seleniul si rolul lui in organismul uman

Scurt istoric În anul 1817 J.J.Berzelius , urmărind procesul de fabricare al acidului sulfuric, se oprește asupra nămolurilor reziduale și descoperă un nou element pe care îl numește „seleniu“, care în limba greacă însemna satelitul pământului, Luna. Berzelius își publica, anul următor, în 1818, în „Annales de chimie et de physique“, noua descoperire. Mai târziu, acest nou element este găsit și în unele minerale, de către alți cercetători. Primele utilizări ale seleniului au fost minore: colorarea sticlei și în ceramică. În anul 1851, Hittorf observă că seleniul – ca și sulful – prezintă mai multe stări alotropice, iar în 1873, May și Smith, pe de o parte și Sale, pe de altă parte, constată schimbarea conductibilității electrice a seleniului sub acțiunea luminii (deci proprietăți fotochimice). Fenomenul acesta este lămurit în 1907 de Marc și într-adevăr aceste proprietăți i-au deschis seleniului căi în utilizări moderne, extrem de importante în fotometrie, telefotografie, redresoare etc. Mai trebuie subliniată marea toxicitate, atât a seleniului, cât și a compușilor săi. Necrasov redă aceste proprietăți în felul următor: „Compușii gazoși ai seleniului, chiar în proporție neînsemnată provoacă dureri de cap, o puternică iritare a căilor respiratorii superioare, pierderea continuă a asimilării și un guturai de lungă durată. În contact cu pielea produce eczeme și inflamații cronice“. Stare naturală Seleniul se găsește în roci și în unii meteoriți. Dintre meteoriți se citează troilitul. Însoțește sulful vulcanic și sedimentar, se găsește în sulfuri, calcaruri, argile. S-a determinat cantitatea de seleniu din roci, sol, iarbă (T. Walsh si G.A.Fleming – 1953 - 1954). Plantele Prosopisfarcta și Cynodon dactylon absorb mari cantități de seleniu și sunt indicatori ai acestui element în sol. Există regiuni în Asia, Dakota, Wyoming și Kansas, unde iarba conține astfel de cantități încât devine otrăvitoare pentru animale. Culoarea galben-roșcată a frunzelor unor plante din Boemia se datorează seleniului elementar. Se găsește în natură și ca seleniu nativ. Sub această formă a fost descoperit în Arizona, Utah, Colorado, Boemia (Libusina). În sulful vulcanic, sedimentat și cel din sulfați, cantitatea de sulf în raport cu seleniul este de zeci până la sute de mii de ori mai mare. Cele mai importante selenuri sunt: naumannita Ag Se, eucairita (Ag,Cu) Se, crookesita (Ag,Cu,Tl) Se, aguilarita Ag (S,Se), berzelianita Cu Se, klokmannita CuSe, umangita Cu Se , zorgita CuSe + PbSe, tiemmannita HgSe, jeromita As(Se, S) . Există o serie de sulfoselenuri de bismut și plumb : guanajuatita Bi Se ; Bi (S, Se) , joseita Bi Te(S, Se), platynita Bi Se •PbS etc. Se cunoaște selenolitul SeO , chalcomenita PbSeO etc. Cantități mici de seleniu se găsesc în apa mărilor, în apele minerale de la Karlsbad, la Roche-Passy (Franța) precum și în unele ape din regiunile nord-americane, al căror sol conține seleniu. Rolul seleniului în organismul uman Seleniul comercial și selenurile de cupru și plumb nu sunt periculoase, însă hidrogenul seleniat, selenurile reactive, seleniții și seleniații solubili, derivați organici trebuie manipulați cu grijă. Caracteristic fenomenelor de intoxicație cu seleniu este mirosul de ridichie stricată al respirației și transpirației. Hidrogenul seleniat atacă extrem de grav mucoasele nasului și a ochilor („strănut de seleniu”). Plantele de tip Stanleya consumate de animale fac carnea neconsumabilă. Unele insecticide pe bază de seleniu provoacă grâului cloroză. Urme de seleniu stimulează creșterea. S-a observat că muncitorii uzinelor de rafinare a cuprului contractează anemie, tulburări intestinale, dermatite. Respirarea fumurilor selenifere provoacă pneumonie. Concentrația maximă admisibilă de seleniu în aer este 0,1mg/m3. Seleniul se localizează în diferite organe. Acidul selenos, selenic și sărurile lor distrug bacilii difterici. Elementul acționează asupra bacilului tipic și inhibă fermenții. Seleniul are proprietăți farmacodinamice. Scade anemia colesterică în malarii, tuberculoză, sifilis. Seleniul a fost încercat și în diferite forme de cancer. Seleniul dăunează dezvoltării și germinării plantelor în ordinea: acid selenic, selenit, seleniat, selenocianat, selenocianura. Pentru protecție se recomandă ventilație și echipament de protecție. Seleniul este un oligoelement mineral cu proprietăți antioxidante. În organismul uman are efect sinergic puternic în raport cu vitamina E. Administrarea unor doze minime de seleniu, în general sub formă organică și în particular sub formă de ,,Factor 3“, poate preveni tulburările datorate carenței în tocoferoli, ca de exemplu: necrozele hepatice, diateza exudativă, distrofia degenerativă a mușchilor striați. Din acest motiv în S.U.A. se recomandă o doză zilnică de 60 mg. La animale, seleniul acționează de la concentrația de 40 mg/kg de rație furajeră. Se pare că seleniul joacă un rol biochimic propriu prin intermedierea glutationului, protejând indirect hemoglobina împotriva riscului oxidării de către peroxizi. Glutation peroxidaza, cu codul european E.C. 1.11.1.9. are seleniul drept coenzimă. Chiar dacă mecanismele de acțiune sunt distincte se poate pune întrebarea dacă nu trebuie avut în vedere un necesar nutrițional global ,,vitamina E - seleniu“. În concentrație mai mare, ca de exemplu 5 mg/kg rație furajeră, seleniul este o substanță toxică, care provoacă tulburări observate la vitele care trăiesc pe soluri selenifere cunoscute sub denumirea de ,,alkali disease“. ,,Alkali disease“ este sindromul datorat unei intoxicații cronice cu seleniu și se manifestă printr-un comportament anormal, tulburări de vedere, paralizii și tulburări funcționale ale gurii și buzelor. Excesul de seleniu provoacă orbirea, căderea părului animalelor de pe corp, atrofia cardiacă și respiratorie, ciroza, anemie, diverse tipuri de paralizii, etc. Sulfații de arsenic sunt antagoniști ai seleniului. În 1957, Schwartz și Fiulz au stabilit rolul esențial al seleniului în prevenirea unor multiple maladii, aparent foarte diferite, datorită unor carențe nutriționale. Aceste maladii sunt: diateza exudativă, distrofia musculară, atrofie pancreatică, necroza ficatului, tulburări de reproducție, deficit imunitar etc. Descoperirea în anul 1973 a prezenței seleniului în porțiunea activă a unei enzime, glutation peroxidaza, a permis biochimiștilor și fiziopatologilor să înțeleagă efectele benefice ale acestui metaloid asupra producerii în exces a radicalilor liberi. În anul 1979, cercetătorii de la Kehan Disease Research Group au demonstrat practic că administrarea seleniului combate cardiomiopatia congestivă endemică, care afectează copiii mici și femeile (un exemplu îl reprezintă situația din anumite zone ale Chinei, unde pământul este foarte sărac în seleniu), provocând veritabile ravagii. Potențialitatea seleniului, atât cea preventivă cât și cea curativă în maladiile cronice și/sau degenerative, sunt studiate în detaliu în lumea intreagă. Ca urmare, crește continuu numărul publicațiilor referitoare la acest subiect. Metabolismul seleniului . Metabolismul seleniului este bine cunoscut, cu toate că pentru a-l înțelege bine este delicat, deoarece: - acest metaloid este introdus în organismul uman cu alimentele sub diferite forme chimice; - din punct de vedere chimic, seleniul este foarte apropiat de sulf, căruia îi aseamană foarte mult, astfel încât seleniul va putea împrumuta uneori sistemele enzimatice sau de transport ale sulfului. Absorbția seleniului depinde de forma sub care se găsește, și se face mai repede sau mai încet la nivelul intestinului subțire. Seleniții și selenații sunt absorbiți mai întâi în timpul digestiei intestinale (în duoden), în timp ce seleniul organic (selenometionina) este absorbită mai târziu (la nivelul ileon-ului), locul în care se face absorbția peptidelor cu lanțuri moleculare mici. Formele organice ale seleniului sunt mai bine absorbite, comparativ cu formele sale anorganice (minerale). Transportul seleniului în plasmă se face în mod nespecific, fiind legat în principal de globuline a și b și de albumină. Seleniul este stocat în mușchii scheletici, în ficat și în rinichi. Eliminarea seleniului se face astfel: - mai ales pe cale urinară (60 %); - puțin pe cale fecală (35 %); - foarte puțin prin transpirație. Eliminarea seleniului pe cale pulmonară, perceptibilă printr-o respirație cu miros de usturoi, este întotdeauna semnul unei intoxicații cu exces de seleniu. Efectele biologice ale seleniului Seleniul este componentul unei proteine umane, formate din patru subunitați identice, fiecare subunitate incluzând un atom de seleniu sub formă de selenocisteină. Această proteină, care conține seleniu, intră în compoziția enzimei glutation-peroxidază, care este enzima principală de luptă contra excesului producerii radicalilor liberi. Meritul acestei descoperiri făcuta în anul 1971, îi revine lui Rotruck. Selenocisteina este un seleno-aminoacid în care seleniul a luat locul sulfului. Aminoacidul care conține sulf se numește cisteină. Se presupune că una dintre cauzele care provoacă calviția la om se poate datora excesului de seleniu în organismul uman? Neve, studiind funcțiile biologice ale seleniului, a constatat în 1988, că agresiunile care se produc în timpul proceselor metabolice normale sau în timpul unui mare număr de circumstanțe patologice (inflamație, arterioscleroză, cancer, maladii degenerative, îmbătrânire celulară, etc.) sunt legate de radicalii liberi și de pericolele pe care aceștia le cauzează. Un deficit de seleniu, chiar neînsemnat, afectează activitatea glutation-peroxidazei și conduce la peroxidarea membranelor celulare și intracelulare. Permeabilitatea celulară este afectată și numeroase biomolecule, ca de exemplu ADN, din cauza acestor anomalii, continuă să funcționeze, dar codul genetic nu mai este același. Acesta este un risc, sau cel puțin o cauză plauzibilă a cancerizării. Agresiunea, datorată deficitului în seleniu, provoacă sindromuri clinice specifice, ca de exemplu: hemolize, necrozarea țesutului, degenerescențe și, ca urmare, crește riscul dezvoltării maladiilor cronice. Este important deci, în practica me-dicală, de a se evita prescrierea administrării unui singur element în doze mari, ci este bine de a se administra micronutrienți într-o manieră multielementară, într-un bun interechilibru. Administrarea unică a unui micronutrient va provoca un număr de consecințe metabolice, dificil de a fi evaluate. Acțiunea de dezintoxicare a seleniului Seleniul, in vivo, interacționează cu un număr mare de minerale, potențial toxice. La niveluri micronutriționale (între 50 si 200 micrograme pe zi) seleniul este capabil de a preveni manifestările toxice ale acestor substanțe, probabil prin formarea derivaților mai puțin toxici sau inactivi. În rezumat, seleniul modulează toxicitatea metalelor grele, având ca efect: - reducerea mortalității, a teratogenității, a cardiotoxicității; - scăderea acțiunii hipertensive (în particular, datorată cadmiului); - diminuarea pericolelor gonadice; - diminuarea insuficiențelor renale (cauzate mai ales de prezența mercurului, plumbului și a platinei); - scăderea insuficiențelor neurologice (cauzate de prezența mercurului organic). Insuficiențele renale se observă, în mod regulat, în cazul tratamentelor anticanceroase cu platină. Interacțiunea seleniului cu metalele grele, are ca efect o veritabilă dezintoxicare, cel puțin până la un anumit nivel al concentrației în metale grele. Se poate extinde rolul dezintoxicant al seleniului cu rolul exercitat în cursul intoxicării alcoolice. Seleniul determină ca efect, creșterea toleranței la alcool până la un anumit nivel de concentrație, în cazul unui alcoolism monden rezonabil. Pe baza a șase studii europene (patru finlandeze, unul norvegian și unul olandez) a fost stabilită corelația dintre un deficit alimentar în seleniu și riscul apariției maladiilor cardiovasculare. O. Oster (Germania) a precizat și a rezumat astfel incidența clinică a deficitului în seleniu asupra maladiilor cardiovasculare, la care se referă aceste studii: - în cardiomiopatiile congestive și în coronaropatii și infarcturi acute ale miocardului, concentrația serică a seleniului a fost subnormală, comparativ cu grupele sănătoase considerate martor. În cursul infarctului miocardic, scăderea semnificativă a procentului de seleniu, nu reflectă gravitatea coronaropatiei, în timp ce conținutul eritrocitar în seleniu este reflecția fidelă a riscului infarctului miocardului; - global, seleniul manifestă efecte protectoare în maladiile cardiovasculare. Aceasta se explică prin conținutul ridicat de selenoprotectori în miocard și prin rolul fiziologic al glutationului în hemostaza plachetară; - maladia din Keshan, descrisă de chinezi și legată în mod direct de aportul de seleniu. Această boală, observată în regiunea Keshan, poate lua mai multe aspecte, care au fost tratate pe larg în documentele datând din timpul războiului chino-japonez; maladia din Keshan se poate comporta ca o patologie de tip infecțios supraacut, care se traduce prin vome care nu pot fi stăpânite (incoercibile), care conduc la moarte subită; - o formă cronică asociază dilatarea cavităților cardiace și decompensarea cardiacă; - o formă subacută, care survine numai după un timp de latență, mai mult sau mai puțin lung, cu șoc cardiogenic și decompensare cardiacă progresivă. În stadiul său inițial, boala din Keshan provoacă un atac miocardic care evoluează rapid. Mușchiul cardiac compensează, până când cele două ventricule sunt atinse simultan. Șocul cardiogenic se produce și este urmat de o scădere bruscă a tensiunii arteriale. Se produce o necroză endotelială, în timp ce sunt afectați mușchii scheletici, tubul digestiv, neuronii, plămânii, glandele endocrine. De aceea, este ușor de a explica ansamblul acestor afecțiuni patologice, atât de dispersate și diseminate de un denominator comun: excesul producerii de radicali liberi, determinat de carența în seleniu. Maladia din Keshan este foarte des observată la femeile gravide (la care necesarul de seleniu este foarte ridicat) și la copiii foarte mici, care de asemenea au nevoi crescute de seleniu. Concluzii În România, importanța seleniului pentru organismul uman este încă puțin cunoscută. Chiar dacă, teoretic, se pot intui efectele carenței sau excesului de seleniu pentru sănătatea omului, experiența românească nu poate încă furniza experimente și dovezi practice concrete privind efectul seleniului. Cu toate acestea, un lucru este clar: seleniul este indispensabil vieții. Aportul de seleniu în organism se face prin alimente. În România se produc în prezent concentrate alimentare, care asigură aportul de seleniu. Bibliografie : Axente, Sever, Banciu – “Din istoria elementelor chimice”,Editura Tehnică, București,1982 Dumitru Negoiu – “Tratat de chimie anorganică” vol II, Editura Tehnică, București, 1975 Prof. Dr. Ing. Alexandru Lucian Stroia, Institutul de Chimie Alimentară București – Revista industriei alimentare București