السيلينيوم: التعريف والتوليف والامتصاص والنقل والتوزيع

عنصر السيلينيوم هو عنصر كيميائي يحمل رمز العنصر Se. في الجدول الدوري ، له العدد الذري 34 وهو في الفترة الرابعة والمجموعة الرئيسية السادسة. هكذا، عنصر السيلينيوم ينتمي إلى chalcogens ("صانعي الخام"). في قشرة الأرض عنصر السيلينيوم يحدث في أشكال مؤكسدة ومعدنية بتركيزات مختلفة للغاية ، بكميات عالية توجد عادة في الصخور ذات الأصل البركاني. بسبب محتوى السيلينيوم المتغير جغرافيًا في التربة ، السيلينيوم من التركيز من الأغذية النباتية تخضع أيضًا لتغيرات إقليمية كبيرة. في أجزاء كبيرة من وسط وشمال أوروبا والعديد من المناطق الأخرى من العالم ، تكون التربة فقيرة بشكل ملحوظ في السيلينيوم ، وهذا هو السبب في أن المصادر النباتية للسيلينيوم في ألمانيا تساهم بشكل طفيف فقط في إمداد السيلينيوم. المعادن الثقيلة، مثل الكادميوم, زئبق, قيادة و زرنيخوتحمض التربة بواسطة الأسمدة المحتوية على كبريتات الأمونيوم أو حمض السلفوراس يمكن أن يؤدي المطر إلى تقليل نسبة مركبات السيلينيوم المتاحة في مادة التربة وبالتالي محتوى السيلينيوم في النباتات عن طريق تكوين مجمعات ضعيفة الذوبان - السيلينيوم. في المقابل ، السيلينيوم من التركيز في الأطعمة ذات الأصل الحيواني تكون مرتفعة جدًا في بعض الأحيان ولا تخضع لتقلبات كبيرة ، وذلك بسبب التغذية الواسعة النطاق للخلائط المعدنية الغنية بالسيلينيوم - حتى 500 ميكروجرام من السيلينيوم / كجم من وزن الجسم / يوم - في دول الاتحاد الأوروبي ، خاصة بالنسبة للخنازير و الدواجن لأسباب نمو أفضل ، الصحية والأداء الإنجابي (القدرة الإنجابية). السيلينيوم من التركيز من الغذاء لا يعتمد فقط على أصله (نباتي ، حيواني) والمنشأ الجغرافي ، ولكن أيضًا على محتواه من البروتين ، نظرًا لأن السيلينيوم في المادة البيولوجية موجود في الغالب في جزء البروتين - المرتبط ببعض الأحماض الأمينية. وفقًا لذلك ، تشمل الأطعمة الغنية بالسيلينيوم ، على وجه الخصوص ، المنتجات الحيوانية الغنية بالبروتين ، مثل الأسماك واللحوم ومخلفاتها و بيض. وبالمثل ، البقوليات (البقول) ، جوز، على سبيل المثال المكسرات البرازيلية والبذور مثل السمسم والفطر ، على سبيل المثال فطر بورسيني ، يمكن أن تكون مصدرًا جيدًا للسيلينيوم بسبب محتواها العالي من البروتين في بعض الأحيان. الحبوب المستوردة من أمريكا الشمالية هي أيضًا مصدر جيد للسيلينيوم بسبب التربة الغنية بالسيلينيوم. كعنصر تتبع أساسي ، يرتبط السيلينيوم كيميائياً بالمعدن كبريت. في النباتات والحيوانات ، يتم دمج السيلينيوم في الأحماض الأمينية الميثيونين (اجتمع) أو السيستين (Cys) بدلاً من كبريت. لهذا السبب ، يوجد السيلينيوم في الطعام ويفضل أن يكون في شكل عضوي كما يحتوي على السيلينيوم الأحماض الأمينية - في الأطعمة النباتية والخمائر الغنية بالسيلينيوم مثل سيلينوميثيونين (سيميت) وفي الأطعمة الحيوانية مثل سيلينوسيستين (SeCys). كمنتج بروتيني الأحماض الأمينيةيتم استخدام SeMet و SeCys في الكائن البشري لتخليق البروتين الحيوي ، مع دمج SeMet في البروتينات بدلا من الميثيونين و SeCys باعتباره الحمض الأميني 21 بروتين المنشأ. مركبات السيلينيوم غير العضوية ، مثل صوديوم يلعب السيلينيت (Na2SeO3) وسيلينات الصوديوم (Na2SeO4) دورًا أقل في الأطعمة التقليدية للاستهلاك العام وأكثر دورًا في النظام الغذائي المكملات والأدوية التي تضاف إليها كمكملات غذائية (مكملات غذائية) و علاج.

امتصاص

امتصاص (الامتصاص عن طريق الأمعاء) للسيلينيوم يحدث في الغالب في الجزء العلوي الأمعاء الدقيقة-أو المناطق (الاثني عشر) والصائم القريب (الصائم) ، اعتمادًا على طريقة الارتباط. يتم توفير السيلينيوم الغذائي بشكل أساسي في شكل عضوي مثل سيلينوميثيونين وسيلينوسيستين. بما أن سيلينوميثيونين يتبع المسار الأيضي لـ الميثيونين، يتم تناوله بنشاط في أو المناطق (الأمعاء الدقيقة) بواسطة صوديوم- ناقل الأحماض الأمينية المحايدة المعتمد في الخلايا المعوية (خلايا الأمعاء الدقيقة ظهارة). لا يُعرف سوى القليل حتى الآن عن الآلية الجزيئية للأمعاء امتصاص (امتصاص) من السيلينوسيستين. ومع ذلك ، هناك دليل على أن السيلينوسيستين لا يمتص مثل الحمض الأميني السيستين، ولكن يتبع النشط صوديوم آلية النقل المعتمدة على التدرج للأمينات الأساسية الأحماض مثل يسين و أرجينينسيلينات غير عضوية (SeO42-) يتم توفيرها عن طريق النظام الغذائي المكملات or المخدرات يستخدم نفس مسار النقل مثل الكبريتات (SO42-) بسبب أوجه التشابه الكيميائي وبالتالي يتم امتصاصه بشكل نشط بواسطة آلية وسيطة تعتمد على الصوديوم. في المقابل ، معوي امتصاص يحدث السيلانيت غير العضوي (SeO32-) عن طريق الانتشار السلبي. يعتمد معدل امتصاص السيلينيوم على النوع (عضوي ، غير عضوي) ، وكميته ، ومصدره (طعام ، شراب ، ملحق) من مركبات السيلينيوم الموردة وعن التفاعل (التفاعل) مع مكونات الغذاء. لا يؤثر وضع السيلينيوم الفردي على معدل الامتصاص. من حيث المبدأ ، فإن التوافر البيولوجي من الأشكال العضوية من السيلينيوم أعلى من الأشكال غير العضوية. في حين أن السيلينوميثيونين والسيلينوسيستين لهما معدل امتصاص من 80 ٪ إلى 100 ٪ تقريبًا ، يتم امتصاص مركبات السيلينيوم غير العضوية السيلينات والسيلينيت بنسبة 50-60 ٪ فقط. السيلينيوم الموجود في الأطعمة النباتية متوفر بيولوجيًا (85-100٪) أكثر من الأطعمة الحيوانية (حوالي 15٪). على الرغم من أن الأسماك غنية جدًا بالسيلينيوم ، إلا أن التونة على سبيل المثال لا تمتص سوى 50٪ من العناصر النزرة. ومع ذلك ، في معظم الحالات ، يكون معدل الامتصاص من الأسماك <25٪. بشكل عام ، أ التوافر البيولوجي يمكن توقع نسبة السيلينيوم بين 60-80٪ من خليط الحمية غذائية. مقارنة مع الحمية غذائية، امتصاص السيلينيوم من ماء منخفض. طرق تواصل متعددة (التفاعلات) مع المكونات الغذائية الأخرى أو المخدرات تحدث بشكل أقل مع أشكال السيلينيوم المرتبطة بالأحماض الأمينية مقارنة مع السيلينيت غير العضوي والسيلينات. وبالتالي ، فإن نسبة عالية من كبريت (كبريتات ، ثيوسلفات ، إلخ) و المعادن الثقيلة، مثل الموليبدينوم ، الكادميوم, زئبق, قيادة و زرنيخ، في الحمية غذائية، على سبيل المثال ، من خلال تلوث (تلوث) المحاصيل بالمطر الحمضي ، وما إلى ذلك ، يمكن أن يقلل من التوافر البيولوجي من السيلينيوم ، يقلل من التوافر البيولوجي للسيلينات (SeO42-) عن طريق تكوين مجمعات غير قابلة للذوبان - السيلينيوم - أو عن طريق منع النقل البروتينات من غشاء حدود الفرشاة للخلايا المعوية (خلايا الأمعاء الدقيقة ظهارة). يتم تعزيز امتصاص الأمعاء للسيلانيت (SeO32-) عن طريق السيستين (حمض أميني يحتوي على الكبريت) ، جلوتاثيون (GSH ، المضادة للأكسدة تتكون من ثلاثة أمينو الأحماض الغلوتامات، والسيستين ، والجليسين) ، والفسيولوجية (طبيعية لعملية التمثيل الغذائي) بكميات من vitamin C (حمض الأسكوربيك) ، ويمنعه ارتفاعجرعة vitamin C إدارة (≥ 1 جم / يوم) بسبب تقليل السيلينيت. أخيرًا ، لا ينبغي أن تؤخذ العوامل العلاجية التي تحتوي على السيلينايت مع ارتفاعجرعة مستحضرات حمض الاسكوربيك.

النقل والتوزيع في الجسم

بعد الامتصاص ، ينتقل السيلينيوم إلى كبد عبر البوابة وريد. هناك ، يتراكم السيلينيوم فيها البروتينات لتشكيل سيلينوبروتينات- P (SeP) ، والتي تفرز (تفرز) في مجرى الدم وتنقل عنصر التتبع إلى خارج الكبد ("خارج كبد") الأنسجة ، مثل الدماغ و الكلى. يحتوي SeP على ما يقرب من 60-65 ٪ من السيلينيوم الموجود في دم بلازما. يبلغ إجمالي مخزون السيلينيوم في الجسم عند البالغين حوالي 10-15 مجم (0.15-0.2 مجم / كجم من وزن الجسم). يوجد السيلينيوم في جميع الأنسجة والأعضاء ، على الرغم من وجوده توزيع غير متكافئ. تم العثور على أعلى تركيزات في كبدوالكلى قلبوالبنكرياس (البنكرياس) طحال, الدماغ، الغدد التناسلية (الغدد التناسلية) - خاصة الخصيتين (الخصيتين), كريات الدم الحمراء (أحمر دم خلايا) و الصفائح الدموية (صفائح الدم) [6-8 ، 10 ، 16 ، 28 ، 30 ، 31]. ومع ذلك ، تمتلك عضلات الهيكل العظمي أكبر نسبة من السيلينيوم بسبب وزنها المرتفع. هناك ، يتم تخزين 40-50 ٪ من مخزون السيلينيوم في الجسم. نسبة عالية من السيلينيوم من الكلى غالبًا ما ينتج عن ترسبات السلينيدات غير القابلة للذوبان (مركبات السيلينيوم المعدنية) نتيجة لزيادة التعرض ل المعادن الثقيلة، مثل زئبق (التعرض للملغم) و الكادميوم. داخل الخلايا (داخل الخلية) وخارج الخلية (خارج الخلية) ، يوجد السيلينيوم في الغالب في شكل مرتبط بالبروتين ونادرًا ما يكون في شكل حر. كريات الدم الحمراء, العدلات المحببة (أبيض دم الخلايا ، مثل الخلايا البلعمية ("خلايا زبال") جزء من الدفاع المناعي الفطري مع تأثير مضاد للميكروبات) ، الخلايا الليمفاوية (خلايا الدم البيضاء من الدفاع المناعي المكتسب ← الخلايا البائية ، الخلايا التائية ، الخلايا القاتلة الطبيعية التي تتعرف على المواد الغريبة ، مثل بكتيريا و الفيروسات، وإزالتها بالطرق المناعية) و الصفائح الدموية، تعمل كمكون لا يتجزأ من العديد الانزيمات والبروتينات ، مثل بيروكسيداز الجلوتاثيون (GSH-Px ، المضادة للأكسدة نشط → تقليل العضوية البيروكسيدات إلى ماء) و selenoproteins-W (SeW ، مكون من العضلات والأنسجة الأخرى) ، وهو مرتبط في الفضاء خارج الخلية ببروتينات البلازما ، مثل بروتين السيلينيوم P (ناقل السيلينيوم الأولي إلى الأنسجة المستهدفة) ، وبيتا جلوبيولين ، و الزلال. عادة ما يكون تركيز السيلينيوم في بلازما الدم أقل من تركيزه في كريات الدم الحمراء. النظائر توزيع أظهرت الدراسات أنه في وجود نقص السيلينيوم ، تحدث إعادة توزيع تجمعات السيلينيوم ، بحيث يحدث دمج السيلينيوم في بعض بروتينات السيلينيوم بشكل تفضيلي في أنسجة وأعضاء معينة على غيرها - "التسلسل الهرمي للبروتينات السلينيوم" [1 ، 7-9 ، 25] . في هذه العملية ، يتم تعبئة السيلينيوم بسرعة من الكبد والعضلات لصالح أنسجة الغدد الصماء والأعضاء التناسلية (الأعضاء التناسلية) والمركز الجهاز العصبي، على سبيل المثال ، لزيادة نشاط الفوسفوليبيد هيدرو بيروكسيد- GSH-Px (PH-GSH-Px ، المضادة للأكسدة نشط → تخفيض البيروكسيدات إلى ماء) أو ديوداز (تنشيط وتعطيل الغدة الدرقية هرمونات → تحويل طليعة الهرمون هرمون الغدة الدرقية (T4) إلى ثلاثي يودوثيرونين النشط (T3) و T3 وعكس T3 (rT3) إلى ثنائي يودوثيرونين غير نشط (T2)) لوظائف الجسم المهمة. بسبب إعادة توزيع السيلينيوم بين الأعضاء وأنواع الخلايا تحت الإمداد الهامشي ، تظل بعض الإنزيمات السلينوزيم نشطة بشكل تفضيلي بينما يُظهر البعض الآخر فقدًا سريعًا للنشاط نسبيًا. وفقًا لذلك ، يبدو أن البروتينات التي تتفاعل متأخرًا مع انخفاض النشاط في نقص السيلينيوم ويمكن إعادة تنشيطها بسرعة أكبر عن طريق استبدال السيلينيوم (المكملات الغذائية بالسيلينيوم) ذات صلة أعلى مقارنة ببروتينات السيلينيوم الأخرى في الكائن الحي. لتحديد حالة السيلينيوم ، كل من تركيز السيلينيوم في بلازما الدم (المعدل الطبيعي: 50-120 ميكروغرام / لتر ؛ مؤشر التغيرات قصيرة الأجل - حالة السيلينيوم الحادة) وتركيز السيلينيوم في كريات الدم الحمراء (معلمة طويلة الأجل) ذات الصلة الهيموغلوبين يتم استخدام المحتوى. نظرًا لأن السيلينيوم في البلازما مرتبط في الغالب بـ selenoprotein-P ، وهو بروتين سلبي في المرحلة الحادة (البروتينات التي ينخفض ​​تركيز مصلها أثناء الالتهاب الحاد) ، أو ضعف الكبد ، أو التفاعلات الالتهابية ، أو إطلاق السيتوكينات المسببة للالتهاب (المعززة للالتهاب) ، مثل مثل إنترلوكين 1 أو إنترلوكين 6 أو ورم التنخر يمكن أن يتداخل عامل ألفا (TNF-alpha) مع تحديد حالة السيلينيوم في بلازما الدم. بصورة مماثلة، سوء التغذية، نقص ألبومين الدم (انخفاض تركيز بروتين البلازما الزلال) ، مزمن غسيل الكلى (إجراء تنقية الدم للحالات المزمنة الفشل الكلوي) ، وعمليات نقل الدم (التسريب الوريدي لمركزات خلايا الدم الحمراء) ، قد يؤدي إلى نتائج خاطئة في تحليل حالة السيلينيوم في الدم.

الأيض

يمكن استقلاب السلينوميثيونين المشتق من النظام الغذائي ، بعد امتصاصه ، على وجه التحديد بدلاً من ميثيونين الأحماض الأمينية المحتوية على الكبريت إلى بروتينات مثل الزلال (بروتين بلازما الدم) ، سيلينوبروتين P و -W ، و الهيموغلوبين (حديد-تحتوي، أكسجين (O2) - نقل صبغة الدم الحمراء من كريات الدم الحمراء) ، وخاصة عضلات الهيكل العظمي ، ولكن أيضًا من كريات الدم الحمراء والكبد والبنكرياس والكلى و معدة. يعتمد تبادل الميثيونين لـ SeMet في التخليق الحيوي للبروتين على النسبة الغذائية للسيلينوميثيونين إلى الميثيونين ولا يبدو أنه يتم التحكم فيه بشكل متماثل. أثناء تحلل البروتين والأحماض الأمينية ، يتم إطلاق السيلينيوم من البروتينات المحتوية على SeMet والسيلينوميثيونين ، على التوالي ، ويستخدم في التخليق الحيوي للسيلينوسيستين - عملية ترانسيلناتيون. يتم تحويل السلينوميثيونين الممتص الذي لم يتم دمجه في البروتينات مباشرة إلى سيلينوسيستين في الكبد عن طريق تحويل الكبريت. يتحلل سيلينوسيستين أو سيلينوسيستين الذي يتم توفيره عن طريق الفم بواسطة تحويل SeMet في الكبد بواسطة بيريدوكسال معين فوسفات (PALP ، شكل نشط من البيريدوكسين (فيتامين ب 6) - لياز المعتمد على سيرين وسيلينيد الأحماض الأمينية (مركب من السيلينيوم و H2S) ، بينما يرتبط السيرين بنقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) الخاص بـ SeCys (الحمض الريبي النووي النقال ، باختصار حمض النووي الريبي الجزيء الذي يوفر amino الأحماض في التخليق الحيوي للبروتين) ، يخضع السلينيد لعملية تحويل إلى سيلينوفوسفات ، والتي تتفاعل مع السيرين لتشكيل سيلينوسيستين. يجعل الحمض النووي الريبي الناتج عن تحميل SeCys سيلينوسيستين متاحًا لإدماجه في سلسلة الببتيد للبروتينات المعتمدة على السيلينيوم و الانزيمات. لا توجد في الكائن البشري إمكانية نقل SeCys أو SeCys التي يتم تناولها عن طريق الفم نتيجة تحلل SeMet مباشرة إلى الحمض الريبي النووي النقال المناظرة واستخدامها في تخليق البروتينات السلينية. السيلانيت غير العضوي الممتص بشكل سلبي - بدون تخزين وسيط - يتم اختزاله مباشرة إلى السيلينايد في الكبد عن طريق عمل إنزيم الجلوتاثيون المختزل (إنزيم يقلل الجلوتاثيون ثنائي كبريتيد إلى اثنين من GSH الجزيئات) و NADPH (نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد فوسفات). يجب أولاً تحويل السيلينات غير العضوية التي تدخل الدم عن طريق الامتصاص النشط في الكبد إلى الأكسدة الأكثر ثباتًا من السيلينيت قبل أن يتم تحويلها إلى سيلينايد. يؤدي تحويل السلينيد إلى سيلينوفوسفات وتفاعله مع السيرين المرتبط بالحمض النووي الريبي إلى تكوين السيلينوستئين ، والذي يتم دمجه في البروتينات المعتمدة على السيلينيوم و الانزيمات عن طريق الحمض الريبي النووي النقال. يتوفر السيلينايت والسيلينات بشكل حاد كسلائف لتخليق السيلينوسيستين وبالتالي يتم استخدامهما كمكملات للتعويض عن النقص الحاد ، على سبيل المثال في طب العناية المركزة أو التطبيقات السريرية الأخرى. في المقابل ، لا يتوفر SeMet و SeCys بشكل مباشر بشكل مباشر بسبب تدهورها وإعادة تشكيلها ، على التوالي ، المطلوبة للتخليق الحيوي لـ SeCys. وفقًا لذلك ، لا يُتوقع حدوث تأثيرات حادة من أشكال السيلينيوم العضوي ، وهذا هو السبب في أن SeMet ، على سبيل المثال في الخميرة ، أكثر ملاءمة للمكملات الوقائية وطويلة الأجل. تحتوي جميع البروتينات ذات الأهمية الوظيفية المعتمدة على السيلينيوم في الكائن البشري على السيلينوسيستين - وهو شكل نشط بيولوجيًا من السيلينيوم. في المقابل ، لا يؤدي السلينوميثيونين أي وظيفة فسيولوجية معروفة في الجسم. SeMet يعمل فقط كمجمع سيلينيوم غير نشط استقلابيًا (تخزين السيلينيوم) ، ويعتمد حجمه (2-10 مجم) على الكمية التي يتم توفيرها غذائيًا (من خلال الطعام) ولا يخضع لتنظيم الاستتباب. لهذا السبب ، يتم الاحتفاظ بـ SeMet (الاحتفاظ به) في الكائن الحي لفترة أطول من السيلينوسيستين والسيلينيوم غير العضوي ، كما يتضح ، على سبيل المثال ، بنصف عمر أطول - SeMet: 252 يومًا ، سيلينيت: 102 يومًا - وتركيزات أعلى من السيلينيوم في مصل الدم وكريات الدم الحمراء بعد تناول SeMet عن طريق الفم مقارنة بكميات متساوية من الأشكال غير العضوية من السيلينيوم.

إفراز

يعتمد إفراز السيلينيوم على كل من حالة السيلينيوم الفردية والكمية الموردة عن طريق الفم. يتم إفراز السيلينيوم بشكل رئيسي من خلال الكلى في البول مثل أيون ثلاثي ميثيل سيلينيوم (Se (CH3) 3+) ، والذي يتكون من السلينيد بواسطة مثيلة متعددة (نقل مجموعات الميثيل (CH3)). في المناطق الفقيرة من السيلينيوم في أوروبا ، يمكن تسجيل إفراز كلوي للسيلينيوم من 10 إلى 30 ميكروغرام / لتر ، بينما في المناطق المجهزة جيدًا ، مثل الولايات المتحدة ، يمكن قياس تركيز السيلينيوم البولي من 40-80 ميكروغرام / لتر. في النساء المرضعات ، يمكن توقع فقد إضافي للسيلينيوم - اعتمادًا على الكمية التي يتم تناولها عن طريق الفم - من 5-20 ميكروغرام / لتر عن طريق حليب الثدي. عندما يتم تناول كميات أكبر من السيلينيوم ، يصبح الإفراج عن طريق الرئتين أكثر أهمية ، مع مركبات ميثيل السيلينيوم المتطايرة ، مثل ثوم- شم ثنائي ميثيل سيلينيد (Se (CH3) 2) المشتق من السلينيد ، ويتم إطلاقه عن طريق التنفس ("نفس الثوم") - علامة مبكرة على التسمم (التسمم). على عكس الآخرين أثر العناصر، مثل حديد, copperو zinc، التي يتم التحكم في استتبابها بشكل أساسي عن طريق الامتصاص المعوي ، يحدث التنظيم الاستتباري للسيلينيوم بشكل رئيسي من خلال إفراز الكلى (الذي يؤثر على الكلى) ، وفي حالة زيادة السيلينيوم ، بالإضافة إلى التنفس. وبالتالي ، في حالة نقص إمدادات السيلينيوم ، يتم تقليل الإفراز الكلوي (الإفراز) ، وفي حالة زيادة إمداد السيلينيوم ، إزالة عن طريق البول أو زيادة التنفس.