Repletionseffizienz verschiedener Selenverbindungen hinsichtlich funktioneller Selenoproteine in ausgewählten Organen beim Modelltier Ratte (Rattus norvegicus)

Abstract

Ziel der Arbeit war es, die kurzfristige Repletionseffizienz verschiedener Selenverbindungen nach oraler Verabreichung an selendefiziente Ratten zu ermitteln.In einem Fütterungsversuch wurden 180 Ratten auf 4 Repletionsgruppen à 36 Tiere und auf 2 Kontrollgruppen (+Se, -Se) à 18 Tiere aufgeteilt. Die Repletionsgruppen und die -Se-Gruppe wurden 10 Wochen mit einem Se-armen Basisfutter depletiert, während die +Se-Gruppe dieses Futter mit einer Se-Zulage von 0,20 mg/kg FM als Natriumselenat erhielt. Anschließend wurden je 6 Tiere der beiden Kontrollgruppen geschlachtet. Die Tiere der Repletionsgruppen erhielten ab diesem Zeitpunkt zur Repletion das Se-arme Basisfutter mit einer Zulage von 0,20 mg/kg FM als Na-Selenat, -selenit, Selenomethionin (SeMet) oder Ebselen. Nach 2, 5, 8, 14, 21 und 28 Tagen wurden aus jeder Repletionsgruppe 6 Tiere und nach 14 und 28 Tagen aus den Kontrollgruppen ebenfalls 6 Tiere geschlachtet. Nach Versuchsende wurden die Se-Konzentrationen in Leber, Niere, Testes, Gehirn, Muskel, Vollblut und Plasma bestimmt. Als Parameter der Bioverfügbarkeit wurden die Aktivitäten der Selenoenzyme plasmatische Glutathionperoxidase, hepatische 5 -Deiodinase und cytosolische Glutathionperoxidase (cGPx) in Hämolysat, Leber, Niere, Testes, Lunge und Milz gemessen. In der Leber wurde die Genexpression der cGPx und der PHGPx sowie die Parameter des antioxidativen Stoffwechsels Glutathionkonzentration, Glutathion S-Transferase und Katalase und die thiobarbitursäurereaktiven Substanzen in der Leber sowie die Konzentrationen der Schilddrüsenhormone (T3 und T4) im Plasma erfasst.Das synthetische, antioxidativ wirksame Ebselen zeigte keinen Einfluss auf die erhobenen Parameter. In Muskel und Gehirn reicherte sich Se aus SeMet signifikant schneller an als aus den anorganischen Verbindungen, während in den meisten anderen Geweben die beiden anorganischen Verbindungen, mit einem leichten Vorteil des Selenats, dem SeMet bis zum 8. Repletionstag deutlich überlegen waren. Auch bei den Aktivitäten der Selenoenzyme wiesen die beiden anorganischen Se-Verbindungen in den ersten Tagen der Repletion eine höhere Repletionseffizienz als SeMet auf. Nach 14 Tagen konnte bei diesen drei Verbindungen bezüglich der Repletionseffizienz kein Unterschied mehr beobachtet werden.Über die kurzfristige antioxidative Wirkung des Ebselens kann aus dieser Studie kein Ergebnis abgeleitet werden. Aufgrund der höheren Repletionseffizienz sollte vorrangig Selenat anstelle von Selenit verwendet werden. SeMet ist dagegen zur Anreicherung in tierischen Geweben geeignet, um die Se-Versorgung in Se-Mangelgebieten zu verbessern. The absorption, bioavailability and biochemical properties of the inorganic and organic selenium compounds have so far only been investigated in part and separately. The aim of the study was therefore to compare the different selenium compounds in nutritional doses with regard to short term repletion efficiency.A total of 180 weanling male Wistar rats (40.8 g BW) were divided into four repletion groups plus two control groups. The four groups and the negative control group were fed a selenium deficient diet based on Torula yeast for ten weeks. The positive control group received the selenium deficient diet [< 15 µg Se/kg] with an addition of 200 µg Se/kg food as selenate. After ten weeks six animals from each control group were sacrificed. The repletion groups were then fed the selenium deficient diet with a supplementation of 200 µg Se/kg food for repletion as selenate, selenite, selenomethionine or ebselen, respectively. After 2, 5, 8, 14, 21 and 28 days from onset of repletion six animals from each repletion group were sacrificed. Six rats from both control groups were also sacrificed after 14 and 28 days of repletion. Se concentration in liver, kidney, testes, brain, muscle, whole blood and plasma was determined at the end of the trial. The activities of the selenoenzymes plasmatic glutathione peroxidase (pGPx), hepatic 5 -deiodinase and cytosolic glutathione peroxidase (cGPx) in hemolysate, liver, kidney, testes, lung and spleen were investigated as parameters for the bioavailability of the Se compounds. In addition gene expression of cGPx and phosphatidylcholine hydroperoxide glutathione peroxidase (PHGPx) in the liver was measured. Further parameters of the antioxidative metabolism thiobarbituric acid reactive substances (TBA-RS), glutathione (GSH) concentration, peroxidative catalase activity and glutathione S transferase (GST) activity in the liver were determined. The thyroid hormone concentrations (T3 and T4) in the plasma were also analysed.Contrary to the literature, the synthetic antioxidative compound ebselen did not show any influence on the parameters investigated. Selenium from SeMet enriched significantly faster in muscle and brain than selenium from the inorganic compounds. There was no difference in the kidney, but in all the other tissues investigated selenium from the two inorganic sources, with a small advantage for selenate, was clearly superior to SeMet up to day 8 of repletion.Both inorganic selenium compounds also showed higher repletion efficiency than SeMet in restoring the activity of the selenoenzymes during the first days of repletion. Selenate was again in part more effective than selenite. SeMet was inferior to the inorganic compounds, but at the end of the repletion period the parameters reached the positive control levels. After 14 days no difference could be determined with regard to the repletion efficiency between the three compounds tested.No information can be drawn from this study with regard to the antioxidative effect of ebselen. Ebselen does not represent a nutritionally physiologically available selenium compound in contrast to selenate, selenate and SeMet. Selenate should be recommended in preference to selenite because of its higher repletion efficiency. SeMet is suitable to enrich animal tissues to improve the selenium supply in selenium deficient areas of the world.