مقدمه:

در سالهاي اخير جهت بهببود عملكرد و رسيدن به پتانسيل ژنتيكي در گله هاي اصلاح شده با توليد بالا به افزودنيهاي غذايي (Feed Additives) توجه زيادي شده است.

سلنيوم به عنوان يك عنصر شيميايي در حدود 180 سال پيش توسط برزيليوس[1] شيميدان سوئدي كشف شد. در دهه 1930، كشف شد كه سلنيوم يك عنصر سمي است و حتي ميتواند سرطانزا باشد. بنابراين 20 سال تحقيق بعدي بر روي سميت سلنيوم متمركز بود. اگرچه در 1957 مشخص شد كه سلنيوم يك عنصر ضروري در تغذيه حيوانات است.

راديكالهاي آزاد و محصولات سمي متابوليسم آنها:

راديكالهاي آزاد مربوط به روندهاي بيولوژيكي، اتمهاي فعال يا گروهي از اتمها (معمولا حاوي اكسيژن يا نيتروژن) با تعداد الكترونهاي فرد هستند. وجود الكترونهاي فرد در ساختار راديكالهاي آزاد، آنها را ناپايدار، بسيار واكنش پذير و كوتاه عمر مي سازد. خطرناكترين راديكالهاي آزاد، اكسي راديكالهاي بسيار فعال، متحرك و كوچك هستند. بعد از تشكيل، واكنش هاي زنجيره اي را آغاز و به پروتئينها، چربيها و DNA آسيب مي رسانند. اين مولكولهاي اكسيژن ناپايدار، محصولات طبيعي زائدي هستند كه از تنفس و ساير روندهاي متابوليكي كه اكسيژن در آنها دخيل است حاصل مي شوند.

آسيب DNA به صورت جهش، خطاي ترجمه و ممانعت از سنتز پروتئينها مي باشد در حاليكه، آسيب به پروتئينها سبب تغييراتي در انتقال يوني و فعاليت آنزيمها مي شود. پراكسيداسيون اسيدهاي چرب غير اشباع سبب تغيير تركيبات و ساختار غشاء و ويژگيهاي آن (حلاليت و نفوذپذيري) و تغيير فعاليت آنزيمهاي متصل به غشاء مي شود (Surai، 2002). در نتيجه آسيب به مولكولهاي زيستي، بسياري از سيستم هاي بدن مانند رشد، نمو، سيستم ايمني و توليد مثل آسيب مي بيند.

سيستم آنتي اكسيداني موجود زنده

سيستم آنتي اكسيداني سلول زنده شامل 3 سطح اصلي دفاعي است. سطح اول دفاعي مسئول پيشگيري از تشكيل راديكالهاي آزاد است و از سه آنزيم آنتي اكسيداني شامل سوپراكسيد ديسموتاز (SOD)، گلوتاتيون پراكسيداز (GSH-Px) و كاتالاز همراه با پروتئينهاي باند كننده فلزات تشكيل شده است. راديكال سوپر اكسيد، راديكال آزاد اصلي توليد شده در سلولهاي زنده است و در زنجيره انتقال الكترون در ميتوكندري توليد ميشود. سوپر اكسيد ديسموتاز اين راديكال را با تشكيل پراكسيد هيدروژن (H2O2) خنثي ميكند، اما اين محصول نيز براي سلول سمي است و بايد سريعاً خارج شود. اين مرحله مهم در دفاع آنتي اكسيدان به وسيله گلوتاتيون پراكسيداز(GSH-Px) و كاتالاز انجام ميشود. GSH-Px در بخشهاي مختلف سلول يافت ميشود اما كاتالاز اساساً در پراكسيزومها قرار دارد. در نتيجه كارايي خروج پراكسيد هيدروژن از سلول در مورد GSH-Px بالاتر است. بنابراين سلنيوم به عنوان بخشي از آنزيم آنتي اكسيداني GSH-Px به خط اول دفاع آنتي اكسيدان تعلق دارد.


متاسفانه خط اول دفاع آنتي اكسيداني در سلول براي پيشگيري كامل تشكيل راديكال آزاد و پراكسيداسيون لپيد كارآمد و قوي نيست. بنابراين سطح دوم دفاع آنتي اكسيداني شامل آنتي اكسيدانهاي محلول در چربي (ويتامينهاي A، E، كاروتنوئيدها و يوبي كوئينولها) و محلول در آب (اسيد اسكوربيك، گلوتاتيون، اسيد اوريك و...) عمل مي كند. اين آنتي اكسيدانها، تركيبات قوي شكننده زنجير هستند كه از تشكيل زنجير راديكال آزاد و تكثير آنها جلوگيري ميكنند. ويتامين E اصلي‌ترين تركيب در سد دوم دفاعي است.

هيدورپراكسيدها ميتوانند در طول واكنش راديكالهاي آزاد با اين آنتياكسيدانها تشكيل ميشوند هيدروپراكسيدها سمي هستند و اگر خارج نشوند ساختار غشاء و عملكرد آن را تخريب ميكنند. بنابراين هيدروپراكسيدها بايد به روش مشابه H2O2 از سلول خارج شوند. اما كاتالاز قادر به واكنش با اين تركيبات نيست. تنها GSH-Px وابسته به سلنيوم ميتواند اين راديكالها را به محصولات غيرفعال تبديل كند. بنابراين سلنيوم به عنوان بخشي از GSH-Px به دومين خط دفاعي آنتي اكسيداني نيز تعلق دارد.

حتي خط دوم دفاع آنتي اكسيداني در برخي شرايط قادر به جلوگيري از پراكسيداسيون ليپيد نيست و بعضي مولكولهاي بيولوژيكي آسيب ميبينند. در اين مورد، سطح سوم دفاع آنتي اكسيداني سبب ترميم مولكولهاي آسيب ديده مي شود كه شامل آنزيمهاي اختصاصي مانند پروتئازها، ليپازها و ... است. بنابراين تمام عناصر سيستم آنتي اكسيداني براي تشكيل يك دفاع آنتي اكسيداني كار آمد واكنش ميدهند. اين واكنشها احتمالاً در سطح جذب ماده مغذي شروع شده و در زمان متابوليسم مواد مغذي نيز ادامه مييابد.

عوامل موثر بر بازده سيستم آنتي اكسيداني:

فاكتورهاي جيرهاي خارجي مهمترين عواملي هستند كه بازدهي سيستم آنتي اكسيداني موجود زنده را تحت تاثير قرار ميدهند. آنتي اكسيدانهاي طبيعي و خنثي، همراه با سطح سلنيوم، منگنز، روي و مس در جيره به حفظ سطح كارآمد آنتي اكسيدانهاي خارجي در بافت كمك ميكنند. تركيب مناسب جيره اجازه ميدهد كه آنتي اكسيدانهاي غذا به طور كارآمد جذب و متابوليسم شوند. درجه حرارت، رطوبت و ساير شرايط محيطي مطلوب براي محافظت در برابر توليد راديكالهاي آزاد مورد نياز هستند. 

يك بالانس بحراني و حساس در سلول در بين تشكيل راديكال آزاد و دفاع آنتي اكسيدان و سيستمهاي ترميمي وجود دارد.يعني در شرايط فيزيولوژيكي يك تعادل بين آنتي اكسيدانها و پرواكسيدانها به وجود مي آيد و راديكالهاي آزاد به وسيله سيستم آنتي اكسيداني خنثي ميشوند.

استرس و تاثير آن در توليد راديكالهاي آزاد

يكي از عوامل مهم در افزايش توليد راديكالهاي آزاد، انواع مختلف استرس است. شرايط تنش زاي مختلفي سبب افزايش توليد راديكالهاي آزاد استرس اكسيداسيوني شده يعني اختلال در بالانس پرواكسيدان – آنتي اكسيدان كه منجر به آسيب بافت ميشود. شرايط تنش زا عموماً به سه دسته طبقه بندي ميشوند. دسته مهم آنها استرس هاي تغذيهاي مي باشد شامل سطوح بالاي اسيدهاي چرب غير اشباع با چند باند دوگانه، كمبود ويتامين E، سلنيوم، روي يا منگنز، مقدار بالاي آهن، مقادير بالاي ويتامين A (هايپرويتامينوزيس) و حضور سموم و تركيبات سمي مختلف.

دسته دوم فاكتورهاي استرس زا، شرايط محيطي هستند نظير افزايش حرارت و رطوبت، كمبود اكسيژن، تشعشع و... . دسته سوم فاكتورهاي استرس زاي داخلي شامل بيماريهاي ويروسي و باكتريايي مختلف همچنين پاسخهاي آلرژيك مي باشد. تمام شرايط استرس ذكر شده در بالا، توليد راديكالهاي آزاد را با كاهش جفت شدن اكسيداسيون و فسفريلاسيون در ميتوكندري تحريك ميكنند كه منجر به افزايش تراوش الكترون و توليد بيش از حد راديكال سوپراكسيد ميشود. زماني كه توليد راديكال آزاد بيشتر از ظرفيت سيستم آنتي اكسيداني براي خنثي سازي باشد، پراكسيداسيون چربي سبب آسيب به ليپيدهاي غيراشباع در غشاء سلول، آمينواسيدها در پروتئينها و نوكلئوتيدها در DNA ميشود. در نتيجه، يكپارچگي سلول و غشاء به هم ميريزد. آسيب غشاء با كاهش كارايي جذب مواد مغذي (شامل ويتامينهاي محلول در آب كه سيستم انتقال فعال براي جذب كارآمد لازم است) همراه شده و منجر به عدم بالانس ويتامينها، اسيدهاي آمينه و عناصر معدني ميشود. تمام اين وقايع منجر به عملكرد ضعيف توليدي و توليد مثلي حيوان ميشوند. اين وضعيت با كاهش كارايي سيستم ايمني و تغييرات نامطلوب در سيستم قلبي ـ عروقي، مغز و سيستم عصبي و ماهيچهاي به واسطه افزايش اكسيداسيون ليپيد تشديد ميشود.

علاوه بر نقش مهم سلنيوم در سيستم آنتي اكسيداني موجود زنده، سلنيوم در ساختار سلنوپروتئينهاي مختلفي نظير تيوردكسين ردوكتاز، سلنوپروتئين P، سلنوفسفات سنتتاز، سلنوپروتئين كپسول اسپرم، ديودينازهاي هورمون تيروئيدي حضور دارد. سلنوپروتئينهاي كشف شده در سلولهاي پستانداران، به دليل ضرورت در دفاع آنتي اكسيداني بدن، عملكرد هورمونهاي تيروئيدي، سيستم ايمني (به ويژه ايمني سلولي)، تشكيل و تحرك اسپرم و عملكرد پروستات اهميت دارند

اشكال سلنيوم مورد استفاده در صنعت:

سلنيوم به دو شكل در طبيعت وجود دارد: آلي و غير آلي. سلنيوم غير آلي در فرمهاي سلنايت، سلنيت، سلنايد همچنين به فرم فلزي يافت ميشود. در مقابل گياهان، سلنيوم را از خاك به فرم سلنايت يا سلنيت دريافت كرده و سلنوآمينواسيدها را سنتز مي كنند. بنابراين سلنيوم يك بخشي از آمينو اسيدهاي متيونين و سيستئين است كه با گوگرد جايگزين شده است. 

سلنيوم غير آلي (اساساً به فرم سلنايت) در 20 سال گذشته به طور گستردهاي به عنوان مكمل غذاهاي حيواني استفاده شده است. تجربه استفاده از سلنيوم در تغذيه حيوانات امروزه به ما اطلاعات مهمي براي فهم بيشتر نقش بيولوژيكي اين عنصر ميدهد. محدوديتهاي استفاده از سلنيوم غيرآلي به خوبي شناخته شده است نظير سمي بودن، اثرات متقابل با ساير عناصر، ذخيره كم، كارايي پايين انتقال به شير و گوشت و توانايي كم براي حفظ ذخيره سلنيوم در بدن. متعاقباً بخش زيادي از عنصر مصرف شده، دفع ميشود. علاوه بر اين يون سلنايت داراي اثرات پرواكسيداني نيز مي باشد (Spallholza، 1997). اما شكلي از سلنيوم كه امروزه استفاده از آن مورد توجه زيادي قرار گرفته مخمر سلنيوم يا سلنيوم آلي است كه با الگوبرداري از طبيعت ساخته شده است. يعني در ساختار آمينواسيدهاي گوگرد دار ، سلنيوم جايگزين گوگرد شده است. مزايايي كه براي سلنيوم آلي عنوان مي شود عبارتند از: سلنيوم آلي از محل جذب آمينواسيدها جذب مي شود بنابراين داراي اثرات متقابل با ساير مواد معدني و رسوب نمي باشد و كاملا قابل جذب بوده و در بدن نيز ذخيره مي شود. لذا با استفاده از سلنيوم آلي مي توان غذاهاي غني شده براي مصرف انساني نظير تخم مرغ، شير و گوشت غني شده را توليد كرد.

سودابه مرادي، دانشجوي دكتري تغذيه

Email: s_moradi@vetaque.com