El selenio es un micronutriente esencial para los animales, aunque resulta tóxico en grandes dosis. En las plantas, a veces se presenta en cantidades tóxicas como forraje , por ejemplo, hierba loca . El selenio es un componente de los aminoácidos selenocisteína y selenometionina . En los seres humanos, el selenio es un nutriente oligoelemento que funciona como cofactor de las glutatión peroxidasas y ciertas formas de tiorredoxina reductasa . [1] Las proteínas que contienen selenio se producen a partir de selenio inorgánico mediante la intermediación de selenofosfato (PSeO 3 3− ).
El selenio es un micronutriente esencial en los mamíferos, pero también se reconoce que es tóxico en exceso. El selenio ejerce sus funciones biológicas a través de 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 de peróxido de hidrógeno e 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 organoselenio ebselen es un fármaco que se utiliza para complementar la acción del 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 hormonas tiroideas desyodasas . 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 el sistema inmunológico ataca las propias células tiroideas del cuerpo. 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 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 formiato es oxidado reversiblemente por la enzima formiato deshidrogenasa : [8]
La tioredoxina reductasa utiliza un par cisteína-selenocisteína para reducir el disulfuro en la tioredoxina . La selenocisteína está dispuesta en una tríada catalítica inusual Sec-His-Glu , que sintoniza su pKa. [9]
Ciertas especies de plantas se consideran indicadoras 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 astrágalo (incluidas algunas hierbas locas ), el penacho del príncipe ( Stanleya sp.), los ásteres leñosos ( Xylorhiza sp.) y la falsa hierba dorada ( Oonopsis sp.) [10].
La sustancia llamada vagamente 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 usa en lociones corporales para tratar la tiña versicolor debido a una infección por una especie diferente de hongo Malassezia . [12]
Varios ensayos clínicos han evaluado el uso de suplementos de selenio en adultos críticamente enfermos; sin embargo, no se comprenden bien la eficacia y los posibles beneficios de la suplementación con selenio en este contexto. [13]
El selenio se puede medir en sangre, plasma, suero u orina para controlar la exposición ambiental u ocupacional excesiva, confirmar un diagnóstico de intoxicación en víctimas hospitalizadas o ayudar en una investigación forense en un caso de sobredosis fatal. Algunas técnicas analíticas son capaces de distinguir las formas orgánicas e inorgánicas del elemento. Tanto las formas orgánicas como inorgánicas del selenio se convierten en gran medida en conjugados de monosacáridos (selenoazúcares) en el cuerpo antes de ser eliminados por la orina. Los pacientes con cáncer que reciben dosis orales diarias de selenotionina pueden alcanzar concentraciones de selenio en plasma y orina muy altas. [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 exhibieron 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 es de aproximadamente 800 microgramos por día (15 microgramos por kilogramo de peso corporal), pero sugirió 400 microgramos por día no sólo para evitar la toxicidad , sino también para evitar la creación de un desequilibrio de nutrientes en la dieta y para tener en cuenta datos de otros países. [17] En China, las personas que ingirieron maíz cultivado en carbón pedregoso extremadamente rico en selenio ( esquisto carbonoso ) han sufrido toxicidad por selenio. Se demostró que este carbón tenía 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 olor a ajo en el aliento, trastornos gastrointestinales, caída del cabello, desprendimiento de las uñas, fatiga, irritabilidad y daño neurológico. Los casos extremos de selenosis pueden provocar cirrosis hepática, edema pulmonar y la 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 y tienen un modo de acción oxidante similar al del trióxido de arsénico. La dosis tóxica crónica de selenita para los humanos es de aproximadamente 2400 a 3000 microgramos de selenio por día durante un período prolongado. [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 los cuales tienen una alta biodisponibilidad y son tóxicos en grandes dosis.
El envenenamiento por selenio de los sistemas de agua puede ocurrir siempre que nueva escorrentía agrícola discurra a través de tierras normalmente secas y no desarrolladas. Este proceso lixivia compuestos naturales de selenio solubles (como los selenatos) en el agua, que luego 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 causaron 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 (todo el cuerpo) es 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] mucho por encima de ese nivel mueren por exceso tóxico. [24]
La deficiencia de selenio puede ocurrir en pacientes con función intestinal gravemente comprometida , aquellos sometidos a nutrición parenteral total y [25] en personas de edad avanzada (más de 90 años). Además, las personas que dependen de alimentos cultivados en suelos con deficiencia de selenio corren riesgo. Aunque Nueva Zelanda tiene bajos niveles de selenio en su suelo, no se han detectado efectos adversos para la salud. [26]
La deficiencia de selenio, definida por niveles bajos (<60% de lo normal) de actividad de la selenoenzima en el cerebro y los tejidos endocrinos, sólo ocurre cuando un nivel bajo de selenio está relacionado con un estrés adicional, como una alta exposición al mercurio [27] o como resultado de un aumento de la actividad. Estrés oxidante por 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 por deficiencia en animales, y la deficiencia pura de selenio es rara. El efecto de la deficiencia de selenio sobre la salud sigue siendo incierto, particularmente en relación con la enfermedad de Kashin-Beck . [29]
El Instituto de Medicina de EE. UU. (IOM) actualizó los requerimientos promedio estimados (EAR) y las cantidades dietéticas recomendadas (RDA) de selenio en 2000. Si no hay información suficiente para establecer EAR y RDA, se utiliza en su lugar una estimación denominada ingesta adecuada (AI). . La EAR actual de selenio para personas de 14 años en adelante es de 45 μg/día. La dosis diaria recomendada es de 55 μg/día. Las RDA son más altas que las EAR para identificar cantidades que cubrirán a las personas con necesidades superiores al promedio. La dosis diaria recomendada para el embarazo es de 60 μg/día. La dosis diaria recomendada para la lactancia es de 70 μg/día. Para niños de 1 a 13 años, la dosis diaria recomendada aumenta con la edad de 20 a 40 μg/día. En cuanto a la seguridad, el IOM establece niveles máximos de ingesta tolerables (UL) de vitaminas y minerales cuando la evidencia es suficiente. En el caso del selenio el UL es de 400 μg/día. En conjunto, las EAR, RDA, AI y UL se denominan ingestas dietéticas de referencia (DRI). [30]
La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) se refiere al conjunto colectivo de información como Valores Dietéticos de Referencia, con Ingesta de Referencia Poblacional (PRI) en lugar de RDA, y Requerimiento Promedio en lugar de EAR. AI y UL se definieron igual que en 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 y para la lactancia, 85 μg/día. Para niños de 1 a 14 años, los 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 pregunta de seguridad y fijó su UL en 300 μg/día, que es inferior al valor estadounidense. [32]
En Estados Unidos, la deficiencia de selenio no es común. Una encuesta federal sobre el consumo de alimentos determinó que para mujeres y hombres mayores de 19 años, el consumo promedio de alimentos y bebidas fue de 89 y 125 μg/día, respectivamente. Para mujeres y hombres de todas las edades, menos del 3% consumieron menos que la EAR. [33]
Para fines de etiquetado de alimentos y suplementos dietéticos en EE. UU., la cantidad en una porción se expresa como porcentaje del valor diario (%DV). Para fines de 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 , champiñones , pescado y huevos . Las nueces de Brasil son la fuente dietética ordinaria más rica y podrían causar toxicidad por selenio si se consumen con regularidad, aunque la concentración real de selenio (como ocurre con cualquier fuente alimenticia de origen vegetal, como otra "nuez del paraíso" que acumula selenio, Lecythis , perteneciente 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 elevados en el riñón , el atún , el cangrejo y la langosta . [36] [37]
Se cree que el contenido de selenio del cuerpo humano está en el rango de 13 a 20 miligramos. [38]
El selenio tiene acción biológica bimodal dependiendo de la concentración. En dosis nutricionales bajas, el selenio actúa como antioxidante a través de las selenoproteínas , eliminando las ROS y 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 cáncer, se han realizado estudios mayoritariamente sobre los beneficios de la ingesta de selenio para reducir el riesgo de incidencia de cáncer a nivel nutricional; sin embargo, menos estudios han explorado los efectos de 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 precaución... Resultados contradictorios, incluidos los inversos, Se han informado asociaciones nulas y directas para algunos tipos de cáncer... Los ECA que evalúan los efectos de los suplementos de 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 para reducir el riesgo de incidencia de cáncer a nivel nutricional, lo que indica que probablemente el selenio funciona como un inmunoestimulador , es decir, revierte la inmunosupresión en el microambiente tumoral hacia una inmunidad antitumoral activando las células inmunes ( por ejemplo, macrófagos M1 y linfocitos T CD8+ , el elevado número de neutrófilos y células NK citotóxicas activadas ) y la liberación de citocinas proinflamatorias como IFNγ y TNFα . [39]
El SIDA parece implicar una disminución lenta y progresiva de los niveles de selenio en el cuerpo. Aún se debate si esta disminución en los niveles de selenio es un resultado directo de la replicación del VIH o está relacionada de manera más general con la malabsorción general de nutrientes por parte de los pacientes con SIDA. Los estudios observacionales han encontrado una asociación entre niveles reducidos de selenio y peores resultados en pacientes con VIH, aunque estos estudios se realizaron en su mayoría antes de los tratamientos actualmente eficaces con terapia antirretroviral de gran actividad ( TARGA ). Actualmente no hay pruebas suficientes para recomendar la suplementación habitual con selenio a los pacientes con VIH y se recomienda realizar más investigaciones. [41]
La suplementación con selenio no tiene ningún efecto sobre la mortalidad general. [42]
Al igual que con otros tipos de suplementos, no hay pruebas fehacientes de que los suplementos de selenio ayuden 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 sobre la calidad del esperma, con la consiguiente disminución 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 en plasma se correlacionaban con una alta tasa de mortalidad entre los pacientes con COVID-19. Sin embargo, la edad media de las muertes en este estudio fue 89 años; por el contrario, la edad media de los supervivientes fue de 69 años y el estudio afirmó que la causalidad sigue siendo desconocida. [46] Por otro lado, otro estudio reveló que el nivel medio de selenio en plasma estaba dentro del rango normal entre todos los pacientes con COVID-19 incluidos; sin embargo, el nivel medio de selenio en plasma fue elevado entre los casos graves de COVID-19. Este estudio concluyó que hubo una elevación significativa del nivel sérico de selenio entre los casos graves en comparación con los casos no graves de COVID-19, y podría correlacionarse con la gravedad de la enfermedad. [47]
El selenio tiene un efecto protector contra la toxicidad del mercurio. El mercurio se une al selenio con alta 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 procarióticas en bacterias, arqueas y eucariotas como selenocisteína, [50] donde las selenoproteínas peroxiredoxinas protegen las células bacterianas y eucariotas contra el daño oxidativo. Las familias de selenoproteínas de GSH-Px y las desyodasas de células eucariotas parecen tener un origen filogenético bacteriano . La forma que contiene selenocisteína se encuentra en especies tan diversas como algas verdes, diatomeas, erizos de mar, peces y pollos. Las enzimas de selenio participan 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 faltado en algunas áreas terrestres con deficiencia de 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. Desde hace aproximadamente 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 años. –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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