Selen

Definition, Resorption, Transport und Verteilung

Selen ist ein chemisches Element, das das Elementsymbol Se trägt. Im Periodensystem hat es die Ordnungszahl 34 und steht in der 4. Periode und 6. Hauptgruppe. Damit zählt Selen zu den Chalkogenen ("Erzbildner") [16, 22, 30].

Zu selenreichen Lebensmitteln zählen insbesondere proteinreiche tierische Produkte, wie Fisch, Fleisch, Innereien und Eier. Ebenso können Leguminosen (Hülsenfrüchte), Nüsse, beispielsweise Paranüsse, Samen, wie Sesam, und Pilze, zum Beispiel Steinpilze, wegen ihres teilweise hohen Proteinanteils eine gute Selenquelle darstellen [2, 7, 10, 14, 16, 22, 27, 28, 30]. Aus Nordamerika importiertes Getreide ist aufgrund selenreicher Böden ebenfalls ein guter Selenlieferant [22].

Als essentielles (lebensnotwendiges) Spurenelement ist Selen chemisch mit dem Mineralstoff Schwefel verwandt. Im pflanzlichen beziehungsweise tierischen Organismus wird Selen anstelle von Schwefel in die Aminosäure Methionin (Met) beziehungsweise Cystein (Cys) eingebaut [10, 16, 21, 22, 28, 30]. Aus diesem Grund findet sich Selen in der Nahrung vorzugsweise in organischer Form als selenhaltige Aminosäuren – in pflanzlichen Nahrungsmitteln und selenreichen Hefen als Selenomethionin (SeMet) und in tierischen Lebensmitteln als Selenocystein (SeCys) [7, 10, 16, 22, 28, 30, 31]. Als proteinogene Aminosäuren werden SeMet und SeCys im menschlichen Organismus für die Proteinbiosynthese verwendet, wobei SeMet anstatt Methionin und SeCys als 21. proteinogene Aminosäure in Proteine eingebaut wird [7].
Anorganische Selenverbindungen, wie Natriumselenit (Na2SeO3) und Natriumselenat (Na2SeO4), spielen weniger in herkömmlichen Lebensmitteln des allgemeinen Verzehrs als vielmehr in Nahrungsergänzungsmitteln und Medikamenten eine Rolle, denen sie zur Supplementierung (Nahrungsergänzung) und Therapie zugesetzt werden [7, 10, 15, 30].

Resorption

Die Resorption (Aufnahme über den Darm) von Selen erfolgt überwiegend in den oberen Dünndarmabschnitten – Duodenum (Zwölffingerdarm) und proximales Jejunum (Leerdarm) – in Abhängigkeit von der Bindungsart [16, 22, 30].

Mit der Nahrung wird Selen hauptsächlich in organischer Form als Selenomethionin und Selenocystein zugeführt. Da Selenomethionin dem Stoffwechselweg von Methionin folgt, wird dieses im Duodenum (Zwölffingerdarm) aktiv durch einen Natrium-abhängigen neutralen Aminosäuretransporter in die Enterozyten (Zellen des Dünndarmepithels) aufgenommen [7, 8, 10, 16, 22, 31]. Über den molekularen Mechanismus der intestinalen (den Darm betreffend) Absorption (Aufnahme) von Selenocystein existieren bislang wenig Erkenntnisse [16]. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass Selenocystein nicht wie die Aminosäure Cystein resorbiert wird, sondern dem aktiven, vom Natriumgradienten abhängigen Transportmechanismus für basische Aminosäuren, wie Lysin und Arginin, folgt [8, 10].

Über Nahrungsergänzungsmittel oder Medikamente zugeführtes anorganisches Selenat (SeO42-) verwendet aufgrund chemischer Ähnlichkeiten denselben Transportweg wie Sulfat (SO42-) und wird damit aktiv durch einen Natrium-abhängigen Carrier-vermittelten Mechanismus resorbiert [8, 9, 22]. Im Gegensatz dazu erfolgt die intestinale Aufnahme des anorganischen Selenit (SeO32-) durch passive Diffusion [8, 9, 16].

Grundsätzlich ist die Bioverfügbarkeit organischer Selenformen höher als die von anorganischen [10, 29, 30]. Während Selenomethionin und Selenocystein eine Resorptionsquote von 80 % bis nahezu 100 % aufweisen, werden die anorganischen Selenverbindungen Selenat und Selenit nur zu 50-60 % resorbiert [8, 16, 18, 22, 26, 30]. Selen aus pflanzlichen Nahrungsmitteln ist besser bioverfügbar (85-100 %) als aus tierischen Lebensmitteln (~ 15 %) [10, 28, 31]. Insgesamt ist aus einer gemischten Kost eine Bioverfügbarkeit von Selen zwischen 60-80 % zu erwarten [13]. Im Vergleich zur Nahrung ist die Selenresorption aus Wasser gering [4].

Transport und Verteilung im Körper

Nach der Resorption gelangt Selen über die Pfortader zur Leber. Dort kommt es zur Anreicherung von Selen in Proteinen unter Bildung der Selenoproteine-P (SeP), die in die Blutbahn sezerniert (abgesondert) werden und das Spurenelement zu extrahepatischen ("außerhalb der Leber") Geweben, wie Gehirn und Niere, transportieren [8, 11, 31, 32]. SeP enthält etwa 60-65 % des sich im Blutplasma befindenden Selens [8, 10].

Der Gesamtkörperbestand eines Erwachsenen an Selen beträgt etwa 10-15 mg (0,15-0,2 mg/kg Körpergewicht) [6, 7, 10, 14, 16, 20, 30]. Selen befindet sich in allen Geweben und Organen, wobei die Verteilung ungleichmäßig ist. Die höchsten Konzentrationen weisen Leber, Nieren, Herz, Pankreas (Bauchspeicheldrüse), Milz, Gehirn, Gonaden (Keimdrüsen) – insbesondere Testes (Hoden), Erythrozyten (rote Blutkörperchen) und Thrombozyten (Blutplättchen) auf [6-8, 10, 16, 28, 30, 31]. Den größten Anteil an Selen hat aufgrund des hohen Gewichtes jedoch die Skelettmuskulatur [16, 28, 30]. Dort werden 40-50 % des Selenbestandes des Körpers gespeichert [20].

Isotopenverteilungsstudien konnten zeigen, dass es bei einem Mangel an Selen zur Umverteilung der Selenpools kommt, so dass der Einbau von Selen in einigen Selenoproteinen in bestimmten Geweben und Organen gegenüber anderen bevorzugt erfolgt – "Hierarchie der Selenoproteine" [1, 7-9, 25]. Dabei wird Selen aus Leber und Muskulatur zugunsten der endokrinen Gewebe, der reproduzierenden Organe (Fortpflanzungsorgane) und des zentralen Nervensystems schnell mobilisiert, um beispielsweise die Aktivität der Phospholipidhydroperoxid-GSH-Px (PH-GSH-Px, antioxidativ wirksam → Reduktion von Peroxiden zu Wasser) oder der Dejodase (Aktivierung und Deaktivierung von Schilddrüsenhormonen → Umwandlung des Prohormons Thyroxin (T4) zum aktiven Trijodthyronin (T3) sowie T3 und reversem T3 (rT3) zu inaktivem Dijodthyronin (T2)) für wichtige Körperfunktionen aufrechtzuerhalten [3, 7, 8, 25]. Durch die Umverteilung von Selen zwischen Organen und Zelltypen bei marginaler Versorgung bleiben einige Selenoenzyme bevorzugt aktiv, während andere einen relativ schnellen Aktivitätsverlust aufweisen. Demnach scheinen Proteine, die bei einem Selenmangel erst spät mit einer Aktivitätsabnahme reagieren und durch eine Selensubstitution (Nahrungsergänzung mit Selen) schneller reaktiviert werden können, gegenüber anderen Selenoproteinen im Organismus von höherer Relevanz zu sein [1, 9, 25].

Ausscheidung

Die Ausscheidung von Selen hängt sowohl vom individuellen Selenstatus als auch von der oral zugeführten Menge ab [8, 10, 16, 22].

Selen wird hauptsächlich über die Niere mit dem Urin als Trimethylseleniumion (Se(CH3)3+) ausgeschieden, das durch mehrfache Methylierung (Übertragung von Methyl (CH3)-Gruppen) aus Selenid entsteht [30, 33]. In selenarmen Regionen Europas kann eine renale Selenexkretion von 10-30 µg/l verzeichnet werden, während in gut versorgten Gebieten, wie in den USA, eine Selenkonzentration im Urin von 40-80 µg/l messbar ist [13]. Bei Stillenden ist zusätzlich mit einem Selenverlust – in Abhängigkeit der oral aufgenommenen Menge – von 5-20 µg/l über die Muttermilch zu rechnen [2, 16, 20].
Bei Aufnahme höherer Selenmengen gewinnt die Abgabe über die Lunge an Bedeutung, wobei flüchtige Methyl-Selenverbindungen, wie das aus Selenid hervorgehende, nach Knoblauch riechende Dimethylselenid (Se(CH3)2), über den Atem abgegeben wird ("Knoblauchatem") – frühes Kennzeichen einer Intoxikation (Vergiftung) [7, 8, 22, 23, 28, 33].

Literatur

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