Der Stoffwechsel von Selen im Zusammenhang mit Diabetes und Krebstherapien

Selen ist ein Spurenelement, das weit über 25 verschiedene Selenoproteine unterstützt, die für unseren Energieumsatz, den Blutzuckerspiegel, den Stoffwechsel, den Zellschutz und eine Vielzahl weiterer wesentlicher Funktionen wichtig sind. Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Rutgers University in New Jersey, USA, hat jetzt die Mechanismen aufgedeckt, die dazu führen, dass Selen in den „Maschinenraum“ der Zellen gelangt und von dort in die verschiedenen Selenoproteine umgewandelt wird. Den Wissenschaftlern zufolge könnten diese neuen Erkenntnisse über den Selenstoffwechsel zu neuen Therapien führen, die eine Vielzahl von Krankheiten wie Diabetes, Stoffwechselstörungen und Krebs behandeln können.

Die neue Studie beschreibt detailliert die genauen Prozesse, durch die Selen aus der Nahrung oder aus Nahrungsergänzungsmitteln zunächst in die essenzielle Aminosäure Selenocystein eingebaut und dann in die mehr als 25 bekannten Selenoproteine umgewandelt wird, die zahlreiche wichtige Funktionen im Körper haben. Durch den Einsatz eines speziellen Kryo-Elektronenmikroskops konnten die Wissenschaftler die zellulären Mechanismen dreidimensional sichtbar machen. Auf diese Weise konnten sie die verschiedenen Proteinstrukturen und andere Moleküle klar erkennen und sogar einen genaueren Blick darauf werfen, wie sich diese Strukturen innerhalb der Zelle bewegen und verändern. Ihre Studie enthüllte einzigartige Selenstrukturen und Teile des Selenoprotein-Stoffwechsels, die noch nie zuvor beobachtet wurden. Nach Ansicht der Wissenschaftler sind ihre Studienergebnisse wichtig für das Verständnis der Mechanismen im Hinblick auf die Entwicklung neuer Therapien zur Behandlung verschiedener Krankheiten.

Der Selen-Stoffwechsel spiegelt die vielen Funktionen dieses Spurenelements wider

Der Einbau von Selen findet tief im Inneren des komplizierten „Maschinenraums“ der Zelle statt. Die Wissenschaftler wussten bereits, dass bestimmte Moleküle und RNA an diesem Prozess beteiligt sind. Es sollte hinzugefügt werden, dass RNA eine Nukleinsäure ist, die wir in allen Zellen haben und die an der Proteinsynthese beteiligt ist. Aber die Wissenschaftler wussten nicht viel über die folgenden Schritte – jedenfalls bis jetzt nicht.
In ihrer Studie fanden sie heraus, dass Selenocystein in der Zelle an ein spezielles RNA-Molekül gebunden und dann mit Hilfe eines Proteinfaktors zum Ribosom transportiert wird. Dabei kann Selen in die vielen verschiedenen Selenoproteine eingebaut werden.
Sobald Selen in die Selenoproteine eingebettet ist, kann das Selenoprotein eine Vielzahl von zellulären Funktionen ausüben, die für Wachstum und Entwicklung sowie die Zellabwehr erforderlich sind. Selenoproteine sind für eine Reihe spezifischer Funktionen unerlässlich, von denen einige der wichtigsten sind:

• Bildung von Zellmembranen
• Bildung von Nukleotiden, die Bausteine zellulärer DNA sind
• Nutzung von Q10, einer Verbindung, die am zellulären Energieumsatz beteiligt ist
• Zersetzung von Fett für den Energieumsatz
• Aktivierung der Schilddrüsenhormone
• Fertilität
• Immunabwehr

Unterstützung von Antioxidantien, die die Zellen vor Schäden durch freie Radikale und oxidativen Stress schützen

Ein Selenmangel kann eine Vielzahl von Krankheiten verursachen

Die Wissenschaftler hinter der neuen Studie sagen, dass ein Mangel an Selen eine Vielzahl von Krankheiten verursachen kann, weil die Zellen nicht in der Lage sind, ihre Funktionen auszuführen oder sich gegen Schäden, einschließlich Schäden an ihrer DNA, zu verteidigen. Sie erwähnen Krankheiten wie Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, eingeschränkte Fruchtbarkeit, Diabetes und Schilddrüsenerkrankungen. Durch das Verständnis der genauen Mechanismen, die bei der Aufnahme von Selenocystein in die Zellen und seiner Verstoffwechselung zu den verschiedenen Selenoproteinen ablaufen, verfügen sie nun über ein grundlegendes Verständnis von etwas, das ihnen bei der Entwicklung neuer Therapien für viele verschiedene Krankheiten helfen kann.
Die Studie ist in der Fachzeitschrift Science erschienen.

Weitverbreiteter Selenmangel und Möglichkeiten, ihn auszugleichen

Das Ackerland in weiten Teilen Europas enthält sehr wenig Selen, und der Selengehalt in Kulturpflanzen ist daher entsprechend gering. In Dänemark beträgt die empfohlene tägliche Selenaufnahme 55 Mikrogramm. Studien zeigen jedoch, dass wir etwa 100-150 Mikrogramm Selen pro Tag benötigen, um Selenoprotein P effektiv zu sättigen, das als Marker verwendet wird, um den Selenstatus des Körpers zu messen. In zahlreichen Studien an Patienten mit Krebs und Schilddrüsenerkrankungen wurde Selen in Dosierungen von 200 Mikrogramm pro Tag verabreicht.

• Wenn dem Körper Selen fehlt, funktionieren die verschiedenen Selenoproteine nicht richtig
• Ein Selenmangel kann daher viele Arten von Krankheiten erklären

Quellen:

Tarek Hilal et al. Structure of the mammalian ribosome as it decodes the selenocysteine UGA codon. Science, 2022; 376 (6599): 1338 DOI: 10.1126/science.abg3875

Rutgers University. "Vital cell machinery behind the human body's incorporation of selenium observed." ScienceDaily, 20. Juni 2022.

Ola Brodin et al. Selenoprotein P as Biomarker of Selenium Status in Clinical Trials with Therapeutic Dosages of Selenit. Nutrients 12. Apr 2020