Селен
Селен (Se) в живых организмах присутствует в виде своих селеносодержащих АК селеноцистеина (Se-Cys) и селенометионина (Se-Met), в которых он двухвалентен. Он относится к эссенциальным МЭ, играющим важную биологическую роль в организме [1, 2]. Его основная функция состоит в построении активных центров ряда белков и ферментов. Известны белки (специфические селенопротеины), активность которых непосредственно связана с наличием селеносодержащих АК в их активных центрах. Глутатионпероксидаза I (GPX-I), экспрессированная в эритроцитах крови, катализирует равновесие следующей основной реакции:
Н2О2+ 2GSH⇄GSSG + 2Н2О,
где G — остаток трипептида глутатиона.
Биологическая роль GPX-I состоит в элиминации перекиси водорода, обладающей высокой цитотоксичностью. Образующийся под действием GPX-I окисленный глутатион восстанавливается присутствующей в эритроцитах флавиновой глутатионредуктазой за счет НАДН. Глутатионпероксидаза II (GPX-II), тканевой фермент, экспрессированный в основном в печени и сердце, катализирует реакцию:
ROOH + 2GSH ⇄ GSSG + ROH + Н2О,
где R — алкильный радикал (ФЛ).
Таким образом, это пероксидаза гидроперекисей липидов, функция которой состоит в их обезвреживании.
Глутатионпероксидаза III (GPX-III) — фермент, представленный преимущественно в плазме крови, в отличие от GPX-I, является гликопротеином и кодируется иным, чем GPX-I, геном. Местом синтеза GPX-III являются гепатоциты печени. В тканях слизистой оболочки кишки экспрессирована так называемая кишечная глутатионпероксидаза, GPX-GI, близкая по свойствам и специфичности к GPX-I и GPX-1I1, но кодируемая иным геном. Селенопротеин Р синтезируется в легких, почках, печени, сердечной мышце, циркулирует в плазме крови. Его функция заключается, во-первых, в защите организма от воздействия перекисей (оксидантного стресса), а во-вторых — в нейтрализации токсического действия тяжелых металлов (Pb. Hg). Селенопротеин W экспрессирован в мышечной ткани, подобно селенопротеину Р, обладает функцией АО на тканевом уровне.
Один из важных ферментов, ответственных за обмен тироидных гормонов, — 5’-йодтирониндейодиназа щитовидной железы типа I, селенопротеин, участвующий в образовании тиреоидного гормона трийодтиронина (ТЗ). Селенозависимая тио-редоксинредуктаза (ТРА) осуществляет катализ равновесия окисления/восстанов-ления SH-групп в белке тиоредоксине (ТР), генерацию восстановительного эквивалента (атома водорода) для рибонуклеотидредуктазы, восстановление селенита до селенодиглутатиона и селеноводорода, регенерацию активной формы витамина С. Таким образом, биологическая роль селена, помимо участия в обмене гормонов щитовидной железы, связана с обеспечением активности ферментов, отвечающих за антиоксидантную защиту и поддержание окислительно-восстановительного гомеостаза. Поэтому принято считать, что селен является важным биоантиоксидантом «непрямого» действия (поскольку его функция реализуется в организме не непосредственно, а через активность специфических селенопротеинов).
Высшие животные не проявляют тенденции к накоплению больших количеств этого элемента. Однако некоторые растения, например астрагал (Astragalus spp.), могут накапливать селен до 1 г/кг. Очень большие количества селена могут аккумулировать пекарские дрожжи, прокариоты, в частности спирулина, а также ядовитые грибы — мухоморы и бледная поганка. При поступлении в ЖКТ с пищей все соединения селена быстро всасываются [6J. Наибольшая биодоступность, составляющая 90-95%, характерна для соединений Se(VI) (селенатов) и селеносодержащих АК (Se-Cys и Se-Met). Биодоступность селенитов Se(lV) около 60-70%. Местом всасывания селеносодержащих АК и шестивалентного селена являются двенадцатиперстная и проксимальная тощая кишка, четырехвалентного — подвздошная кишка. Se поступает в организм человека с пищей в виде Se-Met и Se-Cys, соответственно, растительного и животного происхождения. В составе специализированной пищевой продукции и БАД могут использоваться неорганические формы селена — селенит или селенат натрия. После гидролиза селеносодержащих белков Se-Met и Se-Cys всасываются и депонируются в тканевых белках, замещая в них метионин и цистеин. Таким образом, создается тканевое депо селена. Селенат- и селенит-анионы, поступающие с пищей, быстро восстанавливаются ферментативным путем также до гидроселенид-аниона (HSe-). Необходимым кофактором данного процесса является восстановленный глутатион (GSH).
Для обмена селена в организме человека характерны следующие особенности.
Соединения неорганического Se высокотоксичны ввиду ограниченных возможностей утилизации их основного метаболита гидроселенида и отсутствия эффективного механизма его депонирования в тканевых белках. Токсичность селеносодержащих АК ниже из-за способности депонироваться.
Селен в организме человека и животных может включаться в Se-Cys, но никогда не включается в Se-Met.
Естественными источниками селена в питании человека являются пищевые белки, содержащие Se-Cys (животные) и Se-Met (растительные). Наиболее богаты селеном белки морепродуктов (рыбы и морских беспозвоночных), субпродукты животных (печень), куриные яйца. Из числа растительных продуктов — злаки (пшеница, в особенности твердых сортов), чеснок. Содержание селена в растительных белках зависит от общего содержания селена в почвах и степени его биодоступности (низкая в кислой почве).
При производстве специализированной пищевой продукции (заменителей женского молока, продуктов энтерального зондового питания) для обогащения их селеном в соответствии с ТР ТС 021/2011 применяются токсичные неорганические соли селена (селенит и селенат натрия), но в малых дозах. В составе БАД, помимо этого, используют органические формы селена — АК Se-Cys и Se-Met в свободном виде, и биомассы селеносодержащих дрожжей и спирулины. В последнее время определенную популярность приобретают и синтетические органические формы селена — селенопиран (селексен) и диметилдиимидазолилселенид. Их использование в составе БАД обычно обосновывается их крайне малой токсичностью. Сообщают об использовании в Китае в составе селеносодержащих БАД и обогащенных селеном чаев наночастиц элементарного селена. Механизм селеновой интоксикации сложен. Во-первых, гидроселенид, центральный метаболит Se в организме, способен ингибировать ряд функционально важных ферментных систем, в частности ответственных за тканевое дыхание. Во-вторых, некоторые соединения селена в высоких концентрациях способны провоцировать свободнорадикальные процессы, т.е. проявляют прооксидантное действие, в прот ивоположность своему же АО эффекту при нормальном уровне обеспеченности.
Хроническая алиментарная селеновая интоксикация (селеноз) характерны для населения некоторых штатов Среднего Запада США, стран Центральной и Южной Америки, потребляющих выращенное на их землях зерно с очень высоким содержанием селена. Единичные случаи селеноза отмечены и в России (Республика Тыва) [1]. При потреблении селена с пищей в количестве менее 30-40 мкг может развиться его алиментарная недостаточность, а менее 16-21 мкг/сут — дефицит [1, 8. 9], Проявлениями глубокого дефицита селена являются кардиомиопатия (болезнь Кешана) и системные нарушения соединительной ткани суставов (синдром Кашина-Бека). При менее выраженных формах алиментарного дефицита и недостаточности селена отмечается подавление функции иммунной системы, в первую очередь клеточного иммунитета, с повышением вероятности развития ряда инфекционных и онкологических заболеваний. Значительную роль в проявлениях селеновой недостаточности играет и различная сердечно-сосудистая патология.
Недостаточность селена может развиться при резекции желудка и тонкой кишки, исключении из диеты злаков, при фенилкетонурии, а также некоторых «модных» диетах. Оценка обеспеченности селеном по его фактическому потреблению с диетой является сложной задачей. Наиболее часто используется определение содержание селена в сыворотке или плазме крови. Принято считать [1,9], что оптимуму обеспеченности Se у человека отвечает его концентрация в плазме крови 115-120 мкг/л. Диапазон концентраций 90-115 мкг/л отвечает так называемой субоптимальной обеспеченности, 70-90 мкг/л — легкой форме недостаточности, менее 70 мкг/л (по другим данным - 60 мкг/л) - выраженной недостаточности, менее 50 мкг — дефициту селена.
Сниженная активность GPX-I является хорошим маркером выраженной недостаточности или дефицита селена, но не позволяет отличить оптимальную обеспеченность от субоптимальной или легкой недостаточности, а также проследить изменение селенового статуса больного в динамике.