Fysiologiska fördelar med ny selenleverans via nanopartiklar del 1

Abstrakt:

Intag av selen (Se) inom det fysiologiska området är avgörande för att bibehålla olika biologiska funktioner, inklusive antioxidantförsvar, redoxhomeostas, tillväxt, reproduktion, immunitet och produktion av sköldkörtelhormon. Kemiska former av Se i kosten är olika, inklusive organisk Se (selenometionin, selenocystein och selen-metyl-selenocystein) och oorganisk Se (selenat och selenit). Tidigare studier har till stor del undersökt och jämfört hälsoeffekterna av dietary Se på jordbruksbestånd och människor, där dietary Se har visat olika fördelar, inklusive förbättrad tillväxtprestanda, immunfunktioner och näringskvalitet hos kött, med minskad oxidativ stress och inflammation, och slutligen förbättrad sköldkörtelhälsa och fertilitet hos människor. Framväxten av nanopartiklar presenterar en ny och innovativ teknik.

Kött är en av de viktiga näringskällorna för människor. Kött är inte bara en källa till protein och aminosyror utan innehåller också en mängd olika vitaminer och mineraler, såsom järn, zink, selen, etc., som spelar en oersättlig och viktig roll för människors hälsa.

Dessutom visar vetenskaplig forskning också att ett måttligt intag av kött kan bidra till att förbättra kroppens immunitet. Kött är rikt på näringsämnen, som kan ge den energi och de näringsämnen som människokroppen behöver, och därigenom bibehålla kroppens normala ämnesomsättning och immunfunktion. Studier har visat att människor som saknar näringsämnen som protein och vitaminer har ett svagare immunförsvar och är mer mottagliga för yttre bakterier och virus.

Dessutom spelar det järnrika i kött också en avgörande roll för immunförsvaret. Järn är en viktig komponent i människokroppen. Det är inte bara ett av hemoglobinets beståndsdelar utan har också en reglerande effekt på de vita blodkropparna i immunförsvaret, vilket hjälper till att förbättra kroppens motståndskraft. Andra näringsämnen i kött, som zink och selen, bidrar också till att öka kroppens motståndskraft och minska förekomsten av sjukdomar.

Naturligtvis måste du vara uppmärksam på rätt mängd när du konsumerar kött. Överdrivet intag kommer att skada din hälsa. Samtidigt bör du välja färskt, rent och säkert kött och använda hälsosamma tillagningsmetoder, som att minska stekning, grillning och andra tillagningsmetoder vid hög temperatur, för att behålla näringsämnen. I allmänhet är kött en oumbärlig näringskälla, och måttligt intag kan bidra till att förbättra kroppens immunitet. Ur denna synvinkel måste vi förbättra vår immunitet. Cistanche kan avsevärt förbättra immuniteten eftersom polysackariderna i Cistanche kan reglera immunsvaret hos det mänskliga immunsystemet, förbättra immuncellers stressförmåga och förbättra immuncellers bakteriedödande effekt.

Klicka cistanche deserticola tillägg

Noterbart har Se i form av nanopartiklar (SeNPs) lägre toxicitet, högre biotillgänglighet och lägre utsöndring hos djur, och är kopplat till mer kraftfulla och överlägsna biologiska aktiviteter (vid en jämförbar Se-dos) än traditionella kemiska former av Se i kosten. Som ett resultat av detta undersöks nu aktivt utvecklingen av skräddarsydda SeNP för deras användning i intensivt jordbruk och som kandidater för terapeutiska läkemedel för mänskliga patologier. Denna recension belyser de biologiska effekterna av SeNPs på tillväxt och reproduktionsprestanda, deras roll i att modulera värme och oxidativ stress och inflammation, och de varierande sätten för syntes av SeNPs.

Nyckelord:

nano-selen; tillväxt; biotillgänglighet; fertilitet; oxidativ stress; inflammation.

1. Introduktion av selen

Elementärt selen (Se) är ett väsentligt element med förmåga att förbättra olika biologiska funktioner, inklusive antioxidantförsvar, redoxhomeostas, tillväxt, reproduktion, immunitet och sköldkörtelhormonproduktion [1]. Selen binds huvudsakligen genom kosten och finns i spårmängder i kroppen även om fördelningen varierar mellan vävnadstyper.

Den rekommenderade kostdosen uppvisar en smal marginal med både positiva och toxiska effekter dokumenterade [2,3]. Tidigare studier har visat att fysiologiska nivåer utanför det rekommenderade intervallet för Se-intag är skadliga; lågt Se i kosten är kopplat till sköldkörtelsjukdomar, diabetes och metabola störningar medan överdriven Se orsakar cytotoxicitet [4-6]. Därför är strikt reglering av optimala fysiologiska Se-nivåer nyckeln för metabolisk homeostas och farmakologisk säkerhet. Dietary Se är vanligtvis erhålls från skaldjur, organ, muskulösa köttbitar, spannmål och frön [7].

Emellertid har olika individuella Se-intag på grund av lokala variationer i Se-jordhalten (inklusive dokumenterad Se-brist) föranlett användningen av Se-tillskott för att uppnå det erforderliga dagliga Se-intaget [8].

Dessutom, eftersom folkhälsorekommendationerna varierar stort och lokala livsmedel också kan variera i elementära Se-nivåer, kräver utvecklingen av Se-baserade tillskott noggrann utvärdering för att säkerställa ett säkert intag innan råd kan publiceras till mänskliga populationer.

1.1. Selenoproteiner

Biologiskt är Se primärt inkorporerat i selenoproteiner som selenometionin- och selenocysteinaminosyrorna på aktiva platser [9]. Till exempel är glutationperoxidas (GPx) och jodtyronindejodinas (DIO) anmärkningsvärda selenoproteiner involverade i antioxidantförsvar respektive sköldkörtelhormonmetabolism (se figur 1).

Aktuell litteratur tyder på att en adekvat nivå av Se i kroppen är funktionellt viktig för olika aspekter, inklusive skydd mot ökad oxidativ stress och förändringar av fysiologisk metabolisk homeostas.

Däremot kan individer med låg Se-status påverka selenoproteinaktiviteten negativt, där Se-brist och hög Se-status under svåra förhållanden sammanfaller med en rad patologier, inklusive fetma [10,11], cancer [12,13], artropati [14] samt flera immun- och neurologiskt relaterade störningar [15,16].

Det finns en växande mängd forskning med fokus på Ses roll i cancerprevention som indikerar ett samband mellan hög Se-exponering och minskad risk för bröst-, matstrups- och prostatacancer [12,18,19]. Dessutom har selenit visat terapeutiska effekter mot cancer, där selenitbehandling stimulerade cancercellapoptos via en mekanism som involverar ökad ROS-generering och ackumulering av väteperoxid som i slutändan minskade cellviabiliteten [20].

Vissa studier visar dock inkonsekventa resultat, där inga gynnsamma effekter fastställdes i interventionsstudier som ökade Se-intaget vid patologier, inklusive cancer, diabetes och hjärt-kärlsjukdomar; dessutom korrelerade Se-tillskott med ökad förekomst av prostatacancer och diabetes [21,22].

Samband mellan Se och flera andra inflammatoriska sjukdomar har utvärderats. Till exempel visade ny forskning den antiinflammatoriska rollen av Se i hirs-härledda selenylerade lösliga kostfiber [22] och nanopartikelformulering i en musmodell av inflammatorisk tarmsjukdom (IBD) [23-25].

När det gäller det sistnämnda visades dietary Se upprätthålla tarmmikrobiotahomeostas och barriärfunktion hos möss med DSS-inducerad kolit, med Se-medierad kolonskyddande aktivitet som kännetecknas av minskad ROS-bildning, förbättrad antioxidantkapacitet och dämpat tarmimmunsvar, vilket skyddar cellulärt funktioner och mitokondriella strukturer från överdriven oxidativ stress. Andra observationsstudier visade också att IBD-patienter hade lägre Se-nivåer än friska individer, vilket potentiellt illustrerar betydelsen av Se i kosten som en antioxidant/mikronäringsämne i patogenesen av IBD hos människor [26,27].

Ytterligare forskning har visat att Se-status var associerad med fetma, en kronisk sjukdom kopplad till inflammation, där antingen neutrala eller gynnsamma effekter observerades med tillskott [11,28,29]. Intressant nog indikerar tillgängliga data att sexuell dimorfism spelar en roll för att bestämma sjukdomsutfallet; här var lägre Se-status kopplad till ett högre BMI och ökad risk för diabetes och rapporterade incidenser av hjärtinfarkt hos kvinnor, men motsatsen bestämdes hos män [30].

Omvänt fann samtida forskning att Se-tillskott inte modulerade oxidativ skada och cellulär proliferation i bröstvävnader hos patienter med ökad risk för bröstcancer [31]. Andra studier har också visat att patienter med inflammatoriska sjukdomar, inklusive reumatoid artrit (RA), vanligtvis konsumerade ett relativt högt Se-intag [32,33].

Ytterligare studier som undersökte Se-serumstatus korrelerade RA med lägre Se-nivåer i serum, vilket tyder på att en potentiell verkningsmekanism involverade omfördelning av Se-serum till vävnader för att dämpa lokal oxidativ stress och ROS-produktion i RA-patogenes [34,35].

Inkonsekvensen i resultat som dokumenterats ovan är en komplex fråga på grund av inneboende biologiska och miljömässiga variationer, tillsammans med den varierande (baslinje) Se-statusen hos individer före tillskott, och de kemiska former och doser som används i rapporterade Se-tillskottsstudier.

Icke desto mindre är kosttillskott av Se fortfarande ett populärt alternativ som används för att främja hälsosammare livsstilar och optimera kostvanor, eftersom berikning med detta mikronäringsämne potentiellt kan främja hälsofördelar hos människor [22,36].

1.2. Kemiska former av selen

Dietary Se finns i olika kemiska former. Även om kommersiella Se-tillskott är allmänt tillgängliga och lättillgängliga, är de kemiska formerna av Se och doseringen för olika produkter inkonsekventa och inte standardiserade. Dessutom är de kemiska formerna av dietärt Se som finns i livsmedel också olika, inklusive organisk Se (selenometionin, selenocystein och selen-metyl-selenocystein) och oorganiskt Se (selenat och selenit) av vilka de organiska formerna som härrör från växter är den huvudsakliga kosten. källa till Se i människans kost [37].

Därför kan intaget av olika Se-rika matkällor och Se-tillskott ha distinkta effekter på metabola vägar och visa olika biologiska och toxikologiska effekter på levande system [38–40].

Trots denna kunskapslucka finns det en brist på forskning som jämför Se-speciering i olika kemiska former och deras respektive prestanda på olika hälsoaspekter hos människor, vilket understryker behovet av att fastställa en optimal kemisk form av Se med maximala hälsofördelar som kan godkännas och publiceras i kostrekommendationer.

Tidigare studier har till stor del undersökt och jämfört hälsoeffekterna av olika kemiska former av Se på lantbruksdjur, såsom fjäderfä. Biotillgängligheten för organiska och oorganiska former av Se skiljer sig åt, där bibehållandet av organiska former är högre och utnyttjas av kroppen mer effektivt än för oorganiska former [41].

Denna differentiella retention av organo-Se-former har tillskrivits organiskt Se, såsom selenometionin, som kemiskt liknar metionin, som vanligen införlivas i metioninpoolen i muskeln som en form av Se-lagring. Därför används selenometionin ofta i foder för intensiva fjäderfäbruk [6,41]. De oorganiska formerna absorberas dock lätt och i allmänhet tyder tillgängliga bevis på att oorganiskt Se uppvisar förbättrade skyddande effekter mot vissa patologier, inklusive Parkinsons sjukdom [42,43].

Således har natriumselenit också förbättrat tarminflammation och histologisk skada i kolitmusmodeller via nedreglering av proinflammatoriska cytokiner och vissa T-cellspopulationer, med en åtföljande uppreglering av antiinflammatoriska cytokiner [44]. Parallellt har selenit visat sig selektivt främja apoptos i prostata- och lungcancerceller in vitro [20,45] vilket tyder på en annan fördelaktig aktivitet av detta spårelement när det administreras i denna kemiska form.

Nyligen har en mängd syntetiska Se-föreningar med biologisk aktivitet utvecklats och deras terapeutiska effekter har studerats i djurmodeller som efterliknar psykiska störningar och degenerativa sjukdomar. Till exempel har de sju föreningarna 3-[(4- klorfenyl)selanyl]-1-metyl-1H-indol (CMI) visat sig förbättra blod-hjärnbarriärstörningar och minska inflammation och oxidativ stress i hjärnan hos postseptiska möss med psykologiska störningar, inklusive depression, ångest och kognitiv funktionsnedsättning [46].

I en annan studie visades CMI att vända stressinducerade depressionsliknande beteendeförändringar, neuroinflammation och oxidativ obalans hos möss genom en mekanism kopplad till en minskning av kortikosteronnivåer, förbättrade antioxidantaktiviteter och hämmad oxidativ stress [47]. Liknande terapeutiska effekter mot depressionsliknande beteende och kognitiv försämring inducerad av sjukdom och behandlingsbesvär på grund av bröstcancer har observerats [48]. Dessutom förbättrade CMI oförmågan att känna glädje och ångest inducerad av kortikosteron genom förbättrade beteendemässiga och biokemiska förändringar [49].

Med den ökande förekomsten av depression och ångest i kombination med ökande bevis som indikerar Se:s antiinflammatoriska och antioxidantegenskaper, anses nu selenhaltiga molekyler vara en lovande terapeutisk kandidat för att potentiellt bekämpa beteendemässiga och biokemiska förändringar som är centrala för utvecklingen av psykologiska symtom.

Leverans av bioaktiv last via nanopartiklar representerar en ny, framväxande och innovativ teknologi. Som ett exempel har tillämpningen av nanoteknik vid leverans av mineraler i djurfoder-förbättrad absorption och biotillgänglighet av näringsämnen sedan dess revolutionerat fjäderfäindustrin [50].

Den tillgängliga litteraturen har visat att Se i form av nanopartiklar (SeNP) har minskad toxicitet, högre biotillgänglighet och lägre utsöndring, och är vanligtvis kopplat till förbättrade biologiska aktiviteter jämfört med motsvarande oorganiska eller organiska selenoföreningar hos djur [51–55].

Därför belyser denna recension de biologiska effekterna av SeNPs på tillväxt och reproduktionsprestanda, deras roll i att modulera värme och oxidativ stress och inflammation, och de olika sätten för syntes av SeNPs.

Även om det har gjorts flera storskaliga observationsstudier för olika oorganiska och organiska Se-kemiska former som tidigare nämnts, så har det, så vitt vi vet, inte gjorts några försök med SeNPs på människor annat än in vitro-studier med mänskliga cellinjer.

2. Selennanopartiklar

Trots betydelsen av Se på den fysiologiska metaboliska funktionen, inklusive tillväxt som tidigare nämnts, finns fysiologiska nivåer av Se med ett smalt koncentrationsintervall mellan näringsbrist, essentiella och toxiska doser [2].

Därför är strikt reglering av Se-nivåer inom ett fysiologiskt optimalt intervall avgörande för att upprätthålla homeostas och undvika genotoxicitet. En stor fördel med SeNPs är den betydligt lägre toxiciteten samtidigt som de bibehåller liknande fysiologiska effekter och effektivitet för att förbättra selenoproteinaktiviteter i jämförelse med andra kemiska selenoformer som dokumenterats i vissa [3,55,56], men inte alla [57,58 ], av tillgänglig litteratur.

Denna ökade aktivitet kan tillskrivas den riktade leveransen av Se till specifika vävnader. Trots de begränsade studierna om SeNP-toxikologi, visade en studie som undersökte och jämförde de toxikologiska profilerna för SeNP med den för organiskt och oorganiskt Se den signifikant minskade risken för toxicitet för nanofordonsformen av Se [59].

Således visade möss som administrerades med 2 mg SeNPs/kg kroppsvikt per dag inga tecken på undertryckt tillväxt till skillnad från de möss som administrerades organiskt och oorganiskt Se i samma dos, med selenit som orsakade mest skada på levern och njurarna. Selennanopartiklar orsakade också mindre benmärgscelldöd än andra former av Se och förhindrade dessutom DNA-skador.

Eftersom syntetisering av Se med kemiska metoder potentiellt skulle kunna använda toxiska och skadliga reagens, finns det ett ökande intresse för utveckling och produktion av SeNP:er med hjälp av processer som kallas "grön syntes", som använder mikroorganismer, inklusive bakterier, svampar och virus för att generera SeNP:er, och därmed minimera miljöföroreningar och potentiella hälsoproblem till följd av kemiska prekursorer [60].

Potentialen för SeNPs att användas som terapeutiska medel undersöks nu med nya bevis som stöder en terapeutisk fördel vid sjukdomar, såsom Alzheimers sjukdom, leverskada och antimikrobiell resistens [61-63]. Dessa aktiviteter kan vara associerade med SeNPs förbättring av läkemedelsleverans genom ökad selektivitet och differentiering mellan sjuka och friska celler, vilket möjliggör riktad frisättning av lasten i specifika vävnader och därför minskar biverkningarna [64].

Förutom att förbättra sjukdomstillstånd, undersöks SeNPs också inom jordbruk och produktion av livsmedelsgrödor. För närvarande indikerar de ackumulerade bevisen att SeNPs representerar ett lovande biologiskt medel, där förbättrad djurtillväxt [65,66], förbättrad foderomvandlingskvot [41,67], förbättrad immunitet (som ger ökad motståndskraft mot sjukdomar och värmestress) [51, 56,65,68,69], förbättrad fertilitet [70,71] och bevarande av köttkvalitet [56,72] för mänsklig konsumtion har alla visats inom vattenbruket och fjäderfäindustrin [52].

SeNP-tillskott förblir dock en utmaning eftersom Se-tillskott med SeNPs är ett relativt nytt koncept och SeNPs måste tillverkas i olika koncentrationer för att passa kostbehoven hos ett brett spektrum av djur med olika baslinje-Se-status för att i slutändan uppnå optimalt kosttillskott.

Ytterligare forskning är nödvändig för att etablera kompletterande kostregimer för djurnäring för att producera Se-berikat kött och därför öka Se-halten i livsmedel för mänsklig konsumtion.

2.1. Mekanismer för bioaktivitet för selennanopartiklar

Trots de lovande resultaten med SeNPs finns det begränsad kunskap om mekanismerna för SeNP-absorption och metabolisk omvandling i kroppen, vilket har lett till oro kring den potentiella långsiktiga toxiciteten av SeNP-användning [52].

Selennanopartiklar visar ett förbättrat upptag efter intag eftersom dessa SeNP är mindre i storlek med större ytareor och är mer permeabla genom kapillärväggar, vilket leder till överlägset epitelcellsupptag och förbättrad bioaktivitet. Noterbart uppvisar SeNP: er lägre utsöndringshastigheter jämfört med andra former av Se [73].

Dessa kombinerade egenskaper med förhöjt upptag och minskad utsöndring underlättar ackumuleringen av SeNP i bröst- och tolvfingertarmens vävnader, på grund av bildandet av nanoemulsionsdroppar med sfäriska och icke-kristallina strukturer, med en lägre ackumulering i levern involverad i avgiftning och clearance [74,75 ].

Samma studie visade också att SeNPs var icke-toxiska vilket visades genom frånvaron av histologiska abnormiteter i lever- och hjärnvävnader och parallella fynd från en annan studie som visade signifikant lägre toxicitet av SeNP jämfört med andra Se-former [56].

For more information:1950477648nn@gmail.com