RESUMO
Introdução: O Selênio ao mesmo tempo em que é tóxico se ingerido em grandes quantidades, é, também, micronutriente essencial em diversos processos metabólicos de animais e humanos. A deficiência de selênio vem sendo relacionada à predisposição em desenvolver doenças como o câncer, a diabetes, doenças cardiovasculares, entre outras. Na química medicinal, o selênio vem ganhando importância a partir da descoberta do ebselen, do ethaselen e do disseleneto de difenila. Objetivo: Essa revisão tem como objetivo compilar as principais informações disponíveis na literatura sobre a importância do selênio para a vida humana, proporcionando ao leitor uma visão geral do papel biológico desse elemento, das principais doenças relacionadas à deficiência de selênio, e da química medicinal dos três principais compostos de organoselênio. Metodologia: Foram recuperados artigos e teses acadêmicas que contemplassem o papel do selênio na bioquímica e na química medicinal, publicados em português e inglês, utilizando-se as bases de dados SciFinder, PubMed e Google Acadêmico. Resultados: Até o momento, foram identificadas 25 selenoproteínas que desempenham funções biológicas essenciais em animais e humanos. Sabe-se que a deficiência de selênio está diretamente relacionada à predisposição no desenvolvimento de diversas doenças. No campo da química medicinal, foi provado que é possível desenvolver moléculas bioativas, com baixa toxidez, contendo átomos de selênio em sua estrutura. Conclusão: O selênio é um elemento essencial à vida, sendo o componente-chave das selenoproteínas. O entendimento dos processos bioquímicos modulados por elas é imperativo para que os químicos medicinais possam desenvolver fármacos potentes contendo átomos de selênio em sua estrutura.
SUMMARY Introduction: Selenium is, at the same time, toxic if ingested in great amounts and an essential micronutrient to several metabolic processes in both animals and humans. Selenium deficiency is being related to an increased chance to develop diseases such as cancer, diabetes, cardiovascular diseases, among others. In medicinal chemistry, selenium has gained in importance since the discovery of ebselen, ethaselen, and diphenyl disselenide. Objectives: This review aims to compile the main data avail-able on the literature on the importance of selenium to human life, providing an overview of its biological role, the main diseases related to its deficiency, as well as the medicinal chemistry of the three most prominent organoselenium compounds. Methodology: Articles and academic thesis, published in English and Portuguese, showing the role of selenium in biochemistry and medicinal chemistry were recov-ered from SciFinder, PubMed, and Google Scholar. Results: So far, 25 selenopro-teins that play a biological role in humans and animals were identified. It is known that selenium deficiency is directly related not only to a predisposition to developing some diseases but is also the main cause of illnesses such as Keshan and Kashin-Beck. In the medicinal chemistry field, the development of selenium-containing bioactive compounds with low toxicity was proved possible. Conclusion: Selenium is an essential element to life, being the core component of selenoproteins. The under-standing of the biochemical processes modulated by those proteins is mandatory to medicinal chemists willing to develop potent organoselenium drugs.
Introducción: El selenioa la par que tóxico si se ingiere en grandes cantidades, es también un micronutriente esencial en varios procesos metabólicos en animales y humanos. La deficiencia de selenio se ha relacionado con una predisposición a desarrollar enfermedades como cáncer, diabetes, enfermedades cardiovasculares, entre otras. Em química médica, el selenio ha ganado importancia desde el descubrimiento del ebselen, etaselen y difenil diselenide. Objetivo: Esta revisión tiene como objetivo recopilar los principales datos disponibles en la literatura sobre la importancia del selenio para la vida humana, y proporcionar al lector una descripción general del papel biológico de este elemento, las principales enfermedades relacionadas con la deficiencia de este elemento, así como los compuestos de organoselenio más destacados. Metodología: Se recuperaron artículos y tesis académicas que contemplaban el papel del selenio en la bioquímica y la química médica, publicados en portugués e inglés, utilizando las bases de datos SciFinder, PubMed y Google Scholar. Resultados: Hasta el momento, se han identificado 25 selenoproteínas que realizan funciones biológicas esenciales en animales y humanos. Se sabe que la deficiencia de selenio está directamente relacionada con la predisposición en el desarrollo de varias dolencias, y también es la principal causa de enfermedades como las de Keshan y Kashin-Beck. En el campo de la química médica se ha comprobado que es posible desarrollar moléculas bioactivas, de baja toxicidad, que contengan átomos de selenio en su estructura. Conclusión: El selenio es un elemento esencial en la vida, siendo un componente central de las selenoproteínas. Comprender los procesos bioquímicos modulados por ellos es imperativo para que los químicos médicos puedan desarrollar fármacos potentes que contengan átomos de selenio en su estructura.
RESUMO
Evidências têm demonstrado que distúrbios do metabolismo são comuns em células tumorais, levando ao aumento do estresse oxidativo. A elevação na produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) associada à baixa atividade antioxidante tem sido relacionada a vários tipos de câncer. O selênio, micronutriente antioxidante, pode funcionar como um agente antimutagênico, prevenindo transformações malignas de células normais. Realizou-se um levantamento bibliográfico no período 2000 a 2009 mediante consulta à base de dados PubMed (National Library of Medicine´s Medline Biomedical Literature, USA), selecionando-se 39 artigos que avaliaram a relação entre câncer, estresse oxidativo e suplementação com selênio. O efeito protetor desse mineral é especialmente associado à sua presença na glutationa peroxidase e na tioredoxina redutase, enzimas protetoras do DNA e outros componentes celulares contra o dano oxidativo causado pelas EROs. Vários estudos têm demonstrado a expressão reduzida destas enzimas em diversos tipos de câncer, principalmente quando associados a uma baixa ingestão de selênio, que pode acentuar os danos causados. A suplementação de selênio parece ocasionar redução do risco de alguns tipos de câncer diminuindo o estresse oxidativo e o dano ao DNA. No entanto, mais estudos são necessários para esclarecer as doses de selênio adequadas para cada situação (sexo, localização geográfica e tipo de câncer).
There are evidences that metabolic disorders are common in tumoral cells, leading to increased oxidative stress. The rising in the production of reactive oxygen species associated to low antioxidant activity have been associated to different types of cancer. Selenium, an antioxidant micronutrient can work as an anti-cancer agent preventing malignant modification in healthy cells. A literature review was carried out in the period 2000-2009 in the database PubMed selecting 39 articles which assessed the relationship between cancer, oxidative stress, and supplementation with selenium. The protective effect of selenium is specially associated to the presence of glutathione peroxidase and of thioredoxin reductase enzymes and with other cell components which protect the tissues against the oxidative damage caused by reactive oxygen species - ROS. Several studies have shown a decrease of these enzymes in many types of cancer, mainly when associated with low selenium consumption, increasing the damage caused by ROS. Selenium supplementation seems to reduce the risk of some types of cancer by stress oxidative reduction and by limiting the damage to DNA. Nevertheless, more studies are necessary to clarify the adequate selenium doses in each situation (gender, geographic localization and type of cancer).
Assuntos
Humanos , Antioxidantes/administração & dosagem , Neoplasias/metabolismo , Selênio/administração & dosagem , Selenoproteínas/fisiologia , Dano ao DNA , Glutationa Peroxidase/metabolismo , Neoplasias/enzimologia , Neoplasias/prevenção & controle , Estresse Oxidativo/fisiologia , Espécies Reativas de Oxigênio/metabolismo , Tiorredoxina Dissulfeto Redutase/metabolismoRESUMO
El selenio (Se) es un mineral esencial en la nutrición animal y se considera su participación en diversos procesos asociados a la producción animal, tan diversos como la fertilidad de la especie y la prevención de enfermedades. Laglutatión-peroxidasa (GSH-Px), fue la primera enzima en que se demostró la presencia activa del selenio y su importancia al evitar el daño oxidativo de las membranas celulares. Con anterioridad se había demostrado que la conocida como Enfermedad del músculo blanco era consecuencia de la deficiencia de Se, determinando muerte en animales recién nacidos y ocasionalmente en animales en desarrollo y aún en adultos, en particular en rumiantes. Actualmente ha quedado claro que el Se también es crítico en la estructuración de las enzimas necesarias para la síntesis de la hormona tiroidea y para su activaciónen los tejidos periféricos, pasando de T4 a T3. La deficiencia de Se afecta seriamente la capacidad de respuesta inmune de los animales. El diagnóstico de la deficiencia debe fundamentarse en los niveles del elemento en los suelos, las plantas forrajeras y la condición del animal en sangre y tejidos. Se han instrumentado diversas formas de suplementación del elemento que pueden emplearse dependiendo de las condiciones productivas de los animales y sus niveles previos de Se. La intoxicación por Se (Selenosis) debe tenerse en cuenta en los programas de suplementación, y puede ocurrir en formas crónicas o agudas. Las formas crónicas ocurren en regiones con suelos ricos en el elemento y condiciones que favorecen su absorción por las plantas forrajeras. Las formas agudas generalmente ocurren por excesos del elemento en las dietas o las sales que se administran a los animales o por errores de dosificación en las formulaciones parenterales. La relación metabólica del Se entre la hembra gestante, el feto y el recién nacido, es un área que requiere mayor investigación.
O selênio (Se) é um mineral essencial na nutrição animal e se considera sua participação em diversos processos associados à produção animal, tão diversos como na fertilidade das espécies e prevenção de enfermidades. A glutation peroxidase (GSH-Px), foi a primeira enzima em que se demonstrou a presença ativa do selênio e sua importância para evitar o dano oxidativo nas membranas celulares. Anteriormente sabia-se que a enfermidade do músculo branco era conseqüência da deficiência de Se, determinando a morte em animais recém-nascidos e ocasionalmente em animais em desenvolvimento, animais adultos e em particular em ruminantes. Atualmente, está claro que o Se é crítico na estruturação das enzimas necessáriaspara a síntese de hormônios da tireóide e para sua ativação nos tecidos periféricos, passando de T3 a T4. A deficiência de Se afeta seriamente a capacidade da resposta imune dos animais. O diagnóstico da deficiência deve fundamentar-se nos níveis deste elemento no solo, nas plantas forrageiras e nas condições do animal. Indicam-se diversas formas de suplementação deste elemento, que podem ser empregadas dependendo das condições produtivas dos animais e seus níveis prévios de Se. As intoxicações por Se (selenose), devem ser consideradas nos programas de suplementação, que pode ocorrer de forma crônica ou aguda. As formas crônicas ocorrem em regiões com solos ricos no elemento e nas condições que favorecem a absorção pelas plantas forrageiras. As formas agudas geralmente ocorrem por excesso do elemento nas dietas, ou sais administrados aos animais ou por erros na dosagem das formulações parenterais. A relação metabólica do Se na fêmea gestante, o feto e orecém-nascido, é uma área que requer uma maior investigação.
Selenium (Se) is an essential trace element for animal nutrition and plays multiple actions related to animal production, fertility and prevention of diseases. Glutathione peroxidase enzyme (GSH-Px) was the first seleno enzyme to demonstrate the active presence of selenium and its importance to prevent cellular membrane oxidative damage. Formerly, White muscle disease (WMD) was recognized as resulting from Se deficiency, determining new born mortality and adult animals, especially in ruminants. Nowadays, it is clear that Se is critical for thyroid hormone synthesis and its activation in peripheral tissues from T3 to T4. Lack of Se seriously affects the capacity of immune response by the animals. Se status in the soil, plants, animal blood and tissues can be used as a tool to diagnose Se deficiency. Several forms of Se supplementation are described which can be applied depending of the productive capacity of the animals and their previous levels of Se. Acute and chronic Se intoxication (Selenosis) should be considered in supplementation programs as it may occur in a chronic or acute way. Chronic forms are associated to regional seleniferous soils, with permanent or repeated consumption of seleniferous plants. Acute forms are associated with high ingestion of Se as a result of wrongly designed diets, salt provided to the animals or parenteral injection dosage mistakes. The metabolic relation among Se, the fetus, the newborn and the pregnant dam requires further investigations.
Assuntos
Animais , Aditivos Alimentares/efeitos adversos , Medicina Veterinária , Selênio/deficiência , Selênio/efeitos adversos , Selênio/toxicidadeRESUMO
El selenio (Se) es un mineral esencial en la nutrición animal y se considera su participación en diversos procesos asociados a la producción animal, tan diversos como la fertilidad de la especie y la prevención de enfermedades. Laglutatión-peroxidasa (GSH-Px), fue la primera enzima en que se demostró la presencia activa del selenio y su importancia al evitar el daño oxidativo de las membranas celulares. Con anterioridad se había demostrado que la conocida como Enfermedad del músculo blanco era consecuencia de la deficiencia de Se, determinando muerte en animales recién nacidos y ocasionalmente en animales en desarrollo y aún en adultos, en particular en rumiantes. Actualmente ha quedado claro que el Se también es crítico en la estructuración de las enzimas necesarias para la síntesis de la hormona tiroidea y para su activaciónen los tejidos periféricos, pasando de T4 a T3. La deficiencia de Se afecta seriamente la capacidad de respuesta inmune de los animales. El diagnóstico de la deficiencia debe fundamentarse en los niveles del elemento en los suelos, las plantas forrajeras y la condición del animal en sangre y tejidos. Se han instrumentado diversas formas de suplementación del elemento que pueden emplearse dependiendo de las condiciones productivas de los animales y sus niveles previos de Se. La intoxicación por Se (Selenosis) debe tenerse en cuenta en los programas de suplementación, y puede ocurrir en formas crónicas o agudas. Las formas crónicas ocurren en regiones con suelos ricos en el elemento y condiciones que favorecen su absorción por las plantas forrajeras. Las formas agudas generalmente ocurren por excesos del elemento en las dietas o las sales que se administran a los animales o por errores de dosificación en las formulaciones parenterales. La relación metabólica del Se entre la hembra gestante, el feto y el recién nacido, es un área que requiere mayor investigación.(AU)
O selênio (Se) é um mineral essencial na nutrição animal e se considera sua participação em diversos processos associados à produção animal, tão diversos como na fertilidade das espécies e prevenção de enfermidades. A glutation peroxidase (GSH-Px), foi a primeira enzima em que se demonstrou a presença ativa do selênio e sua importância para evitar o dano oxidativo nas membranas celulares. Anteriormente sabia-se que a enfermidade do músculo branco era conseqüência da deficiência de Se, determinando a morte em animais recém-nascidos e ocasionalmente em animais em desenvolvimento, animais adultos e em particular em ruminantes. Atualmente, está claro que o Se é crítico na estruturação das enzimas necessáriaspara a síntese de hormônios da tireóide e para sua ativação nos tecidos periféricos, passando de T3 a T4. A deficiência de Se afeta seriamente a capacidade da resposta imune dos animais. O diagnóstico da deficiência deve fundamentar-se nos níveis deste elemento no solo, nas plantas forrageiras e nas condições do animal. Indicam-se diversas formas de suplementação deste elemento, que podem ser empregadas dependendo das condições produtivas dos animais e seus níveis prévios de Se. As intoxicações por Se (selenose), devem ser consideradas nos programas de suplementação, que pode ocorrer de forma crônica ou aguda. As formas crônicas ocorrem em regiões com solos ricos no elemento e nas condições que favorecem a absorção pelas plantas forrageiras. As formas agudas geralmente ocorrem por excesso do elemento nas dietas, ou sais administrados aos animais ou por erros na dosagem das formulações parenterais. A relação metabólica do Se na fêmea gestante, o feto e orecém-nascido, é uma área que requer uma maior investigação.(AU)
Selenium (Se) is an essential trace element for animal nutrition and plays multiple actions related to animal production, fertility and prevention of diseases. Glutathione peroxidase enzyme (GSH-Px) was the first seleno enzyme to demonstrate the active presence of selenium and its importance to prevent cellular membrane oxidative damage. Formerly, White muscle disease (WMD) was recognized as resulting from Se deficiency, determining new born mortality and adult animals, especially in ruminants. Nowadays, it is clear that Se is critical for thyroid hormone synthesis and its activation in peripheral tissues from T3 to T4. Lack of Se seriously affects the capacity of immune response by the animals. Se status in the soil, plants, animal blood and tissues can be used as a tool to diagnose Se deficiency. Several forms of Se supplementation are described which can be applied depending of the productive capacity of the animals and their previous levels of Se. Acute and chronic Se intoxication (Selenosis) should be considered in supplementation programs as it may occur in a chronic or acute way. Chronic forms are associated to regional seleniferous soils, with permanent or repeated consumption of seleniferous plants. Acute forms are associated with high ingestion of Se as a result of wrongly designed diets, salt provided to the animals or parenteral injection dosage mistakes. The metabolic relation among Se, the fetus, the newborn and the pregnant dam requires further investigations.(AU)
Assuntos
Animais , Selênio/efeitos adversos , Selênio/deficiência , Selênio/toxicidade , Aditivos Alimentares/efeitos adversos , Medicina VeterináriaRESUMO
Selenium is supplemented for dairy cattle using organic or inorganic selenium sources. In plants, Se is randomly incorporated also in proteins and its organic form is found as an analogue of sulphur amino acids, i.e. selenomethionine (SeMet) or selenocystein (SeCis). Inorganic forms are mostly found as selenite (SeO3-2) or selenate (SeO4-2). However, it is important to distinguish between the metabolism of the different Se sources. Whereas the organic form (SeMet and SeCis) can be metabolized as amino acid, the inorganic forms are readily incorporated through selenide (HSe-) into functional selenoproteins, like glutathione peroxidase. Thus, selenoamino acids are incorporated randomly to any body protein and are available as potential Se sources only after protein turnover. In addition, there is a risk for high yielding dairy cows to loose Se for functional selenoproteins when selenoamino acids, especially SeMet, are incorporated into milk proteins, considering that about 70% of Se in milk is incorporated to casein. Measurements of Se content in soil and feed samples have therefore only a complementary value, because the metabolism in dairy cows is difficult to be foreseen with only the Se content in soil and feeds. Se supplementation is important for all animals, but metabolism of the different Se sources needs to be taken into consideration. Whereas acute deficiencies are corrected with inorganic Se sources, organic sources seem to be more efficient to overcome temporarily deficiencies.
A suplementação de bovinos leiteiros com selênio é feita tanto em sua forma orgânica como inorgânica. Nas plantas, o Se é incorporado aleatoriamente na sua forma orgânica e encontra-se como análogo de aminoácidos sulfurados, ou seja, selenometionina e selenocisteína. As formas inorgânicas, por sua vez, correspondem aos sais selenato (SeO4-2) e selenito (SeO3-2). Contudo, enquanto a forma orgânica é metabolizada inicialmente como o aminoácido sulfurado análogo, as formas inorgânicas são metabolizadas diretamente via seleneto (HSe-) para serem incorporadas em selenoproteínas funcionais, como a glutationa peroxidase. Assim, a selenometionina é metabolizada como a metionina, sendo incorporada ao acaso em proteínas do organismo. Somente após o turnover protéico, a selenometionina é então liberada, podendo servir como fonte de Se. Além disso, em animais de alta produção, a incorporação de selenometionina a proteínas do leite pode torná-la indisponível às selenoproteínas funcionais. Em função disso, análises da concentração de Se no solo, nos alimentos dos animais e no leite, são somente complementares à análise da atividade da glutationa peroxidase, pois não indicam o grau com que o Se vai ser metabolizado pelo animal. O Se no leite, por sua vez, reflete a concentração de fontes orgânicas de Se no sangue. Em torno de 70% do Se no leite está incorporado à caseína. A suplementação de Se para bovinos leiteiros é necessária em qualquer fase de crescimento ou estado fisiológico dos animais, mas o metabolismo das diferentes fontes de Se precisa ser considerado. Enquanto que, em deficiências agudas, fontes inorgânicas parecem ser mais apropriadas, as fontes orgânicas podem ser eficientes em casos de deficiência crônica ou em períodos de suplementação ineficiente de Se.
RESUMO
Selenium is supplemented for dairy cattle using organic or inorganic selenium sources. In plants, Se is randomly incorporated also in proteins and its organic form is found as an analogue of sulphur amino acids, i.e. selenomethionine (SeMet) or selenocystein (SeCis). Inorganic forms are mostly found as selenite (SeO3-2) or selenate (SeO4-2). However, it is important to distinguish between the metabolism of the different Se sources. Whereas the organic form (SeMet and SeCis) can be metabolized as amino acid, the inorganic forms are readily incorporated through selenide (HSe-) into functional selenoproteins, like glutathione peroxidase. Thus, selenoamino acids are incorporated randomly to any body protein and are available as potential Se sources only after protein turnover. In addition, there is a risk for high yielding dairy cows to loose Se for functional selenoproteins when selenoamino acids, especially SeMet, are incorporated into milk proteins, considering that about 70% of Se in milk is incorporated to casein. Measurements of Se content in soil and feed samples have therefore only a complementary value, because the metabolism in dairy cows is difficult to be foreseen with only the Se content in soil and feeds. Se supplementation is important for all animals, but metabolism of the different Se sources needs to be taken into consideration. Whereas acute deficiencies are corrected with inorganic Se sources, organic sources seem to be more efficient to overcome temporarily deficiencies.
A suplementação de bovinos leiteiros com selênio é feita tanto em sua forma orgânica como inorgânica. Nas plantas, o Se é incorporado aleatoriamente na sua forma orgânica e encontra-se como análogo de aminoácidos sulfurados, ou seja, selenometionina e selenocisteína. As formas inorgânicas, por sua vez, correspondem aos sais selenato (SeO4-2) e selenito (SeO3-2). Contudo, enquanto a forma orgânica é metabolizada inicialmente como o aminoácido sulfurado análogo, as formas inorgânicas são metabolizadas diretamente via seleneto (HSe-) para serem incorporadas em selenoproteínas funcionais, como a glutationa peroxidase. Assim, a selenometionina é metabolizada como a metionina, sendo incorporada ao acaso em proteínas do organismo. Somente após o turnover protéico, a selenometionina é então liberada, podendo servir como fonte de Se. Além disso, em animais de alta produção, a incorporação de selenometionina a proteínas do leite pode torná-la indisponível às selenoproteínas funcionais. Em função disso, análises da concentração de Se no solo, nos alimentos dos animais e no leite, são somente complementares à análise da atividade da glutationa peroxidase, pois não indicam o grau com que o Se vai ser metabolizado pelo animal. O Se no leite, por sua vez, reflete a concentração de fontes orgânicas de Se no sangue. Em torno de 70% do Se no leite está incorporado à caseína. A suplementação de Se para bovinos leiteiros é necessária em qualquer fase de crescimento ou estado fisiológico dos animais, mas o metabolismo das diferentes fontes de Se precisa ser considerado. Enquanto que, em deficiências agudas, fontes inorgânicas parecem ser mais apropriadas, as fontes orgânicas podem ser eficientes em casos de deficiência crônica ou em períodos de suplementação ineficiente de Se.