Selenium is een chemisch element dat het elementsymbool Se draagt. In het periodiek systeem heeft het atoomnummer 34 en bevindt het zich in de 4e periode en de 6e hoofdgroep. Dus, selenium behoort tot de chalcogenen (ertsvormers). In de aardkorst, selenium komt voor in geoxideerde en gemineraliseerde vormen in zeer verschillende concentraties, waarbij grote hoeveelheden meestal worden aangetroffen in gesteenten van vulkanische oorsprong. Vanwege het geografisch variërende seleengehalte van bodems, het selenium concentratie van plantaardig voedsel is ook onderhevig aan grote regionale verschillen. In grote delen van Midden- en Noord-Europa en vele andere delen van de wereld zijn bodems opmerkelijk arm aan selenium, daarom dragen in Duitsland plantaardige bronnen van selenium slechts in geringe mate bij tot de levering van selenium. Zware metalen, zoals cadmium, kwik, leiden en arsenicum, en bodemverzuring door ammoniumsulfaathoudende meststoffen of zwaveligzuur regen kan het aandeel van beschikbare seleniumverbindingen in de bodemstof en dus het seleniumgehalte in planten verder verminderen door de vorming van slecht oplosbare complexen - seleniden. Selenium daarentegen concentratie in voedingsmiddelen van dierlijke oorsprong is soms erg hoog en niet onderhevig aan grote schommelingen, wat te wijten is aan de wijdverspreide voeding van seleniumrijke mineraalmengsels - tot 500 µg selenium / kg lichaamsgewicht / dag - in EU-landen, vooral voor varkens en pluimvee om redenen van betere groei, volksgezondheid en reproductieve prestaties (reproductief potentieel). Het selenium concentratie van voedsel hangt niet alleen af van de oorsprong (plant, dier) en geografische oorsprong, maar ook van het eiwitgehalte, aangezien selenium in biologisch materiaal meestal aanwezig is in de eiwitfractie - gebonden aan bepaalde aminozuren Dienovereenkomstig omvat seleniumrijk voedsel in het bijzonder eiwitrijke dierlijke producten, zoals vis, vlees, slachtafval en eieren Evenzo peulvruchten (peulvruchten), noten, bijvoorbeeld paranoten, zaden, zoals sesam, en paddenstoelen, bijvoorbeeld eekhoorntjesbrood, kunnen een goede bron van selenium zijn vanwege hun soms hoge eiwitgehalte. Granen geïmporteerd uit Noord-Amerika zijn ook een goede bron van selenium vanwege seleniumrijke bodems. Als essentieel sporenelement is selenium chemisch verwant aan het mineraal zwavel Bij planten en dieren wordt selenium opgenomen in het aminozuur methionine (Met) of cysteïne (Cys) in plaats van zwavel Om deze reden wordt selenium in voeding bij voorkeur in biologische vorm als seleniumhoudend aangetroffen aminozuren - in plantaardig voedsel en seleniumrijke gisten als selenomethionine (SeMet) en in dierlijk voedsel als selenocysteïne (SeCys). Als proteïnogeen aminozurenWorden SeMet en SeCys in het menselijk organisme gebruikt voor de biosynthese van eiwitten, waarbij SeMet wordt opgenomen in eiwitten in plaats van methionine en SeCys als het 21e proteïnogene aminozuur. Anorganische seleniumverbindingen, zoals natrium seleniet (Na2SeO3) en natriumselenaat (Na2SeO4), spelen minder een rol in conventionele voedingsmiddelen voor algemene consumptie en meer een rol in supplementen en medicijnen waaraan ze worden toegevoegd voor suppletie (voedingssupplementen) en therapie.
Absorptie
Absorptie (opname via de darm) van selenium komt voornamelijk voor in het bovendeel dunne darm-twaalfvingerige darm (twaalfvingerige darm) en proximaal jejunum (jejunum), afhankelijk van de wijze van binding. Dieetselenium wordt voornamelijk in organische vorm geleverd als selenomethionine en selenocysteïne. Omdat selenomethionine de metabole route volgt van methionine, wordt het actief opgenomen in de twaalfvingerige darm (dunne darm) door een natrium-afhankelijke neutrale aminozuurtransporteur naar de enterocyten (cellen van de dunne darm epitheel Er is tot op heden weinig bekend over het moleculaire mechanisme van de darm absorptie (opname) van selenocysteïne. Er zijn echter aanwijzingen dat selenocysteïne niet zoals het aminozuur wordt opgenomen cysteïne, maar volgt de actieve natrium gradiëntafhankelijk transportmechanisme voor basisch amino zuren zoals lysine en arginineAnorganisch selenaat (SeO42-) geleverd via de voeding supplementen or drugs gebruikt dezelfde transportroute als sulfaat (SO42-) vanwege chemische overeenkomsten en wordt dus actief geabsorbeerd door een natriumafhankelijk, door de drager gemedieerd mechanisme. In tegenstelling tot intestinaal absorptie van anorganisch seleniet (SeO32-) vindt plaats door passieve diffusie. De absorptiesnelheid van selenium hangt af van het type (organisch, anorganisch), hoeveelheid en bron (voedsel, drank, aanvullen) van geleverde seleniumverbindingen en over de interactie (interactie) met voedselingrediënten. De individuele seleniumstatus heeft geen invloed op de absorptiesnelheid. In principe is de biobeschikbaarheid van organische vormen van selenium is hoger dan die van anorganische vormen. Terwijl selenomethionine en selenocysteïne een absorptiegraad hebben van 80% tot bijna 100%, worden de anorganische seleniumverbindingen selenaat en seleniet slechts 50-60% geabsorbeerd. Selenium uit plantaardig voedsel is meer biologisch beschikbaar (85-100%) dan uit dierlijk voedsel (~ 15%). Hoewel vis buitengewoon rijk is aan selenium, wordt slechts 50% van het sporenelement uit bijvoorbeeld tonijn opgenomen. In de meeste gevallen is de opname van vis echter <25%. Over het algemeen een biobeschikbaarheid van selenium tussen 60-80% kan worden verwacht van een gemengd dieet. Vergeleken met de dieet, seleniumabsorptie van water is laag. Interacties (interacties) met andere voedingscomponenten of drugs komen minder voor bij de aminozuurgebonden seleniumvormen dan bij het anorganische seleniet en selenaat. Dus een hoog gehalte aan zwavel (sulfaat, thiosulfaat, etc.) en zware metalen, zoals molybdeen, cadmium, kwik, leiden en arsenicum, in de dieet, bijvoorbeeld door besmetting (vervuiling) van gewassen door zure regen, etc., kan de biobeschikbaarheid van selenium, de biologische beschikbaarheid van selenaat (SeO42-) verminderen door onoplosbare complexen - seleniden - te vormen of door het transport te blokkeren eiwitten van het borstelgrensmembraan van enterocyten (cellen van de dunne darm epitheel Intestinale opname van seleniet (SeO32-) wordt bevorderd door cysteïne (zwavelhoudend aminozuur), glutathion (GSH, anti-oxidant samengesteld uit de drie aminozuren zuren glutamaat, cysteïne en glycine) en fysiologische (normaal voor metabolisme) hoeveelheden van vitamine C (ascorbinezuur), en geremd door hogedosis vitamine C administratie (≥ 1 g / dag) vanwege een vermindering van seleniet. Ten slotte mogen therapeutische middelen die seleniet bevatten niet samen met hogedosis ascorbinezuurpreparaten.
Transport en distributie in het lichaam
Na opname reist selenium naar de lever via het portaal ader Daar hoopt selenium zich op eiwitten om selenoproteïnen-P (SeP) te vormen, die worden uitgescheiden (uitgescheiden) in de bloedbaan en het sporenelement naar extrahepatische (“buiten de lever“) Weefsels, zoals de hersenen en nier SeP bevat ongeveer 60-65% van het selenium dat erin wordt aangetroffen bloed plasma. De totale lichaamsvoorraad van selenium bij een volwassene is ongeveer 10-15 mg (0.15-0.2 mg / kg lichaamsgewicht). Selenium wordt in alle weefsels en organen aangetroffen, hoewel het dat wel is distributie is ongelijk. De hoogste concentraties zijn te vinden in de lever, nieren, hart-alvleesklier (pancreas), milt, hersenen, geslachtsklieren (geslachtsklieren) - vooral teelballen (testikels), erytrocyten (rood bloed cellen) en bloedplaatjes (bloedplaatjes) [6-8, 10, 16, 28, 30, 31]. De skeletspieren hebben echter het grootste aandeel selenium vanwege hun hoge gewicht. Daar wordt 40-50% van de seleniumvoorraad van het lichaam opgeslagen. Een hoog seleniumgehalte van de nier vaak het gevolg van afzettingen van onoplosbare seleniden (metaal-seleniumverbindingen) als gevolg van verhoogde blootstelling aan zware metalen, zoals kwik (amalgaamblootstelling) en cadmium Intracellulair (in de cel) en extracellulair (buiten de cel) is selenium overwegend aanwezig in eiwitgebonden vorm en vrijwel nooit in vrije vorm, terwijl het sporenelement in de cellen, zoals erytrocyten, neutrofielen granulocyten (wit bloed cellen, als fagocyten ("scavenger cells") die deel uitmaken van de aangeboren immuunafweer met antimicrobiële werking), lymfocyten (witte bloedcellen van de verworven immuunafweer → B-cellen, T-cellen, natuurlijke killercellen die vreemde stoffen herkennen, zoals bacteriën en virussen, en verwijder ze door immunologische methoden) en bloedplaatjes, functioneert als een integraal onderdeel van talrijke enzymen en eiwitten, zoals glutathionperoxidasen (GSH-Px, anti-oxidant actief → reductie van biologisch peroxiden naar water) en selenoproteïnen-W (SeW, bestanddeel van spieren en andere weefsels), wordt het in de extracellulaire ruimte gebonden aan plasmaproteïnen, zoals selenoproteïne-P (primaire seleniumtransporteur naar doelweefsels), bèta-globuline en albumine De seleniumconcentratie in bloedplasma is meestal lager dan in erytrocyten Isotoop distributie studies hebben aangetoond dat in de aanwezigheid van seleentekort, herverdeling van seleenreservoirs plaatsvindt, zodat de opname van seleen in sommige selenoproteïnen bij voorkeur in bepaalde weefsels en organen plaatsvindt boven andere - "hiërarchie van selenoproteïnen" [1, 7-9, 25] . In dit proces wordt selenium snel uit lever en spieren gemobiliseerd ten gunste van endocriene weefsels, voortplantingsorganen (voortplantingsorganen) en centrale zenuwstelsel, bijvoorbeeld om de activiteit van fosfolipidehydroperoxide-GSH-Px (PH-GSH-Px, anti-oxidant actief → vermindering van peroxiden naar water) of dejodase (activering en deactivering van de schildklier hormonen → omzetting van prohormoon thyroxine (T4) naar actief trijoodthyronine (T3) en T3 en omgekeerd T3 (rT3) naar inactief diiodothyronine (T2)) voor belangrijke lichaamsfuncties. Door de herverdeling van selenium tussen organen en celtypen onder marginale toevoer, blijven sommige selenoenzymen bij voorkeur actief terwijl andere een relatief snel verlies van activiteit vertonen. Dienovereenkomstig lijken eiwitten die laat reageren met een afname van de activiteit bij seleniumtekort en sneller kunnen worden gereactiveerd door seleniumsubstitutie (voedingssupplementen met selenium) van grotere relevantie in vergelijking met andere selenoproteïnen in het organisme. Om de seleniumstatus te bepalen, zijn zowel de seleniumconcentratie in bloedplasma (normaal bereik: 50-120 µg / l; indicator van veranderingen op korte termijn - acute seleniumstatus) als de seleniumconcentratie in erytrocyten (parameter op lange termijn) gerelateerd aan hemoglobine inhoud wordt gebruikt. Aangezien selenium in plasma voornamelijk gebonden is aan selenoproteïne-P, een negatief eiwit in de acute fase (eiwitten waarvan de serumconcentratie afneemt tijdens acute ontsteking), leverfunctiestoornissen, ontstekingsreacties of de afgifte van pro-inflammatoire (ontstekingsbevorderende) cytokines, zoals als interleukine-1, interleukine-6 of tumor necrose factor-alfa (TNF-alfa), kan de bepaling van de seleniumstatus in bloedplasma verstoren. Evenzo ondervoedinghypalbuminemie (verlaagde concentratie van het plasma-eiwit albumine), chronisch dialyse (bloedzuiveringsprocedure voor chronisch nierfalen) en bloedtransfusies (intraveneuze infusie van rode bloedcelconcentraten), kunnen valse resultaten veroorzaken bij de analyse van de bloedseleniumstatus.
Metabolisme
Van dieet afkomstige selenomethionine kan na absorptie niet-specifiek worden gemetaboliseerd in plaats van het zwavelhoudende aminozuur methionine in eiwitten zoals albumine (eiwit van bloedplasma), selenoproteïne-P en -W, en hemoglobine (ijzermet, zuurstof (O2) -transporterend rood bloedpigment van erytrocyten), vooral van skeletspieren, maar ook van erytrocyten, lever, pancreas, nieren en maag De uitwisseling van methionine voor SeMet bij de biosynthese van eiwitten hangt af van de verhouding tussen selenomethionine en methionine in de voeding en lijkt niet homeostatisch te worden gecontroleerd. Tijdens de afbraak van eiwitten en aminozuren komt selenium vrij uit respectievelijk SeMet-bevattende eiwitten en selenomethionine en wordt het gebruikt voor de biosynthese van selenocysteïne - het transseleneringsproces. Geabsorbeerd selenomethionine dat niet in eiwitten is opgenomen, wordt in de lever direct omgezet in selenocysteïne door transsulfuratie. Oraal toegevoerde selenocysteïne of selenocysteïne gevormd door SeMet-omzetting wordt in de lever afgebroken door een specifiek pyridoxal fosfaat (PALP, actieve vorm van pyridoxine (vitamine B6)) - afhankelijke lyase van het aminozuur serine en selenide (verbinding van selenium en H2S). terwijl serine wordt gebonden door een SeCys-specifiek transfer-RNA (tRNA, afgekort ribonucleïnezuur molecuul dat amino levert zuren in de biosynthese van eiwitten), ondergaat selenide een omzetting in selenofosfaat, dat reageert met serine om selenocysteïne te vormen. Het resulterende met SeCys geladen tRNA maakt selenocysteïne beschikbaar voor opname in de peptideketen van seleniumafhankelijke eiwitten en enzymen De mogelijkheid om oraal ingenomen SeCys of SeCys die het resultaat zijn van de afbraak van SeMet direct over te brengen naar overeenkomstige tRNA's en deze te gebruiken voor de synthese van selenoproteïnen bestaat niet in het menselijk organisme. Passief geabsorbeerd anorganisch seleniet wordt - zonder tussenopslag - direct in de lever gereduceerd tot selenide door de werking van glutathionreductase (enzym dat glutathion disulfide reduceert tot twee GSH moleculen) en NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide fosfaat Het anorganische selenaat dat door actieve absorptie in het bloed komt, moet eerst in de lever worden omgezet in de stabielere oxidatievorm seleniet voordat het kan worden gereduceerd tot selenide. Omzetting van selenide in selenofosfaat en de reactie ervan met tRNA-gebonden serine resulteert in de vorming van selenocysteïne, dat wordt opgenomen in seleniumafhankelijke eiwitten en enzymen door middel van het tRNA. Seleniet en selenaat zijn acuut beschikbaar als voorlopers voor de synthese van selenocysteïne en worden daarom gebruikt voor suppletie om acute tekorten te compenseren, bijvoorbeeld in de intensive care-geneeskunde of andere klinische toepassingen. Daarentegen zijn SeMet en SeCys niet direct acuut beschikbaar vanwege hun respectievelijk afbraak en hermodellering, vereist voor SeCys-biosynthese. Van de organische seleniumvormen zijn dan ook geen acute effecten te verwachten, waardoor SeMet, bijvoorbeeld in gist, geschikter is voor preventieve en langdurige suppletie. Alle functioneel belangrijke seleniumafhankelijke eiwitten van het menselijk organisme bevatten selenocysteïne - biologisch actieve vorm van selenium. Daarentegen vervult selenomethionine geen enkele bekende fysiologische functie in het lichaam. SeMet werkt alleen als een metabolisch inactieve seleniumpool (seleniumopslag), waarvan de grootte (2-10 mg) afhangt van de hoeveelheid die via de voeding (via de voeding) wordt toegediend en niet onderhevig is aan homeostatische regulatie. Om deze reden wordt SeMet langer in het organisme vastgehouden (vastgehouden) dan selenocysteïne en anorganisch selenium, zoals blijkt uit bijvoorbeeld een langere halfwaardetijd - SeMet: 252 dagen, seleniet: 102 dagen - en hogere seleniumconcentraties in bloedserum en erytrocyten na orale inname van SeMet vergeleken met gelijke hoeveelheden anorganische vormen van selenium.
afscheiding
De uitscheiding van selenium is afhankelijk van zowel de individuele seleniumstatus als de oraal toegediende hoeveelheid. Selenium wordt voornamelijk uitgescheiden via de nier in de urine als trimethylseleniumion (Se (CH3) 3+), dat wordt gevormd uit selenide door meervoudige methylering (overdracht van methyl (CH3) groepen). In seleniumarme streken van Europa kan een renale seleniumuitscheiding van 10-30 µg / l worden geregistreerd, terwijl in goed gevoede gebieden, zoals de VS, een seleniumconcentratie in de urine van 40-80 µg / l kan worden gemeten. Bij vrouwen die borstvoeding geven, kan een bijkomend seleniumverlies - afhankelijk van de oraal ingenomen hoeveelheid - van 5-20 µg / l worden verwacht via moedermelk Wanneer grotere hoeveelheden selenium worden ingenomen, wordt afgifte via de longen belangrijker, met vluchtige methylseleniumverbindingen, zoals de knoflook-geurend dimethylselenide (Se (CH3) 2) afgeleid van selenide, dat vrijkomt via de adem ("knoflookadem") - een vroeg teken van intoxicatie (vergiftiging). In tegenstelling tot andere sporenelementen, zoals ijzer, koper en zink, waarvan de homeostase voornamelijk wordt beheerst door intestinale absorptie, vindt de homeostatische regulatie van selenium voornamelijk plaats via renale excretie (die de nieren aantast) en in het geval van een teveel aan selenium bovendien door ademhaling. Dus in het geval van onvoldoende seleniumaanvoer, wordt de renale excretie (excretie) verminderd en, in het geval van verhoogde seleenaanvoer, eliminatie via de urine of ademhaling wordt verhoogd.
