinavka (trebušna slinavka), Vranica, možganov, gonade (gonade) - zlasti testise (testisi), eritrocitov (rdeča kri celice) in trombociti (trombociti v krvi) [6-8, 10, 16, 28, 30, 31]. Vendar pa imajo skeletne mišice zaradi velike teže največji delež selena. Tam je shranjenih 40-50% telesne zaloge selena. Visoka vsebnost selena v ledvice je pogosto posledica usedlin netopnih selenidov (kovinsko-selenovih spojin) kot posledica povečane izpostavljenosti težke kovine, Kot je živo srebro (izpostavljenost amalgamu) in kadmija. Selen je znotrajcelično (znotraj celice) in zunaj celice (zunaj celice) pretežno v obliki, vezani na beljakovine, in skoraj nikoli v prosti obliki. Medtem ko je element v sledovih v celicah, kot je npr. eritrocitov, nevtrofilni granulociti (bela kri celice kot fagociti ("odstranjevalne celice") del prirojene imunske obrambe z protimikrobnim učinkom), limfociti (bele krvničke pridobljene imunske obrambe → celice B, celice T, naravne celice ubijalke, ki prepoznajo tuje snovi, kot npr bakterije in virusiin jih odstranimo z imunološkimi metodami) in trombociti, deluje kot sestavni del številnih encimi in beljakovine, kot so glutation peroksidaze (GSH-Px, antioksidant aktivno → zmanjšanje organskega peroksidi do voda) in selenoproteini-W (SeW, sestavni del mišic in drugih tkiv), je v zunajceličnem prostoru vezan na beljakovine v plazmi, kot so selenoprotein-P (primarni selen transporter v ciljna tkiva), beta-globulin in albumin. Koncentracija selena v krvni plazmi je običajno nižja kot v eritrocitov. Izotop distribucija študije so pokazale, da se ob pomanjkanju selena zgodi prerazporeditev selenovih bazenov, tako da se vključitev selena v nekatere selenoproteine ​​prednostno pojavi v nekaterih tkivih in organih pred drugimi - "hierarhija selenoproteinov" [1, 7-9, 25] . V tem procesu se selen hitro mobilizira iz jeter in mišic v korist endokrinih tkiv, reproduktivnih organov (reproduktivnih organov) in osrednje živčni sistemna primer za povečanje aktivnosti fosfolipid hidroperoksida-GSH-Px (PH-GSH-Px, antioksidant aktivno → zmanjšanje za peroksidi do voda) ali deiodaze (aktivacija in deaktivacija ščitnice hormoni → pretvorba prohormona tiroksin (T4) na aktivni trijodotironin (T3) in T3 in obratno T3 (rT3) na neaktivni dijodotironin (T2)) za pomembne telesne funkcije. Zaradi prerazporeditve selena med organi in celičnimi vrstami v mejni oskrbi nekateri selenoencimi ostanejo prednostno aktivni, drugi pa sorazmerno hitro izgubijo aktivnost. V skladu s tem se zdi, da so beljakovine, ki pozno reagirajo z zmanjšanjem aktivnosti pri pomanjkanju selena in jih je mogoče hitreje reaktivirati z nadomestitvijo selena (prehransko dopolnjevanje s selenom), pomembnejše kot drugi selenoproteini v organizmu. Za določitev statusa selena sta koncentracija selena v krvni plazmi (normalno območje: 50-120 µg / l; kazalnik kratkoročnih sprememb - akutni status selena) in koncentracija selena v eritrocitih (dolgoročni parameter) povezana z hemoglobina vsebine. Ker se selen v plazmi večinoma veže na selenoprotein-P, ki je negativni protein v akutni fazi (beljakovine, katerih koncentracija v serumu se zmanjša med akutnim vnetjem), motnje v delovanju jeter, vnetne reakcije ali sproščanje provnetnih (spodbujajočih vnetje) citokinov, kot je kot interlevkin-1, interlevkin-6 ali tumor nekroza faktorja alfa (TNF-alfa), lahko vpliva na določanje statusa selena v krvni plazmi. Podobno, podhranjenost, hipalbuminemija (zmanjšana koncentracija beljakovin v plazmi albumin), kronična dializo (postopek čiščenja krvi za kronično odpoved ledvic) in transfuzija krvi (intravenska infuzija koncentratov rdečih krvnih celic) lahko povzročijo napačne rezultate pri analizi stanja selena v krvi.

Presnova

Prehranjeni selenometionin se po njegovi absorpciji lahko nespecifično presnovi namesto aminokisline, ki vsebuje žveplo, v beljakovine, kot je npr. albumin (beljakovine v krvni plazmi), selenoprotein-P in -W ter hemoglobina (železo-vsebuje, kisik (O2) - prenašanje rdečega krvnega pigmenta eritrocitov), ​​zlasti skeletnih mišic, pa tudi eritrocitov, jeter, trebušne slinavke, ledvic in želodec. Izmenjava metionina s SeMetom pri biosintezi beljakovin je odvisna od prehranskega razmerja selenometionin-metionin in ni videti homeostatično nadzorovana. Med razgradnjo beljakovin in aminokislin se selen sprosti iz beljakovin, ki vsebujejo SeMet, in selenometionina ter se uporablja za biosintezo selenocisteina - proces transselenacije. Absorbirani selenometionin, ki ni vključen v beljakovine, se s transsulfuracijo neposredno pretvori v selenocistein v jetrih. Peroralno dobavljeni selenocistein ali selenocistein, tvorjen s pretvorbo SeMet, se v jetrih razgradi s posebnim piridoksalnim fosfat (PALP, aktivna oblika piridoksin (vitamin B6)) - odvisna liaza na aminokislinski serin in selenid (spojina selena in H2S). Medtem ko je serin vezan na SeCys specifično prenosno RNA (tRNA, ribonukleinska kislina molekula, ki zagotavlja amino kisline v biosintezi beljakovin) se selenid pretvori v selenofosfat, ki reagira s serinom in tvori selenocistein. Nastala s SeCys obremenjena tRNA omogoča, da je selenocistein na voljo za vključitev v peptidno verigo beljakovin, odvisnih od selena, in encimi. Možnosti za prenos oralno zaužitih SeCys ali SeCys, ki so posledica razgradnje SeMet, neposredno v ustrezne tRNA in njihovo uporabo za sintezo selenoproteinov v človeškem organizmu ne obstaja. Pasivno absorbirani anorganski selenit se - brez vmesnega skladiščenja - neposredno zmanjša na selenid v jetrih z delovanjem glutation-reduktaze (encima, ki reducira glutation-disulfid na dva GSH molekule) in NADPH (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat). Anorganski selenat, ki vstopi v kri z aktivno absorpcijo, je treba v jetrih najprej pretvoriti v stabilnejšo oksidacijsko obliko selenita, preden se lahko reducira v selenid. Pretvorba selenida v selenofosfat in njegova reakcija s tRNA vezanim serinom povzroči nastanek selenocisteina, ki se vgradi v od selena odvisne beljakovine in encimi s pomočjo tRNA. Selenit in selenat sta na voljo kot predhodnika za sintezo selenocisteina in se zato uporabljata kot dopolnilo za kompenzacijo akutnih pomanjkljivosti, na primer v intenzivni medicini ali drugih kliničnih aplikacijah. Nasprotno pa SeMet in SeCys nista neposredno dostopna zaradi njihove razgradnje oziroma preoblikovanja, ki sta potrebna za biosintezo SeCys. V skladu s tem ni pričakovati nobenih akutnih učinkov organskih oblik selena, zato je SeMet, na primer v kvasu, primernejši za preventivno in dolgoročno dopolnjevanje. Vse funkcionalno pomembne od selena odvisne beljakovine človeškega organizma vsebujejo selenocistein - biološko aktivno obliko selena. Nasprotno pa selenometionin ne izvaja nobene znane fiziološke funkcije v telesu. Zdravilo SeMet deluje le kot presnovno neaktiven selen (zbiranje selena), katerega velikost (2–10 mg) je odvisna od količine, ki je zagotovljena začasno (s hrano) in ni predmet homeostatske regulacije. Iz tega razloga se SeMet zadrži (zadrži) v organizmu dlje kot selenocistein in anorganski selen, kar dokazuje na primer daljši razpolovni čas - SeMet: 252 dni, selenit: 102 dni - in višje koncentracije selena v krvnem serumu in eritrocitov po peroralnem zaužitju zdravila SeMet v primerjavi z enakimi količinami anorganskih oblik selena.

Izločanje

Izločanje selena je odvisno od posameznega statusa selena in od količine, ki jo dobimo peroralno. Selen se izloča predvsem skozi ledvice v urinu kot trimetilselenijev ion (Se (CH3) 3+), ki nastane iz selenida z večkratno metilacijo (prenos metilnih (CH3) skupin). V evropskih s selenom revnih regijah je mogoče zabeležiti izločanje selena v ledvicah 10-30 µg / l, medtem ko je na dobro oskrbovanih območjih, kot so ZDA, mogoče izmeriti koncentracijo selena v urinu 40-80 µg / l. Pri doječih ženskah lahko pričakujemo dodatno izgubo selena - odvisno od oralno zaužite količine - 5-20 µg / l prek Materino mleko. Ko zaužijemo večje količine selena, postane sproščanje skozi pljuča pomembnejše, saj hlapne metilselenove spojine, kot je česen-tapanje dimetil selenida (Se (CH3) 2), pridobljenega iz selenida, ki se sprošča z dihanjem ("česnov dih") - zgodnji znak zastrupitve (zastrupitve). V nasprotju z drugimi elementi v sledovih, Kot je železo, bakerin cink, katerega homeostazo nadzoruje predvsem črevesna absorpcija, se homeostatska regulacija selena pojavi predvsem z izločanjem skozi ledvice (prizadene ledvice), v primeru presežka selena pa tudi z dihanjem. Tako se v primeru nezadostne oskrbe s selenom zmanjša izločanje (izločanje) skozi ledvice, v primeru povečane oskrbe s selenom pa odprava preko urina ali dihanja se poveča.