Він належить до числа розсіяних мікроелементів; в середньому його вміст в земній корі становить 500 мг на тонну. Селен входить до складу 37 мінералів, в яких містяться асоційовані з сіркою з'єднання Sе з залізом, ртуттю, міддю, вісмутом і іншими металами. Це не випадково, адже селен розташований в таблиці Менделєєва якраз під сіркою.
Яка історія селену
Вона суперечлива. Так, добру половину XIX століття селен вважали отрутою, а потім виявилося, що він необхідний для здоров'я людини. Відкриття селену співпало з періодом бурхливого розвитку промисловості, яка зажадала нових знань в області хімії і мінералогії. Пріоритет тут належить крупнішому шведському хіміку Йенс Якобу Берцеліусу. У 1817 році він разом з колегою купив фабрику з виробництва сірчаної кислоти. Переплавляючи шлам - свинцеві відходи, - Берцеліус виявив невідому речовину з редьковим запахом, сіро-червоного кольору. Виявилося, що це металоїд, близький за своїми властивостями до сірки і телуру. Назва останнього походить від латинського tellus (родовий відмінок telluris) - Земля. Берцеліус присвоїв по аналогії з телуром новому елементу ім'я селен (стародавні греки називали Селеною місяць).
Накопичені майже за два століття факти показали, що селен може існувати в двох формах: кристалічній і аморфній. Відомі шість його стабільних ізотопів. У чистому вигляді самородний мікроелемент зустрічається досить рідко. А в живій природі він входить до складу десятків білків, що містять такі амінокислоти, як селенметіонін, селенцістеїн і метілселенцістеїн. Це аналоги сірковмісних амінокислот - метіоніну, цистеїну і метілцістеїну; S в їх молекулах може заміщатися на Se через подібності хімічних властивостей цих елементів.
Довгі роки про селен було відомо лише те, що, потрапляючи в їжу, він робить її отруйною. Однак в 1957 році виявилося, що цей мікроелемент здатний виступати і в ролі ліків, що запобігають важкій міодістрофії і цирозі печінки у тварин. А до 1973 року, після численних досліджень, проведених у багатьох країнах, було визнано, що селен життєво важливий і для людини, і для тварин.
Де знаходиться селен і де його немає
Основні світові запаси природного Se зосереджені в Чілі. Росія займає друге місце. Однак в північно-західних областях європейської частини країни і в деяких регіонах Сибіру є його природний дефіцит. Мало його і в грунтах Скандинавії. Низький вміст Se характерно для гористих місцевостей, оскільки він добре розчинний у воді і легко вимивається дощовими опадами. Світова потреба в даному елементі в рік становить близько 2000 тонн. При цьому частина його викидається в атмосферу або надходить в воду у вигляді промислових відходів, які можуть бути шкідливими і навіть небезпечними.
Як застосовують селен в техніці
Селен глибоко проник в життя сучасного суспільства. Зупиняючись біля світлофора на червоний, ми не замислюємося, чому такий яркий цей рубіновий колір. Більшість не знає, з яких матеріалів виготовлені екрани сонячних батарей або надпотужні лазери, а в них часто є сполуки селену. Цей елемент використовують в металургії, в радіоелектроніці, в скляній і целлюлознобумажной промисловості, у виробництві гуми і пластмас, в сільському господарстві і в медицині. Зараз селен входить в число елементів, що застосовуються для синтезу квантових точок і квантових стінок, зокрема на основі CdSe; з них можна збирати світлодіоди, що дають чисті кольори, а також його сполуки використовують в перспективних тонкоплівкових сонячних батареях. Крім того, селен - незамінна речовина для виготовлення валиків картриджів копіювальних апаратів. Однак зараз увага дослідників звернулася до біологічної ролі цього елемента.
Наскільки селен отруйний
Вперше цю властивість селену було явно зареєстровано в Китаї в 1933 році: в одній з провінцій був відзначений падіж тварин, яких годували пшеницею, вирощеною на багатих селеном грунтах. У Китаї ж в 1986 році пізніше зареєстрували отруєння людей кукурудзою, вирощеною над покладами вугільних сланців. Одноразове потрапляння в організм дорослої людини навіть 800-1000 мкг селену може пройти без наслідків. Однак повторювані надходження 400 і більше мкг Se в день призводить до хронічного отруєння, так званого селенозу. Він проявляється прогресуючою слабкістю, втратою апетиту, схильністю до проносів, жовтяницею, хронічним бронхітом, випаданням волосся, розшаруванням нігтів та іншими неприємностями. Токсичною дозою для людини вважають 5 міліграмів селену.
Для чого організму потрібен селен
У тілі дорослої людини міститься всього 10-14 міліграмів селену. Однак його біологічна цінність так велика, що зараз його вважають життєво важливим елементом. Селен - учасник антиоксидантного захисту організму, оскільки входить до складу глютатіон-пероксидаз - ферментів, які позбавляють організм від надлишку небезпечних перекисів і вільних радикалів. Будучи синергістом вітамінів Е і А, селен забезпечує функціонування клітинних мембран. Він бере участь в синтезі білків м'язової тканини, в регулюванні дії гормонів щитовидної залози, статевих гормонів, а також виношування вагітності. Селенопротеіни грають вирішальну роль в захисті сперматозоїдів від вільних радикалів, таким чином, відхилення вмісту селену від норми може призводити до чоловічого безпліддя («Animal Reproduction Science», 2014 року, 146, 1-2, 55-62). Селен також підвищує імунітет, причому його вплив помітніший, ніж будь-якого іншого мікроелемента.
Чим небезпечний брак селену
Хронічний дефіцит селену призводить до хвороби Кашина - Бека - остеоартрозу з множинною деформацією суглобів, хребта і кінцівок; хвороби Кешана - ендемічної міокардіопаії, тобто змін серцевого м'яза у мешканців місць з малим вмістом селену; спадкової тромбастенії, при якій тромбоцити хворого через зміни мембран не здатні утворювати згустки. Є підозри, що нестача селену в продуктах харчування або порушення його обороту в організмі призводить до безлічі хвороб, в тому числі бронхіальній астмі, раку легень і органів травлення. З віком нестача селену, послаблюючи і без того зношену антиоксидантну систему, бере участь у розвитку старечих хвороб, від катаракти до недоумства. Так, у літніх пацієнтів, які страждають від хвороби Альцгеймера, вміст селену майже в два рази менше, ніж у їхніх здорових однолітків («Journal of Trace Elements in Medicine and Biology», 28 серпня 2014 року; doi: 10.1016/j.jtemb.2014.08.009).
Що за чутки про протиракові ліки з селеном
Малі дози селену сприяють захисту від радикалів, які ушкоджують клітини і здатні викликати їх злоякісне переродження. Тому його препарати можуть допомагати профілактиці таких захворювань, наприклад, після опромінення. Є дані, що нормалізація рівня селену знижує захворюваність на рак удвічі. Однак у великій дозі він, навпаки, викликає утворення активних форм кисню. Ракова клітина і без того містить багато вільних радикалів, тому, додавши їх за допомогою селену, можна її погубити. А здоровій клітині така добавка завдасть набагато меншої шкоди. Цей-то ефект і намагаються використовувати фармакологи, створюючи препарати з наночастинок селену, закріплених на якій-небудь інертній, а краще антиконцерогенній матриці. Так, селенові наночастинки в матриці з бета-глюканів виявляють непогані антиракові властивості. Аналогічні наночастинки в матриці з гідроксиапатиту продемонстрували в попередніх дослідах здатність добити вогнища раку в уражених пухлиною кістках після її видалення. Поки що, правда, до створення комерційно доступних препаратів ці досліди не привели.
Чи можна керувати вмістом селену в організмі
Так, проте необхідно пам'ятати, що, по-перше, його рівень в здоровому організмі стабільний (у плазмі крові - 120-130 мкг/л, в сечі - 15-45 мкг/л, в косах - 0,3-2,0 мкг/г), а по-друге, надлишок селену шкідливий. З огляду на те, що селен безперервно виводиться, необхідно постійне поповнення втрат. Прийнятий в США стандарт щоденної потреби селену такий: у віці до трьох років - 20 мкг, від 4 до 8 років - 30 мкг, від 9 до 13 років - 40 мкг, а з 14 років - 50-100 мкг селену на добу. Під час вагітності та при великих фізичних навантаженнях дозу підвищують до 200-220 мкг в день. У РФ середнє споживання 28-110 мкг/добу, а верхній допустимий рівень - 300 мкг/добу. Фізіологічна потреба для дорослих - 55 мкг/добу (для жінок); 70 мкг/добу (для чоловіків); для дітей - 10-50 мкг/добу.
Чи правда, що в грибах міститься багато селену
Правда. Як зазначено в огляді мікологів з Гданського університету («Journal of the Environmental Science & Health, C, Environmental Carcinogens Ecotoxicology Review», 2008, 26, 3, 256-299; doi: 10.1080/ 10590500802350086), лідер серед їстівних дикорослих грибів - трутовик козлоногий Albatrellus pescaprae, на один грам сухої речовини якого доводиться 200 мкг селену! Білі гриби зі своїми 20-70 мкг/г і умовно-їстивні шишкоподібні мухомори (20-37 мкг/г) від нього сильно відстають. В оброблюваних грибах селену набагато менше - до 1 мкг/г Втім, якщо вирощувати їх на збагаченому селеном субстраті (а це роблять, додаючи солі або препарати селено-концентруючіх дріжджів), то можна отримати багатий селеном гриб. Так, в печериці вдається досягти концентрації 110 мкг/г, а в медичному грибі лічжі, він же трутовик лаковий Ganoderma lucidum, - до 73 мкг/г. Вирощування медичних грибів на субстраті з добавками селену, втім, показало, що занадто велика концентрація солей росту плодових тіл не сприяє, більш того, гриби починають змінювати форму і колір.
Яке основне джерело селену в організмі
Селен виконує свої біологічні функції головним чином в складі селенопротеїнів, куди він входить у вигляді вже згаданих селеноамінокислот - селенометіоніна і селеноцистеїну. Організми ссавців ці амінокислоти не синтезують і повинні отримувати їх з їжею. Після грибів найбільше селену містять горіхи; лідер - бразильський горіх (до 15 мкг/г), за ним йдуть кокос і кунжут (8 мкг/г), фісташки (4,5 мкг/г). В устрицях і омарах селену до 1,5 мкг/г. Є ще специфічні продукти, багаті селеном: проростки пшениці, морська сіль, пивні дріжджі. У всіх же інших продуктах його вміст менше 1 мкг/г, а у фруктах селену дуже мало. Оскільки звичайна людина рідко їсть і бразильські горіхи, і гриби, і лобстерів з устрицями, свій основний селен вона отримує саме з продуктами першої необхідності - м'ясом, яйцями, хлібом і крупами. Як правило, вони вирощені в тій же місцевості, де людина проживає. Так і з'являється проблема селенової недостатності: якщо його немає в місцевому ґрунті, то не буде і в продуктах. Спосіб приготування також впливає на вміст селену. При кип'ятінні до 50% його може переходити в рідину, а при смаженні, навпаки, концентрація мікроелемента в готовій їжі зростає.
Навіщо селен рослинам
Взагалі-то, він їм не потрібен. Вони просто поглинають селен з грунту, і він заміщає сірку в різних з'єднаннях, наприклад в тих же сірковмісних амінокислотах. Але є серед них і гіперакумулятори селену. Серед них виділяються астрагал (різновид бобових), мавпяче дерево (Південна Америка), морінда цитрусолистова (Австралія). Є думка, що таким способом вони захищаються від травоїдних, стаючи для них отруйними. Крім того, грунт навколо гіперакумуляторів збагачений селеном, і ті рослини, що його не виносять, на нім не ростуть, звільняючи місце під сонцем.
Оскільки хліб і крупи - найважливіше джерело щоденного поповнення запасів селену в організмі, дослідники намагаються використовувати здатність до гіпераккумуляції і вивести сорти, які збагачені селеном, що особливо важливо для місцевостей, збіднених цим елементом. Сам же селен вносять в складі добрив. Однак тут є обмеження: якщо в малій дозі селен сприяє розвитку злаків, то при її перевищенні рослина перестає засвоювати деякі важливі речовини і чахне. Тому при внесенні селеновмісних добрив треба дотримуватися помірності.
Рекорд у справі насичення зернових селеном на 2014 рік, очевидно, належить дослідникам з Китайського університету Гонконгу, які створили таку легкозасвоювану форму в добриві, що при внесенні 10,5 грам селену на гектар його зміст в рисі виріс в 51 разів («Food Chemistry» , 2013, 141,3, 2385-2393)!
Державна програма збагачення добрив селеном діє з 1984 року в єдиній країні світу - Фінляндії. Відповідно до неї, концентрація селену повинна бути 15 мкг на кілограм добрива. Викликано це спочатку дуже низьким вмістом селену в грунтах Північної Європи. Результат такий: вміст селену в зернових зросла в 15 разів, у фінській яловичині, свинині та молоці відповідно в 6, 4 і 3 рази. У плазмі крові фінів селену стало майже в два рази більше, правда, це не позначилося на частоті серцево-судинних і онкологічних захворювань («Journal of Trace Elements in Medicine and Biology», 20 травня 2014 року; doi: 10.1016/j.Jtemb.2014.04.009). Можливо, позначиться на захворюваності хворобою Альцгеймера - саме в Фінляндії він найвищий в світі.
Як можна заповнити селенову недостатність
Існують два типи препаратів: з добавками солей селенових кислота - селенітів і селенатів або органічних сполук на зразок селенметіоніна. Вирощуючи дріжджі на багатому селеном субстраті, можна домогтися високого виходу цієї амінокислоти (аж до повної заміни метіоніну на селенметіонін) і потім готувати з неї харчову добавку. Прийом таких препаратів протягом декількох тижнів нормалізують вміст селену, якщо спочатку він був занадто низьким. Втім, користуватися ними рекомендують в місцевостях, де їжа збіднена селеном, оскільки його надлишок (нагадаємо ще раз) не менше шкідливий, ніж недолік, а метааналізи статей, присвячених харчовим добавкам з селеном, свідчать, що найкраще всетаки отримувати селен з їжею, а не у вигляді солей або чистих амінокислот («Nutrients», 2014 року, 6, 4002-4031; doi:10.3390/nu6104002).
