El selenio es un micronutriente esencial para los animales, aunque es tóxico en grandes dosis. En las plantas, a veces se presenta en cantidades tóxicas como forraje , p. ej., locoweed . El selenio es un componente de los aminoácidos selenocisteína y selenometionina . En los humanos, el selenio es un oligoelemento que funciona como cofactor de las peroxidasas de glutatión y ciertas formas de tiorredoxina reductasa . [1] Las proteínas que contienen selenio se producen a partir de selenio inorgánico a través de la intermediación del selenofosfato (PSeO 3 3− ).
El selenio es un micronutriente esencial en los mamíferos, pero también se reconoce como tóxico en exceso. El selenio ejerce sus funciones biológicas a través de las selenoproteínas , que contienen el aminoácido selenocisteína . En el genoma humano están codificadas veinticinco selenoproteínas . [2]
La familia de enzimas glutatión peroxidasa (abreviada GSH-Px) cataliza la reducción del peróxido de hidrógeno y los hidroperóxidos orgánicos :
Los dos átomos de H son donados por tioles en un proceso que comienza con la oxidación de una cadena lateral de selenol en GSH-Px. El compuesto de organoselenio ebseleno es un fármaco utilizado para complementar la acción de GSH-Px. Funciona como catalizador para la destrucción del peróxido de hidrógeno. [3]
Una enzima relacionada que contiene selenio en algunas plantas y animales ( tiorredoxina reductasa ) genera tiorredoxina reducida, un ditiol que sirve como fuente de electrones para las peroxidasas y también la importante enzima reductora ribonucleótido reductasa que produce precursores de ADN a partir de precursores de ARN. [4]
El selenio también desempeña un papel en el funcionamiento de la glándula tiroides . Participa como cofactor de las tres desyodasas de la hormona tiroidea . Estas enzimas activan y luego desactivan varias hormonas tiroideas y sus metabolitos. [5] Puede inhibir la enfermedad de Hashimoto , una enfermedad autoinmune en la que las propias células tiroideas del cuerpo son atacadas por el sistema inmunológico. Se informó una reducción del 21% en los anticuerpos TPO con la ingesta dietética de 0,2 mg de selenio. [6]
Algunos microorganismos utilizan el selenio en la enzima formiato deshidrogenasa . El formiato se produce en grandes cantidades en las mitocondrias hepáticas (células del hígado) de las células embrionarias y en las células cancerosas mediante el ciclo del folato. [7]
El formato se oxida reversiblemente por la enzima formato deshidrogenasa : [8]
La tiorredoxina reductasa utiliza un par cisteína-selenocisteína para reducir el disulfuro en la tiorredoxina . La selenocisteína está dispuesta en una tríada catalítica inusual Sec-His-Glu , que ajusta su pKa. [9]
Ciertas especies de plantas se consideran indicadores de un alto contenido de selenio en el suelo, ya que requieren altos niveles de selenio para prosperar. Las principales plantas indicadoras de selenio son las especies de Astragalus (incluidas algunas hierbas locas ), la pluma del príncipe ( Stanleya sp.), los ásteres leñosos ( Xylorhiza sp.) y la falsa hierba dorada ( Oonopsis sp.) [10]
La sustancia llamada de forma vaga sulfuro de selenio (con la fórmula aproximada SeS 2 ) es el ingrediente activo de algunos champús anticaspa. [11] El compuesto de selenio mata el hongo del cuero cabelludo Malassezia , que provoca la caída de fragmentos de piel seca. El ingrediente también se utiliza en lociones corporales para tratar la tiña versicolor debido a la infección por una especie diferente del hongo Malassezia . [12]
Varios ensayos clínicos han evaluado el uso de suplementos de selenio en adultos gravemente enfermos; sin embargo, la eficacia y los beneficios potenciales de la suplementación con selenio en este contexto no se comprenden bien. [13]
El selenio se puede medir en sangre, plasma, suero u orina para controlar la exposición ambiental u ocupacional excesiva, confirmar un diagnóstico de envenenamiento en víctimas hospitalizadas o para ayudar en una investigación forense en un caso de sobredosis fatal. Algunas técnicas analíticas son capaces de distinguir las formas orgánicas de las inorgánicas del elemento. Tanto las formas orgánicas como las inorgánicas del selenio se convierten en gran parte en conjugados de monosacáridos (selenoazúcares) en el cuerpo antes de ser eliminadas en la orina. Los pacientes con cáncer que reciben dosis orales diarias de selentionina pueden alcanzar concentraciones muy altas de selenio en plasma y orina. [14]
Aunque el selenio es un oligoelemento esencial , es tóxico si se toma en exceso. Exceder el nivel máximo de ingesta tolerable de 400 microgramos por día puede provocar selenosis. [15] Este nivel máximo de ingesta tolerable de 400 microgramos ( μg ) se basa principalmente en un estudio de 1986 de cinco pacientes chinos que mostraron signos evidentes de selenosis y un estudio de seguimiento de las mismas cinco personas en 1992. [16] El estudio de 1992 en realidad encontró que la ingesta dietética máxima segura de Se era de aproximadamente 800 microgramos por día (15 microgramos por kilogramo de peso corporal), pero sugirió 400 microgramos por día no solo para evitar la toxicidad , sino también para evitar crear un desequilibrio de nutrientes en la dieta y para tener en cuenta los datos de otros países. [17] En China, las personas que ingirieron maíz cultivado en carbón pétreo extremadamente rico en selenio ( esquisto carbonoso ) han sufrido toxicidad por selenio. Se ha demostrado que este carbón tiene un contenido de selenio de hasta el 9,1%, la concentración más alta en carbón jamás registrada en la literatura. [18]
Los síntomas de la selenosis incluyen un olor a ajo en el aliento, trastornos gastrointestinales, pérdida de cabello, desprendimiento de uñas, fatiga, irritabilidad y daño neurológico. Los casos extremos de selenosis pueden resultar en cirrosis del hígado, edema pulmonar y muerte. [19] El selenio elemental y la mayoría de los seleniuros metálicos tienen toxicidades relativamente bajas debido a su baja biodisponibilidad . Por el contrario, los selenatos y selenitos son muy tóxicos, teniendo un modo de acción oxidante similar al del trióxido de arsénico. La dosis tóxica crónica de selenito para humanos es de aproximadamente 2400 a 3000 microgramos de selenio por día durante mucho tiempo. [20] El seleniuro de hidrógeno es un gas extremadamente tóxico y corrosivo. [21] El selenio también se encuentra en compuestos orgánicos, como el seleniuro de dimetilo, la selenometionina , la selenocisteína y la metilselenocisteína , todos ellos de alta biodisponibilidad y tóxicos en grandes dosis.
El envenenamiento por selenio de los sistemas hídricos puede producirse cuando nuevos vertidos agrícolas pasan por tierras normalmente secas y no desarrolladas. Este proceso filtra compuestos solubles naturales de selenio (como los selenatos) en el agua, que pueden concentrarse en nuevos "humedales" a medida que el agua se evapora. Se ha descubierto que los altos niveles de selenio producidos de esta manera han causado ciertos trastornos congénitos en las aves de los humedales. [22]
En los peces y otros animales salvajes, los niveles bajos de selenio causan deficiencia, mientras que los niveles altos causan toxicidad. Por ejemplo, en el salmón, la concentración óptima de selenio en el tejido del pez (cuerpo entero) es de aproximadamente 1 microgramo de selenio por gramo de tejido (peso seco). En niveles muy inferiores a esa concentración, los salmones jóvenes mueren por deficiencia de selenio; [23] muy por encima de ese nivel mueren por exceso tóxico. [24]
La deficiencia de selenio puede ocurrir en pacientes con una función intestinal gravemente comprometida, aquellos que reciben nutrición parenteral total y [25] en aquellos de edad avanzada (mayores de 90 años). También corren riesgo las personas que dependen de alimentos cultivados en suelos deficientes en selenio. Aunque Nueva Zelanda tiene niveles bajos de selenio en su suelo, no se han detectado efectos adversos para la salud. [26]
La deficiencia de selenio, definida como niveles bajos (<60% de lo normal) de actividad de selenoenzima en el cerebro y los tejidos endocrinos, solo ocurre cuando un estado bajo de selenio está vinculado con un estrés adicional, como una alta exposición al mercurio [27] o como resultado de un mayor estrés oxidativo debido a una deficiencia de vitamina E. [28]
El selenio interactúa con otros nutrientes, como el yoduro y la vitamina E. La interacción se observa en la etiología de muchas enfermedades carenciales en animales, y la deficiencia pura de selenio es rara. El efecto de la deficiencia de selenio en la salud sigue siendo incierto, en particular en relación con la enfermedad de Kashin-Beck . [29]
El Instituto de Medicina de los Estados Unidos (IOM) actualizó los Requerimientos Promedio Estimados (EAR) y las Ingestas Dietéticas Recomendadas (RDA) para el selenio en el año 2000. Si no hay suficiente información para establecer los EAR y las RDA, se utiliza en su lugar una estimación denominada Ingesta Adecuada (AI). La EAR actual para el selenio para personas de 14 años o más es de 45 μg/día. La RDA es de 55 μg/día. Las RDA son más altas que las EAR para identificar las cantidades que cubrirán a las personas con requerimientos superiores al promedio. La RDA para el embarazo es de 60 μg/día. La RDA para la lactancia es de 70 μg/día. Para los niños de 1 a 13 años, la RDA aumenta con la edad de 20 a 40 μg/día. En cuanto a la seguridad, el IOM establece niveles máximos de ingesta tolerables (UL) para vitaminas y minerales cuando la evidencia es suficiente. En el caso del selenio, la ingesta diaria máxima es de 400 μg/día. En conjunto, las ingestas diarias recomendadas (EAR), las ingestas diarias recomendadas (RDA), las ingestas diarias recomendadas (AI) y las ingestas diarias máximas (UL) se denominan ingestas dietéticas de referencia (IDR). [30]
La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA) denomina al conjunto colectivo de información Valores Dietéticos de Referencia, con Ingesta de Referencia Poblacional (PRI) en lugar de RDA, y Requerimiento Promedio en lugar de EAR. La IA y el UL se definen de la misma manera que en los Estados Unidos. Para mujeres y hombres de 15 años o más, la IA se establece en 70 μg/día. La IA para el embarazo es de 70 μg/día; para la lactancia, de 85 μg/día. Para niños de 1 a 14 años, las IA aumentan con la edad de 15 a 55 μg/día. Estas IA son más altas que las RDA de EE. UU. [31] La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria revisó la misma cuestión de seguridad y estableció su UL en 300 μg/día, que es inferior al valor de EE. UU. [32]
En Estados Unidos, la deficiencia de selenio no es común. Una encuesta federal sobre el consumo de alimentos determinó que, en el caso de las mujeres y los hombres mayores de 19 años, el consumo promedio de alimentos y bebidas era de 89 y 125 μg/día, respectivamente. En el caso de las mujeres y los hombres de todas las edades, menos del 3 % consumía menos que el EAR. [33]
Para los fines del etiquetado de alimentos y suplementos dietéticos en los EE. UU., la cantidad en una porción se expresa como un porcentaje del valor diario (% VD). Para los fines del etiquetado de selenio, el 100 % del valor diario era 70 μg, pero a partir del 27 de mayo de 2016 se revisó a 55 μg. [34] [35] Se proporciona una tabla de los valores diarios antiguos y nuevos para adultos en Ingesta diaria de referencia .
El selenio dietético proviene de nueces, cereales , carne , hongos , pescado y huevos . Las nueces de Brasil son la fuente dietética ordinaria más rica y podrían causar toxicidad por selenio si se consumen regularmente, aunque la concentración real de selenio (como con cualquier fuente de alimento de origen vegetal, como otra "nuez del paraíso" que acumula selenio, Lecythis , que pertenece a la misma familia Lecythidaceae ) depende del suelo y puede variar significativamente según la ubicación geográfica. En orden descendente de concentración, también se encuentran niveles altos en el riñón , el atún , el cangrejo y la langosta . [36] [37]
Se cree que el contenido de selenio en el cuerpo humano está entre 13 y 20 miligramos. [38]
El selenio tiene una acción biológica bimodal dependiendo de la concentración. En dosis nutricionales bajas, el selenio actúa como antioxidante a través de las selenoproteínas , eliminando ROS , apoyando la supervivencia y el crecimiento celular; mientras que, en dosis farmacológicas supranutricionales más altas, el selenio actúa como prooxidante generando ROS e induciendo la muerte celular . En el cáncer, los estudios se han realizado principalmente sobre los beneficios de la ingesta de selenio en la reducción del riesgo de incidencia de cáncer a nivel nutricional; sin embargo, menos estudios han explorado los efectos de las dosis supranutricionales o farmacológicas de selenio sobre el cáncer. [39]
"Aunque en algunos estudios observacionales se encontró una asociación inversa entre la exposición al selenio y el riesgo de algunos tipos de cáncer, esto no puede tomarse como evidencia de una relación causal, y estos resultados deben interpretarse con cautela... Se han reportado resultados contradictorios que incluyen asociaciones inversas, nulas y directas para algunos tipos de cáncer... Los ECA que evalúan los efectos de la suplementación con selenio sobre el riesgo de cáncer han arrojado resultados inconsistentes... Hasta la fecha, no hay evidencia convincente que sugiera que los suplementos de selenio puedan prevenir el cáncer en humanos". [40]
Hasta la fecha, se han realizado muchos estudios sobre los beneficios de la ingesta de selenio en la reducción del riesgo de incidencia de cáncer a nivel nutricional, indicando que probablemente el selenio funciona como un inmunoestimulador , es decir, revirtiendo la inmunosupresión en el microambiente tumoral hacia la inmunidad antitumoral mediante la activación de células inmunes (por ejemplo, macrófagos M1 y linfocitos T CD8+ , el número elevado de neutrófilos y células NK citotóxicas activadas ) y liberando citocinas proinflamatorias como IFNγ y TNFα . [39]
El SIDA parece implicar una disminución lenta y progresiva de los niveles de selenio en el cuerpo. Si esta disminución de los niveles de selenio es un resultado directo de la replicación del VIH o está relacionada de manera más general con la mala absorción general de nutrientes por parte de los pacientes con SIDA sigue siendo objeto de debate. Estudios observacionales han encontrado una asociación entre la disminución de los niveles de selenio y peores resultados en pacientes con VIH, aunque estos estudios se realizaron principalmente antes de los tratamientos actualmente eficaces con terapia antirretroviral de gran actividad ( HAART ). Actualmente no hay evidencia adecuada para recomendar la suplementación sistemática con selenio para pacientes con VIH, y se recomienda realizar más investigaciones. [41]
La suplementación con selenio no tiene efecto sobre la mortalidad general. [42]
Al igual que con otros tipos de suplementos, no hay evidencia sólida de que la suplementación con selenio ayude en el tratamiento de la tuberculosis. [43]
Un metanálisis de cuatro ECA concluyó que no hay respaldo para la suplementación con selenio para la prevención de la diabetes mellitus tipo 2 en caucásicos. [44]
Los niveles anormalmente altos o bajos de selenio en la dieta pueden tener un efecto adverso en la calidad del esperma, con la consiguiente reducción de la fertilidad. [45]
Durante la pandemia de COVID-19, algunos estudios intentaron establecer una correlación entre el nivel plasmático de selenio y la gravedad de los casos de COVID-19. Un estudio realizado en 33 pacientes concluyó que los niveles bajos de selenio plasmático se correlacionaban con una alta tasa de mortalidad entre los pacientes de COVID-19. Sin embargo, la edad media de las muertes en este estudio fue de 89 años; en contraste, la edad media de los sobrevivientes fue de 69 años, y el estudio afirmó que la causalidad sigue siendo desconocida. [46] Por otro lado, otro estudio reveló que el nivel plasmático medio de selenio estaba dentro del rango normal entre todos los pacientes de COVID-19 incluidos; sin embargo, el nivel plasmático medio de selenio estaba elevado entre los casos graves de COVID-19. Este estudio concluyó que había una elevación significativa del nivel sérico de selenio entre los casos graves en comparación con los casos no graves de COVID-19, y podría estar correlacionado con la gravedad de la enfermedad. [47]
El selenio tiene un efecto protector frente a la toxicidad del mercurio. El mercurio se une al selenio con gran afinidad, por lo que este metal puede inhibir las enzimas dependientes del selenio. Sin embargo, una mayor ingesta de selenio puede preservar las actividades enzimáticas, reduciendo los efectos adversos causados por la exposición al mercurio. [48] [49]
El selenio se incorpora a varias familias de selenoproteínas procariotas en bacterias, arqueas y eucariotas como selenocisteína, [50] donde las peroxirredoxinas de selenoproteína protegen a las células bacterianas y eucariotas contra el daño oxidativo. Las familias de selenoproteínas de GSH-Px y las desyodasas de las células eucariotas parecen tener un origen filogenético bacteriano . La forma que contiene selenocisteína se presenta en especies tan diversas como las algas verdes, las diatomeas, los erizos de mar, los peces y los pollos. Las enzimas de selenio están involucradas en la utilización de las pequeñas moléculas reductoras glutatión y tiorredoxina .
Los oligoelementos involucrados en las actividades de las enzimas GSH-Px y superóxido dismutasa, es decir, selenio, vanadio , magnesio , cobre y zinc , pueden haber estado faltantes en algunas áreas terrestres deficientes en minerales. [50] Los organismos marinos retuvieron y a veces expandieron sus selenoproteomas, mientras que los selenoproteomas de algunos organismos terrestres se redujeron o se perdieron por completo. Estos hallazgos sugieren que la vida acuática apoya la utilización de selenio, mientras que los hábitats terrestres conducen a un uso reducido de este oligoelemento. [51] [52] Los peces marinos y las glándulas tiroides de los vertebrados tienen la mayor concentración de selenio y yodo. A partir de hace unos 500 millones de años, las plantas terrestres y de agua dulce optimizaron lentamente la producción de "nuevos" antioxidantes endógenos, como el ácido ascórbico (vitamina C), los polifenoles (incluidos los flavonoides), los tocoferoles , etc. Algunos de ellos aparecieron más recientemente, en los últimos 50-200 millones de años, en frutos y flores de plantas angiospermas. De hecho, las angiospermas (el tipo de planta dominante en la actualidad) y la mayoría de sus pigmentos antioxidantes evolucionaron durante el período Jurásico tardío .
Hace unos 200 millones de años, se desarrollaron nuevas selenoproteínas como enzimas GSH-Px de mamíferos. [53] [54] [55] [56]
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