Биологическая роль селена в организме - Применение препарата "Ферсел" в птицеводстве

Селен (Se) - химический элемент главной подгруппы VI группы периодической системы. Селен - жизненно важный микроэлемент с уникальными биологическими функциями и широким спектром биологического действия его соединений. Микроэлемент селен принадлежит к числу незаменимых пищевых факторов, адекватное поступление которых необходимое условие обеспечение здоровья человека и животных (Н. А.Голубкина с соавт., 2002; J. R.Arthur et al., 1992). Он входит в состав более 200 важнейших ферментов и большинства гормонов.

Данные отечественных и зарубежных исследователей, изучавших биологические свойства селена, показывают, что он играет важную роль в жизнедеятельности организма (Б. Д.Кальницкий, Н. И.Лебедев, 1990; С. Ф.Алешко, 1967; А. П.Кудрявцев, 1979; В. А.Антипов с соавт, 2004; Т. И.Лапина с соавт., 2008).

Биологическое значение селена открыли в 1957 году Шварц и Фольтц (R. Schwarz, C. M Foltz, 1957). Селен оказался главным компонентом фактора 3, присутствующего в пивных дрожжах и оказывающего лечебный эффект при некрозе печени крыс. Заключение об антиоксидантной роли селена, впервые представленное английским биохимиком А. Диплоком в 1970 году до настоящего времени остается основополагающим в метаболических функциях соединений селена (A. T. Diplock et al., 1970).

Следующий этап исследований селена наступил после 1971-1973 годов, когда был выделен и изучен первый функциональный селеноэнзим глутатионпероксидаза типа 1 и установлено место селена в его структуре.

Глутатионпероксидазы (GPX 1-6) являются основными ферментами антиоксидантной защиты (М. В. Биленко, 1989; М. А. Риш, 2003; S. G. Patching et al., 1999; H. W.Shchrauser, 2003;). Функция глутатионпероксидазы - поддержание стабильной внутриклеточной концентрации восстановленного глутатиона, защита организма от массового притока вредных веществ при распаде токсинов и от воздействия свободных радикалов. С точки зрения детоксикации перекисей это имеет огромное значение, так как в клетках не накапливаются продукты свободнорадикального окисления (В. А.Бурляев, 1989; B. C.Бузлама, 2000).

Известно, что глутатионпероксидаза катализирует превращение опасных для организмов гидропероксидов (ROOH) и Н2О2 в инертные гидроксисоединения (RОН) и воду соответственно при участии глутатиона. Фермент не обладает строгой специфичностью по отношению к перекисям и нуждается в качестве кофактора в глутатионе, который в ходе ферментативной реакции подвергается окислению:

Н2О2 + 2GSH > H2O + GSSG

ROOH + 2GSH > ROH + H2O + GSSG.

Во всех известных селенсодержащих ферментах селен присутствует в форме селеноцистеина (М. А. Риш, 2003; S. G. Patching, P. H. Gardiner, 1999; H. W. Shchrauser, 2003).

Посредством селенопротеинов селен влияет на три основных направления клеточных функций - антиоксидантную активность, метаболизм гормонов щитовидной железы и регуляцию активности редуктаз (E. M.Widdowson et al., 1988).

Наиболее изученной функцией селена является регуляция антиоксидантных процессов во всех органах и тканях (E. M. Widdowson et al., 1988). Селен участвует в регуляции основных метаболических путей в организме человека и животных, являясь по сути дела "исполнительным директором" антиоксидантной системы. При этом установлено, что селен способен влиять на экспрессию генов, то есть способен включать/активировать или выключать/дезактивировать определенные гены (П. Сурай, 2007).

Cелен функционально связан с обменом йода, цинка и других нормируемых питательных веществ, регулирует усвоение и расход в организме витаминов А, С, Е и К. По своему действию элемент близок к витамину Е, один его атом способен заменить 700ч1000 молекул витамина (Л. А.Кудрявцева, 1974). С другой стороны, витамин Е уменьшает потребность организма в селене, поддерживая его в активной форме или препятствуя выведению из организма (Б. Д. Кальницкий с соавт., 1990; С. Г.Кузнецов с соавт. 2001).

Селен интенсивно влияет на белковый обмен, особенно на обмен серосодержащих аминокислот. В химическом отношении он близок к сере, но более активен и токсичен. Сера в определенной степени нейтрализует его токсическое действие. При избыточном поступлении в организм он может замещать серу в серосодержащих соединениях (М. Ф.Томмэ, Э. Г.Филипович, 1975).

Селен необходим для поддержания функции мембран, биосинтеза белка на рибосомах и образования макроэргических соединений в митохондриях (С. Н. Касумов, 1981). На клеточном уровне недостаток селена ведет к нарушению целостности клеточных мембран, снижению активности ферментов, накоплению кальция внутри клеток, нарушению метаболизма аминокислот и кетокислот, подавлению энергопродуцирующих процессов.

В опытах С. Ф.Алешко (1967) установлено, что селен оказывает большое влияние на процессы углеводного и липидного обмена животного организма. Есть предположение, что микроэлемент участвует в водно-солевом обмене. Видимо, он является одним из агентов, перераспределяющих тканевые жидкости, в том числе и кровь (И. И.Цалс, 1972).

Важнейшую роль селен играет в функционировании иммунной системы. Селен в небольших дозах обладает иммуностимулирующим эффектом: ускоряет синтез антител, повышает устойчивость к микробным и вирусным инфекциям, усиливает фагоцитоз, функции нейтрофилов и лимфоцитов (И. М.Дунин с соавт., 1997). Так, в условиях дефицита селена нарушаются процессы антигензависимой пролиферации лимфоцитов, хемотаксис нейтрофилов, снижается уровень IgA, IgG и IgM (O. A.Громова, И. В.Гоголева, 2007). Селен и его препараты обладают не только свойствами антиоксидантного протектора клеточных мембран, но и иммуномодуляторов в отношении Т-хелперов, макрофагов и нейтрофилов (И. А.Пахмутов с соавт., 2003).

Л. П.Никитина с соавт., (1995), Н. М.Машковцев (2001) на основе анализа литературных данных по физиологическому эффекту селена указывают на механизмы его действия, обеспечивающие следующие позитивные эффекты:

    - антигистаминный, антиаллергический, антимутагенный, антитератогенный, антиканцерогенный; - нормализует обмен протеинов и нуклеиновых кислот, увеличивает репродуктивность животных и птиц, улучшает адаптацию организма к неблагоприятным факторам.

В работе (А. А.Шуканов с соавт., 2003) показано, что внутримышечное введение препаратов ДАФС-25 и "Селенопиран" телятам, способствовало активизации структурно-химического совершенствования щитовидной железы и надпочечников путем избирательной мобилизации симпатоадреналовой, серотонинергической и гистаминергической систем.

Известно, что между содержанием селена во внешней среде и частотой поражения населения злокачественными опухолями существует обратно пропорциональная зависимость (G. N.Schrauzer, 1978). Соединения селена оказывают и выраженное антиканцерогенное действие на развитие химически индуцированных неоплазм (B. Jansson, 1980; Н. Н.Стадникова, 1991).

Селенат натрия, добавленный в воду (0,005 мг/сутки на беспородную белую крысу) снижал угнетение функции щитовидной железы, вызванное облучением. Финский препарат "Селена", а также Na2SeO4 в эксперименте над этими же животными снижал в отдаленном периоде частоту возникновения радиационно-индуцированных опухолей: лейкемию, рак молочной железы, рак щитовидной железы и злокачественные опухоли других органов (В. А.Книжников с соавт., 1993). Снижение концентрации селена в крови в 2,5ч3 раза у больных со злокачественными новообразованиями по сравнению с его концентрацией у здоровых людей отмечено и в работе (З. З. Москалева с соавт., 1983).

В работах (Л. Ф.Чернышева с соавт., 1966, 1971; Т. А. Венцлавская с соавт., 1984) отмечено положительное антиаритмическое влияние препаратов селена в условиях экспериментального анафилактического шока. Рядом исследователей выявлен низкий уровень селена в сыворотке крови при дилатационной кардиомиопатии (Ph. Auzepy et al., 1987; Y. Saito et al., 1998). Существует обратная взаимосвязь между содержанием селена в крови и сердечно-сосудистыми заболеваниями (L. C.Clark, G. E.Combs, 1996).

Анализ влияния селена на течение хронических гепатитов, в том числе вирусной этиологии, однозначно свидетельствуют о снижении содержания этого элемента в сыворотке крови при данной патологии (Н. А.Голубкина с соавт., 1997; J. Aaseth et al., 1980, 1982; P. J.Thruluvath et al.,1992; P. Guarini et al., 1998; M. Casaril et al., 1989).

В работе (Б. И.Левшин, 1972) представлен материал о влиянии препаратов селена на показатели активности изоферментов лактатдегидрогеназы, характеризующих степень выраженности поражения печени.

Селен выполняет особую роль в предохранении от токсичных повреждений печени. Многочисленные исследования свидетельствуют об эффективном использовании селена при токсической дистрофии печени у свиней (А. П.Кудрявцев, 1979; Н. П.Скакун с соавт., 1975, 1977).

Н. П.Скакун с соавт., (1975) применил селенит натрия для лечения острой экспериментальной дистрофии печени, которую вызывали подкожным введением 0,4 мл 50% масляного раствора CCl4 на 100 г веса крыс, ежедневно в течение 4-х дней. Лечение этим препаратом приводит к уменьшению интоксикации организма, предупреждает гибель животных, а также способствует более быстрому и полному восстановлению функционального состояния печени. Следует подчеркнуть, что под действием селенита натрия происходит сдвиг целого ряда наиболее специфических функций печени - интенсивности желчеобразования, синтеза и выделения желчных кислот, секреции билирубина и т. д.

Обращает на себя внимание, что при экспериментальной дистрофии печени, в равной степени как и при других формах патологии, селенит натрия в сочетании с витамином Е является более эффективным. Совместное применение этих препаратов способствует более быстрому и полному восстановлению интенсивности секреции желчи, синтезу первичных желчных кислот, их конъюгации с таурином и глицином (Н. П.Скакун с соавт., 1977).

Селен необходим для нормального развития сперматозоидов у животных и человека. У животных адекватное поступление селена с пищей необходимо для оптимального состояния фертильности. Как недостаточное, так и избыточное поступление селена оказывает отрицательное влияние на количество сперматозоидов и их подвижность. Недостаточное поступление селена в сперму может привести к бесплодию (J. C.Hansen, Y. Deguchi, 1996).

Проведенные С. А.Гулиевой с соавт. (1981) исследования свидетельствуют об участии селена в липидном обмене, селен уменьшает содержание b-липопротеидов, способствуя тем самым уменьшению холестерина в крови, стабилизирует содержание сиаловых кислот.

В условиях высоких (токсических) концентраций селен обладает прооксидантной активностью (В. А.Тутельян с соавт., 2002). При этом происходит угнетение тканевого дыхания, понижается активность окислительно-восстановительных ферментов. Явления токсикоза наблюдаются при уровне потребления селена, приблизительно в 10 раз превышающем его выделение. Для животных летальным является содержание селена в корме 10 мг/кг сухого вещества или (10ч11) мг/кг живой массы (И. М.Дунин, Я. Э.Лебенгарц, 1997).

При поступлении в организм селен концентрируется в почках, печени, копытном роге, шерсти и в мышцах. Фоновое содержание селена в мышечной ткани животных составляет 0,01ч0,02 мг/кг, в печени - 0,1ч0,2 мг/кг, в почках 0,15ч0,3мг/кг, в копытном роге и в шерсти - 0,2ч0,4 мг/кг (H. A.Schroeder et al., 1970). При хроническом селеновом токсикозе концентрация элемента увеличивается в мышцах - до 0,3ч0,5 мг/кг, печени и почках - до 0,8ч1,0 мг/кг (Г. А.Таланов с соавт., 1991).

Селен обнаружен в альбумине, а также в в - и г-фракциях глобулина крови. Он содержится и в форменных элементах крови (до 70%). В сыворотке крови концентрация селена составляет 0,02ч0,07 мкг/кг, в форменных элементах - 0,05ч0,18 мкг/кг в зависимости от его уровня в рационе (Н. М.Машковцев, 2001). Содержание селена в мышцах наиболее вариабельно. Это вывод соответствует наблюдениям, показывающим, что многие заболевания причиной которых является недостаточность селена, представляют собой болезни мышц (Н. М.Машковцев, 2001).

Недостаточность селена в среде была установлена практически одновременно в 60-е годы прошлого столетия в Новой Зеландии, Австралии, США и российскими учеными в Восточном Забайкалье (В. В. Ермаков с соавт., 1962).

Селенодефицитность организма во многом вызвана низким содержанием этого микроэлемента в почвах. Неравномерное распределение селена в почве и воде обусловливает различную концентрацию его в растениях разных природно-климатических зон. Установлена определенная корреляция между содержанием селена в почве и кормовых растениях с одной стороны, и в организме животных, с другой (С. Ф.Алешко, 1971).

Недостаток поступления cелена в организм человека и животных вызывает одну из разновидностей гипомикроэлементозов - гипоселеноз, который наиболее часто развивается у людей, проживающих в районах с низким содержанием селена в почве, воде и продуктах питания (В. Г. Кукес с соавт., 2002).

При недостатке селена в организме животных в ряде клеток перекисное окисление начинает идти слишком энергично, что приводит к изменению внутриклеточного дыхания, структуры и целостности оболочек и в конечном итоге - к разрушению клетки (П. А. Красочко с соавт., 2005).

В среднем в организме человека содержится 1мг селена. Он поглощается в дистальном отделе тонкого кишечника, где из растворимых соединений селена образуются белковые соединения с метионином и цистеином, и транспортируется к клеткам-мишеням. В настоящее время существуют рекомендации по суточному потреблению селена (В. А.Тутельян с соавт., 2002). Для России установлена потребность в селене для взрослого человека, равная 63 мкг в сутки. Средняя нормальная концентрация селена в крови у жителей России приближается к 100 мкг/л ( Н. А.Голубкина с соавт., 2002).

С дефицитом селена связано около 75 различных патологий и болезненных симптомов. Причем 14 сердечно-сосудистых и 8 онкологических заболеваний из этого списка - основные среди причин смертности населения и сокращения продолжительности жизни (Л. В.Аникина, 1993).

Недостаток селена вызывает многие заболевания животных и птиц, которые носят эндемический характер. В частности, у животных и птиц - беломышечную болезнь, токсическую дистрофию печени (гепатоз), энцефаломаляцию, экссудативный диатез, депрессию роста, задержание последа, фиброз поджелудочной железы и, как следствие, снижение жирности молока у коров, гемоглобинурию у телят, синдром внезапной смерти у телят, поросят и микроангиопатию у свиней, бесплодие самцов и самок, а также расстройство метаболизма гормонов щитовидной железы (E. McCartney, 2005; В. А.Антипов с соавт., 2004, 2006; И. Ф. Горлов, 2005; E. Kolb et al., 2001; В. Т.Самохин, 2005; Т. И.Лапина, 2008; Л. В.Иванова, 2008), липидов (D. J.Cerhata et al., 1998), увеличение количества гидроперекисей, малонового диальдегида в сыворотке крови (B. C. Wilke et al., 1990).

Дефицит селена также снижает воспроизводительные способности взрослого поголовья животных и задерживает рост и развитие растущего молодняка (А. П.Авцын, с соавт., 1991). У цыплят при недостаточности селена отмечено значительное увеличение числа лейкоцитов (более чем в 2 раза, в основном за счет более чем 5-кратного увеличения числа гетерофилов) и активности креатинфосфокиназы (A. Bartholomew et al., 1996).

Начало применения препаратов селена относится к 1970-м годам, в то время основной пищевой формой селена считались селенит и селенат натрия. Эти препараты относятся к препаратам первого поколения. В 1984 году был получен синтетический селенометионин, обладающий значительно большей биологической активностью по сравнению с предшественниками и ставший первой органической формой селена.

Несмотря на то что наименьшей токсичностью обладают органические соединения, неорганические формы селена легче выводятся из организма и их потребление в рекомендуемых фиксированных дозах более безопасно, чем потребление органических форм, особенно в высоких дозах селенометионина (В. И.Ивахненко с соавт., 2007).

Источником селена в питании человека и животных являются различные продукты животного и растительного происхождения. Селен находится в двухвалентной органической форме, причем в животных продуктах преобладает селеноцистеин (Se-Cys), а в растительных - селенометионин (Se-Met) (J. Aaseth, 1993). Природной формой селена является селенометионин - главная форма селена в различных кормовых культурах, включая зерно и масличные растения.

Различия в ассимиляции и метаболизме двух различных форм селена начинаются с процесса всасывания (H. Van der Tore et al., 1991; I. H. Waschulewski et al., 1988).Неорганический селен: селенат - и селенит - анионы быстро восстанавливаются ферментативным путем (R. A.Sunde, 1990) до селеноводорода, присутствующего при физиологических значениях рН, в основном, в виде гидроселенид-аниона (HSe-). Некоторое количество образующегося селеноводорода быстро связывается с транспортными белками за счет нестойких ковалентных или Ван-дер-Ваальсовых связей, образуя лабильный ("обмениваемый с селенитом") пул селена (M. Janghorbani et al., 1990, 1991). Избыточные количества селеноводорода медленно подвергаются ферментативному метилированию и затем экскретируются с мочей (Y. Sayato et al., 1997), а также и с потом (R. A.Sunde, 1990).

При поступлении в организм избыточных количеств неорганического селена он может накапливаться в тканях в форме свободного гидроселенид аниона. Эта форма селена чрезвычайна токсична. Поэтому использование неорганических форм селена предпочтительнее в случаях, когда требуется быстрая коррекция дефицита селена в максимально короткие сроки с целью полного восстановления активности глутатионпероксидазы.

Органическая форма селена всасывается и метабилизируется так же, как и аминокислота метионин (R. A.Sunde, 1990). При этом часть его используется для немедленного синтеза селенопротеинов, подобно селениту, но другая часть органического селена встраивается во вновь синтезированные протеины, например, в мышцах и яйцах (G. N.Schrauzer, 2000).

Скорость всасывания селена зависит от формы соединения и происходит в следующем порядке: органические соединения селена > селенаты > селениты > селениды (Э. Визнер, 1976). Биоусвояемость селена составляет (50ч80)% и зависит от других компонентов рациона. Улучшается под влиянием белков, витаминов А, Е и С, снижается при дефиците витаминов Е, В2, В6, метионина, избыточном поступлении с пищей тяжелых металлов. Сера и мышьяк ингибируют всасывание и метаболизм селена в организме животных (Л. И.Тучемский, 1999). Селен выводится из органов и тканей в среднем по истечении (8ч15) дней (Т. М.Околелова с соавт., 1999). Но основная масса элемента (90ч95)% выделяется на протяжении месяца (В. В.Ермаков и др., 1974).

Сегодня Россия, так же как и большинство европейских стран, недостаточно обеспечена микроэлементом селеном. Принимая во внимание эссенциальность селена и сообщение института питания РАМН о том, что более 80% населения РФ испытывают дефицит данного микроэлемента, решение проблемы селенодефицита у населения в настоящее время весьма актуально. Следует отметить, что ухудшающаяся экологическая обстановка, особенно в больших городах, требует наличия эффективной антиоксидантной защиты населения. Поэтому потребность в селене, как в одном из обязательных компонентов антиоксидантной системы организма, будет все более возрастать.

Анализ литературных данных по селенсодержащим соединениям, демонстрирует их разностороннее фармакологическое влияние на организм (В. А.Тутельяни др., 2002; O. A.Громова и др., 2007; В. А.Книжников с соавт., 1993; Т. Т.Папазян с соавт., 2005; Н. А. Голубкина,2004; G. N.Schrauzer, 2000; В. И.Фисинин с соавт., 2003, 2005, 2007, 2010). Экспериментальные исследования и клинические наблюдения показали, что они благоприятно влияют на антиоксидантный статус организма, обладают кардиопротекторной, гепатопротекторной, радиопротекторной активностью, предотвращают или тормозят развитие опухолевых процессов, а также целого ряда заболеваний связанных с дефицитом селена.

Похожие статьи




Биологическая роль селена в организме - Применение препарата "Ферсел" в птицеводстве

Предыдущая | Следующая