Beneficis fisiològics del nou lliurament de seleni mitjançant nanopartícules Part 2

2.2. Impactes de les nanopartícules de seleni en la fertilitat

La infertilitat és una malaltia multifactorial que ha augmentat entre els homes i les dones joves de tot el món durant les últimes dècades [76]. L'evidència contemporània demostra que els trastorns reproductius s'associen habitualment amb factors genètics, d'estil de vida i ambientals, inclosos els hàbits dietètics, l'ús de drogues recreatives, el consum d'alcohol i cafeïna i l'exposició a contaminants ambientals durant l'envelliment natural [77,78] (consulteu la figura). 2).

La infertilitat és un problema comú al qual s'enfronten les parelles en edat reproductiva. Es refereix a la incapacitat de concebre a qualsevol edat, després de molts anys de matrimoni. La immunitat és la clau per mantenir una bona salut, però moltes persones no saben que també hi ha una relació entre la immunitat i la infertilitat. Aquest article introduirà la relació entre la infertilitat i la immunitat per ajudar la gent a entendre millor aquest tema.

En primer lloc, la immunitat es refereix a la capacitat de resistir la invasió externa i protegir el cos dels danys. El sistema immunitari del cos pot identificar i eliminar virus, bacteris, fongs i altres substàncies nocives per mantenir l'equilibri corporal i la salut. La infertilitat sol ser causada per una anormalitat o disfunció dels sistemes reproductors masculí i femení. El motiu d'això pot estar relacionat amb el sistema immunitari.

Una possible causa és que el sistema immunitari ataca els espermatozoides o els òvuls sans, una condició coneguda com a infertilitat autoimmune. Quan el sistema immunitari està hiperactiu, confon els espermatozoides o els òvuls amb invasors estrangers i els ataca. Aquesta condició sol donar lloc a avortaments involuntaris recurrents en dones.

El sistema immunitari també ataca l'embrió, donant lloc a avortaments involuntaris recurrents. La majoria dels avortaments involuntaris són causats per un atac del sistema immunitari de l'embrió. Aquesta condició s'anomena infertilitat embrioimmune.

Una altra possible causa és un sistema immunitari excessivament suprimit, de manera que no pot respondre amb prou eficàcia a les substàncies nocives. Aquesta condició pot permetre que bacteris, virus i altres substàncies nocives envaeixin el cos, posant en perill la salut i la fertilitat. A més, la supressió excessiva del sistema immunitari pot provocar infertilitat per immunodeficiència.

Per tant, mantenir un bon sistema immunitari és molt important. Algunes coses senzilles poden ajudar a enfortir el vostre sistema immunològic, com ara mantenir un estil de vida saludable, tenir prou nutrició, gestionar l'estrès i fer prou exercici. A més, els controls de salut periòdics i el tractament oportú de les malalties també són clau per mantenir una bona immunitat.

En general, la relació entre immunitat i infertilitat és complexa. Tot i que el sistema immunitari pot ser una causa d'infertilitat, mantenir un sistema immunitari sa també és fonamental per mantenir una bona fertilitat. Per tant, encara que actualment no hi ha una manera segura de garantir una cura per a la infertilitat, mantenir un bon sistema immunitari pot reduir de manera efectiva el risc d'infertilitat. Des d'aquest punt de vista, hem de millorar la immunitat. Cistanche pot millorar significativament la immunitat, perquè el Cistanche és ric en una varietat de substàncies antioxidants, com la vitamina C, carotenoides, etc. Aquests ingredients poden eliminar els radicals lliures i reduir l'estrès oxidatiu. Millorar la resistència del sistema immunitari.

Feu clic per conèixer la pols d'extracte de cistanche tubulosa

Les malalties cròniques, inclosa la diabetis, sovint es caracteritzen per una producció no regulada de ROS i un dany oxidatiu conseqüent relacionat amb la fragmentació de l'ADN, la citotoxicitat i la mort dels espermatozoides. Això contribueix a la infertilitat, que podria ser atenuada pels SeNP en models de ratolí mitjançant un mecanisme que inclou la inhibició de la peroxidació lipídica i el dany posterior a l'ADN [79]. Un altre factor que contribueix és que les dones dels països desenvolupats tendeixen a retardar la maternitat i la concepció més enllà de la fertilitat màxima, tot i que la idea que la fertilitat humana disminueix amb l'edat està ben establerta [77].

Una àmplia investigació ha relacionat els trastorns reproductius i la infertilitat amb un estat baix de Se/deficiència de Se, mentre que el resultat de les tecnologies de reproducció assistida (ART) en animals i humans amb nivells sèrics adequats de Se es va associar amb resultats positius en la concepció, cosa que suggereix que un nivell adequat de Se és. essencial per a la salut reproductiva [65,80–82]. Aquest coneixement ha dirigit els interessos de recerca contemporanis a explorar la suplementació de Se tant en models animals experimentals com en pràctiques d'agricultura animal per millorar les capacitats reproductives. En particular, un cos significatiu d'aquest tipus d'investigació s'ha centrat en el Se en forma de SeNPs a causa de la seva alta biodisponibilitat i relativament baixa toxicitat en comparació amb altres formes de Se (com s'ha esmentat anteriorment) i per tant, aquesta secció de la revisió detalla l'ús. de SeNPs en la investigació de la fertilitat.

La fecundació in vitro (FIV) és una tècnica d'ús habitual en diverses indústries ramaderes, com la indústria avícola, per millorar les qualitats genètiques desitjables i augmentar el nombre de descendència. Un dels principals reptes per a la FIV amb èxit en animals és el fracàs de la maduració dels oòcits, un pas crucial abans de la fecundació, a causa de l'exposició a l'oxigen que es manifesta com un estrès oxidatiu dels oòcits millorat [71,83]. Els estudis han demostrat que la suplementació amb SeNP va millorar la taxa de maduració dels oòcits in vitro mitjançant la regulació positiva dels antioxidants GPx4 i superòxid dismutasa (SOD), on l'efecte era més destacat en els oòcits tractats amb SeNPs de 40 nm en comparació amb el de 67 nm a causa del àrea de superfície relativament més gran i un major grau d'interiorització cel·lular de les partícules de SeNPs més petites. Curiosament, els SeNP també van millorar la pluripotència i la reprogramació dels oòcits, tal com marca la regulació del gen de la competència del desenvolupament [71]. Com a suport addicional de la bioactivitat potencial per al Se lliurat per vehicles, es va demostrar la maduració d'oòcits boví in vitro, la integritat de l'ADN dels oòcits i la concentració de GSH, caracteritzada per una major taxa de reexpansió dels blastòcits in vitro, després de la suplementació amb 1 µg/mL de cadascun. de SeNPs o nano-òxid de zinc [83]. Col·lectivament, aquests informes subratllen la importància dels SeNP en processos vinculats directament amb la maduració i la fecundació in vitro mitjançant un mecanisme de capacitat antioxidant millorada i disminució de l'estrès oxidatiu.

Un altre pas clau en la FIV tant per a humans com per a animals és la criopreservació del semen, un procés que necessàriament implica cicles repetits de congelació i descongelació, que manifesta la producció de ROS nocius i provoca estrès oxidatiu que redueix la viabilitat de l'esperma en més d'un 35 per cent [84]. En aquestes condicions, els estudis han demostrat que la suplementació de SeNP millora notablement la qualitat dels gàmetes durant els procediments de FIV [83,85]. Per exemple, el semen boví suplementat amb 0.5 i, 1.0 µg/mL de SeNP abans de la criopreservació va registrar una millora de la motilitat dels espermatozoides després de la descongelació i la integritat de la membrana amb danys a l'ADN reduïts i, sobretot, una major fertilitat. taxa que la del control [70]. Aquests efectes protectors es van atribuir a la millora de la capacitat antioxidant total del plasma seminal acompanyada d'una disminució de la concentració de malondialdehid (MDA; un marcador comú de dany oxidatiu als àcids grassos poliinsaturats de les membranes cel·lulars) en presència de Se suplementat. Per tant, l'addició d'un suplement de SeNP als extensors de semen / òvuls en els protocols de FIV probablement millora l'estat antioxidant i preserva la qualitat dels gàmetes i, finalment, millora les taxes de fertilitat.

Com s'ha esmentat anteriorment, l'exposició crònica als contaminants ambientals podria provocar danys permanents i irreversibles als sistemes reproductius mitjançant la inducció d'estrès oxidatiu, danys a l'ADN, pèrdua de viabilitat cel·lular i augment de l'apoptosi, tot això podria ser atenuat per Se [{{0} }]. Per exemple, l'aflatoxina, una toxina ambiental que es troba als músculs i al fetge a causa de la bioacumulació del consum de productes agrícoles, inclosos la llet i els ous, s'ha atribuït a la inducció d'efectes cancerígens i immunosupressors [87]. Un estudi recent va demostrar que els SeNP van atenuar la lesió testicular en ratolins mascles exposats a aflatoxina B a causa del seu paper en l'augment de la capacitat d'eliminar radicals lliures i disminuir la càrrega de ROS, protegint així els espermatozoides i els testicles de la peroxidació lipídica i l'apoptosi [88].

La bioactivitat dels SeNP també es va manifestar com una millora en la producció d'embrions quan l'esperma de ratolins mascles exposats a aflatoxina B es va fusionar amb oòcits sans durant la fecundació in vitro [88]. De la mateixa manera, un altre estudi va demostrar que els SeNP van rescatar la necrosi induïda pel níquel en els túbuls seminífers mitjançant la regulació a l'alça de l'activitat enzimàtica de GPx i la regulació a la baixa dels factors proapoptòtics que inhibeixen l'apoptosi mediada per la caspasa, demostrant el potencial antioxidant i el paper protector dels SeNP contra la lesió testicular induïda per contaminants ambientals metàl·lics. [89]. En els darrers anys, s'ha centrat més en les teràpies combinades que combinen cisplatí amb antioxidants per combatre diversos efectes secundaris, inclosa la disfunció testicular relacionada amb la infertilitat. Curiosament, l'administració de SNP va millorar les característiques histològiques i el pes dels testicles en presència de toxicitat testicular induïda pel cisplatí [90]; indicant una vegada més el potencial dels SeNP per preservar l'esperma viable.

Un altre motiu important per a la infertilitat és la presència de productes químics industrials en molts productes de consum que són disruptors endocrins, on l'exposició a llarg termini a aquests productes químics s'associa amb una disfunció reproductiva [91,92]. Per exemple, el bisfenol A (BPA) és una toxina ambiental associada als plàstics i s'ha relacionat amb la promoció de la infertilitat [77]. Tanmateix, la coadministració de Se a ratolins exposats a BPA va millorar l'activitat antioxidant i va disminuir l'expressió ER-2 dels gens implicats en la modulació de l'apoptosi durant l'espermatogènesi, rescatant així el dany i la toxicitat testiculars induïts per BPA [93]. Els efectes protectors dels SeNP van superar els del selenit de sodi suplementat (inorgànic), com ho demostra la capacitat de disminuir els mecanismes proapoptòtics, la fragmentació de l'ADN i els nivells d'expressió gènica seleccionats, oferint una potent estratègia per a la protecció reproductiva contra les toxines exògenes.

Un altre disruptor endocrí comú relacionat amb la toxicitat reproductiva i àmpliament utilitzat en béns de consum és el ftalat de di-n-butil (DBP). Les rates femelles embarassades exposades a DBP i administrades amb SeNP van donar a llum descendència masculina amb nivells de testosterona millorats, gens INSL3 i MR millorats relacionats amb la funcionalitat de les cèl·lules de Leydig, capacitat antioxidant millorada i nivells reduïts de MDA mitjançant la inhibició de la peroxidació lipídica, en comparació amb els animals exposats només a DBP [76]. Per tant, els SeNP podrien ser un potencial suplement protector utilitzat contra la toxicitat reproductiva induïda per toxines ambientals a la població general, especialment durant les etapes crítiques de l'embaràs.

2.3. Impactes de les nanopartícules de seleni en el creixement

És un fet ben establert que la intervenció nutricional afecta el rendiment de creixement i fertilitat i l'estat antioxidant de la descendència [50]. És important destacar que la creixent demanda de peix i carn com a fonts dietètiques primàries i la recerca d'aliments d'alta qualitat amb característiques per a la salut avantatjoses han instigat noves investigacions en la millora nutricional per subministrar al món una millor qualitat dels aliments a taxes de producció més altes [72]. Recentment, l'atenció s'ha centrat en la suplementació amb SeNPs com un dels enfocaments dietètics principals utilitzats a les indústries de l'aqüicultura, l'agricultura i l'avicultura [94].

El peix és una font principal de proteïna animal a molts països [95]. No obstant això, l'augment de la demanda dels consumidors i l'augment de la contaminació ambiental han provocat reptes en l'aqüicultura i la investigació nutricional que són essencials per a un subministrament sostenible de peix i la seguretat alimentària futura a nivell mundial [96]. La tilàpia del Nil, rica en àcids grassos omega-3, és un dels peixos més consumits a tot el món [97]. Els estudis que investiguen la suplementació de tilàpia del Nil amb 1 mg de SeNPs/kg de pes corporal han demostrat un rendiment de creixement millorat mesurat per un augment de pes més gran en comparació amb el control; tanmateix, aquesta acció beneficiosa dels SeNP va ser limitada, ja que els peixos suplementats amb una dosi superior o inferior a 1 mg/kg no van mostrar un augment de pes millor [72].

A més, els peixos suplementats amb 1 mg de SeNPs / kg de pes corporal van mostrar un perfil d'àcids grassos desitjable i una millora simultània del potencial antioxidant, tal com es demostra per un contingut més elevat d'àcids grassos poliinsaturats i una activitat GPx significativament augmentada, respectivament. Aquests resultats aclareixen encara més la importància de la dosi de Se utilitzada en l'alimentació animal i el potencial de promoció del creixement dels SeNP i els resultats també es van corroborar en l'avicultura intensiva [65]. Un altre estudi similar va comparar els efectes dels SeNP amb els de les formes tradicionals de Se (orgàniques i inorgàniques) utilitzant la tilàpia del Nil [51].

Els resultats d'aquest estudi van indicar que els peixos suplementats amb SeNP mostraven el perfil hematològic òptim mitjançant mesures d'hemoglobina, glòbuls vermells i nivells d'IgM circulants, cosa que suggereix una millora de la salut i l'estat immunològic quan s'utilitza aquesta forma de Se dietètic. A més, els SeNP van millorar simultàniament les activitats de SOD, catalasa (CAT) i GPx i van reduir els nivells de MDA al fetge, cosa que suggereix una defensa antioxidant hepàtica millorada que era coherent amb un estudi anterior [72]. A més, els SeNP van millorar la salut intestinal, cosa que es va demostrar per una major longitud de les vellositats i el nombre de cèl·lules caliciformes a la mucosa del còlon, cosa que indica una digestió i una utilització més eficients dels aliments i una millor protecció de la mucosa per a l'intestí subjacent.

És important destacar que la investigació també ha demostrat que el Se dietètic va millorar favorablement el microbioma intestinal millorant l'abundància de bacteris beneficiosos i limitant el creixement de patògens indesitjables [98]. En comparació amb altres nanopartícules metàl·liques, com ara nanopartícules d'or i plata amb propietats antimicrobianes, els SeNP són relativament menys tòxics, ja que són intrínsecament essencials per als processos metabòlics i estan presents al sistema biològic [99,100].

Els pollastres alimentats amb 0,9 mg de SeNP/kg de pes corporal van afectar el gènere de bacteris intestinals i van millorar la salut intestinal, demostrant una major abundància de bacteris beneficiosos, inclosos Lactobacillus i Faecalibacterium; un fenotip que està relacionat amb la producció de metabòlits favorable, inclòs el butirat [101]. En aquestes mateixes condicions de suplementació dietètica, també es va millorar la producció d'àcids grassos de cadena curta, i això es va associar amb una millora de la immunitat i la funció de la mucosa del còlon, amb una reducció proporcional del risc d'inflamació, diabetis i MII. En conjunt, aquests resultats van suggerir l'aplicació potencial de SeNPs en l'alimentació d'aus per produir resultats beneficiosos per a la salut mitjançant la modificació de la microbiota intestinal.

L'escalfament global provoca un augment de la temperatura del mar que afecta negativament el creixement, el metabolisme i diverses funcions fisiològiques dels animals aquàtics i, finalment, redueix les taxes de supervivència. En aquestes condicions, el mecanisme implicat augmenta la producció de radicals lliures i redueix el dany tissular que es podria atenuar amb la suplementació de SeNP [102]. A més, un estudi recent va trobar que la suplementació de SeNP va alleujar l'estrès tèrmic i va millorar la tolerància tèrmica de la truita arc de Sant Martí mitjançant la regulació de les activitats GPx i CAT i l'activació de les vies de glutamat-glutamina lligades a la reducció de la producció i la inflamació de ROS [103]. Microscòpicament, la membrana fosfolípid de la truita arc de Sant Martí era més integral a causa de la mitigació del dany oxidatiu induïda per SeNP. Un altre estudi similar va demostrar que els SeNP van promoure la reparació de proteïnes i van inhibir l'apoptosi a la truita arc de Sant Martí mitjançant la regulació a l'alça de les proteïnes de l'estrès per calor i la baixada de les proteïnes proapoptòtiques i la síntesi de colesterol [104].

A la indústria agrícola, els SeNP van millorar l'estrès per calor en garrins subdesenvolupats, caracteritzats per activitats de plasma SOD, CAT i GPx millorades, augment de la citocina IL-10 antiinflamatòria i disminució dels nivells del biomarcador d'oxidació MDA [68]. Un altre estudi recent va establir el paper dels SeNP en la millora de la resistència a l'estrès biològic de les plantes per limitar l'ús de pesticides químics on la toxicitat potencial en humans era un risc inherent [105]. A més, els SeNP van millorar la resistència a la invasió de patògens a les plantes de meló mitjançant l'augment de les activitats de SOD i CAT i els seus nivells d'ARNm juntament amb l'augment de les activitats APX i POD que suggereixen una millora de la capacitat antioxidant i l'eliminació de ROS [106]. La fotosíntesi millorada en els melons va anar acompanyada de la detecció d'una major abundància de mitocondris, clorofil·la i un engrossiment demostrable de les parets cel·lulars. En conjunt, aquests resultats van demostrar la importància dels SeNP en la mediació de la tolerància a l'estrès tèrmic mitjançant la capacitat antioxidant millorada i la tolerància a l'estrès tèrmic i biològic, millorant així la viabilitat dels organismes biològics.

Nombrosos estudis han documentat que la intervenció dietètica materna amb suplements de SeNP afecta el rendiment de creixement i fertilitat i l'estat antioxidant de la descendència [52,107]. En comparació amb el selenit de sodi i el llevat de seleni, els SeNP van ser més efectius per millorar la producció d'ous, el pes dels ous i la relació de conversió d'aliments en gallines ponedores, acompanyats d'una concentració significativament augmentada de Se en els ous, els nivells d'ARNm del fetge GPx1 i l'activitat sèrica de GPx i nivells de MDA més baixos. [66]. Curiosament, els SeNP van millorar la tolerància de les gallines ponedores al desoxinivalenol (DON; una toxina fúngica) molt probablement mitjançant un mecanisme de millora de l'activitat antioxidant mediada per SeNP [65]. Així, les gallines ponedores exposades al DON i alimentades amb pinsos suplementats amb SeNP van demostrar una defensa antioxidant i una resposta immune augmentada al DON, caracteritzada per nivells de GPx millorats, major producció d'ous i protecció contra el dany oxidatiu i les taxes d'ous amb closca tova o esquerdada.

Tot i que una quantitat adequada de calor és clau en el desenvolupament i el creixement embrionari, les altes temperatures d'incubació podrien afectar negativament l'eclosió i el rendiment del creixement dels polls d'engreix [65]. No obstant això, la injecció in ovo de SeNP durant la incubació tardana en polls d'engreix va millorar significativament la capacitat antioxidant i va atenuar l'estrès oxidatiu, que es va manifestar com una disminució dels nivells de cortisol i un augment de la relació T3/T4, cosa que suggereix una reducció de l'estrès per calor i un augment del metabolisme de l'hormona tiroïdal. Un cop més, aquests resultats reforcen la importància i l'aplicació potencial de la suplementació de SeNP per millorar la producció i la qualitat dels aliments a la indústria avícola.

2.4. Impactes de les nanopartícules de seleni en les malalties i la salut humana

Com s'ha dit anteriorment, el Se posseeix propietats antiinflamatòries i antioxidants. Així, un conjunt d'investigacions ha investigat els efectes de Se específicament en forma de SeNPs en l'alleujament de malalties, inclosa la nefropatia diabètica [108], la malaltia d'Alzheimer [61] i la leucèmia [109] in vitro i models animals.

Les malalties cròniques més freqüents relacionades amb l'envelliment natural, com ara la diabetis, la malaltia d'Alzheimer (MA), les malalties cardiovasculars i els càncers, es caracteritzen per una major producció de ROS, estrès oxidatiu i inflamació crònica. En rates diabétiques, s'ha demostrat que els SeNP redueixen els marcadors proinflamatoris, inclosos els nivells d'IL-1 i TNF i els nivells de MDA renals que condueixen a un estrès oxidatiu més baix, indicat per la millora de les funcions renals a causa de la disminució de la urea i la creatinina sèrica juntament amb nivells de glucosa reduïts. [108]. A més, el resveratrol (RSV), un producte químic natural que es troba al raïm amb propietats neuroprotectores, va mostrar efectes terapèutics màxims contra l'AD quan es va lliurar a rates en un còctel RSV-SeNPs [110]. Pel que fa als mecanismes biològics d'acció, la interacció sinèrgica de RSV i SeNP podria atenuar millor la peroxidació lipídica, alleujar les interrupcions de la membrana mitocondrial i restaurar els nivells d'enzims antioxidants als teixits cerebrals afectats per l'AD. Les rates amb AD administrades amb el còctel RSV-SeNPs van mostrar símptomes d'AD millorats, mostrats per nivells millorats d'acetilcolina i formació interrompuda d'agregats A acompanyada d'una millora depuració dels pèptids A, inhibint així les respostes inflamatòries locals.

El benefici terapèutic potencial de l'activitat de SeNP contra l'estrès oxidatiu i la inflamació també s'ha demostrat en un model de dany oxidatiu cardíac i fibrosi induïda per nivells baixos d'hormones tiroïdals en rates hipotiroïdals [111]. Aquí, els SeNPs administrats a 150 µg/kg van atenuar la fibrosi cardíaca i la hipertròfia dels cardiomiòcits mitjançant activitats de CAT i SOD millorades i nivells de tiol, amb nivells de MDA humitejats als teixits cardíacs. De la mateixa manera, en un model de disfunció i lesió de les cèl·lules endotelials vasculars en rates induïdes per homocisteïna, SeNPs, selenit de sodi i selenometionina van millorar el fenotip vascular mitjançant el rescat dels nivells locals de GPx1 i GPx4 [112]. Notablement, en aquestes condicions, els SeNP presentaven una toxicitat menor en comparació amb altres formes de Se mentre mantenien un nivell similar de vasoprotecció. La menor toxicitat dels SeNP es va corroborar en un altre estudi on el LD50 dels SeNPs era 18- vegades més que el de la selenita en models de ratolí, amb menys retenció de Se [113]. No obstant això, els SeNP quan s'administraven a la mateixa dosi que la selenita no només van reduir els nivells de TBARS (un altre marcador secundari de peroxidació lipídica), sinó que també van augmentar els nivells de GSH.

A més de les propietats terapèutiques de SeNP en malalties cròniques, el transport vehicular de Se mostra efectes sinèrgics amb fàrmacs contra el càncer o mostra activitat anticancerígena específica de les cèl·lules canceroses, cosa que suggereix menys toxicitat i danys col·laterals a cèl·lules i teixits sans. Per exemple, els SeNP van promoure la inflor i la lisi cel·lular a les cèl·lules de leucèmia mieloide aguda (AML) mitjançant l'aturada del cicle cel·lular i l'apoptosi, alhora que mostraven una toxicitat mínima per a les cèl·lules mare hematopoètiques i les cèl·lules T [109]. En particular, els SNP utilitzats en aquest estudi es van incrustar en nanotubs formats per polisacàrid de triple hèlix -d-glucan (BFP) extret d'un fong negre que va fomentar l'adhesió als teixits biològics, augmentant en conseqüència les taxes d'absorció i retenció de BFP-SeNP. De la mateixa manera, els SeNPs encapsulats en nanocatges d'or es van alliberar als teixits diana després de la radiació i van estimular l'apoptosi local a causa de la disfunció mitocondrial induïda per ROS, quan s'utilitzaven juntament amb un fàrmac contra el càncer, cosa que suggereix l'alliberament potencial de SeNPs [64]. És important destacar que els SeNP van millorar l'eficàcia d'eliminació de les cèl·lules canceroses en comparació amb les cèl·lules sanes normals, cosa que va ser confirmada per un altre estudi [114]. A més, la millora de l'apoptosi selectiva mitjançant SeNPs també s'ha demostrat en càncer de mama, en condicions de cultiu experimental on es van afegir SeNPs a cèl·lules de càncer de mama in vitro 24 hores abans del tractament d'irradiació [115].

Per millorar la selectivitat dels SeNP en un sistema de lliurament de fàrmacs dirigit al càncer, la investigació ha demostrat que els SeNP units al folat (FA) abans de carregar el fàrmac contra el càncer ruteni polipiridil (RuPOP), van millorar eficaçment l'especificitat del fàrmac de manera que RuPOP només es va alliberar en un microambient àcid (per exemple, l'estómac) per facilitar l'alliberament de fàrmacs sota demanda [116]. En conjunt, aquests resultats suggereixen l'aplicació potencial de SeNPs com a tractament sinèrgic del càncer a causa de la seva selectivitat en la promoció de la mort de cèl·lules canceroses, probablement mitjançant l'activació de SeNPs en l'aturada del cicle cel·lular a la fase G2/M, l'estrès metabòlic i l'augment de la producció intracel·lular de ROS en cèl·lules canceroses. A més de l'activitat apoptòtica dels SeNPs contra les cèl·lules canceroses, els SeNP conjugats amb quercetina (Qu) i acetilcolina (ACh) presenten activitat antibacteriana contra superbacteris resistents a múltiples fàrmacs (MDR) causant danys irreversibles a la paret cel·lular bacteriana després de l'adhesió [63].

Com s'ha esmentat anteriorment, els SeNP podrien atenuar els impactes negatius de les toxines ambientals i els productes químics presents habitualment als productes comercials sobre la fertilitat, i els seus efectes beneficiosos també es podrien demostrar en altres malalties. Les nanopartícules de seleni podrien restaurar la neurotoxicitat i els dèficits motors en rates induïts amb pesticida cipermetrina (CYP) mitigant l'estrès oxidatiu a causa del metabolisme de CYP al fetge que produeix ROS i estrès oxidatiu [117]. Els ratolins neurotòxics tractats amb SeNPs van mostrar resultats de comportament normals que estaven relacionats amb l'augment dels nivells de GABA i glutatió i nivells més baixos de MDA i marcadors inflamatoris (TNF- i IL-1), evitant així l'excessiva excitació induïda per CYP del CYP. sistema neuronal. A més, els SeNP van protegir el fetge i els ronyons contra els efectes tòxics induïts per un fàrmac analgèsic àmpliament utilitzat, l'acetaminofè, mitjançant el manteniment de la integritat de l'ADN i la millora de la capacitat antioxidant hepàtica, recolzada histològicament per la reducció de lesions oxidatives hepàtiques i la restauració de l'estructura cel·lular hepàtica [62] .

Curiosament, un estudi recent va investigar els efectes analgèsics potencials dels SeNPs en els trastorns inflamatoris, ja que la inflamació afavoreix l'alliberament de mediadors inflamatoris que exciten les neurones nociceptives que condueixen a la inflamació i el dolor locals [118]. Malgrat l'activitat antiinflamatòria dels SeNPs recolzada per un nombre reduït de leucòcits i citocines proinflamatòries, inclosos els marcadors de prostaglandines, TBAR i NOx, els SeNP no van tenir cap impacte en el llindar nociceptiu en models de rata.

2.5. Síntesi de nanopartícules de seleni

El requeriment diari de la ingesta de Se que necessita el cos es pot obtenir menjant aliments enriquits amb Se, com ara verdures, cereals i carn; no obstant això, el requeriment diari de Se podria no satisfer-se prou només amb el consum dietètic [119]. En comparació amb les formes de suplementació de Se convencionals disponibles al mercat, els SeNP superen les formes de Se orgànica i inorgànica en termes de bioactivitat i toxicitat. A la llum de la possible aplicació de SeNP a les indústries de l'aqüicultura, l'avicultura i els suplements humans, els SeNP podrien convertir-se en una nova forma de suplementació de Se [76]. Hi ha diverses vies per sintetitzar SeNP, de les quals els tipus més comuns són la síntesi química que utilitza diversos reactius i la biosíntesi que implica plantes o microorganismes per produir l'element traça encapsulat [120]. Per a la metodologia química, els mètodes de preparació de SeNPs i els mètodes de caracterització d'ambdues metodologies sintètiques estan generalment estandarditzats, tanmateix, la preparació per a la biosíntesi de SeNPs varia àmpliament en funció del tipus de plantes i microorganismes utilitzats, que es resumeixen i es discuteixen aquí.

Per a la preparació de SeNP per síntesi química, el protocol estàndard utilitzat per la majoria dels estudis va implicar l'addició d'1 ml de solució de NaSe 25 mM a 4 ml de glutatió (GSH) de la mateixa concentració que contenia 15 mg d'albúmina sèrica bovina (BSA), després de la suplementació d'un polímer estabilitzador i l'ajust del pH a 7,2 [41,117]. Val la pena assenyalar que la mida i la càrrega superficial dels SeNP es podrien manipular alterant el pH de la solució i la quantitat de BSA utilitzada en el procés de fabricació [3,121]. La solució final que contenia el producte SeNP es va purificar mitjançant diàlisi contra aigua doble destil·lada durant 4 dies i l'aigua es va substituir diàriament per aïllar el subproducte GSH del producte final. La morfologia i la identitat del producte final es van caracteritzar i verificar mitjançant la difracció de raigs X, col·locant una petita mostra tacada amb àcid fosfotúngstic (2 per cent) en una reixeta de coure i visualitzant la mostra sota microscòpia electrònica de transmissió (TEM). Un altre mètode de preparació va utilitzar diòxid de seleni (SeO2) dissolt en aigua destil·lada que contenia 0,2 per cent de polivinilpirrolidona (PVP) per obtenir una solució d'àcid seleniós, que es va tornar clar en refredar-se en un bany de gel [118]. L'addició d'un agent reductor de 0,1 mol/L, borohidrur de potassi, va iniciar un canvi de color a la solució de SeO2 de transparent a groc-taronja, que era indicatiu de la formació de SeNPs. De manera similar al mètode de caracterització esmentat anteriorment, la solució resultant que conté SeNPs es va caracteritzar mitjançant tècniques de dispersió de llum dinàmica (DLS) i dispersió de llum electroforètica (ELS) per determinar el valor del potencial zeta i proporcionar la morfologia dels SeNP. Un potencial zeta més alt, independentment del signe (és a dir, més /-) és indicatiu de l'estabilitat de les partícules i això es manifesta com una major resistència a l'agregació. Això s'explica per un valor més baix del potencial zeta, el que significa que les forces atractives podrien superar la repulsió entre partícules i la dispersió podria trencar-se i formar petits grups / masses. Per tant, un valor potencial zeta adequat és fonamental per a la formació i l'estabilitat dels SeNPs [122].

Per a la biosíntesi de SeNPs, diversos estudis van emprar una tècnica similar a les síntesis químiques (descrites anteriorment), però en canvi van utilitzar plantes i àcid ascòrbic com a reductor químic [76,113,123]. Polisacàrids de polímers naturals i solubles en aigua, com ara quitosà, glucomanan konjac, goma d'acàcia, carboximetil cel·lulosa, glucà derivat de plantes, com el fong negre [109] i Lentinus Edodes (bolet shiitake) [114] i arrels de plantes, incloses Es van utilitzar Withania somnifera [79], ja que són excel·lents estabilitzadors en la síntesi de SeNPs col·loïdals dispersos [123]. Les nanopartícules de seleni fabricades mitjançant aquest protocol van utilitzar una solució d'àcid seleniós en una barreja que contenia polisacàrids, com la cel·lulosa, donant lloc a una suspensió aquosa de Se/cel·lulosa que es va barrejar amb àcid ascòrbic. La solució d'àcid ascòrbic es va afegir lentament a la suspensió de Se/cel·lulosa i es va remoure vigorosament fins que la suspensió va canviar de color de blanc a vermell maó/taronja a mesura que es van començar a formar els col·loides de Se/cel·lulosa i els SeNP. El producte final es podia separar, purificar per diàlisi i rentar-se amb aigua i etanol al 70 per cent per eliminar l'excés d'àcid ascòrbic i altres subproductes de baix pes molecular, després assecar-se mitjançant un procés d'assecat per aerosol per eliminar la humitat residual.

Un altre estudi similar que investiga les accions antimicrobianes dels SeNP contra les superbacteries va utilitzar la quercetina (Qu), un flavonoide vegetal essencial present en moltes fruites, flors i verdures a causa de les seves propietats antibacterianes inherents, i també un neurotransmissor d'acetilcolina (ACh) per la seva capacitat de es combinen amb el receptor present a la paret cel·lular dels bacteris, promovent així la unió de Qu-ACh-SeNPs als bacteris [63]. Per sintetitzar Qu-ACh-SeNPs, es va barrejar NaSe amb Qu dissolt en metanol i clorur d'ACh en presència d'àcid acètic durant 10 min en condicions fredes. Després de l'addició d'un agent reductor, borohidrur de sodi, la mescla es va agitar enèrgicament. La solució vermella final es va centrifugar per recollir el precipitat vermell, seguit d'un rentat repetit amb PBS per obtenir el producte complex final Qu-ACh-SeNP.

La síntesi de SeNP també pot utilitzar lisats de cèl·lules bacterianes [124] o fangs granulars anaeròbics que contenen bacteris per reduir biològicament els SeNP biogènics que formen selenita [3]. Els passos d'aquest protocol inclouen la recollida de biofilms de fangs granulars d'un reactor anaeròbic de manta de fangs que tracta aigües residuals de fàbrica de paper que després es poden utilitzar en la conversió microbiana d'oxianions de Se soluble en Se elemental insoluble, que s'incorpora als SeNP biogènics, tal com es confirma amb l'aparició de una substància de color vermell. Mecànicament, els bacteris van sintetitzar SeNPs mitjançant la desnitrificació de la selenita que implicava nitrat reductasa i cofactors cel·lulars (presents a E. coli), la reducció de compostos de Se (IV) amb nitrit reductasa (present a Rhizobium) i la selenat reductasa implicada en la reducció química de selenat, o reducció de selenita per tiols reduïts, com el GSH (present a les cèl·lules eucariotes, cianobacteris i els grups -, - i - dels proteobacteris) [60]. Aquest procés té el benefici potencial afegit de reduir l'abocament de fangs contaminats amb Se al medi aquàtic tenint en compte les creixents preocupacions sobre la toxicitat del Se en animals aquàtics [57]. Curiosament, es va trobar que els SeNP biogènics eren 3 2- vegades menys tòxics que la selenita i 10- vegades menys tòxics que els SeNP sintetitzats químicament en embrions de peix zebra quan es comparen els valors de LC50 [3].

Malgrat la menor toxicitat dels SeNP biogènics en comparació amb la dels SeNP sintetitzats químicament, un risc inherent associat a aquest mode de síntesi és que una quantitat substancial de SeNP biogènics podria romandre al bioreactor a causa de la seva estructura col·loïdal que resulta en una descàrrega al medi aquàtic. [3]. No obstant això, els SeNP biogènics són menys tòxics amb una menor biodisponibilitat a causa de la presència de substàncies polimèriques extracel·lulars, que disminueixen les interaccions entre nanopartícules i organismes biològics. En contrast amb l'ús de fangs biològics per produir SeNPs biogènics, altres estudis han utilitzat òrgans de peixos, com les brànquies [57]. En aquests estudis, es van centrifugar les brànquies de peix homogeneïtzades per recollir el sobrenedant, que es va barrejar amb 200 ml de selenit de sodi 2M i es va agitar contínuament durant 36 h. Després de la centrifugació, els pellets collits es van assecar i es van emmagatzemar a temperatura ambient perquè posteriorment es poguessin triturar per formar un col·loide brut tal com es requereix per a la suplementació dietètica.

Com s'ha esmentat anteriorment, els SeNP designats es podrien utilitzar com a sistema de lliurament de fàrmacs per millorar la selectivitat de la càrrega entre cèl·lules sanes i malaltes, on la síntesi de SeNP sovint implica l'ús de nanocatges metàl·lics, inclòs l'or. Aquest procés de fabricació implica dos passos, (i) la síntesi de nanocatges d'or i (ii) la càrrega d'àcid selenós i materials de canvi de fase (PCM), com l'àcid làuric, als nanocaixos [64]. En primer lloc, els nanocubs de plata de 45 mm es converteixen en nanocatges d'or (AuNCs) mitjançant una reacció de substitució galvànica amb HAuCl4. En segon lloc, 1 mL d'AuNCs es dispersa en 0,5 mL de metanol que conté 0,3 g de PCM (àcid làuric) i 0,2 g d'àcid selení, que s'agita a 50 ◦C durant 5 h i després es centrifuga a 14,000 rpm per obtenir SeNPs encapsulats en nanocatges d'or que després es poden redispersar en 1 ml d'aigua desionitzada per obtenir el producte final. De la mateixa manera, un altre estudi va preparar dos tipus de nanopartícules de seleni amb propietats mecàniques quàntiques que mostraven una inhibició del creixement en cèl·lules canceroses mitjançant la inducció d'apoptosi i necrosi mediades per mitocondris [125]. Un altre estudi que investiga els efectes de millora terapèutica dels SeNPs per al fàrmac contra el càncer, el folat conjugat de ruteni polipiridil (RuPOP) i els SeNPs a RuPOP, produint FA-RuPOP-SeNPs, que es van sintetitzar de manera similar amb àcid ascòrbic, selenit de sodi, i polímers de polisacàrids [116]. Els receptors FA solen sobreexpressar-se a les cèl·lules canceroses, la qual cosa és una característica que es podria aprofitar quan s'elaboren tractaments farmacològics contra el càncer per facilitar el lliurament i l'absorció de FA-RuPOP-SeNPs per part de les cèl·lules canceroses.

3. Conclusions
La suplementació dietètica de SeNPs ha demostrat una sèrie de beneficis en l'agricultura i els humans, amb un rendiment superior a les formes químiques tradicionals de Se dietètic. Per tant, es veu cada cop més com una alternativa innovadora i novedosa. Reconeixent les propietats antioxidants del Se dietètic, els beneficis atribuïts als SeNP inclouen una menor toxicitat, un millor rendiment de creixement, millora de la qualitat nutricional, funcions immunitàries, millora del rendiment reproductiu general, reducció de l'estrès oxidatiu i la inflamació, millora de l'estrès per calor, neurotoxicitat i contaminants ambientals, augment. resistència a les infeccions, efectes d'assistència en la quimioteràpia, apoptosi selectiva de cèl·lules canceroses, lliurament selectiu de fàrmacs contra el càncer i accions antibacterianes contra superbacteris.

No obstant això, encara es necessiten estudis addicionals per dilucidar l'activitat farmacològica i les dosis segures a causa de les variacions biològiques i ambientals inherents, i el diferent estat (de referència) de Se per als animals i els humans a diferents regions del món. Els avantatges esmentats anteriorment en combinació amb les múltiples vies sintètiques utilitzades per desenvolupar SeNPs a mida per al seu ús en agricultura intensiva i com a potencials terapèutics per a patologies humanes, fan d'aquesta forma de Se un candidat principal per a més investigacions. No obstant això, a més de les dades limitades de toxicitat, actualment, hi ha una escassetat de dades farmacocinètiques completes, inclosa la captació de SeNP versus la semivida i el metabolisme, i l'acumulació de SeNPs o un metabòlit al teixit vs. dosificació. Un cop estigui disponible un estudi farmacocinètic més complet per a les formes òptimes de SeNP, les proves posteriors d'aquests sistemes de lliurament de Se òptims requeriran estudis futurs amplis en humans mitjançant assaigs de control aleatoris.

Contribucions de l'autor:

Conceptualització, PKW i GA; programari, AM, AA i J.-YS; validació, AA i AM; investigació, AA; recursos, AA; curació de dades, AA i AM; redacció: preparació de l'esborrany original, AA i AM; redacció—revisió i edició, PKW, J.-YS i GA; visualització, AM; supervisió, PKW i GA; adquisició de finançament, PKW Tots els autors han llegit i han acceptat la versió publicada del manuscrit.

Finançament:

Aquesta investigació va ser finançada per l'Australian Research Council, número de subvenció "DP200102670" (atorgada a PKW).

Declaració de la Junta de Revisió Institucional:

No s'aplica a estudis que no involucren humans o animals.

Agraïments:

Donem les gràcies a Belal Chami per llegir les versions esborranys d'aquest manuscrit i pels comentaris crítics.

Conflictes d'interès:

Els autors declaren no conflicte d'interessos.

Referències

Mojadadi, A.; Au, A.; Salah, W.; Witting, P.; Ahmad, G. El paper del seleni en l'homeòstasi metabòlica i la reproducció humana. Nutrients 2021, 13, 3256. [CrossRef] [PubMed]

2. Fordyce, FM Deficiència de seleni i toxicitat en el medi ambient. En Fonaments de Geologia Mèdica; Springer: Berlín/Heidelberg, Alemanya, 2013; pàgines 375–416.

3. Mal, J.; Veneman, WJ; Nancharaiah, YV; van Hullebusch, ED; Peijnenburg, WJGM; Vijver, MG; Lens, PNL Una comparació del destí i la toxicitat de les nanopartícules de seleni sintetitzades biogènicament i químicament amb l'embriogènesi del peix zebra (Danio rerio). Nanotoxicology 2017, 11, 87–97. [CrossRef] [PubMed]

4. Krysiak, R.; Kowalcze, K.; Okopie ´n, B. La selenometionina potencia l'impacte de la vitamina D en l'autoimmunitat tiroïdal en dones eutiroides amb tiroïditis de Hashimoto i un estat baix de vitamina D. Pharmacol. Rep. 2019, 71, 367–373. [CrossRef] [PubMed]

5. Wang, Y.; Gao, X.; Pedram, P.; Shahidi, M.; Du, J.; Yi, Y.; Gulliver, W.; Zhang, H.; Sun, G. Associació beneficiosa significativa d'alta ingesta dietètica de seleni amb greix corporal reduït a l'estudi CODING. Nutrients 2016, 8, 24. [CrossRef]

6. Winther, KH; Rayman, diputat; Bonnema, SJ; Hegedüs, L. Selenium in thyroid—Coneixement essencial per als clínics. Nat. Rev. Endocrinol. 2020, 16, 165–176. [Ref creuat]

7. Mutonhodza, B.; Alegria, EJM; Bailey, EH; Alosa, MR; Kangara, MGM; Broadley, MR; Matsungo, TM; Chopra, P. Vincles entre el sòl, els cultius, el bestiar i l'estat del seleni humà a l'Àfrica subsahariana: una revisió d'abast. Int. J. Ciència alimentària. Tecnol. 2022, 57, 6336–6349. [Ref creuat]

8. Wang, N.; Tan, H.-Y.; Li, S.; Xu, Y.; Guo, W.; Feng, Y. Suplementació de seleni de micronutrients en malalties metabòliques: el seu paper com a antioxidant. Oxidativa Med. Cèl·lula. Longev. 2017, 2017, 7478523. [CrossRef]

9. Kryukov, GV; Castellano, S.; Novoselov, SV; Lobanov, AV; Zehtab, O.; Guigó, R.; Gladyshev, VN Caracterització dels selenoproteomes de mamífers. 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 L'estat del seleni i la seva relació amb les hormones tiroïdals en dones obeses. Clin. Nutr. Eur. Soc. Clin. Nutr. Metab. 2021, 41, 398–404. [Ref creuat]

11. Santos, AdC; Passos, AFF; Holzbach, LC; Cominetti, C. Ingesta de seleni i control glucèmic en adults joves amb síndrome d'obesitat amb pes normal. Davant. Nutr. 2021, 8, 696325. [CrossRef]

12. Dhillon, VS; Deo, P.; Fenech, M. El perfil de micronutrients del plasma dels casos de càncer de pròstata està alterat en relació amb els controls saludables. Resultats d'un estudi pilot al sud d'Austràlia. Càncers 2022, 15, 77. [CrossRef]

13. Steevens, J.; van den Brandt, PA; Goldbohm, RA; Schouten, LJ Estat de seleni i risc de subtipus de càncer d'esòfag i gàstric: estudi de cohort dels Països Baixos. Gastroenterologia 2010, 138, 1704–1713. [Ref creuat]

14. Xue, G.; Liu, R. Associació entre la ingesta dietètica de seleni i la densitat mineral òssia a la població general dels EUA. Ann. Trad. Med. 2022, 10, 869. [Ref creuat]

15. Kang, D.; Lee, J.; Wu, C.; Guo, X.; Lee, BJ; Chun, J.-S.; Kim, J.-H. El paper del metabolisme del seleni i les selenoproteïnes en l'homeòstasi del cartílag i les artropaties. Exp. Mol. Med. 2020, 52, 1198–1208. [Ref creuat]

For more information:1950477648nn@gmail.com