Eficacia del selenio dietético: de los genes a los efectos biológicos

FORMULACIONES E IMPULSORES DE LA EFICACIA DEL SELENIO DIETÉTICO: DE LOS GENES A LOS EFECTOS BIOLÓGICOS

Equipo técnico de Adisseo

 

El equilibrio redox del organismo

Al tratarse de un entorno dinámico, en el interior de nuestras células se producen muchas reacciones químicas en todo momento. Una clase habitual de reacciones, las de oxidación-reducción o redox, desempeñan un papel esencial para mantener las funciones celulares.

En estas reacciones, un par pierde electrones (se oxida) y otro gana esos mismos electrones (se reduce). Como resultado, nuestras células deben mantener un delicado equilibrio eléctrico entre las diversas macromoléculas que las componen.

A un lado de este equilibrio se encuentran los pro-oxidantes, denominados especies de oxígeno reactivo (ROS) y especies de nitrógeno reactivo (RNS), que proceden principalmente del metabolismo del oxígeno en las mitocondrias.

Se trata de moléculas señalizadoras útiles que pueden activar distintos sistemas, pero que pueden ser muy perjudiciales para la célula si se producen en exceso.

Al otro lado de este equilibrio encontramos los sistemas antioxidantes. Estos están representados por moléculas exógenas (vitaminas, polifenoles) que actúan como eliminadores de ROS, y sistemas endógenos (principalmente enzimas: superóxido dismutasa, catalasa, glutatión peroxidasa, y tiorredoxina).

El selenio forma parte de esos segundos sistemas, al tratarse de uno de los componentes de un pequeño grupo de enzimas (Figura 1).

 

Figura 1. Grupo de moléculas pro-oxidantes y antioxidantes, que actúan en el equilibrio de las funciones celulares.

 

Del selenio a la selenocisteína: el 21^er aminoácido

El selenio es único entre los oligoelementos esenciales biológicos, porque es el núcleo de dos aminoácidos, mientras que otros oligoelementos solamente se añaden posteriormente a las proteínas como cofactores.

Esos dos aminoácidos son la selenometionina (SeMet) y la selenocisteína (SeCys).

La SeMet es homóloga a la metionina, con la única diferencia importante de que el selenio está presente en la primera en lugar del azufre de la última. Se considera que la SeMet es una forma de almacén seguro para el selenio y que no induce modificaciones estructurales ni funcionales en las proteínas.

De hecho, las células no son capaces de distinguir la metionina de la SeMet durante la síntesis de proteínas.

Aunque la SeCys es la verdadera forma biológica activa del selenio. Este aminoácido se añade bajo control genético, mediante un mecanismo de traducción específico y dedicado, a las denominadas selenoproteínas.

 

Las funciones biológicas particulares derivadas de la presencia de este aminoácido y la incorporación a la codificación genética validan su clasificación como aminoácido, del que se dice que es el 21º debido a su identificación tardía.

 

Las selenoproteínas tienen funciones diversas y específicas

La mayoría de los animales superiores, como los mamíferos y las aves, cuentan con 25 selenoproteínas, controladas por 25 genes. Las selenoproteínas tienen todas las peculiaridades de las proteínas, como la codificación genética,

pero además tienen algunas más específicas, como la exclusiva presencia del aminoácido SeCys, que se sitúa precisamente en el emplazamiento catalítico de la enzima.

Esas enzimas ofrecen funciones antioxidantes bien conocidas y desempeñan un importante papel en la señalización celular, así como en la neutralización de ROS y RNS.

Las enzimas glutatión peroxidasa y tiorredoxina reductasa son selenoproteínas bien caracterizadas, que realizan funciones similares neutralizando ROS como el H₂O₂ producido durante el estrés oxidativo.

Los conocimientos relativos a otras selenoproteínas son más recientes, y aún son objeto de una investigación activa que podría explicar muchas afirmaciones atribuidas al selenio, como por ejemplo su implicación en la fertilidad y la inmunidad.

Diversas formulaciones de selenio para la nutrición animal

El selenio se puede añadir a las dietas del ganado en forma inorgánica (selenito de sodio, SS) u orgánica (principalmente, SeMet). Los recientes avances en la bioquímica del selenio han proporcionado una comprensión más profunda de las principales diferencias existentes entre estas dos formas, en materia de absorción y metabolismo.

La ventaja de suministrar a los animales Se orgánico frente a las fuentes del inorgánico reside en que la SeMet se metaboliza como un componente de la reserva de metionina.

Esta característica conduce a crear una reserva de Se en el interior de los animales, ya que la SeMet se puede liberar más adelante. De hecho, ni el selenito ni otras formulaciones dietéticas de la SeCys pueden constituir una reserva de Se en el organismo.

Y, por lo tanto, cualquier exceso de Se en estas formas se excreta de inmediato para evitar que se produzca toxicidad.

Por estos motivos, la comunidad científica considera adecuado evaluar la bioeficacia de distintos aditivos de Se mediante la presencia de Se en diversos tejidos del animal. En particular, los músculos son un biomarcador fiable.

Simon et al. (2013), llegó a la conclusión de que la diferencia de eficacia entre las fuentes de selenio se puede atribuir a sus distintos contenidos de SeMet. A este respecto, existe un interesante meta-análisis de los resultados de 13 estudios aleatorizados controlados en aves de corral.

En ellos se evaluaron distintos suplementos de Se (ninguno, SS, glicinato selenizado, levadura selenizada, hidroxiselenometionina [HMSeBA], y SeMet) y se concluyó que, según la presencia de Se en el músculo, tanto el HMSeBA puro como la SeMet eran los más eficaces a la hora de aumentar la concentración de Se en el músculo.

Esto en comparación con los otros productos aportadores de Se (Jachacz et al., 2017; Figura 2).

 

Figura 2. Fuentes de Se y efecto del nivel de suplemento sobre el contenido de Se del músculo pectoral de las aves.

 

Regulación del selenogenoma por parte de las formulaciones de Se dietético

Las tecnologías recientes, gracias a la secuenciación de los genes, ahora permiten que tengamos una comprensión más clara de la eficacia biológica del Se. Así, la expresión de los genes de todas las selenoproteínas en distintos tejidos se va a convertir en un modo innovador y más interesante para evaluar la bioeficacia de los suplementos de Se.

Así pues, podría haber un mecanismo de control del reconocimiento de la SeMet como fuente de Se para la síntesis de selenoproteínas. En situaciones de estrés, algunos aminoácidos de las proteínas del músculo se pueden oxidar, y esto activa un aumento de la actividad del proteasoma para degradar dichas proteínas (Pajares et al., 2015) y liberar SeMet para que esté disponible como fuente adicional de Se para la síntesis de selenoproteínas.

Simon et al. (2018) pusieron de manifiesto que todos los suplementos dietéticos de SS, levadura selenizada o HMSeBA aumentaban la regulación del mRNA de Gpx1, Gpx3, Gpx4, Msrb1, Selenoh, Selenok, Selenom, Selenon, Selenop, Selenop2, Selenou y Selenow, y disminuían la del mRNA de Txrnd1 en los tejidos (hígado y músculo pectoral) de los pollos.

Sus efectos sobre la producción estudiada de GPX1, GPX4, SELENOP, SELENOU y SELENOW, y sobre la actividad de GPX eran coherentes con sus respectivos cambios de mRNA. En comparación con el SS, tanto la levadura selenizada como el HMSeBA aumentaron el mRNA de Gpx1, Gpx3, Selenop y Selenow, la producción de GPX4, SELENOP y SELENOU, y la actividad de GPX en los tres tejidos.

 

Sin embargo, solamente el HMSeBA aumentaba la regulación de mRNA de Selenos, la actividad de TXNRD por encima de la dieta de deficiencia de Se, y aumentaba el mRNA de Gpx3, Msrb1, Selenoh, Selenop y Selenop2 y la producción de GPX4 y SELENOP en comparación con los suplementos de SS y levadura selenizada (Figura 3).

 

Figura 3. Respuestas del selenogenoma en el hígado y en el músculo pectoral de pollos alimentados con tres formas de dieta suplementadas con Se (SeNa = SS, SeY = levadura selenizada, y SeO = HMSeBA) durante 3 y 6 semanas. (Adaptado de Sun et al., 2018).

 

Conclusión

Está demostrado el papel del Se en las funciones antioxidantes. También es bien sabido que las formulaciones minerales de Se tienen una biodisponibilidad menor que las orgánicas.

Entre estas formulaciones orgánicas, ya hay diversas demostraciones de que los principales impulsores de la eficacia son las proporciones de Se cómo SeMet.

Esto se ha confirmado:

Mediante el modo tradicional de evaluar la eficacia: enriquecimiento de Se del músculo,

Así como medición de la activación de los sistemas biológicos de Se: expresión de los genes de selenoproteínas.

Dado que los animales no son capaces de sintetizar SeMet, su aportación a través de la dieta es una estrategia clave para ayudarlos a combatir las tensiones relevantes desde el punto de vista comercial.

Obviamente, en situaciones de estrés, si el aumento de la expresión selenoproteica requiere Se adicional, las reservas de Se del organismo ayudan a mantener una defensa antioxidante eficaz.

A través de la expresión selenoproteica, el Se contribuye a la protección frente al estrés oxidativo y a la regulación de diversas funciones celulares.

Por lo tanto, parece probable que una mayor reserva muscular de Se pueda mejorar la resistencia del ganado al estrés y a las enfermedades.