ORGANIZMY LUDZI I ZWIERZĄT

Selen w organizmach występuje w ilościach śladowych, ale mimo to jest niezbędnym mikroelementem potrzebnym do prawidłowego funkcjonowania organizmów ludzkich i zwierzęcych. Od momentu odkrycia aż do końca lat pięćdziesiątych XX w. uważano go wyłącznie za substancję toksyczną. Zatrucie selenem, czyli selenoza, powodowało ostrą niedokrwistość, atrofię mięśnia ser­ cowego i narządów miąższowych, sztywnienie kości, łysienie, ślepotę. Objawy te obserwowano zarówno u ludzi, jak i zwierząt na terenach tzw. anomalii selenowej, gdzie zawartość selenu w glebie jest około 1000 razy większa od średniej zawartości, np. w chińskiej prowincji Enshi czy na terenach północ­ no-zachodnich stanów USA [2]. Selen do organizmu może przedostawać się też drogą oddechową. Jego stężenie w powietrzu nie powinno przekraczać 0,2 mg/m3 [16]. Wydalanie nadmiaru tego pierwiastka z organizmu następuje z potem w postaci lotnego dimetyloselanu i dimetylodiselanu oraz z moczem w postaci nielotnych soli zawierających jon metyloselanowy (CH3)3Se+. Te

metylowe pochodne są ostatnim etapem metabolizmu i detoksyfikacji selenu przez organizmy żywe [17], Jednak szkodliwy dla zdrowia jest nie tylko wysoki poziom selenu, lecz nawet w większym stopniu, jego niedobór. W latach sześć­ dziesiątych stwierdzono występowanie u mieszkańców chińskiej prowincji Ke- shan licznych schorzeń kardiomiopatycznych, co było, jak się okazało, konsek­ wencją bardzo małej zawartości selenu w glebie w tym regionie. W wyniku intensywnych badań stwierdzono, że uzupełnienie diety w selen ma istotne znaczenie w profilaktyce chorób serca, wątroby oraz procesów nowotworo­ wych. Jednak w odróżnieniu od innych mikroelementów, różnica między iloś­ cią fizjologiczną a szkodliwą jest dla selenu bardzo mała [2, 18]. Zarówno jego niedobór, jak i nadmiar mogą powodować stany chorobowe i zatrucia.

Selen odgrywa główną rolę biochemiczną jako składnik białek enzymaty­ cznych. Najlepiej poznanym selenoenzymem jest peroksydaza glutationowa, której centrum aktywnym jest selenocysteina. Enzym ten katalizuje biosyntezę glutationu, trójpeptydu biorącego udział w ochronie lipidów przed utleniają­ cym działaniem H 20 2 i nadtlenków organicznych [19].

Enzymatyczna redukcja wolnych form tlenu zapobiega wywołującemu ró­ żne schorzenia „stresowi utleniającemu”. Rozkład nadtlenków chroni bowiem składniki komórek (np. DNA), a przede wszystkim ich błony, przed zniszcze­ niem przez utlenienie. Selen wpływa też na biosyntezę reduktazy glutationowej, enzymu, który katalizuje redukcję utlenionej formy glutationu (GSSG) do zre­ dukowanej (GSH), a więc postaci, która bierze udział w rozkładzie wspomnia­ nych uprzednio nadtlenków. Dotychczas zidentyfikowano kilkanaście enzyma­ tycznych białek zawierających selen (o masach cząsteczkowych w granicach

12100-75 400), które pełnią ważne funkcje w organizmach żywych, jak np. dehydrogenaza mrówczanowa, reduktaza glicynowa, hydroksylaza kwasu ni­ kotynowego, dehydrogenaza ksantynowa oraz tiolaza [20].

Prowadzone od wielu lat badania dotyczące biochemicznych funkcji selenu wykazały, że pierwiastek ten tworzy głównie połączenia typu RS-Se-SR z mer- kaptanowymi grupami białek, tzw. trójsiarczki. Połączenia te znacznie łatwiej niż disulfidy (RS-SR) uczestniczą w reakcjach z tiolami [20]. Te reakcje wymiany są jednym z niezbędnych etapów warunkujących aktywny transport przez błony komórkowe, podział komórkowy lub biologiczną aktywność enzymów.

2GSH + H20 2 2HzO + GSSG,

2GSH + ROOH -> ROH + HzO + GSSG.

glutation zredukowany glutation utleniony SH S /

\

Białko + RS—Se—SR -» Białko Se+2RSH.

\ /

SH S

Stwierdzono na przykład, że selenowa pochodna 2-merkaptoetanolu [Se-iSCHzCHaOH^], wprowadzając atom selenu do zredukowanej rybonuk- leazy, uaktywnia to białko w reakcjach wymiany z dolami [21], W nieobecno­ ści związku selenu wydajność reakcji jest znikoma.

Wewnątrzkomórkowej akumulacji selenu towarzyszy synteza selenoamino- kwasów, głównie selenocysteiny i selenometioniny. Może także przebiegać nie­ specyficzne zastępowanie aminokwasów siarkowych przez aminokwasy seleno­ we w strukturze różnych białek oraz specyficzne wbudowywanie selenocysteiny rozpoznawane w wypadku syntezy peroksydazy glutationowej. Selenometioni- na może być wbudowywana w miejsce metioniny przez zastąpienie tego amino­ kwasu w metionylo-tRNA [22], Proces ten ma szczególne znaczenie w biał­ kach bogatych w metioninę, jak tiolaza, ff-galaktozydaza lub syntetaza gluta­ minowa. Najbardziej wzmożone przemiany metaboliczne selenozwiązków przebiegają w wątrobie oraz nerkach; w pozostałych organach natomiast pro­ cesy te zachodzą z mniejszą aktywnością.

Selen również ułatwia przyswajanie witaminy E i reguluje jej funkcje fizjo­ logiczne [20]. Oba te składniki działają synergetycznie w ochronie błon mito- chondriów, mikrosomów i cytochromów przed utleniającym działaniem tłusz­ czów, uczestnicząc aktywnie w przenoszeniu elektronów z białkowych wiązań. Selen jest nieodzowny w pracy mięśnia sercowego i naczyń krwionośnych, stymuluje układ odpornościowy organizmu oraz zapobiega, a przynajmniej opóźnia procesy starzenia się tkanek, a więc „odmładza”. Niedobory selenu w diecie wpływają na częstsze występowanie choroby naciśnieniowej. Niski poziom selenu we krwi mieszkańców jest łączony z częstszym występowaniem chorób nowotworowych na tych terenach [17].

Selen w nietrujących dawkach wpływa na zmniejszenie toksycznego dzia­ łania związków kadmu, srebra, ołowiu. Powstają łatwo selenki tych metali, które ze względu na małą rozpuszczalność podlegają wyłączeniu z procesów biochemicznych [2], Niewykluczone, że ta właśnie cecha stanowi o antynowo- tworowym działaniu selenu. W eksperymentach prowadzonych na zwierzętach potwierdzono osłonową rolę związków selenu przed toksycznym działaniem promieniowania jonizującego [23], Łagodzi on też uboczne skutki chemotera­ pii, szczególnie kardiotoksyczne działanie preparatów cisplatyny [23],

Do optymalnej przemiany biologicznej potrzebna jest określona dzienna dawka selenu. Zapotrzebowanie dorosłego człowieka wynosi 50 70 pg Se dziennie i nie powinna przekraczać 200 pg [24]. Średnio przyjmuje się 1 pg Se na 1 kg masy ciała.

Znaczne ilości selenu występują w kukurydzy, pszenicy, pomidorach, czos­ nku, roślinach strączkowych i grzybach. Bogatym źródłem selenu są także drożdże oraz podroby i ryby. Dużo zawierają go również jajka, szczególnie żółtko, w którym stężenie selenu jest 5 razy większe niż w białku i występuje on w szczególnie korzystnej konfiguracji z witaminą E. Selen jest przyswajalny lepiej z produktów pochodzenia roślinnego niż zwierzęcego. Człowiek jest

mniej czuły na przedawkowanie selenu niż zwierzęta, których zapotrzebowanie pokrywa pasza o zawartości około 100 pg Se/kg. Najczęściej stosowanymi sposobami zwiększenia zawartości selenu w artykułach spożywczych jest uzu­ pełnianie preparatami selenowymi pasz dla zwierząt hodowlanych oraz jego dodatek do nawozów mineralnych. Krajem, w którym w imponujący sposób zwiększono zawartość selenu w żywności, jest Finlandia, gdzie od 1984 r. stoso­ wane jest wzbogacanie nawozów selenianem(IV).