Физиологични ползи от новото доставяне на селен чрез наночастици Част 1

Резюме:

Диетичният прием на селен (Se) в рамките на физиологичния диапазон е от решаващо значение за поддържането на различни биологични функции, включително антиоксидантна защита, редокс хомеостаза, растеж, възпроизводство, имунитет и производство на хормони на щитовидната жлеза. Химичните форми на хранителния Se са разнообразни, включително органичен Se (селенометионин, селеноцистеин и селен-метил-селеноцистеин) и неорганичен Se (селенат и селенит). Предишни проучвания до голяма степен изследваха и сравняваха здравните въздействия на хранителния Se върху селскостопанските животни и хората, където диетичният Se показа различни ползи, включително подобрен растеж, имунни функции и хранително качество на месото, с намален оксидативен стрес и възпаление, и накрая подобрено здраве на щитовидната жлеза и плодовитост при хората. Появата на наночастиците представлява нова и иновативна технология.

Месото е един от важните източници на храна за хората. Месото е не само източник на протеини и аминокиселини, но също така съдържа различни витамини и минерали, като желязо, цинк, селен и др., които играят незаменима и важна роля за човешкото здраве.

В допълнение, научните изследвания също показват, че умереният прием на месо може да помогне за подобряване на имунитета на организма. Месото е богато на хранителни вещества, които могат да осигурят енергията и хранителните вещества, необходими на човешкото тяло, като по този начин поддържат нормалния метаболизъм и имунната функция на тялото. Проучванията установяват, че хората, на които им липсват хранителни вещества като протеини и витамини, имат по-слаба имунна система и са по-податливи на външни микроби и вируси.

В допълнение, богатото на желязо месо също играе жизненоважна роля за имунната система. Желязото е важен компонент на човешкото тяло. Той е не само един от съставните елементи на хемоглобина, но има и регулаторен ефект върху белите кръвни клетки в имунната система, което спомага за подобряване на съпротивителните сили на организма. Други хранителни вещества в месото, като цинк и селен, също помагат за повишаване на устойчивостта на организма и намаляване на появата на заболявания.

Разбира се, трябва да обърнете внимание на правилното количество, когато консумирате месо. Прекомерният прием ще навреди на здравето ви. В същото време трябва да изберете прясно, чисто и безопасно месо и да възприемете здравословни методи на готвене, като например намаляване на пърженето, печене на скара и други методи на готвене при висока температура, за да запазите хранителните вещества. Като цяло месото е незаменим източник на храна и умереният му прием може да помогне за подобряване на имунитета на организма. От тази гледна точка трябва да подобрим имунитета си. Cistanche може значително да подобри имунитета, тъй като полизахаридите в Cistanche могат да регулират имунния отговор на човешката имунна система, да подобрят стресовата способност на имунните клетки и да засилят бактерицидния ефект на имунните клетки.

Кликнете върху добавката Cistanche deserticola

Трябва да се отбележи, че Se под формата на наночастици (SeNPs) има по-ниска токсичност, по-висока бионаличност и по-ниска екскреция при животните и е свързан с по-мощни и превъзходни биологични дейности (при сравнима доза Se), отколкото традиционните химически форми на диетичен Se. В резултат на това разработването на съобразени SeNPs за тяхното използване в интензивно земеделие и като кандидати за терапевтични лекарства за човешки патологии сега се проучва активно. Този преглед подчертава биологичното въздействие на SeNPs върху растежа и репродуктивните характеристики, тяхната роля в модулирането на топлината и оксидативния стрес и възпалението, както и различните начини на синтез на SeNPs.

Ключови думи:

Нано-селен; растеж; бионаличност; плодовитост; оксидативен стрес; възпаление.

1. Въвеждане на селен

Елементният селен (Se) е основен елемент с капацитета да подобрява различни биологични функции, включително антиоксидантна защита, редокс хомеостаза, растеж, възпроизводство, имунитет и производство на хормони на щитовидната жлеза [1]. Селенът се отделя основно чрез хранителни средства и присъства в следи от тялото, въпреки че разпределението варира между видовете тъкани.

Препоръчителната диетична доза показва тясна граница с документирани както полезни, така и токсични ефекти [2,3]. Предишни проучвания показват, че физиологичните нива извън препоръчителния диапазон на прием на Se са вредни; Ниският диетичен Se е свързан със заболявания на щитовидната жлеза, диабет и метаболитни нарушения, докато прекомерният Se причинява цитотоксичност [4–6]. Следователно стриктното регулиране на оптималните физиологични нива на Se е ключово за метаболитната хомеостаза и фармакологичната безопасност. Диетичният Se обикновено се получава от морски дарове, органи, разфасовки от мускулесто месо, зърна и семена [7].

Различните индивидуални приеми на Se, дължащи се обаче на местни вариации в съдържанието на Se в почвата (включително документиран дефицит на Se), са подтикнали използването на добавки на Se за постигане на необходимия дневен прием на Se [8].

Освен това, тъй като препоръките за обществено здраве варират значително и местните храни също могат да варират в нивата на елементарен Se, разработването на добавки, базирани на Se, изисква внимателна оценка, за да се осигури безопасен прием, преди съветите да могат да бъдат публикувани на човешкото население.

1.1. Селенопротеини

Биологично, Se е включен предимно в селенопротеините като селенометионин и селеноцистеин аминокиселини в активните места [9]. Например, глутатион пероксидазата (GPx) и йодотиронин дейодиназата (DIO) са забележителни селенопротеини, участващи съответно в антиоксидантната защита и метаболизма на хормоните на щитовидната жлеза (вижте Фигура 1).

Текущата литература предполага, че адекватното ниво на Se в тялото е функционално важно за различни аспекти, включително защита срещу повишен оксидативен стрес и промени във физиологичната метаболитна хомеостаза.

Обратно, индивиди с нисък статус на Se може да повлияят неблагоприятно върху активността на селенопротеина, където при тежки условия дефицитът на Se и високият статус на Se съвпадат с редица патологии, включително затлъстяване [10,11], рак [12,13], артропатия [14], както и няколко имунни и неврологични разстройства [15,16].

Има нарастващ брой изследвания с фокус върху ролята на Se в превенцията на рака, което показва връзка между високата експозиция на Se и намаления риск от рак на гърдата, хранопровода и простатата [12,18,19]. Освен това селенитът е показал терапевтични ефекти срещу рак, където лечението със селенит стимулира апоптозата на раковите клетки чрез механизъм, включващ повишено генериране на ROS и натрупване на водороден пероксид, което в крайна сметка намалява жизнеспособността на клетките [20].

Въпреки това, някои проучвания показват противоречиви резултати, при които не са установени благоприятни ефекти в интервенционни проучвания, които увеличават приема на Se при патологии, включително рак, диабет и сърдечно-съдови заболявания; освен това добавянето на Se корелира с повишени случаи на рак на простатата и диабет [21,22].

Оценени са връзките между Se и няколко други възпалителни заболявания. Например, скорошни изследвания демонстрираха противовъзпалителната роля на Se в получените от просо селенилирани разтворими диетични фибри [22] и формулировка на наночастици в миши модел на възпалително заболяване на червата (IBD) [23–25].

По отношение на последното е доказано, че хранителният Se поддържа хомеостазата на чревната микробиота и бариерната функция при мишки с индуциран от DSS колит, със Se-медиирана защитна активност на дебелото черво, характеризираща се с намалено образуване на ROS, повишен антиоксидантен капацитет и отслабен чревен имунен отговор, като по този начин защитава клетъчния функции и митохондриални структури от прекомерен оксидативен стрес. Други обсервационни проучвания също показват, че пациентите с IBD имат по-ниски нива на Se в сравнение със здравите индивиди, което потенциално илюстрира значението на хранителния Se като антиоксидант/микронутриент в патогенезата на IBD при хора [26,27].

По-нататъшни изследвания показват, че състоянието на Se е свързано със затлъстяването, хронично заболяване, свързано с възпаление, при което се наблюдават или неутрални, или благоприятни ефекти с добавки [11,28,29]. Интересно е, че наличните данни показват, че половият диморфизъм играе роля при определяне на изхода от заболяването; тук по-нисък статус на Se е свързан с по-висок ИТМ и повишен риск от диабет и докладвани случаи на инфаркт на миокарда при жени, но обратното е установено при мъже [30].

Обратно, съвременни изследвания установиха, че добавянето на Se не модулира окислителното увреждане и клетъчната пролиферация в тъканите на гърдата при пациенти с повишен риск от рак на гърдата [31]. Други проучвания също показват, че пациенти с възпалителни заболявания, включително ревматоиден артрит (RA), обикновено консумират относително висок прием на Se [32,33].

Други проучвания, които изследват серумния статус на Se, корелират RA с по-ниски нива на Se в серума, което предполага, че потенциален механизъм на действие включва преразпределението на Se серум в тъканите за намаляване на локалния оксидативен стрес и производството на ROS в патогенезата на RA [34,35].

Несъответствието в документираните по-горе резултати е сложен проблем поради присъщите биологични и екологични вариации, заедно с вариращия (изходен) статус на Se на индивидите преди добавките и химичните форми и дозировките, използвани в докладваните проучвания за добавяне на Se.

Въпреки това диетичните добавки на Se остават популярна опция, използвана за насърчаване на по-здравословен начин на живот и оптимизиране на хранителните навици, тъй като обогатяването с този микронутриент може потенциално да насърчи ползите за здравето на хората [22,36].

1.2. Химични форми на селен

Диетичният Se се предлага в различни химически форми. Въпреки че търговските добавки на Se са широко достъпни и лесно достъпни, химическите форми на Se и дозировката в различните продукти са непоследователни и не са стандартизирани. Освен това химичните форми на диетичния Se, открити в храната, също са разнообразни, включително органичен Se (селенометионин, селеноцистеин и селен-метил-селеноцистеин) и неорганичен Se (селенат и селенит), от които органичните форми, получени от растения, са основните диетични източник на Se в човешката диета [37].

Следователно приемът на различни богати на Se хранителни източници и добавки на Se може да има различни ефекти върху метаболитните пътища и да покаже различни биологични и токсикологични въздействия върху живите системи [38–40].

Въпреки тази празнина в знанията, липсват изследвания, сравняващи спецификацията на Se в различни химични форми и тяхното съответно действие върху различни здравни аспекти при хората, което подчертава необходимостта от определяне на оптимална химична форма на Se с максимални ползи за здравето, която може да бъде одобрена и публикувана в диетични препоръки.

Предишни проучвания до голяма степен са изследвали и сравнявали въздействието върху здравето на различни химични форми на Se върху селскостопански животни, като например домашни птици. Бионаличността на органичните и неорганичните форми на Se е различна, като задържането на органичните форми е по-високо и се използва от тялото по-ефективно от това на неорганичните форми [41].

Това различно задържане на органо-Se форми се приписва на органичния Se, като селенометионин, който е химически подобен на метионина, който обикновено се включва в метиониновия басейн в мускула като форма на съхранение на Se. Следователно, на тази основа, селенометионинът обикновено се използва във фуражи за интензивни птицевъдни практики [6,41]. Въпреки това, неорганичните форми се абсорбират лесно и като цяло наличните доказателства показват, че неорганичният Se показва подобрени защитни ефекти срещу определени патологии, включително болестта на Паркинсон [42,43].

По този начин, натриевият селенит също е облекчил чревното възпаление и хистологичното увреждане при колитни миши модели чрез понижаване на провъзпалителните цитокини и някои Т-клетъчни популации, със съпътстващо повишаване на регулацията на противовъзпалителните цитокини [44]. Успоредно с това е доказано, че селенитът селективно насърчава апоптозата в раковите клетки на простатата и белия дроб in vitro [20,45], което предполага друга полезна активност на този микроелемент, когато се прилага в тази химична форма.

Наскоро бяха разработени редица синтетични Se съединения с биологична активност и техните терапевтични ефекти са изследвани в животински модели, които имитират психични разстройства и дегенеративни заболявания. Например, доказано е, че седемте съединения 3-[(4- хлорофенил)селанил]-1-метил-1Н-индол (CMI) облекчават смущенията на кръвно-мозъчната бариера и намаляват възпалението и оксидативния стрес в мозъка на постсептични мишки с психологически смущения, включително депресия, тревожност и когнитивно увреждане [46].

В друго проучване беше демонстрирано, че CMI обръща предизвиканите от стрес депресия-подобни поведенчески промени, невровъзпаление и оксидативен дисбаланс при мишки чрез механизъм, свързан с намаляване на нивата на кортикостерон, повишена антиоксидантна активност и инхибиране на оксидативния стрес [47]. Наблюдавани са подобни терапевтични ефекти срещу подобно на депресия поведение и когнитивно увреждане, предизвикано от заболяване и страдание от лечение, дължащо се на рак на гърдата [48]. Освен това, CMI подобрява неспособността да се чувства удоволствие и безпокойство, предизвикани от кортикостерон чрез подобрени поведенчески и биохимични промени [49].

С нарастващото разпространение на депресия и тревожност, съчетано с нарастващи доказателства, които показват противовъзпалителните и антиоксидантни свойства на Se, съдържащите селен молекули сега се считат за обещаващ терапевтичен кандидат за потенциална борба с поведенчески и биохимични промени, които са централни за развитието на психологически симптоми.

Доставянето на биоактивен товар чрез наночастици представлява нова, нововъзникваща и иновативна технология. Като пример, прилагането на нанотехнология при доставянето на минерали в храната за животни, повишена абсорбция и бионаличност на хранителни вещества, оттогава революционизира индустрията за птици [50].

Наличната литература показва, че Se под формата на наночастици (SeNP) има намалена токсичност, по-висока бионаличност и по-ниска екскреция и обикновено се свързва с повишени биологични активности в сравнение със съответните неорганични или органични селенови съединения при животни [51–55].

Следователно, този преглед подчертава биологичните въздействия на SeNPs върху растежа и репродуктивните характеристики, тяхната роля в модулирането на топлината и оксидативния стрес и възпалението и различните начини на синтез на SeNPs.

Въпреки че има няколко широкомащабни наблюдателни проучвания за различни неорганични и органични химически форми на Se, както беше споменато по-рано, доколкото ни е известно, не е имало опити с използване на SeNPs при хора, различни от in vitro проучвания с използване на човешки клетъчни линии.

2. Селенови наночастици

Въпреки значението на Se за физиологичната метаболитна функция, включително растежа, както беше споменато по-горе, физиологичните нива на Se присъстват с тесен диапазон на концентрация между хранително дефицитни, основни и токсични дози [2].

Следователно стриктното регулиране на нивата на Se в рамките на физиологично оптимален диапазон е от решаващо значение за поддържане на хомеостазата и избягване на генотоксичност. Основно предимство на SeNPs е значително по-ниската токсичност, като същевременно се запазват подобни физиологични въздействия и ефикасност при повишаване на селенопротеиновите активности в сравнение с тази на други химични селенови форми, както е документирано в някои [3,55,56], макар и не всички [57,58]. ], от наличната литература.

Тази повишена активност може да се припише на целенасоченото доставяне на Se до специфични тъкани. Въпреки ограничените проучвания върху токсикологията на SeNP, проучване, което изследва и сравнява токсикологичните профили на SeNPs с този на органичния и неорганичния Se, демонстрира значително намален риск от токсичност за формата на наноносител на Se [59].

По този начин, мишките, на които са прилагани 2 mg SeNPs/kg телесно тегло на ден, не показват доказателства за потиснат растеж за разлика от тези мишки, на които е прилаган органичен и неорганичен Se в същата доза, като селенитът причинява най-голямо увреждане на черния дроб и бъбреците. Селеновите наночастици също причиняват по-малко смърт на клетките на костния мозък в сравнение с други форми на Se и в допълнение предотвратяват увреждането на ДНК.

Тъй като синтезирането на Se с помощта на химични методи може потенциално да използва токсични и вредни реагенти, има нарастващ интерес към разработването и производството на SeNP с помощта на процеси, наречени "зелен синтез", които използват микроорганизми, включително бактерии, гъбички и вируси, за да генерират SeNPs, като по този начин минимизиране на замърсяването на околната среда и потенциални здравни проблеми, произтичащи от химически прекурсори [60].

Потенциалът SeNPs да се използват като терапевтични агенти сега се изследва с възникващи доказателства, подкрепящи терапевтично предимство при заболявания като болестта на Алцхаймер, чернодробно увреждане и антимикробна резистентност [61–63]. Тези дейности могат да бъдат свързани с подобрението на SeNP за доставка на лекарства чрез повишена селективност и диференциация между болни и здрави клетки, като по този начин позволява целево освобождаване на товара в специфични тъкани и следователно намаляване на страничните ефекти [64].

В допълнение към подобряването на болестните състояния, SeNPs също се изследват в селското стопанство и производството на хранителни култури. Понастоящем натрупаните доказателства показват, че SeNPs представляват обещаващ биологичен агент, при който се подобрява растежа на животните [65,66], подобрява коефициента на преобразуване на фуража [41,67], засилва се имунитета (което придава повишена устойчивост на болести и топлинен стрес) [51, 56,65,68,69], подобрената плодовитост [70,71] и запазването на качеството на месото [56,72] за консумация от човека са демонстрирани в индустриите за аквакултури и птици [52].

Въпреки това добавянето на SeNP остава предизвикателство, тъй като добавянето на Se с SeNPs е сравнително нова концепция и SeNPs трябва да се произвеждат в различни концентрации, за да отговарят на диетичните изисквания на широк кръг животни с различен изходен статус на Se, за да се постигне в крайна сметка оптимална хранителна добавка.

По-нататъшните изследвания са от съществено значение за установяване на допълнителни диетични режими за хранене на животните за производство на обогатени на Se меса и следователно за увеличаване на съдържанието на Se в храната за консумация от човека.

2.1. Механизми на биоактивност за селенови наночастици

Въпреки обещаващите резултати с SeNP, има ограничени познания за механизмите на абсорбция на SeNP и метаболитно преобразуване в тялото, което доведе до опасения относно потенциалната дългосрочна токсичност на употребата на SeNP [52].

Наночастиците селен показват повишено усвояване след поглъщане, тъй като тези SeNPs са с по-малки размери с по-големи повърхностни площи и са по-пропускливи през стените на капилярите, което води до превъзходно усвояване на епителните клетки и повишена биоактивност. По-специално, SeNPs показват по-ниски нива на екскреция в сравнение с други форми на Se [73].

Тези комбинирани свойства на повишено поемане и намалена екскреция улесняват натрупването на SeNPs в тъканите на гърдата и дванадесетопръстника, поради образуването на наноемулсионни капчици със сферични и некристални структури, с по-ниско натрупване в черния дроб, участващ в детоксикацията и клирънса [74,75]. ].

Същото проучване показа също, че SeNPs са нетоксични, което се демонстрира от липсата на хистологични аномалии в черния дроб и мозъчните тъкани и паралелни констатации от друго проучване, демонстриращо значително по-ниска токсичност на SeNPs в сравнение с други форми на Se [56].

For more information:1950477648nn@gmail.com