Physiologie und Ernährungsphysiologie von Selen
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Journal für Mineralstoffwechsel & Muskuloskelettale Erkrankungen 2001; 8 (3), 34-36 J. MINER. STOFFWECHS. 3/2001 34 For personal use only. Not to be reproduced without permission of Krause & Pachernegg GmbH. Homepage Journal für Mineralstoffwechsel: http://www.kup.at/mineralstoffwechsel P HYSIOLOGIE Selen weist mit 20 –30 mg den viert- höchsten Gehalt eines Spurenele- mentes im menschlichen Organismus auf und wird nur von Fe, Zn und Cu übertroffen [1]. Es tritt im Organismus als Selenomethionin und Seleno- cystein auf und ist in diesen beiden Formen in elf Selenproteinen enthal- ten. Vier dieser Selenproteine sind Glutathionperoxidasen, zwei Dejo- dasen. Die höchsten Selenkonzentra- tionen finden sich in der Leber und den Nieren, der größte Selenspeicher des Organismus ist die Skelettmusku- latur. Im Blut findet sich der höchste Selengehalt in den Thrombozyten. Menge und Verteilung der selenhalti- gen Proteine werden von der Menge und der chemischen Form des Selens in der Nahrung beeinflußt. So bleibt bei Verminderung oder Erhöhung der alimentären Selenzufuhr die Aktivität der Glutathionperoxidase unverän- dert, während die Konzentrationen anderer Selenproteine Schwankungen zeigen [2]. Die Resorption von Selen erfolgt in den oberen Abschnitten des Dünn- darms und dürfte keiner physiologi- schen Regulation unterliegen [1]. Die Resorptionsraten werden bei gemischter Kost mit 60–80 % angege- ben und sind für ein Spurenelement in einem eher hohen Bereich. Da keine Resorptionskontrolle existiert, führt eine Erhöhung der alimentären Selenzufuhr auch zu einer dement- sprechenden höheren Selenaufnahme in den Organismus. Dies wird zu- mindest zum Teil als Ursache der bekannten alimentären Selentoxizität angesehen. Die Selenresorption unterliegt jedoch Einflüssen seitens der Art der vorliegenden Selenver- bindungen. Wie Wolfram [3] anführt, werden Selenate über einen Na + /Se-
lenat-Co-Transport und über einen Selenat/OH-Austauschmechanismus resorbiert. Chemisch-physikalisch verwandte, zweiwertige, anorgani- sche Anionen wie z. B. Sulfate, Thio- sulfat, Molybdenat oder Chromat so- wie organische Anionen wie Oxalat oder Oxalacetat hemmen die Selenat- aufnahme kompetitiv. Selenite werden offensichtlich überwiegend passiv resorbiert. Allerdings tritt im Anschluß an eine Reaktion von Sele- niten mit bestimmten Thiolen, wie z. B. Cystein oder Glutathion, eine deutliche Stimulierung der Selenit- resorption auf. Dies wird z. T. auf die Bildung von „Selenaminosäuren“ zu- rückgeführt, die dann über einen Aminosäure-Carrier resorbiert wer- den. Die Ausscheidung von Selen erfolgt vorwiegend über den Harn. Der nichtresorbierte Anteil von Selen wird naturgemäß mit dem Stuhl aus- geschieden. Das Hauptinteresse an Selen aus medizinischer Sicht betrifft die anti- oxidative Wirksamkeit dieses Spuren- elementes als Bestandteil der Gluta- thionperoxidase. Einen Überblick über die postulierten Wirkungen von Selen bzw. den Selenproteinen gibt die Tabelle 1. Darüberhinaus ist auch noch festzuhalten, daß die selenhäl- tige Typ 1-Jodthyronin-Dejodase die Umwandlung von T 4 in T 3 katalysiert. Bei Selenmangel kann daher die T 3 - Produktion vermindert sein [2]. Für die Aufrechterhaltung einer norma- len Schilddrüsenfunktion ist daher nicht nur Jod, sondern auch Selen notwendig. E RNÄHRUNGSPHYSIOLOGIE Als empfehlenswerte Höhe der alimen- tären Selenzufuhr werden 0,9 µg/kg Körpergewicht und Tag angesehen. Als gute Selenlieferanten gelten Getreide und daraus hergestellte Pro- dukte. Es ist allerdings festzuhalten, daß der Selengehalt des Getreides in Abhängigkeit von jenem des Bodens relativ starken Schwankungen unter- liegen kann. Unter durchschnittlichen Bedingungen wird geschätzt, daß Zerealien ungefähr 50 % zur täglichen Selenzufuhr beitragen und der Rest von Fleisch und Eiern stammt. Trink- wasser oder Mineralwasser haben als alimentäre Selenlieferanten keine Be- deutung. Angesichts der Tatsache, daß der Selen- gehalt, der für die Selenversorgung so wichtigen Getreideprodukte stark unterschiedlich sein kann, ist es nicht verwunderlich, daß die Angaben über die tatsächliche Höhe der Se- lenzufuhr mit der Nahrung ebenfalls große Unterschiede zeigen. So kann in der wissenschaftlichen Literatur über die Selenzufuhrhöhen in ver- schiedenen Ländern der Erde eine ausgeprägte Variationsbreite von 30– 300 µg Selen pro Tag gefunden wer- den. Dementsprechend unterschied- lich sind die Angaben darüber, ob und inwieweit eine alimentäre Unter- versorgung mit Selen besteht oder ob dies nicht der Fall ist. Dazu kommt, daß auch die Frage nach der wün- schenswerten Höhe der Nahrungs- selenzufuhr noch nicht ganz ein- heitlich beantwortet wird. Bei der Beurteilung von Einzelpublikationen zur Frage der Selenversorgung sollte daher eine gewisse Vorsicht walten, vor allem dann, wenn aus den Ergeb- nissen solcher Studien die Notwen- digkeit oder Sinnhaftigkeit einer Selensupplementierung abgeleitet wird. W. Marktl P HYSIOLOGIE UND E RNÄHRUNGSPHYSIOLOGIE VON S ELEN Tabelle 1: Selenwirkung 1) Zerstörung von Hydroxyl- und Peroxidradikalen (Schutz von Zellmembranen) 2) Antimutagene Wirksamkeit 3) Schutz vor Chromosomenschäden 4) Schwermetallentgiftung (Hg, Pb, Cd) 5) Arsen-Antagonismus 6) Schutz vor Alkylierungsmitteln 7) Stimulierung der Immunabwehr, (humorale und zelluläre Abwehr) 8) Schutz vor Strahlenwirkungen 9) Leberschutz 10) Stimulation der Mikrozirkulation PHYSIOLOGIE UND ERNÄHRUNGS- PHYSIOLOGIE VON SELEN J. MINER. STOFFWECHS. 3/2001 35 PHYSIOLOGIE UND ERNÄHRUNGS- PHYSIOLOGIE VON SELEN B EURTEILUNG DES
V ERSORGUNGSZUSTANDES Für die Untersuchung des individuel- len Selenversorgungszustandes stehen verschiedene Möglichkeiten mit allerdings unterschiedlicher Aussage- kraft zur Verfügung. Im Serum ist Selen hauptsächlich proteingebunden und zwar in der α- und β-Globulin- fraktion sowie in den Lipoproteinen. Die Serumselenkonzentration spie- gelt kurzfristige Veränderungen der Selenzufuhr wieder. In Bevölkerungs- gruppen, die eine relativ konstante Selenzufuhr aufweisen, kann die Serumselenkonzentration ein guter Indikator des Versorgungszustandes sein. Zu beachten ist unter Umständen jedoch, daß die Selenkonzentration im Serum eine gewisse Altersabhän- gigkeit aufweist, die sich in niedrigen Konzentrationen bei Kleinkindern, einem Anstieg bis hin zum Erwachse- nenalter und tendenziellen Abnah- men bei alten Menschen manifestiert [4]. Bei Zufuhr größerer Mengen organischer Selenverbindungen reflektiert jedoch die Serumselenkon- zentration die Körperspeicher nicht [5]. Die Selenkonzentrationen von Vollblut und Erythrozyten werden als brauchbare Indikatoren für den lang- fristigen Selenversorgungszustand anerkannt, da sich diese Werte erst nach wochen- oder monatelanger Selenunterversorgung bzw. Selen- supplementierung verändern. Wie bereits beschrieben, wird Selen in erster Linie im Harn ausgeschieden und es besteht eine gute Korrelation zwischen den Serumselenspiegeln und der Selenkonzentration im Harn. Die Harnausscheidung von Selen hat daher eine ähnliche Aussagekraft wie jene der Serumselenkonzentration und liegt üblicherweise unter 30 µg/l Harn.
Die Messung der Aktivität des Enzyms Glutathionperoxidase als Indikator für den Selenversorgungszustand ist nur in Regionen mit einer niedrigen Selenzufuhr sinnvoll, da ab einer be- stimmten Zufuhrhöhe die maximale Enzymaktivität erreicht ist und damit eine Abflachung der Aktivitätskurve eintritt. Überdies wird die Aktivität dieses Enzyms auch von Faktoren be- einflußt, die nicht mit dem Selensta- tus zusammenhängen [5]. Die Messung des Selengehaltes der Haare ist an sich zur Beurteilung des Selenstatus geeignet. Es müssen aller- dings streng standardisierte Bedin- gungen eingehalten werden, um vertrauenswürdige Ergebnisse zu erhalten. Im Prinzip sind auch die Zehennägel ein geeignetes Untersu- chungsmaterial, weil ihr Selengehalt den Selenstatus sechs bis neun Monate vor der Gewinnung wieder- spiegelt. Der Selengehalt der Nägel hängt allerdings von der Länge und der Wachstumsgeschwindigkeit ab. S YMPTOMATIK DER
U NTERVERSORGUNG Zu einer unbefriedigenden alimen- tären Selenzufuhr können mehrere Faktoren beitragen. Auf die Möglich- keit eines niedrigen Selengehaltes im Boden und eines daraus resultieren- den niedrigen Selengehaltes primär in pflanzlichen, sekundär aber auch in tierischen Lebensmitteln wurde bereits hingewiesen. Bei Menschen, die sich vorwiegend mit pflanzlichen Lebensmitteln ernähren, kann es daher zu einer Unterversorgung kommen, wenn diese pflanzlichen Lebensmittel selenarm sind. Bezüglich der Selenversorgung spielen aber auch sozioökonomische Gesichts- punkte eine Rolle, da z. B. bei älteren Menschen, die an ihre Wohnung gebunden sind, die Selenzufuhr geringer ist als bei noch mobilen Gleichaltrigen. Schließlich kann auch noch eine Schwermetallkontamination eine Teilursache einer schlechten Selenversorgung sein, weil Schwer- metalle mit Selen schwer lösliche und schlecht resorbierbare Verbin- dungen bilden. Auch eine Schwefel- anreicherung des Bodens kann eine Verschlechterung der Selenversorgung bewirken, weil Selen ein natürlicher Antagonist des Schwefels ist. Bei der Frage nach den möglichen Folgen einer suboptimalen Selen- zufuhr steht der Zusammenhang mit der Inzidenz bösartiger Tumoren im Vordergrund des Interesses. In diver- sen epidemiologischen Studien wurde eine inverse Beziehung zwischen der Höhe der alimentären Selenzufuhr, dem Selengehalt des Bodens oder Trinkwassers und der Krebsmorbidität oder -mortalität gefunden. Bei Krebs- patienten konnten in einigen Studien auch niedrigere Selenblutspiegel gefunden werden als bei gesunden Vergleichspersonen. Diese epidemio- logischen Angaben werden durch die Ergebnisse von Tierexperimenten unterstützt. Mögliche, in der wissen- schaftlichen Literatur diskutierte Wirkungsmechanismen zeigt die Tabelle 2. Auf der Grundlage dieser für Selen reklamierten Wirkungen finden sich in der Literatur immer wieder Empfehlungen zur Selensup- plementierung. Als Dosierung wird am häufigsten eine Selenzufuhr von 300 µg/Tag empfohlen. Zu bevorzu- gen sind dabei anorganische Selen- formen (Selenite), da sie am effektiv- sten sind und die geringste Toxizität aufweisen. Tabelle 2: Beispiele für postulierte Selenwirkungen G Antioxidative Wirkungen G Aktivierung der DNA-Reparatur- mechanismen G Verminderung der DNS-Syntheserate G Hemmung der Aktivität von potentiell karzinogenen Enzymen G Förderung der Funktion neutrophiler Granulozyten G Stimulierung der Antikörperfunktion G Förderung der Proliferation von B- und T- Lymphozyten als Reaktion auf Mitogene G Förderung der Zelldestruktion durch Lymphozyten und natürliche Killer- zellen
J. MINER. STOFFWECHS. 3/2001 36 T OXIZITÄT VON
S ELEN
Selen gehört zu jenen Spurenelemen- ten, bei denen die Spanne zwischen der ernährungsphysiologisch emp- fohlenen Zufuhrmenge und jener Menge, die toxische Wirkungen ent- falten kann, nicht besonders weit ist. Dies betrifft in erster Linie die chro- nische Toxizität und ist nicht bei der üblichen alimentären Zufuhr zu beachten, kann aber im Falle der Supplementierung von Bedeutung sein. Als obere sichere Grenze wird bei längerdauernder Zufuhr eine Menge von 5 µg/kg Körpergewicht und Tag angegeben [5]. Dieser Wert entspricht somit fast dem Empfeh- lungswert für die Supplementierung. Auswirkungen einer chronischen Selentoxizität werden ab Zufuhrmen- gen von 2400 –3000 µg/Tag gefun- den. Symptome der chronischen Selenvergiftung sind Diarrhoen oder Obstipation, Hepatopathien, zentral nervöse Reizzustände und eine Por- phyrinurie.
1. Gassmann B. Selen. Ernährungsumschau 1996; 43: 464–7. 2. Behne D, Kyriakopoulos K. Neue Seleno- proteine. Med Klein 1995; 90 (Suppl I): 5–7. 3. Wolffram S. Mechanismen der intestinalen Absorption von Selen. Med Klein 1995; 90 (Suppl 1): 1–5. 4. Robberecht H, Deelstra H. Factors influencing blood selenium concentration values: a literature review. J Trace Element Electrolyt Hlth Dis 1994; 8: 129–43. 5. Gibson RSL. Assessment of trace element status in humans. Progr Food Nutr Sci 1989; 13: 67–111.
A. Univ.-Prof. Dr. med. Wolfgang Marktl Institut für Medizinische Physiologie der Universität Wien A-1090 Wien, Schwarzspanierstr. 17 e-mail: wolfgang.marktl@univie.ac.at PHYSIOLOGIE UND ERNÄHRUNGS- PHYSIOLOGIE VON SELEN Mitteilungen aus der Redaktion Haftungsausschluss Die in unseren Webseiten publizierten Informationen richten sich ausschließlich an geprüfte und autorisierte medizinische Berufsgruppen und entbinden nicht von der ärztlichen Sorg- faltspflicht sowie von einer ausführlichen Patientenaufklärung über therapeutische Optionen und deren Wirkungen bzw. Nebenwirkungen. Die entsprechenden Angaben werden von den Autoren mit der größten Sorgfalt recherchiert und zusammengestellt. Die angegebenen Do- sierungen sind im Einzelfall anhand der Fachinformationen zu überprüfen. Weder die Autoren, noch die tragenden Gesellschaften noch der Verlag übernehmen irgendwelche Haftungsan- sprüche. Bitte beachten Sie auch diese Seiten: Impressum Disclaimers & Copyright Datenschutzerklärung e-Journal-Abo Beziehen Sie die elektronischen Ausgaben dieser Zeitschrift hier. Die Lieferung umfasst 4–5 Ausgaben pro Jahr zzgl. allfälliger Sonderhefte. Unsere e-Journale stehen als PDF-Datei zur Verfügung und sind auf den meisten der markt- üblichen e-Book-Readern, Tablets sowie auf iPad funktionsfähig.
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