Biyolojide Selenyum - Selenium in biology
Yüksek dozlarda toksik olmasına rağmen, selenyum hayvanlar için gerekli bir mikro besindir . Bitkilerde bazen yem olarak zehirli miktarlarda bulunur , örneğin locoweed . Selenyum, selenosistein ve selenometiyonin amino asitlerinin bir bileşenidir . İnsanlarda selenyum, glutatyon peroksidazlar ve belirli tioredoksin redüktaz formları için kofaktör olarak işlev gören bir eser element besindir . Selenyum içeren proteinler aracılığı yoluyla inorganik selenyum üretilmektedir selenophosphate (PSeO 3 3- ).
Se içeren biyomoleküller
Selenyum, memelilerde temel bir mikro besindir, ancak fazlalığı da toksik olarak kabul edilir. Selenyum biyolojik işlevlerini amino asit selenosistein içeren selenoproteinler aracılığıyla gerçekleştirir . İnsan genomunda yirmi beş selenoprotein kodlanmıştır .
Glutatyon peroksidazı
Glutatiyon peroksidaz (GSH-Px kısaltılmaktadır) enzim ailesi katalize indirgeme , hidrojen peroksit ve bir organik hidroperoksitler :
- 2GSH + H 2 O 2 → GSSG + 2 H 2 O
İki H atomu, GSH- Px'te bir selenol yan zincirinin oksidasyonu ile başlayan bir süreçte tiyoller tarafından bağışlanır . Organoselenyum bileşiği, ebselen, GSH-Px etkiyi takviye etmek için kullanılan bir ilaçtır. Hidrojen peroksitin yok edilmesi için bir katalizör görevi görür.
Bazı bitkilerde ve hayvanlarda selenyum içeren ilgili bir enzim ( tioredoksin redüktaz ), indirgenmiş tioredoksin, peroksidazlar için bir elektron kaynağı olarak hizmet eden bir ditiol ve ayrıca RNA öncülerinden DNA öncüleri yapan önemli indirgeyici enzim ribonükleotit redüktaz üretir.
Deiyodinazlar
Selenyum ayrıca tiroid bezinin işleyişinde de rol oynar . Üç tiroid hormonu deiyodinaz için bir kofaktör olarak katılır . Bu enzimler, çeşitli tiroid hormonlarını ve metabolitlerini aktive eder ve ardından deaktive eder. Vücudun kendi tiroid hücrelerinin bağışıklık sistemi tarafından saldırıya uğradığı bir oto-bağışıklık hastalığı olan Hashimotos hastalığını engelleyebilir . Diyetle 0,2 mg selenyum alımı ile TPO antikorlarında %21'lik bir azalma rapor edilmiştir.
format dehidrojenaz
Bazı mikroorganizmalar format dehidrojenazda selenyum kullanır . Format, embriyonik hücrelerin hepatik (karaciğer hücreleri) mitokondrilerinde ve kanser hücrelerinde folat döngüsü ile büyük miktarlarda üretilir.
Format, format dehidrojenaz enzimi tarafından tersinir olarak oksitlenir :
- HCO 2 − → CO 2 + H + + 2 e −
tioredoksin redüktaz
Tioredoksin redüktazı azaltmak için bir sistein-selenosistein çift kullanır disülfit olarak tioredoksin . Selenosistein, pKa'sını ayarlayan sıra dışı bir Sec-His-Glu katalitik üçlüsü içinde düzenlenir .
Gösterge bitkileri
Bazı bitki türleri, gelişmek için yüksek düzeyde selenyum gerektirdiğinden, toprağın yüksek selenyum içeriğinin göstergeleri olarak kabul edilir. Ana selenyum gösterge bitkileri Astragalus türleri (bazı locoweedler dahil ), prens tüyü ( Stanley sp.), odunsu asterler ( Xylorhiza sp.) ve yalancı altın otu ( Oonopsis sp.)
Sentetik selenyum bileşiklerinin tıbbi kullanımı
Genel olarak selenyum sülfit olarak adlandırılan madde (yaklaşık formül SeS 2 ile ), bazı kepek önleyici şampuanların aktif bileşenidir. Selenyum bileşiği , kuru cilt parçalarının dökülmesine neden olan kafa derisi mantarı Malassezia'yı öldürür . Bileşen ayrıca , farklı bir Malassezia mantarı türünün neden olduğu enfeksiyon nedeniyle Tinea versicolor'u tedavi etmek için vücut losyonlarında da kullanılır .
Birkaç klinik çalışma, kritik hastalığı olan yetişkinlerde selenyum takviyelerinin kullanımını değerlendirmiştir; ancak selenyum takviyesinin bu bağlamdaki etkinliği ve potansiyel faydaları iyi anlaşılmamıştır.
Biyolojik sıvılarda algılama
Selenyum, aşırı çevresel veya mesleki maruziyeti izlemek, hastaneye kaldırılan kurbanlarda zehirlenme tanısını doğrulamak veya ölümcül doz aşımı durumunda adli soruşturmaya yardımcı olmak için kanda, plazmada, serumda veya idrarda ölçülebilir. Bazı analitik teknikler, elementin organik ve inorganik formlarını ayırt etme yeteneğine sahiptir. Selenyumun hem organik hem de inorganik formları, idrarla atılmadan önce vücutta büyük ölçüde monosakkarit konjugatlarına (selenoşekerler) dönüştürülür. Günlük oral selenotiyonin dozları alan kanser hastaları, çok yüksek plazma ve idrar selenyum konsantrasyonlarına ulaşabilir.
toksisite
Selenyum esansiyel bir eser element olmasına rağmen fazla alındığında toksiktir. Günde 400 mikrogramlık Tolere Edilebilir Üst Alım Seviyesini aşmak selenoza yol açabilir. Bu 400 mikrogram ( µg ) Tolere Edilebilir Üst Alım Düzeyi, temel olarak aşikar selenoz belirtileri sergileyen beş Çinli hasta üzerinde yapılan bir 1986 çalışmasına ve 1992'de aynı beş kişi üzerinde yapılan bir takip çalışmasına dayanmaktadır. 1992 çalışması aslında maksimum güvenli diyet Se alımı günde yaklaşık 800 mikrogram (vücut ağırlığının kilogramı başına 15 mikrogram), ancak yalnızca toksisiteyi önlemek için değil , aynı zamanda diyette besin dengesizliği yaratmayı önlemek ve diğer ülkelerden gelen verileri hesaba katmak için günde 400 mikrogram önerilir . Çin'de, selenyumca zengin taşlı kömürde (karbonlu şeyl ) yetiştirilen mısırı tüketen insanlar selenyum toksisitesinden muzdariptir. Bu kömürün, literatürde şimdiye kadar kaydedilen en yüksek kömür konsantrasyonu olan %9.1 kadar yüksek selenyum içeriğine sahip olduğu gösterildi.
Selenosis semptomları nefeste sarımsak kokusu, gastrointestinal bozukluklar, saç dökülmesi, tırnakların dökülmesi, yorgunluk, sinirlilik ve nörolojik hasarı içerir. Aşırı selenoz vakaları karaciğer sirozu , akciğer ödemi ve ölümle sonuçlanabilir. Elementel selenyum ve çoğu metalik selenit , düşük biyoyararlanımlarından dolayı nispeten düşük toksisiteye sahiptir . Buna karşılık selenatlar ve selenitler , arsenik trioksitinkine benzer bir oksidan etki şekline sahip oldukları için çok zehirlidir. İnsanlar için selenitin kronik toksik dozu, uzun süre günde yaklaşık 2400 ila 3000 mikrogram selenyumdur. Hidrojen selenit son derece zehirli, aşındırıcı bir gazdır. Selenyum ayrıca dimetil selenit, selenometiyonin , selenosistein ve metilselenosistein gibi organik bileşiklerde de oluşur , bunların tümü yüksek biyoyararlanıma sahiptir ve büyük dozlarda toksiktir.
Su sistemlerinde selenyum zehirlenmesi , normalde kuru, gelişmemiş topraklarda yeni tarımsal akış rotaları olduğunda ortaya çıkabilir. Bu işlem, doğal çözünür selenyum bileşiklerini (selenatlar gibi) suya süzer ve daha sonra su buharlaştıkça yeni "sulak alanlarda" yoğunlaşabilir. Bu şekilde üretilen yüksek selenyum seviyelerinin sulak alan kuşlarında bazı doğuştan gelen bozukluklara neden olduğu bulunmuştur.
Balıklarda ve diğer vahşi yaşamda, düşük seviyelerde selenyum eksikliğe neden olurken, yüksek seviyeler toksisiteye neden olur. Örneğin somon balığında balık dokusundaki (tüm vücut) optimal selenyum konsantrasyonu, doku gramı başına (kuru ağırlık) yaklaşık 1 mikrogram selenyumdur. Bu konsantrasyonun çok altındaki seviyelerde, genç somon selenyum eksikliğinden ölür; bu seviyenin çok üzerinde toksik aşırılıktan ölürler.
Eksiklik
Selenyum eksikliği, barsak fonksiyonu ciddi şekilde bozulmuş hastalarda , total parenteral nütrisyon uygulananlarda ve ileri yaştakilerde (90'ın üzerinde) ortaya çıkabilir . Ayrıca selenyum eksikliği olan topraktan yetiştirilen gıdaya bağımlı insanlar da risk altındadır. Her ne kadar Yeni Zelanda kendi topraktaki selenyum düşük seviyelerde bulunur, olumsuz sağlık etkileri tespit edilmemiştir.
Beyin ve endokrin dokulardaki düşük (normalin <%60'ı) selenoenzim aktivite seviyeleri ile tanımlanan selenyum eksikliği, yalnızca düşük selenyum durumu, yüksek cıva maruziyeti gibi ek bir stresle bağlantılı olduğunda veya artan oksidan stresin bir sonucu olarak ortaya çıkar. E vitamini eksikliğine.
Selenyum, iyodür ve E vitamini gibi diğer besinlerle etkileşime girer . Hayvanlarda birçok eksiklik hastalığının etiyolojisinde etkileşim gözlenir ve saf selenyum eksikliği nadirdir. Selenyum eksikliğinin sağlık üzerindeki etkisi, özellikle Kashin-Beck hastalığı ile ilgili olarak belirsizliğini koruyor .
Diyet önerileri
ABD Tıp Enstitüsü (IOM), 2000 yılında selenyum için Tahmini Ortalama Gereksinimleri (EAR'ler) ve Önerilen Diyet Ödeneklerini (RDA'lar) güncelledi. EAR'ları ve BKA'ları oluşturmak için yeterli bilgi yoksa, bunun yerine tahmini Yeterli Alım (AI) olarak belirlenmiş bir tahmin kullanılır. . 14 yaş ve üzeri kişiler için selenyum için mevcut EAR 45 μg/gün'dür. RDA 55 μg/gün'dür. Ortalamadan daha yüksek gereksinimleri olan insanları kapsayacak miktarları belirlemek için BKA'lar EAR'lardan daha yüksektir. Hamilelik için RDA 60 μg/gün'dür. Laktasyon için RDA 70 μg/gün'dür. 1-13 yaş arası çocuklar için BKİ, 20 ila 40 μg/gün yaşla birlikte artar. Güvenlik açısından, IOM kanıt yeterli olduğunda vitaminler ve mineraller için Tolere Edilebilir üst alım seviyelerini (UL'ler) belirler . Selenyum durumunda UL 400 μg/gün'dür. Toplu olarak EAR'lar, RDA'lar, AI'ler ve UL'ler Diyet Referans Alımları (DRI'lar) olarak adlandırılır.
Avrupa Gıda Güvenliği Kurumu (EFSA) Nüfus Referans Alım (PRI) yerine RDA ve Ortalama İhtiyaç yerine EAR ile, Diyet Referans Değerler olarak bilginin kolektif setine karşılık gelir. AI ve UL, Amerika Birleşik Devletleri'ndekiyle aynı şekilde tanımlanmıştır. 15 yaş ve üstü kadınlar ve erkekler için AI 70 μg/gün olarak ayarlanmıştır. AI hamilelik için 70 μg/gün, emzirme için 85 μg/gün'dür. 1-14 yaş arası çocuklar için AI'ler yaşla birlikte 15'ten 55 μg/gün'e yükselir. Bu AI'lar ABD BKA'larından daha yüksektir. Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi aynı güvenlik sorusunu gözden geçirdi ve UL değerini ABD değerinden daha düşük olan 300 μg/gün olarak belirledi.
ABD gıda ve besin takviyesi etiketleme amaçları için bir porsiyondaki miktar, Günlük Değerin yüzdesi (%DV) olarak ifade edilir. Selenyum etiketleme amaçları için Günlük Değerin %100'ü 70 μg idi, ancak 27 Mayıs 2016 itibariyle 55 μg olarak revize edildi. Yıllık gıda satışları 10 milyon ABD doları veya üzeri olan üreticiler için 1 Ocak 2020'ye kadar ve daha düşük hacimli gıda satışları olan üreticiler için 1 Ocak 2021'e kadar güncellenmiş etiketleme yönetmeliklerine uyum gerekiyordu . Referans Günlük Alım'da eski ve yeni yetişkin günlük değerlerinin bir tablosu verilmiştir .
Amerika Birleşik Devletleri'nde selenyum eksikliği yaygın değildir. Federal bir gıda tüketimi araştırması, 19 yaşın üzerindeki kadınlar ve erkekler için, yiyecek ve içeceklerden ortalama tüketimin sırasıyla 89 ve 125 μg/gün olduğunu belirledi. Her yaştan kadın ve erkek için EAR'dan daha az tüketilen %3'ten az.
Gıda kaynakları
Diyet selenyum fındık, tahıllar , et , mantar , balık ve yumurtadan gelir . Brezilya fıstığı en zengin sıradan diyet kaynağıdır ve düzenli olarak tüketilirse selenyum toksisitesine neden olabilir - ancak selenyumun gerçek konsantrasyonu ( aynı aileye ait başka bir selenyum biriktiren "cennet fıstığı" Lecythis gibi herhangi bir bitki bazlı gıda kaynağında olduğu gibi) Lecythidaceae ) toprağa bağlıdır ve coğrafi konuma göre önemli ölçüde değişebilir. Azalan konsantrasyon düzeninde böbrek , ton balığı , yengeç ve ıstakozda da yüksek seviyeler bulunur .
İnsan vücudunun selenyum içeriğinin 13-20 miligram aralığında olduğuna inanılmaktadır.
İnsan sağlığı
Selenyum kanserde
Selenyum , konsantrasyona bağlı olarak bimodal biyolojik etkiye sahiptir. Düşük besin dozlarda, selenyum bir şekilde hareket eden bir antioksidan ile selenoproteinlerin , tutucu ROS , hücre hayatta kalması ve büyümesi desteklenmesi; Beslenme üstü yüksek farmakolojik dozlarda selenyum, ROS üreten ve hücre ölümünü indükleyen bir pro-oksidan görevi görür . Kanserde, beslenme düzeyinde daha çok selenyum alımının kanser görülme riskini azaltmadaki yararları üzerine çalışmalar yapılmıştır; bununla birlikte, selenyumun beslenme üstü veya farmakolojik dozlarının kanser üzerindeki etkilerini araştıran daha az çalışma vardır.
"Bazı gözlemsel çalışmalarda selenyum maruziyeti ile bazı kanser türlerinin riski arasında ters bir ilişki bulunmasına rağmen, bu nedensel bir ilişkinin kanıtı olarak alınamaz ve bu sonuçlar dikkatle yorumlanmalıdır... Tersini içeren çelişkili sonuçlar, bazı kanser türleri için boş ve doğrudan ilişkiler bildirilmiştir... Selenyum takviyesinin kanser riski üzerindeki etkilerini değerlendiren RKÇ'ler tutarsız sonuçlar vermiştir... Bugüne kadar, selenyum takviyelerinin insanlarda kanseri önleyebileceğini gösteren hiçbir ikna edici kanıt yoktur."
Anti-tümör bağışıklığında selenyum
Bugüne kadar birçok çalışma riskini azaltmada selenyum alımının faydaları hakkında yapılmıştır kanser insidansı , beslenme düzeyinde bir şekilde olasıdır selenyum fonksiyonlarını gösteren bağışıklık uyarıcı yani tersine, bağışıklık bastırılmasını içinde tümörün mikro antitümör doğru dokunulmazlık etkinleştirerek bağışıklık hücrelerini ( örneğin M1 makrofajları ve CD8+ T-lenfositleri , yüksek sayıda nötrofil ve aktive edilmiş sitotoksik NK hücreleri ) ve IFNy ve TNFa gibi pro-inflamatuar sitokinleri serbest bırakır .
HIV/AIDS
AIDS, vücuttaki selenyum seviyelerinde yavaş ve ilerleyici bir düşüş içeriyor gibi görünüyor. Selenyum seviyelerindeki bu düşüşün HIV replikasyonunun doğrudan bir sonucu mu yoksa daha genel olarak AIDS hastaları tarafından besinlerin genel emilim bozukluğuyla mı ilgili olduğu tartışmalıdır. Gözlemsel çalışmalar, HIV'li hastalarda azalmış selenyum seviyeleri ile daha kötü sonuçlar arasında bir ilişki bulmuştur, ancak bu çalışmalar çoğunlukla, yüksek düzeyde aktif antiretroviral tedavi ( HAART ) ile şu anda etkili olan tedavilerden önce yapılmıştır . Şu anda HIV hastaları için rutin selenyum takviyesi önermek için yeterli kanıt yoktur ve daha fazla araştırma yapılması önerilir.
ölüm
Selenyum takviyesinin genel mortalite üzerinde hiçbir etkisi yoktur.
Tüberküloz
Diğer takviye türlerinde olduğu gibi, selenyum takviyesinin tüberküloz tedavisinde yardımcı olduğuna dair iyi bir kanıt yoktur.
Şeker hastalığı
Dört RKÇ'nin bir meta-analizi, Kafkasyalılarda tip 2 diyabetes mellitusun önlenmesi için selenyum takviyesinin desteklenmediği sonucuna varmıştır.
İnsan üreme sistemi
Anormal derecede yüksek veya düşük diyetsel selenyum seviyeleri, sperm kalitesi üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilir ve bunun sonucunda doğurganlığın düşmesine neden olabilir.
COVID-19
COVID-19 pandemisi sırasında, bazı çalışmalar selenyum plazma seviyesi ile COVID-19 vakalarının şiddeti arasında ilişki kurmaya çalıştı. 33 hasta üzerinde yapılan bir çalışma, düşük plazma selenyum düzeylerinin COVID-19 hastaları arasında yüksek ölüm oranı ile ilişkili olduğu sonucuna varmıştır. Ancak, bu çalışmada ortanca ölüm yaşı 89'du; Buna karşılık, hayatta kalanların ortanca yaşı 69'du ve çalışma nedenselliğin bilinmediğini belirtti. Öte yandan, başka bir çalışma, dahil edilen tüm COVID-19 hastaları arasında ortalama selenyum plazma seviyesinin normal aralıkta olduğunu ortaya koydu; bununla birlikte, ciddi COVID-19 vakaları arasında ortalama selenyum plazma seviyesi yükselmiştir. Bu çalışma, şiddetli olmayan COVID-19 vakalarına kıyasla ciddi vakalar arasında selenyum serum seviyesinde önemli bir yükselme olduğu ve hastalık şiddeti ile korele olabileceği sonucuna varmıştır.
Biyolojide evrim ve biyosentetik düşünceler
Selenyum, bakteri, arke ve ökaryotlardaki çeşitli prokaryotik selenoprotein familyalarına selenosistein olarak dahil edilir; burada selenoprotein peroksiredoksinler, bakteriyel ve ökaryotik hücreleri oksidatif hasara karşı korur. GSH-Px'in selenoprotein aileleri ve ökaryotik hücrelerin deiyodinazları, bakteriyel bir filogenetik kökene sahip gibi görünmektedir . Selenosistein içeren form, yeşil algler, diatomlar, deniz kestanesi, balık ve tavuk gibi çeşitli türlerde bulunur. Selenyum enzimleri, küçük indirgeyici moleküller olan glutatyon ve tioredoksinin kullanımında yer alır .
GSH-Px ve süperoksit dismutaz enzim aktivitelerinde yer alan eser elementler, yani selenyum, vanadyum , magnezyum , bakır ve çinko , bazı karasal mineral eksikliği olan bölgelerde eksik olabilir. Deniz organizmaları seleno-proteomlarını korudu ve bazen genişletirken, bazı karasal organizmaların seleno-proteomları azaldı veya tamamen kayboldu. Bu bulgular, sudaki yaşamın selenyum kullanımını desteklediğini, karasal habitatların ise bu eser elementin kullanımının azalmasına yol açtığını göstermektedir. Deniz balıkları ve omurgalı tiroid bezleri en yüksek selenyum ve iyot konsantrasyonuna sahiptir. Yaklaşık 500 Mya'dan itibaren, tatlı su ve kara bitkileri, askorbik asit (C Vitamini), polifenoller (flavonoidler dahil), tokoferoller , vb. gibi "yeni" endojen antioksidanların üretimini yavaş yavaş optimize etti . Bunlardan birkaçı daha yakın zamanda, son 50 yılda ortaya çıktı. –200 milyon yıl, anjiyosperm bitkilerinin meyve ve çiçeklerinde. Aslında, anjiyospermler (bugünkü baskın bitki türü) ve antioksidan pigmentlerinin çoğu, Jura döneminin sonlarında gelişti .
Yaklaşık 200 Mya, memeli GSH-Px enzimleri olarak yeni selenoproteinler geliştirildi.
Ayrıca bakınız
- Kimyasal elementlerin biyolojisi ve farmakolojisi
- ACES (besin takviyesi)
- Aksiyon potansiyeli - Nöronların zar potansiyellerindeki değişikliklerle birbirleriyle iletişim kurma süreci
- Biyolojide Kalsiyum – Konuya genel bakış
- Biyolojide iyot – Temel bir eser element olarak elementin fonksiyonunun tanımı
- Biyolojide magnezyum
- membran potansiyeli
- Biyolojide Potasyum - Elementin temel bir mineral mikro besin olarak işlevinin tanımı
- Selenyum mayası - Maya üreten selenyum açısından zengin gıda maddeleri
- Biyolojide sodyum