Selen i biologi

Selenocystein är den huvudsakliga organiska molekylen som involverar selen hos människor .

Även om det är giftigt i stora doser är selen ett viktigt mikronäringsämne för djur. I växter förekommer det ibland i giftiga mängder som foder , t.ex. locoweed . Selen är en komponent i aminosyrorna selenocystein och selenometionin . Hos människor är selen ett spårelement som fungerar som kofaktor för glutationperoxidaser och vissa former av tioredoxinreduktas . Seleninnehållande proteiner framställs av oorganiskt selen via selenofosfat (PSeO 3 3− ).

Se-innehållande biomolekyler

Selen är ett viktigt mikronäringsämne i däggdjur, men är också känt som giftigt i överskott. Selen utövar sina biologiska funktioner genom selenoproteiner , som innehåller aminosyran selenocystein . Tjugofem selenoproteiner är kodade i det mänskliga genomet .

Glutationperoxidas

Glutationperoxidasfamiljen av enzymer (förkortat GSH-Px) katalyserar reduktion av väteperoxid och organiska hydroperoxider :

2GSH + H2O2 → GSSG + 2 H2O

De två H-atomerna doneras av tioler i en process som börjar med oxidation av en selenolsidokedja i GSH-Px. Organoseleniumföreningen ebselen är ett läkemedel som används för att komplettera effekten av GSH-Px . Det fungerar som en katalysator för att förstöra väteperoxid.

Ett besläktat seleninnehållande enzym i vissa växter och hos djur ( tioredoxinreduktas ) genererar reducerat tioredoxin, en ditiol som fungerar som en elektronkälla för peroxidaser och även det viktiga reducerande enzymet ribonukleotidreduktas som gör DNA-prekursorer från RNA-prekursorer.

Dejodinaser

sköldkörtelns funktion . Det deltar som en kofaktor för de tre sköldkörtelhormondeiodinaserna . Dessa enzymer aktiverar och inaktiverar sedan olika sköldkörtelhormoner och deras metaboliter. Det kan hämma Hashimotos sjukdom , en autoimmun sjukdom där kroppens egna sköldkörtelceller attackeras av immunsystemet. En minskning med 21 % av TPO-antikroppar rapporterades med diet intag av 0,2 mg selen.

Formiatdehydrogenas

Vissa mikroorganismer använder selen i formiatdehydrogenas . Formiat produceras i stora mängder i leverns (leverceller) mitokondrier hos embryonala celler och i cancerceller genom folatcykeln.

Formiat oxideras reversibelt av enzymet formiatdehydrogenas :

HCO2 - → CO2 + H + + 2 e -

Tioredoxinreduktas

Tioredoxinreduktas använder ett cystein-selenocysteinpar för att minska disulfiden i tioredoxin . Selenocysteinet är arrangerat i en ovanlig Sec-His-Glu katalytisk triad , som ställer in dess pKa.

Indikatorväxter

Vissa växtarter anses vara indikatorer på högt seleninnehåll i jorden, eftersom de kräver höga nivåer av selen för att trivas. De huvudsakliga selenindikatorväxterna är Astragalus- arter (inklusive några locoweeds ), prinsens plym ( Stanleya sp.), woody asters ( Xylorhiza sp.) och falsk guldgräs ( Oonopsis sp.)

Medicinsk användning av syntetiska selenföreningar

Ämnet som löst kallas selensulfid (med den ungefärliga formeln SeS 2 ) är den aktiva ingrediensen i vissa schampon mot mjäll. Selenföreningen dödar hårbottensvampen Malassezia , som orsakar utsöndring av torra hudfragment. Ingrediensen används också i kroppslotioner för att behandla Tinea versicolor på grund av infektion av en annan art av Malassezia -svamp.

Flera kliniska prövningar har utvärderat användningen av selentillskott hos kritiskt sjuka vuxna; men effektiviteten och potentiella fördelarna med selentillskott i detta sammanhang är inte väl förstått.

Detektion i biologiska vätskor

Selen kan mätas i blod, plasma, serum eller urin för att övervaka överdriven miljö- eller yrkesexponering, bekräfta en förgiftningsdiagnos hos inlagda offer eller för att hjälpa till med en rättsmedicinsk undersökning i fall av dödlig överdosering. Vissa analytiska tekniker är kapabla att skilja organiska från oorganiska former av elementet. Både organiska och oorganiska former av selen omvandlas till stor del till monosackaridkonjugat (selenosocker) i kroppen innan de elimineras i urinen. Cancerpatienter som får dagliga orala doser av selenothionin kan uppnå mycket höga selenkoncentrationer i plasma och urin.

Giftighet

Även om selen är ett viktigt spårämne , är det giftigt om det tas i överskott. Att överskrida den tolerabla övre intagsnivån på 400 mikrogram per dag kan leda till selenos. Denna tolerabla övre intagsnivå på 400 mikrogram ( µg ) är främst baserad på en studie från 1986 av fem kinesiska patienter som uppvisade tydliga tecken på selenos och en uppföljningsstudie på samma fem personer 1992. Studien från 1992 fann faktiskt den maximala säkra dieten. intaget till cirka 800 mikrogram per dag (15 mikrogram per kilogram kroppsvikt), men föreslog 400 mikrogram per dag för att inte bara undvika toxicitet , utan också för att undvika att skapa en obalans av näringsämnen i kosten och för att ta hänsyn till data från andra länder. I Kina har människor som fått i sig majs odlad i extremt selenrikt stenkol (kolhaltig skiffer ) drabbats av selentoxicitet. Detta kol visade sig ha en selenhalt på så hög som 9,1 %, den högsta koncentrationen i kol som någonsin registrerats i litteraturen.

Symtom på selenos inkluderar en vitlökslukt i andedräkten, gastrointestinala störningar, håravfall, naglarnas håravfall, trötthet, irritabilitet och neurologiska skador. Extrema fall av selenos kan resultera i levercirros , lungödem och dödsfall. Elementärt selen och de flesta metalliska selenider har relativt låg toxicitet på grund av sin låga biotillgänglighet . Däremot selenater och seleniter mycket giftiga och har ett oxiderande verkningssätt som liknar det för arseniktrioxid. Den kroniskt toxiska dosen av selenit för människor är cirka 2400 till 3000 mikrogram selen per dag under lång tid. Väteselenid är en extremt giftig, frätande gas. Selen förekommer också i organiska föreningar, såsom dimetylselenid, selenometionin , selenocystein och metylselenocystein , som alla har hög biotillgänglighet och är giftiga i stora doser.

Selenförgiftning av vattensystem kan uppstå när nya jordbruksavrinningslag går genom normalt torra, obebyggda marker. Denna process läcker ut naturliga lösliga selenföreningar (som selenater) i vattnet, som sedan kan koncentreras till nya "våtmarker" när vattnet avdunstar. Höga selennivåer producerade på detta sätt har visat sig ha orsakat vissa medfödda störningar hos våtmarksfåglar.

Samband mellan överlevnad av ung lax och koncentration av selen i deras vävnader efter 90 dagar (Chinook lax: Hamilton et al. 1990) eller 45 dagar (Atlantic lax: Poston et al. 1976) exponering för dietärt selen. Dödlighetsnivån på 10 % (LC10=1,84 µg/g) härleddes genom att tillämpa den bifasiska modellen av Brain och Cousens (1989) på endast Chinook-laxdata. Chinook laxdata omfattar två serier av dietbehandlingar, kombinerade här eftersom effekterna på överlevnad inte kan skiljas åt.

I fisk och andra vilda djur orsakar låga nivåer av selen brist medan höga nivåer orsakar toxicitet. Till exempel hos lax är den optimala koncentrationen av selen i fiskvävnaden (hela kroppen) cirka 1 mikrogram selen per gram vävnad (torrvikt). Vid nivåer mycket under den koncentrationen dör unga laxar av selenbrist; mycket över den nivån dör de av giftigt överskott.

Brist

Huvudartikel: Selenbrist

Selenbrist kan förekomma hos patienter med allvarligt nedsatt tarmfunktion , de som genomgår total parenteral nutrition och hos de i hög ålder (över 90). Människor som är beroende av mat som odlats från jord med selenbrist är också i riskzonen. Även om Nya Zeeland har låga nivåer av selen i sin jord, har negativa hälsoeffekter inte upptäckts.

Selenbrist som definieras av låga (<60 % av normala) selenoenzymaktivitetsnivåer i hjärnan och endokrina vävnader uppstår endast när en låg selenstatus är kopplad till en extra stress, såsom hög exponering för kvicksilver eller som ett resultat av ökad oxidant stress pga. till E-vitaminbrist.

Selen interagerar med andra näringsämnen, såsom jodid och vitamin E. Interaktionen observeras i etiologin för många bristsjukdomar hos djur, och ren selenbrist är sällsynt. Effekten av selenbrist på hälsan är fortfarande osäker, särskilt i samband med Kashin-Becks sjukdom .

Kostrekommendationer

, används istället en uppskattning betecknad Adequate Intake (AI) . . Det nuvarande EAR för selen för personer från 14 år och uppåt är 45 μg/dag. RDA är 55 μg/dag. RDA är högre än EARs för att identifiera belopp som täcker personer med högre krav än genomsnittet. RDA för graviditet är 60 μg/dag. RDA för amning är 70 μg/dag. För barn i åldrarna 1–13 år ökar RDA med åldern från 20 till 40 μg/dag. När det gäller säkerhet fastställer IOM tolerabla övre intagsnivåer (UL) för vitaminer och mineraler när bevisen är tillräckliga. För selen är UL 400 μg/dag. Tillsammans kallas EAR, RDA, AI och UL som Dietary Reference Intakes (DRIs).

European Food Safety Authority (EFSA) hänvisar till den samlade informationsuppsättningen som Dietary Reference Values, med Population Reference Intake (PRI) istället för RDA, och Average Requirement istället för EAR. AI och UL definierade samma som i USA. För kvinnor och män i åldern 15 år och äldre är AI inställd på 70 μg/dag. AI för graviditet är 70 μg/dag, för amning 85 μg/dag. För barn i åldrarna 1–14 år ökar AI med åldern från 15 till 55 μg/dag. Dessa AI är högre än de amerikanska RDA:erna. European Food Safety Authority granskade samma säkerhetsfråga och satte sin UL till 300 μg/dag, vilket är lägre än det amerikanska värdet.

I USA är selenbrist inte vanligt. En federal undersökning av matkonsumtion fastställde att för kvinnor och män över 19 år var den genomsnittliga konsumtionen av mat och dryck 89 respektive 125 μg/dag. För kvinnor och män i alla åldrar konsumerade färre än 3 % mindre än EAR.

Märkning

För märkning av livsmedel och kosttillskott i USA uttrycks mängden i en portion som en procent av dagligt värde (%DV). För selenmärkningsändamål var 100 % av det dagliga värdet 70 μg, men den 27 maj 2016 reviderades det till 55 μg. En tabell över de gamla och nya dagliga värdena för vuxna finns i referens dagligt intag .

Matkällor

Kostselen kommer från nötter, spannmål , kött , svamp , fisk och ägg . Paranötter är den rikaste vanliga kostkällan och kan orsaka selentoxicitet om de konsumeras regelbundet – även om den faktiska koncentrationen av selen (som med alla växtbaserade livsmedelskällor, såsom en annan selenackumulerande "paradisnöt" Lecythis , tillhörande samma familj Lecythidaceae ) är markberoende och kan variera avsevärt beroende på geografisk plats. I fallande koncentrationsordning finns höga halter också i njure , tonfisk , krabba och hummer .

Människokroppens innehåll av selen tros vara i intervallet 13–20 milligram.

Mänsklig hälsa

Selen i cancer

Selen på näringsnivåer krävs för cellhomeostas, som spelar en roll som en antioxidant genom selenoproteiner , och verkar därför kemoförebyggande mot cancer. Däremot fungerar övernäringsnivåer som prooxidanttoxiska i tumörceller .

Selen har bimodal biologisk verkan beroende på koncentrationen. Vid låga näringsdoser fungerar selen som en antioxidant genom selenoproteiner , tar bort ROS , stödjer cellöverlevnad och tillväxt; medan, vid supra-nutritionella högre farmakologiska doser, fungerar selen som en pro-oxidant som genererar ROS och inducerar celldöd . Inom cancer har studier utförts mestadels på fördelarna med selenintag för att minska risken för cancerincidens på näringsnivå; dock har färre studier undersökt effekterna av supranutritionella eller farmakologiska doser av selen på cancer.

"Även om ett omvänt samband mellan selenexponering och risken för vissa typer av cancer hittades i vissa observationsstudier, kan detta inte tas som bevis på ett orsakssamband, och dessa resultat bör tolkas med försiktighet... Motstridiga resultat inklusive omvända, noll och direkta samband har rapporterats för vissa cancertyper... RCTs som bedömer effekterna av selentillskott på cancerrisken har gett inkonsekventa resultat... Hittills har inga övertygande bevis tyder på att selentillskott kan förebygga cancer hos människor."

Selen i antitumörimmunitet

många studier genomförts på fördelarna med selenintag för att minska risken för cancerincidens på näringsnivå , vilket tyder på att troligtvis selen fungerar som en immunstimulator , dvs. t.ex. M1-makrofager och CD8+ T-lymfocyter , det förhöjda antalet neutrofiler och aktiverade cytotoxiska NK-celler ) och frisätter pro-inflammatoriska cytokiner såsom IFNy och TNFa .

Selen kan antingen spela en pro-oxidant roll som inducerar ROS , aktiverar Akt–NF–кB-vägen eller spelar en antioxidantroll genom selenoproteinsyntes som att TXNRD flyttar till kärnan och aktiverar NF-кB , vilket resulterar i ytterligare aktivering av leukocyter och pro- inflammatoriska cytokingener .

HIV/AIDS

AIDS tycks innebära en långsam och progressiv minskning av selennivåerna i kroppen. Huruvida denna nedgång i selennivåer är ett direkt resultat av replikeringen av HIV eller mer allmänt relaterat till den totala malabsorptionen av näringsämnen hos AIDS-patienter förblir omdebatterad. Observationsstudier har funnit ett samband mellan minskade selennivåer och sämre resultat hos patienter med HIV, även om dessa studier mestadels gjordes före de för närvarande effektiva behandlingarna med högaktiv antiretroviral terapi ( HAART ). För närvarande finns det otillräckliga bevis för att rekommendera rutintillskott av selen för HIV-patienter, och ytterligare forskning rekommenderas.

Dödlighet

Selentillskott har ingen effekt på den totala dödligheten.

Tuberkulos

Som med andra typer av tillskott finns det inga bra bevis för att selentillskott hjälper vid behandling av tuberkulos.

Diabetes

En metaanalys av fyra RCT drog slutsatsen att det inte finns något stöd för selentillskott för att förebygga typ 2-diabetes mellitus hos kaukasier.

Mänskligt reproduktionssystem

Onormalt höga eller låga nivåer av selen i kosten kan ha en negativ effekt på spermiekvaliteten, med åtföljande sänkning av fertiliteten.

COVID 19

Under covid-19-pandemin försökte vissa studier korrelera mellan selenplasmanivån och svårighetsgraden av covid-19-fallen. En studie gjord på 33 patienter drog slutsatsen att låga selennivåer i plasma var korrelerade med en hög dödlighet bland covid-19-patienter. Men medianåldern för dödsfall i denna studie var 89 år gammal; Däremot var överlevandes medianålder 69 år och studien konstaterade att orsakssambandet förblir okänd. Å andra sidan avslöjade en annan studie att den genomsnittliga selenplasmanivån var inom det normala intervallet bland alla inkluderade COVID-19-patienter; men den genomsnittliga selenplasmanivån var förhöjd bland allvarliga fall av covid-19. Denna studie drog slutsatsen att det fanns en signifikant höjning av selenserumnivån bland allvarliga fall jämfört med icke-svåra fall av covid-19, och kunde korreleras med sjukdomens svårighetsgrad.

Kvicksilverförgiftning

Selen har en skyddande effekt mot kvicksilvertoxicitet. Kvicksilver binder till selen med hög affinitet, så denna metall kan hämma selenberoende enzymer. Ökat selenintag kan dock bevara enzymaktiviteterna, vilket minskar de negativa effekterna orsakade av kvicksilverexponering.

Evolution i biologi och biosyntetiska överväganden

Selen är inkorporerat i flera prokaryota selenoproteinfamiljer i bakterier, archaea och eukaryoter som selenocystein, där selenoproteinperoxiredoxiner skyddar bakteriella och eukaryota celler mot oxidativ skada. Selenoproteinfamiljer av GSH-Px och deiodinaserna från eukaryota celler verkar ha ett bakteriellt fylogenetiskt ursprung. Den selenocysteinhaltiga formen förekommer i så olika arter som grönalger, kiselalger, sjöborre, fisk och kyckling. Selenenzymer är involverade i utnyttjandet av de små reducerande molekylerna glutation och tioredoxin .

Spårämnen som är involverade i GSH-Px och superoxiddismutas enzymaktiviteter, dvs selen, vanadin , magnesium , koppar och zink , kan ha saknats i vissa områden med brist på mineraler på jorden. Marina organismer behöll och expanderade ibland sina selenoproteomer, medan selenoproteomerna hos vissa landlevande organismer reducerades eller helt förlorades. Dessa fynd tyder på att vattenlevande liv stöder selenutnyttjandet, medan terrestra livsmiljöer leder till minskad användning av detta spårämne. Marina fiskar och ryggradsdjur sköldkörtlar har den högsta koncentrationen av selen och jod. Från cirka 500 Mya optimerade sötvattens- och landväxter långsamt produktionen av "nya" endogena antioxidanter som askorbinsyra (C-vitamin), polyfenoler (inklusive flavonoider), tokoferoler , etc. Några av dessa dök upp mer nyligen, under de senaste 50 –200 miljoner år, i frukter och blommor från angiospermväxter. Faktum är att angiospermerna (den dominerande växttypen idag) och de flesta av deras antioxidantpigment utvecklades under den sena juraperioden .

Omkring 200 Mya, nya selenoproteiner utvecklades som GSH-Px-enzymer från däggdjur.

Se även

externa länkar


Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Selenium_in_biology&oldid=1143673849 "