Selenio: definición, síntesis, absorción, transporte y distribución

Selenio es un elemento químico que lleva el símbolo del elemento Se. En la tabla periódica, tiene el número atómico 34 y está en el cuarto período y el sexto grupo principal. Por lo tanto, selenio pertenece a los calcógenos ("formadores de mineral"). En la corteza terrestre selenio se presenta en formas oxidadas y mineralizadas en concentraciones muy diferentes, encontrándose generalmente en altas cantidades en rocas de origen volcánico. Debido al contenido de selenio geográficamente variable de los suelos, el selenio concentración de los alimentos vegetales también está sujeto a grandes variaciones regionales. En gran parte de Europa central y septentrional y en muchas otras regiones del mundo, los suelos son marcadamente pobres en selenio, por lo que en Alemania las fuentes vegetales de selenio contribuyen sólo ligeramente al suministro de selenio. Metales pesados, Tales como cadmio, mercurio, Lead y arsénicoy acidificación del suelo por fertilizantes que contienen sulfato de amonio o ácido sulfúrico la lluvia puede reducir aún más la proporción de compuestos de selenio disponibles en la sustancia del suelo y, por lo tanto, el contenido de selenio en las plantas al formar complejos poco solubles: seleniuros. En contraste, el selenio concentración en alimentos de origen animal es a veces muy alto y no está sujeto a grandes fluctuaciones, lo que se debe a la alimentación generalizada de mezclas minerales ricas en selenio (hasta 500 µg de selenio / kg de peso corporal / día) en los países de la UE, especialmente para los cerdos y aves de corral por razones de mejor crecimiento, salud y desempeño reproductivo (potencial reproductivo). El selenio concentración de los alimentos depende no solo de su origen (vegetal, animal) y geográfico, sino también de su contenido de proteínas, ya que el selenio en el material biológico está mayormente presente en la fracción de proteínas, unido a ciertos aminoácidos. En consecuencia, los alimentos ricos en selenio incluyen, en particular, productos animales ricos en proteínas, como pescado, carne, despojos y Huevos. Asimismo, legumbres (legumbres), frutos secos, por ejemplo, nueces de Brasil, semillas, como sésamo, y hongos, por ejemplo hongos porcini, pueden ser una buena fuente de selenio debido a su alto contenido de proteínas en ocasiones. Los granos importados de América del Norte también son una buena fuente de selenio debido a los suelos ricos en selenio. Como oligoelemento esencial, el selenio está químicamente relacionado con el mineral. azufre. En plantas y animales, el selenio se incorpora al aminoácido. metionina (Met) o cisteina (Cys) en lugar de azufre. Por esta razón, el selenio se encuentra en los alimentos preferiblemente en forma orgánica ya que contiene selenio. aminoácidos - en alimentos vegetales y levaduras ricas en selenio como selenometionina (SeMet) y en alimentos de origen animal como selenocisteína (SeCys). Como proteinogénico aminoácidos, SeMet y SeCys se utilizan en el organismo humano para la biosíntesis de proteínas, y SeMet se incorpora a proteínas en lugar de metionina y SeCys como el 21º aminoácido proteinogénico. Compuestos inorgánicos de selenio, como sodio El selenito (Na2SeO3) y el selenato de sodio (Na2SeO4) desempeñan un papel menor en los alimentos convencionales de consumo general y más en la dieta. suplementos y medicamentos a los que se agregan para la suplementación (suplementación nutricional) y terapia forestal.

Absorción

Absorción (captación a través del intestino) de selenio ocurre predominantemente en la parte superior intestino delgadoduodeno (duodeno) y yeyuno proximal (yeyuno), según el modo de unión. El selenio dietético se suministra principalmente en forma orgánica como selenometionina y selenocisteína. Dado que la selenometionina sigue la vía metabólica de metionina, se retoma activamente en el duodeno (intestino delgado) por un sodiotransportador de aminoácidos neutros dependiente a los enterocitos (células del intestino delgado epitelio). Poco se sabe hasta la fecha sobre el mecanismo molecular de los intestinos. absorción (captación) de selenocisteína. Sin embargo, existe evidencia de que la selenocisteína no se absorbe como el aminoácido cisteina, pero sigue el activo sodio mecanismo de transporte dependiente del gradiente para aminoácidos básicos ácidos como lisina y arginina.Selenato inorgánico (SeO42-) suministrado a través de la dieta. suplementos or las drogas utiliza la misma vía de transporte que el sulfato (SO42-) debido a similitudes químicas y, por lo tanto, es absorbido activamente por un mecanismo mediado por un portador dependiente de sodio. Por el contrario, intestinal absorción de selenito inorgánico (SeO32-) se produce por difusión pasiva. La tasa de absorción de selenio depende del tipo (orgánico, inorgánico), la cantidad y la fuente (alimentos, bebidas, complementar) de los compuestos de selenio suministrados y de la interacción (interacción) con los ingredientes alimentarios. El estado de selenio individual no influye en la tasa de absorción. En principio, el biodisponibilidad de formas orgánicas de selenio es mayor que la de formas inorgánicas. Mientras que la selenometionina y la selenocisteína tienen una tasa de absorción del 80% a casi el 100%, los compuestos inorgánicos de selenio selenato y selenito se absorben solo del 50 al 60%. El selenio de los alimentos vegetales es más biodisponible (85-100%) que el de los alimentos de origen animal (~ 15%). Aunque el pescado es extremadamente rico en selenio, solo el 50% del oligoelemento se absorbe del atún, por ejemplo. En la mayoría de los casos, sin embargo, la tasa de absorción del pescado es <25%. En general, un biodisponibilidad de selenio entre 60-80% se puede esperar de una mezcla dieta. En comparación con el dieta, absorción de selenio de agua es bajo. Interacciones (interacciones) con otros componentes de los alimentos o las drogas ocurren menos con las formas de selenio unidas a aminoácidos que con el selenito y el selenato inorgánicos. Por tanto, un alto contenido de azufre (sulfato, tiosulfato, etc.) y metales pesados, como el molibdeno, cadmio, mercurio, Lead y arsénico, En la dieta, por ejemplo, a través de la contaminación (polución) de los cultivos por lluvia ácida, etc., puede reducir la biodisponibilidad de selenio, reducen la biodisponibilidad del selenato (SeO42-) formando complejos insolubles (seleniuros) o bloqueando el transporte proteínas de la membrana del borde en cepillo de los enterocitos (células del intestino delgado epitelio). La absorción intestinal de selenito (SeO32-) es promovida por cisteina (aminoácido que contiene azufre), glutatión (GSH, antioxidante compuesto por los tres amino ácidos glutamato, cisteína y glicina) y cantidades fisiológicas (normales para el metabolismo) de vitamina C (ácido ascórbico), e inhibido por altosdosificar vitamina C administración (≥ 1 g / día) debido a una reducción de selenito. Por último, los agentes terapéuticos que contienen selenito no deben tomarse junto condosificar preparaciones de ácido ascórbico.

Transporte y distribución en el cuerpo

Después de la absorción, el selenio viaja al hígado a través del portal vena. Allí, el selenio se acumula en proteínas para formar selenoproteínas-P (SeP), que se secretan (secretan) en el torrente sanguíneo y transportan el oligoelemento a extrahepático ("fuera del hígado") Tejidos, como el cerebro y riñón. SeP contiene aproximadamente 60-65% del selenio que se encuentra en sangre plasma. El inventario corporal total de selenio en un adulto es de aproximadamente 10-15 mg (0.15-0.2 mg / kg de peso corporal). El selenio se encuentra en todos los tejidos y órganos, aunque su es desigual. Las concentraciones más altas se encuentran en el hígado, riñones, corazón, páncreas (páncreas), bazo, cerebro, gónadas (gónadas), especialmente testículos (Testículos), eritrocitos (rojo sangre células) y plaquetas (plaquetas sanguíneas) [6-8, 10, 16, 28, 30, 31]. Sin embargo, los músculos esqueléticos tienen la mayor proporción de selenio debido a su elevado peso. Allí se almacena entre el 40 y el 50% del stock de selenio del organismo. Un alto contenido de selenio del riñón a menudo resulta de depósitos de seleniuros insolubles (compuestos de metal-selenio) como consecuencia de una mayor exposición a metales pesados, Tales como mercurio (exposición a la amalgama) y cadmio. Intracelularmente (dentro de la célula) y extracelularmente (fuera de la célula), el selenio está presente predominantemente en forma unida a proteínas y casi nunca en forma libre. eritrocitos, granulocitos neutrófilos (blanco sangre células, como fagocitos ("células depuradoras") parte de la defensa inmune innata con efecto antimicrobiano), linfocitos (Las células blancas de la sangre de la defensa inmune adquirida → Células B, células T, células asesinas naturales que reconocen sustancias extrañas, como bacterias específicas y virus, y eliminarlos por métodos inmunológicos) y plaquetas, funciona como un componente integral de numerosos enzimas CRISPR-Cas y proteínas, como las glutatión peroxidasas (GSH-Px, antioxidante activo → reducción de orgánicos peróxidos a agua) y selenoproteínas-W (SeW, componente del músculo y otros tejidos), se une en el espacio extracelular a proteínas plasmáticas, como la selenoproteína-P (transportador primario de selenio a los tejidos diana), beta-globulina y albúmina. La concentración de selenio en el plasma sanguíneo suele ser menor que en eritrocitos. Isótopo Los estudios han demostrado que en presencia de deficiencia de selenio, se produce la redistribución de las reservas de selenio, de modo que la incorporación de selenio en algunas selenoproteínas ocurre preferentemente en ciertos tejidos y órganos sobre otros - “jerarquía de selenoproteínas” [1, 7-9, 25] . En este proceso, el selenio se moviliza rápidamente desde el hígado y los músculos a favor de los tejidos endocrinos, los órganos reproductores (órganos reproductivos) y los órganos centrales. sistema nervioso, por ejemplo, para aumentar la actividad del hidroperóxido de fosfolípidos-GSH-Px (PH-GSH-Px, antioxidante activo → reducción de peróxidos a agua) o deiodasa (activación y desactivación de la tiroides hormonas → conversión de prohormona tiroxina (T4) a triyodotironina activa (T3) y T3 y T3 inversa (rT3) a dioodotironina inactiva (T2)) para funciones corporales importantes. Debido a la redistribución del selenio entre órganos y tipos de células con suministro marginal, algunas selenoenzimas permanecen preferentemente activas mientras que otras muestran una pérdida de actividad relativamente rápida. En consecuencia, las proteínas que reaccionan tardíamente con una disminución de la actividad en la deficiencia de selenio y que pueden reactivarse más rápidamente por sustitución de selenio (suplementación dietética con selenio) parecen tener mayor relevancia en comparación con otras selenoproteínas en el organismo. Para determinar el estado del selenio, tanto la concentración de selenio en el plasma sanguíneo (rango normal: 50-120 µg / l; indicador de cambios a corto plazo - estado agudo del selenio) como la concentración de selenio en los eritrocitos (parámetro a largo plazo) relacionados con hemoglobina se utilizan contenidos. Dado que el selenio en el plasma se une predominantemente a la selenoproteína P, que es una proteína de fase aguda negativa (proteínas cuya concentración sérica disminuye durante la inflamación aguda), la disfunción hepática, las reacciones inflamatorias o la liberación de citocinas proinflamatorias (que promueven la inflamación), tales como como interleucina-1, interleucina-6 o tumor necrosis factor-alfa (TNF-alfa), puede interferir con la determinación del estado de selenio en el plasma sanguíneo. Similar, desnutrición, hipoalbuminemia (disminución de la concentración de proteínas plasmáticas albúmina), crónico diálisis (procedimiento de purificación de sangre para casos crónicos insuficiencia renal) y las transfusiones de sangre (infusión intravenosa de concentrados de glóbulos rojos), pueden producir resultados falsos en el análisis del estado de selenio en sangre.

Metabolismo

La selenometionina derivada de la dieta, después de su absorción, puede metabolizarse inespecíficamente en lugar del aminoácido metionina que contiene azufre en proteínas como albúmina (proteína del plasma sanguíneo), selenoproteína-P y -W, y hemoglobina (de hierro-contiene, oxígeno (O2) - pigmento rojo que transporta la sangre de los eritrocitos), especialmente del músculo esquelético, pero también de los eritrocitos, hígado, páncreas, riñones y estómago. El intercambio de metionina por SeMet en la biosíntesis de proteínas depende de la proporción de selenometionina a metionina en la dieta y no parece estar controlado homeostáticamente. Durante la degradación de proteínas y aminoácidos, el selenio se libera a partir de proteínas que contienen SeMet y selenometionina, respectivamente, y se utiliza para la biosíntesis de selenocisteína, proceso de transselenización. La selenometionina absorbida que no se ha incorporado a las proteínas se convierte directamente en selenocisteína en el hígado por transulfuración. La selenocisteína o selenocisteína suministrada por vía oral formada por la conversión de SeMet se degrada en el hígado por un piridoxal específico fosfato (PALP, forma activa de piridoxina (vitamina B6)) - liasa dependiente del aminoácido serina y seleniuro (compuesto de selenio y H2S), mientras que la serina está unida por un ARN de transferencia específico de SeCys (ARNt, corto ácido ribonucleico molécula que proporciona amino ácidos en la biosíntesis de proteínas), el seleniuro se convierte en selenofosfato, que reacciona con la serina para formar selenocisteína. El ARNt resultante cargado con SeCys hace que la selenocisteína esté disponible para su incorporación en la cadena peptídica de proteínas dependientes de selenio y enzimas CRISPR-Cas. La posibilidad de transferir SeCys o SeCys ingeridos por vía oral resultantes de la degradación de SeMet directamente a los ARNt correspondientes y usarlos para la síntesis de selenoproteínas no existe en el organismo humano. El selenito inorgánico absorbido pasivamente, sin almacenamiento intermedio, se reduce directamente a seleniuro en el hígado por la acción de la glutatión reductasa (enzima que reduce el glutatión disulfuro a dos GSH moléculas) y NADPH (dinucleótido de nicotinamida y adenina fosfato). El selenato inorgánico que ingresa a la sangre por absorción activa debe convertirse primero en el hígado a la forma de oxidación más estable selenito antes de que pueda reducirse a seleniuro. La conversión de seleniuro en selenofosfato y su reacción con la serina unida al ARNt da como resultado la formación de selenocisteína, que se incorpora a proteínas dependientes de selenio y enzimas CRISPR-Cas por medio del ARNt. La selenita y el selenato están disponibles de forma aguda como precursores para la síntesis de selenocisteína y, por lo tanto, se utilizan como suplementos para compensar deficiencias agudas, por ejemplo, en la medicina de cuidados intensivos u otras aplicaciones clínicas. Por el contrario, SeMet y SeCys no están directamente disponibles de forma aguda debido a su degradación y remodelación, respectivamente, necesarias para la biosíntesis de SeCys. En consecuencia, no se esperan efectos agudos de las formas orgánicas de selenio, razón por la cual SeMet, por ejemplo en levadura, es más adecuado para la suplementación preventiva y a largo plazo. Todas las proteínas dependientes de selenio funcionalmente significativas del organismo humano contienen selenocisteína, una forma biológicamente activa de selenio. Por el contrario, la selenometionina no realiza ninguna función fisiológica conocida en el cuerpo. SeMet actúa solo como una reserva de selenio metabólicamente inactiva (almacenamiento de selenio), cuyo tamaño (2-10 mg) depende de la cantidad suministrada de forma alimentaria (a través de los alimentos) y no está sujeta a la regulación homeostática. Por esta razón, SeMet se retiene (retiene) en el organismo por más tiempo que la selenocisteína y el selenio inorgánico, como lo demuestra, por ejemplo, una vida media más larga - SeMet: 252 días, selenito: 102 días - y concentraciones de selenio más altas en el suero sanguíneo y eritrocitos después de la ingesta oral de SeMet en comparación con cantidades iguales de formas inorgánicas de selenio.

Excreción

La excreción de selenio depende tanto del estado de selenio individual como de la cantidad suministrada por vía oral. El selenio se excreta principalmente a través del riñón en la orina como ión trimetilselenio (Se (CH3) 3+), que se forma a partir de seleniuro por metilación múltiple (transferencia de grupos metilo (CH3)). En las regiones de Europa pobres en selenio, se puede registrar una excreción renal de selenio de 10-30 µg / l, mientras que en áreas bien abastecidas, como los EE. UU., Se puede medir una concentración de selenio en orina de 40-80 µg / l. En mujeres que amamantan, se puede esperar una pérdida adicional de selenio, dependiendo de la cantidad ingerida por vía oral, de 5-20 µg / l a través de la leche materna. Cuando se ingieren mayores cantidades de selenio, la liberación a través de los pulmones se vuelve más importante, con compuestos volátiles de metil selenio, como el Ajo-el olor a dimetil seleniuro (Se (CH3) 2) derivado del seleniuro, que se libera a través del aliento ("aliento de ajo") - un signo temprano de intoxicación (envenenamiento). A diferencia de otros oligoelementos, Tales como de hierro, cobre y zinc, cuya homeostasis está controlada principalmente por la absorción intestinal, la regulación homeostática del selenio se produce principalmente a través de la excreción renal (que afecta al riñón), y en el caso del exceso de selenio, adicionalmente a través de la respiración. Por lo tanto, en el caso de un suministro insuficiente de selenio, la excreción renal (excreción) se reduce y, en el caso de un mayor suministro de selenio, eliminación a través de la orina o la respiración se incrementa.