Selen (Se) to pierwiastek z grupy tlenowców o liczbie atomowej 34, należący do niemetali. Może tworzyć związki na różnych stopniach utlenienia. Pierwiastek ten został odkryty w 1817 roku przez J.J. Berzeliusa (1). Nazwa „selen” pochodzi prawdopodobnie od imienia mitycznej greckiej bogini Księżyca – Selene, siostry Heliosa i Eos. Przedstawiana jest na rydwanie zaprzężonym w konie lub woły. Dawniej przypisywano jej wpływ na stan zdrowia, życie seksualne, a także praktyki magiczne. W mitologii rzymskiej jej odpowiednikiem była Luna (2). Selen to powszechnie występujący, naturalny składnik gleby, skał oraz minerałów. W przyrodzie spotykany jest w trzech odmianach alotropowych, jako selen szary, o metalicznym połysku, selen czerwony i bezpostaciowy. Znajduje zastosowanie w przemyśle elektronicznym, ceramicznym, farmaceutycznym oraz szklarskim. Wykorzystywany jest m.in. do produkcji komórek fotoelektrycznych, półprzewodników, szkła, a jako siarczek selenu jest składnikiem leków o właściwościach przeciwgrzybiczych (3). Ponadto selen to nie tylko szeroko stosowany w przemyśle surowiec, ale także istotny mikroelement, biorący udział w licznych procesach biochemicznych i fizjologicznych.

W organizmie człowieka selen łączy się z aminokwasami, tworząc selenobiałka. Jest składnikiem wielu enzymów, a także niektórych białek budujących błony komórkowe. Pełni więc funkcję, obok enzymatycznej, także stabilizującą. Ponadto selen odgrywa istotną rolę w spermatogenezie, zapewniając prawidłowe funkcjonowanie plemników, a tym samym płodność u mężczyzn (4). Jak dotąd zidentyfikowano ponad 30 selenobiałek występujących w organizmach żywych, jednak rola kilku z nich wciąż nie jest poznana. Wchodząc w skład selenoproteinaz, zwanych także enzymami selenozależnymi, selen buduje centrum katalityczne, a tym samym zapewnia aktywność biologiczną takich cząsteczek, jak: peroksydaza glutationowa, reduktaza tioredoksyny, selenoproteina P czy 5-dejodynaza tetrajodotyroniny (5). Poprzez udział w katalizowaniu reakcji redoks, za które odpowiada m.in. peroksydaza glutationowa, umożliwia redukcję nadtlenków i dezaktywację rodników tlenowych, co pozwala obniżyć stres oksydacyjny i zredukować ryzyko wystąpienia chorób, takich jak choroby nowotworowe i autoimmunologiczne. Podobnie selenoproteina P oraz reduktaza tioredoksyny pełnią funkcję antyoksydacyjną, dodatkowo proteina ta odpowiada za transport selenu. Rola detoksykacyjna selenu polega na tworzeniu nieaktywnych kompleksów, które następnie są usuwane z organizmu. Metalami ciężkimi, które mogą w ten sposób ulec eliminacji, są kadm, ołów oraz rtęć (6).

W literaturze opisywany jest także istotny wpływ selenu na funkcję układu immunologicznego. Niektóre leukocyty (neutrofile i monocyty) niszczą patogeny na drodze wybuchu tlenowego, wytwarzając w tym procesie duże ilości reaktywnych form tlenu. Jest to istotny mechanizm w ochronie organizmu przed drobnoustrojami, jednak wiąże się z ryzykiem uszkodzenia własnych komórek. Niezbędny wydaje się tu być dodatkowy układ chroniący te komórki przed wytworzonymi produktami reakcji oksydacji, za co m.in. odpowiadają właśnie selenoproteiny (7, 8). W pracy John i wsp. (9) potwierdzono protekcyjną rolę selenu na komórki, poprzez wspomniane wcześniej działanie antyoksydacyjne. Peroksydaza glutationowa oraz reduktaza tioredoksyny zapobiegają tworzeniu nadtlenku wodoru, peroksydacji fosfolipidów błon komórkowych i uszkodzeniu leukocytów przez wolne rodniki. Ponadto udowodniono, że niedobór selenu prowadzi do zaburzenia funkcji limfocytów i produkcji przeciwciał, a jego uzupełnienie stymuluje proliferację tych komórek. Dodatkowo istotny wydaje się być wpływ selenu na ekspresję receptorów dla cytokin pobudzających aktywację i różnicowanie limfocytów CD4+ (5). Selen ogranicza także produkcję prozapalnych prostaglandyn oraz leukotrienów, co ma zasadniczy wpływ na redukcję stanu zapalnego i procesu włóknienia (7, 8). Możemy więc mówić o podwójnej roli selenu w regulacji układu immunologicznego. Z jednej strony selen zapewnia prawidłowe, obronne działanie układu odpornościowego, z drugiej strony zapobiega jego nadmiernej aktywacji.

Na skutek zmniejszonego stężenia selenu proces syntezy hormonów tarczycy może być zaburzony na różnych jego etapach. Począwszy od zmniejszenia aktywności enzymu, uczestniczącego w syntezie hormonów, przez liczne mechanizmy immunologiczne, a skończywszy na bezpośrednim uszkodzeniu komórek tego gruczołu przez reaktywne formy tlenu. Za regulację procesu syntezy hormonów tarczycy odpowiada hormon tyreotropowy (TSH). Pod wpływem TSH komórki pęcherzykowe tarczycy pobierają jod, rozpoczyna się utlenianie jodu, a następnie jodowanie tyreoglobuliny z udziałem tyreoperoksydazy. Proces ten zachodzi w płynie pęcherzykowym poza komórką. Na etapie utleniania konieczna jest obecność nadtlenku wodoru, który, gdy nie jest odpowiednio szybko rozłożony wewnątrz komórki, może doprowadzić do jej uszkodzenia (10). Dlatego też ważną funkcję pełnią w tyreocytach takie enzymy, jak peroksydaza glutationowa, reduktaza tioredoksyny czy katalaza, które hamują aktywacje H₂O₂ wchłonięte zwrotnie do komórki. W stanie niedoboru selenu aktywność selenoenzymów antyoksydacyjnych maleje, a tyreocyty są narażone na toksyczne działanie nadtlenku wodoru, co prowadzi do ich uszkodzenia i martwicy, prawdopodobnie także mutagenezy (11, 12). Zauważono również, że na skutek zmniejszenia poziomu selenu oraz aktywności tych enzymów wzrasta ryzyko wystąpienia takich chorób, jak zapalenia tarczycy oraz wrodzona niedoczynność tarczycy (12). Sprzęganie jodotyroniny, w postaci mono- i dijodotyroniny, prowadzi do powstania hormonów tarczycy: trójjodotyroniny (T3) i tetrajodotyroniny (T4). T4 stanowi 85% wszystkich wyprodukowanych cząsteczek. Konwersja T4 do formy bardziej aktywnej biologicznie (T3) zachodzi w tkankach obwodowych i jest katalizowana przez enzym – dejodynazę tyroninową (10).

Selen, będąc składową dejodynazy tetrajodotyroniny, warunkuje prawidłową aktywację i metabolizm hormonów tarczycy. Enzym ten występuje w ustroju w trzech izoformach: D1, D2 i D3. Poszczególne formy enzymu charakteryzują się zróżnicowanym rozmieszczeniem w tkankach (13). Badania Gross i wsp. dowiodły, że stężenie dejodynazy tyroninowej, odpowiedzialnej za aktywację tyroksyny, zmniejsza się w przypadku niedoboru selenu (11). Według wspomnianych badań dzieje się to na skutek zmniejszonej ekspresji białek tego enzymu. Także inne badania potwierdzają spadek stężenia T3 i wskaźnika T3/T4 oraz wzrost poziomu TSH u pacjentów z niskim stężeniem selenu w osoczu (14).