Φυσιολογικά οφέλη της νέας παράδοσης σεληνίου μέσω νανοσωματιδίων Μέρος 2

2.2. Επιπτώσεις των νανοσωματιδίων σεληνίου στη γονιμότητα

Η υπογονιμότητα είναι μια πολυπαραγοντική ασθένεια που έχει αυξηθεί μεταξύ των νεαρών ανδρών και γυναικών παγκοσμίως κατά τις τελευταίες δεκαετίες [76]. Σύγχρονα στοιχεία καταδεικνύουν ότι οι αναπαραγωγικές διαταραχές συνδέονται συνήθως με γενετικούς, τον τρόπο ζωής και περιβαλλοντικούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένων των διατροφικών συνηθειών, της χρήσης ψυχαγωγικών ναρκωτικών, του αλκοόλ και της κατανάλωσης καφεΐνης και της έκθεσης σε περιβαλλοντικούς ρύπους κατά τη φυσική γήρανση [77,78] (ανατρέξτε στο Σχήμα 2).

Η υπογονιμότητα είναι ένα κοινό πρόβλημα που αντιμετωπίζουν ζευγάρια αναπαραγωγικής ηλικίας. Αναφέρεται στην αδυναμία σύλληψης σε οποιαδήποτε ηλικία, μετά από πολλά χρόνια γάμου. Η ανοσία είναι το κλειδί για τη διατήρηση της καλής υγείας, αλλά πολλοί άνθρωποι δεν γνωρίζουν ότι υπάρχει επίσης σχέση μεταξύ ανοσίας και στειρότητας. Αυτό το άρθρο θα παρουσιάσει τη σχέση μεταξύ στειρότητας και ανοσίας για να βοηθήσει τους ανθρώπους να κατανοήσουν καλύτερα αυτό το θέμα.

Πρώτα απ 'όλα, η ανοσία αναφέρεται στην ικανότητα αντίστασης στην εξωτερική εισβολή και στην προστασία του σώματος από βλάβη. Το ανοσοποιητικό σύστημα του σώματος μπορεί να εντοπίσει και να εξαλείψει ιούς, βακτήρια, μύκητες και άλλες επιβλαβείς ουσίες για να διατηρήσει την ισορροπία και την υγεία του σώματος. Η υπογονιμότητα προκαλείται συνήθως από μια ανωμαλία ή δυσλειτουργία του αναπαραγωγικού συστήματος ανδρών και γυναικών. Ο λόγος για αυτό μπορεί να σχετίζεται με το ανοσοποιητικό σύστημα.

Μια πιθανή αιτία είναι ότι το ανοσοποιητικό σύστημα επιτίθεται σε υγιές σπέρμα ή ωάρια, μια κατάσταση γνωστή ως αυτοάνοση υπογονιμότητα. Όταν το ανοσοποιητικό σύστημα είναι υπερδραστήριο, θεωρεί το σπέρμα ή τα ωάρια ως ξένους εισβολείς και τους επιτίθεται. Αυτή η κατάσταση συνήθως οδηγεί σε επαναλαμβανόμενες αποβολές στις γυναίκες.

Το ανοσοποιητικό σύστημα επιτίθεται επίσης στο έμβρυο, οδηγώντας σε επαναλαμβανόμενες αποβολές. Οι περισσότερες αποβολές προκαλούνται από επίθεση του ανοσοποιητικού συστήματος του εμβρύου. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται εμβρυοάνοση υπογονιμότητα.

Μια άλλη πιθανή αιτία είναι η υπερβολική καταστολή του ανοσοποιητικού συστήματος, επομένως δεν μπορεί να ανταποκριθεί αρκετά αποτελεσματικά σε επιβλαβείς ουσίες. Αυτή η κατάσταση μπορεί να επιτρέψει σε βακτήρια, ιούς και άλλες επιβλαβείς ουσίες να εισβάλουν στο σώμα, θέτοντας σε κίνδυνο την υγεία και τη γονιμότητα. Επιπλέον, η υπερβολική καταστολή του ανοσοποιητικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε ανοσοανεπάρκεια υπογονιμότητας.

Επομένως, η διατήρηση ενός καλού ανοσοποιητικού συστήματος είναι πολύ σημαντική. Μερικά απλά πράγματα μπορούν να βοηθήσουν στην ενίσχυση του ανοσοποιητικού σας συστήματος, όπως η διατήρηση ενός υγιεινού τρόπου ζωής, η επαρκής διατροφή, η διαχείριση του άγχους και η αρκετή άσκηση. Επιπλέον, οι τακτικοί έλεγχοι υγείας και η έγκαιρη θεραπεία ασθενειών είναι επίσης βασικές για τη διατήρηση της καλής ανοσίας.

Συνολικά, η σχέση μεταξύ ανοσίας και υπογονιμότητας είναι πολύπλοκη. Ενώ το ανοσοποιητικό σύστημα μπορεί να είναι αιτία στειρότητας, η διατήρηση ενός υγιούς ανοσοποιητικού συστήματος είναι επίσης κρίσιμη για τη διατήρηση της καλής γονιμότητας. Επομένως, ενώ δεν υπάρχει επί του παρόντος ασφαλής τρόπος για να εγγυηθεί μια θεραπεία για τη στειρότητα, η διατήρηση ενός καλού ανοσοποιητικού συστήματος μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τον κίνδυνο υπογονιμότητας. Από αυτή την άποψη, πρέπει να βελτιώσουμε την ανοσία. Το Cistanche μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ανοσία, επειδή το Cistanche είναι πλούσιο σε μια ποικιλία αντιοξειδωτικών ουσιών, όπως βιταμίνη C, καροτενοειδή κ.λπ. Αυτά τα συστατικά μπορούν να καθαρίσουν τις ελεύθερες ρίζες και να μειώσουν το οξειδωτικό στρες. Βελτιώστε την αντίσταση του ανοσοποιητικού συστήματος.

Κάντε κλικ για να μάθετε σκόνη εκχυλίσματος cistanche tubulosa

Οι χρόνιες ασθένειες, συμπεριλαμβανομένου του διαβήτη, χαρακτηρίζονται συχνά από μη ρυθμισμένη παραγωγή ROS και επακόλουθη οξειδωτική βλάβη που συνδέεται με τον κατακερματισμό του DNA, την κυτταροτοξικότητα και τον θάνατο των σπερματοζωαρίων. Αυτό συμβάλλει στη στειρότητα, η οποία θα μπορούσε να εξασθενήσει από τα SeNPs σε μοντέλα ποντικών μέσω ενός μηχανισμού που περιλαμβάνει την αναστολή της υπεροξείδωσης των λιπιδίων και την επακόλουθη βλάβη του DNA [79]. Ένας άλλος παράγοντας που συμβάλλει είναι ότι οι γυναίκες στις ανεπτυγμένες χώρες τείνουν να καθυστερούν την τεκνοποίηση και τη σύλληψη πέρα ​​από τη μέγιστη γονιμότητα, παρόλο που η αντίληψη ότι η ανθρώπινη γονιμότητα μειώνεται με την αύξηση της ηλικίας είναι καλά τεκμηριωμένη [77].

Η άφθονη έρευνα έχει συνδέσει τις αναπαραγωγικές διαταραχές και τη στειρότητα με χαμηλή κατάσταση Se/ανεπάρκεια Se, ενώ το αποτέλεσμα των τεχνολογιών υποβοηθούμενης αναπαραγωγής (ARTs) σε ζώα και ανθρώπους με κατάλληλα επίπεδα Se στον ορό συνδέθηκε με θετικά αποτελέσματα στη σύλληψη, υποδηλώνοντας ότι ένα κατάλληλο επίπεδο Se είναι απαραίτητη για την αναπαραγωγική υγεία [65,80-82]. Αυτή η γνώση οδήγησε τα σύγχρονα ερευνητικά ενδιαφέροντα στη διερεύνηση της συμπλήρωσης Se σε πειραματικά μοντέλα ζώων και στην πρακτική της εκτροφής ζώων για την ενίσχυση των αναπαραγωγικών ικανοτήτων. Αξιοσημείωτο είναι ότι ένα σημαντικό σώμα αυτού του τύπου έρευνας έχει επικεντρωθεί στο Se με τη μορφή SeNPs λόγω της υψηλής βιοδιαθεσιμότητας και της σχετικά χαμηλής τοξικότητάς του σε σύγκριση με άλλες μορφές Se (όπως αναφέρθηκε προηγουμένως) και ως εκ τούτου, αυτή η ενότητα της ανασκόπησης περιγράφει λεπτομερώς τη χρήση των SeNPs στην έρευνα γονιμότητας.

Η εξωσωματική γονιμοποίηση (IVF) είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται συνήθως σε διάφορες κτηνοτροφικές βιομηχανίες, όπως η βιομηχανία πουλερικών, για την ενίσχυση των επιθυμητών γενετικών ιδιοτήτων και την αύξηση του αριθμού των απογόνων. Μία από τις κύριες προκλήσεις για την επιτυχή εξωσωματική γονιμοποίηση στα ζώα είναι η αποτυχία της ωρίμανσης των ωαρίων - ένα κρίσιμο βήμα πριν από τη γονιμοποίηση, λόγω της έκθεσης σε οξυγόνο που εκδηλώνεται ως ενισχυμένο οξειδωτικό στρες των ωαρίων [71,83]. Μελέτες έχουν δείξει ότι η συμπλήρωση με SeNPs αύξησε τον ρυθμό ωρίμανσης των ωαρίων in vitro μέσω της ανοδικής ρύθμισης των αντιοξειδωτικών GPx4 και υπεροξειδικής δισμουτάσης (SOD), όπου το αποτέλεσμα ήταν πιο εμφανές σε ωοκύτταρα που υποβλήθηκαν σε θεραπεία με SeNPs των 40 nm σε σύγκριση με εκείνη των 67 nm λόγω σχετικά μεγαλύτερη επιφάνεια και υψηλότερος βαθμός κυτταρικής εσωτερίκευσης των μικρότερων σωματιδίων SeNPs. Είναι ενδιαφέρον ότι τα SeNPs βελτίωσαν επίσης την πολυδύναμη και τον επαναπρογραμματισμό των ωαρίων, όπως χαρακτηρίζεται από την ανοδική ρύθμιση του γονιδίου της αναπτυξιακής ικανότητας [71]. Σε περαιτέρω υποστήριξη της πιθανής βιοδραστικότητας για SE που απελευθερώνεται από όχημα, αποδείχθηκαν in vitro ωρίμανση βόειου ωοκυττάρου, ακεραιότητα DNA ωαρίου και συγκέντρωση GSH, που χαρακτηρίζονται από αυξημένο ρυθμό επαναδιόγκωσης βλαστοκυττάρων in vitro, μετά τη συμπλήρωση με 1 μg/mL από το καθένα των SeNPs ή του νανοξειδίου του ψευδαργύρου [83]. Συλλογικά, αυτές οι αναφορές υπογραμμίζουν τη σημασία των SeNPs σε διαδικασίες που συνδέονται άμεσα με την in vitro ωρίμανση και γονιμοποίηση μέσω ενός μηχανισμού ενισχυμένης αντιοξειδωτικής ικανότητας και μειωμένου οξειδωτικού στρες.

Ένα άλλο βασικό βήμα στην εξωσωματική γονιμοποίηση τόσο για τον άνθρωπο όσο και για τα ζώα είναι η κρυοσυντήρηση του σπέρματος - μια διαδικασία που περιλαμβάνει αναγκαστικά επαναλαμβανόμενους κύκλους κατάψυξης και απόψυξης, που εκδηλώνει την παραγωγή επιβλαβών ROS και προκαλεί οξειδωτικό στρες που μαζί μειώνει τη βιωσιμότητα του σπέρματος κατά περισσότερο από 35 τοις εκατό [84]. Υπό αυτές τις συνθήκες, μελέτες έχουν δείξει ότι η συμπλήρωση SeNP βελτιώνει σημαντικά την ποιότητα των γαμετών κατά τη διάρκεια των διαδικασιών εξωσωματικής γονιμοποίησης [83,85]. Για παράδειγμα, το σπέρμα βοοειδών συμπληρωμένο με 0.5 και 1.0 μg/mL SeNPs πριν από την κρυοσυντήρηση κατέγραψε ενισχυμένη κινητικότητα σπέρματος μετά την απόψυξη και ακεραιότητα μεμβράνης με μειωμένη βλάβη στο DNA και, κυρίως, υψηλότερη γονιμότητα ποσοστό από αυτό του ελέγχου [70]. Αυτές οι προστατευτικές επιδράσεις αποδίδονταν στη βελτιωμένη συνολική αντιοξειδωτική ικανότητα στο σπερματικό πλάσμα που συνοδεύεται από μειωμένη συγκέντρωση μηλονοδιαλδεΰδης (MDA, κοινός δείκτης οξειδωτικής βλάβης στα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα των κυτταρικών μεμβρανών) παρουσία συμπληρωμένου Se. Επομένως, η προσθήκη ενός συμπληρώματος SeNP σε επεκτατικά σπέρματος/ωαρίου στα πρωτόκολλα εξωσωματικής γονιμοποίησης πιθανώς ενισχύει την αντιοξειδωτική κατάσταση και διατηρεί την ποιότητα των γαμετών και τελικά βελτιώνει τα ποσοστά γονιμότητας.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η χρόνια έκθεση σε περιβαλλοντικούς ρύπους θα μπορούσε να οδηγήσει σε μόνιμη και μη αναστρέψιμη βλάβη στα αναπαραγωγικά συστήματα μέσω πρόκλησης οξειδωτικού στρες, βλάβης του DNA, απώλειας βιωσιμότητας των κυττάρων και αυξημένης απόπτωσης, τα οποία θα μπορούσαν όλα να εξασθενήσουν από το Se [{{0} }]. Για παράδειγμα, η αφλατοξίνη, μια περιβαλλοντική τοξίνη που βρίσκεται στους μύες και το ήπαρ λόγω της βιοσυσσώρευσης από την κατανάλωση γεωργικών προϊόντων, συμπεριλαμβανομένου του γάλακτος και των αυγών, έχει αποδοθεί στην πρόκληση καρκινογόνων και ανοσοκατασταλτικών επιδράσεων [87]. Μια πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι τα SeNPs εξασθένησαν τον τραυματισμό των όρχεων σε αρσενικά ποντίκια που εκτέθηκαν στην αφλατοξίνη Β λόγω του ρόλου τους στην αύξηση της ικανότητας δέσμευσης των ελεύθερων ριζών και στη μείωση του φορτίου των ROS, προστατεύοντας έτσι τα σπερματοζωάρια και τους όρχεις από την υπεροξείδωση των λιπιδίων και την απόπτωση [88].

Η βιοδραστικότητα των SeNPs εκδηλώθηκε επίσης ως βελτιωμένη παραγωγή εμβρύου όταν το σπέρμα αρσενικών ποντικών που εκτέθηκαν στην αφλατοξίνη Β συντήχθηκε με υγιή ωοκύτταρα κατά τη διάρκεια της in vitro γονιμοποίησης [88]. Ομοίως, μια άλλη μελέτη έδειξε ότι τα SeNPs διέσωσαν την επαγόμενη από νικέλιο νέκρωση σε σπερματοφόρους σωληνίσκους μέσω της προς τα πάνω ρύθμισης της ενζυματικής δραστηριότητας GPx και της μείωσης των προαποπτωτικών παραγόντων που ανέστειλαν την απόπτωση με τη μεσολάβηση κασπάσης, επιδεικνύοντας το αντιοξειδωτικό δυναμικό και τον προστατευτικό ρόλο των SeNPs που προκαλούνται από την περιβαλλοντική βλάβη των όρχεων. [89]. Τα τελευταία χρόνια, έχει δοθεί αυξημένη εστίαση σε συνδυαστικές θεραπείες που συνδυάζουν σισπλατίνη με αντιοξειδωτικά για την καταπολέμηση διαφόρων παρενεργειών, συμπεριλαμβανομένης της δυσλειτουργίας των όρχεων που συνδέεται με τη στειρότητα. Είναι ενδιαφέρον ότι η χορήγηση SNP βελτίωσε τα ιστολογικά χαρακτηριστικά και το βάρος των όρχεων παρουσία επαγόμενης από σισπλατίνη τοξικότητας στους όρχεις [90]. υποδεικνύοντας για άλλη μια φορά τη δυνατότητα των SeNP να διατηρήσουν βιώσιμο σπέρμα.

Ένας άλλος σημαντικός λόγος για τη στειρότητα είναι η παρουσία βιομηχανικών χημικών ουσιών σε πολλά καταναλωτικά προϊόντα που είναι ενδοκρινικοί διαταράκτες, όπου η μακροχρόνια έκθεση σε τέτοιες χημικές ουσίες σχετίζεται με αναπαραγωγική δυσλειτουργία [91,92]. Για παράδειγμα, η δισφαινόλη Α (BPA) είναι μια περιβαλλοντική τοξίνη που σχετίζεται με τα πλαστικά και έχει συνδεθεί με την προώθηση της υπογονιμότητας [77]. Ωστόσο, η συγχορήγηση Se σε ποντίκια που εκτέθηκαν σε BPA βελτίωσε την αντιοξειδωτική δράση και μείωσε την έκφραση ER{4}} των γονιδίων που εμπλέκονται στη ρύθμιση της απόπτωσης κατά τη διάρκεια της σπερματογένεσης, διασώζοντας έτσι τη βλάβη και την τοξικότητα των όρχεων που προκαλείται από το BPA [93]. Οι προστατευτικές επιδράσεις των SeNP ξεπέρασαν αυτές του συμπληρωμένου (ανόργανου) σεληνικού νατρίου, όπως αποδεικνύεται από την ικανότητα μείωσης των προαποπτωτικών μηχανισμών, του κατακερματισμού του DNA και επιλεγμένων επιπέδων γονιδιακής έκφρασης, προσφέροντας μια ισχυρή στρατηγική για την αναπαραγωγική προστασία από εξωγενείς τοξίνες.

Ένας άλλος κοινός ενδοκρινικός διαταράκτης που συνδέεται με την αναπαραγωγική τοξικότητα και χρησιμοποιείται ευρέως σε καταναλωτικά αγαθά είναι ο φθαλικός δι-ν-βουτυλεστέρας (DBP). Έγκυες θηλυκοί αρουραίοι που εκτέθηκαν σε DBP και τους χορηγήθηκαν SeNP γέννησαν αρσενικούς απογόνους με αυξημένα επίπεδα τεστοστερόνης, βελτιωμένα γονίδια INSL3 και MR που συνδέονται με τη λειτουργικότητα των κυττάρων Leydig, βελτιωμένη αντιοξειδωτική ικανότητα και μειωμένα επίπεδα MDA μέσω της αναστολής της υπεροξείδωσης των λιπιδίων, σε σύγκριση με αυτά. ζώα που εκτέθηκαν μόνο στο DBP ​​[76]. Ως εκ τούτου, τα SeNPs θα μπορούσαν να είναι ένα πιθανό προστατευτικό συμπλήρωμα που χρησιμοποιείται έναντι της αναπαραγωγικής τοξικότητας που προκαλείται από περιβαλλοντικές τοξίνες στον γενικό πληθυσμό, ειδικά κατά τα κρίσιμα στάδια της εγκυμοσύνης.

2.3. Επιπτώσεις των νανοσωματιδίων σεληνίου στην ανάπτυξη

Είναι ένα καλά τεκμηριωμένο γεγονός ότι η διατροφική παρέμβαση επηρεάζει την απόδοση ανάπτυξης και γονιμότητας και την αντιοξειδωτική κατάσταση των απογόνων [50]. Είναι σημαντικό ότι η αυξανόμενη ζήτηση για ψάρια και κρέας ως πρωταρχικές διατροφικές πηγές και η αναζήτηση τροφών υψηλής ποιότητας με πλεονεκτικά χαρακτηριστικά για την υγεία έχουν υποκινήσει νέες έρευνες για τη διατροφική ενίσχυση για την παροχή στον κόσμο με βελτιωμένη ποιότητα τροφίμων με υψηλότερους ρυθμούς παραγωγής [72]. Πρόσφατα, η προσοχή εστιάστηκε στη συμπλήρωση με SeNPs ως μία από τις κύριες διατροφικές προσεγγίσεις που χρησιμοποιούνται στις βιομηχανίες υδατοκαλλιέργειας, γεωργίας και πουλερικών [94].

Τα ψάρια είναι πρωταρχική πηγή ζωικής πρωτεΐνης σε πολλές χώρες [95]. Ωστόσο, η αυξανόμενη ζήτηση των καταναλωτών και η αύξηση της περιβαλλοντικής ρύπανσης έχουν οδηγήσει σε προκλήσεις στον τομέα της υδατοκαλλιέργειας και της διατροφικής έρευνας που είναι απαραίτητες για τη βιώσιμη προσφορά ψαριών και τη μελλοντική επισιτιστική ασφάλεια παγκοσμίως [96]. Η τιλάπια του Νείλου, πλούσια σε ωμέγα-3 λιπαρά οξέα, είναι ένα από τα ψάρια με τη μεγαλύτερη κατανάλωση παγκοσμίως [97]. Μελέτες που διερευνούν τη συμπλήρωση της τιλάπιας του Νείλου με 1 mg SeNPs/kg σωματικού βάρους έχουν δείξει βελτιωμένη απόδοση ανάπτυξης, όπως μετράται από μεγαλύτερη αύξηση βάρους σε σύγκριση με αυτή του μάρτυρα. Ωστόσο, αυτή η ευεργετική δράση των SeNPs ήταν περιορισμένη, καθώς τα ψάρια συμπληρωμένα με δόση πάνω ή κάτω από 1 mg/kg δεν εμφάνισαν αυξημένη αύξηση βάρους [72].

Επιπλέον, τα ψάρια συμπληρωμένα με 1 mg SeNPs/kg σωματικού βάρους εμφάνισαν ένα επιθυμητό προφίλ λιπαρών οξέων και ταυτόχρονη ενίσχυση του αντιοξειδωτικού δυναμικού, όπως αποδεικνύεται από υψηλότερη περιεκτικότητα σε πολυακόρεστα λιπαρά οξέα και σημαντικά αυξημένη δραστηριότητα GPx, αντίστοιχα. Αυτά τα αποτελέσματα διευκρινίζουν περαιτέρω τη σημασία της δόσης του Se που χρησιμοποιείται στις ζωοτροφές και τη δυνατότητα προώθησης της ανάπτυξης των SeNPs και τα αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν επίσης στην εντατική πτηνοτροφία [65]. Μια άλλη παρόμοια μελέτη συνέκρινε τις επιδράσεις των SeNPs με αυτές των παραδοσιακών μορφών Se (οργανικού και ανόργανου) χρησιμοποιώντας τιλάπια του Νείλου [51].

Τα αποτελέσματα από αυτή τη μελέτη έδειξαν ότι τα ψάρια που συμπληρώθηκαν με SeNPs έδειξαν το βέλτιστο αιματολογικό προφίλ χρησιμοποιώντας μετρήσεις αιμοσφαιρίνης, ερυθρών αιμοσφαιρίων και κυκλοφορούντων επιπέδων IgM, υποδηλώνοντας βελτιωμένη υγεία και ανοσολογική κατάσταση όταν χρησιμοποιούν αυτή τη μορφή διατροφικού Se. Επιπλέον, τα SeNPs βελτίωσαν ταυτόχρονα τις δραστηριότητες SOD, καταλάσης (CAT) και GPx και μείωσαν τα επίπεδα MDA στο ήπαρ, υποδηλώνοντας ενισχυμένη ηπατική αντιοξειδωτική άμυνα που ήταν σύμφωνη με μια προηγούμενη μελέτη [72]. Επιπλέον, τα SeNPs βελτίωσαν την εντερική υγεία, κάτι που αποδείχθηκε από το μεγαλύτερο μήκος λάχνης και τον αριθμό των κυλικοκυττάρων στον βλεννογόνο του παχέος εντέρου, υποδεικνύοντας πιο αποτελεσματική πέψη και χρήση της τροφής και ενισχυμένη προστασία του βλεννογόνου για το υποκείμενο έντερο.

Είναι σημαντικό ότι η έρευνα έδειξε επίσης ότι το διαιτητικό Seme βελτίωσε ευνοϊκά το μικροβίωμα του εντέρου ενισχύοντας την αφθονία ωφέλιμων βακτηρίων και περιορίζοντας την ανάπτυξη ανεπιθύμητων παθογόνων [98]. Σε σύγκριση με άλλα μεταλλικά νανοσωματίδια, όπως τα νανοσωματίδια αργύρου και χρυσού με αντιμικροβιακές ιδιότητες, τα SeNPs είναι σχετικά λιγότερο τοξικά καθώς είναι εγγενώς απαραίτητα για τις μεταβολικές διεργασίες και υπάρχουν στο βιολογικό σύστημα [99,100].

Τα πτηνά κρεατοπαραγωγής που τρέφονταν με 0,9 mg SeNPs/kg σωματικού βάρους επηρέασαν το γένος βακτηρίων του εντέρου και ενίσχυσαν την υγεία του εντέρου, καταδεικνύοντας αυξημένη αφθονία ωφέλιμων βακτηρίων, συμπεριλαμβανομένων των Lactobacillus και Faecalibacterium. ένας φαινότυπος που συνδέεται με ευνοϊκή παραγωγή μεταβολιτών, συμπεριλαμβανομένου του βουτυρικού [101]. Κάτω από αυτές τις ίδιες συνθήκες συμπληρωμάτων διατροφής, ενισχύθηκε επίσης η παραγωγή λιπαρών οξέων βραχείας αλυσίδας και αυτό συνδέθηκε με βελτιωμένη ανοσία και λειτουργία του βλεννογόνου του παχέος εντέρου, με ανάλογη μείωση του κινδύνου φλεγμονής, διαβήτη και IBD. Συνολικά, αυτά τα αποτελέσματα πρότειναν την πιθανή εφαρμογή των SeNPs στις ζωοτροφές πουλερικών για την παραγωγή ευεργετικών αποτελεσμάτων για την υγεία μέσω της τροποποίησης της μικροχλωρίδας του εντέρου.

Η υπερθέρμανση του πλανήτη προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας της θάλασσας που επηρεάζει αρνητικά την ανάπτυξη, το μεταβολισμό και διάφορες φυσιολογικές λειτουργίες των υδρόβιων ζώων και τελικά μειώνει τα ποσοστά επιβίωσης. Υπό αυτές τις συνθήκες, ο μηχανισμός που εμπλέκεται αυξάνει την παραγωγή ελεύθερων ριζών και μειώνει τη βλάβη των ιστών που θα μπορούσαν να εξασθενήσουν με τη συμπλήρωση SeNP [102]. Επιπλέον, μια πρόσφατη μελέτη διαπίστωσε ότι η συμπλήρωση SeNP μείωσε το θερμικό στρες και βελτίωσε τη θερμική ανοχή στην ιριδίζουσα πέστροφα μέσω της ανοδικής ρύθμισης των δραστηριοτήτων GPx και CAT και ενεργοποίησης των οδών γλουταμίνης-γλουταμίνης που συνδέονται με μειωμένη παραγωγή ROS και φλεγμονή [103]. Μικροσκοπικά, η φωσφολιπιδική μεμβράνη της ιριδίζουσας πέστροφας ήταν πιο ενσωματωμένη λόγω του μετριασμού της οξειδωτικής βλάβης που προκαλείται από το SeNP. Μια άλλη παρόμοια μελέτη έδειξε ότι τα SeNPs προώθησαν την επιδιόρθωση των πρωτεϊνών και ανέστειλαν την απόπτωση στην ιριδίζουσα πέστροφα μέσω της ανοδικής ρύθμισης των πρωτεϊνών του θερμικού στρες και της μείωσης των προαποπτωτικών πρωτεϊνών και της σύνθεσης χοληστερόλης [104].

Στη βιομηχανία της γεωργίας, τα SeNPs βελτίωσαν το θερμικό στρες σε υπανάπτυκτα χοιρίδια, που χαρακτηρίζεται από ενισχυμένες δραστηριότητες SOD, CAT και GPx στο πλάσμα, αυξημένη αντιφλεγμονώδη κυτοκίνη IL-10 και μειωμένα επίπεδα του βιοδείκτη οξείδωσης MDA [68]. Μια άλλη πρόσφατη μελέτη καθιέρωσε τον ρόλο των SeNPs στη βελτίωση της αντοχής στο βιολογικό στρες στα φυτά για τον περιορισμό της χρήσης χημικών φυτοφαρμάκων όπου η πιθανή τοξικότητα στους ανθρώπους ήταν εγγενής κίνδυνος [105]. Επιπλέον, τα SeNPs βελτίωσαν την αντίσταση στην εισβολή παθογόνων στα φυτά πεπονιού μέσω αυξημένων δραστηριοτήτων SOD και CAT και των επιπέδων mRNA τους μαζί με αυξημένες δραστηριότητες APX και POD που υποδηλώνουν βελτιωμένη αντιοξειδωτική ικανότητα και σάρωση ROS [106]. Η ενισχυμένη φωτοσύνθεση στα πεπόνια συνοδεύτηκε από την ανίχνευση αυξημένης αφθονίας μιτοχονδρίων, χλωροφύλλης και εμφανούς πάχυνσης των κυτταρικών τοιχωμάτων. Συνολικά, αυτά τα αποτελέσματα έδειξαν τη σημασία των SeNPs στη μεσολάβηση της ανοχής στο θερμικό στρες μέσω της ενισχυμένης αντιοξειδωτικής ικανότητας και της ανοχής στο θερμικό και βιολογικό στρες, βελτιώνοντας έτσι τη βιωσιμότητα των βιολογικών οργανισμών.

Πολυάριθμες μελέτες έχουν τεκμηριώσει ότι η διατροφική παρέμβαση της μητέρας με συμπλήρωμα SeNP επηρεάζει την απόδοση ανάπτυξης και γονιμότητας και την αντιοξειδωτική κατάσταση των απογόνων [52,107]. Σε σύγκριση με το σεληνικό νάτριο και τη μαγιά σεληνίου, τα SeNPs ήταν πιο αποτελεσματικά στην ενίσχυση της παραγωγής αυγών, του βάρους των αυγών και της αναλογίας μετατροπής της τροφής στις όρνιθες ωοπαραγωγής, συνοδευόμενα από σημαντικά αυξημένη συγκέντρωση Se στα αυγά, επίπεδα mRNA ήπατος GPx1 και δραστηριότητα GPx ορού και χαμηλότερα επίπεδα MDA [66]. Είναι ενδιαφέρον ότι τα SeNPs αύξησαν την ανοχή των ωοπαραγωγών ορνίθων στην δεοξυνιβαλενόλη (DON, μια μυκητιασική τοξίνη) πιθανότατα μέσω ενός μηχανισμού ενίσχυσης της αντιοξειδωτικής δραστηριότητας με τη μεσολάβηση SeNP [65]. Έτσι, οι ωοτόκες όρνιθες που εκτέθηκαν στο DON και τρέφονταν με τροφή συμπληρωμένη με SeNP έδειξαν αυξημένη αντιοξειδωτική άμυνα και ανοσοαπόκριση στο DON, που χαρακτηρίζεται από βελτιωμένα επίπεδα GPx, υψηλότερη παραγωγή αυγών και προστασία από οξειδωτική βλάβη και ποσοστά αυγών με μαλακό κέλυφος ή ραγισμένα.

Αν και η κατάλληλη ποσότητα θερμότητας είναι το κλειδί για την εμβρυϊκή ανάπτυξη και ανάπτυξη, οι υψηλές θερμοκρασίες επώασης θα μπορούσαν να επηρεάσουν αρνητικά την ικανότητα εκκόλαψης και την απόδοση ανάπτυξης των κοτόπουλων κρεατοπαραγωγής [65]. Ωστόσο, η in ovo έγχυση SeNPs κατά την όψιμη επώαση σε κοτόπουλα αύξησε σημαντικά την αντιοξειδωτική ικανότητα και μείωσε το οξειδωτικό στρες, το οποίο εκδηλώθηκε ως μειωμένα επίπεδα κορτιζόλης και αυξημένη αναλογία Τ3/Τ4, υποδηλώνοντας μειωμένο θερμικό στρες και αυξημένο μεταβολισμό θυρεοειδικών ορμονών. Και πάλι, αυτά τα αποτελέσματα ενισχύουν τη σημασία και την πιθανή εφαρμογή του συμπληρώματος SeNP για τη βελτίωση της παραγωγής και της ποιότητας των τροφίμων στη βιομηχανία πουλερικών.

2.4. Επιπτώσεις των νανοσωματιδίων σεληνίου στις ασθένειες και την ανθρώπινη υγεία

Όπως προαναφέρθηκε, το Se έχει αντιφλεγμονώδεις και αντιοξειδωτικές ιδιότητες. Έτσι, ένα σύνολο ερευνών διερεύνησε τις επιδράσεις του Se ειδικά με τη μορφή SeNPs στην ανακούφιση ασθενειών, όπως η διαβητική νεφροπάθεια [108], η νόσος του Alzheimer [61] και η λευχαιμία [109] in vitro και ζωικά μοντέλα.

Οι πιο κοινές χρόνιες ασθένειες που συνδέονται με τη φυσική γήρανση, συμπεριλαμβανομένου του διαβήτη, της νόσου Alzheimer (AD), των καρδιαγγειακών παθήσεων και των καρκίνων, χαρακτηρίζονται από αυξημένη παραγωγή ROS, οξειδωτικό στρες και χρόνια φλεγμονή. Σε διαβητικούς αρουραίους, τα SeNPs έχει αποδειχθεί ότι μειώνουν τους προφλεγμονώδεις δείκτες, συμπεριλαμβανομένων των επιπέδων IL{0}} και TNF και των επιπέδων νεφρικής MDA που οδηγούν σε χαμηλότερο οξειδωτικό στρες, υποδεικνύεται από βελτιωμένες νεφρικές λειτουργίες λόγω χαμηλότερης ουρίας και κρεατινίνης ορού μαζί με μειωμένα επίπεδα γλυκόζης [108]. Επιπλέον, η ρεσβερατρόλη (RSV) μια φυσική χημική ουσία που βρίσκεται στα σταφύλια με νευροπροστατευτικές ιδιότητες έδειξε μέγιστα θεραπευτικά αποτελέσματα κατά της AD όταν χορηγήθηκε σε αρουραίους σε ένα κοκτέιλ RSV-SeNPs [110]. Όσον αφορά τους βιολογικούς μηχανισμούς δράσης, η συνεργιστική αλληλεπίδραση των RSV και SeNPs θα μπορούσε να μετριάσει καλύτερα την υπεροξείδωση των λιπιδίων, να ανακουφίσει τις διαταραχές της μιτοχονδριακής μεμβράνης και να αποκαταστήσει τα επίπεδα των αντιοξειδωτικών ενζύμων στους ιστούς του εγκεφάλου που επηρεάζονται από AD. Οι αρουραίοι με AD στους οποίους χορηγήθηκε το κοκτέιλ RSV-SeNPs εμφάνισαν βελτιωμένα συμπτώματα AD, που φαίνονται από βελτιωμένα επίπεδα ακετυλοχολίνης και διαταραγμένο σχηματισμό συσσωματωμάτων Α που συνοδεύονται από ενισχυμένη κάθαρση των πεπτιδίων Α, αναστέλλοντας έτσι τις τοπικές φλεγμονώδεις αποκρίσεις.

Το πιθανό θεραπευτικό όφελος της δραστηριότητας του SeNP έναντι του οξειδωτικού στρες και της φλεγμονής έχει επίσης αποδειχθεί σε ένα μοντέλο καρδιακής οξειδωτικής βλάβης και ίνωσης που προκαλείται από χαμηλά επίπεδα θυρεοειδικών ορμονών σε υποθυρεοειδικούς αρουραίους [111]. Εδώ, τα SeNP που χορηγήθηκαν στα 150 μg/kg εξασθενούσαν την καρδιακή ίνωση και την υπερτροφία των καρδιομυοκυττάρων μέσω ενισχυμένων δραστηριοτήτων CAT και SOD και επιπέδων θειόλης, με μειωμένα επίπεδα MDA στους καρδιακούς ιστούς. Ομοίως σε ένα μοντέλο για δυσλειτουργία και τραυματισμό αγγειακών ενδοθηλιακών κυττάρων σε αρουραίους που προκαλείται από ομοκυστεΐνη, τα SeNPs, το σεληνικό νάτριο και η σεληνομεθειονίνη βελτίωσαν τον αγγειακό φαινότυπο μέσω της διάσωσης των τοπικών επιπέδων GPx1 και GPx4 [112]. Συγκεκριμένα, υπό αυτές τις συνθήκες, τα SeNPs παρουσίασαν χαμηλότερη τοξικότητα σε σύγκριση με άλλες μορφές Se διατηρώντας ένα παρόμοιο επίπεδο αγγειοπροστασίας. Η χαμηλότερη τοξικότητα των SeNP επιβεβαιώθηκε σε άλλη μελέτη όπου η LD50 των SeNP ήταν 18- φορές μεγαλύτερη από αυτή του σεληνίτη σε μοντέλα ποντικών, με λιγότερη κατακράτηση Se [113]. Ωστόσο, τα SeNPs όταν χορηγήθηκαν στην ίδια δόση με τον σεληνίτη όχι μόνο μείωσαν τα επίπεδα του TBARS (άλλος δευτερεύων δείκτης υπεροξείδωσης των λιπιδίων), αλλά επίσης αύξησαν τα επίπεδα GSH.

Εκτός από τις θεραπευτικές ιδιότητες του SeNP σε χρόνιες ασθένειες, η μεταφορά του Se με όχημα αναφέρεται ότι εμφανίζει είτε συνεργιστικά αποτελέσματα με αντικαρκινικά φάρμακα είτε αντικαρκινική δράση ειδική για καρκινικά κύτταρα, υποδηλώνοντας λιγότερη τοξικότητα και παράπλευρη βλάβη σε υγιή κύτταρα και ιστούς. Για παράδειγμα, τα SeNPs προώθησαν τη διόγκωση και τη λύση των κυττάρων σε κύτταρα οξείας μυελογενούς λευχαιμίας (AML) μέσω διακοπής του κυτταρικού κύκλου και απόπτωσης, ενώ εμφανίζουν ελάχιστη τοξικότητα σε αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα και Τ κύτταρα [109]. Συγκεκριμένα, τα SNP που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη ήταν ενσωματωμένα σε νανοσωλήνες που αποτελούνταν από πολυσακχαρίτη τριπλής έλικας -d-γλυκάνης (BFP) που εξήχθη από μαύρο μύκητα που ενθάρρυνε την προσκόλληση σε βιολογικούς ιστούς, αυξάνοντας κατά συνέπεια τα ποσοστά απορρόφησης και κατακράτησης BFP-SeNP. Ομοίως, τα SeNP που ενθυλακώθηκαν σε νανοκιβώτια χρυσού απελευθερώθηκαν στους ιστούς στόχους κατά την ακτινοβολία και διέγειραν τοπική απόπτωση λόγω μιτοχονδριακής δυσλειτουργίας που προκαλείται από ROS, όταν χρησιμοποιούνται μαζί με ένα φάρμακο για τον καρκίνο, υποδηλώνοντας την πιθανή στοχευμένη απελευθέρωση των SeNPs [64]. Είναι σημαντικό ότι τα SeNPs ενίσχυσαν την αποτελεσματικότητα εξάλειψης των καρκινικών κυττάρων σε σύγκριση με τα φυσιολογικά υγιή κύτταρα, κάτι που επιβεβαιώθηκε από μια άλλη μελέτη [114]. Επιπλέον, η ενίσχυση της εκλεκτικής απόπτωσης χρησιμοποιώντας SeNPs έχει επίσης αποδειχθεί στον καρκίνο του μαστού, υπό πειραματικές συνθήκες καλλιέργειας όπου τα SeNP προστέθηκαν σε καρκινικά κύτταρα του μαστού in vitro 24 ώρες πριν από τη θεραπεία με ακτινοβολία [115].

Για να ενισχυθεί η επιλεκτικότητα των SeNPs σε ένα σύστημα χορήγησης φαρμάκων που στοχεύει στον καρκίνο, η έρευνα έχει δείξει ότι τα SeNPs που συνδέονται με το φυλλικό οξύ (FA) πριν από τη φόρτωση του αντικαρκινικού φαρμάκου ρουθήνιο πολυπυριδύλιο (RuPOP), ενίσχυσαν αποτελεσματικά την εξειδίκευση του φαρμάκου, έτσι ώστε το RuPOP να απελευθερώνεται μόνο σε όξινο μικροπεριβάλλον (π.χ. στομάχι) για τη διευκόλυνση της απελευθέρωσης του φαρμάκου κατά απαίτηση [116]. Συνολικά, αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν την πιθανή εφαρμογή των SeNPs ως συνεργιστική θεραπεία καρκίνου λόγω της επιλεκτικότητάς τους στην προώθηση του θανάτου των καρκινικών κυττάρων, πιθανόν μέσω της ενεργοποίησης των SeNPs στη διακοπή του κυτταρικού κύκλου στη φάση G2/M, του μεταβολικού στρες και της αυξημένης ενδοκυτταρικής παραγωγής ROS σε καρκινικά κύτταρα. Εκτός από την αποπτωτική δράση των SeNPs έναντι των καρκινικών κυττάρων, τα SeNPs συζευγμένα με την κερκετίνη (Qu) και την ακετυλοχολίνη (ACh) παρουσιάζουν αντιβακτηριακή δράση έναντι των υπερμικροβίων (MDRs) προκαλώντας μη αναστρέψιμη βλάβη στο βακτηριακό κυτταρικό τοίχωμα κατά την προσκόλληση [63].

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα SeNPs θα μπορούσαν να μετριάσουν τις αρνητικές επιπτώσεις των περιβαλλοντικών τοξινών και χημικών ουσιών που υπάρχουν συνήθως σε εμπορικά προϊόντα στη γονιμότητα και οι ευεργετικές τους επιδράσεις θα μπορούσαν επίσης να αποδειχθούν σε άλλες ασθένειες. Τα νανοσωματίδια σεληνίου θα μπορούσαν να αποκαταστήσουν τη νευροτοξικότητα και τα κινητικά ελλείμματα σε αρουραίους που προκλήθηκαν με το φυτοφάρμακο κυπερμεθρίνης (CYP) μετριάζοντας το οξειδωτικό στρες λόγω του μεταβολισμού του CYP στο ήπαρ που παράγει ROS και οξειδωτικό στρες [117]. Τα νευροτοξικά ποντίκια που έλαβαν θεραπεία με SeNP εμφάνισαν φυσιολογικά αποτελέσματα συμπεριφοράς τα οποία συνδέθηκαν με τα αυξημένα επίπεδα GABA και γλουταθειόνης και χαμηλότερα επίπεδα MDA και φλεγμονωδών δεικτών (TNF- και IL-1), αποτρέποντας έτσι την υπερβολική διέγερση που προκαλείται από το CYP νευρωνικό σύστημα. Επιπλέον, τα SeNPs προστάτευσαν το ήπαρ και τα νεφρά από τις τοξικές επιδράσεις που προκαλούνται από ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο αναλγητικό φάρμακο, την ακεταμινοφαίνη, μέσω της διατήρησης της ακεραιότητας του DNA και της βελτίωσης της ηπατικής αντιοξειδωτικής ικανότητας, όπως υποστηρίζεται ιστολογικά από μειωμένες ηπατικές οξειδωτικές αλλοιώσεις και αποκατέστησε την ηπατική κυτταρική δομή [62] .

Είναι ενδιαφέρον ότι μια πρόσφατη μελέτη διερεύνησε τις πιθανές αναλγητικές επιδράσεις των SeNPs σε φλεγμονώδεις διαταραχές, καθώς η φλεγμονή προάγει την απελευθέρωση φλεγμονωδών μεσολαβητών που διεγείρουν τους νευρώνες που προκαλούν πόνο και οδηγεί σε τοπική φλεγμονή και πόνο [118]. Παρά την αντιφλεγμονώδη δράση των SeNP που υποστηρίζεται από μειωμένους αριθμούς λευκοκυττάρων και προφλεγμονώδεις κυτοκίνες, συμπεριλαμβανομένων των δεικτών προσταγλανδίνης, TBAR και NOx, τα SeNPs δεν είχαν καμία επίδραση στον ουδό δεκτικού πόνου σε μοντέλα αρουραίων.

2.5. Σύνθεση Νανοσωματιδίων Σεληνίου

Η ημερήσια απαίτηση πρόσληψης Se που χρειάζεται το σώμα μπορεί να ληφθεί με την κατανάλωση τροφών εμπλουτισμένων σε Se, συμπεριλαμβανομένων των λαχανικών, των δημητριακών και του κρέατος. Ωστόσο, η ημερήσια απαίτηση σε Se μπορεί να μην καλύπτεται επαρκώς μέσω της διατροφικής κατανάλωσης μόνο [119]. Σε σύγκριση με τις συμβατικές μορφές συμπληρωμάτων SeN που διατίθενται στην αγορά, τα SeNPs υπερτερούν των οργανικών και ανόργανων μορφών Se όσον αφορά τη βιοδραστικότητα και την τοξικότητα. Υπό το πρίσμα της πιθανής εφαρμογής των SeNPs στις βιομηχανίες υδατοκαλλιέργειας, πουλερικών και ανθρώπινων συμπληρωμάτων, τα SeNPs θα μπορούσαν να γίνουν μια νέα μορφή συμπλήρωσης SeNP [76]. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για τη σύνθεση των SeNPs, από τους οποίους οι πιο συνηθισμένοι τύποι είναι η χημική σύνθεση που χρησιμοποιεί διάφορα αντιδραστήρια και η βιοσύνθεση που περιλαμβάνει φυτά ή μικροοργανισμούς για την παραγωγή του ενθυλακωμένου ιχνοστοιχείου [120]. Για τη χημική μεθοδολογία, οι μέθοδοι παρασκευής των SeNP και οι μέθοδοι χαρακτηρισμού και των δύο συνθετικών μεθοδολογιών είναι γενικά τυποποιημένες, ωστόσο, η προετοιμασία για τη βιοσύνθεση των SeNP ποικίλλει ευρέως ανάλογα με τον τύπο των φυτών και των μικροοργανισμών που χρησιμοποιούνται, τα οποία συνοψίζονται και συζητούνται εδώ.

Για την παρασκευή των SeNPs με χημική σύνθεση, το πρότυπο πρωτόκολλο που χρησιμοποιήθηκε στις περισσότερες μελέτες περιελάμβανε την προσθήκη 1 mL διαλύματος NaSe 25 mM σε 4 mL γλουταθειόνης (GSH) ίδιας συγκέντρωσης που περιέχει 15 mg αλβουμίνης ορού βοοειδών (BSA). μετά τη συμπλήρωση ενός σταθεροποιητικού πολυμερούς και ρύθμιση του pH στο 7,2 [41,117]. Αξίζει να σημειωθεί ότι το μέγεθος και το επιφανειακό φορτίο των SeNPs θα μπορούσαν να τροποποιηθούν αλλάζοντας το pH του διαλύματος και την ποσότητα BSA που χρησιμοποιείται στη διαδικασία παραγωγής [3,121]. Το τελικό διάλυμα που περιείχε το προϊόν SeNP καθαρίστηκε με διαπίδυση έναντι διπλά απεσταγμένου νερού για 4 ημέρες και το νερό αντικαταστάθηκε καθημερινά για να απομονωθεί το παραπροϊόν GSH από το τελικό προϊόν. Η μορφολογία και η ταυτότητα του τελικού προϊόντος χαρακτηρίστηκαν και επαληθεύτηκαν χρησιμοποιώντας περίθλαση ακτίνων Χ, τοποθετώντας ένα μικρό δείγμα βαμμένο με φωσφοβολφραμικό οξύ (2 τοις εκατό) σε ένα χάλκινο πλέγμα και παρατηρώντας το δείγμα υπό ηλεκτρονική μικροσκοπία μετάδοσης (TEM). Μια άλλη μέθοδος παρασκευής χρησιμοποίησε διοξείδιο σεληνίου (SeO2) διαλυμένο σε απεσταγμένο νερό που περιέχει 0.2 τοις εκατό πολυβινυλοπυρρολιδόνη (PVP) για να ληφθεί ένα διάλυμα σεληνιώδους οξέος, το οποίο έγινε διαυγές κατά την ψύξη σε λουτρό πάγου [118]. Η προσθήκη ενός παγωμένου 0.1 mol/L αναγωγικού παράγοντα, του βοροϋδριδίου του καλίου, ξεκίνησε μια αλλαγή χρώματος στο διάλυμα SeO2 από διαυγές σε κίτρινο-πορτοκαλί, το οποίο ήταν ενδεικτικό του σχηματισμού SeNPs. Παρόμοια με τη μέθοδο χαρακτηρισμού που αναφέρθηκε προηγουμένως, το προκύπτον διάλυμα που περιέχει SeNPs χαρακτηρίστηκε στη συνέχεια χρησιμοποιώντας τεχνικές δυναμικής σκέδασης φωτός (DLS) και ηλεκτροφορητικής σκέδασης φωτός (ELS) για τον προσδιορισμό της τιμής ζήτα δυναμικού και την παροχή της μορφολογίας των SeNP. Το υψηλότερο δυναμικό ζήτα, ανεξάρτητα από το πρόσημο (δηλαδή, συν /−) είναι ενδεικτικό της σταθερότητας των σωματιδίων και αυτό εκδηλώνεται ως αυξημένη αντίσταση στη συσσωμάτωση. Αυτό εξηγείται από μια χαμηλότερη τιμή για το δυναμικό ζήτα, που σημαίνει ότι οι ελκτικές δυνάμεις μπορεί να υπερβαίνουν τη διασωματιδιακή απώθηση και η διασπορά μπορεί να σπάσει και να σχηματίσει μικρές συστάδες/μάζες. Επομένως, μια κατάλληλη τιμή δυναμικού ζήτα είναι κρίσιμη για το σχηματισμό και τη σταθερότητα των SeNPs [122].

Για τη βιοσύνθεση των SeNPs, αρκετές μελέτες χρησιμοποίησαν μια τεχνική παρόμοια με τις χημικές συνθέσεις (που περιγράφονται παραπάνω), αλλά αντ' αυτού χρησιμοποίησαν φυτά και ασκορβικό οξύ ως χημικό αναγωγικό [76,113,123]. Υδατοδιαλυτοί και φυσικοί πολυσακχαρίτες πολυμερών, όπως χιτοζάνη, γλυκομαννάνη konjac, κόμμι ακακίας, καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη, γλυκάνη που προέρχεται από φυτά, όπως ο μαύρος μύκητας [109] και το Lentinus Edodes (μανιτάρι shiitake) [114] και ρίζες φυτών, Χρησιμοποιήθηκαν Withania somnifera [79], καθώς είναι εξαιρετικοί σταθεροποιητές στη σύνθεση διάσπαρτων κολλοειδών SeNP [123]. Τα νανοσωματίδια σεληνίου που κατασκευάζονταν χρησιμοποιώντας αυτό το πρωτόκολλο χρησιμοποίησαν διάλυμα σεληνιώδους οξέος σε ένα μείγμα που περιείχε πολυσακχαρίτες, όπως κυτταρίνη, δίνοντας ένα υδατικό εναιώρημα Se/κυτταρίνης το οποίο αναμίχθηκε με ασκορβικό οξύ. Το διάλυμα ασκορβικού οξέος προστέθηκε αργά στο εναιώρημα Se/κυτταρίνης και αναδεύτηκε έντονα μέχρις ότου το εναιώρημα άλλαξε χρώμα από λευκό σε κόκκινο τούβλο/πορτοκαλί καθώς άρχισαν να σχηματίζονται τα κολλοειδή Se/κυτταρίνη και τα SeNP. Το τελικό προϊόν θα μπορούσε στη συνέχεια να διαχωριστεί, να καθαριστεί με διαπίδυση και να πλυθεί με νερό και 70 τοις εκατό αιθανόλη για να απομακρυνθεί η περίσσεια ασκορβικού οξέος και άλλα παραπροϊόντα χαμηλού μοριακού βάρους, και στη συνέχεια να ξηρανθεί χρησιμοποιώντας μια διαδικασία ξήρανσης με ψεκασμό για την απομάκρυνση της υπολειμματικής υγρασίας.

Μια άλλη παρόμοια μελέτη που διερευνά τις αντιμικροβιακές δράσεις των SeNPs έναντι των υπερμικροβίων χρησιμοποίησε κερκετίνη (Qu), ένα βασικό φυτικό φλαβονοειδές που υπάρχει σε πολλά φρούτα, λουλούδια και λαχανικά λόγω των εγγενών αντιβακτηριακών ιδιοτήτων του, καθώς και έναν νευροδιαβιβαστή ακετυλοχολίνης (ACh) λόγω της ικανότητάς του να συνδυάζονται με τον υποδοχέα που υπάρχει στο κυτταρικό τοίχωμα των βακτηρίων, προάγοντας έτσι τη δέσμευση των Qu-ACh-SeNPs με βακτήρια [63]. Για τη σύνθεση Qu-ACh-SeNPs, το NaSe αναμίχθηκε με Qu διαλυμένο σε μεθανόλη και χλωριούχο ACh παρουσία οξικού οξέος για 10 λεπτά σε ψυχρές συνθήκες. Μετά την προσθήκη ενός αναγωγικού παράγοντα, βοροϋδριδίου του νατρίου, το μίγμα αναδεύτηκε έντονα. Το τελικό κόκκινο διάλυμα φυγοκεντρήθηκε για να συλλεχθεί το κόκκινο ίζημα, ακολουθούμενο από επαναλαμβανόμενη πλύση με PBS για να ληφθεί το τελικό σύμπλοκο προϊόν Qu-ACh-SeNP.

Η σύνθεση του SeNP μπορεί επίσης να χρησιμοποιήσει προϊόντα λύσης βακτηριακών κυττάρων [124] ή αναερόβια κοκκώδη λάσπη που περιέχει βακτήρια για τη βιολογική μείωση των βιογενών SeNP που σχηματίζουν σεληνίτη [3]. Τα βήματα για αυτό το πρωτόκολλο περιλαμβάνουν τη συλλογή βιοφίλμ κοκκώδους λάσπης από έναν αναερόβιο αντιδραστήρα κουβέρτας λάσπης που επεξεργάζεται λύματα χαρτοποιίας, τα οποία μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για τη μικροβιακή μετατροπή των διαλυτών οξυανιόντων Se σε αδιάλυτο στοιχειακό Se, το οποίο ενσωματώνεται σε βιογενή SeNPs όπως επιβεβαιώνεται από την εμφάνιση του μια ουσία με κόκκινο χρώμα. Μηχανιστικά, τα βακτήρια συνέθεσαν SeNPs είτε με απονιτροποίηση σεληνίτη που περιλαμβάνει νιτρικές αναγωγάσες και κυτταρικούς συμπαράγοντες (που υπάρχουν στο E. coli), με την αναγωγή των ενώσεων Se (IV) που περιλαμβάνουν αναγωγάσες νιτρωδών (υπάρχουσες στο Rhizobium) και με αναγωγάση σεληνικού που εμπλέκεται στη χημική αναγωγή του σεληνικό ή αναγωγή του σεληνίτη από ανηγμένες θειόλες, όπως η GSH (που υπάρχει στα ευκαρυωτικά κύτταρα, στα κυανοβακτήρια και στις -, - και - ομάδες των πρωτεοβακτηρίων) [60]. Αυτή η διαδικασία έχει το πρόσθετο πιθανό όφελος της μείωσης της απόρριψης μολυσμένης με Se ιλύος στο υδάτινο περιβάλλον λαμβάνοντας υπόψη τις αυξανόμενες ανησυχίες σχετικά με την τοξικότητα του Se στα υδρόβια ζώα [57]. Είναι ενδιαφέρον ότι τα βιογενή SeNP βρέθηκαν να είναι 3 φορές λιγότερο τοξικά από τον σεληνίτη και 10- φορές λιγότερο τοξικά από τα χημικά συντιθέμενα SeNP σε έμβρυα ψαριών ζέβρα κατά τη σύγκριση των τιμών LC50 [3].

Παρά τη χαμηλότερη τοξικότητα των βιογενών SeNP σε σύγκριση με αυτή των χημικά συντιθέμενων SeNPs, ένας εγγενής κίνδυνος που σχετίζεται με αυτόν τον τρόπο σύνθεσης είναι ότι σημαντική ποσότητα βιογενών SeNP θα μπορούσε να παραμείνει στον βιοαντιδραστήρα λόγω της κολλοειδούς δομής του με αποτέλεσμα την εκκένωση στο υδάτινο περιβάλλον. [3]. Ωστόσο, τα βιογενή SeNPs είναι λιγότερο τοξικά με χαμηλότερη βιοδιαθεσιμότητα λόγω της παρουσίας εξωκυτταρικών πολυμερών ουσιών, γεγονός που μειώνει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ νανοσωματιδίων και βιολογικών οργανισμών. Σε αντίθεση με τη χρήση βιολογικής λάσπης για την παραγωγή βιογενών SeNPs, άλλες μελέτες έχουν χρησιμοποιήσει όργανα ψαριών, όπως τα βράγχια [57]. Σε αυτές τις μελέτες, ομογενοποιημένα βράγχια ψαριών φυγοκεντρήθηκαν για τη συλλογή του υπερκειμένου, το οποίο αναμίχθηκε με 200 mL σεληνίτη νατρίου 2Μ και ανακινήθηκε συνεχώς για 36 ώρες. Μετά τη φυγοκέντρηση, τα συλλεχθέντα σφαιρίδια ξηράνθηκαν και αποθηκεύτηκαν σε θερμοκρασία δωματίου, έτσι ώστε να μπορούν αργότερα να συνθλίβονται για να σχηματίσουν ένα ακαθάριστο κολλοειδές όπως απαιτείται για συμπλήρωμα διατροφής.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα καθορισμένα SeNPs θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως σύστημα χορήγησης φαρμάκων για την ενίσχυση της επιλεκτικότητας του φορτίου μεταξύ ασθενών και υγιών κυττάρων, όπου η σύνθεση των SeNP συχνά περιλαμβάνει τη χρήση μεταλλικών νανοκλωβών, συμπεριλαμβανομένου του χρυσού. Αυτή η διαδικασία κατασκευής περιλαμβάνει δύο στάδια, (i) τη σύνθεση νανοκλουβιών χρυσού και (ii) τη φόρτωση σεληνιακού οξέος και υλικών αλλαγής φάσης (PCM), όπως το λαυρικό οξύ, στους νανοκλωβούς [64]. Πρώτον, οι νανοκύβοι αργύρου των 45 mm μετατρέπονται σε νανοκιβώτια χρυσού (AuNCs) μέσω μιας αντίδρασης γαλβανικής αντικατάστασης με HAuCl4. Δεύτερον, 1 mL AuNCs διασπείρεται σε 0.5 mL μεθανόλης που περιέχει 0.3 g PCM (λαυρικό οξύ) και 0.2 g σεληνιώδους οξέος, το οποίο αναδεύεται σε 50 ◦C για 5 ώρες και στη συνέχεια φυγοκεντρήθηκε στις 14,000 σ.α.λ. για να ληφθούν SeNPs εγκλωβισμένα σε νανοκιβώτια χρυσού, τα οποία στη συνέχεια μπορούν να διασπαρούν εκ νέου σε 1 mL απιονισμένου νερού για να ληφθεί το τελικό προϊόν. Ομοίως, μια άλλη μελέτη παρασκεύασε δύο τύπους νανοσωματιδίων σεληνίου με κβαντομηχανικές ιδιότητες που έδειξαν αναστολή της ανάπτυξης στα καρκινικά κύτταρα μέσω της επαγωγής απόπτωσης και νέκρωσης με τη μεσολάβηση των μιτοχονδρίων [125]. Μια άλλη μελέτη που διερευνά τις θεραπευτικές επιδράσεις ενίσχυσης των SeNPs για το αντικαρκινικό φάρμακο, το συζευγμένο φυλλικό άλας ρουθηνίου πολυπυριδυλίου (RuPOP) και SeNPs σε RuPOP, παράγοντας FA-RuPOP-SeNPs, τα οποία συντέθηκαν με παρόμοιο τρόπο χρησιμοποιώντας ασκορβικό οξύ, σεληνίτη νατρίου. και πολυσακχαριτών πολυμερών [116]. Οι υποδοχείς FA συνήθως υπερεκφράζονται στα καρκινικά κύτταρα, το οποίο είναι ένα χαρακτηριστικό που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί κατά την επινόηση αντικαρκινικών θεραπειών για τη διευκόλυνση της παροχής και πρόσληψης των FA-RuPOP-SeNPs από τα καρκινικά κύτταρα.

3. Συμπεράσματα
Τα συμπληρώματα διατροφής των SeNPs έχουν δείξει μια σειρά από οφέλη στη γεωργία και στον άνθρωπο, με ανώτερη απόδοση σε σχέση με τις παραδοσιακές χημικές μορφές διαιτητικού Se. Ως εκ τούτου, θεωρείται όλο και περισσότερο ως μια καινοτόμος και νέα εναλλακτική. Αναγνωρίζοντας τις αντιοξειδωτικές ιδιότητες του διαιτητικού Se, τα οφέλη που αποδίδονται στα SeNP περιλαμβάνουν χαμηλότερη τοξικότητα, ενισχυμένη απόδοση ανάπτυξης, βελτιωμένη διατροφική ποιότητα, ανοσοποιητικές λειτουργίες, βελτιωμένη συνολική αναπαραγωγική απόδοση, μειωμένο οξειδωτικό στρες και φλεγμονή, βελτιωμένο θερμικό στρες, νευροτοξικότητα και περιβαλλοντικούς ρύπους, αυξημένη αντοχή σε λοιμώξεις, υποβοηθητικά αποτελέσματα στη χημειοθεραπεία, επιλεκτική απόπτωση καρκινικών κυττάρων, επιλεκτική χορήγηση αντικαρκινικών φαρμάκων και αντιβακτηριδιακές δράσεις κατά των υπερμικροβίων.

Ωστόσο, απαιτούνται ακόμη περαιτέρω μελέτες για να αποσαφηνιστεί η φαρμακολογική δραστηριότητα και οι ασφαλείς δόσεις λόγω εγγενών βιολογικών και περιβαλλοντικών παραλλαγών και της διαφορετικής (βασικής) κατάστασης Se για ζώα και ανθρώπους σε διαφορετικές περιοχές του κόσμου. Τα πλεονεκτήματα που αναφέρθηκαν παραπάνω σε συνδυασμό με τα πολλαπλά συνθετικά μονοπάτια που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη προσαρμοσμένων SeNPs για χρήση στην εντατική γεωργία και ως πιθανά θεραπευτικά για ανθρώπινες παθολογίες, καθιστούν αυτή τη μορφή Se ως πρωταρχικό υποψήφιο για περαιτέρω έρευνα. Ωστόσο, εκτός από τα περιορισμένα δεδομένα τοξικότητας, επί του παρόντος, υπάρχει έλλειψη πλήρων φαρμακοκινητικών δεδομένων, συμπεριλαμβανομένης της πρόσληψης SeNP έναντι του χρόνου ημιζωής και του μεταβολισμού, και της συσσώρευσης των SeNP ή ενός μεταβολίτη στον ιστό σε σχέση με τη δόση. Μόλις είναι διαθέσιμη μια πιο ολοκληρωμένη φαρμακοκινητική μελέτη για τις βέλτιστες μορφές SeNPs, η περαιτέρω δοκιμή αυτών των βέλτιστων συστημάτων χορήγησης Se θα απαιτήσει εκτεταμένες μελλοντικές μελέτες σε ανθρώπους με χρήση τυχαιοποιημένων δοκιμών ελέγχου.

Συνεισφορές συγγραφέα:

Conceptualization, PKW και GA. λογισμικό, AM, AA, και J.-YS; επικύρωση, AA και AM. έρευνα, AA; πόροι, AA; επιμέλεια δεδομένων, AA και AM. γραφή — προετοιμασία πρωτότυπου σχεδίου, ΑΑ και ΑΜ. συγγραφή — κριτική και επεξεργασία, PKW, J.-YS και GA. οπτικοποίηση, AM; εποπτεία, PKW και GA. εξαγορά χρηματοδότησης, PKW Όλοι οι συγγραφείς έχουν διαβάσει και έχουν συμφωνήσει με τη δημοσιευμένη έκδοση του χειρογράφου.

Χρηματοδότηση:

Αυτή η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Αυστραλιανό Ερευνητικό Συμβούλιο, με αριθμό επιχορήγησης "DP200102670" (που απονεμήθηκε στην PKW).

Δήλωση του Συμβουλίου Θεσμικής Αναθεώρησης:

Δεν ισχύει για μελέτες που δεν αφορούν ανθρώπους ή ζώα.

Ευχαριστίες:

Ευχαριστούμε τον Belal Chami που διάβασε τις πρόχειρες εκδόσεις αυτού του χειρογράφου και για τα κριτικά σχόλια.

Σύγκρουση συμφερόντων:

Οι συγγραφείς δηλώνουν ότι δεν υπάρχει σύγκρουση συμφερόντων.

βιβλιογραφικές αναφορές

Mojadadi, Α.; Au, Α.; Salah, W.; Witting, Ρ.; Ahmad, G. Ρόλος για το σελήνιο στη μεταβολική ομοιόσταση και την ανθρώπινη αναπαραγωγή. Nutrients 2021, 13, 3256. [CrossRef] [PubMed]

2. Fordyce, FM Έλλειψη σεληνίου και τοξικότητα στο περιβάλλον. In Essentials of Medical Geology; Springer: Βερολίνο/Χαϊδελβέργη, Γερμανία, 2013; σελ. 375–416.

3. Mal, J.; Veneman, WJ; Nancharaiah, YV; van Hullebusch, ED; Peijnenburg, WJGM; Vijver, MG; Φακός, PNL Σύγκριση της μοίρας και της τοξικότητας του σεληνίτη, βιογονικά και χημικά συντιθέμενων νανοσωματιδίων σεληνίου σε εμβρυογένεση ψαριών ζέβρα (Danio rerio). Nanotoxicology 2017, 11, 87–97. [CrossRef] [PubMed]

4. Krysiak, R.; Kowalcze, Κ.; Okopie ´n, B. Η σεληνομεθειονίνη ενισχύει την επίδραση της βιταμίνης D στην αυτοάνοση του θυρεοειδούς σε ευθυρεοειδείς γυναίκες με θυρεοειδίτιδα Hashimoto και χαμηλή κατάσταση βιταμίνης D. Pharmacol. Απ. 2019, 71, 367–373. [CrossRef] [PubMed]

5. Wang, Υ.; Gao, Χ.; Pedram, Ρ.; Shahidi, Μ.; Du, J.; Yi, Y.; Gulliver, W.; Zhang, Η.; Sun, G. Σημαντική Ευεργετική Συσχέτιση Υψηλής Διαιτητικής Πρόσληψης Σεληνίου με Μειωμένο Σωματικό Λίπος στη Μελέτη ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ. Nutrients 2016, 8, 24. [CrossRef]

6. Winther, KH; Rayman, βουλευτής; Bonnema, SJ; Hegedüs, L. Σελήνιο στον θυρεοειδή—Βασικές γνώσεις για κλινικούς γιατρούς. Nat. Rev. Endocrinol. 2020, 16, 165–176. [CrossRef]

7. Mutonhodza, Β.; Joy, EJM; Bailey, EH; Lark, MR; Kangara, MGM; Broadley, MR; Matsungo, TM; Chopra, P. Συνδέσεις μεταξύ του εδάφους, των καλλιεργειών, των ζώων και της κατάστασης του ανθρώπινου σεληνίου στην Υποσαχάρια Αφρική: Μια ανασκόπηση του πεδίου εφαρμογής. Int. J. Food Sci. Τεχνολ. 2022, 57, 6336–6349. [CrossRef]

8. Wang, Ν.; Tan, Η.-Υ.; Li, S.; Xu, Υ.; Guo, W.; Feng, Y. Συμπλήρωμα μικροθρεπτικού σεληνίου σε μεταβολικές ασθένειες: ο ρόλος του ως αντιοξειδωτικό. Oxidative Med. Κύτταρο. Λόνγκεφ. 2017, 2017, 7478523. [CrossRef]

9. Kryukov, GV; Castellano, S.; Novoselov, SV; Lobanov, AV; Zehtab, Ο.; Guigó, R.; Gladyshev, VN Χαρακτηρισμός Σεληνοπρωτεωμάτων Θηλαστικών. Science 2003, 300, 1439. [CrossRef]

10. Fontenelle, LC; Feitosa, MM; Freitas, TEC; Severo, JS; Morais, JBS; Henriques, GS; Oliveira, FE; Moita Neto, JM; Marreiro, DdN Η κατάσταση του σεληνίου και η σχέση του με τις θυρεοειδικές ορμόνες σε παχύσαρκες γυναίκες. Clin. Nutr. Ευρώ. Soc. Clin. Nutr. Metab. 2021, 41, 398–404. [CrossRef]

11. Santos, AdC; Passos, AFF; Holzbach, LC; Cominetti, C. Πρόσληψη σεληνίου και γλυκαιμικός έλεγχος σε νεαρούς ενήλικες με σύνδρομο παχυσαρκίας φυσιολογικού βάρους. Εμπρός. Nutr. 2021, 8, 696325. [CrossRef]

12. Dhillon, VS; Deo, Ρ.; Fenech, M. Το προφίλ μικροθρεπτικών συστατικών πλάσματος των περιπτώσεων καρκίνου του προστάτη έχει αλλάξει σε σχέση με τους υγιείς ελέγχους Αποτελέσματα πιλοτικής μελέτης στη Νότια Αυστραλία. Cancers 2022, 15, 77. [CrossRef]

13. Steevens, J.; van den Brandt, PA; Goldbohm, RA; Schouten, LJ Κατάσταση σεληνίου και κίνδυνος υποτύπων καρκίνου του οισοφάγου και του στομάχου: Η μελέτη κοόρτης της Ολλανδίας. Γαστρεντερολογία 2010, 138, 1704–1713. [CrossRef]

14. Xue, G.; Liu, R. Συσχέτιση μεταξύ της διατροφικής πρόσληψης σεληνίου και της οστικής πυκνότητας στον γενικό πληθυσμό των ΗΠΑ. Αννα. Μετάφρ. Med. 2022, 10, 869. [CrossRef]

15. Kang, D.; Lee, J.; Wu, C.; Guo, Χ.; Lee, BJ; Chun, J.-S.; Kim, J.-H. Ο ρόλος του μεταβολισμού του σεληνίου και των σεληνοπρωτεϊνών στην ομοιόσταση και τις αρθροπάθειες του χόνδρου. Exp. ΜοΙ. Med. 2020, 52, 1198–1208. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com