Artykuł naukowy

Jolanta Karwat
Rola Selenu i selenoprotein w organizmie ludzkim.
Selen jest mikroelementem posiadającym „dwa oblicza” pomimo, iż jest to
pierwiastek niezbędny dla prawidłowego funkcjonowania ludzkiego organizmu, nadmierne
jego pobranie może prowadzić do zaburzeń w homeostazie organizmu, a nawet do śmierci.
Różnica pomiędzy dawką niezbędną a toksyczną jest niewielka: dzienne spożycie selenu
poniżej 0,1mg/kg masy ciała przyczynia się do wystąpienia niedoborów tego pierwiastka w
organizmie natomiast spożycie ilości powyżej 1mg/kg masy ciała może powodować działanie
toksyczne [13, 34].
Selen w środowisku i w organizmie człowieka.
Selen jest naturalnym składnikiem skorupy ziemskiej. Wartości stężeń tego
pierwiastka, w glebach, w których ilości selenu określa się jako nietoksyczne, wahają się w
granicach od 0,01 do 2 mg/kg [4, 29]. większe jego nagromadzenie występuje w glebach
ilastych oraz przy złożach siarki lub siarczków metali. Gleby w rejonach górskich odznaczają
się zwykle niską zawartością tego pierwiastka. Selen w przyrodzie występuje zarówno w
formie organicznej jak i nieorganicznej. Jego obecności w środowisku jest wynikiem zarówno
naturalnych procesów przyrodniczych, jak i aktywnej działalności człowieka. Najlepiej
przyswajalną formą przez rośliny jest selenian (IV) i selenian (VI). Selen magazynowany jest
w roślinach w (w postaci związków organicznych) formach organicznych: aminokwasów
głównie selenometioniny i selenocysteiny.
Najlepiej przyswajalnymi formami selenu sa jego związki organiczne. Selen
wchłonięty do organizmu jest początkowo wiązany przez krwinki czerwone oraz przez
albuminy i globuliny osocza, a następnie transportowany do tkanek. W wątrobie, krwi i
śledzionie seleniany (VI) są redukowane przez enzymy do selenianów (IV) lub selanu H2Se.
Większe powinowactwo do tkanek wykazują seleniany (IV). Mogą one tworzyć kompleksy z
białkami i być szybciej przyłączone do enzymu glutationu peroksydazy. Seleniany (IV) mogą
przenikać przez barierę krew-łożysko i przedostawać się do płodu. W osoczu, hemoglobinie i
mięśniach, nieorganiczne związki selenu przekształcają się w organiczne selenokompleksy.
Zawartość selenu w płynach ustrojowych jest zazwyczaj niska. Erytrocyty zawierają więcej
selenu, niż cała krew ogółem, przy czym zawartość selenu w surowicy i osoczu jest taka sama
[21].
Największe znaczenie biologiczne selenu związane jest z jego występowaniem w centrach
aktywnych wielu enzymów.
Zapotrzebowanie na selen.
Selen jest dostarczany do organizmu człowieka z pożywieniem. Jego zawartość w
produktach spożywczych zależy od formy występowania i składu pożywienia. Biodostępność
selenu z produktów roślinnych jest mniejsza, znacznie lepiej przyswajany jest selen z białka,
a więc głównie z produktów zwierzęcych: mięsa, żółtka jaj, ryb i owoców morza [26].
Przyswajalność selenu zwiększona jest przy diecie bogatej w białka małocząsteczkowe oraz
witaminy A, E, C [7]. jak kadm, ołów i arsen oraz siarki w diecie. Z kolei dieta bogata w
węglowodany proste, witaminę C oraz związki metali ciężkich takich jak kadm, ołów i arsen
oraz związki siarki w diecie w znaczny sposób ogranicza przyswajanie selenu [16].
Tab.1 Średnie zawartości selenu w produktach żywnościowych wyprodukowanych w Polsce
(źródło: [16])
Ilość selenu
[μg/kg]
Żywność
Zboża i produkty zbożowe:
Pszenica
Ryż
Ziarno sezamowe
Chleb żytni razowy
Jaja kurze, całe
32
80
267
180
160
Mięso i jego przetwory
Mięso drobiowe
Mięso wieprzowe
Wątroba drobiowa
Cielęcina udzieć
125
18
560
70
Żywność
Owoce i warzywa
Brukselka
Kalafior
Pomidory
Ziemniaki
Gruszki
Śliwki
Mleko i jego przetwory
Mleko 3,2 %
Mleko w proszku
Jogurt, 2%
Masło śmietankowe
Ryby
Śledź świeży
Makrela wędzona
300
320
Rośliny strączkowe
Soczewica
Groch
Ilość selenu
[μg/kg]
102
81
44
37
182
58
17
120
25
12
1000
1345
Poza ogólną zawartością selenu w produkcie, duże znaczenie ma jego przyswajanie przez
organizm. Ogólnie przyjmuje się, że biodostępność selenu z pożywieniem wynosi około 55%.
Tab.2 Biodostępność selenu w wybranych grupach produktów spożywczych (Źródło: [21])
Produkty spożywcze
warzywa, produkty zbożowe
owoce morza, ryby
mięsa
nabiał
Biodostępność Se [%]
85÷100
20÷50
15
<2
Dzienne spożycie selenu przez dorosłego człowieka jest zróżnicowane w zależności od kraju
oraz zawartości pierwiastka w spożywanych produktach. Zalecana dobowa dawka selenu
RDA (ang. Recommended Dietary Allowances) dla kobiet wynosi 55 µg, zaś dla mężczyzn
70 µg [36]. Wyznaczono również najniższą dawkę chroniącą przed chorobą Keshan oraz próg
toksyczności selenu. (Tab.3)
Badania ostatnich lat przeprowadzone w polskich ośrodkach [14, 3, 19, 15]. jednoznacznie
wykazują, że Polacy należą do populacji o niskim poziomie selenu. Poziom ten wynosi w
surowicy/osoczu ok. 70 µg/l, a różnice między regionami nie przekraczają ±10%. U ponad
95% osób w Polsce poziom selenu jest niższy niż 105 µg/l.
Tab.3 Wybrane wartości referencyjne dla selenu. [Źródło : 24,33.]
RDA
70 µg/dzień (mężczyźni)
55 µg/dzień (kobiety)
Dawki chroniące przed
chorobą Keshan
19 µg/dzień (mężczyźni)
13 µg/dzień (kobiety)
NOAEL
819 ± 126
µg/dzień
LOAEL
1540 ± 653
µg/dzień
RDA- Recommended Dietary Allowance- zalecana dobowa dawka.
NOAEL- No Adverse Effect Level - najwyższa dawka selenu, która nie wywołuje jeszcze efektów toksycznych.
LOAEL - Low Adverse Effect Level - najniższa dawka selenu, która jest już niebezpieczna dla zdrowia.
W organizmie dorosłego człowieka znajduje się od 10 do 30 mg selenu [32]. Jest on obecny
we wszystkich tkankach ludzkich, przy czym około 30% ogólnej ilości Se znajduje się w
wątrobie, 15% w nerkach, 30% w mięśniach i 10% w osoczu krwi [16]. W zależności od
ilości selenu w diecie obserwuje się wyraźne różnice w rozmieszczeniu tego mikroelementu.
Przy obniżonej zawartości podaży selenu, w pierwszej kolejności inkorporacja selenu (tego
pierwiastka) następuje do białek specyficznych takich jak selenoproteina P, 5`–dejodaza
tyroniny, dopiero dalsze porcje selenu dostarczanego do ustroju powodują wprowadzenie go
do białek niespecyficznych.
Niedobór selenu.
Przyjęto, że niedobór selenu w organizmie człowieka występuje wówczas, gdy poziom
tego pierwiastka w osoczu jest równy lub spada poniżej 85 µg/l [12]. U mieszkańców obszaru
centralnej Polski stężenie selenu w osoczu wynosi 50-55 µg/l. Obliczone na podstawie tej
wartości dzienne jego spożycie równe jest ok. 30-40 µg/dobę [30]. Najbardziej znanymi
chorobami, których przyczyną jest niedobór selenu są: choroba Keshan, czyli zwyrodnienie
mięśnia sercowego oraz choroba Kashin –Beck, która polega na zmianach kostno-stawowych
powodujących degenerację chrząstki w obrębie stawów kończyn górnych i dolnych [36].
Badania dowodzą, iż umiarkowany niedobór selenu w diecie sprzyja rozwojowi lub
pogłębieniu schorzeń związanych z obniżoną odpornością organizmu. Udowodniono, iż
spożywanie 200 µg tego pierwiastka dziennie w postaci Na2SeO3 powoduje zwiększone
produkcję limfocytów T cytotoksycznych oraz komórek NK. Podejrzewa się, że dla
niektórych leukocytów selen jest niezbędny do syntezy selenocysteiny będącej istotnym
aminokwasem selenobiałek. Z kolei selenoproteidy pełnią kluczową rolę w zwiększaniu
aktywności m.in. limfocytów T [12,26,37].
Stwierdzono, że osoby z niedoborem selenu częściej odczuwają: objawy depresji, niepokój,
lęki, dezorientację oraz wrogie nastawienie do otoczenia. Badania przeprowadzone w
Wielkiej Brytanii wykazały, że spożywanie 100 µg selenu/ dzień znacznie łagodziło
wspomniane objawy [26].
Selen uznawany jest jako czynnik zapobiegający procesom proliferacji i wzrostu komórek
nowotworowych. U osób cierpiących na nowotwory, stwierdza się obniżony poziom tego
mikroelementu. Prawidłowy poziom Se powoduje aktywację czynników antynowotworowych
w chemicznie, czy wirusowo indukowanych guzach u zwierząt doświadczalnych [2,10,35,9].
Na podstawie aktualnych danych literaturowych można stwierdzić, że selen ma działanie
prewencyjne w stosunku do: raka jelita grubego, płuca, krtani, prostaty, żołądka i przełyku,
pod warunkiem, iż suplementacja stosowana jest u ludzi o relatywnie niskim (<100 µg /l)
wyjściowym stężeniu selenu w osoczu/surowicy [8,17,5]. W przypadku osób o wyższym
wyjściowym poziomie selenu dodatkowa jego suplementacja nie powoduje żadnego efektu
lub może spowodować wręcz odwrotne działanie [20,18,11].
Badania epidemiologiczne wskazują na związek pomiędzy małą zawartością selenu w diecie a
rozwojem tzw. chorób cywilizacyjnych, wśród których oprócz wspomnianych wcześniej
nowotworów można wyróżnić:, choroby sercowo-naczyniowe [10,23], cukrzycę czy też udar
mózgu. Niedobór selenu stwierdza się również w przypadku reumatoidalnego zapalenia
stawów, mukowiscydozy oraz niewydolności nerek [16].
Nadmiar selenu.
Zbyt wysokie stężenie selenu w pożywieniu może wywoływać chorobę zwaną
selenozą (chorobą alkaliczną). Tereny bogate w selen, na których jego dzienne pobranie może
dochodzić do 5 mg (poziom we krwi 3200 μg/cm3), wykazują wyraźne symptomy
toksyczności selenu, tj. nudności, zmęczenie, podrażnienie dróg oddechowych ,zawroty
głowy, metaliczny posmak w ustach, utratę włosów, twardnienie paznokci, oraz utrzymującą
się charakterystyczną woń oddechu i skóry [27].
Selenobiałka.
Selen wchłonięty do organizmu początkowo wiązany jest przez krwinki czerwone oraz
albuminy i globuliny osocza, a następnie transportowany do tkanek [31]. Związki
nieorganiczne selenu przekształcają się w organiczne selenokompleksy w mięśniach,
hemoglobinie i osoczu. Sole selenianów(VI) we krwi, osoczu, wątrobie i śledzionie
redukowane są do selenianów(IV) lub selanu, które mogą tworzyć kompleksy z białkami
[6,25].
Do tej pory zostało rozpoznanych około 35 selenobiałek obecnych w organizmach żywych,
jednakże tylko w przypadku 11 z nich opisano działanie i rolę pełnioną w organizmie
człowieka [28,16]. Selenoproteiny spełniają różnorakie funkcje w ustroju. Większość
selenobiałek znajduję się we wszystkich tkankach jednakże niektóre są specyficzne tylko dla
wybranych narządów. Niektóre selenobiałka są enzymami, na przykład: peroksydaza
glutationowa czy 5`–dejodaza tyroninowa. Selenoproteinie P przypisuje się kilka funkcji
m.in.: transportującą selen i antyoksydacyjną. Selenoproteinom występującym w błonach,
przypisuje się funkcję stabilizującą i ochronną na membrany, a selenoproteinom
wykrywalnym w tkance kostnej – udział w procesach mineralizacji [16].
Tab. 4 Występowanie i funkcje wybranych selenobiałek [Źródło: 26 ,9].
Nazwa Selenoproteiny
Gen
Peroksydaza
glutationowa
komórkowa
(GSH-Px)
GPX1
Rozmieszczenie
w organizmie
wątroba,
erytrocyty
Rola w organizmie



Peroksydaza
nadtlenków
lipidowych
GPX6
Peroksydaza
jelitowa
GPX2
głównie w
jądrach


Peroksydaza
pozakomórkowa
cytozol
wątroby, jelita,
tkanka
gruczołowa
piersi
serce, płuca,
łożysko,
tkanka
gruczołowa
piersi, osocze,
wątroba, nerki,
tarczycy,
wątrobie i
nerkach



nasila przeciwutleniające działanie
witaminy E

Katalizuje 5’monodejodynację (t4) do
jej formy aktywnej 3,3’, 5`–
trójjodotyroniny (zapewnia
prawidłowy metabolizm hormonów
tarczycy)
redukuje nukleotydy podczas syntezy
DNA
chroni przed stresem oksydacyjnym
bierze udział w prewencji i naprawie
szkód wywołanych stresem
oksydacyjnym przez H2O2
utrzymuje wewnątrzkomórkową
homeostazę redoks
5` dejodaza jodotyroniny
typu I i II
DIO1
DIO2
Reduktaza
tioredoksyny
(TrxR) typu I i III
TXNRD1

TXNRD3



Selenoproteina P
SELP
osocze
Selenoproteina W
SelW
mięśnie,
śledzionia,
jądra, serce i
mózg
katalizuje reakcje redukcji nadtlenku
wodoru
przekształca szkodliwe produkty
peroksydacji lipidów i fosfolipidów
bierze udział w procesie obrony
organizmu (biomolekuł lipidów,
lipoproteid, DNA) przed
stresemoksydacyjnym
chroni fosfolipidy błon komórkowych
przed utlenieniem
odgrywa rolę w syntezie
prostaglandyn oraz amin
katecholowych
ułatwia wchłanianie i reguluje funkcję
witaminy E
chroni błony organelli komórkowych
przed utleniającym działaniem lipidów





Głowna rola w metabolizmie selenu
Transport slenu
Ochrona przed utleniaczami
Rola w metabolizmie mięśni
Podsumowanie.
Selen nazywany jest pierwiastkiem życia, gdyż jego obecność w organizmie
człowieka jest niezbędna do jego prawidłowego funkcjonowania. Zarówno jego nadmiar jak i
niedobór może być szkodliwy [25]. Jako składnik selenobiałek odgrywa on rolę strukturalną,
jak i enzymatyczną. Znany jest głównie jako przeciwutleniacz i katalizator produkcji
czynnego hormonu tarczycy. Selen pobudza układ immunologiczny do wzrostu produkcji
przeciwciał i powoduje zwiększoną aktywność komórek immunologicznych. Synergiczne
działanie selenu z witaminą E przyczynia się do opóźniania procesów starzenia oraz
przyspieszenia regeneracji komórek. Prawdopodobnie stanowi on najważniejszy składnik
odżywczy, hamujący progresję zakażenia wirusem HIV do pełnoobjawowego AIDS. W
nietoksycznych dawkach selen wzmaga procesy detoksykacyjne, m.in. usuwa metale ciężkie,
tj. kadm, ołów, rtęć i arsen, poprzez tworzenie trudno rozpuszczalnych selenków tych metali
[1]. Ponadto, pierwiastek ten jest konieczny do prawidłowego wzrostu oraz odgrywa ważną
rolę w przekazywaniu impulsów nerwowych w ośrodkowym układzie nerwowym [22].
Lista cytowań:
1. Bartosz G.,: Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie. Wyd. Nauk. PWN. Warszawa, 2003, 227245.
2. Beguin Y., Bours V.,et all: Delbro , In etal ions in olog and medicine. Ed: Ph. Collery, Paris 1990, 500–
502.
3. Borawska MH., Socha K., i wsp.,.: The effects of diet on selenium concentration in serum in
patients with cancer. Nutrion and Cancer, 2009; 61, 629-633.
4. Chen Y., Li L., D’Ulivo A. et al.: Anal. Chim. Acta, 2006, 577.
5. Clark, L. C, Combs, et al.: Effects of selenium supplementation for cancer prevention in patients
with carcinoma of the skin: A randomized controlled trial. JAMA 1996; 276, 1957-1963.
6. Daraga A., Szymańska J.A.: Selen i jego wybrane związki stosowane w formach farmaceutycznych i
kosmetologicznych. Pol. J. Cosmetol., 2003,1, 26-34.
7. Diplock A.T., Watkins W.J., Hewison M.: Ann. Clin. Res., 1986, 18, 55–60– 22.
8. Duffield-Lillico AJ, Reid ME et al..: Baseline characteristics and the effect of selenium
supplementation on cancer incidence in a randomized clinical trial: a summary report of the
Nutritional Prevention of Cancer Trial. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2002; 11, 630-9.
9. Floriańczyk B.: Selen i selenoproteiny w zdrowiu i w chorobie. Nowiny Lekarskie 1999, 68, 2, 244 –
253.
10. Garg A.N., Singh V., et al.: Biol. Trace Elem. Res., 1994, 46, 185–202.
11. Goodman, G. E., Schaffer, S., et.al.: Predictors of selenium in cigarette smokers and lack of
association with lung and prostate cancer risk. Cancer Epidemiology, 2001; 10, 1069-76.
12. Hardy G., Hardy I.,: Selenium: the Se-XY nutraceutical. Nutrition 2004, 20, 590-593.
13. Hartikainen H.: J. Trace Elem. Med. Biol., 2005, 18, 309-318.
14. Jabłonska E, Gromadzinska J., I wsp.: Lung cancer risk associated with selenium status is
modified in smoking individuals by Sep15 polymorphism. Eur J Nutr. 2008; 47, 47-54.
15. Jaworska K, Durda K,I wsp..: Selenoprotein genotypes as well as selenium levels in organisms are
critical features of human cancer risk. Wsp. Onkol. 15 (Supl. 1) 2011: 39-43.
16. Kuczyńska J., Biziuk M.: Ecological chemistry and Engineering, 2007,14,47-49.
17. Lajtman Z, Nosso Det al.: Laryngeal cancer and blood selenium levels. Eur Arch Otorhinolaryngol.
1994; 251, 170-2.
18. Lippman, S. M, et.al.: Effect of selenium and vitamin E on risk of prostate cancer and other cancers.
The selenium and vitamin E cancer Prevention Trial (SELECT). JAMA. 2009; 301, 39-51.
19. Lubiński J, Huzarski T., WSP.: Adnexectomy status is the feature for association between serum
selenium level and the risk of cancer in BRCA1 carriers. Eur J Hum Genet 18 Suppl.1; 2010, 192.
20. Menkes M., Comstock G. , et al:. Serum beta-carotene, vitamins A and E, selenium, and the risk
of lung cancer. N. Engl. J. Med., 1986;3/5, 1250-1254.
21. Navarro-Alarcón M., López-Martínez M.C.: Sci. Total Environ., 2000, 249, 347-371.
22. Orzechowska-Pawiłojć A., Lewczuk A., i wsp.: Wpływ hor-monów tarczycy na poziom homocysteiny
w aspekcie ryzyka rozwo-ju zmian miażdżycowych. Endokrynol. Pol., 2005; 56: 194–202.
23. Pasternak K., Floriańczyk B.: Metale życia – wybrane i ich rola w funkcjonowaniu organizmu
człowieka. Wydawnictwo Folium,Lublin 1995] [Piomelli D., Greengard P.: Trends Pharm col. S i.,
1990, 11, 3 7–373.
24. Patrick L.: Selenium biochemistry and cancer: a review of the literature. Altern. Med. Rev. 2004, 9,
239-257.
25. Puzanowska-Tarasiewicz H., Kuźmicka L., i wsp.: Funkcje biologiczne pierwiastków i ich związków.II.
Selen, seleniany, związki selenoorganiczne. Pol. Merk. Lek., 2009, XXVII, 159, 249
26. Rayman M P, The importance of selenium to human health, Lancet 2000; 356: 233-241.
27. Reilly C.: Aust. J. Nutr. Dietetics, 1993, 50, 137-144.
28. Ring J.: Zdrowie dzięki witaminom. Stosowanie witamin i minerałów w zapobieganiu dolegliwościom i
leczeniu chorób. Grupa Wyd. Bertelsmann Media, Diogenes, Warszawa 2001.
29. Rodriguez M.J., Rivero V.C. et al.:. Health, 2005, 27, 513-519.
30. Wąsowicz W i wsp.: Selenium status of low-selenium area residents: Polish experience. Toxicol. Lett.
2003, 137, 95-101.
31. Wesołowski M., Ulewicz B.: Selen – pierwiastek śladowy niezbędny dlaczłowieka, występowanie,
znaczenie biologiczne i toksyczność. Farm.Polska, 2000, 56, 1004-1019.
32. Witaminy, składniki mineralne, numery E, red. J. Ring. MUZA, Warszawa 1997.
33. Wojtczak A.: Selenium as an anticancerogenic agent. Acta Pol. Pharm.-Drug Res. 2003, 60, 215-217
34. Wysocka A.I. i Bulska E.: Analityka, 2002, 3, 13-17.
35. Yu S.X., Ao P., Wang L., Huang S.L., Chen H.C., Lu X.P., Lin Q.Y.: Biol. Trace Elem. Res., 1988, 15,
243–255.
36. Zaporowska H.: Mikroelementy w życiu zwierząt i ludzi. Wyd. UMCS Lublin, 2002.
37. Zwolak I., Zaporowska H.,: Rola selenu oraz wybranych Se-białek w organizmie człowieka. Annales
2005, 16, 670.