Fyziologické výhody dodávání nového selenu prostřednictvím nanočástic, část 1

Abstraktní:

Dietní příjem selenu (Se) ve fyziologickém rozmezí je rozhodující pro udržení různých biologických funkcí, včetně antioxidační obrany, redoxní homeostázy, růstu, reprodukce, imunity a produkce hormonů štítné žlázy. Chemické formy selenu obsaženého v potravě jsou různé, včetně organického selenu (selenomethionin, selenocystein a selen-methylselenocystein) a anorganického selenanu a seleničitanu. Předchozí studie z velké části zkoumaly a porovnávaly zdravotní dopady selenu v potravě na zemědělská zvířata a lidi, přičemž selen ze stravy prokázal různé výhody, včetně zvýšeného růstu, imunitních funkcí a nutriční kvality masa, se sníženým oxidačním stresem a zánětem a nakonec zlepšení zdraví štítné žlázy a plodnosti u lidí. Vznik nanočástic představuje novou a inovativní technologii.

Maso je pro člověka jedním z důležitých zdrojů výživy. Maso je nejen zdrojem bílkovin a aminokyselin, ale obsahuje také celou řadu vitamínů a minerálů, jako je železo, zinek, selen atd., které hrají nezastupitelnou a důležitou roli pro lidské zdraví.

Vědecké výzkumy navíc také ukazují, že střídmý příjem masa může pomoci zlepšit obranyschopnost organismu. Maso je bohaté na živiny, které mohou poskytnout energii a živiny potřebné pro lidský organismus, a tím zachovat normální metabolismus a imunitní funkce organismu. Studie zjistily, že lidé, kterým chybí živiny, jako jsou bílkoviny a vitamíny, mají slabší imunitní systém a jsou náchylnější k vnějším choroboplodným zárodkům a virům.

Maso bohaté na železo navíc hraje zásadní roli v imunitním systému. Železo je důležitou součástí lidského těla. Není pouze jednou ze základních složek hemoglobinu, ale má také regulační účinek na bílé krvinky v imunitním systému, což přispívá ke zlepšení odolnosti organismu. Ostatní živiny v mase, jako je zinek a selen, také pomáhají zvyšovat odolnost organismu a snižují výskyt nemocí.

Samozřejmě je potřeba dbát na správné množství při konzumaci masa. Nadměrný příjem škodí vašemu zdraví. Zároveň byste si měli vybrat čerstvé, čisté a bezpečné maso a osvojit si zdravé způsoby vaření, jako je omezení smažení, grilování a dalších způsobů vaření při vysoké teplotě, abyste si zachovali živiny. Maso je obecně nepostradatelným zdrojem výživy a jeho mírný příjem může pomoci zlepšit obranyschopnost organismu. Z tohoto pohledu musíme zlepšit imunitu. Cistanche může výrazně zlepšit imunitu, protože polysacharidy v Cistanche mohou regulovat imunitní odpověď lidského imunitního systému, zlepšit stresovou schopnost imunitních buněk a zvýšit baktericidní účinek imunitních buněk.

Klikněte na doplněk cistanche deserticola

Je pozoruhodné, že Se ve formě nanočástic (SeNP) má nižší toxicitu, vyšší biologickou dostupnost a nižší vylučování u zvířat a je spojen se silnějšími a lepšími biologickými aktivitami (při srovnatelné dávce Se) než tradiční chemické formy dietního selenu. V důsledku toho se nyní aktivně zkoumá vývoj přizpůsobených SeNP pro jejich použití v intenzivním zemědělství a jako kandidátů na terapeutická léčiva pro lidské patologie. Tento přehled zdůrazňuje biologické dopady SeNP na růst a reprodukční výkonnost, jejich roli při modulaci tepelného a oxidačního stresu a zánětu a různé způsoby syntézy SeNP.

Klíčová slova:

nano-selen; růst; biologická dostupnost; plodnost; oxidační stres; zánět.

1. Zavedení selenu

Elementární selen (Se) je základním prvkem se schopností zlepšovat různé biologické funkce, včetně antioxidační obrany, redoxní homeostázy, růstu, reprodukce, imunity a produkce hormonů štítné žlázy [1]. Selen je sekvestrován především stravou a je v těle přítomen ve stopových množstvích, i když se distribuce mezi typy tkání liší.

Doporučená dietní dávka vykazuje úzké rozmezí s doloženými příznivými i toxickými účinky [2,3]. Předchozí studie ukázaly, že fyziologické hladiny mimo doporučený rozsah příjmu Se jsou škodlivé; nízký obsah selenu v potravě je spojen s onemocněním štítné žlázy, diabetem a metabolickými poruchami, zatímco nadbytek selenu způsobuje cytotoxicitu [4–6]. Proto je přísná regulace optimálních fyziologických hladin Se klíčem pro metabolickou homeostázu a farmakologickou bezpečnost. Dietní Se se obecně získává z mořských plodů, orgánů, svalových kusů masa, obilí a semen [7].

Rozdílný individuální příjem selenu v důsledku místních změn v obsahu selenu v půdě (včetně zdokumentovaného nedostatku selenu) však vedl k použití doplňků selenu k dosažení požadovaného denního příjmu selenu [8].

Kromě toho, protože doporučení v oblasti veřejného zdraví se značně liší a místní potraviny se mohou také lišit v úrovních elementárního selenu, vývoj suplementace na bázi Se vyžaduje pečlivé vyhodnocení, aby byl zajištěn bezpečný příjem, než bude možné doporučení zveřejnit u lidské populace.

1.1. Selenoproteiny

Biologicky je Se inkorporován především do selenoproteinů jako aminokyseliny selenomethionin a selenocystein na aktivních místech [9]. Například glutathionperoxidáza (GPx) a jodothyronindeiodináza (DIO) jsou pozoruhodné selenoproteiny zapojené do antioxidační obrany a metabolismu hormonů štítné žlázy (viz obrázek 1).

Současná literatura naznačuje, že adekvátní hladina Se v těle je funkčně důležitá pro různé aspekty, včetně ochrany před zvýšeným oxidačním stresem a změnami fyziologické metabolické homeostázy.

Naproti tomu jedinci s nízkým stavem selenoproteinu mohou nepříznivě ovlivnit aktivitu selenoproteinu, kde za těžkých podmínek se nedostatek selenu a vysoký stav selenu shodují s řadou patologií, včetně obezity [10,11], rakoviny [12,13], artropatie [14] a také několik imunitních a neurologických poruch [15,16].

Roste počet výzkumů se zaměřením na roli Se v prevenci rakoviny, což ukazuje na souvislost mezi vysokou expozicí Se a sníženým rizikem rakoviny prsu, jícnu a prostaty [12,18,19]. Kromě toho selenit prokázal terapeutické účinky proti rakovině, kde léčba seleničitanem stimulovala apoptózu rakovinných buněk prostřednictvím mechanismu zahrnujícího zvýšenou tvorbu ROS a akumulaci peroxidu vodíku, což v konečném důsledku snížilo životaschopnost buněk [20].

Některé studie však vykazují nekonzistentní výsledky, kde nebyly v intervenčních studiích zjištěny žádné příznivé účinky, které by zvýšily příjem selenu u patologických stavů, včetně rakoviny, cukrovky a kardiovaskulárních onemocnění; navíc suplementace Se korelovala se zvýšeným výskytem rakoviny prostaty a diabetu [21,22].

Byly hodnoceny souvislosti mezi Se a několika dalšími zánětlivými poruchami. Například nedávný výzkum prokázal protizánětlivou roli Se v selenylované rozpustné dietní vláknině získané z prosa [22] a ve formulaci nanočástic na myším modelu zánětlivého onemocnění střev (IBD) [23–25].

Pokud jde o posledně jmenované, bylo prokázáno, že dietní Selen udržuje homeostázu střevní mikrobioty a bariérovou funkci u myší s kolitidou vyvolanou DSS, s ochrannou aktivitou zprostředkovanou selenem v tlustém střevě charakterizovanou sníženou tvorbou ROS, zvýšenou antioxidační kapacitou a tlumenou střevní imunitní reakcí, čímž chrání buněčnou funkcí a mitochondriálních struktur z nadměrného oxidačního stresu. Jiné observační studie také ukázaly, že pacienti s IBD měli nižší hladiny Se než zdraví jedinci, což potenciálně ilustruje význam selenu v potravě jako antioxidantu/mikronutrientu v patogenezi IBD u lidí [26,27].

Další výzkum ukázal, že stav selenu byl spojen s obezitou, chronickým onemocněním spojeným se zánětem, kde byly při suplementaci pozorovány buď neutrální nebo příznivé účinky [11,28,29]. Je zajímavé, že dostupné údaje naznačují, že sexuální dimorfismus hraje roli při určování výsledku onemocnění; zde nižší stav Se souvisel s vyšším BMI a zvýšeným rizikem diabetu a hlášeným výskytem infarktu myokardu u žen, u mužů byl zjištěn opak [30].

Současný výzkum naopak zjistil, že suplementace selenu nemoduluje oxidační poškození a buněčnou proliferaci v prsních tkáních u pacientek se zvýšeným rizikem rakoviny prsu [31]. Jiné studie také ukázaly, že pacienti se zánětlivými onemocněními, včetně revmatoidní artritidy (RA), běžně konzumovali relativně vysoký příjem selenu [32,33].

Ještě další studie, které zkoumaly stav Se v séru, korelovaly RA s nižšími hladinami Se v séru, což naznačuje, že potenciální mechanismus účinku zahrnuje redistribuci Se séra do tkání, aby se zmírnil lokální oxidační stres a produkce ROS v patogenezi RA [34,35].

Nekonzistence ve výsledcích zdokumentovaná výše je složitým problémem v důsledku přirozených biologických a environmentálních variací, spolu s proměnlivým (základním) stavem selenu u jedinců před suplementací a chemickými formami a dávkami používanými v hlášených studiích suplementace selenu.

Nicméně dietní suplementace selenu zůstává oblíbenou možností používanou k podpoře zdravějšího životního stylu a optimalizaci stravovacích návyků, protože obohacení o tuto mikroživinu by mohlo potenciálně podpořit zdravotní přínosy u lidí [22,36].

1.2. Chemické formy selenu

Dietní Se je k dispozici v různých chemických formách. Ačkoli jsou komerční doplňky selenu široce dostupné a snadno dostupné, chemické formy selenu a dávkování v různých produktech jsou nekonzistentní a nejsou standardizované. Kromě toho jsou chemické formy selenu obsaženého v potravě také rozmanité, včetně organického selenu (selenomethionin, selenocystein a selen-methylselenocystein) a anorganického selenu (selenanu a seleničitanu), z nichž hlavní potravou jsou organické formy získané z rostlin. zdroj Se v lidské stravě [37].

Proto příjem různých potravinových zdrojů bohatých na selen a doplňků selenu může mít odlišné účinky na metabolické dráhy a vykazovat různé biologické a toxikologické dopady na živé systémy [38–40].

Navzdory této propasti ve znalostech chybí výzkum, který by srovnával speciace Se v různých chemických formách a jejich příslušné působení na různé zdravotní aspekty u lidí, což zdůrazňuje potřebu určit optimální chemickou formu Se s maximálními zdravotními přínosy, kterou lze schválit a zveřejnit. v dietních doporučeních.

Předchozí studie z velké části zkoumaly a porovnávaly zdravotní dopady různých chemických forem Se na hospodářská zvířata, jako je drůbež. Biologická dostupnost organických a anorganických forem Se se liší, přičemž retence organických forem je vyšší a tělo je využívá efektivněji než u anorganických forem [41].

Tato rozdílná retence organo-Se forem byla připisována organickému Se, jako je selenomethionin, který je chemicky podobný methioninu, který je běžně inkorporován do zásoby methioninu ve svalu jako forma ukládání Se. Proto se na tomto základě selenomethionin běžně používá v krmivech pro intenzivní praktiky drůbeže [6,41]. Anorganické formy se však snadno vstřebávají a obecně dostupné důkazy naznačují, že anorganický Se vykazuje zvýšené ochranné účinky proti určitým patologiím, včetně Parkinsonovy choroby [42,43].

Seleničitan sodný tedy také zlepšil střevní zánět a histologické poškození u myších modelů kolitidy prostřednictvím downregulace prozánětlivých cytokinů a určitých populací T-buněk, se současnou upregulací protizánětlivých cytokinů [44]. Paralelně se ukázalo, že seleničitan selektivně podporuje apoptózu v buňkách rakoviny prostaty a plic in vitro [20,45], což naznačuje další prospěšnou aktivitu tohoto stopového prvku při podávání v této chemické formě.

Nedávno byla vyvinuta řada syntetických Se sloučenin s biologickými aktivitami a jejich terapeutické účinky byly studovány na zvířecích modelech, které napodobují duševní poruchy a degenerativní onemocnění. Například bylo prokázáno, že sedm sloučenin 3-[(4- chlorfenyl)selanyl]-1-methyl-1H-indol (CMI) zmírňuje poruchy hematoencefalické bariéry a zmírnit zánět a oxidační stres v mozku postseptických myší s psychickými poruchami, včetně deprese, úzkosti a kognitivního poškození [46].

V jiné studii bylo prokázáno, že CMI zvrátil stresem vyvolané změny chování podobné depresi, neurozánět a oxidační nerovnováhu u myší prostřednictvím mechanismu spojeného se snížením hladin kortikosteronu, zvýšenou antioxidační aktivitou a inhibicí oxidačního stresu [47]. Byly pozorovány podobné terapeutické účinky proti chování podobnému depresi a kognitivním poruchám vyvolaným onemocněním a léčebným stresem v důsledku rakoviny prsu [48]. Kromě toho CMI zlepšila neschopnost cítit potěšení a úzkost vyvolanou kortikosteronem prostřednictvím zlepšených behaviorálních a biochemických změn [49].

S rostoucí prevalencí deprese a úzkosti v kombinaci s narůstajícími důkazy, které naznačují protizánětlivé a antioxidační vlastnosti selenu, jsou molekuly obsahující selen nyní považovány za slibného terapeutického kandidáta pro potenciální boj proti behaviorálním a biochemickým změnám, které jsou zásadní pro rozvoj psychologických symptomů.

Doručování bioaktivního nákladu prostřednictvím nanočástic představuje novou, vznikající a inovativní technologii. Například aplikace nanotechnologií při dodávání minerálů v krmivu pro zvířata, zlepšená absorpce a biologická dostupnost živin, od té doby způsobila revoluci v drůbežářském průmyslu [50].

Dostupná literatura ukázala, že Se ve formě nanočástic (SeNP) má sníženou toxicitu, vyšší biologickou dostupnost a nižší vylučování a je běžně spojován se zvýšenými biologickými aktivitami ve srovnání s odpovídajícími anorganickými nebo organickými selenosloučeninami u zvířat [51–55].

Tento přehled proto zdůrazňuje biologické dopady SeNP na růst a reprodukční výkonnost, jejich roli při modulaci tepelného a oxidačního stresu a zánětu a různé způsoby syntézy SeNP.

Ačkoli bylo provedeno několik rozsáhlých pozorovacích studií pro různé anorganické a organické chemické formy Se, jak bylo zmíněno dříve, podle našich nejlepších znalostí nebyly provedeny žádné jiné studie s použitím SeNP u lidí než studie in vitro s použitím lidských buněčných linií.

2. Nanočástice selenu

Navzdory významu Se na fyziologické metabolické funkce, včetně růstu, jak bylo uvedeno výše, jsou fyziologické hladiny Se přítomny v úzkém rozmezí koncentrací mezi nutričně deficitními, esenciálními a toxickými dávkami [2].

Proto je přísná regulace hladin Se ve fyziologicky optimálním rozmezí kritická pro udržení homeostázy a zabránění genotoxicitě. Hlavním přínosem SeNP je významně nižší toxicita při zachování podobných fyziologických dopadů a účinnosti při zvyšování aktivity selenoproteinu ve srovnání s jinými chemickými selenoformami, jak je dokumentováno v některých [3,55,56], i když ne ve všech [57,58 ], dostupné literatury.

Tato zvýšená aktivita může být připsána cílenému dodávání Se do specifických tkání. Navzdory omezeným studiím o toxikologii SeNP prokázala studie, která zkoumala a srovnávala toxikologické profily SeNP s profily organického a anorganického Se, významně snížené riziko toxicity pro nanovehikulovou formu Se [59].

Myši, kterým byly podávány 2 mg SeNP/kg tělesné hmotnosti za den, tedy nevykazovaly známky potlačeného růstu na rozdíl od myší, kterým byl podáván organický a anorganický Se ve stejné dávce, přičemž seleničitan způsobil největší poškození jater a ledvin. Nanočástice selenu také způsobily méně odumírání buněk kostní dřeně než jiné formy Se a navíc zabraňovaly poškození DNA.

Protože syntéza Se pomocí chemických metod by mohla potenciálně využívat toxická a škodlivá činidla, vzrůstá zájem o vývoj a produkci SeNP pomocí procesů nazývaných „zelená syntéza“, která využívá mikroorganismy, včetně bakterií, hub a virů, aby generovaly SeNP. minimalizace znečištění životního prostředí a potenciálních zdravotních problémů vyplývajících z chemických prekurzorů [60].

Potenciál použití SeNP jako terapeutických činidel je nyní zkoumán s novými důkazy podporujícími terapeutickou výhodu u nemocí, jako je Alzheimerova choroba, poškození jater a antimikrobiální rezistence [61–63]. Tyto aktivity mohou být spojeny se zlepšením dodávání léků pomocí SeNP zvýšenou selektivitou a diferenciací mezi nemocnými a zdravými buňkami, což umožňuje cílené uvolňování nákladu ve specifických tkáních, a tím snižuje vedlejší účinky [64].

Kromě zlepšení chorobných stavů jsou SeNP zkoumány také v zemědělství a produkci potravinářských plodin. V současné době nashromážděné důkazy naznačují, že SeNP představují slibné biologické činidlo, kde se zvyšuje růst zvířat [65,66], zlepšuje poměr konverze krmiva [41,67], zvyšuje se imunita (která dodává zvýšenou odolnost vůči chorobám a tepelnému stresu) [51, 56,65,68,69], zlepšení plodnosti [70,71] a zachování kvality masa [56,72] pro lidskou spotřebu, to vše bylo prokázáno v odvětví akvakultury a drůbeže [52].

Suplementace SeNP však zůstává výzvou, protože suplementace Se SeNP je relativně nový koncept a SeNP je třeba vyrábět v různých koncentracích, aby vyhovovaly dietním požadavkům široké škály zvířat s různým výchozím stavem Se, aby se nakonec dosáhlo optimálního doplňování stravy.

Další výzkum je nezbytný pro zavedení doplňkových dietních režimů pro výživu zvířat pro produkci masa obohaceného selenem, a tedy pro zvýšení obsahu selenu v potravinách pro lidskou spotřebu.

2.1. Mechanismy bioaktivity pro nanočástice selenu

Navzdory slibným výsledkům u SeNP existují omezené znalosti o mechanismech absorpce SeNP a metabolické přeměny v těle, což vedlo k obavám ohledně potenciální dlouhodobé toxicity užívání SeNP [52].

Nanočástice selenu vykazují zvýšenou absorpci po požití, protože tyto SeNP jsou menší velikosti s většími povrchovými plochami a jsou propustnější přes kapilární stěny, což vede k lepšímu příjmu epiteliálními buňkami a zvýšené bioaktivitě. Je pozoruhodné, že SeNP vykazují nižší rychlost vylučování ve srovnání s jinými formami Se [73].

Tyto kombinované vlastnosti zvýšeného vychytávání a sníženého vylučování usnadňují akumulaci SeNP v tkáních prsu a dvanáctníku v důsledku tvorby nanoemulzních kapiček se sférickými a nekrystalickými strukturami, s nižší akumulací v játrech zapojených do detoxikace a clearance [74,75 ].

Stejná studie také prokázala, že SeNP byly netoxické, což bylo prokázáno nepřítomností histologických abnormalit v jaterní a mozkové tkáni a obdobné nálezy z jiné studie prokazující významně nižší toxicitu SeNP ve srovnání s jinými formami Se [56].

For more information:1950477648nn@gmail.com