היתרונות הפיזיולוגיים של משלוח סלניום חדש באמצעות ננו-חלקיקים חלק 1

תַקצִיר:

צריכת סלניום (Se) בתזונה בטווח הפיזיולוגי היא קריטית לשמירה על תפקודים ביולוגיים שונים, כולל הגנה נוגדת חמצון, הומאוסטזיס חיזור, צמיחה, רבייה, חסינות וייצור הורמוני בלוטת התריס. צורות כימיות של Se בתזונה מגוונות, כולל Se אורגני (סלנומתיונין, סלנוציסטאין וסלניום-מתיל-סלנוציסטאין) ו-Se אנאורגנית (סלנט וסלניט). מחקרים קודמים חקרו והשוו במידה רבה את ההשפעות הבריאותיות של Se תזונתיים על מלאי חקלאי ובני אדם, כאשר Se תזונתיים הראו יתרונות שונים, כולל ביצועי גדילה משופרים, תפקודים חיסוניים ואיכות תזונתית של בשר, עם ירידה בלחץ חמצוני ודלקת, ולבסוף. שיפור הבריאות והפוריות של בלוטת התריס בבני אדם. הופעת הננו-חלקיקים מציגה טכנולוגיה חדשנית וחדשנית.

בשר הוא אחד ממקורות התזונה החשובים לבני אדם. בשר הוא לא רק מקור לחלבון וחומצות אמינו אלא מכיל מגוון ויטמינים ומינרלים כמו ברזל, אבץ, סלניום ועוד, הממלאים תפקיד בלתי ניתן להחלפה וחשוב בבריאות האדם.

בנוסף, מחקר מדעי מראה גם שצריכה מתונה של בשר יכולה לעזור לשפר את חסינות הגוף. בשר עשיר בחומרים מזינים, שיכולים לספק את האנרגיה והחומרים המזינים הדרושים לגוף האדם, ובכך לשמור על חילוף החומרים התקין ותפקוד החיסון של הגוף. מחקרים מצאו שלאנשים שחסרים להם חומרים מזינים כמו חלבון וויטמינים יש מערכת חיסונית חלשה יותר והם רגישים יותר לחיידקים ווירוסים חיצוניים.

בנוסף, לבשר העשיר בברזל תפקיד חיוני גם במערכת החיסון. ברזל הוא מרכיב חשוב בגוף האדם. זה לא רק אחד המרכיבים המרכיבים את ההמוגלובין אלא גם בעל השפעה מווסתת על תאי הדם הלבנים במערכת החיסון, מה שעוזר לשפר את עמידות הגוף. חומרים מזינים אחרים בבשר, כמו אבץ וסלניום, מסייעים אף הם לחיזוק עמידות הגוף ולהפחתת התרחשותן של מחלות.

כמובן שצריך לשים לב לכמות הנכונה בעת צריכת בשר. צריכה מוגזמת תפגע בבריאותך. יחד עם זאת, כדאי לבחור בבשר טרי, נקי ובטוח, ולאמץ שיטות בישול בריאות, כמו הפחתת טיגון, צלייה ושיטות בישול אחרות בטמפרטורה גבוהה, כדי לשמור על חומרי הזנה. באופן כללי, בשר הוא מקור הכרחי לתזונה, וצריכה מתונה יכולה לעזור לשפר את חסינות הגוף. מנקודת מבט זו, עלינו לשפר את החסינות שלנו. Cistanche יכול לשפר משמעותית את החסינות מכיוון שהפוליסכרידים ב- Cistanche יכולים לווסת את התגובה החיסונית של מערכת החיסון האנושית, לשפר את יכולת הלחץ של תאי החיסון ולשפר את השפעת החיידקים של תאי החיסון.

תוסף לחץ cistanche deserticola

יש לציין כי ל-Se בצורה של ננו-חלקיקים (SeNPs) יש רעילות נמוכה יותר, זמינות ביולוגית גבוהה יותר והפרשה נמוכה יותר בבעלי חיים, והוא קשור לפעילויות ביולוגיות חזקות ומעולות יותר (במינון Se דומה) מאשר צורות כימיות מסורתיות של Se בתזונה. כתוצאה מכך, הפיתוח של SeNPs מותאמים לשימושם בחקלאות אינטנסיבית וכמועמדים לתרופות טיפוליות לפתולוגיות אנושיות נחקר כעת באופן פעיל. סקירה זו מדגישה את ההשפעות הביולוגיות של SeNPs על ביצועי גדילה ורבייה, תפקידם בוויסות חום ולחץ חמצוני ודלקת, ואת אופני הסינתזה המשתנים של SeNPs.

מילות מפתח:

ננו-סלניום; צְמִיחָה; זמינות ביולוגית; פוריות; מתח חמצוני; דַלֶקֶת.

1. הקדמה של סלניום

סלניום יסודי (Se) הוא יסוד חיוני בעל יכולת לשפר פונקציות ביולוגיות שונות, כולל הגנה נוגדת חמצון, הומאוסטזיס חיזור, גדילה, רבייה, חסינות וייצור הורמוני בלוטת התריס [1]. סלניום נסגר בעיקר באמצעים תזונתיים והוא קיים בכמויות עקבות בגוף אם כי הפיזור משתנה בין סוגי הרקמות.

המינון התזונתי המומלץ מציג שוליים צרים עם השפעות מועילות ורעילות מתועדות [2,3]. מחקרים קודמים הראו שרמות פיזיולוגיות מחוץ לטווח המומלץ של צריכת Se מזיקות; Se דיאטטי נמוך מקושר למחלות בלוטת התריס, סוכרת והפרעות מטבוליות בעוד ש-Se מוגזם גורם לציטוטוקסיות [4-6]. לכן, ויסות הדוק של רמות Se פיזיולוגיות אופטימליות הוא המפתח להומאוסטזיס מטבולי ולבטיחות תרופתית. Se דיאטטי מתקבל בדרך כלל מפירות ים, איברים, נתחי בשר שריריים, דגנים וזרעים [7].

עם זאת, צריכת Se אינדיבידואלית שונה עקב שינויים מקומיים בתכולת הקרקע של Se (כולל מחסור מתועד ב-Se) הניעו את השימוש בתוספי Se כדי להשיג את צריכת ה-Se היומית הנדרשת [8].

יתרה מזאת, מכיוון שההמלצות לבריאות הציבור משתנות מאוד ומזונות מקומיים עשויים להשתנות גם ברמות ה-Se היסודיות, פיתוח תוסף מבוסס-Se מצריך הערכה קפדנית כדי להבטיח צריכה בטוחה לפני שניתן יהיה לפרסם עצות לאוכלוסיות אנושיות.

1.1. סלנופרוטאינים

מבחינה ביולוגית, Se משולב בעיקר בסלנופרוטאינים בתור חומצות אמינו סלנומתיונין וסלנוציסטאין באתרים פעילים [9]. לדוגמה, גלוטתיון פרוקסידאז (GPx) ו-iodothyronine deiodinase (DIO) הם סלנופרוטאינים בולטים המעורבים בהגנה נוגדת חמצון ובמטבוליזם של הורמון בלוטת התריס, בהתאמה (ראה איור 1).

ספרות עדכנית מציעה כי רמה נאותה של Se בגוף חשובה מבחינה תפקודית עבור היבטים שונים, כולל הגנה מפני מתח חמצוני מוגבר ושינויים בהומאוסטזיס מטבולי פיזיולוגי.

לעומת זאת, אנשים עם סטטוס Se נמוך עלולים להשפיע לרעה על פעילות סלנופרוטאינים, כאשר בתנאים קשים, מחסור ב-Se ומצב Se גבוה עולים בקנה אחד עם מגוון פתולוגיות, כולל השמנת יתר [10,11], סרטן [12,13], ארתרופתיה [14] וכן מספר הפרעות הקשורות למערכת החיסון והנוירולוגית [15,16].

ישנו גוף הולך וגדל של מחקרים עם התמקדות בתפקיד של Se במניעת סרטן אשר מצביע על קשר בין חשיפה גבוהה ל-Se לבין ירידה בסיכון לסרטן השד, הוושט והערמונית [12,18,19]. יתר על כן, סלניט הראה השפעות טיפוליות נגד סרטן, כאשר טיפול בסלניט עורר אפופטוזיס של תאי סרטן באמצעות מנגנון הכרוך ביצירת ROS משופרת והצטברות של מי חמצן, אשר בסופו של דבר הפחית את כדאיות התא [20].

עם זאת, מחקרים מסוימים מראים תוצאות לא עקביות, שבהן לא נקבעו השפעות מועילות במחקרי התערבות שהגדילו את צריכת Se בפתולוגיות, כולל סרטן, סוכרת ומחלות לב וכלי דם; יתרה מכך, תוספי Se נמצא בקורלציה עם התרחשויות מוגברות של סרטן הערמונית וסוכרת [21,22].

הקשרים בין Se לבין מספר הפרעות דלקתיות אחרות הוערכו. לדוגמה, מחקרים עדכניים הדגימו את התפקיד האנטי-דלקתי של Se בסיבים התזונתיים המסיסים המופקים בדוחן [22] ובניסוח ננו-חלקיקים במודל עכבר של מחלת מעי דלקתית (IBD) [23-25].

לגבי האחרונים, הוכח כי ה-Se התזונתי שומר על הומאוסטזיס מיקרוביוטה של ​​המעי ותפקוד מחסום בעכברים עם קוליטיס הנגרמת על ידי DSS, עם פעילות הגנה על המעי הגס בתיווך Se המאופיינת על ידי היווצרות ROS מופחתת, יכולת נוגדת חמצון משופרת, והפחתת התגובה החיסונית של המעי, ובכך מגינה על הסלולר. פונקציות ומבנים מיטוכונדריאליים מלחץ חמצוני מוגזם. מחקרים תצפיתיים אחרים הראו גם שלמטופלי IBD היו רמות Se נמוכות יותר מאלה של אנשים בריאים, מה שיכול להמחיש את החשיבות של Se תזונתי כנוגד חמצון/מיקרונוטריינט בפתוגנזה של IBD בבני אדם [26,27].

מחקר נוסף הראה שסטטוס Se היה קשור להשמנה, מחלה כרונית הקשורה לדלקת, שבה נצפו השפעות ניטרליות או מועילות עם תוספת [11,28,29]. מעניין לציין שהנתונים הזמינים מצביעים על כך שדימורפיזם מיני ממלא תפקיד בקביעת תוצאת המחלה; כאן מצב Se נמוך יותר נקשר ל-BMI גבוה יותר ולסיכון מוגבר לסוכרת ודיווח על מקרים של אוטם שריר הלב אצל נשים, אך ההפך נקבע אצל גברים [30].

לעומת זאת, מחקר עכשווי מצא כי תוספת Se לא מווסת נזק חמצוני וריבוי תאי בתוך רקמות השד בחולים עם סיכון מוגבר לסרטן השד [31]. מחקרים אחרים הראו גם שחולים עם מחלות דלקתיות, כולל דלקת מפרקים שגרונית (RA), צרכו בדרך כלל צריכת Se גבוהה יחסית [32,33].

עם זאת, מחקרים אחרים שחקרו את מצב סרום ה-Se קשרו RA עם רמות Se נמוכות יותר בנסיוב, מה שמצביע על כך שמנגנון פעולה פוטנציאלי כרוך בחלוקה מחדש של סרום Se לרקמות כדי להחליש מתח חמצוני מקומי וייצור ROS בפתוגנזה של RA [34,35].

חוסר העקביות בתוצאות שתועדו לעיל היא סוגיה מורכבת עקב וריאציות ביולוגיות וסביבתיות אינהרנטיות, יחד עם מצב ה-Se המשתנה (הבסיסי) של אנשים לפני מתן תוספת, והצורות הכימיות והמינונים המשמשים במחקרי תוספת Se מדווחים.

עם זאת, תוספי Se תזונתיים נותרו אופציה פופולרית המשמשת לקידום אורח חיים בריא יותר ולייעל הרגלי תזונה, שכן העשרה במיקרו-נוטריינט זה עשויה לקדם יתרונות בריאותיים בבני אדם [22,36].

1.2. צורות כימיות של סלניום

Se דיאטטי זמין בצורות כימיות שונות. למרות שתוספי Se מסחריים זמינים באופן נרחב ונגישים בקלות, הצורות הכימיות של Se והמינון במוצרים שונים אינם עקביים ואינם סטנדרטיים. יתרה מזאת, הצורות הכימיות של Se תזונתי המצוי במזון הן גם מגוונות, כולל Se אורגני (סלנומתיונין, סלנוציסטאין וסלניום-מתיל-סלנוציסטאין) ו-Se אנאורגנית (סלנט וסלניט) שהצורות האורגניות שמקורן בצמחים הן התזונת העיקרית שבהן. מקור ה-Se בתזונה האנושית [37].

לכן, לצריכה של מקורות מזון עשירים ב-Se ותוספי Se עשויה להיות השפעות ברורות על מסלולים מטבוליים ולהראות השפעות ביולוגיות וטוקסיקולוגיות שונות על מערכות חיות [38-40].

למרות פער הידע הזה, קיים חוסר במחקר המשווה את סוג ה-Se בצורות כימיות שונות ואת הביצועים שלהם בהתאמה על היבטים בריאותיים שונים בבני אדם, המדגיש את הצורך לקבוע צורה כימית אופטימלית של Se עם יתרונות בריאותיים מקסימליים שניתן לאשר ולפרסם. בהמלצות תזונתיות.

מחקרים קודמים חקרו והשוו במידה רבה את ההשפעות הבריאותיות של צורות כימיות שונות של Se על חיות חקלאיות, כגון עופות. הזמינות הביולוגית של צורות אורגניות ואורגניות של Se שונה, כאשר השמירה של צורות אורגניות גבוהה יותר ומנוצלת על ידי הגוף בצורה יעילה יותר מזו של צורות אנאורגניות [41].

שמירה דיפרנציאלית זו של צורות אורגנו-Se יוחסה ל-Se אורגני, כגון סלנומתיונין, הדומה מבחינה כימית ל-methionine, אשר בדרך כלל משולב במאגר המתיונין בתוך השריר כצורה של אחסון Se. לכן, על בסיס זה, סלנומתיונין נמצא בשימוש נפוץ במזון עבור שיטות עופות אינטנסיביות [6,41]. עם זאת, הצורות האנאורגניות נספגות בקלות ובאופן כללי, העדויות הזמינות מצביעות על כך ש-Se אנאורגני מציג השפעות הגנה משופרות מפני פתולוגיות מסוימות, כולל מחלת פרקינסון [42,43].

לפיכך, נתרן סלניט שיפר גם דלקת מעיים ונזקים היסטולוגיים במודלים של עכברי קוליטיס באמצעות וויסות מטה של ​​ציטוקינים פרו-דלקתיים ואוכלוסיות מסוימות של תאי T, עם תוספת ויסות נלווית של ציטוקינים אנטי דלקתיים [44]. במקביל, הוכח שסלניט מקדם באופן סלקטיבי אפופטוזיס בתאי סרטן הערמונית והריאות במבחנה [20,45] מה שמרמז על פעילות מועילה נוספת של יסוד קורט זה כאשר הוא מנוהל בצורה כימית זו.

לאחרונה פותחה שורה של תרכובות Se סינתטיות בעלות פעילות ביולוגית והשפעותיהן הטיפוליות נחקרו במודלים של בעלי חיים המחקים הפרעות נפשיות ומחלות ניווניות. לדוגמה, שבע התרכובות 3-[(4- chlorophenyl)selanyl]-1-methyl-1H-indole (CMI) הוכחו כמשפרות הפרעות במחסום הדם-מוח ולהפחית דלקת ולחץ חמצוני במוח של עכברים לאחר ספיגה עם הפרעות פסיכולוגיות, כולל דיכאון, חרדה ופגיעה קוגניטיבית [46].

במחקר אחר, הוכח כי CMI מחזיר שינויים התנהגותיים דמויי דיכאון, דלקת עצבית וחוסר איזון חמצוני בעכברים באמצעות מנגנון המקושר להפחתת רמות הקורטיקוסטרון, פעילויות נוגדות חמצון משופרות ולחץ חמצוני מעוכב [47]. השפעות טיפוליות דומות נגד התנהגות דמוית דיכאון והפרעות קוגניטיביות שנגרמו כתוצאה ממחלה ומצוקה טיפולית עקב סרטן השד נצפו [48]. יתר על כן, CMI שיפר את חוסר היכולת להרגיש עונג וחרדה הנגרמים על ידי קורטיקוסטרון באמצעות שינויים התנהגותיים וביוכימיים משופרים [49].

עם השכיחות העולה של דיכאון וחרדה בשילוב עם עדויות מתגברות המצביעות על התכונות האנטי דלקתיות והנוגדות חמצון של Se, מולקולות המכילות סלניום נחשבות כעת למועמדת טיפולית מבטיחה למאבק בשינויים התנהגותיים וביוכימיים שהם מרכזיים בהתפתחות תסמינים פסיכולוגיים.

אספקת מטען ביו-אקטיבי באמצעות ננו-חלקיקים מייצגת טכנולוגיה חדשנית, מתפתחת וחדשנית. כדוגמה, היישום של ננוטכנולוגיה באספקת מינרלים בספיגה מוגברת של מזון לבעלי חיים וזמינות ביולוגית של חומרים מזינים חולל מאז מהפכה בתעשיית העופות [50].

הספרות הזמינה הראתה כי ל-Se בצורה של ננו-חלקיקים (SeNPs) יש רעילות מופחתת, זמינות ביולוגית גבוהה יותר והפרשה נמוכה יותר, והוא מקושר בדרך כלל לפעילות ביולוגית משופרת בהשוואה לתרכובות סלנו האנאורגניות או האורגניות המקבילות בבעלי חיים [51-55].

לכן, סקירה זו מדגישה את ההשפעות הביולוגיות של SeNPs על ביצועי גדילה ורבייה, תפקידם בוויסות חום ולחץ חמצוני ודלקת, ואת אופני הסינתזה המשתנים של SeNPs.

למרות שהיו מספר מחקרים תצפיתיים בקנה מידה גדול עבור צורות כימיות שונות אורגניות של Se כפי שהוזכר קודם לכן, למיטב ידיעתנו לא היו ניסויים בשימוש ב-SeNPs בבני אדם מלבד מחקרים במבחנה באמצעות שורות תאים אנושיות.

2. ננו-חלקיקי סלניום

למרות המשמעות של Se על התפקוד המטבולי הפיזיולוגי, כולל צמיחה כאמור, רמות פיזיולוגיות של Se מופיעות בטווח ריכוז צר בין מינונים חסרי תזונתי, חיוניים ורעילים [2].

לכן, ויסות הדוק של רמות Se בטווח אופטימלי מבחינה פיזיולוגית הוא קריטי לשמירה על הומאוסטזיס והימנעות מגנוטוקסיות. היתרון העיקרי של SeNPs הוא הרעילות הנמוכה משמעותית תוך שמירה על השפעות פיזיולוגיות דומות ויעילות בשיפור פעילות סלנופרוטאינים בהשוואה לזו של צורות סלנו כימיות אחרות כפי שתועדו בחלקן [3,55,56], אם כי לא בכולן [57,58 ], מהספרות הזמינה.

פעילות משופרת זו עשויה להיות מיוחסת לאספקה ​​ממוקדת של Se לרקמות ספציפיות. למרות המחקרים המצומצמים על רעילות SeNP, מחקר שחקר והשווה את הפרופילים הטוקסיקולוגיים של SeNPs עם זה של Se אורגני ואנאורגני הוכיח את הסיכון המופחת באופן משמעותי לרעילות לצורת הננו-רכב של Se [59].

לפיכך, עכברים שקיבלו 2 מ"ג SeNPs/ק"ג משקל גוף ליום לא הראו עדויות לדיכוי גדילה בניגוד לאותם עכברים שקיבלו Se אורגני ואנאורגני באותו מינון, כאשר סלניט גורם לנזק רב ביותר לכבד ולכליות. חלקיקי ננו של סלניום גרמו גם פחות למוות של תאי מח עצם מאשר צורות אחרות של Se ובנוסף, מנעו נזק ל-DNA.

כיוון שסינתזה של Se באמצעות שיטות כימיות עשויה להפעיל ריאגנטים רעילים ומזיקים, יש עניין גובר בפיתוח וייצור של SeNPs תוך שימוש בתהליכים המכונים "סינתזה ירוקה", המשתמשת במיקרואורגניזמים, כולל חיידקים, פטריות ווירוסים כדי ליצור SeNPs, ובכך. מזעור זיהום סביבתי ובעיות בריאות פוטנציאליות הנובעות ממבשרים כימיים [60].

הפוטנציאל של SeNPs לשמש כסוכנים טיפוליים נחקר כעת עם ראיות מתפתחות התומכות ביתרון טיפולי במחלות, כגון מחלת אלצהיימר, פגיעה בכבד ועמידות לאנטי-מיקרוביאלית [61-63]. פעילויות אלו עשויות להיות קשורות לשיפור של SeNP במתן תרופות על ידי סלקטיביות מוגברת ובידול בין תאים חולים ובריאים, ובכך לאפשר שחרור ממוקד של המטען ברקמות ספציפיות ולפיכך, להפחית את תופעות הלוואי [64].

בנוסף לשיפור מצבי המחלה, SeNPs נחקרים גם בחקלאות ובייצור גידולי מזון. נכון לעכשיו, העדויות המצטברות מצביעות על כך ש-SeNPs מייצגים גורם ביולוגי מבטיח, שבו גדילה מוגברת של בעלי חיים [65,66], שיפור יחס המרת מזון [41,67], מוגברת חסינות (המעניקה עמידות מוגברת למחלות ולחץ חום) [51, 56,65,68,69], שיפור בפוריות [70,71], ושמירה על איכות הבשר [56,72] למאכל אדם הוכחו כולם בתעשיות החקלאות הימית והעופות [52].

עם זאת, תוספי SeNP נותרו אתגר מכיוון שתוספי Se עם SeNPs הוא רעיון חדש יחסית ויש לייצר SeNPs בריכוזים שונים כדי להתאים לדרישות התזונתיות של מגוון רחב של בעלי חיים עם סטטוס בסיס שונה של Se כדי להשיג בסופו של דבר תוסף תזונה מיטבי.

מחקר נוסף חיוני כדי לקבוע משטרים תזונתיים משלימים להזנת בעלי חיים לייצור בשר מועשר ב-Se ולכן, להגדיל את תכולת ה-Se במזון למאכל אדם.

2.1. מנגנוני פעילות ביולוגית עבור ננו-חלקיקים של סלניום

למרות התוצאות המבטיחות עם SeNPs, יש ידע מוגבל על מנגנוני ספיגת SeNP והמרה מטבולית בגוף, מה שהוביל לחששות סביב הרעילות הפוטנציאלית לטווח ארוך של שימוש ב-SeNP [52].

חלקיקי סלניום מראים ספיגה משופרת לאחר הבליעה שכן SeNPs אלה קטנים יותר בגודלם עם שטחי פנים גדולים יותר וחדירים יותר דרך קירות נימיים, מה שמוביל לקליטת תאי אפיתל מעולה ולפעילות ביולוגית משופרת. יש לציין כי SeNPs מציגים שיעורי הפרשה נמוכים יותר בהשוואה לצורות אחרות של Se [73].

תכונות משולבות אלו של ספיגה מוגברת וירידה בהפרשה מקלות על הצטברות של SeNPs ברקמות השד והתריסריון, עקב היווצרות טיפות ננו-אמולסיה בעלות מבנים כדוריים ולא גבישיים, עם הצטברות נמוכה יותר בכבד המעורבת בניקוי רעלים ופינוי [74,75 ].

אותו מחקר הראה גם ש-SeNPs היו לא רעילים, מה שהודגם על ידי היעדר מומים היסטולוגיים ברקמות הכבד והמוח וממצאים מקבילים ממחקר אחר שהדגים רעילות נמוכה משמעותית של SeNPs בהשוואה לצורות Se אחרות [56].

For more information:1950477648nn@gmail.com