Paweł Zagrodzki, Małgorzata Fularz, Paweł Paśko
CHARAKTERYSTYKA SUPLEMENTÓW DIETY ZAWIERAJĄCYCH SELEN
Zakład Bromatologii Uniwersytetu Jagiellońskiego Collegium Medicum w Krakowie
Kierownik: dr hab. P. Zagrodzki
Słowa kluczowe: selen, suplementy, biodostępność, bioprzyswajalność. Key words: selenium, supplements, bioaccessibility, bioavailability. Rozwój badań nad biochemią selenu
Biochemia selenu jest szybko rozwijającą się dziedziną nauki. Kamieniem mi-lowym w jej rozwoju w latach 70. XX wieku była identyfi kacja selenocysteiny w centrum aktywnym peroksydazy glutationowej (1, 2). Jest to powszechnie wy-stępujący enzym o działaniu antyoksydacyjnym. Niespełna dwie dekady później, wysiłki badawcze kilku grup na świecie dotyczące dejodaz jodotyroninowych zostały uwieńczone sukcesem (3–5). Stwierdzono wówczas, że pomimo różnic w budowie, rozmieszczeniu tkankowym, mechanizmie katalizowanych reakcji i specyfi ce substratowej, są one selenoenzymami. Dejodazy odgrywają kluczową rolę w metabolizmie hormonów tarczycy u ludzi i zwierząt. Nieco wcześniej, bo na przełomie lat 70. i 80. XX wieku odkryto selenobiałko P i wykazano, że zawiera selen w formie dziesięciu reszt selenocysteinowych. Jednak bardziej szczegółowe badania nad tym białkiem przeprowadzono w ciągu ostatnich dwudziestu lat (6, 7). W tym czasie odkryto również wiele innych selenobiałek u Prokariota i Eukariota, a także wyjaśniono mechanizmy syntezy selenoenzymów (8–10). Dzięki badaniom w dziedzinie biochemii selenu oraz znajomości ludzkiego genomu, wiadomo obec-nie, iż w organizmie człowieka występuje 25 kodowanych selenobiałek. Ich nazwy zostały usystematyzowane w 2016 r. (11).
Selen w świecie roślin i zwierząt
Selen może mieć korzystny wpływ ma procesy kiełkowania, szybkość wzro-stu, wydajność plonów oraz zdrowie roślin podczas całego ich cyklu życiowego. Może także stymulować produkcję związków bioaktywnych, odznaczających się silnym działaniem antyoksydacyjnym. Niektóre z tych związków mają wpływ na kolor, smak i zapach roślin (12). Selen, w odróżnieniu od siarki, nie jest jednak pierwiastkiem niezbędnym dla roślin. Jest natomiast pierwiastkiem niezbędnym dla zwierząt i ludzi (13).
Zawartość selenu w diecie człowieka zależy od wielu czynników. Kluczowe znaczenie ma dystrybucja selenu w środowisku oraz forma chemiczna, w
ja-kiej występuje. To z kolei zależy od przebiegu cyklu biogeochemicznego selenu, a zwłaszcza roli atmosfery w tym procesie. Poprzez suchą i mokrą depozycję pyłów zawierających selen, atmosfera, która spełnia rolę przejściowego rezerwu-aru tego pierwiastka, może być jego źródłem na terenach lądowych. Stężenia selenu w glebie, a więc także w łańcuchu pokarmowym, mogą ulegać zmianie na przestrzeni lat – w zależności od zmieniających się warunków klimatycznych i właściwości gleby (14).
Ogólne wiadomości o suplementach selenu
Stężenie selenu w środowisku przyrodniczym w większości regionów świata jest stosunkowo niskie, co powoduje, że spożycie tego pierwiastka jest mniejsze od wartości zalecanych (14). W odniesieniu nie tylko do selenu, ale także innych pierwiastków, jak np. żelazo albo cynk, używa się pojęcia „ukrytego głodu”, czyli niedoboru składników mineralnych, nieuświadamianego sobie przez ogół konsu-mentów. W takiej sytuacji można albo zaopatrywać rynek w żywność specjalnie wzbogaconą w niektóre pierwiastki, albo zachęcać konsumentów do spożywania odpowiednich suplementów diety. Światowymi liderami produkcji suplementów za-wierających selen są fi rmy: Alltech, Angel, Biorogin, Cypress, Lallemand, Lesaffre i PharmaNord. Od niedawna na znaczeniu zyskują producenci z Chin (np. Se-Run Health Industry Group), z rejonu Enshi, bogatego w ten pierwiastek w środowisku przyrodniczym.
Suplementy diety z selenem zawierają ten pierwiastek w różnych posta-ciach, jako selen organiczny i nieorganiczny. Forma nieorganiczna to najczęściej selenia(IV) sodu oraz selenian(VI) sodu. Natomiast w formie organicznej selen wy-stępuje głównie jako selenometionina lub Se-metyloselenocysteina. Zawartość sele-nometioniny powyżej 60% masy suplementu decyduje o uznaniu go za organiczną formę selenu. Selenometionina może być podawana w postaci czystego związku, ale najczęściej jest składnikiem drożdży Saccharomyces cerevisiae, hodowanych na podłożu wzbogaconym w selen. W niektórych suplementach, pojawiających się w ostatnich latach na rynku, selen występuje w formie kompleksów z czynnikami chelatującymi takimi jak glicynian lub asparaginian.
Deklaracja producenta dotycząca formy, w jakiej występuje selen, nie zawsze ściśle odpowiada stanowi faktycznemu, ponieważ dokładne jej ustalenie, zwłaszcza w preparatach organicznych o skomplikowanej matrycy, jak np. drożdże, wymaga przeprowadzenia zaawansowanych badań specjacyjnych, które mogą być wykona-ne przez stosunkowo nieliczwykona-ne laboratoria na świecie. Poza selenometioniną, jako głównym składnikiem, selenowane drożdże mogą zwierać wiele innych niskoczą-steczkowych, organicznych i nieorganicznych połączeń selenu. Wśród nich warto wymienić: selenocysteinę, S-(metyloseleno)cysteinę, seleno-γ-glutamylo-cysteinę, N-(2,3-dihydroksy-1-oksopropylo)-selenocysteinę, N-(2,3-dihydroksy-1-oksopro-pylo)-selenohomocysteinę, seleno-S-adenozylo-homocysteinę, selenohomocystynę, Se-tlenek selenometioniny, dimetylodiselenek, Se-(metylo)selenocysteinę, selenian(VI), selenia(IV), selenoglutation, selenodiglutation oraz inne związki selenu, dotychczas niezidentyfi kowane (15–19). Mogą to być produkty oksydatywnej degradacji selenometioniny oraz produkty ich reakcji ze sobą i/lub innymi składnikami
suple-mentu, np. cysteiną lub cystyną (18). Selen wbudowuje się w strukturę związków występujących w drożdżach w sposób niespecyfi czny, zastępując siarkę, nie istnieją bowiem specyfi czne molekularne mechanizmy inkorporacji tego pierwiastka do proteomu drożdży (19).
Sięgając po suplement diety, ważna jest wiedza na temat biodostępności selenu z takiego preparatu, rodzaju metabolitów selenu, jakie powstają ze związków za-wartych w tym preparacie, a także późniejszej dystrybucji tych związków w tkan-kach. Zagadnienia te wciąż wymagają dokładniejszego przebadania. Warto zwrócić uwagę, że na opakowaniach suplementów zawierających selen podana jest data przydatności do spożycia, natomiast nie zawsze podana jest data produkcji, i dlate-go nie zawsze wiadomo, jak dłudlate-go produkt przebywał na półce przed zakupieniem. Trudno zatem przewidzieć jak daleko postąpiły procesy degradacji pierwotnych składników takiego suplementu (18).
Biodostępność i bioprzyswajalność selenu z różnych preparatów
Z żywieniowego punktu widzenia należy rozróżnić pojęcie „bioaccessibility” od „bioavailability” (20). Biodostępność (ang. bioaccessibility) selenu określa tę ilość spożytego selenu, która jest uwalniana z pokarmu do światła jelit i może być przyswojona poprzez błonę śluzową jelit. Natomiast bioprzyswajalność (ang. bioavailability) selenu odnosi się do tej frakcji selenu, która została efektywnie za-absorbowana przez nabłonek jelit, dotarła do układu krążenia i może być następnie wykorzystana do syntezy selenobiałek.
Niedzielski i współpr. (21) dokonali analizy 86 suplementów diety zawierających selen, dostępnych na polskim rynku, zarówno w aptekach jak i w marketach czy sklepach spożywczych, pod względem biodostępności selenu z tych preparatów. Próbki suplementów zostały poddane ekstrakcji rozpuszczalnikami, które imitowa-ły warunki występujące w układzie pokarmowym człowieka. Warunki w żołądku zostały odtworzone przy użyciu kwasu solnego, natomiast warunki w jelicie zo-stały odtworzone przy użyciu buforu fosforanowego. Wykazano, iż w przypadku kwasu solnego, 92% próbek rozpuściło się w czasie nie przekraczającym 60 min. W przypadku buforu fosforanowego 44% próbek rozpuściło się w czasie krótszym niż 30 min, w przypadku 22% próbek czas ten był większy niż 30 min ale mniej-szy niż 60 min, natomiast dla pozostałych próbek czas rozpuszczania przekroczył 60 min. Z danych tych wynika, iż większość z substancji aktywnych zawartych w badanych suplementach jest łatwo dostępna do wchłaniania z przewodu po-karmowego. W tych samych badaniach wyznaczono całkowitą zawartość selenu w każdym z preparatów i porównano z deklaracją producenta. W przypadku 52% suplementów faktyczna całkowita zawartość selenu stanowiła 12–90% wartości deklarowanej przez producenta; 12% suplementów zawierało selen w ilości poniżej 30% wartości deklarowanej. Ilości zbliżone do deklarowanych (90–110% warto-ści deklarowanej przez producenta) stwierdzono w 14% suplementów, natomiast wartości wyższe (110–280%) w pozostałych próbkach (34%). Wyniki tej części omawianych badań nasuwają oczywisty wniosek, iż w przypadku znacznej więk-szości suplementów diety (86%), całkowita zawartość selenu wyraźnie odbiegała od zadeklarowanej przez producenta preparatu (21).
Nieco inne podejście do problematyki biodostępności i bioprzyswajalności se-lenu zostało przedstawione w pracy Thiry i współpr. (22), którzy pierwszy etap trawienia w układzie pokarmowym zasymulowali za pomocą roztworu pepsyny w środowisku kwaśnym, drugi etap – w środowisku obojętnym przy użyciu pankre-atyny i soli żółciowych, natomiast przenikanie związków selenu przez barierę bło-ny jelitowej stosując komórkowy model Caco-2. Wyznaczona w ten sposób biodo-stępność preparatów zawierających selenian(VI), selenowane drożdże i selenia(IV) układała się w porządku, odpowiednio: 100, 80 i 57%. Niższa biodostępność selenu z drożdży może być uzasadniona tym, że głównym składnikiem selenowym droż-dży jest selenometionina, która w znacznym stopniu jest wbudowana w strukturę białek. Także inne związki selenu w drożdżach mogą wykazywać ograniczoną biodostępność. I wreszcie sam fakt istnienia matrycy organicznej odróżnia drożdże od suplementów nieorganicznych, wpływając na biodostępność selenu. Biodostęp-ność tego pierwiastka z drożdży można zwiększyć wydłużając proces trawienia in vitro do kilku godzin, co wydaje się jednak mało realistyczne w warunkach in vivo. Bioprzyswajalność była największa w przypadku selenianu(VI) (14%) i znacznie mniejsza w przypadku pozostałych suplementów (7% – drożdże, ~1% selenian(IV)). Mimo wysokiej bioprzyswajalności czystej selenometioniny (rzędu 50%), jej niska biodostępność z selenowanych drożdży decyduje o niskiej całkowi-tej bioprzyswajalności pierwiastka z tego rodzaju suplementu (22).
Przegląd suplementów zawierających selen dostępnych na polskim rynku farmaceutycznym
W roku 2016 przeprowadziliśmy badanie polskiego rynku suplementów pod kątem preparatów zawierających w swoim składzie selen. W tym celu dokonano przeglądu źródeł internetowych oraz spisów preparatów dostępnych w aptekach. Całkowita liczba znalezionych suplementów diety zawierających selen wynosiła 614 (pełna lista u autorów). Preparaty zawierające selen miały najczęściej postać tabletek (241 preparatów, 39%), kapsułek (219, 36%), rzadziej – tabletek powle-kanych lub musujących, saszetek, proszków, czy płynów (3–4%). Bardzo rzadko selen występował w formie tabletek do ssania lub do żucia, drażetek, cukierków, żelek czy syropu.
Zawartość selenu podano jedynie w 296 suplementach (48%). W bardzo małych dawkach (poniżej lub równych 10 μg selenu/tabletkę (kapsułkę)) selen występował w 32 preparatach (10%)1. W grupie preparatów zawierających nieco wyższe dawki
selenu, lecz wciąż poniżej dawki zalecanej, odnotowano 130 pozycji (44%). Zale-caną, dobową dawkę selenu dla osoby dorosłej (55 μg) zawierało 59 preparatów (20%), powyżej tej dawki znalazło się 39 preparatów (13%), w tym 12 z dawką 100 μg i 8 z dawką 200 μg, które są najczęściej zalecane pacjentom z niedoborami se-lenu lub bywają stosowane w badaniach nad skutkami suplementacji diety selenem u ludzi. W większości preparatów formą chemiczną selenu był selenia(IV) sodu (225 preparatów, 76%), rzadziej selenometionina (32 preparaty, 11%) lub drożdże wzbogacone w selen (39 preparatów, 13%). Dodatkowo, na polskim rynku
ceutycznym obecne są również preparaty zawierające aminokwasowe kompleksy selenu.
Podsumowanie
Na polskim rynku suplementów diety dostępnych jest kilkaset preparatów za-wierających selen. Zawartość selenu w połowie z nich nie jest zadeklarowana przez producenta. Zalecaną, dobową dawkę selenu dla osoby dorosłej zawiera (deklara-tywnie) ok. 20% preparatów, natomiast ilości zbliżone do deklarowanych (90–110% wartości deklarowanej przez producenta) występują w odsetku zaledwie kilkunastu procent suplementów. Ilość, rodzaj oraz stabilność chemiczna związków selenu w składzie większości preparatów selenowych nie są dokładnie ustalone. Z tych powodów zarówno skuteczność jak i ryzyko związane z suplementacją selenem pozostają określone w sposób bardzo przybliżony.
P. Z a g r o d z k i, M. F u l a r z, P. P a ś k o
THE CHARACTERISTICS OF SELENIUM CONTAINING SUPPLEMENTS
PIŚMIENNICTWO
1. Flohe L., Günzler W.A., Shock H.H.: Glutathione peroxidase: A selenoenzyme. FEBS Lett. 1973; 32: 132-135. – 2. Rotruck J.T., Pope A.L., Ganther H.E., Swanson A.B., Hafenan D., Hoekstra W.G.: Selenium: biochemical role as a component of glutathione peroxidase. Science 1973; 179: 588-590. – 3.
Behne D., Kyriakopoulos A., Meinhold H., Köhrle J.: Identifi cation of type I iodothyronine 5’-deiodinase
as a selenoenzyme. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1990; 173: 1143-1149. – 4. Berry M., Banu L.,
Larsen P.: Type I iodothyronine deiodinase is a selenocysteine-containing enzyme. Nature, 1991; 349:
438-440. – 5. Arthur J., Nicol F., Grant E., Beckett G.: The effects of selenium defi ciency on hepatic type I iodothyronine deiodinase and protein disulphide isomerase assessed by activity measurements and affi nity labelling. Biochem. J. 1991; 274: 297-300. – 6. Mostert V.: Selenoprotein P: properties, functions, and regulation. Arch. Biochem. Biophys. 2000; 376: 433-438. – 7. Burk R.F., Hill K.E.: Regulation of selenium metabolism and transport. Annu. Rev. Nutr. 2015; 35: 109-134. – 8. Kryukov
G.V., Kryukov V. M., Gladyshev V.N.: New mammalian selenocysteine-containing proteins identifi ed
with an algorithm that searches for selenocysteine insertion sequence elements. J. Biol. Chem. 1999; 274: 33888-33897. – 9. Kryukov G.V., Castellano S., Novoselov S.V., Lobanov A.V., Zehtab O., Guigó R.,
Gladyshev V.N.: Characterization of mammalian selenoproteomes. Science. 2003; 300: 1439-1443. – 10. Lobanov A.V., Hatfi eld D.L., Gladyshev V.N.: Eukaryotic selenoproteins and selenoproteomes. Biochim.
Biophys. Acta. 2009; 1790(11): 1424-1428.
11. Gladyshev V.N., Arnér E.S., Berry M.J., Brigelius-Flohé R., Bruford E.A., Burk R.F., Carlson
B.A., Castellano S., Chavatte L., Conrad M., Copeland P.R., Diamond A.M., Driscoll D.M., Ferreiro A., Flohé L., Green F.R., Guigó R., Handy D.E., Hatfi eld D.L., Hesketh J., Hoffmann P.R., Holmgren A., Hondal R.J., Howard M.T., Huang K., Kim H.Y., Kim I.Y., Köhrle J., Krol A., Kryukov G.V., Lee B.J., Lee B.C., Lei X.G., Liu Q., Lescure A., Lobanov A.V., Loscalzo J., Maiorino M., Mariotti M., Sandeep Prabhu K., Rayman M.P., Rozovsky S., Salinas G., Schmidt E.E., Schomburg L., Schweizer U., Simonović M., Sunde R.A., Tsuji P.A., Tweedie S., Ursini F., Whanger P.D., Zhang Y.: Selenoprotein
gene nomenclature. J. Biol. Chem. 2016; 291: 24036-24040. – 12. Chomchan R., Siripongvutikorn S.,
Puttarak P.: Selenium bio-fortifi cation: an alternative to improve phytochemicals and bioactivities of
plant foods. FFHD 2017; 7: 263-279. – 13. Schweizer U., Fradejas-Villar N.: Why 21? The signifi cance of selenoproteins for human health revealed by inborn errors of metabolism. FASEB J. 2017; 30: 3669-3681. – 14. Jones G.D., Droz B., Greve P., Gottschalk P., Poffet D., McGrath S.P., Seneviratne S.I.,
Smith P., Winkel L.H.: Selenium defi ciency risk predicted to increase under future climate change. Proc.
Natl. Acad. Sci. U S A. 2017; 114: 2848-2853. – 15. Preud’homme H., Far J., Gil-Casal S., Lobinski
R.: Large-scale identifi cation of selenium metabolites by online size-exclusion-reversed phase liquid
chromatography with combined inductively coupled plasma (ICP-MS) and electrospray ionization linear trap-Orbitrap mass spectrometry (ESI-MSn). Metallomics. 2012; 4: 422-432. – 16. Bierla K., Bianga J.,
Ouerdane L., Szpunar J., Yiannikouris A., Lobinski R.: A comparative study of the Se/S substitution in
methionine and cysteine in Se-enriched yeast using an inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP MS)-assisted proteomics approach. J. Proteomics. 2013; 87: 26-39. – 17. Rampler E., Rose S., Wieder
D., Ganner A., Dohnal I., Dalik T., Hann S., Koellensperger G.: Monitoring the production process of
selenized yeast by elemental speciation analysis. Metallomics. 2012; 4: 1176-1184. – 18. Amoako P.O.,
Uden P.C., Tyson J.F.: Speciation of selenium dietary supplements; formation of S-(methylseleno)cysteine
and other selenium compounds. Anal. Chim. Acta 2009; 652: 315-323. – 19. Rao Y., McCooeye M.,
Windust A., Bramanti E., D’Ulivo A., Mester Z.: Mapping of selenium metabolic pathway in yeast by
liquid chromatography-Orbitrap mass spectrometry. Anal. Chem. 2010; 82: 8121-8130. – 20. Galanakis
Ch.: Nutraceutical and Functional Food Components, Effects of Innovative Processing Techniques.
Academic Press, 1st Edition, 2017.
21. Niedzielski P., Rudnicka M., Wachelka M., Kozak L., Rzany M., Wozniak M., Kaskow Z.: Selenium species in selenium fortifi ed dietary supplements. Food Chem. 2016; 192: 454-459. – 22. Thiry C.,
Sch-neider Y., Pussemier L., De Temmerman L., Ruttens A.: Selenium bioaccessibility and bioavailability
in Se – enriched food supplements. Biol. Trace. Elem. Res. 2013; 152: 152-160. Adres: 30-688 Kraków, ul. Medyczna 9
