Einfluss von Natriumselenit und Natriumselenat in nutritiver und supranutritiver Dosis auf die Aktivität und Expression von Selenoenzymen sowie auf das antioxidative Schutzsystem der Ratte
Natriumselenat und Natriumselenit sind als Zusatzstoffe in der Tierernährung zugelassen. In den überarbeiteten synthetischen Diäten des American Institute of Nutrition (AIN), die in den Empfehlungen des National Research Council (NRC) für Labortiere niedergelegt sind, wurde Natriumselenit bereits 1993 durch Natriumselenat ersetzt. Untersuchungen zur ernährungsphysiologischen Vergleichbarkeit von Natriumselenit mit Natriumselenat liegen bisher kaum vor.
In der vorliegenden Arbeit sollte daher
1. Die Wirkung der beiden Selenverbindungen in adäquater Dosierung sowie in zwei supranutritiven Dosierungen im Vergleich zu einer Selenmangelgruppe untersucht werden.
2. Mit Hilfe eines Microarray-Screenings sollten die Auswirkung dieser anorganischen Selenverbindungen auf die differenzielle Genexpression allgemein erfasst und spezifische Parameter der Selenversorgung auf Ebene der Genexpression und der Proteine eingehend untersucht werden.
3. Diese Kenngrößen sollten durch die Bestimmung von Zellschädigungsparametern ergänzt werden.
In zwei Versuchen wurden insgesamt 112 wachsende männliche Albinoratten (Stamm HK51) über einen Zeitraum von acht Wochen mit Versuchsdiäten auf Basis von Torulahefe gefüttert, um einen alimentären Selenmangel zu erzeugen und diesen mit einer adäquaten (0,2 mg Se/kg Diät) bzw. supranutritiven Selenversorgung (1,0 und 2,0 mg Se/kg Diät) zu vergleichen. Die Diäten wurden entweder mit Natriumselenit oder mit Natriumselenat supplementiert.
Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:
In Übereinstimmung mit anderen Studien zeigten beide Selenverbindungen eine hohe Bioverfügbarkeit. Ein Selenmangel (< 0,03 mg Se/kg Diät) führte bei der cytosolischen Glutathionperoxidase (cGPx), der plasmatischen Glutathionperoxidase (pGPx), der Phospholipidhydroperoxid-Glutathionperoxidase (PHGPx), der cytosolischen Thioredoxinreduktase (TrxR1) und der mitochondrialen Thioredoxinreduktase (TrxR2) zu einer signifikanten Abnahme der Enzymaktivität. Durch Zulage von 0,2 mg Se/kg Diät als Natriumselenit oder Natriumselenat konnte die Abnahme der Aktivität der Selenoenzyme vollständig verhindert werden.
Das Verhalten der untersuchten Selenoenzyme in Bezug auf Genexpression und Aktivität im Bereich zwischen Selenmangel und empfohlener Supplementierung steht in Einklang mit der in der Literatur beschriebenen Hierarchie der Selenoenzyme. Eine Selenversorgung, die die empfohlene Zulage von 0,2 mg Se/kg Diät überschritt, führte bei der Enzymaktivität sowie bei den mRNA- Gehalten zu keinen weiteren Verbesserungen.
Alpha-Glutathion-S-Transferasen (aGST) reagierten im Rahmen der Genexpression und Enzymaktivität auf Selenmangel und eine supranutritive Selensupplementierung. Im Selenmangel könnte der Anstieg der GST-Aktivität eine kompensatorische Reaktion des Organismus auf einen Abfall der cGPx- Aktivität darstellen, während der Anstieg von Se-Metaboliten bei einer supranutritiven Selenversorgung die Induktion von aGSTs nach sich zog.
Im Selenmangel konnte erwartungsgemäß ein Anstieg von thiobarbitursäurereaktiven Substanzen (TBA-RS) als Parameter der Lipidperoxidation beobachtet werden. Die bei supranutritiver Selenzulage beobachtete fort- gesetzte Abnahme der TBA-RS war hingegen überraschend.
Das Microarray-Screening zur differenziellen Genexpression ergab erheblich größere Effekte für Natriumselenat als für Natriumselenit.
Die Untersuchung der Selenoenzyme bestätigte die insgesamt hohe Bioverfügbarkeit beider Selenverbindungen für die Synthese von Selenoproteinen. Deutliche Einflüsse der Höhe und teilweise der Art der Selenzulage auf das antioxidative Schutzsystem wurden bei den aGSTs und der TBA-RS-Konzentration festgestellt.
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