셀레늄

Selenium in biology
셀레늄을 포함한 인간의 주요 유기 분자 셀레노시스테인

셀레늄은 다량 복용 시 독성이 있지만 동물에게 필수적인 미량 영양소이다.식물에서, 그것은 때때로 사료처럼 독성 양(예: 위치)으로 발생한다.셀레늄은 아미노산 셀레노시스테인과 셀레노메티오닌의 성분이다.사람에게 셀레늄은 글루타치온 과산화효소 및 티오레독신 [1]환원효소의 보조인자로 기능하는 미량 원소 영양소이다.셀레늄 함유 단백질은 셀레늄인산(PSeO33−)의 중간체를 통해 무기 셀레늄에서 생성된다.

Se함유 생체분자

셀레늄은 포유류에서 필수적인 미량 영양소이지만, 과도한 독성으로 인식되기도 한다.셀레늄은 아미노산 셀레노시스테인을 함유한 셀레노프로틴을 통해 생물학적 기능을 발휘합니다.25개의 셀레노단백질이 인간 [2]게놈에 암호화되어 있다.

글루타치온과산화효소

글루타치온 과산화효소 계열(약칭 GSH-Px)은 과산화수소와 유기 과산화수소의 감소를 촉매한다.

2GSH + HO22 → GSSG + 22 HO

두 개의 H 원자는 GSH-Px에서 셀레놀 측쇄의 산화로 시작되는 과정에서 티올에 의해 기증됩니다.유기세렌 화합물 에브셀렌은 GSH-Px의 작용을 보충하기 위해 사용되는 약물이다.과산화수소를 [3]파괴하는 촉매 역할을 한다.

일부 식물 및 동물에서 관련된 셀레늄 함유 효소(티오레독신 환원효소)는 환원된 티오레독신, 페르옥시다아제 전자원으로 작용하는 디티올 및 RNA [4]전구체로부터 DNA 전구체를 만드는 중요한 환원 효소 리보뉴클레오티드 환원효소를 생성한다.

탈요오드나아제

셀레늄은 또한 갑상선의 기능에도 역할을 한다.그것은 3개의 갑상선 호르몬 디오디나아제들의 보조 인자로 참여합니다.이 효소들은 다양한 갑상선 호르몬과 그 대사물을 [5]활성화하고 비활성화한다.그것은 몸의 갑상선 세포가 면역 체계에 의해 공격받는 자가 면역 질환인 하시모토병을 억제할 수 있다.셀레늄을 0.2mg [6]섭취했을 때 TPO 항체의 21% 감소가 보고되었다.

포름산탈수소효소

몇몇 미생물들은 포름산탈수소효소에 셀레늄을 이용한다.포름산염은 배아 세포의 간(간 세포) 미토콘드리아와 암 세포에서 엽산 순환에 의해 [7]다량 생산된다.

포름산염은 포름산탈수소효소에 [8]의해 가역적으로 산화된다.

HCO2− → CO2 + H+ + 2− e

티오레독신환원효소

티오레독신 환원효소는 시스테인-셀레노시스테인 쌍을 사용하여 티오레독신의 디술피드를 환원한다.셀레노시스테인은 특이한 Sec-His-Glu 촉매 삼합체에 배열되어 pKa를 [9]조절합니다.

인디케이터 플랜트

어떤 종류의 식물은 잘 자라기 위해 높은 수준의 셀레늄을 필요로 하기 때문에 토양의 높은 셀레늄 함량을 나타내는 지표로 여겨진다.주요 셀레늄 표시 식물은 아스트라갈로스 종(일부 로코위드 포함), 프린스 플룸(스탠리아 스푼), 목질 아스텐(자일로히자 스푼), 가짜 황금풀(오노놉시스 스푼)[10]입니다.

합성 셀레늄 화합물의 의료용도

느슨하게 황화 셀레늄이라고 불리는 물질은 일부 비듬 방지 샴푸의 활성2 성분입니다.[11]셀레늄 화합물은 두피 곰팡이 말라세지아를 죽여 건조해진 피부 파편의 유출을 일으킨다.이 성분은 또한 다른 종류의 말라세지아 [12]균에 의한 감염으로 인해 티네아 버스콜로르 치료를 위해 바디로션에도 사용됩니다.

몇몇 임상시험은 위독한 성인의 셀레늄 보충제 사용을 평가했지만, 이러한 맥락에서 셀레늄 보충제의 효과와 잠재적 편익은 잘 [13]이해되지 않았다.

생체액 검출

셀렌은 혈액, 혈장, 혈청 또는 소변에서 측정하여 과도한 환경 또는 직업적 노출을 감시하고, 입원 중인 피해자의 중독 진단을 확인하거나, 치명적인 과다 복용의 경우 법의학적 조사를 보조할 수 있습니다.일부 분석 기술은 원소의 무기 형태와 유기물을 구별할 수 있습니다.셀레늄의 유기 및 무기 형태 모두 소변에서 제거되기 전에 체내에서 단당류 결합체(셀레노스가르)로 크게 변환된다.셀레노티오닌을 매일 경구 투여받는 암 환자는 매우 높은 혈장 및 소변 셀레늄 [14]농도를 달성할 수 있다.

독성

셀레늄은 필수적인 미량 원소이지만 과도하게 섭취하면 독성이 있습니다.허용 상한 섭취량인 하루 400마이크로그램을 초과하면 셀레노시스([15]셀레노시스)가 발생할 수 있습니다.이 400마이크로그램(μg)의 허용 상한 섭취량은 주로 1986년 셀레노시스 증상을 보인 중국인 환자 5명을 대상으로 한 연구와 1992년 [16]같은 5명을 대상으로 한 추적 연구를 기반으로 한다.1992년 연구에서는 실제로 최대 안전 식이요법 Se 섭취량은 하루 약 800마이크로그램(kg당 15마이크로그램)이지만 독성을 피할 뿐만 아니라 식이요법에서 영양소의 불균형을 방지하고 다른 [17]나라의 데이터를 설명하기 위해 하루에 400마이크로그램을 권장했다.중국에서 셀레늄이 매우 풍부한 석탄(탄소질 셰일)에서 자란 옥수수를 섭취한 사람들은 셀레늄 독성에 시달려왔다.이 석탄은 셀레늄 함량이 9.1%로 [18]문헌에 기록된 석탄 중 가장 높은 농도로 나타났다.

셀레노시스 증상은 입에서 마늘 냄새, 위장 장애, 탈모, 손톱 벗겨짐, 피로, 과민성, 신경 손상 등이다.셀레노시스가 심한 경우 간경변, 폐부종, [19]사망에 이를 수 있다.원소 셀레늄과 대부분의 금속 셀레늄은 생물학적 가용성이 낮기 때문에 상대적으로 독성이 낮다.반면 셀레네이트와 셀레나이트는 삼산화비소와 유사한 산화제 형태의 작용을 하는 매우 독성이 강하다.사람을 위한 셀레나이트의 만성 독성 용량은 오랜 [20]시간 동안 하루에 약 2400~3000 마이크로그램의 셀레나이트입니다.셀렌화수소는 매우 유독하고 부식성이 강한 [21]가스이다.셀레늄은 또한 디메틸 셀레니드, 셀레노메티오닌, 셀레노시스테인 및 메틸셀레노시스테인과 같은 유기 화합물에서도 발생하며, 모두 높은 생물학적 가용성을 가지고 있으며 다량의 용량에서 독성이 있다.

새로운 농업 유출 경로가 정상적으로 건조하고 개발되지 않은 땅을 통과할 때마다 수계의 셀레늄 중독이 발생할 수 있다.이 과정은 천연 가용성 셀레늄 화합물(셀레늄산염 등)을 물에 침출시켜 물이 증발함에 따라 새로운 "습지"에 집중시킬 수 있습니다.이런 방식으로 생성되는 높은 셀레늄 수치는 습지 [22]조류에 선천적인 장애를 일으킨 것으로 밝혀졌다.

어린 연어의 생존과 90일 후의 조직 내 셀레늄 농도 사이의 관계(치누크 연어:Hamilton et al. 1990) 또는 45일(대서양 연어:Poston et al. 1976)의 식이 셀레늄 피폭.치사율 10%(LC10=1.84μg/g)는 치누크 연어 데이터에만 Brain과 Cousens의 바이페이식 모델을 적용하여 도출되었다.치누크 연어 데이터는 생존에 대한 영향을 구별할 수 없기 때문에 여기에서 결합된 두 가지 일련의 식이요법으로 구성되어 있다.

물고기와 다른 야생동물에서, 낮은 수준의 셀레늄은 결핍을 일으키는 반면, 높은 수준의 셀레늄은 독성을 일으킨다.예를 들어 연어의 어류 조직(전체) 중 셀레늄의 최적 농도는 조직(건조 중량) 1g당 약 1마이크로그램 셀레늄이다.그 농도보다 훨씬 낮은 수치에서는 어린 연어는 셀레늄 [23]결핍으로 죽는다; 그 수치보다 훨씬 높은 수치에서는 독성 [24]과잉으로 죽는다.

부족.

주요 기사:셀레늄 결핍증

셀레늄 결핍은 장 기능이 심각하게 손상된 환자, 전체 비경구 영양을 섭취하는 환자[25] 및 고령자(90세 이상)에서 발생할 수 있습니다.또한 셀레늄이 부족한 토양에서 자란 음식에 의존하는 사람들은 위험에 처해있다.뉴질랜드의 토양에는 셀레늄 수치가 낮지만 건강에 미치는 악영향은 [26]발견되지 않았다.

뇌 및 내분비 조직의 낮은 셀레노엔자임 활성 수준에 의해 정의된 셀레늄 결핍은 낮은 셀레늄 상태가 수은에 대한 높은[27] 노출과 같은 추가 스트레스와 관련이 있거나 비타민 E [28]결핍으로 인한 산화제 스트레스 증가로 인해 발생할 때만 발생한다.

셀레늄은 요오드화물과 비타민 E와 같은 다른 영양소와 상호작용합니다.이러한 상호작용은 동물의 많은 결핍 질환의 병인학에서 관찰되며, 순수한 셀레늄 결핍은 드물다.셀레늄 결핍이 건강에 미치는 영향은 특히 카신벡병과 [29]관련하여 여전히 불확실하다.

권장 식단

US Institute of Medicine(IOM)은 2000년에 셀레늄에 대한 추정 평균 요구량(EARs)과 권장 식사 허용량(RDAs)을 업데이트했습니다.EAR와 RDA를 확립하기에 충분한 정보가 없는 경우, 대신 지정된 적정 섭취량(AI) 추정치를 사용한다.현재 14세 이상 셀레늄의 EAR는 45μg/일입니다.RDA는 55μg/일입니다.RDA는 평균보다 높은 요건을 가진 사람을 대상으로 하는 금액을 식별하기 위해 EAR보다 높다.임신 RDA는 60μg/일입니다.수유용 RDA는 70μg/day이다.1~13세 아동의 경우 RDA는 연령에 따라 하루에 20~40μg까지 증가한다.안전성에 대해서는 증거가 충분할 때 IOM은 비타민과 미네랄의 허용 상한섭취량(ULs)을 설정한다.셀레늄의 경우 UL은 400μg/day이다.EAR, RDA, AI 및 UL을 통칭하여 식단 참조 섭취(DR)라고 합니다.[30]

유럽식품안전청(EFSA)은 이 정보를 RDA 대신 인구기준섭취량(PRI)과 EAR 대신 평균요구량(Average Requirement)이라고 부른다.AI와 UL은 미국과 동일하게 정의되었다.15세 이상 남녀의 경우 AI는 70μg/day로 설정된다.임신용 AI는 70μg/일, 수유용 AI는 85μg/일이다.1~14세 어린이의 경우, AI는 나이가 들수록 하루에 15μg에서 55μg까지 증가한다.이들 AI는 미국의 [31]RDA보다 높다.유럽식품안전청은 같은 안전성 문제를 검토한 결과 UL을 미국보다 [32]낮은 300μg/day로 설정했다.

미국에서는 셀레늄 결핍이 흔하지 않다.연방 식품 소비 조사에서 19세 이상의 여성과 남성의 경우, 음식과 음료의 평균 소비량은 각각 89와 125μg/일 것으로 나타났다.모든 연령대의 여성 및 남성에서 [33]EAR보다 적게 소비되었다.

라벨링

미국 식품 및 식이 보충제 라벨링의 경우, 1인분의 양은 일일 가치(%DV)의 백분율로 표시됩니다.셀레늄 라벨링의 경우 일가의 100%는 70μg이었으나 2016년 5월 27일 현재 55μg으로 [34][35]수정되었다.Reference Daily Incute(기준 일일 섭취량)에 이전 및 새 성인 일일 값 표가 제공됩니다.

식품원

식이 셀레늄은 견과류, 곡물, 고기, 버섯, 생선, 그리고 달걀에서 나옵니다.브라질 견과류는 가장 풍부한 일반 식재료이며 정기적으로 섭취할 경우 셀레늄 독성을 일으킬 수 있다. 비록 셀레늄의 실제 농도는 토양에 의존하며 (같은 과의 "낙원 견과류" 레시스와 같은 식물 기반 식품원들과 마찬가지로) g에 따라 크게 달라질 수 있다.로케이션.농도의 내림차순으로 신장, 참치, 게, [36][37]바닷가재에서도 높은 수치가 발견됩니다.

인체의 셀레늄 함량은 13~20밀리그램으로 [38]알려져 있다.

인간의 건강

암의 셀렌

셀렌단백질을 통한 항산화제 역할을 하는 세포의 항상성을 위해 영양 수준의 셀렌이 필요하며, 따라서 암에 대한 화학적인 예방 작용을 한다.반대로, 영양 과잉 수준은 종양 [39]세포에서 산화 방지제 독성으로 작용한다.

셀레늄은 농도에 따라 두 가지 생물학적 작용을 한다.저영양량에서는 셀레늄은 셀레노프로틴을 통해 항산화제로 작용하고, ROS를 소거하고, 세포의 생존과 성장을 지원하며, 영양이 풍부한 고약리 용량에서는 셀레늄이 ROS를 생성하고 세포사멸을 유도하는 프로산화제로 작용한다.암의 경우, 영양 수준에서 암 발병 위험을 감소시키는 셀레늄 섭취의 이점에 대한 연구가 대부분 수행되었다. 그러나 셀레늄의 초영양 또는 약리학적 복용량이 [39]암에 미치는 영향을 탐구한 연구는 거의 없었다.

일부 관찰 연구에서 셀레늄 피폭과 일부 암 위험 사이의 역연관성이 발견됐지만 이는 인과관계의 증거로 받아들여질 수 없으며 이러한 결과는 주의 깊게 해석해야 한다.일부 암 유형에 대해 역연관, 영연관, 직접연관을 포함한 상반된 결과가 보고되었습니다.셀레늄 보충제가 암 위험에 미치는 영향을 평가하는 RCT는 일관되지 않은 결과를 도출했습니다...지금까지 셀레늄 보충제가 사람의 [40]암을 예방할 수 있다는 확실한 증거는 없습니다."

항종양 면역의 셀레늄

지금까지 셀레늄 섭취가 영양 수준에서 암 발생 위험을 감소시키는 데 있어 셀레늄 섭취의 이점에 대한 많은 연구가 수행되었으며, 셀레늄이 면역 자극제로서 기능할 가능성이 있다는 것을 나타낸다. 즉, 면역 세포(예: M1 대식세포)를 활성화함으로써 종양 미세 환경의 면역 억제 효과를 항종양 면역으로 되돌리는 것이다.CD8+ T림프구, 호중구 및 활성화된 세포독성 NK세포의 증가 및 IFN and [39]및 TNFα와 같은 소염성 사이토카인 방출.

셀레늄은 ROS를 유도하여 Akt-를 활성화하는 프로옥시던트 역할을 할 수 있다.NF-γB 경로 또는 TXNRD가 핵으로 재배치되고 NF-γB가 활성화되는 것과 같은 셀레노단백질 합성을 통해 항산화 역할을 수행하며, 결과적으로 백혈구와 소염성 사이토카인 [39]유전자가 추가로 활성화된다.

HIV/AIDS

에이즈는 체내 셀레늄 수치가 천천히 그리고 점진적으로 감소하는 것을 수반하는 것으로 보인다.셀레늄 수치 감소가 HIV 복제의 직접적인 결과인지, 아니면 에이즈 환자에 의한 영양소의 전반적인 흡수 불량과 더 일반적으로 관련된지는 여전히 논의되고 있다.관찰 연구는 셀레늄 수치 감소와 HIV 환자에서의 낮은 결과 사이의 연관성을 발견했지만, 이러한 연구들은 대부분 매우 활동적인 항레트로바이러스 치료(HAART)로 현재 효과적인 치료 전에 이루어졌다.현재 HIV 환자에 대한 정기적인 셀레늄 보충을 권장하기에는 불충분한 증거가 있으며, 추가 연구가 [41]권장된다.

사망률

셀레늄 보충제는 전체 [42]사망률에 영향을 미치지 않는다.

결핵

다른 종류의 보충제와 마찬가지로 셀레늄 보충제가 [43]결핵 치료에 도움이 된다는 좋은 증거는 없다.

당뇨병

4개의 RCTs에 대한 메타 분석 결과,[44] 백인의 제2형 당뇨병 예방을 위한 셀레늄 보충은 지원되지 않는다고 결론지었다.

인간 생식계

비정상적으로 높거나 낮은 수준의 식이 셀레늄은 정자의 질에 악영향을 미칠 수 있으며,[45] 결과적으로 번식력이 저하될 수 있습니다.

COVID-19

COVID-19 대유행 기간 동안 일부 연구는 셀레늄 혈장 수치와 COVID-19 사례의 심각도 사이의 상관관계를 시도했다.33명의 환자를 대상으로 수행된 한 연구는 낮은 혈장 셀레늄 수치가 COVID-19 환자 사이의 높은 사망률과 상관관계가 있다고 결론지었다.그러나 이 연구에서 사망자의 중간 연령은 89세였고, 이와 대조적으로 생존자의 중간 연령은 69세였으며, 연구는 인과관계가 [46]아직 알려지지 않았다고 밝혔다.한편, 다른 연구에서는 포함된 모든 COVID-19 환자 중 평균 셀레늄 혈장 수치가 정상 범위 내에 있었지만, COVID-19의 심각한 환자 중 평균 셀레늄 혈장 수치는 증가했다.이 연구는 COVID-19의 비중증 환자와 비교하여 중증 환자 사이에서 셀레늄 혈청 수치가 유의하게 상승했으며,[47] 질병 심각도와 상관관계가 있을 수 있다는 결론을 내렸다.

생물학 및 생합성 고려사항의 진화

셀레늄은 박테리아, 고세균,[48] 진핵생물에서 셀레노시스테인으로 여러 원핵생물 셀레노프로틴 패밀리에 포함되며, 셀레노프로틴 과산화리독신은 산화적 손상으로부터 박테리아와 진핵생물 세포를 보호합니다.GSH-Px의 셀레노단백질족과 진핵세포의 디오디나아제들은 세균 계통발생학적 기원을 가진 것으로 보인다.셀레노시스테인이 함유된 형태는 녹조, 규조, 성게, 생선, 닭과 같은 다양한 종에서 발생한다.셀렌 효소는 작은 환원 분자 글루타티온과 티오레독신의 이용에 관여한다.

GSH-Px 및 슈퍼옥시드 디스뮤타아제 활성과 관련된 미량 원소, 즉 셀레늄, 바나듐, 마그네슘, 구리 및 아연이 일부 육상 미네랄 부족 [48]지역에서 부족했을 수 있다.해양 생물들은 셀레노 단백질들을 유지했고 때때로 그들의 셀레노 단백질들을 확장한 반면, 일부 육상 생물들의 셀레노 단백질들은 감소하거나 완전히 사라졌다.이러한 발견들은 수생 생물들이 셀레늄 이용을 지원하는 반면, 육지 서식지는 이 미량 [49][50]원소의 사용을 감소시킨다는 것을 암시한다.바닷물고기와 척추동물의 갑상선은 셀레늄과 요오드 농도가 가장 높다.약 500Mya부터, 담수 및 육생 식물은 아스코르브산(비타민 C), 폴리페놀(플라보노이드 포함), 토코페롤 등과 같은 "새로운" 내인성 항산화 물질의 생산을 서서히 최적화했다.이들 중 몇몇은 지난 5천만 년에서 2억 년 사이에 앤지오스퍼 식물의 열매와 꽃에서 더 최근에 나타났다.사실, 앤지오스페름과 대부분의 항산화 색소는 쥐라기 말기에 진화했습니다.

약 200Mya, 새로운 셀레노프로틴이 포유류의 GSH-Px [51][52][53][54]효소로 개발되었습니다.

「 」를 참조해 주세요.

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