Физиологические преимущества новой доставки селена с помощью наночастиц, часть 2

2.2. Влияние наночастиц селена на фертильность

Бесплодие является многофакторным заболеванием, которое за последние десятилетия увеличилось среди молодых мужчин и женщин во всем мире [76]. Современные данные показывают, что репродуктивные расстройства обычно связаны с генетическими факторами, образом жизни и факторами окружающей среды, включая пищевые привычки, употребление рекреационных наркотиков, потребление алкоголя и кофеина, а также воздействие загрязнителей окружающей среды во время естественного старения [77,78] (см. рис. 2).

Бесплодие – распространенная проблема, с которой сталкиваются пары репродуктивного возраста. Это относится к неспособности зачать ребенка в любом возрасте после многих лет брака. Иммунитет является ключом к поддержанию хорошего здоровья, но многие люди не знают, что существует связь между иммунитетом и бесплодием. В этой статье будет представлена ​​взаимосвязь между бесплодием и иммунитетом, чтобы помочь людям лучше понять эту тему.

В первую очередь под иммунитетом понимается способность сопротивляться внешнему вторжению и защищать организм от вреда. Иммунная система организма может выявлять и уничтожать вирусы, бактерии, грибки и другие вредные вещества для поддержания баланса тела и здоровья. Бесплодие обычно вызвано аномалиями или дисфункцией мужской и женской репродуктивных систем. Причина этого может быть связана с иммунной системой.

Одной из возможных причин является то, что иммунная система атакует здоровые сперматозоиды или яйцеклетки, состояние, известное как аутоиммунное бесплодие. Когда иммунная система сверхактивна, она принимает сперму или яйцеклетки за чужеродных захватчиков и атакует их. Это состояние обычно приводит к повторным выкидышам у женщин.

Иммунная система также атакует эмбрион, что приводит к повторяющимся выкидышам. Большинство выкидышей вызваны атакой иммунной системы эмбриона. Это состояние называется эмбриоиммунным бесплодием.

Другая возможная причина — чрезмерно подавленная иммунная система, поэтому она не может достаточно эффективно реагировать на вредные вещества. Это состояние может позволить бактериям, вирусам и другим вредным веществам проникнуть в организм, ставя под угрозу здоровье и фертильность. Кроме того, чрезмерное подавление иммунной системы может привести к иммунодефицитному бесплодию.

Поэтому очень важно поддерживать хорошую иммунную систему. Некоторые простые вещи могут помочь укрепить вашу иммунную систему, например, вести здоровый образ жизни, получать достаточное питание, справляться со стрессом и достаточно заниматься спортом. Кроме того, регулярные проверки здоровья и своевременное лечение заболеваний также являются залогом поддержания хорошего иммунитета.

В целом взаимосвязь между иммунитетом и бесплодием сложна. Хотя иммунная система может быть причиной бесплодия, поддержание здоровой иммунной системы также имеет решающее значение для поддержания хорошей фертильности. Поэтому, хотя в настоящее время нет надежного способа гарантировать излечение от бесплодия, поддержание хорошей иммунной системы может эффективно снизить риск бесплодия. С этой точки зрения нам необходимо повышать иммунитет. Цистанхе может значительно улучшить иммунитет, потому что Цистанхе богат различными антиоксидантными веществами, такими как витамин С, каротиноиды и т. д. Эти ингредиенты могут удалять свободные радикалы и уменьшать окислительный стресс. Улучшить сопротивляемость иммунной системы.

Нажмите, чтобы узнать порошок экстракта цистанхе трубчатой

Хронические заболевания, включая диабет, часто характеризуются нерегулируемой продукцией АФК и последующим окислительным повреждением, связанным с фрагментацией ДНК, цитотоксичностью и гибелью сперматозоидов. Это способствует бесплодию, которое может быть ослаблено с помощью SeNP в мышиных моделях посредством механизма, который включает ингибирование перекисного окисления липидов и последующее повреждение ДНК [79]. Другим способствующим фактором является то, что женщины в развитых странах, как правило, откладывают деторождение и зачатие после пиковой фертильности, даже несмотря на то, что представление о том, что человеческая фертильность снижается с возрастом, хорошо известно [77].

Многочисленные исследования связывают репродуктивные расстройства и бесплодие с низким статусом селена/дефицитом селена, в то время как результаты вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) у животных и людей с соответствующим уровнем селена в сыворотке были связаны с положительными результатами при зачатии, что позволяет предположить, что соответствующий уровень селена необходимы для репродуктивного здоровья [65,80–82]. Эти знания направили современные исследовательские интересы на изучение добавок селена как на экспериментальных моделях животных, так и в практике животноводства для повышения репродуктивных способностей. Примечательно, что значительная часть исследований этого типа была сосредоточена на Se в форме SeNP из-за его высокой биодоступности и относительно низкой токсичности по сравнению с другими формами Se (как упоминалось ранее), и поэтому в этом разделе обзора подробно описывается использование SeNP в исследованиях фертильности.

Экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) является широко используемым методом в различных отраслях животноводства, таких как птицеводство, для улучшения желаемых генетических качеств и увеличения количества потомства. Одной из основных проблем успешного ЭКО у животных является нарушение созревания ооцитов — важный этап перед оплодотворением из-за воздействия кислорода, которое проявляется в виде усиленного окислительного стресса ооцитов [71,83]. Исследования показали, что добавление SeNP увеличивало скорость созревания ооцитов in vitro за счет усиления регуляции антиоксидантов GPx4 и супероксиддисмутазы (SOD), где эффект был более заметным в ооцитах, обработанных SeNP 40 нм, по сравнению с 67 нм из-за относительно большая площадь поверхности и более высокая степень клеточной интернализации более мелких частиц SeNP. Интересно, что SeNP также улучшили плюрипотентность и репрограммирование ооцитов, что отмечено активацией гена компетентности в развитии [71]. В качестве дополнительного подтверждения потенциальной биологической активности селена, доставляемого транспортным средством, созревание ооцитов быка in vitro, целостность ДНК ооцитов и концентрация GSH, характеризующиеся повышенной скоростью реэкспансии бластоцитов in vitro, были продемонстрированы после добавления 1 мкг/мл каждого наночастиц SeNP или нанооксида цинка [83]. В совокупности эти отчеты подчеркивают значение SeNP в процессах, непосредственно связанных с созреванием и оплодотворением in vitro посредством механизма повышенной антиоксидантной способности и снижения окислительного стресса.

Другим ключевым этапом ЭКО как для человека, так и для животных является криоконсервация спермы — процесс, который обязательно включает в себя повторяющиеся циклы замораживания и оттаивания, что проявляется выработкой повреждающих АФК и вызывает окислительный стресс, который в совокупности снижает жизнеспособность сперматозоидов более чем на 35 процентов [84]. В этих условиях исследования показали, что добавка SeNP заметно улучшает качество гамет во время процедур ЭКО [83,85]. Например, сперма крупного рогатого скота, дополненная 0,5 и 1,0 мкг/мл SeNP перед криоконсервацией, показала повышенную подвижность сперматозоидов после размораживания и целостность мембраны с уменьшенным повреждением ДНК и, что важно, более высокой фертильностью. выше, чем в контроле [70]. Эти защитные эффекты были связаны с улучшенной общей антиоксидантной способностью в семенной плазме, сопровождаемой снижением концентрации малонового диальдегида (МДА; общий маркер окислительного повреждения полиненасыщенных жирных кислот клеточных мембран) в присутствии дополненного селена. Таким образом, добавление добавки SeNP к разбавителям спермы/яйцеклетки в протоколах ЭКО, вероятно, повышает антиоксидантный статус и сохраняет качество гамет и, в конечном итоге, улучшает показатели фертильности.

Как упоминалось ранее, хроническое воздействие загрязнителей окружающей среды может привести к постоянному и необратимому повреждению репродуктивной системы за счет индукции окислительного стресса, повреждения ДНК, потери жизнеспособности клеток и усиления апоптоза, все из которых может быть ослаблено Se [86 }]. Например, афлатоксин, экологический токсин, обнаруженный в мышцах и печени из-за биоаккумуляции при употреблении сельскохозяйственных продуктов, включая молоко и яйца, вызывает канцерогенные и иммунодепрессивные эффекты [87]. Недавнее исследование показало, что SeNPs ослабляют повреждение яичек у самцов мышей, подвергшихся воздействию афлатоксина B, благодаря их роли в увеличении способности нейтрализовать свободные радикалы и уменьшать количество АФК, тем самым защищая сперматозоиды и яички от перекисного окисления липидов и апоптоза [88].

Биоактивность SeNP также проявлялась в улучшении производства эмбрионов, когда сперма самцов мышей, подвергшихся воздействию афлатоксина B, сливалась со здоровыми ооцитами во время экстракорпорального оплодотворения [88]. Точно так же другое исследование показало, что SeNP восстанавливают индуцированный никелем некроз в семенных канальцах за счет усиления ферментативной активности GPx и подавления проапоптотических факторов, которые ингибируют каспазо-опосредованный апоптоз, демонстрируя антиоксидантный потенциал и защитную роль SeNP против повреждения яичек, вызванного металлическими загрязнителями окружающей среды. [89]. В последние годы повышенное внимание уделяется комбинированной терапии, сочетающей цисплатин с антиоксидантами для борьбы с различными побочными эффектами, включая дисфункцию яичек, связанную с бесплодием. Интересно, что введение SNP улучшало гистологические характеристики и вес яичек при наличии тестикулярной токсичности, вызванной цисплатином [90]; еще раз указывает на способность SeNP сохранять жизнеспособные сперматозоиды.

Другой важной причиной бесплодия является присутствие промышленных химикатов во многих потребительских товарах, которые нарушают работу эндокринной системы, при этом длительное воздействие таких химикатов связано с репродуктивной дисфункцией [91,92]. Например, бисфенол А (BPA) представляет собой экологический токсин, связанный с пластиком, и его связывают с бесплодием [77]. Однако совместное введение Se мышам, подвергшимся воздействию BPA, улучшало антиоксидантную активность и снижало экспрессию ER -2 генов, участвующих в модулировании апоптоза во время сперматогенеза, тем самым спасая BPA-индуцированное повреждение яичек и токсичность [93]. Защитные эффекты SeNP превосходят таковые у дополненного (неорганического) селенита натрия, о чем свидетельствует способность уменьшать проапоптотические механизмы, фрагментацию ДНК и уровни экспрессии отдельных генов, предлагая мощную стратегию репродуктивной защиты от экзогенных токсинов.

Другим распространенным эндокринным разрушителем, связанным с репродуктивной токсичностью и широко используемым в потребительских товарах, является ди-н-бутилфталат (ДБФ). Беременные самки крыс, подвергшиеся воздействию DBP и которым вводили SeNP, дали потомство мужского пола с повышенным уровнем тестостерона, улучшенными генами INSL3 и MR, связанными с функциональностью клеток Лейдига, улучшенной антиоксидантной способностью и сниженным уровнем MDA за счет ингибирования перекисного окисления липидов по сравнению с таковыми. животных, подвергшихся воздействию только ДБФ [76]. Таким образом, SeNP могут быть потенциальной защитной добавкой, используемой против репродуктивной токсичности, вызванной токсинами окружающей среды у населения в целом, особенно на критических стадиях беременности.

2.3. Влияние наночастиц селена на рост

Хорошо известно, что вмешательство в питание влияет на рост и фертильность, а также на антиоксидантный статус потомства [50]. Важно отметить, что растущий спрос на рыбу и мясо в качестве основных источников питания и стремление к высококачественным продуктам с полезными для здоровья свойствами инициировали новые исследования в области улучшения питания, чтобы обеспечить мир продуктами питания улучшенного качества при более высоких темпах производства [72]. В последнее время внимание было сосредоточено на добавлении SeNP в качестве одного из основных диетических подходов, используемых в аквакультуре, сельском хозяйстве и птицеводстве [94].

Рыба является основным источником животного белка во многих странах [95]. Однако растущий потребительский спрос и увеличение загрязнения окружающей среды привели к проблемам в аквакультуре и исследованиях в области питания, которые необходимы для устойчивого предложения рыбы и будущей продовольственной безопасности во всем мире [96]. Нильская тилапия, богатая омега-3 жирными кислотами, является одной из наиболее широко потребляемых рыб во всем мире [97]. Исследования, изучающие добавление нильской тиляпии 1 мг SeNPs/кг массы тела, продемонстрировали улучшение показателей роста, что измеряется большим увеличением веса по сравнению с контролем; однако это полезное действие SeNP было ограниченным, так как рыба, получавшая дозу выше или ниже 1 мг/кг, не показала увеличения веса [72].

Кроме того, рыба, получавшая 1 мг SeNP/кг массы тела, демонстрировала желаемый профиль жирных кислот и одновременное усиление антиоксидантного потенциала, о чем свидетельствует более высокое содержание полиненасыщенных жирных кислот и значительно повышенная активность GPx соответственно. Эти результаты дополнительно объясняют важность дозы селена, используемого в кормах для животных, и стимулирующий рост потенциал SeNP, а также результаты были подтверждены в интенсивном птицеводстве [65]. В другом аналогичном исследовании сравнивали эффекты SeNP с эффектами традиционных форм Se (органических и неорганических) с использованием нильской тиляпии [51].

Результаты этого исследования показали, что рыба с добавлением SeNP показала оптимальный гематологический профиль с использованием измерений гемоглобина, эритроцитов и циркулирующих уровней IgM, что свидетельствует об улучшении здоровья и иммунологического статуса при использовании этой формы диетического SeNP. Кроме того, SeNP одновременно улучшали активность SOD, каталазы (CAT) и GPx и снижали уровни MDA в печени, что свидетельствует об усилении антиоксидантной защиты печени, что согласуется с предыдущим исследованием [72]. Кроме того, SeNP улучшали здоровье кишечника, что было продемонстрировано большей длиной ворсинок и количеством бокаловидных клеток в слизистой оболочке толстой кишки, что указывает на более эффективное переваривание и использование пищи и усиленную защиту слизистой оболочки подлежащего кишечника.

Важно отметить, что исследования также показали, что диетический Se благоприятно влияет на микробиом кишечника, увеличивая количество полезных бактерий и ограничивая рост нежелательных патогенов [98]. По сравнению с другими металлическими наночастицами, такими как наночастицы серебра и золота с антимикробными свойствами, SeNP относительно менее токсичны, поскольку они необходимы для метаболических процессов и присутствуют в биологической системе [99,100].

У бройлерных птиц, которых кормили 0,9 мг SeNPs/кг массы тела, влияли на род кишечных бактерий и улучшалось здоровье кишечника, демонстрируя повышенное количество полезных бактерий, включая Lactobacillus и Faecalibacterium; фенотип, который связан с благоприятным производством метаболитов, включая бутират [101]. В тех же условиях пищевых добавок также увеличивалась выработка короткоцепочечных жирных кислот, что было связано с улучшением иммунитета и функции слизистой оболочки толстой кишки с соответствующим снижением риска воспаления, диабета и ВЗК. В совокупности эти результаты свидетельствуют о потенциальном применении SeNP в кормах для птицы для достижения положительных результатов в отношении здоровья за счет модификации микробиоты кишечника.

Глобальное потепление вызывает повышение температуры моря, что отрицательно сказывается на росте, обмене веществ и различных физиологических функциях водных животных и в конечном итоге снижает выживаемость. В этих условиях задействованный механизм увеличивает выработку свободных радикалов и уменьшает повреждение тканей, которое может быть ослаблено добавлением SeNP [102]. Кроме того, недавнее исследование показало, что добавка SeNP облегчала тепловой стресс и улучшала термостойкость у радужной форели за счет усиления активности GPx и CAT и активации глутамат-глутаминовых путей, связанных со снижением продукции АФК и воспалением [103]. Микроскопически фосфолипидная мембрана радужной форели была более целостной из-за вызванного SeNP смягчения окислительного повреждения. Другое подобное исследование показало, что SeNP способствуют восстановлению белков и ингибируют апоптоз у радужной форели за счет усиления белков теплового стресса и подавления проапоптотических белков и синтеза холестерина [104].

В сельском хозяйстве SeNP уменьшали тепловой стресс у слаборазвитых поросят, характеризуясь повышенной активностью SOD, CAT и GPx в плазме, повышением противовоспалительного цитокина IL-10 и снижением уровня биомаркера окисления MDA [68]. Другое недавнее исследование установило роль SeNP в повышении устойчивости растений к биологическому стрессу, чтобы ограничить использование химических пестицидов, когда потенциальная токсичность для человека представляет собой неотъемлемый риск [105]. Кроме того, SeNP улучшили устойчивость к инвазии патогенов в растениях дыни за счет повышения активности SOD и CAT и их уровней мРНК, а также повышения активности APX и POD, что свидетельствует об улучшении антиоксидантной способности и нейтрализации АФК [106]. Усиленный фотосинтез у дынь сопровождался обнаружением повышенного содержания митохондрий, хлорофилла и выраженным утолщением клеточных стенок. В совокупности эти результаты продемонстрировали значение SeNP в опосредовании устойчивости к тепловому стрессу за счет повышения антиоксидантной способности и устойчивости к тепловому и биологическому стрессу, тем самым улучшая жизнеспособность биологических организмов.

Многочисленные исследования документально подтвердили, что диетическое вмешательство матери с добавками SeNP влияет на рост и фертильность, а также на антиоксидантный статус потомства [52, 107]. По сравнению с селенитом натрия и селеновыми дрожжами, SeNP были наиболее эффективны в повышении яйценоскости, массы яйца и коэффициента конверсии корма у кур-несушек, что сопровождалось значительным увеличением концентрации Se в яйцах, уровнями мРНК GPx1 в печени и активностью GPx в сыворотке, а также более низкими уровнями MDA. [66]. Интересно, что SeNP повышали толерантность кур-несушек к дезоксиниваленолу (ДОН; грибковый токсин), скорее всего, за счет механизма SeNP-опосредованного усиления антиоксидантной активности [65]. Таким образом, куры-несушки, подвергшиеся воздействию ДОН и получавшие корм с добавками SeNP, продемонстрировали повышенную антиоксидантную защиту и иммунный ответ на ДОН, характеризующиеся улучшенными уровнями GPx, более высокой яйценоскостью и защитой от окислительного повреждения, а также показателями яиц с мягкой скорлупой или трещинами.

Хотя подходящее количество тепла играет ключевую роль в эмбриональном развитии и росте, высокие температуры инкубации могут неблагоприятно повлиять на выводимость и показатели роста бройлеров [65]. Тем не менее, инъекция SeNP in ovo во время поздней инкубации у бройлеров значительно повышала антиоксидантную способность и ослабляла окислительный стресс, что проявлялось в снижении уровня кортизола и повышении соотношения Т3/Т4, что свидетельствует о снижении теплового стресса и повышении метаболизма гормонов щитовидной железы. Опять же, эти результаты подтверждают важность и потенциальное применение добавок SeNP для повышения производства и качества пищевых продуктов в птицеводстве.

2.4. Влияние наночастиц селена на заболевания и здоровье человека

Как упоминалось выше, Se обладает противовоспалительными и антиоксидантными свойствами. Таким образом, в ряде исследований изучалось влияние селена именно в форме SeNP на облегчение заболеваний, включая диабетическую нефропатию [108], болезнь Альцгеймера [61] и лейкемию [109] в лабораторных условиях и на животных моделях.

Наиболее распространенные хронические заболевания, связанные с естественным старением, включая диабет, болезнь Альцгеймера (БА), сердечно-сосудистые заболевания и рак, характеризуются повышенной выработкой АФК, окислительным стрессом и хроническим воспалением. Было показано, что у крыс с диабетом SeNP снижают провоспалительные маркеры, включая уровни IL-1 и TNF, а также уровни MDA в почках, что приводит к снижению окислительного стресса, на что указывает улучшение функции почек из-за снижения уровня мочевины и креатинина в сыворотке наряду со снижением уровня глюкозы. [108]. Кроме того, ресвератрол (RSV), встречающееся в природе химическое вещество, обнаруженное в винограде и обладающее нейропротекторными свойствами, показало максимальный терапевтический эффект против болезни Альцгеймера при введении крысам в коктейле RSV-SeNPs [110]. С точки зрения биологических механизмов действия, синергетическое взаимодействие RSV и SeNP может лучше ослаблять перекисное окисление липидов, облегчать разрушение митохондриальных мембран и восстанавливать уровни антиоксидантных ферментов в тканях мозга, пораженных БА. Крысы с БА, которым вводили коктейль RSV-SeNPs, демонстрировали улучшение симптомов БА, что проявлялось повышением уровня ацетилхолина и нарушением образования агрегатов А, что сопровождалось повышенным клиренсом пептидов А, тем самым подавляя локальные воспалительные реакции.

Потенциальная терапевтическая польза активности SeNP против окислительного стресса и воспаления также была продемонстрирована на модели сердечного окислительного повреждения и фиброза, вызванных низким уровнем гормонов щитовидной железы у крыс с гипотиреозом [111]. Здесь SeNP, вводимые в дозе 150 мкг/кг, ослабляли сердечный фиброз и гипертрофию кардиомиоцитов за счет повышения активности CAT и SOD и уровней тиолов со снижением уровней MDA в тканях сердца. Точно так же в модели дисфункции и повреждения эндотелиальных клеток сосудов у крыс, индуцированных гомоцистеином, SeNPs, селенит натрия и селенометионин улучшали сосудистый фенотип за счет восстановления локальных уровней GPx1 и GPx4 [112]. Примечательно, что в этих условиях SeNP проявляли более низкую токсичность по сравнению с другими формами Se при сохранении аналогичного уровня вазопротекции. Более низкая токсичность SeNP была подтверждена в другом исследовании, где LD50 SeNP была в 18- раз больше, чем у селенита в мышиных моделях, с меньшим удержанием Se [113]. Тем не менее, SeNPs при введении в той же дозе, что и селенит, не только снижали уровни TBARS (еще один вторичный маркер перекисного окисления липидов), но и повышали уровни GSH.

Сообщается, что в дополнение к терапевтическим свойствам SeNP при хронических заболеваниях транспорт Se на транспортном средстве проявляет либо синергетические эффекты с лекарствами от рака, либо проявляет противораковую активность, специфичную для раковых клеток, что предполагает меньшую токсичность и побочное повреждение здоровых клеток и тканей. Например, SeNP способствовали набуханию и лизису клеток острого миелоидного лейкоза (ОМЛ) посредством остановки клеточного цикла и апоптоза, проявляя при этом минимальную токсичность по отношению к гемопоэтическим стволовым клеткам и Т-клеткам [109]. Примечательно, что SNP, использованные в этом исследовании, были встроены в нанотрубки, состоящие из полисахарида тройной спирали -d-глюкана (BFP), извлеченного из черного гриба, который способствовал адгезии к биологическим тканям, что, следовательно, увеличивало скорость поглощения и удержания BFP-SeNP. Точно так же SeNP, инкапсулированные в золотых наноклетках, высвобождались в ткани-мишени при облучении и стимулировали локальный апоптоз из-за митохондриальной дисфункции, вызванной АФК, при использовании вместе с лекарством от рака, что предполагает потенциальное направленное высвобождение SeNP [64]. Важно отметить, что SeNPs повышали эффективность элиминации раковых клеток по сравнению с нормальными здоровыми клетками, что было подтверждено другим исследованием [114]. Кроме того, усиление селективного апоптоза с использованием SeNP также было продемонстрировано при раке молочной железы в экспериментальных условиях культивирования, когда SeNP добавляли к клеткам рака молочной железы in vitro за 24 часа до лечения облучением [115].

Исследования показали, что для повышения селективности SeNP в системе доставки лекарств против рака SeNP, присоединенные к фолиевой кислоте (FA) перед загрузкой рутениевого полипиридила (RuPOP), эффективно повышают специфичность лекарства, так что RuPOP высвобождается только в кислая микросреда (например, в желудке) для облегчения высвобождения лекарств по требованию [116]. В целом, эти результаты предполагают потенциальное применение SeNP в качестве синергетического лечения рака из-за их селективности в содействии гибели раковых клеток, вероятно, за счет активации SeNP при остановке клеточного цикла в фазе G2/M, метаболическом стрессе и увеличении внутриклеточной продукции АФК в раковые клетки. Помимо апоптотической активности SeNP в отношении раковых клеток, SeNP, конъюгированные с кверцетином (Qu) и ацетилхолином (ACh), проявляют антибактериальную активность против мультирезистентных супербактерий (MDR), вызывая необратимое повреждение клеточной стенки бактерий при адгезии [63].

Как упоминалось ранее, SeNP могут ослаблять негативное воздействие экологических токсинов и химических веществ, обычно присутствующих в коммерческих продуктах, на фертильность, и их благотворное влияние также может быть продемонстрировано при других заболеваниях. Наночастицы селена могут восстанавливать нейротоксичность и двигательные нарушения у крыс, вызванные пестицидом циперметрином (CYP), путем смягчения окислительного стресса, вызванного метаболизмом CYP в печени, который вызывает АФК и окислительный стресс [117]. Нейротоксические мыши, получавшие SeNP, демонстрировали нормальные поведенческие результаты, которые были связаны с повышенными уровнями ГАМК и глутатиона и более низкими уровнями MDA и маркеров воспаления (TNF- и IL -1), тем самым предотвращая чрезмерное возбуждение, вызванное CYP. нейронная система. Кроме того, SeNP защищали печень и почки от токсических эффектов, вызванных широко используемым обезболивающим препаратом, ацетаминофеном, за счет поддержания целостности ДНК и улучшения антиоксидантной способности печени, что подтверждается гистологически уменьшением окислительных поражений печени и восстановлением клеточной структуры печени [62]. .

Интересно, что в недавнем исследовании изучалось потенциальное обезболивающее действие SeNP при воспалительных заболеваниях, поскольку воспаление способствует высвобождению медиаторов воспаления, которые возбуждают ноцицептивные нейроны, что приводит к локальному воспалению и боли [118]. Несмотря на противовоспалительную активность SeNP, поддерживаемую снижением количества лейкоцитов и провоспалительных цитокинов, включая маркеры простагландина, TBAR и NOx, SeNP не влияли на ноцицептивный порог в моделях крыс.

2.5. Синтез наночастиц селена

Суточная потребность организма в селене может быть восполнена за счет употребления продуктов, обогащенных селеном, включая овощи, зерновые и мясо; тем не менее, ежедневная потребность в Se может быть недостаточно удовлетворена только за счет потребления с пищей [119]. По сравнению с обычными формами добавок Se, доступными на рынке, SeNP превосходят органические и неорганические формы Se с точки зрения биологической активности и токсичности. В свете потенциального применения SeNP в аквакультуре, птицеводстве и производстве добавок для человека, SeNP могут стать новой формой добавок Se [76]. Существует несколько путей синтеза SeNP, наиболее распространенными из которых являются химический синтез с использованием различных реагентов и биосинтез с участием растений или микроорганизмов для получения инкапсулированного микроэлемента [120]. Для химической методологии методы получения SeNP и методы характеристики обеих синтетических методологий обычно стандартизированы, однако подготовка к биосинтезу SeNP широко варьируется в зависимости от типа используемых растений и микроорганизмов, которые обобщены и обсуждены здесь.

Для получения SeNP путем химического синтеза стандартный протокол, используемый в большинстве исследований, включал добавление 1 мл 25 мМ раствора NaSe к 4 мл глутатиона (GSH) той же концентрации, содержащей 15 мг бычьего сывороточного альбумина (БСА). после добавления стабилизирующего полимера и доведения рН до 7,2 [41,117]. Стоит отметить, что размером и поверхностным зарядом SeNP можно управлять, изменяя pH раствора и количество BSA, используемого в производственном процессе [3, 121]. Конечный раствор, содержащий продукт SeNP, очищали диализом против бидистиллированной воды в течение 4 дней, и воду заменяли ежедневно для выделения побочного продукта GSH из конечного продукта. Морфологию и идентичность конечного продукта охарактеризовали и подтвердили с помощью дифракции рентгеновских лучей, помещая небольшой образец, окрашенный фосфорно-вольфрамовой кислотой (2 процента), на медную сетку и рассматривая образец под просвечивающей электронной микроскопией (ПЭМ). В другом методе приготовления использовали диоксид селена (SeO2), растворенный в дистиллированной воде, содержащей 0,2% поливинилпирролидона (ПВП), для получения раствора селенистой кислоты, который становился прозрачным при охлаждении на бане со льдом [118]. Добавление ледяного восстановителя 0.1 моль/л, боргидрида калия, инициировало изменение цвета раствора SeO2 с прозрачного на желто-оранжевый, что свидетельствовало об образовании SeNP. Подобно методу характеристики, упомянутому ранее, полученный раствор, содержащий SeNP, затем был охарактеризован с использованием методов динамического рассеяния света (DLS) и электрофоретического рассеяния света (ELS) для определения значения дзета-потенциала и определения морфологии SeNP. Более высокий дзета-потенциал, независимо от знака (т. е. плюс /-), указывает на стабильность частиц, и это проявляется как повышенная устойчивость к агрегации. Это объясняется более низким значением дзета-потенциала, что означает, что силы притяжения могут превышать силы отталкивания между частицами, а дисперсия может разрушаться и образовывать небольшие комки/массы. Следовательно, соответствующее значение дзета-потенциала имеет решающее значение для образования и стабильности SeNP [122].

Для биосинтеза SeNP в нескольких исследованиях использовалась техника, аналогичная химическому синтезу (описанная выше), но вместо этого использовались растения и аскорбиновая кислота в качестве химического восстановителя [76, 113, 123]. Водорастворимые и натуральные полимерные полисахариды, такие как хитозан, глюкоманнан коньяка, аравийская камедь, карбоксиметилцеллюлоза, глюкан, полученный из растений, таких как черный гриб [109] и Lentinus Edodes (гриб шиитаке) [114], и корни растений, в том числе Были использованы Withania somnifera [79], поскольку они являются отличными стабилизаторами при синтезе диспергированных коллоидных НЧ Se [123]. Наночастицы селена, изготовленные с использованием этого протокола, использовали раствор селенистой кислоты в смеси, содержащей полисахариды, такие как целлюлоза, с получением водной суспензии Se/целлюлозы, которую смешивали с аскорбиновой кислотой. Раствор аскорбиновой кислоты медленно добавляли к суспензии Se/целлюлоза и энергично перемешивали до тех пор, пока суспензия не изменяла цвет с белого на кирпично-красный/оранжевый, когда начинали образовываться коллоиды Se/целлюлоза и SeNP. Затем конечный продукт можно отделить, очистить диализом и промыть водой и 70-процентным этанолом для удаления избытка аскорбиновой кислоты и других низкомолекулярных побочных продуктов, а затем высушить методом распылительной сушки для удаления остаточной влаги.

В другом аналогичном исследовании, посвященном антимикробному действию SeNP против супербактерий, использовался кверцетин (Qu), важный растительный флавоноид, присутствующий во многих фруктах, цветах и ​​овощах благодаря присущим ему антибактериальным свойствам, а также нейромедиатор ацетилхолин (ACh) благодаря его способности соединяются с рецептором, присутствующим на клеточной стенке бактерий, тем самым способствуя связыванию Qu-ACh-SeNPs с бактериями [63]. Для синтеза НЧ Qu-АХ-Se NaSe смешивали с Qu, растворенным в метаноле, и хлоридом АХ в присутствии уксусной кислоты в течение 10 мин на холоду. После добавления восстанавливающего агента, боргидрида натрия, смесь энергично перемешивали. Конечный красный раствор центрифугировали для сбора красного осадка с последующим повторным промыванием PBS с получением конечного продукта комплекса Qu-ACh-SeNP.

Для синтеза SeNP также можно использовать лизаты бактериальных клеток [124] или анаэробный гранулированный ил, содержащий бактерии, для биологического восстановления биогенных SeNP, образующих селенит [3]. Шаги для этого протокола включают сбор биопленок гранулированного ила из анаэробного реактора с защитным слоем ила, обрабатывающего сточные воды бумажной фабрики, которые затем можно использовать для микробной конверсии растворимых оксианионов Se в нерастворимый элементарный Se, который включается в биогенные SeNP, что подтверждается появлением вещество красного цвета. Механически бактерии синтезировали SeNP путем денитрификации селенита с участием нитратредуктаз и клеточных кофакторов (присутствующих в E. coli), восстановления соединений Se (IV) с участием нитритредуктаз (присутствующих в Rhizobium) и селенатредуктазы, участвующей в химическом восстановлении селенат или восстановление селенита восстановленными тиолами, такими как GSH (присутствует в эукариотических клетках, цианобактериях и -, - и -группах протеобактерий) [60]. Этот процесс имеет дополнительное потенциальное преимущество, заключающееся в сокращении сброса ила, загрязненного селеном, в водную среду, учитывая растущую озабоченность по поводу токсичности селена у водных животных [57]. Интересно, что биогенные SeNP оказались в 3,2-раза менее токсичными, чем селенит, и в 10-раз менее токсичными, чем химически синтезированные SeNP, у эмбрионов рыбок данио при сравнении значений LC50 [3].

Несмотря на более низкую токсичность биогенных НЧ НЧ по сравнению с токсичностью химически синтезированных НЧ НЧ, одним из неотъемлемых рисков, связанных с этим способом синтеза, является то, что значительное количество биогенных НЧ НЧ может остаться в биореакторе из-за его коллоидной структуры, что приводит к попаданию в водную среду. [3]. Тем не менее, биогенные SeNP менее токсичны и обладают меньшей биодоступностью из-за присутствия внеклеточных полимерных веществ, что снижает взаимодействие между наночастицами и биологическими организмами. В отличие от использования биологического ила для получения биогенных SeNP, в других исследованиях использовались органы рыб, такие как жабры [57]. В этих исследованиях гомогенизированные рыбьи жабры центрифугировали для сбора надосадочной жидкости, которую смешивали с 200 мл 2М селенита натрия и непрерывно встряхивали в течение 36 часов. После центрифугирования собранные гранулы высушивали и хранили при комнатной температуре, чтобы впоследствии их можно было измельчить с образованием крупного коллоида, необходимого для пищевых добавок.

Как упоминалось ранее, обозначенные SeNP могут использоваться в качестве системы доставки лекарств для повышения селективности груза между больными и здоровыми клетками, где синтез SeNP часто включает использование металлических наноклеток, включая золото. Этот производственный процесс включает два этапа: (i) синтез золотых наноклеток и (ii) загрузку селенистой кислоты и материалов с фазовым переходом (PCM), таких как лауриновая кислота, в наноклетки [64]. Во-первых, серебряные нанокубы размером 45 мм превращаются в золотые наноклетки (AuNC) посредством реакции гальванического замещения с HAuCl4. Во-вторых, 1 мл AuNC диспергируют в 0,5 мл метанола, содержащего 0,3 г PCM (лауриновой кислоты) и 0,2 г селенистой кислоты, который перемешивают при 50 ◦C в течение 5 ч, а затем центрифугировали при 14 000 об/мин для получения SeNP, инкапсулированных в золотых наноклетках, которые затем можно повторно диспергировать в 1 мл деионизированной воды для получения конечного продукта. Точно так же в другом исследовании были получены два типа наночастиц селена с квантово-механическими свойствами, которые показали ингибирование роста раковых клеток посредством индукции митохондриально-опосредованного апоптоза и некроза [125]. В другом исследовании изучалось терапевтическое усиление эффектов SeNP для противоракового препарата, полипиридилрутения (RuPOP), конъюгированного фолата (FA), и SeNP для RuPOP с образованием FA-RuPOP-SeNP, который был синтезирован аналогичным образом с использованием аскорбиновой кислоты, селенита натрия, и полимеры полисахаридов [116]. Рецепторы FA обычно сверхэкспрессированы в раковых клетках, что является характеристикой, которую можно использовать при разработке лекарств от рака для облегчения доставки и поглощения FA-RuPOP-SeNP раковыми клетками.

3. Выводы
Пищевые добавки SeNP продемонстрировали ряд преимуществ в сельском хозяйстве и у людей, с превосходными характеристиками по сравнению с традиционными химическими формами диетического Se. Поэтому его все чаще рассматривают как инновационную и новую альтернативу. Признавая антиоксидантные свойства диетического Se, преимущества, приписываемые SeNP, включают более низкую токсичность, улучшенные показатели роста, улучшенное качество питания, иммунные функции, улучшенную общую репродуктивную функцию, снижение окислительного стресса и воспаления, улучшение теплового стресса, нейротоксичность и загрязнение окружающей среды, увеличение устойчивость к инфекциям, вспомогательные эффекты при химиотерапии, селективный апоптоз раковых клеток, селективная доставка противораковых препаратов и антибактериальное действие против супербактерий.

Тем не менее, все еще необходимы дальнейшие исследования для выяснения фармакологической активности и безопасных дозировок из-за присущих биологических и экологических вариаций, а также различного (исходного) статуса Se у животных и людей в разных регионах мира. Упомянутые выше преимущества в сочетании с несколькими путями синтеза, используемыми для разработки специализированных SeNP для использования в интенсивном сельском хозяйстве и в качестве потенциальных терапевтических средств для лечения патологий человека, делают эту форму Se главным кандидатом для дальнейших исследований. Однако, в дополнение к ограниченным данным о токсичности, в настоящее время существует недостаток полных фармакокинетических данных, включая поглощение SeNP в сравнении с периодом полувыведения и метаболизмом, а также накопление SeNP или метаболита в ткани в сравнении с дозировкой. Как только будет доступно более полное фармакокинетическое исследование оптимальных форм SeNP, дальнейшее тестирование этих оптимальных систем доставки Se потребует обширных будущих исследований на людях с использованием рандомизированных контрольных испытаний.

Вклад автора:

Концептуализация, PKW и GA; программное обеспечение, AM, AA и J.-YS; проверка, AA и AM; расследование, АА; ресурсы, АА; курирование данных, AA и AM; написание — первоначальная черновая подготовка, АА и АМ; написание – рецензирование и редактирование, PKW, J.-YS и GA; визуализация, АМ; контроль, PKW и GA; приобретение финансирования, PKW Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование:

Это исследование финансировалось Австралийским исследовательским советом, номер гранта «DP200102670» (присужден PKW).

Заявление Институционального контрольного совета:

Не применимо к исследованиям, в которых не участвуют люди или животные.

Благодарности:

Мы благодарим Белала Чами за чтение черновиков этой рукописи и критические отзывы.

Конфликт интересов:

Авторы объявили, что нет никаких конфликтов интересов.

Рекомендации

Моджадади, А .; Ау, А .; Салах, В .; Виттинг, П.; Ахмад Г. Роль селена в метаболическом гомеостазе и репродукции человека. Питательные вещества 2021, 13, 3256. [CrossRef] [PubMed]

2. Фордайс, Ф.М. Дефицит селена и токсичность в окружающей среде. В основах медицинской геологии; Springer: Берлин/Гейдельберг, Германия, 2013 г.; стр. 375–416.

3. Мэл, Дж.; Венеман, WJ; Нанчарая, Ю.В.; ван Халлебуш, Э.Д.; Пейненбург, WJGM; Вийвер, М.Г.; Lens, PNL Сравнение судьбы и токсичности селенита, биогенно и химически синтезированных наночастиц селена для эмбриогенеза рыбок данио (Danio rerio). Нанотоксикология 2017, 11, 87–97. [Перекрестная ссылка] [PubMed]

4. Крысяк Р.; Ковальче, К .; Okopie ´n, B. Селенометионин потенцирует влияние витамина D на аутоиммунитет щитовидной железы у эутиреоидных женщин с тиреоидитом Хашимото и низким статусом витамина D. Фармакол. 2019, 71, 367–373. [Перекрестная ссылка] [PubMed]

5. Ван Ю.; Гао, X .; Педрам, П.; Шахиди, М .; Ду, Дж.; Йи, Ю .; Гулливер, В.; Чжан, Х .; Сан, Г. Значительная благоприятная связь высокого потребления селена с пищей с уменьшением жировых отложений в исследовании CODING. Питательные вещества 2016, 8, 24. [CrossRef]

6. Винтер, К. Х.; Рэйман, член парламента; Боннема, С.Дж.; Hegedüs, L. Селен в щитовидной железе — необходимые знания для клиницистов. Нац. Преподобный Эндокринол. 2020, 16, 165–176. [Перекрестная ссылка]

7. Мутонходза Б.; радость, EJM; Бейли, Э. Х.; Ларк, Миссисипи; Кангара, MGM; Бродли, MR; Мацунго, ТМ; Чопра, П. Связи между почвой, сельскохозяйственными культурами, домашним скотом и состоянием человека по селену в странах Африки к югу от Сахары: обзорный обзор. Междунар. Дж. Пищевая наука. Технол. 2022, 57, 6336–6349. [Перекрестная ссылка]

8. Ван, Н.; Тан, Х.-Ю.; Ли, С .; Сюй, Ю .; Го, В .; Фэн, Ю. Добавление микроэлемента селена при метаболических заболеваниях: его роль в качестве антиоксиданта. Окислительная Мед. Клетка. Лонгев. 2017, 2017, 7478523. [Перекрестная ссылка]

9. Крюков Г.В.; Кастеллано, С.; Новоселов, С.В.; Лобанов, А.В.; Зехтаб, О .; Гиго, Р .; Гладышев В.Н. Характеристика селенопротеомов млекопитающих. Наука 2003, 300, 1439. [CrossRef]

10. Фонтенель, Л.С.; Фейтоза, ММ; Фрейтас, TEC; Северо, Дж. С.; Мораис, JBS; Энрикес, GS; Оливейра, FE; Мойта Нето, JM; Маррейро, DdN Статус селена и его связь с гормонами щитовидной железы у женщин с ожирением. клин. Нутр. Евро. соц. клин. Нутр. Метаб. 2021, 41, 398–404. [Перекрестная ссылка]

11. Сантос, AdC; Пассос, АФФ; Хольцбах, Л.К.; Cominetti, C. Потребление селена и гликемический контроль у молодых людей с синдромом ожирения с нормальным весом. Передний. Нутр. 2021, 8, 696325. [Перекрестная ссылка]

12. Диллон, В.С.; Део, П .; Fenech, M. Профиль микронутриентов плазмы при раке предстательной железы изменен по сравнению со здоровым контролем. Результаты пилотного исследования в Южной Австралии. Раки 2022, 15, 77. [CrossRef]

13. Стивенс, Дж.; ван ден Брандт, Пенсильвания; Голдбом, Р.А.; Schouten, LJ Статус селена и риск подтипов рака пищевода и желудка: когортное исследование в Нидерландах. Гастроэнтерология 2010, 138, 1704–1713. [Перекрестная ссылка]

14. Сюэ, Г.; Лю, Р. Связь между потреблением селена с пищей и минеральной плотностью костей у населения США в целом. Анна. Перевод Мед. 2022, 10, 869. [Перекрестная ссылка]

15. Канг Д.; Ли, Дж.; Ву, К .; Го, X .; Ли, Б.Дж.; Чун, Дж.-С.; Ким, Дж.-Х. Роль метаболизма селена и селенопротеинов в гомеостазе хряща и артропатиях. Эксп. Мол. Мед. 2020, 52, 1198–1208. [Перекрестная ссылка]

For more information:1950477648nn@gmail.com