ArticlePDF Available

METABOLISM AND MECHANISM OF TOXICITY OF SELENIUM-CONTAINING SUPPLEMENTS USED FOR OPTIMIZING HUMAN SELENIUM STATUS

February 2019
Fine Chemical Technologies 14(1):5-24

DOI:10.32362/2410-6593-2019-14-1-5-24

License
CC BY

Authors:

Penza State University

The work presents a review devoted to the metabolism and the mechanism of toxicity of seleniumcontaining supplements: elemental selenium, sodium selenite, diacetophenonyl selenide, selenopyrane, ebselen, dimethyl dipyrasolyl selenide and selenium-containing amino acids used for correction of selenium deficiency. Elemental selenium penetrating through cell walls, but not through transport channels demonstrates poorly predicted and difficultly regulated bioavailability. Sodium selenate is known to be the most toxic form of selenium in food. The metabolism of xenobiotic diacetophenonyl selenide resembles that of sodium selenide. The xenobiotic reacts with thiols, for instance, with the reduced form of glutathione leading to the formation of hydrogen selenide. Ebselen is not considered to be a well bioavailable form of selenium and thus possesses low toxicity. Xenobiotic selenopyrane eliminates selenium only in processes of xenobiotic liver exchange, and in our investigations - partially in acid-catalyzed hydrolysis. The metabolism of xenobiotic dimethyl dipyrasolyl selenide having low toxicity is poorly investigated. The toxicity of high doses of selenomethionine is determined by the possibility of incorporation in proteins and vitally important enzymes with dramatic changes of protein quaternary structure. The toxicity of high doses of methylselenocysteine seems to be caused by the lack of an exchange pool in the body and quick regeneration of hydrogen selenide from methylselenol which is formed as a result of enzymatic destruction of this amino acid. Also the issue of the most prospect selenium donor is discussed. The physiological compatibility, the low toxicity, the presence of an exchangeable pool in the organism, the antioxidantal properties and the simplicity of production indicate selenocystine as an optimal selenium donor.

Content uploaded by P. A. Poluboyarinov

Content may be subject to copyright.

Available via license: CC BY

Content may be subject to copyright.

14 Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ

И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

УДК 546.23:577.15:615.9 DOI: 10.32362/2410-6593-2019-14-7-XX-YY

МЕТАБОЛИЗМ И МЕХАНИЗМ ТОКСИЧНОСТИ СЕЛЕНСОДЕРЖАЩИХ

ПРЕПАРАТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ДЕФИЦИТА

МИКРОЭЛЕМЕНТА СЕЛЕНА

П.А. Полубояринов1,@, Д.Г. Елистратов2, В.И. Швец3

1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, г. Пенза,

440028, Россия

2ООО «Парафарм», г. Пенза 440033, Россия

3МИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических

технологий имени М.В. Ломоносова), Москва 119571, Россия

@ Автор для переписки, e-mail: ipoluboyarinovpavel@yandex.ru

Приведены обзор литературы и результаты собственных исследований, посвященных ме-

таболизму и механизму токсичности селенсодержащих препаратов: элементного селена,

селенита натрия, диацетофенонилселенида, селенопирана, эбселена, диметилдипиразо-

лилселенида и селенсодержащих аминокислот, используемых для коррекции дефицита се-

лена.

Элементный селен обладает труднорегулируемой и труднопрогнозируемой биодоступно-

стью, проникая через клеточные стенки, а не по транспортным каналам клетки. Селе-

нит натрия является наиболее токсичным, плохо совестимым с компонентами пищи и

малоуправляемым соединением селена. Ксенобиотик диацетофенонилселенид, в целом,

имеет схожий с селенитом натрия механизм метаболизма, взаимодействуя с тиолами,

например с восстановленным глутатионом, с образованием селеноводорода. Эбселен не

является биодоступным источником селена и поэтому малотоксичен. Считается, что

ксенобиотик селенопиран может элиминировать селен только в процессах ксенобиотиче-

ского обмена печени, однако, как показано в наших исследованиях – частично и в процессе

кислотно-катализируемого гидролиза. Отмечается малое число исследований, посвящен-

ных метаболизму малотоксичного ксенобиотика диметилдипиразолилселенида.

Токсичность избытка селенометионина определяется в первую очередь некорректным

включением в белки и жизненно важные ферменты, т.е. связана с изменением простран-

ственной структуры белка. Токсичность избытка метилселеноцистеина определяется,

по-видимому, отсутствием обменного пула в организме и быстрой генерацией селеноводо-

рода из метилселенола, который образуется при ферментативном расщеплении амино-

кислоты.

Также рассматривается концепция выбора оптимального донора микроэлемента селе-

на. По совокупности таких свойств, как полная физиологическая совместимость, низкая

токсичность, наличие обменного пула в организме, наличие антиоксидантных свойств и

простота производства, определен оптимальный донор селена – аминокислота селеноци-

стин.

Ключевые слова: селен, селенодефицит, метаболизм, токсичность, селеноцистин,

элементный селен, селенит натрия, селенометионин, диацетофенонилселенид, эбсе-

лен, селенопиран, диметилдипиразолилселенид, метилселеноцистеин.

CHEMISTRY AND TECHNOLOGY OF MEDICINAL COMPOUNDS

AND BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES

15Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

П.А. Полубояринов, Д.Г. Елистратов, В.И. Швец

METABOLISM AND MECHANISM OF TOXICITY OF SELENIUM- CONTAINING

SUPPLEMENTS USED FOR OPTIMIZING

HUMAN SELENIUM STATUS

P.A. Poluboyarinov1, @, D.G. Elistratov2, V.I. Shvets3

1Penza State University of Architecture and Construction, Penza 440028, Russia

2“Parafarm” Ltd, Penza 440033, Russia

3MIREA – Russian Technological University (M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical

Technologies), Moscow 119571 Russia

@Corresponding author e-mail: poluboyarinovpavel@yandex.ru

The work presents a review devoted to metabolism and toxicity mechanism of selenium containing

supplements: elemental selenium, sodium selenite, diacetophenonyl selenide, selenopyrane,

ebselen, dimethyl dipyrasolyl selenide and selenium containing amino acids, used for correction

of selenium deciency.

Elemental selenium penetrating through cell walls but not through transport channels demonstrates

poorly predicted and difcultly regulated bioavailability. Sodium selenate is known to be the most

toxic form of selenium in food. Metabolism of xenobiotic diacetophenonyl selenide resembles that

of sodium selenide ,reacts with thiols, for instance with reduced form of glutathione leading to a

formation of hydrogen selenide. Ebselen is not considered to be a well bioavailable form of selenium

and thus possesses low toxicity. Xenobiotic selenopyrane eliminates selenium only in processes

of xenobiotic liver exchange, and in our investigations- partially in acid-catalyzed hydrolysis.

Metabolism of xenobiotic dimethyl dipyrasolyl selenide with low toxicity is poorly investigated.

Toxicity of high doses of selenomethionine is determined by the possibility of incorporation in

proteins and vitally important enzymes with dramatic changes of protein quaternary structure.

Toxicity of high doses of methylselenocysteine seems to be connected apparently, by the lack of

an exchange pool in the body and quick regeneration of hydrogen selenide from methylselenol

which is formed as a result of enzymatic destruction of this amino acid.

Also the question of the most prospect selenium donor is discussed. Physiological compatibility,

low toxicity, the presence of exchangeable pool in the organism, antioxidantal properties and

simplicity of production indicate selenocystine as an optimal selenium donor.

Keywords: selenium, selenium deciency, metabolism, toxicity, selenocystine, elemental

selenium, sodium selenite, selenomethionine, diacetophenonyl selenide, ebselen, selenopyrane,

dimethyl dipyrasolyl selenide, methylselenocystine.

Селен – это микроэлемент с ярко выраженны-

ми каталитическими свойствами, формирующий

активные селенольные центры и входящий в состав

примерно 30 белков эукариотов [1]. На основе со-

отношения в геноме часто и редко встречающихся

протеинов выдвигается предположение о существо-

вании до 100 селенсодержащих белков [2]. В насто-

ящее время установлено, что селен входит в состав

глутатионпероксидаз четырех типов, трех йодтиро-

ниндейодиназ [3] и трех тиоредоксинредуктаз [4].

Селен участвует в регуляции функций иммун-

ной системы: стимулирует активность естественных

киллеров (ЕКК), повышает продукцию интерлейки-

нов (ИЛ-1 и ИЛ-2), усиливает клеточный и гумораль-

ный иммунные ответы, стимулирует фагоцитарную

функцию лейкоцитов и повышает реакцию лимфо-

цитов на различные митогены [5].

Выявлены антимутагенная и антиканцерогенная

активность селена в отношении ряда органических

веществ и таких металлов, как кадмий, ртуть, свинец

и др. [5–7].

Высокая биологическая активность органиче-

ских форм селена – аминокислот, их уникальная ан-

тиоксидантная активность, способность защиты от

онкологических, кардиологических и нейрогенных

заболеваний (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркин-

сона) определяют важность исследования данных

соединений [8–10].

Содержание селена в растительной пище и в

первую очередь в хлебопродуктах варьирует в зави-

симости от содержания селена в почве той местно-

сти, где это растение произрастает. Поэтому дефицит

селена в пище человека, прежде всего, вызван низ-

ким содержанием данного микроэлемента в почве.

Очень низкое содержание селена в почве и зерне

отмечается для некоторых провинций Китая [11].

Низким геохимическим уровнем селена также отли-

чаются Швеция и Финляндия. В Российской Федера-

16 Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

Метаболизм и механизм токсичности селенсодержащих препаратов, используемых для коррекции дефици-

та микроэлемента селена

ции крайне низкие концентрации селена отмечаются

в почвах Читинской области, Бурятии и Хабаровско-

го края, а для многих областей страны характерен

«субоптимальный» уровень селена в почвах и, как

следствие, в пище человека [12, 13]. В целом, по дан-

ным Института питания РАМН, в России не менее

чем у 80% населения обеспеченность селеном ниже

оптимальной. Поэтому коррекция селенового стату-

са населения нашей страны представляется жизнен-

но необходимой.

Сегодня очевидным фактом является то, что ме-

таболизм органических и минеральных форм селена

в организме животных и человека тесно связан с их

биологической активностью и доступностью. Са-

мым сложным и не решенным до сих пор вопросом

является выбор оптимальной формы селена, исполь-

зуемой для коррекции селенового статуса человека,

которая бы сочетала целый ряд параметров:

- полная физиологическая совместимость (долж-

на проходить естественный путь от поступления в

организм с пищей, являясь ее природным компонен-

том, всасывания и дальнейшего метаболизма);

- низкая токсичность;

- наличие обменного пула в организме, не при-

водящего к изменению пространственной структуры

белков организма;

- наличие антиоксидантных свойств;

- совместимость с витаминами и другими ком-

понентами пищи.

Также важным является возможность широкого

внедрения и простота промышленного получения

оптимального носителя селена.

Целью нашей работы является определение оп-

тимального носителя селена из тех, которые приме-

няются для коррекции селенового статуса человека

или являются перспективными, с учетом выше пере-

численных требований.

Все основные, используемые сегодня для кор-

рекции селенодефицита селенсодержащие вещества

можно разделить на группы:

- неорганические соединения селена – элемен-

тарный селен, соли селеновой и селенистой кислоты

– селенит и селенат натрия (Na2SeO3, Na2SeO4,);

- продукты биотрансформации неорганических

соединений селена культурами дрожжей, водорос-

лей, растений (в основном содержат аминокислоты

селенометионин и селеноцистин в составе белков);

- селенсодержащие ксенобиотики (эбселен, се-

ленопиран, диацетофенонилселенид);

- индивидуальные аминокислоты, селенометио-

нин и селеноцистин, полученные путем химического

синтеза.

Во всех обобщающих схемах метаболических

путей микроэлемента селена [14, 15] центральным

метаболитом является селеноводород. При этом он

может быть образован как из неорганических соеди-

нений селена: элементного селена, селената и селе-

нита натрия (Na2SeO4, Na2SeO3) и восстановленного

глутатиона, так и ферментативно из селенсодержа-

щих аминокислот.

Селеноводород – наиболее токсичное соедине-

ние селена. В клетках присутствующий селеноводо-

род находится в основном в виде гидроселенид-ани-

она (HSe–).

Механизм токсичности избытка селеноводорода,

как и сероводорода, по литературным данным, сле-

дующий: инактивация металлсодержащих фермен-

тов, в первую очередь оксидаз (цитохромоксидазы,

каталазы, пероксидазы) [16, 17], и повреждение мо-

лекул ДНК за счет активных форм кислорода (АФК)

[18]. Считается, что реакция окисления селеноводо-

рода имеет сложную кинетику, которая указывает на

механизм образования свободнорадикальной цепи:

8HSe– + 4O2 = Se8 + 8OH–

Предполагаемые промежуточные продукты ре-

акции включают супероксид-ион, пероксид водорода

и полиселениды [19].

Образовавшийся селеноводород (гидроселени-

данион НSe–) может выделяться из организма (ка-

таболический путь), последовательно ферментатив-

но метилируясь с участием S-аденозилметионина

(SAM) до триметилселенония-иона – конечного про-

дукта метаболизма всех селеносодержащих соедине-

ний [20]. Этот путь обратим только на первой стадии

метилирования селена (метилселенол). Триметилсе-

леноний выводится из организма через почки с мо-

чой. Диметилселенид может выводиться с потом и

через легкие, придавая выделениям запах чеснока,

что обычно служит качественным критерием избыт-

ка селена. Во втором случае (анаболический путь)

селеноводород претерпевает последовательные фер-

ментативные превращения. Происходит его актива-

ция (фосфорилирование) селенофосфатсинтетазой с

образованием селенофосфата. Аминокислота серин

присоединяется к своей специфической транспорт-

ной рибонуклеиновой кислоте с образованием со-

ответствующего комплекса – серино-ацил-тРНК-а-

денилата. Затем селенофосфат ферментативно

присоединяется к комплексу серин-тРНК. Реакцию

катализирует фермент селеноцистеинсинтетаза. В

результате этой реакции образуется селеноцистеин

[21] (см. схему 3 на стр. ХХ).

Элементный (элементарный) селен. Элемент-

ный селен, как и сера, существует в нескольких ал-

лотропных модификациях: красный селен, состоя-

щий из молекул Se8; аморфный селен – коричневый

порошок; стеклообразный селен, тоже аморфный, и,

наконец, серый (или металлический) селен, не име-

ющий аналогов среди аллотропных модификаций

17Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

П.А. Полубояринов, Д.Г. Елистратов, В.И. Швец

серы. Металлический селен – самая термодинами-

чески устойчивая форма.

Наиболее химически активной считается крас-

ная модификация элементного селена, она же, по-ви-

димому, является и самой биологически активной.

Элементный селен уже давно считается био-

логически инертным. Биологическая доступность

(в процентах от биодоступности Na2SeO3) у крыс

составляет 0.7% [22], у цыплят 7% [23], в первом

случае регистрируемый эффект – защита от некроза

печени, во втором – защита от экссудативного диа-

теза. Также следует отметить, что элементный селен

– одна из наименее токсичных форм элемента (см.

табл. 2 в конце обзора, стр. YY).

Метаболизм элементного селена с учетом его

полной нерастворимости в биологических средах

может проходить только гетерофазно, т. е., по сути,

это прямой синтез селеноводорода из элементов:

Se + 2[H] = H2Se

При определенных условиях тиолы, такие, как

восстановленный глутатион (GSH), дитиотреитол

(DTT), могут восстанавливать коллоидный селен с

генерацией селеноводорода [24]:

Se + 2GSH = H2Se + GS–SG

Также известно о восстановлении элементного

селена до селеноводорода (селенида) у бактерий [25].

Очевидно, что скорость данной гетерофазной

реакции напрямую будет зависеть от площади

поверхности твердой фазы элементного селена.

Поэтому сегодня, для восполнения дефицита се-

лена, применяется коллоидный элементный селен

с размером частиц до 100 нм – это так называе-

мый наноселен (нанокрасный элементный селен).

Размер частиц влияет на клеточное потребление

наноселена – поглощение in vitro частиц размером

100 нм было в 2.5 и 6 раз выше по сравнению с

поглощением частиц размером 1000 и 10000 нм,

соответственно [26].

Отмечается способность наноселена связывать

свободные радикалы in vitro и повышать активность

селензависимых ферментов, таких, как глутатионпе-

роксидазы, тиоредоксинредуктазы и S-трансферазы

глутатиона [27].

В другом исследовании [285] наноселен влиял

на содержание IgM, глутатиона и малонового ди-

альдегида в сыворотке, ингибирование свободных

радикалов в печени и активность глутатионперок-

сидазы в мышцах у цыплят-бройлеров, получавших

0.20 мг/кг селена.

Ожидаемо, что из-за большей поверхности фазы

у наноселена, а, как следствие, большей скорости

реакции генерации селеноводорода, его токсичность

значительно выше, чем у простого элементного се-

лена [26] (см. табл. 2). С другой стороны, антиокси-

дантная, антирадикальная активность и влияние на-

носелена на активность селензависимых ферментов,

на наш взгляд, связана с образованием сильного вос-

становителя – селеноводорода, но никак не собствен-

но элементного селена.

Вероятнее всего, что частицы наноселена могут

проникать в клетки трансцеллюлярным транспор-

том (через клеточные стенки). Трансцеллюлярный

транспорт начинается с эндоцитоза (пиноцитоза

или макропиноцитоза). Поскольку клеточная мем-

брана состоит из липидов, то липофильные частицы

наноселена будут иметь высокую эффективность

поглощения.

Поведение и трансформация наночастиц се-

лена в живых системах, таких, как микроорганиз-

мы, описаны в работе [30]. Отмечается, что 90%

элементного селена были метаболически транс-

формированы в органические соединения селена,

в основном в селеноцистин и в меньшей степени

в селенометионин. Стабилизаторы суспензии эле-

ментного селена также оказывали влияние как на

эффективность поглощения, так и на метаболизм

элементного селена.

Проблема применения данной формы селена

заключается в его труднорегулируемой и трудно-

прогнозируемой биодоступности, которая зависит

от размера частиц, покольку элементный селен

проникает в клетки, растворяясь в липидах кле-

точной мембраны, а не через транспортные кана-

лы клетки, что является характерным для ионов и

аминокислот.

Селенит и селенат натрия. Неорганические со-

единения – селенат, селенит натрия вступают в не-

ферментативную реакцию с восстановленным глу-

татионом (GSH) с образованием селенодиглутатиона

(GS–Se–SG) [31, 32]:

4GSH + Na2SeO3 = GS–Se–SG + GS–SG + 2NaOH + Н2О

Согласно общей схеме окислительно-восста-

новительной реакции, при избытке GSH селеноди-

глутатион легко восстанавливается с образованием

селеноперсульфида (GSSeH), селеноводорода. Селе-

новодород окисляется до элементного селена [33]:

18 Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

Метаболизм и механизм токсичности селенсодержащих препаратов, используемых для коррекции дефици-

та микроэлемента селена

Наши исследования показали, что интермедиат

селенодиглутатион присутствует в реакционной сме-

си в незначительных количествах [34], нестабилен

[35] и не может служить полноценным обменным

пулом (буфером) для организма.

При избыточном поступлении в организм селе-

нита натрия образуется высокотоксичный селеново-

дород (гидроселенид-анион), а перечисленные выше

пути его утилизации ограничены [36]. Также селенит

натрия является прооксидантом и не совместим с ви-

таминами-антиоксидантами, например, с аскорбино-

вой кислотой [37], что может вызывать оксидатив-

ный стресс.

Таким образом, селенит натрия является наибо-

лее токсичным (см. табл. 2), малоуправляемым сое-

динением селена, который используется для коррек-

ции селенодефицита.

Диацетофенонилселенид (ДАФС-25, Селено-

бел, 1,5-дифенил-3-селенапентадион-1,5), по нашим

исследованиям [38, 39], в целом, имеет схожий с се-

ленитом натрия механизм метаболизма, взаимодей-

ствуя с тиолами, например, с восстановленным глу-

татионом (GSH).

На первом этапе образуются следующие полу-

продукты – ацетофенон и S-(ацетофенилселенил)

глутатион:

Следующим этапом является образование еще

одной молекулы ацетофенона и селенодисульфида

глутатиона:

Далее из селенодисульфида при избытке восста-

новленного глутатиона образуется селеноперсуль-

фид глутатиона и дисульфид глутатиона. Конечной

стадией является образование селеноводорода:

Образовавшийся селеноводород как сильный

восстановитель может быть окислен как кислородом

воздуха, так и дисульфидом глутатиона до элемент-

ного селена.

Подобная реакция с образованием элементного

селена идет и в клетках растений [40] (рис. 1).

Рис. 1. Образование гранул элементного селена

в клетках корней проростков кукурузы

(увеличение 100×): а – контроль; б – после добавления

диацетофенонилселенида в питательную среду.

При добавлении в раствор Кнопа с диацетофе-

нонилселенидом восстановленного глутатиона или

цистеина образование элементного селена происхо-

дит в растворе, а не в клетках.

В качестве тест-объекта для изучения механизма

взаимодействия диацетофенонилселенида с сульфги-

дрильными группами был выбран гриб-микромицет

Aspergillus niger. Отфильтрованные конидии гриба

в отличие от мицелия содержат малое количество

сульфгидрильных групп и более чувствительны к дей-

ствию препаратов, которые их ингибируют (рис. 2).

19Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

П.А. Полубояринов, Д.Г. Елистратов, В.И. Швец

а б в

Рис. 2. Концентрация сульфгидрильных групп (мМоль) в конидиях

(0 (нулевые) сутки) и растущем мицелии гриба A. niger.

Таким образом, концентрация в культуре A. niger

сульфгидрильных групп в течение 3 суток возраста-

ет в 7.2 раза, а, следовательно, также возрастает и

устойчивость к диацетофенонилселениду.

Диацетофенонилселенид в концентрации 10-2 г/л

полностью подавляет прорастание конидий, при

этом добавление в питательную среду цистеина сни-

мает эффект ингибирования (рис. 3).

Рис. 3. Прорастание конидий гриба A. niger в сахарозной питательной среде:

а – контроль; б – отсутствие прорастания конидий A. niger в среде с диацетофенонилселенидом (10-2 г/л);

в – прорастание конидий в питательной среде с диацетофенонилселенидом (10-2 г/л) и цистеином (0.1%).

Взаимодействие диацетофенонилселенида с вос-

становленным глутатионом представляет собой клас-

сический пример обезвреживания ксенобиотика путем

нуклеофильного замещения, в результате которого об-

разуется селеноводород и ацетофенон. Промежуточны-

ми продуктами реакции являются как S-(ацетофенил-

селенил)глутатион, так и селенодисульфид глутатиона

[38], что дает возможность сделать предположение о

наличии некоторого обменного пула для диацетофено-

нилселенида в биологических средах.

Токсичность диацетофенонилселенида намного

ниже, чем у селенита натрия (см. табл. 2), несмотря

на сходный механизм образования селеноводорода.

По-видимому, это связано с меньшим содержанием

селена в молекуле диацетофенонилселенида по срав-

нению с селенитом и наличием обменного пула в

виде промежуточных продуктов реакции.

Эбселен (2-фенилбензоселеназол-1,2-3(2н)-он) – сое-

динение, копирующее работу фермента глутатионперокси-

дазы в присутствии восстановленного глутатиона [41].

Эбселен является фармакологическим препара-

том, не зарегистрированным в РФ, и используется в

качестве лекарственного средства в Германии.

В работе [42] было проведено исследование, кото-

рое показало, что реакции фермента глутатионперокси-

дазы и эбселена с тиолами, пероксидами идентичны.

Эбселен (a) вступает в реакцию с восстановленным

глутатионом (GSH) с образованием селенилсульфида (b)

(схема 1). Селенилсульфид взаимодействует со второй

молекулой восстановленного глутатиона с образованием

селенола (c). И, наконец, селенол реагирует с Н2О2 или ор-

ганическими пероксидами (ROOH) с образованием H2O и

селеновой кислоты эбселена (d), которая, после отщепле-

ния молекулы H2O, превращается в эбселен [43].

20 Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

Метаболизм и механизм токсичности селенсодержащих препаратов, используемых для коррекции дефици-

та микроэлемента селена

Схема 1. Антиоксидантная активность эбселена.

Возможность реакции между эбселеном и сульф-

гидрильными группами белков делает его мощным

модулятором ферментов, которым для нормального

функционирования требуются остатки цистеина.

Избыток эбселена ингибирует активность мно-

жества ферментов, участвующих в различных биоло-

гических процессах, – таких, как алкогольдегидроге-

наза, липоксигеназы и многие другие (табл. 1).

Таблица 1. Ферменты, ингибируемые эбселеном

Ферменты Действие эбселена Литература

Алкогольдегидрогеназа и металлотионеин Разрывает участок белка, удерживающий цинк [44]

Липоксигеназы Изменение формы лигандов атома железа [45, 46]

NO-Синтазы Реагирует с критически важной сульфгидрильной

группой [47]

НАДФH-оксидаза (NOX) Замедляет сборку регуляторных субъединиц NOX2 [48]

Натрий-калиевая аденозинтрифосфатаза Реагирует с критически важными сульфгидрильными

группами [49]

Лактатдегидрогеназа Реагирует с сульфгидрильными группами [50]

Пероксидаза хрена Реагирует с сульфгидрильными группами [51]

В большинстве случаев эбселен реагирует с сульф-

гидрильными группами ферментов, но ингибирование

может быть полностью нивелировано добавлением вос-

становителей, таких как дитиотреитол (DTT) [52–54].

Эбселен так же, как и диацетофенонилселенид,

ингибирует прорастание конидий A. niger, а ингиби-

рование снимается избытком тиолов.

В то же время эбселен не является биодоступным

источником селена [55], а в жировых тканях он присут-

ствует в виде метаболитов, которые при действии GSH

легко восстанавливаются до исходного эбселена [56].

Таким образом, ксенобиотик эбселен обратимо

взаимодействует с тиолами, с чем связана его актив-

ность как модулятора ферментов, без образования

селеноводорода, и является наименее токсичным

соединением из-за биологической недоступности се-

лена, вследствие чего эбселен не может служить его

источником для организма.

Селенопиран (СП-1, 9-фенил-сим-нона-

гидро-10-селенаантрацен) – широко применяется в

качестве малотоксичного источника селена в биологиче-

ски активных добавках (Селен-Актив, Селен ЕС и др.).

Выраженная антиоксидантная активность селе-

нопирана в отношении свободных радикалов, актив-

ных форм кислорода и в разрушении гидропереки-

сей была показана в исследовании [54]:

21Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

П.А. Полубояринов, Д.Г. Елистратов, В.И. Швец

Считается, что селенопиран может элиминиро-

вать селен только в процессах ксенобиотического

обмена печени. Электрофоретическое исследование

белков микросомальной фракции позволило уста-

новить, что препарат специфически индуцирует

изоформу цитохрома Р-450, находящуюся в области

белков с молекулярной массой 49 кДа [58]. Именно

данная форма цитохрома, как полагают авторы, от-

ветственна за метаболизацию 9-фенил-сим-нонаги-

дро-10-селенаантрацена. В работе [59] установлено

что 2,4,6-трифенил-4Н-селенопиран вследствие ин-

дукции цитохрома Р-450 увеличивает токсичность и

иммунотоксичность тетрахлорметана и снижает дан-

ные свойства карбофоса.

В наших исследованиях показано, что кислот-

но-катализируемый процесс гидролиза селенопира-

на до селеноводорода идет лишь частично (схема 2)

[60]. А количество выделившегося селеноводорода

(элементного селена) находится в прямой зависимо-

сти от рН раствора, то есть кислая среда, в сравнении

со щелочной, способствует несколько лучшему про-

хождению гидролиза селенопирана.

Схема 2. Кислотно-катализируемый гидролиз селенопирана.

В целом, селенопиран не имеет установлен-

ных путей метаболизма, что требует дальнейших

исследований, а малая токсичность ксенобиотика и

его ценность как источника селена, на наш взгляд,

напрямую связана с затруднением элеминирования

микроэлемента из молекулы гетероцикла. Это кос-

венно подтверждает исследование [61], где показано

отсутствие быстрого изменения селенового статуса в

эритроцитах и сыворотке крови у спортсменов, при-

нимавших селенопиран.

Диметилдипирозолилселенид (Селекор,

Селедант, ДМДПС, 4,4-ди[3-(5-метилпиразолил)]

селенид) – представляет собой органическую форму

селена с содержанием действующего вещества 34.7%.

Диметилдипиразолилселенид относится к ма-

лоопасным (см. табл. 2), слабокумулирущим веще-

ствам, его коэффициент кумуляции равен 5.42, он не

обладает кожно-раздражающим, аллергенным и му-

тагенным действием [62].

Диметилдипиразолилселенид обладает антиок-

сидантными свойствами – при его введении проявля-

ется тенденция к снижению концентрации малоно-

вого диальдегида (МДА) и стабилизация активности

глутатионпероксидазы, снижается содержание об-

щих липидов и холестерина в крови [63]. Также от-

мечается иммуномодулирующее действие и нейро-

протекторный эффект ДМДПС.

К сожалению, в литературе отсутствуют дан-

ные о механизме метаболизма диметилдипира-

золилселенида и накоплении селена в сыворотке

крови и тканях животных после введения препара-

та. Можно лишь предположить, что, по аналогии с

эбселеном, очень низкая токсичность диметилди-

пиразолилселенида связана с отсутствием биодо-

22 Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

Метаболизм и механизм токсичности селенсодержащих препаратов, используемых для коррекции дефици-

та микроэлемента селена

ступного для организма селена, т. е. с отсутствием

механизма, позволяющего элиминировать селен из

молекулы вещества.

Таким образом, из всех ксенобиотиков только ди-

ацетофенонилселенид имеет основной путь метаболиз-

ма, механизм которого мало отличается от взаимо-

действия селенита натрия с тиолами. Но и более высокая

токсичность диацетофенонилселенида, в отличие от эб-

селена, селенопирана и диметилдипиразолилселенида,

связана с генерацией селеноводорода (схема 3).

Схема 3. Общая схема метаболизма селенсодержащих ксенобиотиков

и селенит- и селенат-ионов.

Таким образом, применение селенсодержа-

щих ксенобиотиков – эбселена, диметилдипира-

золилселенида, селенопирана оправдано, в пер-

вую очередь, в качестве биологически активных

веществ – обладающих антимикробным действи-

ем, антиоксидантов, иммуномодуляторов. Непри-

годны как источник селена эбселен и, вероятно,

диметилдипиразолилселенид. Частично пригоден

как источник селена, при длительном приеме ве-

щества, селенопиран, но наиболее доступен селен

из диацетофенонилселенида.

Селенометионин (Sem) – селеносодержащая ами-

нокислота, является важным пищевым источником се-

лена. Метаболизм аминокислоты селенометионина в

гомогенатах печени крыс проходит через транс-сульфи-

рующий путь в селеноцистеин [64], а уже селеноцисте-

ин расщепляется ферментом селеноцистеин-β-лиазой

в селеноводород, или, точнее, в гидроселенид-анион

(HSe–) [65, 66]. Другой путь метаболизма селеномети-

онина заключается в его расщеплении γ-лиазой до ме-

тилселенола (MeSeH), хотя эффективность этого пути

не определённа [67–69] (схема 4).

Селенометионин у дрожжей неконтролируемо

включается в белки вместо метионина, минуя ге-

нетическую регуляцию [70]. Некорректное вклю-

чение селенометионина в белки и жизненно важ-

ные ферменты может изменять пространственную

структуру белка [71, 72] и сопровождаться токси-

козом [73, 74].

По всей видимости, именно некорректное вклю-

чение селенометионина в белки определяет его ток-

сичность (см. табл. 2).

Метаболический путь ферментативного образо-

вания метилселенола из селенометионина, по-види-

мому, лимитирован, а реакции транссульфирования

идут с образованием менее токсичного селеноцисте-

ина/селеноцистина (см. табл. 2).

Селеноцистеин/селеноцистин (Sec/Sec-Sec) –

21-ая протеиногенная аминокислота, которую на ма-

тричной РНК кодирует терминирующий кодон UGA

при условии, что за ним следует особая стимули-

рующая последовательность нуклеотидов [75]. Это

самое значимое природное соединение селена, а все

остальные – найденные в природных источниках –

либо лежат на пути его биосинтеза (интермедиаты),

либо являются его метаболитами.

Основной путь метаболизма селеноцистина

представлен на схеме 5 [76].

23Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

П.А. Полубояринов, Д.Г. Елистратов, В.И. Швец

Схема 4. Общая схема метаболизма селенсодержащих аминокислот.

Схема 5. Путь метаболизма аминокислоты селеноцистина.

После перорального введения животным се-

леноцистин (Sec–Sec) взаимодействует с восста-

новленным глутатионом с образованием селено-

цистеин-глутатиона селеносульфида (Sec–SG).

Отмечается, что данная реакция проходит в тонком

кишечнике [77, 78]. Наличие Seс–SG определяется

хроматографически [34].

На втором этапе Seс–SG неферментативно вос-

станавливается до селеноцистеина (Sec) избытком

GSH в печени. Было также признано, что Sec–SG мо-

жет ферментативно метаболизирован в Sec с участи-

ем глутатионредуктазы в присутствии НАДФН. И

только на третьем этапе L-селеноцистеин расщепля-

ется селеноцистеин-β-лиазой (классификационный

номер фермента 4.4.1.16) до селеноводорода и ами-

нокислоты аланина [79]. Таким образом, в отличие

от неорганических форм селена, у L-селеноцистеина

присутствует обменный пул в виде Sec–SG, а про-

цесс образования гидроселенид-аниона происходит

только ферментативно.

Считается, что только полученный из селеново-

дорода и серина селеноцистеин способен включаться

в селеносодержащие белки у позвоночных [80], од-

нако имеются данные о возможности прямого вклю-

чения селеноцистеина в белки эритроцитов без раз-

ложения до селеноводорода [81].

Селеноцистин – один из самых мощных эндо-

генных антиоксидантов и может существовать как в

окисленной (диселенидной), так и в восстановлен-

ной (селенильной) формах (схема 6).

Реакция селеноцистина с тиолами также имити-

рует работу глутатионпероксидазы, как и аналогич-

ная реакция эбселена. Важным отличием является

возможность ферментативного расщепления ами-

нокислоты и реутилизация селена в биологических

средах.

24 Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

Метаболизм и механизм токсичности селенсодержащих препаратов, используемых для коррекции дефици-

та микроэлемента селена

Токсичность рацематической смеси D- и L-се-

леноцистина составила 35.8 мг/кг (ЛД50 35.8 мг/кг,

мыши, перорально), что существенно ниже, чем у

селенометионина (ЛД50 4.3 мг/кг) и селенита натрия

(ЛД50 3.5 мг/кг) [82]. По другим данным, ЛД50 селе-

ноцистина составила 76 мг/кг (мыши, перорально)

[83]. Для крыс при внутрибрюшинном и подкожном

способе введения токсичность аминокислоты суще-

ственно выше: 8.46 и 13 мг/кг соответственно [84].

В наших исследованиях острую токсичность L-се-

леноцистина изучали на лабораторных белых мышах, на

основании вычисленного по «накопленным частотам»

процента смертельных исходов была построена харак-

теристическая кривая по методу Беренса [85] (рис. 4).

Схема 6. Антиоксидантная активность селеноцистина.

Рис. 4. Характеристическая кривая токсичности L-селеноцистина.

Исходя из данной характеристической кривой,

LD50 L-селеноцистина = 51.7 мг/кг. Полученные ре-

зультаты исследования острой токсичности синтези-

рованного L-селеноцистина входят в диапазон значе-

ний LD50, ранее приведенных в литературе: 35.8–76

мг/кг. Согласно ГОСТ 12.1.007-76, L-селеноцистин

относится ко 2-му классу опасности, он в 12-15 раз ме-

нее токсичен, чем селенометионин и селенит натрия.

Низкая токсичность L-селеноцистина, по-види-

мому, связана с наличием обменного пула, который

образует эта аминокислота с восстановленным глу-

татионом, тиолами и ферментативно контролируе-

мого селеноцистеин-β-лиазой образования гидросе-

ленид-аниона.

Метилселеноцистеин (MeSec, Se-метил-L-се-

леноцистеин) – является метильным производным

аминокислоты селеноцистеина, но, однако, име-

ет метаболический путь, отличный от метаболиз-

ма селенометионина и селеноцистеина, поскольку

его основным метаболитом является метилселенол

(CH3SeH), который образуется при расщеплении

ферментом β-лиазой [86, 87].

Метилселеноцистеин обладает выраженной про-

тивоопухолевой активностью благодаря основному

метаболиту – метилселенолу, который индуцирует

аппотоз раковых клеток [88, 89].

Длительный прием метилселеноцистеина крыса-

ми приводит к накоплению селена в почках, печени

25Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

П.А. Полубояринов, Д.Г. Елистратов, В.И. Швец

и семенниках, синтезу селенопротеинов и экскреции

иона триметилселенония в моче, в соответствии с

преобладающей моделью метаболизма аминокисло-

ты (см. схему 4) [90].

Метилселеноцистеин обладает относительно вы-

сокой токсичностью (табл. 2), несмотря на образова-

ние малотоксичного метилселенола (LD50 > 2000 мг/кг)

[91], который, однако, может ферментативно демети-

лироваться до селеноводорода. В целом, анализируя

данные таблицы 2, можно сделать вывод о том, что

токсичность метилселеноцистеина обусловлена гене-

рацией селеноводорода и отсутствием возможности

образовывать промежуточные соединения с тиолами,

формируя «обменный пул» аминокислоты.

Название вещества Класс

Неферментативное взаимодействие

с GSH и др. тиолами с образованем H2Se

Ферментативное образование H2Se

Ферментативное образование CH3SeH

Образование промежуточных продуктов

с GSH и др. тиолами («тиоловый буфер»)

Антиоксидантная активность

Прямое встраивание молекулы

в белки организма

Токсичность, мг/кг

Объект (способ введения – орально)

Элементный селен Элементная форма ± - - - - - 6700 [92] крысы

Элементный наноселен Элементная форма + - - - - - 113 [27] мыши

Селенит натрия Неорганическая соль + - - ± - - 3.50 [82] мыши

Диацетофенонилселенид Ксенобиотик + - - +- - 44.85 [93] крысы

Эбселен Ксенобиотик - - - + + -6810 [94] мыши

Селенопиран Ксенобиотик - - - - +-1337 [57] мыши

Диметилдипирозолилселенид Ксенобиотик - - - - +-5800 [62] мыши

Селеноцистин Аминокислота -+-+ + -35-51.7- 76.0

[82, 83]

мыши

Метилселеноцистеин Аминокислота - - +-+-9.26–12.6

[90]

мыши

Селенометионин Аминокислота - - ± - + + 4.3 [82] мыши

Таблица 2. Основные характеристики селенсодержащих препаратов

Выводы

Анализ литературных данных и наших исследо-

ваний позволяет сделать следующие выводы:

- низкая токсичность ксеноботиков – селено-

пирана, эбселена и диметилдипиразолилселенида

связана с отсутствием в организме прямого пути об-

разования селеноводорода (за исключением диацето-

фенонилселенида, намного более токсичного);

- обменный пул в организме у селенсодержащих

аминокислот может быть образован за счет ошибоч-

ного встраивания в белки как у селенометионина (что

увеличивает токсичность), так и за счет образования

селено-сульфидных связей, как, например, у селено-

цистина (снижает токсичность). Наличие обменного

пула снижает токсичность вещества и, наоборот, по-

вышает токсичность при его отсутствии, как, напри-

мер, у метилселеноцистеина, селенита натрия;

- полной физиологической совместимостью обла-

дают только L-аминокислоты: селенометионин и селе-

ноцистеин / метилселеноцистеин, так как они проходят

естественный путь от поступления в организм, всасы-

вания, дальнейшего ферментативного метаболизма и

являются биодоступным источником селена;

- частично физиологически совместимы эле-

ментный селен, его неорганические соли и ксено-

биотик диацетофенонилселенид, их метаболизм

неферментативный (обусловлен взаимодействием с

тиолами) и слабо регулируется организмом;

- малосовместимы ксенобиотики эбселен и ди-

метилдипиразолилселенид, не являющиеся источни-

ками биодоступного селена, в меньшей степени селе-

нопиран, имеющий гидролизный и/или цитохромный

путь метаболизма.

В целом, совокупность таких свойств, как пол-

ная физиологическая совместимость, низкая токсич-

26 Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

Метаболизм и механизм токсичности селенсодержащих препаратов, используемых для коррекции дефици-

та микроэлемента селена

ность, наличие обменного пула в организме и нали-

чие антиоксидантных свойств, делает аминокислоту

L-селеноцистин самым перспективным средством

восполнения дефицита селена в пище человека и ра-

ционов животных.

К достоинствам аминокислоты L-селеноцисти-

на можно отнести доступность и крупнотоннажное

производство исходных веществ, доступность и

низкая стоимость реагентов, низкую энергоемкость

процесса, высокие выходы, возможность получения

только L-изомера селеноцистина, простоту выде-

ления (фильтрация), стабильность при хранении и

низкую токсичность целевого продукта, несложное

аппаратное оформление процесса – всё это позволя-

ет обосновать целесообразность и возможность про-

мышленной реализации процесса.

Список литературы:

1. Behn D., Weiss-Nowak C., Kalcklösch M.,

Westphal C., Gessner H., Kyriakopoulos A. Studies on

the distribution and characteristics of new mammalian

selenium-containing proteins // Analyst. 1995. V. 120.

№ 3. Р. 823–825.

2. Burk R.F., Hill K.E. Regulation of selenoproteins

// Annu. Rev. Nutr. 1993. № 13. Р. 65–81.

3. Berry M.J., Larsen P.R. The role of selenium in

thyroid hormone action // Endocr Rev. 1992. V. 13. № 2.

Р. 207–219.

4. Sun Q.A., Wu Y., Zappacosta F., Jeang K.T., Lee

B.J., Hateld D.L., Gladyshev V.N. Redox regulation

of cell signaling by selenocysteine in mammalian

thioredoxin reductases // J. Biol. Chem. 1999. V. 274.

№ 35. P. 24522–24530.

5. Кудрин А.В., Скальный А.В., Жаворонков

А.А. Скальная М.Г., Громова О.А. Иммунофармако-

логия микроэлементов. М.: Изд-во КМК, 2000. 537 с.

6. Andersen O., Nielsen J.B. Eects of simultaneous

low-level dietary supplementation with inorganic and

organic selenium on whole-body, blood, and organ levels

of toxic metals in mice // Environ. Health Perspect. 1994.

V. 102. № 3. P. 321–324.

7. Selamoglu Z. Selenium compounds for fish

health: An update // J. Survey in Fisheries Sci. 2018.

V. 4. № 2. P. 1–4.

8. Fairweather-Tait S.J., Bao Y., Broadley M.R.,

Collings R., Ford D., Hesketh J.E., Hurst R. Selenium

in human health and disease // Antioxidants & Redox

Signaling. 2011. V. 14. № 7. P. 1337–1383.

9. Zhao M., Hou Y., Fu X., Li D., Sun J., Fu X.,

Wei Z. Selenocystine inhibits JEG-3 cell growth in vitro

and in vivo by triggering oxidative damage-mediated

S-phase arrest and apoptosis // J. Can. Res. Ther. 2018.

V. 14. № 7. P. 1540–1548.

10. Hori E., Yoshida S., Fuchigami T., Haratake

M., Nakayama M. Cardiac myoglobin participates in the

metabolic pathway of selenium in rats // Metallomics.

2018. V. 10. № 4. P. 614–622.

11. Bedwal R.S., Nair N., Sharma M.P., Mathur

R.S. Selenium – Its biological perspectives // Med.

Hypotheses. 1993. № 41. P. 150–159.

12. Голубкина Н.А., Парфенова Е.О., Решетник

Л.А. Потребление селена населением Иркутской об-

ласти // Вопросы питания. 1998. № 4. С. 24–26.

References:

1. Behn D., Weiss-Nowak C., Kalcklösch M.,

Westphal C., Gessner H., Kyriakopoulos A. Studies on

the distribution and characteristics of new mammalian

selenium-containing proteins. Analyst. 1995; 120(3):

823-825.

2. Burk R.F., Hill K.E. Regulation of selenoproteins.

Annu. Rev. Nutr. 1993; 13: 65-81.

3. Berry M.J., Larsen P.R. The role of selenium

in thyroid hormone action. Endocr. Rev. 1992; 13(2):

207-219.

4. Sun Q.A., Wu Y., Zappacosta F., Jeang K.T., Lee

B.J., Hateld D.L., Gladyshev V.N. Redox regulation

of cell signaling by selenocysteine in mammalian

thioredoxin reductases. J. Biol. Chem. 1999; 274(35):

24522-24530.

5. Kudrin A.V., Skalnyj A.V., Zhavoronkov A.A.,

Skalnaya M.G., Gromova O.A. Immunopharmacology

of trace elements. Moscow: KMK Publ., 2000. 537 p.

(in Russ.)

6. Andersen O., Nielsen J. B. Eects of simultaneous

low-level dietary supplementation with inorganic and

organic selenium on whole-body, blood, and organ levels

of toxic metals in mice. Environ. Health Perspect. 1994;

102(3): 321-324.

7. Selamoglu Z. Selenium compounds for sh

health: An update. J. Survey in Fisheries Sciences. 2018;

4(2): 1-4.

8. Fairweather-Tait S.J., Bao Y., Broadley M.R.,

Collings R., Ford D., Hesketh J.E., Hurst R. Selenium

in human health and disease. Antioxidants & Redox

Signaling. 2011; 14(7): 1337-1383.

9. Zhao M., Hou Y., Fu X., Li D., Sun J., Fu X.,

Wei Z. Selenocystine inhibits JEG-3 cell growth in vitro

and in vivo by triggering oxidative damage-mediated

S-phase arrest and apoptosis. J. Can. Res. Ther. 2018;

14(7): 1540-1548.

10. Hori E., Yoshida S., Fuchigami T., Haratake

M., Nakayama M. Cardiac myoglobin participates in

the metabolic pathway of selenium in rats. Metallomics.

2018; 10(4): 614-622.

11. Bedwal R.S., Nair N., Sharma M.P., Mathur R.S.

Selenium – Its biological perspectives. Med. Hypotheses.

1993: 41: 150-159.

12. Golubkina N.A., Parfenova E.O., Reshetnik L.A.

Selenium consumption by the population of the Irkutsk

27Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

П.А. Полубояринов, Д.Г. Елистратов, В.И. Швец

13. Голубкина Н.А., Синдирева А.В., Зайцев

В.Ф. Внутрирегиональная вариабельность селеново-

го статуса населения // Юг России: экология, разви-

тие. 2017. Т. 12. № 1. С. 107–127.

14. Sunde R.A. Selenium / In: Present Knowledge

in Nutrition / Eds. B.A. Bowman, R.M. Russell. 9th Ed.

Washington, DC, USA: ILSI Press, 2006. P. 480–497.

15. Swanson C.A., Patterson B.H., Levander O.A.

Human 75Se selenomethionine metabolism: a kinetic

model // Am. J. Clin. Nutr. 1991. V. 54. № 5. P. 917–926.

16. Cooper C.E., Brown G.C. The inhibition

of mitochondrial cytochrome oxidase by the gases

carbon monoxide, nitric oxide, hydrogen cyanide

and hydrogen sulfide: Chemical mechanism and

physiological significance // J. Bioenerg. Biomembr.

2008. V. 40. № 5. P. 533–539.

17. Dorman D.C., Moulin F.J., McManus B.E.,

Mahle K.C., James R.A., Struve M.F. Cytochrome

oxidase inhibition induced by acute hydrogen sulde

inhalation: correlation with tissue sulde concentrations

in the rat brain, liver, lung, and nasal epithelium //

Toxicol Sci. 2002. V. 65. № 1. P. 18–25.

18. Peyroche G., Saveanu C., Dauplais M., Lazard

M., Beuneu F., Decourty L., Malabat C., Jacquier A.,

Blanquet S., Plateau P. Sodium selenide toxicity is

mediated by O2-dependent DNA dreaks // PLoS ONE.

2012. V. 7. № 5. P. 1–10.

19. Nuttall K.L., Allen F.S. Kinetics of the reaction

between hydrogen selenide ion and oxygen // Inorg.

Chim. Acta. 1984. № 91. P. 243–246.

20. Nakamuro K., Okuno T., Hasegawa T.

Metabolism of selenoamino acids and contribution of

selenium methylation to their toxicity // J. Health Sci.

2000. V. 46. № 6. P. 418–421.

21. Suzuki K.T. Metabolomics of selenium: Se

metabolites based on speciation studies // J. Health Sci.

2005. V. 51. № 2. Р. 107–114.

22. Cantor А.Н., Seott M.F., Noguehi Т. Biological

availability of selenium in feedstus and selenium

compounds for prevention of exudative diathesis in

chicks // J. Nutr. 1975. V. 105. Р. 96–105.

23. Schwarz К., Foltz С.М. Factor 3 activity of

selenium compounds // J. Biol. Chem. 1958. V. 233.

Р. 245–251.

24. Nuttall K.L., Fritz S.A. Hydrogen selenide ion

and colloidal selenium in the catalytic oxidation of thiols

// Inorg. Chim. Acta. 1984. V. 93. № 2. P. 85–88.

25. Herbel M.J., Blum J.S., Oremland R.S., Borglin

S.E. Reduction of elemental selenium to selenide:

Experiments with anoxic sediments and bacteria that

respire Se-oxyanions // Geomicrobiology J. 2003. V. 20.

P. 587–602

26. Desai M.P., Labhasetwar V., Walter E., Levy R.J.,

Amidon G.L. The mechanism of uptake of biodegradable

microparticles in Caco-2 cells is size dependent // Pharm.

region. Voprosy pitaniya (Nutrition Issues). 1998; 4: 24-

26. (in Russ.)

13. Golubkina N.A., Sindireva A.V., Zaitsev V.F.

Intraregional variability of population selenium status.

Yug Rossii: ekologiya i razvitie (South of Russia: Ecology

and Development). 2017; 12(1): 107-127. (in Russ.)

14. Sunde R.A., Bowman B.A., Russell R.M.

Selenium. In: Present Knowledge in Nutrition, 9th Ed.:

Washington, DC, USA: ILSI Press, 2006: 480-497.

15. Swanson C.A., Patterson B.H., Levander O.A.

Human 75Se selenomethionine metabolism: A kinetic

model. Am. J. Clin. Nutr. 1991; 54(5): 917-926.

16. Cooper C.E., Brown G.C. The inhibition

of mitochondrial cytochrome oxidase by the gases

carbon monoxide, nitric oxide, hydrogen cyanide

and hydrogen sulfide: Chemical mechanism and

physiological significance. J. Bioenerg. Biomembr.

2008; 40(5): 533-539.

17. Dorman D.C., Moulin F.J., McManus B.E.,

Mahle K.C., James R.A., Struve M.F. Cytochrome

oxidase inhibition induced by acute hydrogen sulde

inhalation: Correlation with tissue sulde concentrations

in the rat brain, liver, lung, and nasal epithelium. Toxicol

Sci. 2002; 65(1): 18-25.

18. Peyroche G., Saveanu C., Dauplais M., Lazard

M., Beuneu F., Decourty L., Malabat C., Jacquier A.,

Blanquet S., Plateau P. Sodium selenide toxicity is

mediated by O2-dependent DNA breaks. PLoS ONE.

2012; 7(5): 1-10.

19. Nuttall K.L., Allen F.S. Kinetics of the reaction

between hydrogen selenide ion and oxygenю. Inorg.

Chim. Acta. 1984; 91: 243-246.

20. Nakamuro K., Okuno T., Hasegawa T.

Metabolism of selenoamino acids and contribution of

selenium methylation to their toxicity. J. Health Sci.

2000; 46(6): 418-421.

21. Suzuki K.T. Metabolomics of selenium: Se

metabolites based on speciation studies. J. Health Sci.

2005; 51(2): 107-114.

22. Cantor А.Н., Seott M.F., Noguehi Т. Biological

availability of selenium in feedstus and selenium

compounds for prevention of exudative diathesis in

chicks. J. Nutr. 1975; 105: 96-105.

23. Schwarz К., Foltz С.М. Factor 3 activity of

selenium compounds. J. Biol. Chem. 1958; 233: 245-251.

24. Nuttall K.L., Fritz S.A. Hydrogen selenide ion

and colloidal selenium in the catalytic oxidation of thiols.

Inorg. Chim. Acta. 1984; 93(2): 85-88.

25. Herbel M.J., Blum J.S., Oremland R.S., Borglin

S.E. Reduction of elemental selenium to selenide:

Experiments with anoxic sediments and bacteria that respire

Se-oxyanions. Geomicrobiology J. 2003; 20: 587-602.

26. Desai M.P., Labhasetwar V., Walter E., Levy R.J.,

Amidon G.L. The mechanism of uptake of biodegradable

microparticles in Caco-2 cells is size dependent. Pharm.

28 Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

Метаболизм и механизм токсичности селенсодержащих препаратов, используемых для коррекции дефици-

та микроэлемента селена

Res. 1997. V. 14. № 11. P. 1568–1573.

27. Zhang J., Wang X., Xu T. Elemental selenium

at nano size (Nano-Se) as a potential chemopreventive

agent with reduced risk of selenium toxicity: comparison

with Se-methylselenocysteine in mice // Toxicol Sci.

2008. V. 101. № 1. P. 22–31.

28. Zhou X., Wang Y. Inuence of dietary nano

elemental selenium on growth performance, tissue

selenium distribution, meat quality, and glutathione

peroxidase activity in Guangxi Yellow chicken // Poult.

Sci. 2011. V. 90 № 3. P. 680–686.

29. Zhang J.S., Gao X.Y., Zhang L.D., Bao Y.P.

Biological eects of a nano red elemental selenium //

Biofactors. 2001. V. 15. № 1. P. 27–38.

30. Palomo-Siguero M., Madrid Y. Exploring the

behavior and metabolic transformations of SeNPs in

exposed lactic acid bacteria. eect of nanoparticles

coating agent // Int. J. Mol. Sci. 2017. V. 18. № 8. P. 1712.

doi.org/10.3390/ijms18081712.

31. Gather H.E. Selenotrisuldes. Formation by

reaction of thiols with selenious acid // Biochemistry.

1968. V. 7. P. 2898–2905.

32. Gather H.E. Reduction of the selenotrisulde

derivarive of glutathione to a persulde analog by

glutathione reductase // Biochemistry. 1971. V. 10. P.

4089–4098.

33. Seko Y., Saito Y., Kitahara J., Imura N. Active

oxygen generation by the reaction of selenite with

reduced glutathione in vitro / In: Selenium in biology

and medicine / Ed. A. Wendel. Berlin: Springer-Verlag,

1989. P. 70–73.

34. Полубояринов П.А., Моисеева И.Я., Гле-

бова Н.Н. Определение продуктов взаимодействия

селенита натрия и аминокислоты селеноцистина с

восстановленным глутатионом методом ВЭЖХ //

Известия ВУЗов. Поволжский регион. Естественные

науки. 2016. Т. 16. № 4. С. 77–87.

35. Czauderna M., Samochocka K. Selenium

incorporation into sulphur amino acids and glutathione

and the stability of the incorporation products // J.

Labelled Comp. and Radiopharmaceut. 1981. V. 18.

№ 6. P. 829–854.

36. Гмошинский И.В., Мазо В.К., Тутельян

В.А., Хотимченко С.А. Микроэлемент селен: роль

в процессах жизнедеятельности // Экология моря.

2000. Т. 54. С. 5–19.

37. Pallud S., Lennon A.M., Ramauge M., Gavaret

J.M., Croteau W., Pierre M., Courtin F., Germain D.L.

Expression of the type II iodothyronine deiodinase in

cultured rat astrocytes is selenium-dependent // J. Biol.

Chem. 1997. V. 272 № 29. P. 18104–18110.

38. Полубояринов П.А., Лещенко П.П., Мо-

исеева И.Я., Колесникова С.Г., Эпштейн Н.Б.

Механизм реакции элиминирования селена в ди-

ацетофенонилселениде под действием восстанов-

Res. 1997; 14(11): 1568-1573.

27. Zhang J., Wang X., Xu T. Elemental selenium

at nano size (Nano-Se) as a potential chemopreventive

agent with reduced risk of selenium toxicity: Comparison

with Se-methylselenocysteine in mice. Toxicol. Sci.

2008; 101(1): 22-31.

28. Zhou X., Wang Y. Inuence of dietary nano

elemental selenium on growth performance, tissue

selenium distribution, meat quality, and glutathione

peroxidase activity in Guangxi Yellow chicken. Poult.

Sci. 2011; 90(3): 680-686.

29. Zhang J.S., Gao X.Y., Zhang L.D., Bao Y.P.

Biological eects of a nano red elemental selenium.

Biofactors. 2001; 15(1): 27-38.

30. Palomo-Siguero M., Madrid Y. Exploring the

behavior and metabolic transformations of SeNPs in

exposed lactic acid bacteria. Eect of nanoparticles

coating agent. Int. J. Mol. Sci. 2017; 18(8): 1712. doi.

org/10.3390/ijms18081712.

31. Gather H.E. Selenotrisuldes. Formation by

reaction of thiols with selenious acid. Biochemistry.

1968; 7: 2898-2905.

32. Gather H.E. Reduction of the selenotrisulfide

derivarive of glutathione to a persulfide analog by

glutathione reductase. Biochemistry. 1971; 10: 4089-

4098.

33. Seko Y., Saito Y., Kitahara J., Imura N. Active

oxygen generation by the reaction of selenite with

reduced glutathione in vitro. In: Selenium in biology and

medicine. Ed. A. Wendel. Berlin: Springer-Verlag, 1989:

70-73.

34. Poluboyarinov P.A., Moiseeva I.Ya., Glebova

N.N. Determination of the interaction products of

sodium selenite and the amino acid selenocystine

with reduced glutathione by HPLC. Izvestiya vysshih

uchebnyh zavedenij. Povolzhskij region. Estestvennye

nauki. (University Proceedings. Volga region. Natural

Sciences). 2016; 16(4): 77-87. (in Russ.)

35. Czauderna M., Samochocka K. Selenium

incorporation into sulphur amino acids and glutathione

and the stability of the incorporation products. J.

Labelled Compounds and Radiopharmaceut. 1981;

18(6): 829-854.

36. Gmoshinski I.V., Mazo V.K., Tutelyan V.A.,

Khotimchenko S.A. Selenium microelement: Its role

in vitality processes. Ekologiya morya (Ecology of the

Sea). 2000; 54: 5-19. (in Russ.)

37. Pallud S., Lennon A.M., Ramauge M., Gavaret

J.M., Croteau W., Pierre M., Courtin F., Germain D.L.

Expression of the type II iodothyronine deiodinase in

cultured rat astrocytes is selenium-dependent. J. Biol.

Chem. 1997; 272(29): 18104-18110.

38. Poluboyarinov P.A., Leshchenko P.P., Moiseeva

I.Ya., Kolesnikova S.G., Epshtein N.B. The mechanism

of selenium elimination reaction in diacetophenonyl

29Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

П.А. Полубояринов, Д.Г. Елистратов, В.И. Швец

ленного глутатиона // Журн. аналит. химии. 2017.

Т. 72. № 7. С. 633–638.

39. Полубояринов П.А., Лещенко П.П. Каче-

ственная реакция на цистеин, восстановленный глу-

татион и диацетофенонилселенид // Журн. аналит.

химии. 2013. Т. 68. № 11. С. 1063–1066.

40. Полубояринов П.А., Голубкина Н.А. Изуче-

ние биохимической функции селена и его влияние на

содержание белковых фракций и активность перок-

сидазы в проростках кукурузы // Физиология расте-

ний. 2015. Т. 62. № 3. С. 396–403.

41. Sies H. Ebselen, a selenoorganic compound as

glutathione peroxidase mimic // Free Radic. Biol. Med.

1993. V. 14. № 3. P. 313–323.

42. Maiorino M., Roveri A., Coassin M., Ursini

F. Kinetic mechanism and substrate specicity of

glutathione peroxidase activity of ebselen (PZ51) //

Biochem Pharmacol. 1988. V. 37. № 11. P. 2267–2271.

43. Nogueira C.W., Zeni G., Rocha J.B.

Organoselenium and organotellurium compounds:

Toxicology and pharmacology // Chem. Rev. 2004. V.

104. № 12. P. 6255–6285.

44. Jacob C., Maret W., Vallee B.L. Ebselen, a

selenium containing redox drug, releases zinc from

metallothionein // Biochem. Biophys. Res. Commun.

1998. V. 248. № 3. P. 569–573.

45. Xu K.H., Zhang Y., Tang B., Laskin J., Roach

P.J., Chen H. Study of highly selective and efficient

thiol derivatization using selenium reagents by mass

spectrometry // Anal. Chem. 2010. V. 82. № 16. P.

6926–6932.

46. Schewe C., Schewe T., Wendel A. Strong

inhibition of mammalian lipoxygenases by the

antiinammatory selenoorganic compound ebselen in

the absence of glutathione // Biochem. Pharmacol. 1994.

V. 48. № 1. P. 65–74.

47. Walther M., Holzhutter H.G., Kuban R.J.,

Wiesner R., Rathmann J., Kuhn H. The inhibition of

mammalian 15-lipoxygenases by the anti-inammatory

drug ebselen: Dual-type mechanism involving covalent

linkage and alteration of the iron ligand sphere // Mol.

Pharmacol. 1999. V. 56. № 1. P. 196–203.

48. Hattori R., Yui Y., Shinoda E., Inoue R.,

Aoyama T., Masayasu H., Kawai C., Sasayama S.

Eect of ebselen on bovine and rat nitric oxide synthase

activity is modied by thiols // Jpn. J. Pharmacol. 1996.

V. 72. № 2. P. 191–193.

49. Smith S.M., Min J., Ganesh T., Diebold B.,

Kawahara T., Zhu Y., McCoy J., Sun A., Snyder J.P., Fu

H., Du Y., Lewis I., Lambeth J.D. Ebselen and congeners

inhibit NADPH oxidase 2-dependent superoxide

generation by interrupting the binding of regulatory

subunits // Chem. Biol. 2012. V. 19. № 6. P. 752–763.

50. Mishra B., Priyadarsini K.I., Mohan H., Mugesh

G. Horseradish peroxidase inhibition and antioxidant

selenide under the action of reduced glutathione. Zhurnal

analiticheskoy khimii (Russian Journal of Analytical

Chemistry). 2017; 72(7): 633-638. (in Russ.)

39. Poluboyarinov P.A., Leshchenko P.P.

Qualitative reaction to cysteine, reduced glutathione and

diacetophenonyl selenide. Zhurnal analiticheskoy khimii

(Russian Journal of Analytical Chemistry). 2013; 68(11):

1063-1066. (in Russ.)

40. Poluboyarinov P.A., Golubkina N.A. The study

of the biochemical function of selenium and its eect

on the content of protein fractions and the activity of

peroxidase in corn seedlings. Fiziologiya rasteniy (Plant

Physiology). 2015; 62(3): 396-403. (in Russ.)

41. Sies H. Ebselen, a selenoorganic compound as

glutathione peroxidase mimic. Free Radic. Biol. Med.

1993; 14(3): 313-323.

42. Maiorino M., Roveri A., Coassin M., Ursini

F. Kinetic mechanism and substrate specicity of

glutathione peroxidase activity of ebselen (PZ51).

Biochem. Pharmacol. 1988; 37(11): 2267-2271.

43. Nogueira C.W., Zeni G., Rocha J.B.

Organoselenium and organotellurium compounds:

Toxicology and pharmacology. Chem. Rev. 2004;

104(12): 6255-6285.

44. Jacob C., Maret W., Vallee B.L. Ebselen, a

selenium containing redox drug, releases zinc from

metallothionein. Biochem. Biophys. Res. Commun.

1998; 248(3): 569-573.

45. Xu K.H., Zhang Y., Tang B., Laskin J., Roach

P.J., Chen H. Study of highly selective and ecient

thiol derivatization using selenium reagents by mass

spectrometry. Anal. Chem. 2010; 82(16): 6926-6932.

46. Schewe C., Schewe T., Wendel A. Strong

inhibition of mammalian lipoxygenases by the

antiinammatory selenoorganic compound ebselen in

the absence of glutathione. Biochem. Pharmacol. 1994;

48(1): 65-74.

47. Walther M., Holzhutter H.G., Kuban R.J.,

Wiesner R., Rathmann J., Kuhn H. The inhibition of

mammalian 15-lipoxygenases by the anti-inammatory

drug ebselen: Dual-type mechanism involving covalent

linkage and alteration of the iron ligand sphere. Mol.

Pharmacol. 1999; 56(1): 196-203.

48. Hattori R., Yui Y., Shinoda E., Inoue R., Aoyama

T., Masayasu H., Kawai C., Sasayama S. Eect of

ebselen on bovine and rat nitric oxide synthase activity

is modied by thiols. Jpn. J. Pharmacol. 1996; 72(2):

191-193.

49. Smith S.M., Min J., Ganesh T., Diebold B.,

Kawahara T., Zhu Y., McCoy J., Sun A., Snyder J.P., Fu

H., Du Y., Lewis I., Lambeth J.D. Ebselen and congeners

inhibit NADPH oxidase 2-dependent superoxide

generation by interrupting the binding of regulatory

subunits. Chem. Biol. 2012; 19(6): 752-763.

50. Mishra B., Priyadarsini K.I., Mohan H., Mugesh

30 Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

Метаболизм и механизм токсичности селенсодержащих препаратов, используемых для коррекции дефици-

та микроэлемента селена

activity of ebselen and related organoselenium

compounds // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2006. V. 16.

№ 20. P. 5334–5338.

51. Tabuchi Y., Ogasawara T., Furuhama K.

Mechanism of theinhibition of hog gastric H+, K+-

ATPase by the selenoorganic compound ebselen //

Arzneimittelforschung. 1994. V. 44. № 1. P. 51–54.

52. Borges V.C., Rocha J.B., Nogueira C.W. Eect

of diphenyldiselenide, diphenyl ditelluride and ebselen

on cerebral H+, K+-ATPase activity in rats // Toxicology.

2005. V. 215. № 3. P. 191–197.

53. Terentis A.C., Freewan M., Sempertegui

Plaza T.S., Raftery M.J., Stocker R., Thomas S.R. The

selenazal drug ebselen potently inhibits indoleamine

2,3-dioxygenase by targeting enzyme cysteine residues

// Biochemistry. 2010. V. 49. № 3. P. 591–600.

54. Xia R., Ganther H.E., Egge A., Abramson J.J.

Selenium compounds modulate the calcium release

channel/ryanodine receptor of rabbit skeletal muscle by

oxidizing functional thiols // Biochem. Pharmacol. 2004.

V. 67. № 11. P. 2071–2079.

55. Parnham M.J., Sies H. The early research and

development of ebselen // Biochem. Pharmacol. 2013.

V. 86. № 9. P. 1248–1253.

56. Masumoto H., Hashimoto K., Nakaoka M.,

Hakusui H. Metabolism of ebselen (DR-3305) // Relation

to the Antioxidant Activity. 1995. V. 10. P. 158–161.

57. Блинохватов А.Ф. 9-R-сим-нонагидро-10-ок-

са(халькогена) антрацены и соли 9-R-сим-октаги-

дро-10-оксониа (халькогенониа) антрацена: дис. …

д-ра хим. наук. Саратов: СГУ, 1993. 378 с.

58. Боряев Г.И. Использование кленбутерола в

комплексе с органическими соединениями цинка и

селена с целью повышения продуктивности и рези-

стентности цыплят-бройлеров: дис. … канд. биол.

наук. Боровск, 1992. 128 с.

59. Забродский П.Ф., Древко Б.И., Мандыч В.Г.,

Германчук В.Г., Балашов С.В., Кузьмин А.В. Изме-

нение токсичности и иммунотоксичности тетрахлор-

метана и карбофоса под влиянием 2,4,6-трифе-

нил-4Н-селенопирана и их связь с Р-450 зависимой

монооксигеназной системой // Эксперим. и клинич.

фармакология. 2008. Т. 71. № 6. С. 42–44.

60. Полубояринов П.А., Лещенко П.П., Ари-

повский А.В. Кислотно-катализируемый гидролиз

селенопирана // Башкирский химический журнал.

2016. Т. 23. № 1. С. 22–29.

61. Голубкина Н.А., Соколов Я.А., Хотимченко

С.А., Тихонов В.П., Цыб А.Ф. Оценка селенового

статуса организма при приеме селенопирана // Ми-

кроэлементы в медицине. 2005. № 6. С. 33–36.

62. Саноцкий И.В. Селекор. Биологическое дей-

ствие. М.: Mageric, 2006. 206 c.

63. Korbas M., O’Donoghue J.L., Watson G.E.,

Pickering I.J., Singh S.P., Myers G.J., Clarkson T.W.,

G. Horseradish peroxidase inhibition and antioxidant

activity of ebselen and related organoselenium

compounds. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2006; 16(20):

5334-5338.

51. Tabuchi Y., Ogasawara T., Furuhama K.

Mechanism of theinhibition of hog gastric H+, K+-

ATPase by the selenoorganic compound ebselen.

Arzneimittelforschung. 1994; 44(1): 51-54.

52. Borges V.C., Rocha J.B., Nogueira C.W. Eect

of diphenyldiselenide, diphenyl ditelluride and ebselen

on cerebral H+, K+-ATPase activity in rats. Toxicology.

2005; 215(3): 191-197.

53. Terentis A.C., Freewan M., Sempertegui

Plaza T.S., Raftery M.J., Stocker R., Thomas S.R. The

selenazal drug ebselen potently inhibits indoleamine

2,3-dioxygenase by targeting enzyme cysteine residues.

Biochemistry. 2010; 49(3): 591-600.

54. Xia R., Ganther H.E., Egge A., Abramson J.J.

Selenium compounds modulate the calcium release

channel/ryanodine receptor of rabbit skeletal muscle by

oxidizing functional thiols. Biochem. Pharmacol. 2004;

67(11): 2071-2079.

55. Parnham M.J., Sies H. The early research and

development of ebselen. Biochem. Pharmacol. 2013;

86(9): 1248-1253.

56. Masumoto H., Hashimoto K., Nakaoka M.,

Hakusui H. Metabolism of ebselen (DR-3305). Relation

to the Antioxidant Activity. 1995; 10: 158-161.

57. Blinokhvatov A.F. 9-R-sim-nonahydro-10-oxa

(chalcogen) anthracenes and salts of 9-R-sim-octahydro-

10-oxonia (chalcogenonia) anthracene: D.Sc. (Chem.)

thesis. Saratov.: SGU, 1993. 378 p. (in Russ.)

58. Boryaev G.I. The use of clenbuterol in

combination with organic compounds of zinc and

selenium in order to increase the productivity and

resistance of broiler chickens: Ph.D. (Biol.) thesis.

Borovsk, 1992. 128 p. (in Russ.)

59. Zabrodskiy P.F., Drevko B.I., Mandych

V.G., Germanchuk V.G., Balashov S.V., Kuzmin A.V.

The change of toxicity of carbon tetrachloride and

immunotoxicity and malathion under the inuence of

2,4,6-triphenyl-4H-selenopyrane and their relationship

with P-450 dependent monooxygenase system.

Eksperimentalnaya i klinicheskaya farmakologiya.

(Experimental and Clinical Pharmacology). 2008; 71(6):

42-44. (in Russ.)

60. Poluboyarinov P.A., Leshchenko P.P., Aripovsky

A.V. Acid-catalyzed hydrolysis of selenopyran.

Bashkirskiy khimicheskiy zhurnal (Bashkir Chemical

Journal). 2016; 23(1): 22-29. (in Russ.)

61. Golubkina N.A., Sokolov Ya.A., Khotimchenko

S.A., Tikhonov V.P., Tsib A.F. Evaluation of the selenium

status in persons consuming selenopyran. Mikroelementy

v meditsine (Trace Elements in Medicine). 2005; 6: 33-

36. (in Russ.)

31Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

П.А. Полубояринов, Д.Г. Елистратов, В.И. Швец

George G.N. The chemical nature of mercury in human

brain following poisoning or environmental exposure //

ACS Chem. Neurosci. 2010. № 1. P. 810–818.

64. Esaki N., Nakamura T., Tanaka H., Soda K.

Selenocysteine lyase, a novel enzyme that specically

acts on selenocysteine. Mammalian distribution and

purication and properties of pig liver enzyme // J. Biol.

Chem. 1982. № 257. P. 4386–4391.

65. Ortega R., Carmona A., Llorens I., Solari P.L.

X-ray absorption spectroscopy of biological samples.

A tutorial // J. Anal. At. Spectrom. 2012. № 27. P.

2054–2065.

66. Okuno T., Kubota T., Kuroda T., Ueno H.,

Nakamuro K. Contribution of enzymic alpha, gamma-

elimination reaction in detoxication pathway of

selenomethionine in mouse liver // Toxicol. Appl.

Pharmacol. 2001. № 176. P. 18–23.

67. Suzuki K.T., Kurasaki K., Suzuki N.

Selenocysteine beta-lyase and methylselenol demethylase

in the metabolism of Se-methylated selenocompounds

into selenide // Biochim. Biophys. Acta Gen. Subj. 2007.

№ 1770. P. 1053–1061.

68. Aitken J.B., Levina A., Lay P.A. Studies on

the biotransformations and biodistributions of metal-

containing drugs using X-ray absorption spectroscopy //

Curr. Top. Med. Chem. 2011. № 11. P. 553–571.

69. Combs G.F. Biomarkers of selenium status //

Nutrients. 2015. V. 7. № 4. P. 2209–2236.

70. Diplock A.T. Metabolic aspects of selenium

action and toxicity // CRC Crit. Rev. Toxicol. 1976. V. 4.

№ 3. P. 271–329.

71. Maier K.J., Knight A.W. Ecotoxicology of

selenium in freshwater systems // Rev. Environ. Contam.

Toxicol. 1994. V. 134. P. 31–48.

72. Hateld D.L., Gladyshev V.N. How selenium

has altered our understanding of the genetic code // Mol.

Cell. Biol. 2002. V. 22. P. 3565–3576.

73. Rayman M.P. The use of high-selenium yeast to

raise selenium status: How does it measure up? // Br. J.

Nutr. 2004. V. 92. P. 557–573.

74. Berry M.J., Banu L., Harney J.W., Larsen P.R.

Functional characterization of the eukaryotic SECIS

elements which direct selenocysteine insertion at UGA

codons // EMBO J. 1993. V. 12. № 8. P. 3315–3322.

75. Nakamuro K., Okuno T., Hasegawa T.

Metabolism of selenoamino acids and contribution of

selenium methylation to their toxicity // J. Health Sci.

2000. V. 46. № 6. P. 418–421.

76. Hasegawa T., Mihara M., Okuno T., Nakamuro

K., Sayato Y. Chemical form of selenium-containing

metabolite in small intestine and liver of mice following

orally administered selenocystine // Arch. Toxicol. 1995.

№ 69. P. 312–317.

77. Hasegawa T., Okuno T., Nakamuro K., Sayato

Y. Identication and metabolism of selenocysteine-

62. Sanotsky I.V. Selecor. Biological action. М.:

Mageric Publ., 2006. 206 p. (in Russ.)

63. Korbas M., O’Donoghue J.L., Watson G.E.,

Pickering I.J., Singh S.P., Myers G.J., Clarkson T.W.,

George G.N. The chemical nature of mercury in human

brain following poisoning or environmental exposure.

ACS Chem. Neurosci. 2010; 1: 810-818.

64. Esaki N., Nakamura T., Tanaka H., Soda K.

Selenocysteine lyase, a novel enzyme that specically

acts on selenocysteine. Mammalian distribution and

purication and properties of pig liver enzyme. J. Biol.

Chem. 1982; 257: 4386-4391.

65. Ortega R., Carmona A., Lorens I., Solari P.L.

X-ray absorption spectroscopy of biological samples. J.

Anal. At. Spectrom. 2012; 27: 2054-2065.

66. Okuno T., Kubota T., Kuroda T., Ueno H.,

Nakamuro K. Contribution of enzymic alpha, gamma-

elimination reaction in detoxication pathway of

selenomethionine in mouse liver. Toxicol. Appl.

Pharmacol. 2001; 176: 18-23.

67. Suzuki K.T., Kurasaki K., Suzuki N.

Selenocysteine beta-lyase and methylselenol demethylase

in the metabolism of Se-methylated selenocompounds

into selenide. Biochim. Biophys. Acta Gen. Subj. 2007;

1770: 1053-1061.

68. Aitken J.B., Levina A., Lay P.A. Studies on

the biotransformations and biodistributions of metal-

containing drugs using X-ray absorption spectroscopy.

Curr. Top. Med. Chem. 2011; 11: 553-571.

69. Combs G.F. Biomarkers of selenium status.

Nutrients. 2015; 7(4): 2209-2236.

70. Diplock A.T. Metabolic aspects of selenium action

and toxicity. CRC Crit. Rev. Toxicol. 1976; 4: 271-329.

71. Maier K.J., Knight A.W. Ecotoxicology of

selenium in freshwater systems. Rev. Environ. Contam.

Toxicol. 1994; 134: 31-48.

72. Hateld D.L., Gladyshev V.N. How selenium

has altered our understanding of the genetic code. Mol.

Cell. Biol. 2002; 22: 3565-3576.

73. Rayman M.P. The use of high-selenium yeast

to raise selenium status: How does it measure up? Br. J.

Nutr. 2004; 92: 557-573.

74. Berry M.J., Banu L., Harney J.W., Larsen P.R.

Functional Characterization of the eukaryotic SECIS

Elements which direct selenocysteine insertion at UGA

codons. EMBO J. 1993; 12(8): 3315-3322.

75. Nakamuro K., Okuno T., Hasegawa T.

Metabolism of selenoamino acids and contribution of

selenium methylation to their toxicity. J. Health Sci.

2000; 46(6): 418-421.

76. Hasegawa T., Mihara M., Okuno T., Nakamuro

K., Sayato Y. Chemical form of selenium-containing

metabolite in small intestine and liver of mice following

orally administered selenocystine. Arch. Toxicol. 1995;

69: 312-317.

32 Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

Метаболизм и механизм токсичности селенсодержащих препаратов, используемых для коррекции дефици-

та микроэлемента селена

glutathione selenenyl sulde (CySeSG) in small intestine

of mice orally exposed to selenocystine // Arch. Toxicol.

1996. V. 71. P. 39–44.

78. Chen T., Wong Y.S. Selenocystine induces

apoptosis of A375 human melanoma cells by

activating ROS-mediated mitochondrial pathway and

p53 phosphorylation // Cell. Mol. Life Sci. 2008. V.

65. № 17. P. 2763–2775.

79. Chen T., Wong Y.S. Selenocystine induces

reactive oxygen species-mediated apoptosis in human

cancer cells // Biomed. Pharmacother. 2009. V. 63 № 2.

P. 105–113.

80. Галочкин В.А., Галочкина В.П. Органиче-

ские и минеральные формы селена, их метаболизм,

биологическая доступность и роль в организме //

Сельскохозяйственная биология. 2011. № 4. С. 3–15.

81. Imai T., Mihara H., Kurihara T., Esaki N.

Selenocysteine is selectively taken up by red blood cells

// Biosci. Biotechnol. Biochem. 2009. V. 73. № 12. P.

2746–2748.

82. Sayato Y., Hasegawa T., Taniguchi S., Maeda H.,

Ozaki K., Narama I, Nakamuro K. Acute and subacute

oral toxicity of selenocystine in mice // Jap. J. Toxicol.

Environ. Health. 1993. V. 39. № 4. P. 289–296.

83. Klug H.L., Moxon A.L., Petersen D.F., Painter

E.P. Inhibition of rat liver succinic dehydrogenase by

selenium compounds // J. Pharmacol. Exp. Ther. 1953.

V. 108. № 4. P. 437–441.

84. Ostadalova I., Babicky A. Toxic eect of various

selenium compounds on the rat in the early postnatal

period // Arch. Toxicol. 1980. V. 45. № 3. P. 207–211.

85. Беленький М.Л. Элементы количественной

оценки фармакологического эффекта. Л.: Медгиз,

1963. 152 с.

86. Ganther H.E.; Lawrence J.R. Chemical

transformations of selenium in living organisms.

Improved forms of selenium for cancer prevention //

Tetrahedron. 1997. № 53. P. 12299–12310.

87. George G.N., Pickering I.J., Pushie M.J.,

Nienaber K., Hackett M.J., Ascone I., Hedman B.,

Hodgson K.O., Aitken J.B., Levina A. X-ray-induced

photo-chemistry and X-ray absorption spectroscopy of

biological samples // J. Synchrotron Radiat. 2012. № 19.

P. 875–886.

88. Kim T., Jung U., Cho D., Chung A. Se-

Methylselenocysteine induces apoptosis through caspase

activation in HL-60 cells // Carcinogenesis. 2001. V. 22.

№ 4. P. 559–565.

89. Weekley C. M., Aitken J. B., Finney L., Vogt

S., Witting P.K., Harris H.H. Selenium metabolism

in cancer cells: The combined application of XAS

and XFM techniques to the problem of selenium

speciation in biological systems // Nutrients. 2013. V.

5. № 5. P. 1734–1756.

90. Yang H., Jia X. Safety evaluation of Se-

77. Hasegawa T., Okuno T., Nakamuro K., Sayato

Y. Identication and metabolism of selenocysteine-

glutathione selenenyl sulde (CySeSG) in small intestine

of mice orally exposed to selenocystine. Arch. Toxicol.

1996; 71: 39-44.

78. Chen T., Wong Y.S. Selenocystine induces

apoptosis of A375 human melanoma cells by activating

ROS-mediated mitochondrial pathway and p53

phosphorylation. Cell Mol. Life Sci. 2008; 65(17):

2763-2775.

79. Chen T., Wong Y.S. Selenocystine induces

reactive oxygen species-mediated apoptosis in human

cancer cells. Biomed. Pharmacother. 2009; 63(2):

105-113.

80. Galochkin V.A., Galochkina V.P. Organic I

and mineral forms of selenium, metabolism, biological

availability and role. Selskohhozyajstvennaya biologiya

(Agricultural Biology). 2011; 4: 3-15. (in Russ.)

81. Imai T., Mihara H., Kurihara T., Esaki N.

Selenocysteine is selectively taken up by red blood cells.

Biosci. Biotechnol. Biochem. 2009; 73(12): 2746-2748.

82. Sayato Y., Hasegawa T., Taniguchi S., Maeda H.,

Ozaki K., Narama I., Nakamuro K. Acute and subacute

oral toxicity of selenocystine in mice. Jap. J. Toxicol.

Environ. Health. 1993; 39(4): 289-296.

83. Klug H.L., Moxon A.L., Petersen D.F., Painter

E.P. Inhibition of rat liver succinic dehydrogenase by

selenium compounds. J. Pharmacol. Exp. Ther. 1953;

108(4): 437-441.

84. Ostadalova I., Babicky A. Toxic eect of various

selenium compounds on the rat in the early postnatal

period. Arch. Toxicol. 1980; 45(3): 207-211.

85. Belenky M.L. Elements of quantitative

evaluation of the pharmacological eect. Leningrad:

Medgiz Publ., 1963. 152 p. (in Russ.)

86. Ganther H.E., Lawrence J.R. Chemical

transformations of selenium in living organisms.

Improved forms of selenium for cancer prevention.

Tetrahedron. 1997; 53: 12299-12310.

87. George G.N., Pickering I.J., Pushie M.J.,

Nienaber K., Hackett M.J., Ascone I., Hedman B.,

Hodgson K.O., Aitken J.B., Levina A. X-ray-induced

photo-chemistry and X-ray absorption spectroscopy of

biological samples. J. Synchrotron Radiat. 2012; 19:

875-886.

88. Kim T., Jung U., Cho D., Chung A. Se-

Methylselenocysteine induces apoptosis through caspase

activation in HL-60 cells. Carcinogenesis. 2001; 22(4):

559-565.

89. Weekley C. M., Aitken J. B., Finney L., Vogt

S., Witting P.K., Harris H.H. Selenium metabolism in

cancer cells: The combined application of XAS and

XFM techniques to the problem of selenium speciation

in biological systems. Nutrients. 2013; 5(5): 1734-1756.

90. Yang H., Jia X. Safety evaluation of Se-

33Тонкие химические технологии / Fine Chemical Technologies 2019 том 14 № 1

П.А. Полубояринов, Д.Г. Елистратов, В.И. Швец

methylselenocysteine as nutritional selenium

supplement: Acute toxicity, genotoxicity and subchronic

toxicity // Regul. Toxicol. Pharmacol. 2014. V. 70. № 3.

P. 720–727.

91. Connell K.P., Portman O.W. Toxicity of dimethyl

selenide in the rat and mouse // Proc. Soc. Exp. Biol.

Med. 1952. V. 79. № 2. P. 230–231.

92. Cummins L.M., Kimura E.T. Safety evaluation

of selenium sulde antidan-dru shampoos // Toxicol.

Appl. Pharmacol. 1971. V. 20. № 1. P. 89–90.

93. Родионова Т.Н. Фармакодинамика селеноор-

ганических препаратов и их применение в животно-

водстве: автореф. дис. … д-ра биол. наук. Краснодар:

Кубан. гос. аграр. ун-т, 2004. 45 с.

94. https://www.alfa.com/ru/content/msds/USA/

J63190.pdf

methylselenocysteine as nutritional selenium

supplement: acute toxicity, genotoxicity and subchronic

toxicity. Regul. Toxicol. Pharmacol. 2014; 70(3): 720-

727.

91. Connell K.P., Portman O.W. Toxicity of dimethyl

selenide in the rat and mouse. Proc. Soc. Exp. Biol. Med.

1952; 79(2): 230-231.

92. Cummins L.M., Kimura E.T. Safety evaluation

of selenium sulde antidan-dru shampoos. Toxicol.

Appl. Pharmacol. 1971; 20(1): 89-90.

93. Rodionova T.N. Pharmacodynamics of seleno-

organic preparations and their use in animal husbandry:

abstract of dissertation ... D. Sc. (Biol.). Krasnodar:

Kuban. State Agrarian Univ., 2004. 45 p. (in Russ.)

94. https://www.alfa.com/ru/content/msds/USA/

J63190.pdf

Об авторах:

Полубояринов Павел Аркадьевич, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, заведующий кафедрой

«Инженерная экология» ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства» (Россия,

440028, г. Пенза, ул. Германа Титова, 28).

Елистратов Дмитрий Геннадьевич, директор ООО «Парафарм» (Россия, 440033, г. Пенза, ул. Калинина,

116-а).

Швец Виталий Иванович, доктор химических наук, академик РАН, профессор кафедры биотехнологии и

промышленной фармации Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский

технологический университет (Россия. 119571, Москва, пр. Вернадского, 86).

About the authors:

Pavel A. Poluboyarinov, Ph.D. (Agriculture), Associate Professor, Head of the Chair “Engineering Ecology”, Penza

State University of Architecture and Construction (28, Germana Titova st., Penza, 440028, Russia).

Dmitry G. Elistratov, Director of Parafarm Ltd (116a, Kalinina st., Penza, 440033, Russia).

Vitaly I. Shvets, D.Sc. (Chemistry), Academician of the RAS, Professor of the Chair of Biotechnology and Industrial

Pharmacy, M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies, MIREA – Russian Technological University (86, Vernadskogo

pr., Moscow, 119571, Russia).

Для цитирования: Полубояринов П.А., Елистратов Д.Г., Швец В.И. Метаболизм и механизм токсичности селенсо-

держащих препаратов, используемых для коррекции дефицита микроэлемента селена // Тонкие химические технологии /

Fine Chemical Technologies. 2019. Т. 14. № 1. С. ХХ–YY. DOI: 10.32362/2410-6593-2019-14-1-XX-YY

For citation: Poluboyarinov P.A., Elistratov D.G., Shvets V.I. Metabolism and mechanism of toxicity of selenium containing

supplements used for optimizing the human selenium status. Tonkie khimicheskie tekhnologii / Fine Chemical Technologies. 2019;

14(1): ХХ-YY. (in Russ.). DOI: 10.32362/2410-6593-2019-14-1-XX-YY

Coulometric Titration as a Tool to Compare the Antioxidant Capacity of Selenium and Sulfur Containing Substances and Selenocystine Mimetic Properties

Preprint

Full-text available

Jun 2024

Sulfur and selenium-containing organic compounds (amino acids and xenobiotics) have received interests as potential medicines, sources of the selenium and antioxidants. The purpose of the study was to comparatively investigate the antioxidant capacity of sulfur- and selenium-containing amino acids, xenobiotics and the study of possible mimetic properties of selenocystine. To evaluate the antioxidant capacity, coulometric oxidation with electrogenerated bromine was used. Methionine, cystine and selenocystine react with bromine quickly and quantitatively. Diacetophenonyl selenide, ebselen and selenopyran are oxidized nonstoichiometrically, but show high antioxidant capacity. We hypothesized that selenium xenobiotcs might be exert prolonged antioxidant effect. Conditions have been optimized to determine antioxidant capacity of selenium and sulfur substances in water and methanol. We proposed theory and reactions schemes for the interaction of bromine with methionine, cystine, selenocystine diacetophenonylselenide, ebselen, thiopyran and selenopyran. Antioxidant capacities in both water and methanol decrease in the following order: L-cystine > L-selenocystine > methionine. Sulfur-containing substances in methanol show higher antioxidant capacity than selenium-containing antioxidants. Among selenium-containing xenobiotics, DAPS shows the highest antioxidant capacity (comparable to cystine). Selenopyran and ebselen are less active as antioxidants. Diselenide bond is a selenocystin chromophore for its UV-assay. For the first time we demonstrated the ability of selenocystine to be actively involved in redox reactions and to act as a mimetic, a low-molecular-weight analogue of glutathione peroxidase.

THE BIOLOGICAL ROLE OF SELENIUM (LITERATURE REVIEW)

Article

Jun 2023

Micro- and macroelements play a significant role in the unimpaired functioning of all organs and systems. Important essential trace elements include selenium, which plays a crucial role in many physiological processes, including immune responses. The purpose is to generalize available data on the effect of selenium on the functioning of various organs and systems of the human body. Materials and methods. This literature review presents data on the effect of selenium on the body, published in domestic and foreign literature sources. Results. Selenium belongs to essential trace elements; it is a part of various proteins and enzymes that have cytoprotective, antitumor, antimutagenic effects. In addition, selenium participates in the functioning of the body's endocrine, reproductive, immune and antioxidant systems, although it was previously considered one of the most toxic trace elements. Many studies have been devoted to the analysis of selenium's effect on the processes of carcinogenesis and prevention of the development of tumor processes of various localization. Selenium-containing enzymes play one of the leading roles in anti-carcinogenic action, as they take part in the antioxidant defense of the body, regulate apoptosis and cell proliferation, protect desoxyribonucleic acid from damage, affect the metabolism and detoxification of carcinogens. Conclusions. The study of selenium's antitumor effect is of the greatest interest at present, since the number of patients with oncopathology is increasing every year.

Toxicological effects of selenium nanoparticles in laboratory animals: A review

Article

Jun 2023
J APPL TOXICOL

This paper provides a comprehensive summary of the main toxicological studies conducted on selenium nanoparticles (NPs) using laboratory animals, up until February 28, 2023. A literature search revealed 17 articles describing experimental studies conducted on warm-blooded animals. Despite some uncertainties, in vivo studies have demonstrated that selenium NPs have an adverse effect on laboratory animals, as evidenced by several indicators of general toxic action. These effects include reductions of body mass, changes in hepatotoxicity indices (increased enzyme activity and accumulation of selenium in the liver), and the possibility of impairment of fatty acid, protein, lipid, and carbohydrate metabolisms. However, no specific toxic action attributable solely to selenium has been identified. The LOAEL and NOAEL values are contradictory. The NOAEL was 0.22 mg/kg body weight per day for males and 0.33 mg/kg body weight per day for females, while the LOAEL was assumed to be a dose of 0.05 mg/kg of nanoselenium. This LOAEL value is much higher for rats than for humans. The relationship between the adverse effects of selenium NPs and exposure dose is controversial and presents a wide typological diversity. Further research is needed to clarify the absorption, metabolism, and long-term toxicity of selenium NPs, which is critical to improving the risk assessment of these compounds.

Effects of selenium oxide nanoparticles on the morphofunctional state of the liver: Experimental data

Article

Mar 2023

Copper smelters are the sources of emission of complex aerosols containing, inter alia, selenium-containing nanoparticles (NPs). It is very difficult to adequately estimate the hazard posed by such particles since available data on them are scarce and have been obtained in comparatively few experimental studies with rather contradicting results. The aim of our study was to determine toxic health effects of selenium-containing nanoparticles more precisely with a focus on liver as a target organ. Liver toxicity following exposure to suspended selenium oxide nanoparticles was investigated in a sub-chronic experiment on outbred male albino rats. The suspension was prepared by laser ablation of 99%-pure selenium plates. We examined ultrastructural changes by electron microscopy, did cytological and histological analyses of the liver, biochemical blood testing and metabolomic blood screening. We observed lesions in the liver and inhibited secretory functions at various levels, from molecular to organismic, in the exposed animals. The microscopic examination showed that the number of normal and normal-vesicular mitochondria in liver cells went down by 7.78 %, p < 0.05; the metabolomic screening established lower levels of glycocholic acid in blood serum, р < 0.001; levels of alanine aminotransferase in blood serum grew by 30 %, p < 0.05; the number of acaryotic hepatocytes demonstrated a 3.1-fold increase, p < 0.05, according to the results of histological assessment of liver specimens. The touch smears of the liver examined showed a 2.2-fold increase in the number of degenerated hepatocytes (p < 0.05). These experimental data can be used to estimate a potential hazard of selenium-containing nanoparticles within social-hygienic monitoring and biomedical predictions of health damage caused by exposure to such NPs. Altered levels of lysophos-phatidylinositol can be a marker of exposure to the examined NPs and necessitate the search for early diagnostic predictors of associated health disorders.

Article

Full-text available

Jan 2025
Farmatsiya

Dedov D.V., Marchenko S.D. Vitamins, iron, zinc, selenium, selenium-containing drugs in the complex prevention of complications and treatment of patients with COVID-19 // Farmaciya (Pharmacy). - 2022. - Vol. 71. - N. 1. - P. 5-9. - doi: 10.29296/25419218-2022-01-01 - https://journals.eco-vector.com/0367-3014/article/view/113612 (In Russian) Дедов Д.В., Марченко С.Д. Витамины, железо, цинк, селен, селенсодержащие лекарственные препараты в комплексной профилактике осложнений и лечении больных COVID-19 // Фармация. - 2022. - Т. 71. - №1. - C. 5-9. - doi: 10.29296/25419218-2022-01-01 - https://journals.eco-vector.com/0367-3014/article/view/113612- https://pharmaciyajournal.ru/ru/25419218-2022-01-01 - https://elibrary.ru/dkfxko - https://elibrary.ru/item.asp?id=47962337 - https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=ru&user=7wHlpYAAAAAJ&cstart=20&pagesize=80&sortby=pubdate&citation_for_view=7wHlpYAAAAAJ:_5tno0g5mFcCAnnotation - ISSN 0367-3014 - eISSN 2541-9218 Introduction. COVID-19 disease is associated with unfavourable prognosis, high mortality of patients, especially when immunity is impaired. It is obvious that the issue of complex prevention of complications and treatment of COVID-19 patients with the use of vitamins, minerals, selenium and selenium-containing drugs has not been fully studied and needs more detailed discussion. Purpose of the study. To study the literature data on Russian and foreign studies on the use of vitamins, minerals, selenium, selenium-containing medicinal preparations in complex prevention of complications and treatment of COVID-19 patients. Material and Methods. A review and analytical study of 2 Russian and 30 foreign articles published in 2011-2021 was performed. Results. Nutritional and immune system disorders were identified in patients with COVID-19. Associations of a balanced diet with inclusion of vitamins A, B, C, D, E, iron, zinc, selenium preparations with the best results of treatment of these patients, as well as the relationship between the nutritional status of the population and the severity of COVID-19 course were shown. The importance of selenium for life, immune system function, and prevention of infectious diseases has been noted. Antioxidant, anti-inflammatory, antiviral properties of selenium at COVID-19 were revealed. Inorganic forms of selenium had high toxicity. Organic forms of selenium (selenocysteine) are more promising for use. The useful properties of Astragalus dasyanthus Pall. plant are shown: its accumulation of organic selenium from soil, content of minerals and antioxidants necessary for humans (vitamins A, E, C, amino acids, bioflavonoids, polysaccharides, terpenes). This plant is used for the production of vitamin and mineral complex SELENBIO for women. Conclusion. Administration of vitamins, minerals, selenium, selenium-containing drugs to patients with COVID-19 undoubtedly requires an individual approach, assessment of the initial content of the trace element in the body, analysis of clinical symptoms and severity of the course of a new coronavirus infection, and consideration of comorbid diseases already present in the patient. Keywords: patients, COVID-19, complex, prophylaxis, vitamins, iron, zinc, selenium, selenium-containing, medicinal, preparations Аннотация Введение. Заболевание COVID-19 связано с неблагоприятным прогнозом, высокой смертностью больных, особенно при нарушении иммунитета. Очевидно, что вопрос комплексной профилактики осложнений и лечения больных COVID-19 с применением витаминов, минеральных веществ, селена и селенсодержащих лекарственных препаратов до конца не изучен и нуждается в более детальном обсуждении. Цель исследования. Изучить данные литературы о российских и зарубежных исследованиях о применении витаминов, минеральных веществ, селена, селенсодержащих лекарственных препаратов в комплексной профилактике осложнений и лечении больных COVID-19. Материал и методы. Выполнено обзорно-аналитическое исследование 2 российских и 30 иностранных статей, опубликованных в 2011-2021 гг. Результаты. У пациентов с COVID-19 выявили нарушение питания и иммунной системы. Показаны ассоциации сбалансированной диеты с включением витаминов A, B, C, D, E, препаратов железа, цинка, селена с лучшими результатами лечения указанных больных, а также связь между статусом питания населения и тяжестью течения COVID-19. Отмечено значение селена для жизни, функции иммунной системы, профилактики инфекционных заболеваний. Выявлено антиоксидантное, противовоспалительное, противовирусное свойства селена при COVID-19. Неорганические формы селена имели высокую токсичность. Органические формы селена (селеноцистеин) более перспективны для применения. Показаны полезные свойства растения Астрагала шерстистоцветкового (Astragalus dasyanthus Pall.): накопление им органического селена из почвы, содержание необходимых человеку минеральных веществ и антиоксидантов (витамины А, Е, С, аминокислоты, биофлавоноиды, полисахариды, терпены). Это растение использовано для производства витаминно-минерального комплекса SELENBIO for women. Заключение. Назначение больным с COVID-19 витаминов, минеральных веществ, селена, селенсодержащих лекарственных препаратов, несомненно, требует индивидуального подхода, оценки исходного содержания микроэлемента в организме, анализа клинических симптомов и тяжести течения новой коронавирусной инфекции, учета уже имеющихся у пациента коморбидных заболеваний. Ключевые слова: больные, COVID-19, комплексная, профилактика, витамины, железо, цинк, селен, селенсодержащие, лекарственные, препараты

Dedov, D. V. Selenium and selenium-containing preparations: importance for the body and prevention of various diseases / D. V. Dedov // Pharmacia. – 2021. – Vol. 70, № 8. – p. 54–56.– https://doi.org/10.29296/25419218-2021-08-09 – EDN PXMPHC – BCI:BCI202200569659 WOS 21 08 24 – https://elibrary.ru/item.asp?id=47395560 – https://pharmaciyajournal.ru/ru/25419218-2021-08-09

Article

Full-text available

Aug 2024

Annotation Introduction. Selenium is a trace element with pronounced catalytic properties. It is an important element for maintaining a healthy physiological state of the body. Selenium takes part in the regulation of immune system functions. Decreased selenium level in patients with heart failure is associated with worsening tolerance to physical activity, quality of life, unfavourable prognosis. Selenium deficiency causes irreversible damage in brain exhaustion. Selenium intake in physiological doses is crucial for human health and reproductive functions. Purpose of the study. To study the literature data on Russian and foreign studies on analysing the significance of selenium and selenium-containing preparations for the body and their role in the prevention of various diseases. Material and Methods. A review and analytical study of 6 Russian and 23 foreign articles was performed. They were published in the period 1994 - 2021. Results. It has been established that biological activity of selenium is determined not only by the dose but also by chemical forms of the trace element. Its anticarcinogenic and cardioprotective effects significantly depend on them. It has been revealed that selenium exists in 2 forms: inorganic (selenate and selenite) and organic (selenomethionine and selenocysteine). The organic form of selenium - selenocysteine - is characterised by higher bioavailability than other selenium derivatives. The source of selenocysteine is the above-ground part of the plant Astragalus woollyleaf. It is used in the production of the vitamin and mineral complex SELENBIO for women. Vitamins C, E and zinc are also important components of SELENBIO for women. Conclusion. The components of SELENBIO for women mutually complement and strengthen each other's action. In general, they provide a powerful total antioxidant effect, reliable protection of the female body from cardiovascular, hormonal, oncological diseases, pathology of the musculoskeletal system, while slowing down the aging process, preserves the beauty and health of the skin, hair, nails. Keywords: value, selenium, selenocystin, selenbio, selenocysteine, organism, prevention, diseases Дедов, Д. В. Селен и селенсодержащие препараты: значение для организма и профилактики различных заболеваний / Д. В. Дедов // Фармация. – 2021. – Т. 70, № 8. – С. 54–56. – https://doi.org/10.29296/25419218-2021-08-09 – EDN PXMPHC – BCI:BCI202200569659 WOS 21 08 24 – https://elibrary.ru/item.asp?id=47395560 – https://pharmaciyajournal.ru/ru/25419218-2021-08-09 Аннотация Введение. Селен – это микроэлемент с ярковыраженными каталитическими свойствами. Он является важным элементом для поддержания здорового физиологического состояния организма. Селен принимает участие в регуляции функций иммунной системы. Снижение уровня селена у пациентов с сердечной недостаточностью связано с ухудшением переносимости физических нагрузок, качества жизни, неблагоприятным прогнозом. Дефицит селена вызывает необратимое поражение при истощении мозга. Потребление селена в физиологических дозах имеет решающее значение для здоровья человека и его репродуктивных функций. Цель исследования. Изучить данные литературы о российских и зарубежных исследованиях по анализу значения селена и селенсодержащих препаратов для организма и их роли в профилактике различных заболеваний. Материал и методы. Выполнено обзорно-аналитическое исследование 6 российских и 23 иностранных статей. Они были опубликованы в период 1994 – 2021 годы. Результаты. Установлено, что биологическая активность селена определяется не только дозой, но и химическими формами микроэлемента. В существенной степени от них зависят его антиканцерогенный и кардиопротекторный эффекты. Выявлено, что селен существует в 2 формах: неорганической (селенат и селенит) и органической (селенометионин и селеноцистеин). Органическая форма селен – селеноцистин – отличается более высокой биологической доступностью, чем другие производные селена. Источником селенцистеина служит надземная часть растения Астрагала шерстистоцветкового. Оно используется для производства витаминно-минерального комплекса SELENBIO for women. Важными компонентами SELENBIO for women также являются витамины С, Е, цинк. Заключение. Компоненты SELENBIO for women взаимно дополняют, усиливают действие друг друга. В целом они обеспечивают мощный суммарный антиоксидантный эффект, надежную защиту женского организма от сердечно-сосудистых, гормональных, онкологических заболеваний, патологии опорно-двигательного аппарата, при этом замедляются процессы старения, сохраняется красота и здоровье кожи, волос, ногтей. Ключевые слова: значение, селен, селеноцистин, селенбио, селеноцистеин, организм, профилактика, заболевания

Relationship between selenium and hematologic markers in overweight and anemic patients

Article

Jan 2024

Anemia is a widespread polyethological disease, one of the possible causes of which is chronic inflammation. In addition, selenium deficiency is also often detected in patients with anemia. In the study, we studied the effect of selenium on iron status in young men with anemia and overweight (since obesity is often associated with chronic inflammation) and the expediency of its use in real clinical practice. The obtained results of treatment of two groups of patients with anemia and overweight who received iron monotherapy and combined therapy with iron and selenium showed that biomarkers of iron status significantly improved with combined treatment with SELENBIO for women than with iron monotherapy (p<0.05). The drug SELENBIO for women has a complex and versatile effect on the human body, has a restorative, immunomodulatory effect, and slows down the aging process due to its antioxidant effect at the cellular level. All components of the drug are physiologically close to the human body and do not disrupt the natural processes occurring in it. The drug SELENBIO for women is highly effective with low toxicity, has a wide range of effects, has a complex harmonizing effect on the body.

КОМПЬЮТЕРНОЕ КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ СЕЛЕНА С ЧЕТВЕРТИЧНЫМИ АММОНИЕВЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ

Article

Dec 2023

THE EFFECT OF SELENIUM ON THE MORPHOLOGY OF THE ADRENAL GLANDS IN MALE RATS

Article

Jun 2023

Natalya Yu. Timofeeva

The relevance of the research and its scientific novelty. Selenium is an important trace element that regulates the functioning of the reproductive, endocrine and immune systems. It has an antioxidant and anti-carcinogenic effect, protects cells and their membranes from the effects of free radicals. The use of selenium leads to an increase in the adaptive-adaptive reactions of the body. The adrenal glands are the first to react to various effects by increased synthesis of catecholamines in acute stress and corticosteroids in chronic stress. The purpose of this research was to study the structure of intact adrenal glands and the reaction of the adrenal glands to the course administration of selenium. Materials and methods. The study examined the body weight of rats and adrenal glands, the level of cortisol in the blood, the cumulative morphometric index; the study included computer morphometry of sections stained with hematoxylin and eosin and toluidine blue by Unna, immunohistochemical examination of the adrenal glands in intact rats and rats after selenium administration during 1 month. A correlation analysis was carried out. Results. Selenium intake was found not to affect the body weight of rats and adrenal glands and the cortisol level in the blood. There is a decrease in the cumulative morphometric index in 1 and 2 months after discontinuation of selenium intake and a decrease in the area of the medulla mainly in 1 month. The width of the cortical substance exceeds the same indicator of intact rats in 1 month due to the glomerular zone and becomes smaller in 3 months. The number of mast cells does not significantly increase, but the percentage of degranulated cells increases 1 month after discontinuation of selenium intake. In 3 months, this indicator approaches the level of intact rats. Conclusions. It was revealed that against the background of selenium intake, morphofunctional restructuring of the adrenal glands occurs, which is expressed in a change in the thickness of the cortical substance, the area of the medullary substance, the total morphometric index, the proliferative activity of the adrenal tissues and an increase in the number of degranulated mast cells.

Finding non-toxic form of selenium

Article

Jun 2023

Selenium is a vital trace element, a key agent in the functioning of the human antioxidant system. Maintaining its optimal level in the body prevents the development of a wide range of pathologies and disorders in the functioning of the endocrine, cardiovascular, reproductive, nervous and other systems. Deﬁciency of this microelement is observed in 50% of Russians, reaching 95–100% in some regions. Therefore, the correction of selenium status is an urgent task of public health, in connection with which research is underway on various selenium compounds that differ in efﬁciency, degree of bioavailability and toxicity. The most appropriate human physiology, well-absorbed, effective and safe form of selenium is the amino acid l-selenocystin (selenocysteine in a reduced state). This is what formed the basis of the Parafarm drug SELENBIO for women, which allows compensating for selenium deﬁciency in different categories of the population without the risk of intoxication.

Selenium compounds for fish health: An update

Article

Full-text available

Feb 2018

Zeliha Selamoglu

Oxidative stress has become an important subject for terrestrial and aquatic toxicology. The trace element selenium has been demonstrated in chemo-prevention and drug-resistance through reduction of oxidative stress. Selenium compounds could prevent damage to the unsaturated fatty acid of subcellular membranes by lipid peroxidation induced by free radicals in fish.

Exploring the Behavior and Metabolic Transformations of SeNPs in Exposed Lactic Acid Bacteria. Effect of Nanoparticles Coating Agent

Article

Full-text available

Aug 2017
INT J MOL SCI

The behavior and transformation of selenium nanoparticles (SeNPs) in living systems such as microorganisms is largely unknown. To address this knowledge gap, we examined the effect of three types of SeNP suspensions toward Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus LB-12 using a variety of techniques. SeNPs were synthesized using three types of coating agents (chitosan (CS-SeNPs), hydroxyethyl cellulose (HEC-SeNPs) and a non-ionic surfactant, surfynol (ethoxylated-SeNPs)). Morphologies of SeNPs were all spherical. Transmission electron microscopy (TEM) was used to locate SeNPs in the bacteria. High performance liquid chromatography (HPLC) on line coupled to inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) was applied to evaluate SeNP transformation by bacteria. Finally, flow cytometry employing the live/dead test and optical density measurements at 600 nm (OD600) were used for evaluating the percentages of bacteria viability when supplementing with SeNPs. Negligible damage was detected by flow cytometry when bacteria were exposed to HEC-SeNPs or CS-SeNPs at a level of 10 µg Se mL⁻¹. In contrast, ethoxylated-SeNPs were found to be the most harmful nanoparticles toward bacteria. CS-SeNPs passed through the membrane without causing damage. Once inside, SeNPs were metabolically transformed to organic selenium compounds. Results evidenced the importance of capping agents when establishing the true behavior of NPs.

Mechanism of reaction of selenium elimination in diacetophenonyl selenide under the action of reduced glutathione

Article

Full-text available

Jul 2017

Products of reaction between the organoselenium xenobiotic, diacetophenonyl selenide (1,5-diphenyl-3-selenapenta-1,5-dione), and reduced glutathione at different molar ratios and pH values were studied by HPLC and TLC. Reaction intermediates, S-(acetophenylselenyl)glutathione and glutathione selenodisulfide, and reaction products, acetophenone and hydroselenide anion, were detected. The reaction scheme proposed earlier was confirmed.

DETERMINATION OF INTERACTION PRODUCTS OF SELENITE SODIUM AND AMINO ACID SELENOCYSTINE WITH REDUCED GLUTATHIONE BY HPLC METHOD

Article

Full-text available

Jan 2016

INTERIGIONAL VARIABILITY OF THE HUMAN SELENIUM STATUS

Article

Full-text available

Apr 2017

Aim of the present work was evaluation of factors affecting interregional variability of the human selenium status.Discussion. Essentiality of selenium to human beings determines the priority of the selenium status evaluation in different regions of the world. At the same time interregional variability of the human selenium status biomarkers are often underestimated. Among factors affecting the human selenium status geochemical characteristic of soils and anthropogenic influence are proved to be the most significant. The importance of seas and oceans are emphasized as important sources of the element. Examples of great interregional variability of the human selenium status are indicated and the importance of complex approach for evaluation of ecological risks connected with inadequate selenium consumption are emphasized. Such an approach should combine the data of selenium distribution in soils, levels of selenium bio concentration by different plants species, selenium content in water, food products and in human biological fluids and tissues. Difficulties in the human selenium status optimization are shown to be typical in regions with significant geochemical variations and intensive anthropogenic loading.Conclusions. High interregional variability of the human selenium status determines the necessity of complex approach in revealing ecological risks connected with selenium deficiency of excess in the environment both in regions with high utilization of local food products and in large industrial regions and towns and also in conditions of separate specific industrial production.

Cardiac myoglobin participates in the metabolic pathway of selenium in rat

Article

Mar 2018

An essential micronutrient selenium deficiency is a leading-cause of cardiovascular diseases. The heart is continuously beating for blood delivery to the entire body, which requires a high-energy demand. The adult heart normally obtains 50–70% of its adenosine 5’-triphosphate from fatty acid β-oxidation. An increase in the fatty acid oxidation activity induces the generation of larger amounts of by-products (reactive oxygen species, ROS) from mitochondrial oxidative phosphorylation. Selenium-dependent glutathione peroxidases play the critical role for removal of the ROS, especially organic hydroperoxides, from the heart. The definitive transport and/or detailed metabolic pathways from the selenium-source compounds to the selenoproteins in the heart still remain unclear. We explored the selenium-binding proteins in the rat cardiac cell lysate using its reactive metabolic intermediate selenotrisulfide (STS) and MALDI TOF-mass spectrometry. Several proteins with the free cysteine (Cys) thiol were found to be reactive with STS through the thiol-exchange reaction. The most distinctive Cys-containing protein in the cardiac cell lysate was identified as myoglobin (Mb) from a rat protein database search and tryptic fragmentation experiments. When separately examined in selenium-adequate rats, selenium-binding to the cardiac Mb was verified by the selenium-specific fluorometry. Cardiac Mb was thought to participate in the selenium metabolic pathway in the heart.

Качественная реакция на цистеин, восстановленный глутатион и диацетофенонилселенид

Article

Jan 2013

Active Oxygen Generation by the Reaction of Selenite with Reduced Glutathione in Vitro

Chapter

Jan 1989

Increased lipid peroxidation caused by selenite treatment was observed in vivo (Dougherty and Hoekstra 1982) and in vitro (Bunyan et al. 1960; Stacey and Klaassen 1981; Seko 1986). In vitro treatment of cells with selenite resulted in the decreased content of reduced glutathione and NADPH (Tsen and Collier 1960; Anundi et al. 1984), which are important in protecting cells against oxidation. However, the decrease in GSH concentration did not always relate to cell damage (Tsen and Collier 1960; Seko 1986) or lipid peroxidation (Seko 1986) in erythrocyte suspension. On the other hand, the importance of GSH (Young et al. 1981) or reactive sulfhydryls of hemoglobin (Seko 1986) have been considered to play an important role in selenite induced in vitro hemolysis. In order to estimate the relationship between GSH and the selenite-induced lipid peroxidation, we have examined the active oxygen generation in the mixture of selenite and GSH by using luminol- or lucigenin-dependent chemiluminescence (CL) as an indicator.

Reduction of Elemental Selenium to Selenide: Experiments with Anoxic Sediments and Bacteria that Respire Se-Oxyanions

Article

Nov 2003

A selenite-respiring bacterium, Bacillus selenitireducens, produced significant levels of Se(-II) (as aqueous HSe-) when supplied with Se(O). B. selenitireducens was also able to reduce selenite [Se(IV)] through Se(O) to Se(-II). Reduction of Se(O) by B.selenitireducens was more rapid in cells grown on colloidal sulfur [S(O)] or Se(IV) as their electron acceptor than for cell lines grown on fumarate. In contrast, three cultures of selenate-respiring bacteria, Sulfurospirillum barnesii, B. arsenicoselenatis, and Selenihalanaerobacter shriftii either were unable to reduce Se(O) to Se(-II) or had only a very limited capacity to achieve this reduction. Biological reduction of Se(O) to Se(-II) was observed during incubation of estuarine sediment slurries, while no such activity was noted in formalin-killed controls. The majority of the Se(-II) produced was found in the sediments as a solid precipitate of FeSe, rather than in solution as HSe-. These results demonstrate that certain anaerobic bacteria have the capacity to reduce Se(O) to Se(-II), providing a possible biological explanation for the occurrence of the selenide species in some sedimentary rocks.

Biological Availability of Selenium in Feedstufis and Selenium Compounds for Prevention of Exudative Diathesis in Chicks1

Article

Jan 1975

The biological availability of selenium in feedstuffs and selenium compounds for prevention of exudative diathesis (ED) in chicks was studied. Using a casein soy protein torula yeast basal diet deficient in both vitamin E and selenium, graded levels of selenium as supplied by sodium selenite, used as a standard, or by the test ingredients were fed for periods of 12 to 21 days. Selenium in most of the feedstuffs of plant origin was highly available, ranging from 60 to 90%, but was less than 25% available in animal products. High availability values were obtained for sodium selenate and selenocystine, while low values were found for selenoethionine, sodium selenite, selenomethionine and selenopurine. Gray elemental selenium was almost completely unavailable. Protection against ED was highly correlated with plasma glutathione peroxidase activity in chicks fed sodium selenite or selenomethionine, indicating that biological availability qas determined by the ability of the chick to utilize the various forms of selenium for enzyme activity.

METABOLISM AND MECHANISM OF TOXICITY OF SELENIUM-CONTAINING SUPPLEMENTS USED FOR OPTIMIZING HUMAN SELENIUM STATUS

Abstract

Recommended publications

Chemical form of selenium greatly affects metal uptake and responses by cultured human lymphocytes

Effect of inorganic or organic selenium supplementation on nutrient intake and rumen microbial popul...

Effect of glutathione depletion on selenium lethality and hepatic drug metabolism in male rats

Effects of organic and inorganic selenium supplementation on selenoenzyme activity in blood lymphocy...