Faedah Fisiologi Penyampaian Novel Selenium Melalui Nanopartikel Bahagian 1

Abstrak:

Pengambilan selenium (Se) diet dalam julat fisiologi adalah penting untuk mengekalkan pelbagai fungsi biologi, termasuk pertahanan antioksidan, homeostasis redoks, pertumbuhan, pembiakan, imuniti dan pengeluaran hormon tiroid. Bentuk kimia diet Se adalah pelbagai, termasuk Se organik (selenomethionine, selenocysteine, dan selenium-methyl-selenocysteine) dan Se inorganic (selenate dan selenite). Kajian terdahulu telah banyak menyiasat dan membandingkan kesan kesihatan Se diet ke atas stok pertanian dan manusia, di mana Se diet telah menunjukkan pelbagai faedah, termasuk prestasi pertumbuhan yang dipertingkatkan, fungsi imun, dan kualiti pemakanan daging, dengan pengurangan tekanan oksidatif dan keradangan, dan akhirnya. meningkatkan kesihatan tiroid dan kesuburan pada manusia. Kemunculan zarah nano membentangkan teknologi baru dan inovatif.

Daging merupakan salah satu sumber nutrisi penting bagi manusia. Daging bukan sahaja sumber protein dan asid amino tetapi juga mengandungi pelbagai vitamin dan mineral, seperti besi, zink, selenium, dan lain-lain, yang memainkan peranan yang tidak boleh diganti dan penting dalam kesihatan manusia.

Selain itu, kajian saintifik juga menunjukkan pengambilan daging secara sederhana dapat membantu meningkatkan imunisasi badan. Daging kaya dengan nutrien, yang boleh membekalkan tenaga dan nutrien yang diperlukan oleh tubuh manusia, seterusnya mengekalkan metabolisme normal dan fungsi imun badan. Kajian mendapati orang yang kekurangan zat seperti protein dan vitamin mempunyai sistem imun yang lemah dan lebih mudah terdedah kepada kuman dan virus luar.

Selain itu, daging yang kaya dengan zat besi juga memainkan peranan penting dalam sistem imun. Zat besi adalah komponen penting dalam tubuh manusia. Ia bukan sahaja salah satu unsur penyusun hemoglobin tetapi juga mempunyai kesan pengawalseliaan pada sel darah putih dalam sistem imun, yang membantu meningkatkan daya tahan tubuh. Nutrien lain dalam daging, seperti zink dan selenium, juga membantu meningkatkan daya tahan tubuh dan mengurangkan kejadian penyakit.

Sudah tentu, anda perlu memberi perhatian kepada jumlah yang betul apabila mengambil daging. Pengambilan berlebihan akan memudaratkan kesihatan anda. Pada masa yang sama, anda harus memilih daging yang segar, bersih dan selamat, dan mengamalkan kaedah memasak yang sihat, seperti mengurangkan menggoreng, memanggang, dan kaedah memasak suhu tinggi yang lain, untuk mengekalkan nutrien. Secara umumnya, daging adalah sumber pemakanan yang sangat diperlukan, dan pengambilan sederhana boleh membantu meningkatkan imuniti badan. Dari sudut ini, kita perlu meningkatkan imuniti kita. Cistanche boleh meningkatkan imuniti dengan ketara kerana polisakarida dalam Cistanche boleh mengawal tindak balas imun sistem imun manusia, meningkatkan keupayaan tekanan sel imun, dan meningkatkan kesan bakteria sel imun.

Klik suplemen cistanche deserticola

Terutama, Se dalam bentuk nanopartikel (SeNPs) mempunyai ketoksikan yang lebih rendah, bioavailabiliti yang lebih tinggi, dan perkumuhan yang lebih rendah dalam haiwan, dan dikaitkan dengan aktiviti biologi yang lebih berkuasa dan unggul (pada dos Se yang setanding) daripada bentuk kimia tradisional Se diet. Akibatnya, pembangunan SeNP yang disesuaikan untuk kegunaannya dalam pertanian intensif dan sebagai calon untuk ubat terapeutik untuk patologi manusia kini sedang diterokai secara aktif. Kajian ini menyerlahkan kesan biologi SeNPs terhadap pertumbuhan dan prestasi pembiakan, peranannya dalam memodulasi haba dan tekanan oksidatif dan keradangan, dan pelbagai mod sintesis SeNPs.

Kata kunci:

Nano-selenium; pertumbuhan; bioavailabiliti; kesuburan; tekanan oksidatif; keradangan.

1. Pengenalan Selenium

Selenium unsur (Se) adalah elemen penting dengan kapasiti untuk memperbaiki pelbagai fungsi biologi, termasuk pertahanan antioksidan, homeostasis redoks, pertumbuhan, pembiakan, imuniti, dan pengeluaran hormon tiroid [1]. Selenium diasingkan terutamanya melalui cara pemakanan dan terdapat dalam jumlah surih dalam badan walaupun taburan berbeza antara jenis tisu.

Dos pemakanan yang disyorkan mempamerkan margin yang sempit dengan kedua-dua kesan berfaedah dan toksik yang didokumenkan [2,3]. Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa tahap fisiologi di luar julat pengambilan Se yang disyorkan adalah berbahaya; diet rendah Se dikaitkan dengan penyakit tiroid, diabetes, dan gangguan metabolik manakala Se yang berlebihan menyebabkan sitotoksisiti [4-6]. Oleh itu, peraturan ketat tahap Se fisiologi yang optimum adalah kunci untuk homeostasis metabolik dan keselamatan farmakologi. Dietary Se umumnya diperoleh daripada makanan laut, organ, potongan daging berotot, bijirin, dan biji benih [7].

Walau bagaimanapun, pengambilan Se individu yang berbeza disebabkan oleh variasi tempatan dalam kandungan tanah Se (termasuk kekurangan Se yang didokumenkan) telah mendorong penggunaan suplemen Se untuk mencapai pengambilan Se harian yang diperlukan [8].

Tambahan pula, memandangkan cadangan kesihatan awam berbeza-beza secara meluas dan makanan tempatan juga mungkin berbeza dalam tahap unsur Se, pembangunan suplemen berasaskan Se memerlukan penilaian yang teliti untuk memastikan pengambilan yang selamat sebelum nasihat boleh dihebahkan kepada populasi manusia.

1.1. Selenoprotein

Secara biologi, Se digabungkan terutamanya ke dalam selenoprotein sebagai asid amino selenomethionine dan selenocysteine ​​di tapak aktif [9]. Sebagai contoh, glutathione peroxidase (GPx) dan iodothyronine deiodinase (DIO) adalah selenoprotein ketara yang terlibat dalam pertahanan antioksidan dan metabolisme hormon tiroid, masing-masing (rujuk Rajah 1).

Kesusasteraan semasa mencadangkan bahawa tahap Se yang mencukupi dalam badan adalah penting dari segi fungsi untuk pelbagai aspek, termasuk perlindungan terhadap tekanan oksidatif yang dipertingkatkan dan perubahan kepada homeostasis metabolik fisiologi.

Sebaliknya, individu yang mempunyai status Se rendah boleh memberi kesan buruk kepada aktiviti selenoprotein, di mana dalam keadaan yang teruk, kekurangan Se dan status Se tinggi adalah bertepatan dengan pelbagai patologi, termasuk obesiti [10,11], kanser [12,13], arthropathy [14] serta beberapa gangguan berkaitan imun dan neurologi [15,16].

Terdapat badan penyelidikan yang semakin meningkat dengan tumpuan kepada peranan Se dalam pencegahan kanser yang menunjukkan hubungan antara pendedahan Se tinggi dan penurunan risiko kanser payudara, esofagus, dan prostat [12,18,19]. Selain itu, selenite telah menunjukkan kesan terapeutik terhadap kanser, di mana rawatan selenite merangsang apoptosis sel kanser melalui mekanisme yang melibatkan penjanaan ROS yang dipertingkatkan dan pengumpulan hidrogen peroksida yang, akhirnya, mengurangkan daya maju sel [20].

Walau bagaimanapun, beberapa kajian menunjukkan keputusan yang tidak konsisten, di mana tiada kesan berfaedah ditentukan dalam kajian intervensi yang meningkatkan pengambilan Se dalam patologi, termasuk kanser, diabetes, dan penyakit kardiovaskular; tambahan pula, suplemen Se dikaitkan dengan peningkatan kejadian kanser prostat dan diabetes [21,22].

Persatuan antara Se dan beberapa gangguan keradangan lain telah dinilai. Sebagai contoh, penyelidikan baru-baru ini menunjukkan peranan anti-radang Se dalam serat pemakanan larut selenylated millet [22] dan formulasi nanopartikel dalam model tikus penyakit radang usus (IBD) [23-25].

Berkenaan yang terakhir, diet Se telah ditunjukkan untuk mengekalkan homeostasis mikrobiota usus dan fungsi penghalang pada tikus dengan kolitis yang disebabkan oleh DSS, dengan aktiviti perlindungan kolon Se-mediated yang dicirikan oleh pembentukan ROS yang berkurangan, kapasiti antioksidan yang dipertingkatkan, dan tindak balas imun usus yang lembap, dengan itu melindungi selular. fungsi dan struktur mitokondria daripada tekanan oksidatif yang berlebihan. Kajian pemerhatian lain juga menunjukkan bahawa pesakit IBD mempunyai tahap Se yang lebih rendah daripada individu yang sihat itu, yang berpotensi menggambarkan kepentingan Se diet sebagai antioksidan/mikronutrien dalam patogenesis IBD pada manusia [26,27].

Kajian lanjut telah menunjukkan bahawa status Se dikaitkan dengan obesiti, penyakit kronik yang dikaitkan dengan keradangan, di mana sama ada kesan neutral atau berfaedah diperhatikan dengan suplemen [11,28,29]. Menariknya, data yang ada menunjukkan bahawa dimorfisme seksual memainkan peranan dalam menentukan hasil penyakit; di sini status Se yang lebih rendah dikaitkan dengan BMI yang lebih tinggi dan peningkatan risiko diabetes dan melaporkan insiden infarksi miokardium pada wanita, namun sebaliknya ditentukan pada lelaki [30].

Sebaliknya, penyelidikan kontemporari mendapati bahawa suplemen Se tidak memodulasi kerosakan oksidatif dan percambahan selular dalam tisu payudara pada pesakit dengan peningkatan risiko kanser payudara [31]. Kajian lain juga menunjukkan bahawa pesakit dengan penyakit radang, termasuk rheumatoid arthritis (RA), biasanya mengambil pengambilan Se yang agak tinggi [32,33].

Namun kajian lain yang menyiasat status serum Se mengaitkan RA dengan tahap Se yang lebih rendah dalam serum, menunjukkan bahawa mekanisme tindakan yang berpotensi melibatkan pengagihan semula serum Se ke tisu untuk melemahkan tekanan oksidatif tempatan dan pengeluaran ROS dalam patogenesis RA [34,35].

Ketidakkonsistenan dalam hasil yang didokumenkan di atas adalah isu yang kompleks disebabkan oleh variasi biologi dan persekitaran yang wujud, bersama dengan status Se yang berbeza-beza (garis dasar) individu sebelum suplemen, dan bentuk dan dos kimia yang digunakan dalam kajian suplemen Se yang dilaporkan.

Walau bagaimanapun, suplemen Se diet kekal sebagai pilihan popular yang digunakan untuk menggalakkan gaya hidup yang lebih sihat dan mengoptimumkan tabiat pemakanan, kerana pengayaan dengan mikronutrien ini berpotensi menggalakkan manfaat kesihatan pada manusia [22,36].

1.2. Bentuk Kimia Selenium

Dietary Se boleh didapati dalam bentuk kimia yang berbeza. Walaupun suplemen Se komersial tersedia secara meluas dan mudah diakses, bentuk kimia Se dan dos merentas produk berbeza adalah tidak konsisten dan tidak diseragamkan. Tambahan pula, bentuk kimia diet Se yang terdapat dalam makanan juga pelbagai, termasuk Se organik (selenomethionine, selenocysteine, dan selenium-methyl-selenocysteine) dan Se inorganik (selenate dan selenite) yang mana bentuk organik yang diperoleh daripada tumbuh-tumbuhan adalah diet utama. sumber Se dalam diet manusia [37].

Oleh itu, pengambilan sumber makanan kaya Se yang berbeza dan suplemen Se mungkin mempunyai kesan yang berbeza pada laluan metabolik dan menunjukkan kesan biologi dan toksikologi yang berbeza pada sistem hidup [38-40].

Di sebalik jurang pengetahuan ini, terdapat kekurangan penyelidikan yang membandingkan spesiasi Se dalam bentuk kimia yang berbeza dan prestasi masing-masing terhadap pelbagai aspek kesihatan pada manusia, menekankan keperluan untuk menentukan bentuk kimia optimum Se dengan faedah kesihatan maksimum yang boleh disahkan dan dipublikasikan. dalam cadangan pemakanan.

Kajian terdahulu telah banyak menyiasat dan membandingkan kesan kesihatan bentuk kimia Se yang berbeza pada haiwan ternakan, seperti ayam itik. Ketersediaan bio bentuk organik dan tak organik Se adalah berbeza, dengan pengekalan bentuk organik lebih tinggi dan digunakan oleh badan dengan lebih cekap daripada bentuk bukan organik [41].

Pengekalan pembezaan bentuk organo-Se ini telah dianggap sebagai Se organik, seperti selenomethionine, secara kimia serupa dengan metionin, yang biasanya dimasukkan ke dalam kolam metionin dalam otot sebagai bentuk penyimpanan Se. Oleh itu, atas dasar ini, selenomethionine biasanya digunakan dalam makanan untuk amalan ayam yang intensif [6,41]. Walau bagaimanapun, bentuk bukan organik mudah diserap dan secara amnya, bukti yang ada menunjukkan Se tak organik menunjukkan kesan perlindungan yang dipertingkatkan terhadap patologi tertentu, termasuk penyakit Parkinson [42,43].

Oleh itu, natrium selenit juga telah memperbaiki keradangan usus dan kerosakan histologi dalam model tetikus kolitis melalui downregulation sitokin proinflamasi dan populasi sel T tertentu, dengan upregulation serentak sitokin anti-radang [44]. Secara selari, selenite telah ditunjukkan secara selektif menggalakkan apoptosis dalam prostat dan sel-sel kanser paru-paru secara in vitro [20,45] mencadangkan satu lagi aktiviti berfaedah unsur surih ini apabila diberikan dalam bentuk kimia ini.

Baru-baru ini, rakit sebatian Se sintetik dengan aktiviti biologi telah dibangunkan dan kesan terapeutiknya telah dikaji dalam model haiwan yang meniru gangguan mental dan penyakit degeneratif. Sebagai contoh, tujuh sebatian 3-[(4- klorofenil)selanil]-1-metil-1H-indole (CMI) telah ditunjukkan dapat memperbaiki gangguan penghalang darah-otak dan mengurangkan keradangan dan tekanan oksidatif dalam otak tikus pasca septik dengan gangguan psikologi, termasuk kemurungan, kebimbangan, dan gangguan kognitif [46].

Dalam kajian lain, CMI telah ditunjukkan untuk membalikkan perubahan tingkah laku seperti kemurungan yang disebabkan oleh tekanan, neuroinflammation, dan ketidakseimbangan oksidatif pada tikus melalui mekanisme yang dikaitkan dengan pengurangan tahap kortikosteron, aktiviti antioksidan yang dipertingkatkan, dan menghalang tekanan oksidatif [47]. Kesan terapeutik yang sama terhadap tingkah laku seperti kemurungan dan gangguan kognitif yang disebabkan oleh penyakit dan kesusahan rawatan akibat kanser payudara telah diperhatikan [48]. Tambahan pula, CMI meningkatkan ketidakupayaan untuk merasakan keseronokan dan kebimbangan yang disebabkan oleh kortikosteron melalui perubahan tingkah laku dan biokimia yang lebih baik [49].

Dengan peningkatan kelaziman kemurungan dan kebimbangan digabungkan dengan bukti yang semakin meningkat yang menunjukkan sifat anti-radang dan antioksidan Se, molekul yang mengandungi selenium kini dianggap sebagai calon terapeutik yang menjanjikan untuk berpotensi memerangi perubahan tingkah laku dan biokimia yang menjadi pusat kepada perkembangan gejala psikologi.

Penghantaran kargo bioaktif melalui nanopartikel mewakili teknologi baru, baru muncul dan inovatif. Sebagai contoh, aplikasi nanoteknologi dalam penghantaran mineral dalam penyerapan makanan haiwan yang dipertingkatkan dan bioavailabiliti nutrien telah merevolusikan industri ayam [50].

Kesusasteraan yang ada telah menunjukkan bahawa Se dalam bentuk nanopartikel (SeNPs) telah mengurangkan ketoksikan, bioavailabiliti yang lebih tinggi, dan perkumuhan yang lebih rendah, dan biasanya dikaitkan dengan aktiviti biologi yang dipertingkatkan berbanding dengan selenocompounds tak organik atau organik yang sepadan dalam haiwan [51-55].

Oleh itu, ulasan ini menyerlahkan kesan biologi SeNP terhadap pertumbuhan dan prestasi pembiakan, peranannya dalam memodulasi haba dan tekanan oksidatif dan keradangan, dan pelbagai mod sintesis SeNPs.

Walaupun terdapat beberapa kajian pemerhatian berskala besar untuk pelbagai bentuk kimia Se tak organik dan organik seperti yang dinyatakan sebelum ini, sepanjang pengetahuan kami tidak ada ujian menggunakan SeNP pada manusia selain daripada kajian in vitro menggunakan garisan sel manusia.

2. Selenium Nanopartikel

Walaupun kepentingan Se pada fungsi metabolik fisiologi, termasuk pertumbuhan seperti yang dinyatakan di atas, tahap fisiologi Se hadir dengan julat kepekatan yang sempit antara dos kekurangan nutrisi, penting dan toksik [2].

Oleh itu, peraturan ketat tahap Se dalam julat optimum fisiologi adalah penting untuk mengekalkan homeostasis dan mengelakkan genotoksisiti. Faedah utama SeNPs ialah ketoksikan yang jauh lebih rendah sambil mengekalkan kesan fisiologi yang sama dan keberkesanan dalam meningkatkan aktiviti selenoprotein berbanding dengan bentuk seleno kimia lain seperti yang didokumenkan dalam beberapa [3,55,56], walaupun tidak semua [57,58]. ], daripada kesusasteraan yang ada.

Aktiviti yang dipertingkatkan ini mungkin dikaitkan dengan penghantaran Se yang disasarkan kepada tisu tertentu. Walaupun kajian terhad mengenai toksikologi SeNP, kajian yang menyiasat dan membandingkan profil toksikologi SeNP dengan Se organik dan bukan organik menunjukkan pengurangan risiko ketoksikan yang ketara untuk bentuk kenderaan nano Se [59].

Oleh itu, tikus yang diberikan dengan 2 mg SeNPs/kg berat badan setiap hari tidak menunjukkan bukti pertumbuhan yang ditindas tidak seperti tikus yang diberikan Se organik dan bukan organik pada dos yang sama, dengan selenit menyebabkan kerosakan paling banyak pada hati dan buah pinggang. Nanopartikel selenium juga menyebabkan kematian sel sumsum tulang kurang daripada bentuk Se lain dan di samping itu, menghalang kerosakan DNA.

Memandangkan mensintesis Se menggunakan kaedah kimia berpotensi menggunakan reagen toksik dan berbahaya, terdapat peningkatan minat dalam pembangunan dan pengeluaran SeNP menggunakan proses yang dipanggil "sintesis hijau", yang menggunakan mikroorganisma, termasuk bakteria, kulat dan virus untuk menjana SeNP, dengan itu meminimumkan pencemaran alam sekitar dan potensi masalah kesihatan yang timbul daripada prekursor kimia [60].

Potensi untuk SeNPs untuk digunakan sebagai agen terapeutik kini sedang disiasat dengan bukti baru yang menyokong kelebihan terapeutik dalam penyakit, seperti penyakit Alzheimer, kecederaan hepatik, dan rintangan antimikrobial [61-63]. Aktiviti-aktiviti ini mungkin dikaitkan dengan penambahbaikan SeNP dalam penyampaian ubat dengan peningkatan selektiviti dan pembezaan antara sel berpenyakit dan sihat, dengan itu membolehkan pelepasan sasaran kargo dalam tisu tertentu dan oleh itu, mengurangkan kesan sampingan [64].

Selain memperbaiki keadaan berpenyakit, SeNP juga sedang disiasat dalam pertanian dan pengeluaran tanaman makanan. Pada masa ini, bukti terkumpul menunjukkan bahawa SeNP mewakili agen biologi yang menjanjikan, di mana pertumbuhan haiwan yang dipertingkatkan [65,66], nisbah penukaran makanan yang lebih baik [41,67], peningkatan imuniti (yang memberikan peningkatan ketahanan terhadap penyakit dan tekanan haba) [51, 56,65,68,69], peningkatan kesuburan [70,71], dan pemeliharaan kualiti daging [56,72] untuk kegunaan manusia semuanya telah ditunjukkan dalam industri akuakultur dan ayam [52].

Walau bagaimanapun, suplemen SeNP kekal sebagai cabaran kerana suplemen Se dengan SeNPs merupakan konsep yang agak baharu dan SeNPs perlu dihasilkan pada kepekatan yang berbeza untuk memenuhi keperluan pemakanan pelbagai jenis haiwan dengan status asas Se yang berbeza untuk akhirnya mencapai suplemen pemakanan yang optimum.

Penyelidikan lanjut adalah penting untuk mewujudkan rejim diet tambahan untuk pemakanan haiwan untuk menghasilkan daging diperkaya Se dan oleh itu, meningkatkan kandungan Se dalam makanan untuk kegunaan manusia.

2.1. Mekanisme Bioaktiviti untuk Nanopartikel Selenium

Walaupun keputusan yang menjanjikan dengan SeNPs, terdapat pengetahuan terhad tentang mekanisme penyerapan SeNP dan penukaran metabolik dalam badan, yang telah membawa kepada kebimbangan mengenai potensi ketoksikan jangka panjang penggunaan SeNP [52].

Nanopartikel selenium menunjukkan penyerapan yang dipertingkatkan selepas pengingesan kerana saiz SeNP ini lebih kecil dengan kawasan permukaan yang lebih besar dan lebih telap melalui dinding kapilari, yang membawa kepada pengambilan sel epitelium yang unggul dan bioaktiviti yang dipertingkatkan. Terutama, SeNP mempamerkan kadar perkumuhan yang lebih rendah berbanding dengan bentuk Se yang lain [73].

Sifat gabungan pengambilan tinggi dan penurunan perkumuhan ini memudahkan pengumpulan SeNP dalam payudara dan tisu duodenum, disebabkan oleh pembentukan titisan nanoemulsi dengan struktur sfera dan bukan kristal, dengan pengumpulan yang lebih rendah dalam hati yang terlibat dalam detoksifikasi dan pembersihan [74,75]. ].

Kajian yang sama juga menunjukkan bahawa SeNPs adalah tidak toksik yang ditunjukkan oleh ketiadaan keabnormalan histologi dalam tisu hati dan otak dan penemuan selari daripada kajian lain yang menunjukkan ketoksikan SeNP yang jauh lebih rendah berbanding dengan bentuk Se yang lain [56].

For more information:1950477648nn@gmail.com