Глава 5. Селен

Общая характеристика. Биологическая роль в организме человека

Селен — микроэлемент, который необходим организму в небольших количествах; высокие дозы являются токсичными. Селен требуется млекопитающим для функционирования ряда селен-зависимых ферментов, также известных как селенопротеины. Во время синтеза селенопротеина селеноцистеин включается в определенное место в аминокислотной последовательности для формирования функцио-
нального белка [1]. Большая часть селена в животных тканях представлена аминокислотами: селенометионином и селеноцистеином. Организм человека и животных не способен синтезировать селенометионин, это соединение синтезируется в растениях. Попадая в организм человека или животных с пищей, селенометионин встраивается вместо метионина в различные белки и выполняет функции обычного метионина. Активной формой селена является селеноцистеин, содержащийся в животных селенопротеинах. Около 80% селена в организме человека присутствует в виде Se-L-цистеина (Se-Cys). При физиологических условиях селен в селеноцистеине почти полностью ионизирован и, следовательно, является чрезвычайно эффективным биологическим катализатором [2].

Селенопротеины. Идентифицировано около 25 селенопротеинов, при этом метаболические функции были определены только у половины из них [3].

В настоящее время идентифицированы функции у следующих селенопротеинов.

● Глутатионпероксидаза.

Были идентифицированы пять селенсодержащих глутатионпероксидаз (GPx): клеточная или классическая GPx, плазменная или внеклеточная GPx, фосфолипид-гидропероксидаза GPx, глутатионпероксидаза ЖКТ и обонятельная GPx [3]. Каждая из глутатионпероксидаз является селенопротеином и антиоксидантным ферментом, который восстанавливает потенциально опасные реактивные формы кислорода (АФК) (например, перекись водорода и гидроперекиси липидов) в безвредные продукты, такие как вода и спирты. Фосфолипид-гидропероксид-глутатионпероксидаза является антиоксидантным ферментом, который защищает созревающую сперму от окислительного повреждения, а затем формирует структурный белок, необходимый для зрелой спермы [4].

• Тиоредоксинредуктаза.

В сочетании с соединением тиоредоксина тиоредоксинредуктазы участвуют в регенерации нескольких антиоксидантов, как предполагается, в том числе и витамина С. Поддержание тиоредоксина в восстановленной форме при помощи тиоредоксинредуктазы важно для регулирования роста клеток и их жизнеспособности [3, 5].

• Йодтиронин-дейодиназы.

Щитовидная железа продуцирует небольшие количества биологически активных гормонов щитовидной железы (трийодтиронина — Т₃) и большие количества неактивной формы гормонов щитовидной железы (тироксина — T₄) в кровоток. Большая часть биологически активного Т₃ в кровотоке и внутри клеток создается путем удаления одного атома йода из Т₄ в реакции, катализируемой селен-зависимыми ферментами йодтиронин-дейодиназами. Три различных селен-зависимых йодтиронин-дейодиназы (типы I, II и III) могут одновременно активировать и дезактивировать гормоны щитовидной железы, воздействуя на Т₃, Т₄ или другие метаболиты гормонов щитовидной железы. Таким образом, селен является важным элементом для нормального развития, роста и метаболизма из-за его роли в регуляции гормонов щитовидной железы [3, 6].

● Селенопротеин P.

Селенопротеин Р обнаруживается в плазме, а также в эндотелии сосудов (клетках, выстилающих внутренние стенки кровеносных сосудов). По-видимому, основной функцией cеленопротеина P является транспорт белков для селена [7]. Он также функционирует в качестве антиоксиданта, который защищает эндотелиальные клетки от повреждений, вызванных такими соединениями, как, например, активная форма азота (RNS) пероксинитрит [8].

● Селенопротеин W.

Селенопротеин W находится в мышцах. Хотя его функция до настоящего времени неизвестна, предполагается, что он играет важную роль в мышечном метаболизме [9, 10].

• Cеленофосфат синтетазы.

Включение селеноцистеина в селенопротеины управляется генетическим кодом и происходит при участии фермента селенофосфат синтетазы. Селенофосфат синтетаза катализирует синтез моноселена фосфат, предшественника селеноцистеина, необходимого для синтеза селенопротеинов [3].

• Метионин-R-сульфоксид редуктаза.

Метионин-R-сульфоксид редуктаза была первоначально идентифицирована как селенопротеин R и селенопротеин X двумя различными лабораториями. Тем не менее более поздние исследования показали, что белок катализирует стереоспецифическое восстановление окисленных остатков метионина в реакциях, которые используют тиоредоксин в качестве восстановителя. Существуют две формы этого конкретного селенопротеина [3].

• 15 кДа селенопротеины (Sep15).

Sep15 является белком млекопитающих, располагается в эндоплазматическом ретикулуме клетки. Здесь он связывает UDP-глюкозу: гликопротеин глюкозилтрансферазу, фермент, который регулирует сворачивание белков. Sep15 имеет функцию восстановителя и может играть значимую роль в профилактике рака [3].

● Селенопротеины V.

Селенопротеины V экспрессируются исключительно в семенниках и, как полагают, участвуют в сперматогенезе [3].

● Селенопротеины S.

Селенопротеины S участвуют в переносе неправильно свернутых белков из эндоплазматического ретикулума в цитозоль. Этот белок также является участником воспалительных и иммунных реакций [3].