Тутельян В.А. и др. Селен в организме человека

Подождите немного. Документ загружается.

ЭНДОГЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ГУМОРАЛЬНОГО СЕЛЕНА

Таблица 33. Перераспределение селена между плазмой и эритроцитами крови у спорт-

сменов-добровольцев при фармакологической нагрузке

Показатель

СТГ

</>=5)

Метандросте-

нолон (/7=5)

Эритропоэтин

(/7=4)

Парлодел (/7=5)

Содержание селена

плазма, мкг/л

106±5*

109+2* 97.5±5.0

65+4*

% к контролю 115 119

106

эритроциты, мкг/л 152±5

127±7

86+8

203±7

% к контролю

92 77 52 123

Se плазмы/ве эритроцитов

0.696* 0.858*

1.134*

0.320*

% к контролю

124 153 203

Примечание. *р<0.05 по сравнению с контролем. Дозы и режим введения препаратов: СТГ — 4 ЕД

внутримышечно 2 раза за 7 дней, метадростенолон — 10 мг рег OS ежедневно в течение 7 дней,

эритропоэтин — 2000 ЕД внутривенно за 4 дня до взятия крови, парлодел — 2.5 мг ежедневно в

течение 7 дней.

ходного уровня после родов. Увеличение концентрации селена в сыво-

ротке крови наблюдалось нами у женщин на 6-7-й день после начала

овуляции (эпидемиологические исследования в Архангельске 1991 г.

и Алтайском крае 1994 г.), что соответствует моменту максимальной

концентрации СТГ в крови. Известно и обратное воздействие: введение

ИагБеСЦ яловым коровам приводило к многократному возрастанию в

крови уровня эстрогенов, эстрадиола и уменьшению уровня прогесте-

рона [10]. КагЗеОз оказывает влияние на эндокринную функцию фетоп-

лацентарной системы, синтез и метаболизм половых гормонов, обес-

Таблица 34. Перераспределение селена между плазмой и эритроцитами у мышей при

фармакологической нагрузке

Показатель

СТГ

(/7=6)

Стеназол (/7=8) Эритропоэтин

(/F=5)

Парлодел (/7=6)

Содержание селена

в плазме, мкг/л

221±3*

257.0+7.1* 216.0+9.5 63.6+5.0*

% к контролю 119 138 116

в эритроцитах, мкг/л

290±15

323.0±8.2 259.0+11.4

277±16

% к контролю 99 110 88

Se плазмы/Бе эритроцитов 0.762* 0.801*

0.834*

0.230*

% к контролю 120 126

132 36

Примечание. *р<0.05 по сравнению с контролем. Дозы и режим введения препаратов: СТГ —

0.2 ЕД/мышь внутримышечно 3 раза за 8 дней, стеназол — 0.0833 мг/мышь внутримышечно 2 раза

за 8 дней, эритропоэтин — 0.2 ЕД/мышь внутримышечно за 4 дня до взятия крови, парлодел — 0.03

мг/мышь рег Os ежедневно в течение 7 дней.

151

ГЛАВА 3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ СЕЛЕНА

Таблица 35. Влияние приема метандростенолона на содержание иммуноглобулинов и

селена в крови добровольцев (М±т, в скобках — пределы колебаний)

Сыворотка

Эритроциты

Показатель Показатель

до приема

после приема до приема

после приема

Se, мкг/л

92±3 109±23 165±4 127±7

(88-96) (99-115)

(145-203) (118-165)

IgG, мг/мл 13.6±0.65 7.2±2.3 3.36+0.52

2.04±0.80

(13.0-14.9) (5.7-14.0)

(2.6-4.6)

(1.8-2.2)

IgA, мг/мл 1.86±0.25

1.23±0.48 0.77±0.17 0.6±0.1

(1.68-2.30) (0.91-2.20)

(0.56-1.00) (0.52-0.80)

IgM, мг/мл

1.14±0.10 0.95±0.16 0.84+0.04 0.81+0.01

(0.91-1.20) (0.85-1.30) (0.80-0.88) (0.80-0.82)

печивая высокую сократительную деятельность матки и профилакти-

ку родовых и послеродовых осложнений [9].

Наиболее ярким примером влияния половых гормонов на селено-

вый статус организма является специфическое распределение селена в

волосах различной локализации [11]. Так, в волосах головы содержание

селена составляет 690 мкг/кг, подмышечных впадин — 786 мкг/кг, боро-

ды — 926 мкг/кг, в области солнечного сплетения — 940 мкг/кг, лоб-

ка — 971 мкг/кг. Показательно также, что улиц с повышенной половой

активностью уровень селена в волосах лобка (более 1700 мкг/кг) выше,

чем у лиц с задержкой полового развития (до 650-700 мкг/кг). Как указы-

валось выше, прием допинговых препаратов, многие из которых являются

половыми гормонами, приводит к возрастанию концентрации селена.

Таким образом, не вызывает сомнений факт ауторегулирования

антиоксидантного гомеостаза в организме как функции иммунитета и

гормонального баланса.

Биоритмы. Как и в любой биологической системе, физиоло-

гические процессы в организме человека подвержены циклическим

изменениям, т.е. подчиняются биоритмам. Что касается селена, то

выявить существование связанных с ним биоритмов весьма сложно

вследствие сильной зависимости его концентрации от уровня и вре-

мени поступления с пищей. Тем не менее в экспериментах in Vitro

можно видеть временную зависимость перераспределения селена меж-

ду элементами крови. Так, при введении в образцы свежевзятой кро-

ви 1 капли разбавленного раствора ЫагЗеС^ (37°С) микроэлемент сра-

зу же включается в эритроциты, а максимальное содержание селена в

плазме обнаруживается только через 4 мин после начала инкубации

ЭНДОГЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ГУМОРАЛЬНОГО СЕЛЕНА

(рис. 49, а). При последующем термостатироваиии уровень селена

снижается как в эритроцитах, так и в плазме, что, очевидно, связано с

образованием летучего селеноводорода. Синхронные изменения пре-

терпевают и концентрации IgA, IgG и IgM (рис. 49, б-г). Именно на 4-й

минуте инкубации наблюдается максимальное накопление IgA и IgM

в эритроцитах, в то время как максимум для IgG приходится на пер-

вые 2 мин инкубации. Кинетика изменения содержания IgA и IgM в

плазме также носит сходный характер: минимальная концентрация за-

регистрирована через 4 мин, что соответствует наибольшему содержа-

нию селена.

Наиболее показательны кривые изменения соотношения между

IgA, IgM и IgG в эритроцитах и сыворотке во времени, указывающие на

определяющее значение интервала в 4 мин как для процесса включе-

ния селена в элементы крови, так и для иммунологических показате-

лей (рис. 50, а, б).

800 400 16 1.5

й I

600 в в V

300

12 1

2 T t

•

400

200 8 ', i 0.75

•

200 100 4

0"+ T т г —т - t- 0 0 •" • 0

12 3 456 12 3 456

4 г0.04 1.50

3 1 ; 0.03

0.02

•

0.02 1.25 О" —-D

^-Cf

I 0.01

• • • •

о • • • о 1.00 • • о

12 3 456 123456

Время, ми!I

Рис. 49. Изменения во времени концентрации селена (о), IgA (б), IgG (в) и IgM (г) в

сыворотке крови ( /) и эритроцитах (2).

153

ГЛАВА 3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ СЕЛЕНА

Показательно, что быстрое включение селена в эритроциты при

инъекции наблюдали и для ЫагБеОз, причем время выхода селена в

сыворотку крови варьировало для разных видов млекопитающих (ми-

нимальное у крысы и максимальное у человека) [7].

Периодичность накопления селена тканями организма можно

проследить на примере изменений концентрации микроэлемента в

пряди волос. Аналогичную зависимость можно наблюдать у жителей

Манагуа (Никарагуа), где близость экватора практически полностью

сглаживает сезонные различия в потреблении продуктов питания

[12]. Наблюдаемая закономерность характеризуется величиной акро-

фазы, равной 3 мес, периодом 6 мес и амплитудой колебаний 70 мкг

Se на 1 кг.

Уровень селена в крови является более лабильным показателем,

в связи с чем достоверных сезонных изменений выявить не удается

(см. Приложение 7). Попытка выявить элементы симметрии в суточ-

ных колебаниях величины экскреции селена с мочой была осуще-

ствлена с участием трех групп добровольцев Qi= 5). Они получали в

течение 5 дней препараты органического («Селена» и «Биоселен») и

неорганического селена (NazSeO^. Сложный характер суточной

динамики выведения микроэлемента, связанный с приемом пищи,

обусловил необходимость выделения трех периодов: утреннего

(6.00-12.00 ч), дневного (12.00-19.00 ч) и вечернего (19-00-6.00 ч утра

следующего дня). Для нивелирования влияния общего уровня выведе-

ния селена использовали показатель количества экскретируемого за

выбранный период селена в процентах к общей величине суточной эк-

скреции. Результаты исследования (рис. 51) свидетельствуют о суще-

ствовании специфических биоритмов экскреции селена с мочой, ха-

рактер которых определяется химической природой потребляемого

JLl IZJ

2.0

1.5 *

1.0 ;

05 " в • • •

4-- —т г-

1 2 3 4 5 6

Время, мин

Рис. 50. Изменение во времени соотношения содержания селена (а) и IgA, IgG и IgM

(б, кривые /-.?соответственно) в сыворотке крови и эритроцитах.

2.0

1.5

1.0

0.5

• 2

' ".-S

154

ЭНДОГЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ГУМОРАЛЬНОГО СЕЛЕНА

от суточной

экскреции

80 1

601 ,

40 |

20 i

50 100 200 400 800

от суточной

экскреции

60"]

20 |

50 100 200 400 800

Доза селена, мкг/сут

% от суточной

экскреции

50 100 200 400 800

Рис. 51. Специфика выведения селена с мочой при приеме органических и неоргани-

ческих препаратов селена: «Биоселен» (о), «Селена» (б) и Na

SeO

(в).

Светлые столбики — утренние часы, темные — дневные, штриховка — вечерние.

с пищей селена. Так, для NaaSeC^ период колебаний величины экск-

реции составляет 24 ч, причем максимум экскреции приходится толь-

ко на утренний период независимо от потребляемой дозы. Прием пре-

паратов «Селена» и «Биоселен» характеризуется сходной динамикой

выведения селена с мочой, связанной с содержанием в препаратах пре-

имущественно Se-Met (около 60% всего селена). Период наблюдаемого

биоритма в этом случае также составляет 24 ч, причем максимумы вы-

ведения внутри одного периода наблюдаются через 18 и 30 ч.

Найденные закономерности объясняют трудности выявления

биоритмов при использовании стандартной диеты, для которой харак-

терна смесь органических и неорганических форм микроэлемента.

ГЛАВА

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ СЕЛЕНА

Можно предположить, что суточные колебания концентрации селена

в крови также будут определяться химической формой потребляемого

селена, а в конечном итоге, симметрийной регуляцией метаболизма

этих соединений.

Литература

1. Sammalkorpi К., Valtonen V, Alfthan G. et al. Serum selenium in acute infection //

lnfeetion. 1988. Vol. 16, N 4. Р. 222-224.

2. Голубкина НА., Соколов ЯА, Емельянов БА. и др. Модуляция инфекционного про-

цесса препаратами бромокриптина, соматотропина и селена у мышей, анало-

гичная связь между тяжестью инфекционного заболевания (вирусный гепатит)

и уровнями селена, соматотропина, пролактина в крови больных людей // Им-

мунология. 1997 № 6. С. 27-29.

3. Jasmin

G.,

Bois Panisset J-C., Selye Н. Polyarthritis produced in rats by treatment With

prolactin and groWth hormone // Endocrinology. 1959. Vol. 65, N 3. Р. 494-499.

4. Kimball H., Lipsett MB., Odell WD. Comparison of the effeet of the pyrogens, etio-

cholanolone and bacterial endotOXin on plasma cortisol and groWth hormone in

man // J. Clin. Endocrinol. 1968. Vol. 28. Р. 337-342.

5. Lazarev AP., Schneeweiss U., Fabricius EA. Inhibition of subcutaneous Erlich сага-

пота by Bntihuman-Somatotropin hormone serum of the horse as determined by

the tumour tetanus assay of the mouse // Arch. Geschwulstforsch. 1976. Bd. 46,

N 4. S 261-270.

6. Combs GF., Combs S. The role of selenium in nutrition. NX: Acad. Press, 1986.

7. Авцын АЛ., Жаворонков AA., Puui MA., Сторчкова Л.С. Микроэлементозы чело-

века. M.: Медицина, 1991. С. 204-205.

8. Сейфула PД., Голубкина НА., Соколов ЯА. и др. Экологические проблемы нару-

шения сперматогенеза у спортсменов и молодежи // Сб. научных трудов

ВНИФК. M., 1997. С. 322-333.

9. Loekiteh G. Clinieal significance and analitical concepts // Crit. Rev. Clin. Lab. Sci.

1989. VoL 27, N 6. Р. 483-541.

Ю.Нежданов AP., Власов CA. Влияние селената натрия на стероидогенез у живот-

ных // Тез. докл. науч. конф. «Микроэлементы в биологии и их применение в

сельском хозяйстве и медицине». Самарканд: СамГУ, 1990. С. 374-375.

.Голубкина НА., Сомарриба О, Соколов ЯА. Селен волос как информативный

показатель обеспеченности организма селеном // Вопр. питания. 1996. № 3-

С. 14-18.

12.Сомарриба О, Голубкина НА., Соколов ЯА. Оценка селенового статуса жителей

Манагуа (Никарагуа) путем исследования волос // Там же. 1998. № 2. С. 22-24.

Глава 4

Роль селена

при

онкологических

заболеваниях

Механизмы токсичности

и антиканцерогенности селена

Селен — один из наиболее токсичных элементов периодической

системы Менделеева. Весьма ограниченные клинические данные, мно-

гочисленные исследования

на

животных

эксперименты

Vitro

по-

родили целую серию гипотез, объясняющих токсическое действие

этого элемента. Присутствие селена

ферментах антиоксидантного

действия,

также

ряде других ферментов подтверждало

его

эссен-

циальность, однако ничего

не

говорило

причинах токсичности.

Реакция четырехвалентного селена

GSH, позднее показанная для дру-

гих тиолов

БН-групп белков, представляется первым наиболее рацио-

нальным подходом

объяснению феномена токсичности. Она про-

текает

соответствии

формулами:

ДЭБH+ЗеОг-^СББ650+0550-1-2HгО

4СЭ H+SeO S

-^GSSeS

G+

OH--I-H

с образованием селенотрисульфидов (RSSeSG)

—

устойчивых соеди-

нений, поглощающих

при

260-380

им

[1-4]. Согласно общей схеме

окислительно-восстановительных реакций

участием GSH, при избыт-

ке тиолов

или под

действием клеточной глутатионредуктазы такие

трисульфиды легко восстанавливаются

образованием селеноперсуль-

фидов (GSSeH) [2-4], превращающихся далее

селеноводород

и эле-

157

ГЛАВА 4. РОЛЬ СЕЛЕНА ПРИ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ

ментарный селен [5] в соответствии со схемой, представленной на

рис. 52. Токсическими продуктами этих реакций являются суперок-

сид-анион и Н2О2. Указанная схема хорошо объясняет разрушение кле-

точных стенок мембран эритроцитов крыс при инкубации с NajSeOi,

селеноцистином и GPX, наблюдаемое с помощью сканирующего элек-

тронного микроскопа [6-9]. Эти эксперименты показали, что вызывать

гемолиз эритроцитов способны только те соединения селена, которые

in Vitro каталитически окисляют GSH с образованием супероксида: се-

ленит (5еОз

—

), диоксид селена, Sec, селеноцистамин, диселенодипро-

пионовая кислота. Именно эти соединения обладают наибольшей кан-

церогенной активностью.

В совокупности с другими экспериментальными данными эта

схема позволила сформулировать гипотезу, объясняющую токсическое

действие селена. Согласно этой гипотезе, токсичность соединений

четырехвалентного селена (селенита, диоксида селена) определяется

токсичностью супероксида и Н2О2, образующихся из селенотрисуль-

фидов; токсичность диселенидов (селеноцистина и селеноцистамина)

также определяется образованием супероксида и Н2О2 из селенолов

(RSeH) — продуктов реакции селенидов с тиолами вообще и с GSH в

частности. Селенаты и простые селеноэфиры (RSeR), не способные

образовывать супероксид и Н2О2, не токсичны per

se,

а их токсичность

в культуре тканей или in

ViVO

обусловлена восстановлением до селе-

нита или селенола.

Признаки токсичности селена (острой или хронической) прояв-

ляются тогда, когда оксидантные свойства преобладают над антиок-

сидантными, т.е. над способностью организма синтезировать СБ либо

простые селеноэфиры или восстанавливать селен до Se

Таким образом, селен проявляет двойственные свойства, объеди-

няющие в себе антиоксидантную и прооксидантную активность. Ан-

тиоксидантные свойства проявляются в функционировании СБ и, в

первую очередь, GPX. Все известные СБ являются мощными антиок-

сидантами [10,11]. Прооксидантная активность проявляется в условиях

высоких (токсических) концентраций селена [12].

Многочисленные исследования in Vitro показали, что значитель-

ная часть соединений селена обладает каталитической окислительно-

восстановительной активностью, сходной с таковой GPX. Так, N328603

способен осуществлять каталитическое окисление меченых сульфидов,

а также восстанавливать различные электронные акцепторы, в част-

ности, метиленовый синий [13] с образованием промежуточного се-

4СЙН GSSG GSH GSSG GSH GSSG О, О,

KJ? V^ VD

SeO;,"" O=S=*- GSSeSG GSSeH H

Se ^==S=" Se"

Рис. 52. Окислительно-восстановительные реакции с участием GSH.

158

МЕХАНИЗМЫ ТОКСИЧНОСТИ И ЛНТИКАНЦЕРОГЕННОСТИ СЕЛЕНА

леноперсульфида (RSSeH) [14,15]. Известно каталитическое восстанов-

ление цитохрома с и метгемоглобина под действием соединений се-

лена в присутствии GSH. В такой реакции четырехвалентный селен

(селенит) является более активным катализатором, чем шестивалент-

ный (селенат) или селеноцистин [16,17]. Для последнего соединения

активной формой, обладающей каталитической активностью, является

Sec (RSeH) — аминокислота, входящая в состав всех известных СБ.

Сравнение глутатионпероксидазной активности GPX, селенита, селе-

ноцистина, Se-Met и NaiSeC^ показывает, что каталитическая актив-

ность снижается в ряду: GPX-SeOj

^-селеноцистин.

Изучение цитотоксичности соединений селена, обладающих ка-

талитической активностью, показало, что степень цитотоксичности в

отношении нормальных или опухолевых клеток (табл. 39) находится

в прямой корреляции с интенсивностью снижения концентрации GSH.

В исследованиях на некоторых линиях опухолевых клеток, асцитах

Эрлиха, клетках Ll 210 лейкемии и опухолевых клетках молочной же-

лезы у мышей и крыс [66,68-71] установлено, что эффективность сни-

жения частоты опухолей уменьшается в ряду: GSSeSG-селенит—селе-

ноцистин— селенат—ЫагЗе—(СНз)23е—Se-Met.

Противоопухолевая активность соединений селена пропорцио-

нальна их каталитической активности. Среди рассматриваемых произ-

водных селена селенотрисульфид глутатиона (GSSeSG) — промежу-

точный продукт взаимодействия Se

с GSH, проявляет наибольший

защитный эффект. Это соединение было запатентовано в качестве

канцеростатического препарата в связи с его высокой цитотоксичес-

кой активностью по отношению к клеткам карциномы легких, аде-

нокарциномы ободочной кишки, меланомы, аденокарциномы молоч-

ной железы, глиомы, медуллобластомы, опухольтрансформированных

фибробластов и кератиноцитов [24].

Гемолиз эритроцитов крыс in Vitro выявил ту же закономерность:

цитотоксичность проявлялась только у соединений селена, катализи-

рующих окисление GSH и обладающих канцеростатической активно-

стью [25]. Процент гемолиза при добавлении к суспензии эритроци-

Таблица 39. Влияние соединений селена в дозах 1.0/0.25 мкг/кг на частоту опухолей

у мышей (/7=3-5) [19]

Показатель Контроль

SeO

Se-Met

Селено-

цистин

Средний прирост массы, г

12.0 6.9/7.0

5.8/7.7 4.6/5.2 12.3/12.4

6.1/7.8

Число опухолей

асцитных

5 0/0 0/0 0/0 5/5

0/2

плотных

0/1

0/0 0/2 0/0

0/1

Примечание. Средний прирост массы у мышей без опухолей составил 4.4-6.2 г.

159

ГЛАВА 4. РОЛЬ СЕЛЕНА ПРИ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ

тов сульфита натрия, сульфата натрия (по 10 мМ), цистина и метио-

нина (2 и 10 мМ соответственно) значимо не отличался от такового

в контроле (4.4±0.6), тогда как при добавлении эквимолярных ко-

личеств селенита натрия и селеноцистина резко возрастал, состав-

ляя 36.5±5.8 и 92.6±4.9% соответственно; NaaSeOj и Se-Met не влияли

на степень гемолиза, а при внесении SeOa процент гемолиза состав-

лял 39-2±2.8 [23]. В реакции активной формой селена являлся селено-

глутатион — промежуточный продукт взаимодействия селена с GSH и

одновременно высокоактивный канцеростатический агент [21]. Добав-

ление в инкубационную среду GSH в присутствии селенита или SeOa

резко увеличивало скорость гемолиза [23]. Примеры высокой цитоток-

сичности соединений селена по отношению к различным клеткам в

присутствии GSH многочисленны [6,26-33].

Селеноглутатион, являясь промежуточным продуктом взаимодей-

ствия селена и GSH, является и наиболее активным канцеростатичес-

ким агентом [21]. Определяющая роль GSH в проявлении цитотоксич-

ности селенита продемонстрирована на двух линиях клеток с разны-

ми концентрациями GSH [34]. По отношению к клеткам яичника с

концентрацией GSH 12.1 М/10

клеток ЫагЗеОз проявлял более высо-

кую цитотоксичность, чем по отношению к клеткам, содержащим GSH

в количестве 1.9 М/10

клеток. И в этом случае активным соединением

является аддукт селена с GSH — селеноперсульфидный анион GSSe

образующийся из селенита и эндогенного GSH. Уменьшение концен-

трации GSH в клетках путем предварительной инкубации с бутио-

нинсульфоксимином приводило к снижению цитотоксичности се-

ленита [35,36].

Несколько иные данные получены в экспериментах ш

Viuo-.

селе-

нат, практически не цитотоксичный in Vitro, in Uivo становится токсич-

ным, хотя и в меньшей степени, чем селенит. Это же относится к не-

активным in Vitro Se-Met и другим селеноэфирам. Данные, полученные

на лабораторных животных, согласуются со схемой, представленной

на рис. 53. На растущих мышах продемонстрировано снижение ток-

сичности в ряду: селенит—Se-MeTmi-Sec-D

L-Se-Met [37], другими сло-

вами, простые селеноэфиры обладают слабой токсичностью in Vivo,

хотя in Vitro каталитическую активность не проявляют.

Сравнение токсичности моно- и диселенидов в экспериментах

по предотвращению некроза печени у крыс показало, что первые

проявляют в несколько раз меньшую токсичность [38]. Так, ЛДзо для

диселенидов ОЬ-селеноцистина, 0-изоселено-3,3'-ДИ-п-пропиоами-

да, -4,4'-ди-п-бутирамида, -5,5'-ди-п-валерамида составила 4.0, 5.0, 3-5

и 2.8 мг/кг, а для моноселенидов DL-Se-Met, селено-2,2'-диацетами-

да, -3,3'-ди-п-пропиоамида, -4,4'-ди-п-бутирамида и 5,5'-ди-п-валера-

мида — 4.25, 2240, 9-0, 96 и 12 мг/кг соответственно (для сравнения, ЛД50

для наиболее токсичного соединения — селенита — равна 3.25 мг/кг).

160