Mimo iż selen został odkryty już w 1817 r. przez szwedzkiego chemika Jonsa Jacobsa Berzeliusa, na tablicę Mendelejewa wpisano go dopiero w 1897 r. Zainteresowanie selenem znacznie wzrosło po zidentyfikowaniu w 1973 r. jego roli w tworzeniu peroksydazy glutationowej oraz innych enzymów, niezbędnych w prewencji stresu oksydacyjnego.
Wchłanianie, metabolizm i wydalanie
(…) Przyswajalność selenu zależy od jego postaci chemicznej. Wchłanianie odbywa się w jelicie cienkim, następnie poprzez wątrobę, drogą hematogenną, jego związki nieorganiczne (seleniny, seleniany) osiągają narządy wewnętrzne. W komórkach związki nieorganiczne zostają zredukowane do selenków. W tkankach ludzi i zwierząt selen występuje w postaci L-selenometioniny bądź L-selenocysteiny. Metabolity selenu wydalane są z moczem i kałem.
Biologiczna rola selenu
Prewencja stresu oksydacyjnego, powodowanego działaniem wolnych rodników tlenowych stanowi najważniejszą rolę selenoprotein. Selen umożliwia przekształcenie nieczynnej postaci tyroksyny (T4) w postać czynną (T3). Najprawdopodobniej uczestniczy w metabolizmie mięśni (jest obecny w tkance mięśniowej). Jest nieodzowny dla utrzymania prawidłowej odpowiedzi immunologicznej, bierze udział w syntezie testosteronu i prawidłowym rozwoju plemników. Uważa się, iż selen gra również ważną rolę w prewencji chorób naczyniowo-sercowych, infekcji wirusowych oraz detoksykacji ksenobiotyków. (…)
Selen w płynach ustrojowych
Obecność selenu w organizmach konkretnej populacji, zależy głównie od jego stężenia w glebie danej strefy geograficznej. Badania polskiej ludności przeprowadzone w latach 80. XX w. wykazały znaczne zróżnicowanie regionalne stężenia tego pierwiastka. Okazało się, że przy podaży dobowej 40 µg Se, stężenie selenu w plazmie wynosiło 50–55 µg/l. W populacji okolic Łodzi, badanej w latach 1980–1982, poziom selenu w plazmie wynosił 91±19 µg/l. Kontrolne oznaczenia wykonane po 10 latach ujawniły wyraźny spadek (51±13 µg/l). Identyczny trend odnotowano również u dzieci szkolnych na Śląsku. W latach 2007–2010 optymalny poziom selenu we krwi miało tylko 38,2% badanych, a marginalnie niski (40–50 µg/l) występował u 7,12%. Porównanie to, ujawniło spadek stężenia selenu we krwi. Podobne trendy odnotowano również w innych krajach m.in. w Danii, Norwegii.
Wpływ niedoboru selenu
Zarówno niedobór jak i nadmierna podaż selenu wywołuje niepożądane zmiany w organizmach ekosystemu. Marco Polo, podróżując w XIII w. po wschodniej prowincji Chin, pierwszy zasygnalizował o występowaniu u miejscowej ludności objawów chorobowych, które dopiero w latach 50. ub. wieku powiązano z niedoborem selenu. Okazało się, iż w tym regionie gleby należą do najuboższych w selen na świecie. Kardiomiopatia ciężarnych kobiet i dzieci (chor. Keshana) oraz choroba Kaszina-Becka (zmiany stawowe) należą do endemicznie występujących nie tylko we wschodnich, ale również w pół- nocnych Chinach, a także we Wschodniej Syberii i północnej Korei.
Do objawów klinicznych niedoboru selenu należą bóle mięśniowe, opóźnienie wzrostu, podwyższenie kinazy kreatynowej mięśniowego pochodzenia, makrocytoza. Niedobory selenu z objawami kardiopatii występują u przewlekle chorych, leczonych parenteralnie, w zaburzeniach wchłaniania w jelicie cienkim (np. po resekcji dużego odcinka), w chorobie Crohna. Specjalne diety (np. w fenyloketonurii) mogą sprzyjać niedoborom selenu. Bardzo niskie poziomy selenu mają chorzy z marskością wątroby (zwłaszcza poalkoholowej), z celiakią, reumatoidalnym zapaleniem stawów oraz innymi chorobami zwyrodnieniowymi, a także w kretynizmie. Niedobór selenu prowadzi do uszkodzenia tarczycy i zainicjowania jej włóknienia. Bardziej niż inne niedobory żywieniowe, deficyt selenu wpływa na progresję AIDS oraz na wzrost śmiertelności w tej chorobie.
Badania epidemiologiczne potwierdzają wyższy trend zachorowań na różnego typu nowotwory u ludności na terenach ubogich w selen, jak również u osób z niskim stężeniem selenu we krwi i paznokciach. Uważa się, że spadek stężenia selenu w plazmie zwiększa ryzyko pojawienia się raka wątroby, jelita, prostaty oraz płuc u palaczy.
Niedobory selenu wywiera niepożądany wpływ również na zwierzęta hodowlane. W Anglii w 1950 r. obserwowano u kóz i owiec zaburzenia mięśniowe typu dystrofii (white muscle disease). Jednocześnie z zaburzeniami mięśniowymi, pojawiły się również zaburzenia kardiologiczne i oddechowe. Deficyt selenu powodował też zaburzenia rozrodczości, wysoką śmiertelność zwierząt nowonarodzonych, a także upośledzenie ich wzrostu. Ujemny bilans ekonomiczny, spowodowany tymi chorobami wymusił stosowanie suplementacji w nawozach sztucznych. Zarówno dystrofie mięśniowe, jak i inne objawy chorobowe występują przy stężeniach selenu w glebie < 0,5 mg/kg, w paszach rzędu < 0,1 mg/kg. Udział selenu jako pierwiastka śladowego w procesach reprodukcji i dojrzewania organizmów potwierdziły badania doświadczalne.
Nadmierna podaż – zatrucia
Zatrucia selenem występują bardzo sporadycznie, u ludności mieszkającej w strefach bogatych w selen. (…)
Funkcje selenu
Selen w układzie nerwowym
Zarówno obserwacje kliniczne jak i dane eksperymentalne wskazują na ważną rolę selenu dla prawidłowego funkcjonowania mózgu. (…) W sytuacji jego niedoboru w diecie, w mózgu utrzymuje się jego stały poziom nawet wtedy, gdy jego poziom znacznie spada w plazmie, co znalazło potwierdzenie w badaniach doświadczalnych. (…)
Niedobór selenu powoduje uszkodzenie neurotransmisji, co prowadzi do obniżenia poziomu funkcji poznawczych i motorycznych, zwiększa skłonność do depresji i nadmiernej męczliwości. Przypuszcza się, iż zaburzenie syntezy selenoprotein może mieć związek z postępującym zanikiem móżdżku. (…)
Obserwacje kliniczne wskazują na prewencyjną rolę selenu w postępującej demencji, charakterystycznej dla choroby Alzheimera. Ochronna rola selenu znalazła również potwierdzenie w hodowli komórkowej. W chorobie Parkinsona stężenie selenu jest niskie, być może dlatego, że mózg wykorzystał selen już we wczesnej fazie rozwoju choroby w celu prewencji stresu oksydacyjnego. Sugeruje się możliwość zapobiegawczej roli selenu w niektórych postaciach padaczki. Jego deficyt zwiększa ryzyko napadów, u dzieci natomiast suplementacja obniża próg pobudliwości drgawkowej. W modelu eksperymentalnym deficyt selenu również sprzyjał pojawieniu się napadów, których częstotliwość malała po włączeniu suplementacji. (…)
Rola selenu w chorobach nowotworowych, infekcjach, w ciąży
Ochronna rola selenu w procesie kancerogenezy znalazła potwierdzenie w eksperymencie, który wykazał hamowanie inicjalnych stadiów tego procesu. W latach 60. ub. wieku zwrócono uwagę na związek niedoboru selenu z ryzykiem nowotworowym mając na uwadze wcześniejsze prace epidemiologiczne, wskazujące na zależność zapadalności na niektóre nowotwory od niedoboru selenu w glebie danych stref geograficznych. Hoghberg, powołując się na badania innych epidemiologów podaje, że wysoka podaż selenu w żywności wpływa na niższą zapadalność na niektóre nowotwory, m.in. płuc, przewodu pokarmowego.
Niedobór selenu wywiera niekorzystny wpływ na przebieg infekcji wirusowych. W gruźlicy płuc z jednoczesną infekcją HIV, suplementacja selenu zwalnia progresję przebiegu choroby. Suplementacja selenu w żywności poprawia wyraźnie stan zdrowia w chorobie Kwashiorkor, występującej najczęściej u dzieci z bardzo dużymi niedoborami żywnościowymi w regionach tzw. trzeciego świata. (…)
Tematem licznych doniesień jest wpływ selenu na przebieg ciąży u kobiet i zwierząt doświadczalnych. Eksperymenty wskazują na możliwość udziału selenoproteiny P w transporcie przez łożysko selenu, potrzebnego dla prawidłowego rozwoju płodu. Przeprowadzono w Polsce oznaczenia stężenia selenu w plazmie kobiet będących w fazie końcowej ciąży. Okazało się, że poziomy były statystycznie istotnie niższe w porównaniu z grupą nie będącą w ciąży. Na związek selenu z poronieniem mogłyby wskazywać poczynione w Anglii obserwacje grupy 40 ciężarnych, które poroniły w pierwszym trymestrze ciąży. Stwierdzono u nich istotnie niższe stężenie selenu w porównaniu z grupą odniesienia. (…)
Interakcja Selenu z niektórymi metalami
Przedmiotem badań wielu autorów jest interakcja selenu z metalami. Selen przyspiesza wydalanie arsenu. Korzystne działanie selenu obserwowano w Mongolii i Chinach u ludności spożywającej wodę pitną zawierającą arsen w stężeniu >50 g/l. Włączenie suplementacji znacznie obniżyło stężenie As we krwi obserwowanej grupy. Osłaniające działanie selenu znalazło również potwierdzenie w wynikach badań doświadczalnych, wskazujących na spadek genotoksyczności oraz cytotoksyczności. (…)
Korzystne działanie selenu w odniesieniu do kadmu polega na minimalizowaniu stresu oksydacyjnego w narządach wewnętrznych (wątroba, nerki, jądra). W ostrym eksperymencie selen działał ochronnie na nerki, natomiast nie wiadomo, czy podobny efekt występuje w warunkach przewlekłego narażenia zawodowego.
Związek zachodzący między działaniem ołowiu i selenu w warunkach środowiskowego narażenia na ołów, badano w regionie uprzemysłowionym Śląska. Wyniki badań przeprowadzonych u 157 dzieci sugerują istnienie wpływu selenu na kinetykę ołowiu.
W eksperymentalnym zatruciu, selen wykazuje działania osłaniające w zatruciach rtęcią metaliczną. Przypuszcza się też, że selen może wpływać ochronnie w sytuacji zawodowego narażenia na wanad, ponieważ w eksperymencie uzyskano tego rodzaju działanie. (…)
Oznaczanie zawartości selenu w próbkach materiału biologicznego
Z uwagi na to, iż pożywienie stanowi główne źródło selenu, jego zawartość w organizmie jest determinowana szeregiem czynników, związanych m.in. z formą występowania w środowisku, składem pożywienia czy też zawartością selenu w glebie, na której produkowana jest żywność. W ostatniej dekadzie pojawiło się wiele doniesień na temat wykorzystania biologicznych wskaźników zawartości selenu, odzwierciedlających poziom pobrania tego pierwiastka z żywnością.
W zależności od materiału biologicznego, użytego do oceny stanu odżywienia, istnieje możliwość uzyskania zarówno krótko-, jak i długoterminowej informacji o stanie mineralnym organizmu. Wykorzystanie tego typu biosubstratów do oszacowania poziomu selenu stanowi niezwykle cenne narzędzie analityczne, pozwalające na uzyskanie informacji stanowiących podstawę do oceny ryzyka zachorowania na różne schorzenia związane z nadmiarem bądź niedoborem selenu w organizmie.
W zależności od uzyskanej informacji biomateriały pochodzenia ludzkiego można podzielić na trzy grupy:
1. wskaźniki krótkoterminowe: mocz, surowica, plazma,
2. wskaźniki średnioterminowe: krew,
3. wskaźniki długoterminowe: paznokcie, włosy.
Wśród wskaźników długoterminowych, na szczególną uwagę zasługuje metoda analizy mineralnego składu włosa:
- stężenia większości pierwiastków śladowych są we włosach większe niż we krwi i innych tkankach,
- kolejną zaletą jest łatwość pobierania próbek,
- transport i przechowywanie próbek nie wymaga również specjalnych warunków,
- próbki dostarczają zapisu zarówno przeszłych, jak i obecnych poziomów stężeń pierwiastków śladowych,
- zaletą jest również niewielka wrażliwość włosów i paznokci na mechanizmy homeostatyczne, stabilność materiału oraz nieinwazyjny charakter pobierania próbek.
Jeśli istnieje taka możliwość, warto więc wykonać analizę pierwiastkową włosa i sprawdzić poziom selenu w organizmie.
Wykorzystano fragmenty:
Henryka Langauer-Lewowicka, Krystyna Pawlas, Selen w środowisku, Medycyna środowiskowa-Environmental Medicine, 2016, Vol. 19, No. 1, s. 9-16.
Joanna Kuczyńska, Marek Biziuk, Biochemia selenu i jego monitoring w materiałach biologicznych pochodzenia ludzkiego, Ecological Chemistry and Engineering, 2007, T. 14, Nr S1.
