סלניום: הגדרה, סינתזה, קליטה, הובלה והפצה

סלניום הוא יסוד כימי הנושא את סמל היסוד Se. בטבלה המחזורית יש לו מספר אטומי 34 והוא נמצא בתקופה הרביעית ובקבוצה העיקרית השישית. לכן, סלניום שייך לכלקוגנים ("יוצרי עפרות"). בקרום האדמה, סלניום מתרחשת בצורות מחומצן ומינרליזציה בריכוזים שונים מאוד, עם כמויות גבוהות הנמצאות בדרך כלל בסלעים ממוצא וולקני. בגלל תכולת הסלניום המשתנה מבחינה גאוגרפית בקרקעות, הסלניום ריכוז של מזון צמחי כפוף גם לשינויים אזוריים גדולים. בחלקים גדולים של מרכז וצפון אירופה ואזורים רבים אחרים בעולם, הקרקעות דלות בסלניום במידה ניכרת, ולכן בגרמניה מקורות צמחיים של סלניום תורמים רק מעט לאספקת סלניום. מתכות כבדות, כמו קדמיום, כספית, עוֹפֶרֶת ו אַרסָן, והחמצת אדמה על ידי דשנים המכילים אמוניום סולפט או חומצה גופרתית גשם יכול להפחית עוד יותר את שיעור תרכובות הסלניום הזמינות בחומר האדמה ובכך את תכולת הסלניום בצמחים על ידי יצירת קומפלקסים מסיסים גרועים - סלנידים. לעומת זאת, סלניום ריכוז במזונות ממוצא מן החי לפעמים הם גבוהים מאוד ואינם נתונים לתנודות גדולות, הנובעות מהאכלה נרחבת של תערובות מינרלים עשירות בסלניום - עד 500 מיקרוגרם סלניום / ק"ג משקל גוף ליום - במדינות האיחוד האירופי, במיוחד לחזירים עופות מסיבות של צמיחה טובה יותר, בריאות וביצועי רבייה (פוטנציאל רבייה). הסלניום ריכוז המזון תלוי לא רק במקורו (צמחי, בעל חיים) ובמוצאו הגיאוגרפי, אלא גם בתכולת החלבון שלו, מכיוון שסלניום בחומר ביולוגי קיים בעיקר בשבר החלבון - קשור לוודאות חומצות אמינו. לפיכך, מזון עשיר בסלניום כולל, במיוחד, מוצרים מן החי העשירים בחלבון, כגון דגים, בשר, קטלנים, ביצים. כמו כן, קטניות (פולסים), אגוזים, למשל אגוזי ברזיל, זרעים כמו שומשום ופטריות, למשל פטריות פורצ'יני, יכולים להוות מקור טוב לסלניום בגלל תכולת החלבון הגבוהה שלהם לעיתים. דגנים המיובאים מצפון אמריקה הם גם מקור טוב לסלניום בגלל קרקעות עשירות בסלניום. כאלמנט קורט חיוני, סלניום קשור כימית למינרל גופרית. בצמחים ובעלי חיים, סלניום משולב בחומצת האמינו מתיונין (נפגש) או ציסטאין (Cys) במקום גופרית. מסיבה זו, סלניום נמצא במזון רצוי בצורה אורגנית כמכיל סלניום חומצות אמינו - במזונות צמחיים ובשמרים עשירים בסלניום כסלנו-מתיונין (SeMet) ובמזונות מן החי כסלנוסטיסטין (SeCys). כחלבון חומצות אמינו, SeMet ו- SeCys משמשים באורגניזם האנושי לצורך ביוסינתזה של חלבונים, כאשר SeMet משולב ב- חלבונים במקום מתיונין ו- SeCys כחומצת האמינו החלבונית ה -21. תרכובות סלניום אנאורגניות, כגון נתרן סלניט (Na2SeO3) וסלניום נתרן (Na2SeO4), ממלאים פחות תפקיד במזונות קונבנציונליים של צריכה כללית ויותר תפקיד בתזונה. תוספים ותרופות אליהן מוסיפים לתוספת (תוספי תזונה) ו תרפיה.

קליטה

קליטה (ספיגה דרך המעי) של סלניום מתרחשת בעיקר בחלק העליון מעי דק-תריסריון (תריסריון) וג'חנון פרוקסימלי (jejunum), תלוי במצב הכריכה. סלניום תזונתי מסופק בעיקר בצורה אורגנית כסלנומטיונין וסלנוסטאין. מאז סלנו-מתיונין עובר מסלול חילוף החומרים של מתיונין, זה נלקח באופן פעיל ב תריסריון (מעי דק) על ידי א נתרןטרנספורטר חומצות אמינו ניטרלי תלוי לאנטרוציטים (תאי המעי הדק אפיתל). מעט ידוע עד כה אודות המנגנון המולקולרי של המעי קליטה (ספיגה) של סלנוציסטאין. עם זאת, ישנן עדויות לכך שסלנוציסטאין אינו נספג כמו חומצת האמינו ציסטאין, אך עוקב אחר הפעיל נתרן מנגנון הובלה תלוי שיפוע לאמינו בסיסי חומצות כמו ליזין ו ארגיניןסלנין אורגני (SeO42-) המסופק באמצעות תזונה תוספים or תרופות משתמש באותו מסלול הובלה כמו סולפט (SO42-) עקב קווי דמיון כימיים ולכן נקלט באופן פעיל על ידי מנגנון המוביל בתיווך נשא. לעומת זאת, מעיים קליטה של סלניט אנאורגני (SeO32-) מתרחש באמצעות דיפוזיה פסיבית. קצב הספיגה של סלניום תלוי בסוג (אורגני, אנאורגני), בכמות ובמקור (מזון, משקה, תוספת) של תרכובות סלניום המסופקות ועל האינטראקציה (אינטראקציה) עם מרכיבי המזון. מצב סלניום אינדיבידואלי אינו משפיע על קצב הספיגה. באופן עקרוני, ה זמינות ביולוגית של צורות אורגניות של סלניום גבוה יותר מזה של צורות אורגניות. בעוד שסלנומטיונין וסלנוסטיסטין הם בעלי קצב ספיגה של 80% עד כמעט 100%, תרכובות הסלניום האורגניות סלנט וסלניט נספגות רק 50-60%. סלניום ממזון צמחי זמין יותר ביולוגי (85-100%) מאשר ממזון מן החי (~ 15%). אף על פי שדגים עשירים ביותר בסלניום, רק 50% מאלמנט העקבות נספג מטונה, למשל. ברוב המקרים, לעומת זאת, שיעור הספיגה מדגים הוא <25%. בסך הכל, א זמינות ביולוגית של סלניום בין 60-80% ניתן לצפות מתערובת דיאטה. בהשוואה ל דיאטה, ספיגת סלניום מ מַיִם נמוך. אינטראקציות (אינטראקציות) עם רכיבי מזון אחרים או תרופות להתרחש פחות עם צורות הסלניום הקשורות לחומצות אמינו מאשר עם הסלנית והסלנינה האורגנית. לפיכך, תוכן גבוה של גופרית (סולפט, תיוסולפט וכו ') ו מתכות כבדות, כמו מוליבדן, קדמיום, כספית, עוֹפֶרֶת ו אַרסָן, ב דיאטה, למשל, באמצעות זיהום (זיהום) של יבולים על ידי גשם חומצי וכו ', יכול להפחית את זמינות ביולוגית של סלניום, הפחיתו את הזמינות הביולוגית של סלניאט (SeO42-) על ידי יצירת קומפלקסים לא מסיסים - סלנידים - או על ידי חסימת התחבורה חלבונים של קרום גבול המברשת של אנטרוציטים (תאי המעי הדק אפיתל). ספיגת מעיים של סלניט (SeO32-) מקודמת על ידי ציסטאין (חומצת אמינו המכילה גופרית), גלוטתיון (GSH, נוגד חמצון מורכב משלושת האמינו חומצות גלוטמט, ציסטאין וגליצין), וכמויות פיזיולוגיות (נורמליות לחילוף החומרים) ויטמין C (חומצה אסקורבית), ומעוכב על ידימנה ויטמין C מנהל (≥ 1 גרם ליום) עקב הפחתה של סלניט. לבסוף, אין ליטול חומרים טיפוליים המכילים סלניט יחד עם חומרים גבוהיםמנה תכשירים לחומצה אסקורבית.

הובלה והפצה בגוף

לאחר הספיגה, סלניום עובר ל כבד דרך הפורטל וָרִיד. שם מצטבר סלניום חלבונים ליצירת סלנופרוטאינים -P (SeP), המופרשים (מופרשים) לזרם הדם ומעבירים את יסוד העקבות לאקסטרה-כבד ("מחוץ ל כבד") רקמות, כגון מוֹחַ ו כליה. SeP מכיל כ- 60-65% מהסלניום שנמצא ב- דם פְּלַסמָה. מלאי הגוף הכולל של סלניום אצל מבוגר הוא כ- 10-15 מ"ג (0.15-0.2 מ"ג לק"ג משקל גוף). סלניום נמצא בכל הרקמות והאיברים, אם כי הפצה אינו אחיד. הריכוזים הגבוהים ביותר נמצאים ב כבד, כליות, לֵב, לבלב (לבלב), טחול, מוֹחַ, בלוטות המין (בלוטות המין) - במיוחד אשכים (אשכים), אריתרוציטים (אָדוֹם דם תאים) ו- טסיות (טסיות דם) [6-8, 10, 16, 28, 30, 31]. עם זאת, לשרירי השלד יש את החלק הגדול ביותר של סלניום בשל משקלם הגבוה. שם מאוחסנים 40-50% ממלאי הסלניום בגוף. תוכן סלניום גבוה של כליה לעיתים קרובות נובע מהפקדות של סלנידים לא מסיסים (תרכובות סלניום מתכת) כתוצאה מחשיפה מוגברת ל מתכות כבדות, כמו כספית (חשיפת אמלגם) ו קדמיום. תוך תאיים (בתוך התא) וחוץ תאית (מחוץ לתא), סלניום קיים בעיקר בצורה קשורה לחלבון וכמעט אף פעם בצורה חופשית. בעוד יסוד קורט בתאים, כגון אריתרוציטים, גרנולוציטים נויטרופילים (לבן דם תאים, כמו פגוציטים ("תאי נבלות") כחלק מההגנה החיסונית המולדת עם השפעה מיקרוביאלית), לימפוציטים (תאי דם לבנים של ההגנה החיסונית הנרכשת → תאי B, תאי T, תאי רוצח טבעיים המזהים חומרים זרים, כגון בקטריה ו וירוסים, ולהסיר אותם בשיטות אימונולוגיות) ו- טסיות, מתפקד כמרכיב אינטגרלי של רבים אנזימים וחלבונים, כגון גלוטתיון פרוקסידאזים (GSH-Px, נוגד חמצון פעיל → צמצום אורגני חמצן ל מַיִם) ו- selenoproteins-W (SeW, רכיב שרירים ורקמות אחרות), הוא קשור בחלל החוץ-תאי לחלבוני פלזמה, כגון selenoprotein-P (טרנספורטר סלניום ראשוני לרקמות היעד), בטא-גלובולין ו- אלבומין. ריכוז סלניום בפלזמה בדם בדרך כלל נמוך יותר מאשר ב אריתרוציטים. אִיזוֹטוֹפּ הפצה מחקרים הראו כי בנוכחות מחסור בסלניום, מתרחשת חלוקה מחדש של בריכות סלניום, כך ששילוב של סלניום בחלק מהסלנופרוטאינים מתרחש בעדיפות ברקמות ואיברים מסוימים על פני אחרים - "היררכיה של סלנופרוטאינים" [1, 7-9, 25] . בתהליך זה סלניום מגויס במהירות מהכבד והשרירים לטובת רקמות אנדוקריניות, איברי רבייה (איברי רבייה) ומרכזי מערכת העצבים, למשל, כדי להגביר את הפעילות של הידרופראוקסיד פוספוליפידי- GSH-Px (PH-GSH-Px, נוגד חמצון פעיל → צמצום של חמצן ל מַיִם) או deiodase (הפעלה ונטרול של בלוטת התריס הורמונים → המרה של פרוהורמון תירוקסין (T4) לטריודיוטירונין פעיל (T3) ו- T3 ולהפוך T3 (rT3) לדיודוטירונין לא פעיל (T2)) לתפקודי גוף חשובים. בשל חלוקה מחדש של סלניום בין איברים לסוגי תאים תחת אספקה ​​שולית, ישנם סלני אנזימים שנותרו פעילים באופן מועדף בעוד שאחרים מראים אובדן מהיר יחסית של פעילות. בהתאם, נראה כי חלבונים המגיבים באיחור עם ירידה בפעילות במחסור בסלניום וניתנים להפעלה מהירה יותר באמצעות החלפת סלניום (תוספי תזונה עם סלניום) הם בעלי רלוונטיות גבוהה יותר בהשוואה לסלנופרוטאינים אחרים באורגניזם. לקביעת מצב הסלניום, הן ריכוז הסלניום בפלסמת הדם (טווח תקין: 50-120 מיקרוגרם / ליטר; אינדיקטור לשינויים קצרי טווח - מצב סלניום חריף) וריכוז סלניום באריתרוציטים (פרמטר לטווח ארוך) הקשור ל המוגלובין נעשה שימוש בתוכן. מכיוון שסלניום בפלזמה קשור בעיקר לסלנופרוטאין-P, שהוא חלבון שלילי חריף (חלבונים שריכוז הסרום שלהם יורד במהלך דלקת חריפה), הפרעות בתפקוד הכבד, תגובות דלקתיות או שחרור ציטוקינים פרו-דלקתיים (מעודדי דלקת), כגון כאינטרלוקין -1, אינטרלוקין -6 או גידול נֶמֶק גורם אלפא (TNF-alpha), יכול להפריע לקביעת מצב הסלניום בפלסמת הדם. בדומה לכך, תת תזונה, היפאלבומינמיה (ירידה בריכוז חלבון הפלזמה אלבומין), כרוני דיאליזה (הליך טיהור דם לכרוני כשל כלייתי) ועירויי דם (עירוי תוך ורידי של תרכיזי תאי דם אדומים), עשויים לגרום לתוצאות כוזבות בניתוח מצב הסלניום בדם.

מטבוליזם

סלנומטיונין שמקורו בדיאטה, לאחר ספיגתו, יכול להיות מטבוליזם באופן ספציפי במקום חומצת האמינו המכילה גופרית מתיונין לחלבונים כגון אלבומין (חלבון של פלזמה בדם), סלנופרוטאין-P ו- -W, ו המוגלובין (ברזל-מֵכִיל, חמצן (O2) - הובלת פיגמנט דם אדום של אריתרוציטים), במיוחד של שרירי השלד, אך גם של אריתרוציטים, כבד, לבלב, כליות, בטן. חילופי מתיונין ל- SeMet בביוסינתזה של חלבונים תלויים ביחס הסלנו-מתיונין-מתיונין התזונתי ולא נראה מבוקר הומאוסטטי. במהלך פירוק חלבונים וחומצות אמיניות, סלניום משתחרר מחלבונים המכילים SeMet ומסלנו-מתיונין, בהתאמה, ומשמשים לביוסינתזה של סלנוסטאין - תהליך של טרנססלנציה. סלנומטיונין שנספג שלא שולב בחלבונים הופך ישירות לסלנוסטאין בכבד על ידי גופרית. סלנוציסטאין המסופק דרך הפה או סלנוציסטאין שנוצר על ידי המרת SeMet מושפל בכבד על ידי פירידוקסאל ספציפי פוספט (PALP, צורה פעילה של פירידוקסין (ויטמין B6)) - ליאז תלוי בחומצת האמינו סרין וסלניד (תרכובת של סלניום ו- H2S). בעוד שסרין מחויב ב- RNA העברה ספציפי ל- SeCys (tRNA, קצר חומצה ריבונוקלאית מולקולה המספקת אמינו חומצות בביוסינתזה של חלבונים), סלניד עובר הסבה לסלנופוספט, אשר מגיב עם סרין ליצירת סלנוסטיסטין. ה- tRNA הנטען על ידי SeCys הופך את הסלנוציסטאין לזמין לשילוב בשרשרת הפפטיד של חלבונים התלויים בסלניום ו אנזימים. האפשרות להעביר SeCys או SeCys שנבלעו דרך הפה כתוצאה מהשפלה של SeMet ישירות ל- tRNAs המקבילים ולהשתמש בהם לסינתזה של סלנו-פרוטאינים אינה קיימת באורגניזם האנושי. סלניט אנאורגני שנספג באופן פסיבי - ללא אחסון ביניים - מופחת ישירות לסלניד בכבד על ידי פעולת גלוטתיון רדוקטאז (אנזים המפחית גלוטתיון דיסולפיד לשני GSH מולקולות) ו- NADPH (ניקוטינאמיד אדנין דינוקלאוטיד פוספט). יש להמיר תחילה את הסלנית האורגנית שנכנסת לדם באמצעות ספיגה פעילה בכבד לצורת החמצון היציבה יותר של סלניט לפני שניתן יהיה להפחית אותה לסלניד. המרה של סלניד לסלנופוספט ותגובתו עם סרין מאוגד ב- tRNA מביאה ליצירת סלנוציסטאין, המשולב בחלבונים תלויי סלני ו אנזימים באמצעות ה- tRNA. סלניט וסלנאט זמינים באופן חריף כמבשרים לסינתזה של סלנוציסטאין ולכן משמשים לתוספים כדי לפצות על חסרים חריפים, למשל ברפואה בטיפול נמרץ או ביישומים קליניים אחרים. לעומת זאת, SeMet ו- SeCys אינם זמינים באופן ישיר עקב השפלה ושיפוץ שלהם, בהתאמה, הנדרשים לביוסינתזה של SeCys. בהתאם, לא ניתן לצפות להשפעות אקוטיות מצורות הסלניום האורגניות, ולכן SeMet, למשל בשמרים, מתאים יותר לתוספות מונעות וארוכות טווח. כל החלבונים המשמעותיים מבחינה תפקודית של סלניום של האורגניזם האנושי מכילים סלנוציסטאין - צורה פעילה ביולוגית של סלניום. לעומת זאת, סלנומטיונין אינו מבצע שום פונקציה פיזיולוגית ידועה בגוף. SeMet פועל רק כבריכת סלניום לא פעילה מטבולית (אחסון סלניום), שגודלה (2-10 מ"ג) תלוי בכמות המסופקת באופן אלמנטרי (באמצעות מזון) ואינו כפוף לוויסות הומאוסטטי. מסיבה זו, SeMet נשמר (נשמר) באורגניזם זמן רב יותר מאשר סלנוציסטאין וסלניום אורגני, כפי שמעידים, למשל, על ידי מחצית חיים ארוכה יותר - SeMet: 252 ימים, סלניט: 102 יום - וריכוזי סלניום גבוהים יותר בסרום הדם. ואריתרוציטים לאחר צריכת SeMet דרך הפה בהשוואה לכמויות שוות של צורות אורגניות של סלניום.

הַפרָשָׁה

הפרשת סלניום תלויה הן במצב הסלניום האישי והן בכמות המסופקת דרך הפה. סלניום מופרש בעיקר דרך כליה בשתן כיון טרימתילסלניום (Se (CH3) 3+), שנוצר מסליניד על ידי מתילציה מרובה (העברת קבוצות מתיל (CH3)). באזורים דלי סלניום באירופה, ניתן לרשום הפרשת סלניום כלייתית של 10-30 מיקרוגרם / ליטר, ואילו באזורים המסופקים היטב, כמו ארה"ב, ניתן למדוד ריכוז סלניום בשתן של 40-80 מיקרוגרם / ליטר. בנשים מניקות ניתן לצפות לאובדן סלניום נוסף - תלוי בכמות הנבלעת בפה - של 5-20 מיקרוגרם / ליטר באמצעות חלב אם. כאשר בולעים כמויות גבוהות יותר של סלניום, שחרור דרך הריאות הופך להיות חשוב יותר, עם תרכובות סלניום מתיל נדיפות, כגון שום- ריח דימתיל סלניד (Se (CH3) 2) שמקורו בסלניד ומשתחרר דרך הנשימה ("נשימת שום") - סימן מוקדם לשיכרון (הרעלה). בניגוד לאחרים יסודות קורט, כמו ברזל, נחושת, ו אבץ, שההומאוסטזיס שלו נשלט בעיקר על ידי ספיגת מעיים, הוויסות ההומאוסטטי של סלניום מתרחש בעיקר באמצעות הפרשת כליות (המשפיעה על הכליה), ובמקרה של עודף סלניום, בנוסף באמצעות נשימה. לפיכך, במקרה של אספקת סלניום לא מספקת, מופרשת הפרשת הכליה (הפרשת) ובמקרה של אספקת סלניום מוגברת, חיסול דרך השתן או הנשימה מוגברת.