Prečo hovoria genetici o dvoch tvárach selénu?

22. jan. 2019 • Biologické vedy

Prečo hovoria genetici o dvoch tvárach selénu?

Selén (Selenium, Se) – stopový nekovový prvok s atómovým číslom 34 – je dôležitý pre zdravie človeka. Je súčasťou mnohých kľúčových metabolických procesov v ľudskom organizme. Názov prvku pochádza z gréckej mytológie a vyjadruje pomenovanie Mesiaca „selené“, ktorým chcel jeho objaviteľ – švédsky chemik Jöns Jacob Berzelius (mimochodom považovaný za jedného z troch „otcov“ modernej chémie) – v roku 1817 zdôrazniť jeho príbuznosť s prvkom telúrom. J. J. Berzelius prekvapivo objavil selén v bahne olovených komôr pri výrobe kyseliny sírovej. Selén sa získava z komorových kalov pri výrobe kyseliny sírovej. Vylúhovaním kalov v kyseline dusičnej vzniká kyselina seleničitá, ktorá sa potom redukuje na selén.

Prečo hovoríme o dvoch tvárach selénu?

Prv, než sa zoznámime s jednou z tvárí selénu, a to tzv. chemopreventívnou, zastavíme sa pri slove „chemoprevencia“, ktoré znamená využitie prírodných, syntetických a iných látok a faktorov na predchádzanie, potláčanie alebo oddialenie procesov iniciácie, promócie a progresie, t. j. procesov vedúcich k vzniku zhubných nádorov. Selén, patriaci medzi chemopreventívne prvky, je pre ľudský organizmus dôležitý ako antioxidant (chemická látka, ktorej prítomnosť v tele zabraňuje oxidačnému stresu a napr. brzdí procesy starnutia), antimutagén (zabraňujúci indukcii mutácií, alebo znižujúci ich počty), antikarcinogén (t. j. agens s protinádorovým účinkom), imunostimulátor (podporujúci delenie a výkonnosť bielych krviniek), antitrombotický faktor (tlmiaci agregáciu/zhlukovanie trombocytov), antisklerotický faktor (znižujúci „zlý“ cholesterol, resp. LDL cholesterol, skr. z angl. Low-Density Lipoprotein), atď. Selén je súčasťou viacerých významných bielkovín / selénoproteínov – enzýmov, ktoré zabezpečujú antioxidačnú ochranu organizmu pred hydroperoxidmi, lipohydroperoxidmi a voľnými radikálmi kyslíka (odborne nazývanými reaktívne formy kyslíka, skr. ROS z angl. Reactive Oxygen Species). Selenoproteíny regulujú viaceré vnútrobunkové procesy, potláčajú zápaly, alebo plnia iné významné funkcie (napr. aktiváciu hormónov štítnej žľazy). Bez selénu by ľudský organizmus nerástol, pečeň by neplnila svoju funkciu a netvorili by sa ani dôležité hormóny. Je známe, že primeraný príjem selénu je pre človeka nevyhnutný, ak chce mať zdravú pokožku, vlasy a ostrý zrak. Selén je súčasťou dôležitých antioxidačných enzýmov, ktoré sa nazývajú glutatiónperoxidázy a tioredoxínreduktázy, pričom na dosiahnutie ich optimálnej aktivity je potrebný dostatočný prísun selénu.

Glutatiónperoxidázy sa podieľajú na ochrane ľudského organizmu pred ROS. Selénoenzým tioredoxínreduktáza sa okrem iného podieľa na „obnovovaní“ funkcie (chemickej redukcii) vitamínov E a C. Selén spolu s vitamínom E dokáže minimalizovať toxické účinky olova a kadmia. Pozitívne tiež ovplyvňuje mechanizmy vrodenej bunkovej imunity, ako aj tvorbu protilátok, aktiváciu a dozrievanie T-lymfocytov. Hrá dôležitú úlohu pri protinádorovej imunitnej obrane a chráni organizmus proti vírusovým a bakteriálnym infekciám. Podporuje liečbu chorôb akou je skleróza multiplex, choroby srdcovo-cievneho systému, svalová distrofia, reuma a sexuálna impotencia orgánového pôvodu. To je jedna z tvári selénu, a to tá pozitívna.

Aká je druhá tvár selénu?

Selén prijímaný vo vysokých koncentráciách môže byť toxický predovšetkým pre zvieratá (napr. dobytok) a v zriedkavých prípadoch aj pre človeka a vyvolávať otravu, tzv. selenózu. „Všetkého veľa škodí“. Teda aj človek sa môže selénom predávkovať. Niektoré výskumy dokonca poukazujú na skutočnosť, že selén vo vysokých koncentráciách spôsobuje nielen akútnu toxicitu, ale vykazuje aj mutagénne a teratogénne účinky (vyvolávajúce vrodené vývojové chyby objavujúce sa počas vnútromaternicového vývoja).

O selenóze je známe, že môže byť akútna alebo chronická. Akútnu otravu selénom charakterizuje cesnakový zápach vychádzajúci z ústnej dutiny jedinca, pričom rovnako páchne aj jeho pot. Postihnutý jedinec pociťuje nevoľnosť často sprevádzanú vracaním. Pri chronickej otrave selénom bolo zaznamenaných viac symptómov, napr. vypadávanie vlasov, uvoľňovanie nechtov z nechtových lôžok, kožné ekzémy, poškodenie zubov, ale aj depresia, podráždenosť, bolesti hlavy a celková únava.

Ešte stále platí, že „všetko zlé, je na niečo dobré“, a preto sa vedci rozhodli zámerne využiť schopnosť selénu pôsobiť cytotoxicky na rakovinové bunky, inhibovať ich rast a delenie, a tak selénu vyčleniť významnú úlohu pri liečbe nádorových ochorení. Selén má teda veľký potenciál na to, aby bol využitý okrem prevencie aj pri liečbe rakoviny. Vďaka jednej z jeho tvári, tej pozitívnej (chemopreventívnej), selén môže preventívne zabrániť onkologickým chorobám a vďaka tej druhej (deštruktívnej pre nádorové bunky) môže selén prispieť k ich liečbe. V boji s nádorovými bunkami selén pôsobí skôr ako prooxidant než ako antioxidant, indukujúc apoptózu prostredníctvom oxidačného stresu. Ukázalo sa, že niektoré anorganické formy selénu majú sľubnú perspektívu z hľadiska ich využitia pri terapii nádorov. Odborníci už jednoznačne potvrdili, že selén buď samotný, alebo v kombinácii s inými liekmi, prípadne žiarením zvyšuje účinnosť protirakovinovej liečby.

Kde sa prirodzene selén nachádza?

V prírode je selén dostupný v dvoch hlavných formách, a to v anorganickej a organickej. Medzi anorganické formy patrí seleničitan a selenát. Hlavnými organickými formami sú selénoaminokyseliny. Selén, ktorý sa nachádza v pôde, sa Ilustračné foto: prvok selén; lker-Free-Vector-Images/dostáva do poľnohospodárskych plodín a krmovín. Rastliny a mikroorganizmy dokážu premeniť pôdne anorganické zlúčeniny selénu na aminokyselinu selénometionín. Organické a anorganické zlúčeniny selénu obsiahnuté v potravinách sa v tele živočíchov a človeka metabolicky degradujú na selénovodík, z ktorého sa zabudovaním selénu do molekuly cysteínu syntetizuje aminokyselina selénocysteín, ktorá je dôležitou štrukturálnou zložku selenoproteínov. Ľudský selénoproteóm (t. j. všetky bielkoviny človeka obsahujúce selén) pozostáva z 25 selénoproteínov. Preložené do bežnej reči to znamená, že v ľudských bunkách a tkanivách sa nachádza 25 selénoproteínov obsahujúcich aminokyselinu selénocysteín. Nadbytok selénu, ktorý sa neuplatní pri syntéze selénoproteínov, dokáže organizmus rýchlo eliminovať metyláciou, pri ktorej vznikajú viaceré metylované metabolity (niektoré majú aj dôležité biologické účinky), pričom nepotrebné sú z tela vylučované močom. 

Prečo je selén pre človeka dôležitý?

Ako sme už spomenuli, selén je esenciálny kofaktor pri tvorbe antioxidačných enzýmov – selénoproteínov, ktoré sa podieľajú na odstraňovaní nebezpečných hydroperoxidov a lipohydroperoxidov a regenerácii antioxidačných systémov. Chráni bunky tiež pred poškodením spôsobeným ROS, ktoré vyvolávajú v bunke tzv. oxidačný stres, ktorý je výsledkom narušenia rovnováhy medzi produkciou ROS a fungovaním antioxidačnej obrannej kapacity buniek. Selénoproteíny sa zúčastňujú na aktivácii, diferenciácii (funkčnej špecializácii) a proliferácii (delení) imunitných buniek pri oxidačnom strese. Treba však zdôrazniť, že sú to predovšetkým antioxidačné vlastnosti selénoproteínov, ktoré predstavujú základné mechanizmy, prostredníctvom ktorých sa realizuje antimutagénny a antikarcinogénny/protinádorový účinok selénu, čím sa zaraďuje medzi dôležité chemopreventívne faktory. Selén je teda antimutagén patriaci do skupiny tzv. dezmutagénov, ktoré vďaka antioxidačným vlastnostiam zabraňujú napr. environmentálnym mutagénnom nachádzajúcich sa v životnom prostredí človeka indukovať génové mutácie ešte skôr, ako „atakajú“ DNA. Okrem toho je selén schopný znižovať množstvo chromozómových aberácií (t. j. genetických poškodení týkajúcich sa štruktúry chromozómov), a teda pôsobiť ako antiklastogén. Vďaka stimulácii antioxidačných obranných mechanizmov selén tiež predstavuje dôležitý antikarcinogén, ktorý „má tu moc“ zabrániť vyvolaniu (iniciácii), promócii a progresii karcinogenézy, napr. po pôsobení voľných radikálov pri oxidačnom strese. Antikarcinogénne/protinádorové účinky selénu sa tiež pripisujú aj jeho schopnosti pozitívne modulovať funkcie imunitného systému človeka. Z genómových štúdií na viac vyplýva, že selén môže priamo ovplyvniť expresiu (transkripciu a transláciu) génov participujúcich na karcinogenéze. 

Čo spôsobuje nedostatočný prísun selénu?

Na zabezpečenie bunkových funkcií človeka je dôležitý primeraný prísun selénu, pričom jeho nadbytok, ako aj nedostatok môže viesť k závažným poruchám. Dlhodobý deficit selénu v strave človeka sa prejaví zvýšeným oxidačným stresom v bunkách, patologickými zmenami imunitných reakcií, zápalmi, alergickými stavmi a zníženou obrannou odpoveďou na vírusové infekcie. Chronický nedostatok selénu sa môže prejaviť autoimunitnými chorobami pečene, štítnej žľazy, kože, rôznymi infekciami, kardiovaskulárnymi chorobami, poruchami kognitívnych funkcií a paradoxne, podobne ako pri selenóze, aj depresiami.

Aký je optimálny denný príjem selénu?

Biologické aktivity selénu závisia okrem dávky aj od jeho chemickej formy. Organický selén sa absorbuje a metabolizuje inak ako anorganický, preto je aj ich biologická využiteľnosť rozdielna. Väčšina organických zlúčenín selénu sa absorbuje takmer úplne (od 85 % do 95 %), zatiaľ čo anorganický selén sa absorbuje u ľudí rozdielne (od 40 % do 70 %). Anorganický selén (napr. najpoužívanejšia a najlacnejšia forma – seleničitan sodný) sa vstrebáva oveľa horšie ako selén podávaný v organickej forme. Organický selén sa ukladá v tkanivách, anorganický selén, ktorý sa nevyužije na syntézu selénoenzýmov, sa vylúči močom.

Množstvo selénu v ľudskom tele však závisí nielen od príjmu v potravinách, ale aj od zdravotného stavu jedinca. V tele dospelého človeka sa nachádza približne 10 mg selénu, z toho sa približne polovica vyskytuje v pečeni, potom najviac v štítnej žľaze a obličkách. Svetová zdravotnícka organizácia stanovila optimálny denný príjem selénu v množstve 1 µg/kg, teda približne 50 – 200 µg/denne. U zdravých ľudí je uvedené množstvo dostupné v strave a deficiencia selénu je u nich pomerne zriedkavá. Nízke hodnoty selénu (denný príjem nižší ako 40 µg) sa vyskytujú hlavne u pacientov s črevnými poruchami, u ľudí vo vysokom veku, ako aj u ľudí žijúcich v lokalitách s nízkym obsahom selénu v pôde. Príjem selénu vykazuje veľké geografické rozdiely. Zatiaľ čo v Európe sú priemerné denné hodnoty okolo 40 µg, v USA presahujú 90 µg u žien a 130 µg u mužov, vo Fínsku alebo Japonsku je to vďaka obohacovaniu potravín o selén vyše 120 µg selénu denne. Európska pôda je v porovnaní s americkou a kanadskou žiaľ na selén pomerne chudobná. Slovenská republika, ako aj celý európsky región patrí medzi lokality s nízkou koncentráciou selénu v pôde, čo sa následne odráža v jeho nízkom obsahu v potravinách, a tým i v ľudskom organizme. Podľa štatistických údajov je príjem selénu na Slovensku len 38 µg/deň.

V akých potravinách nájdeme selén a do ktorých je potrebné selén pridávať?

potravinyAko významný ochranný faktor – antioxidant, si selén vyžaduje pozornosť a dostatočné informácie o jeho zastúpení v potravinách. Jednoznačne možno konštatovať, že selén je prítomný vo väčšine potravín a jeho bohatými zdrojmi sú orechy (najmä brazílske orechy a para orechy), ryby a iné produkty rybolovu, mäso (hovädzie, bravčové, hydina ), vnútornosti (obličky, pečeň), vajcia, mlieko a mliečne výrobky, zelenina (cibuľa, cesnak, rajčiny, brokolica, šošovica), ovocie (citrusové plody, avokádo). Rôzne anorganické a organické formy selénu sa nachádzajú aj v takých bežne dostupných potravinách, akými sú napr. chlieb a iné múčne produkty.

V poslednom čase sa začínajú niektoré potraviny (napr. margaríny a cereálie) a živočíšne krmivá zámerne obohacovať o selén. Pridávanie selénu do potravín potravinári nazývajú fortifikácia a pridávanie selénu do živočíšnych krmív a veterinárnych prípravkov označujú poľnohospodári termínom suplementácia. (Fortifikácia je spôsob pridávania nutrične prospešných látok ako sú vitamíny, minerálne látky a iné živiny do potravín za účelom znížiť dôsledky ich deficitu, alebo nahradiť látky, ktorých obsah klesol pri spracovaní). Deficit selénu v pôde sa upravuje, buď prídavkom zlúčenín selénu do hnojív, alebo priamou aplikáciou do pôdy. Nie je žiadnym tajomstvom, že sa na trhu objavujú rôzne výživové doplnky líšiace sa obsahom selénu, pričom tie, ktoré sú určené pre zvieratá sú obyčajne anorganické, zatiaľ čo väčšina doplnkov vhodných pre ľudí obsahuje organické formy selénu. 

Poznatky, týkajúce sa selénu ako prvku s „dvomi tvárami“, umožňujú tento esenciálny stopový prvok prirovnať k dvojsečnej zbrani. Na jednej strane selén, ktorého chemopreventívna aktivita bola potvrdená vo väčšine epidemiologických štúdií, zabraňuje vzniku nádorov prostredníctvom viacerých protirakovinových aktivít, na druhej strane ho možno prirovnať k ostrému meču, ktorý selektívne zabíja nádorové bunky prostredníctvom mechanizmov, ktoré pravdepodobne využívajú zvýšenú tvorbu ROS (prooxidačnú aktivitu), indukciu poškodenia DNA a aktiváciu apoptózy.

 

Autor: prof. RNDr. Eva Miadoková, DrSc. pre redakciu Veda na dosah, Katedra genetiky Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave

Foto: z archívu prof. RNDr. Evy Miadokovej, DrSc.

Ilustračné foto: prvok selén; lker-Free-Vector-Images/

Redigovala a uverejnila: VČ

 

Viac článkov o genetike od profesorky Evy Miadokovej na portáli VEDA NA DOSAH

Hore
Bratislavská vedecká cukráreň
Aurelium - centrum vedy
Publikácie Veda v CENTRE
kúpa časopisov jún 2016
Quark_2019
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Extrapolácie 2019
Zaujímavosti vo vede
5, 6 správne urobených espresso káv z odrody arabica predstavuje max. odporúčanú dennú dávku kofeínu
Zistite viac