Selenyum ve Covid-19 ilişkisi

Selenyum (Se), çeşitli organik ve inorganik formlarda yerkabuğunda bulunan kükürt (S)'e benzer her yerde bulunan bir elementtir. Aktif bölgesine selenosistein şeklinde selenyum katılmış proteinler selenoprotein olarak adlandırılır. Yapılarına selenosistein katılmış bu proteinlerin organizmadaki görevlerini yerine getirebilmeleri için selenyuma ihtiyaçları vardır. İnsan vücudunda ortalama yüz civarında selenoprotein bulunduğu düşünülmektedir fakat bunların 30 tanesi bilinmektedir. Bunlar antioksidan enzimler (glutatyon peroksidaz), antioksidan proteinler (selenoprotein P ve W) ve diğer metabolik enzimlerin fonksiyonuna göre sınıflandırılmaktadır.
Selenyum (Se) vücutta sadece eser miktarlarda ihtiyaç duyulan önemli bir elementtir. Toprakta bulunan selenyum miktarına bağlı olarak gıda ürünlerinde bulunan selenyum içeriğine göre değişmektedir. Dolayısıyla benzer gıda maddelerindeki miktar farklı coğrafi bölgelerde değişiklik göstermektedir. Ancak bu elementin birincil kaynakları et, ekmek, mantar, süt ürünleri, balık, deniz ürünleri ve kuruyemişlerdir. Selenyumun organik formları bitkilerde, meyvelerde, tohumlarda ve özellikle brezilya fındıklarında selenitler şeklinde, örneğin selenosistein ve selenometiyonin olarak bulunur.
Selenyum (Se), farklı hastalıklardan koruma etkilerini açıklamak için çeşitli biyolojik mekanizmalar önerilmiştir: antioksidan, selenoproteinlerin sentezi, bağışıklık sisteminin modülasyonu, vb. Selenoproteinler en çok antioksidan savunmada görevlidirler. Glutatyon peroksidaz (GPx) ve tiyoredoksin redüktaz (TRxRs) enzim aileleri en önemli selenoproteinlerdendir. Selenyum, GPx aktivitesini artırarak ROS oluşumunu baskılar.
Bağışıklık sistemi, aktif bölgelerinde selenosistein içeren ve tam ekspresyonları ve enzimatik aktiviteleri için bol Se kaynağına bağlı olduğu bilinen bir dizi spesifik selenoproteine ​​dayanır. Memeli redoks reaksiyonlarında yer alan bir enzim kofaktörü olarak görev yapar. Konağın beslenme durumu çeşitli hastalıklara karşı korunmada çok önemli olduğundan, çeşitli besinlerdeki eksiklikler bağışıklık reaksiyonunu ve viral enfeksiyonu etkiler.
Kronik Se eksikliği, hastalığa veya ölüme neden olabilir. Selenyum, redoks sistemi, bağışıklık sistemi ve tiroid hormon ekseni ile bağlantılı yaklaşık 25 enzimin kofaktörüdür. Bu enzimler tüm dokularda, dolaşımda, sitozolde, hücresel ve mitokondriyal membranlarda bulunur.
Birkaç nedenden dolayı, temel eser element olan Se, viral enfeksiyonlar için özellikle önemlidir.Selenyum durumundan en çok etkilenen proteinler arasında, bilinen antiviral özelliklere sahip sitozolik bir selenoenzim olan glutatyon peroksidaz 1 (GPX1) bulunur. GPX1, hidrojen peroksitin suya detoksifikasyonunu katalize ederek ROS'a karşı önemli bir savunma içerir.
10.000 bileşiği taramak için sanal ve yüksek verimli teknolojilerin bir kombinasyonunu kullanan çalışmada ebselen(organoselenyum bileşiği), COVID-19 ana proteazına (M pro ) karşı en etkili potansiyel inhibitör arasında tanımlandı ve hücre bazlı analizlerde güçlü antiviral aktivite gösterdi .M pro , viral replikasyon kompleksinin oluşumunu destekler ve bu nedenle terapötik müdahale için büyük ilgi gören bir hedeftir. GPX1 detoksifikasyon sistemi ile SARS-CoV-2'nin ana proteazı (M pro ) arasındaki etkileşimin COVID-19 için yeni bir moleküler hedefi temsil ettiği düşünülmektedir. Klinik çalışmaların gösterdiği gibi, ebselen insanlarda güvenle kullanılabilir.
Suboptimal durumdaki deneklerde kofaktörlü veya kofaktörsüz 100-200 µg Se/gün dozunda takviye, hayati selenoproteinlerin hızlı doygunluğu, agresif SARS-CoV-2 enfeksiyonunu önlemek için koruyucu bir yaklaşımı temsil etmelidir. Bununla birlikte, daha yüksek alımlar toksisite ile ilişkili olabileceğinden, gıdalardan ve takviyelerden ≤300 µg Se/gün toplam uzun süreli selenyum alımı tavsiye edilir(Alexander ve ark 2020). Selenyum zehirlenmesi, selenoz, ortalama günlük 41.000 μg/d alımından sonra tanımlanmıştır.  Selenosisin özellikleri ishal, sarımsak kokusu nefesi, tırnak ve dişlerde kırmızı renk değişikliği, MOF, dolaşım çökmesi ve ölüme kadar uzanır.
Düşük Se'nin artan kanser ve kalp hastalıkları insidansı ile ilişkili olduğu bilinmektedir Ayrıca selenyum kan damarlarında tromboz oluşumunu azaltır.Fogarty'ye göre (2020), mikro pıhtı oluşumuna yol açan kan pıhtılaşma bozuklukları, COVID-19 hastalarında önemli bir ölüm nedenidir. Antikoagülasyon tedavisinde sodyum selenit kullanımının, özellikle şiddetli seyri açısından risk altında olan COVID-19 hastalarında kan pıhtısı oluşumu (yüksek moleküler polimer - parafibrin oluşumu) riskini azaltabileceğine inanılmaktadır (Kieliszek ve ark 2020).
Şiddetli akut solunum sendromu koronavirüs 2 (SARS-CoV-2) mevcut COVID-19 pandemisinden sorumlu enfeksiyöz ajandır. Selenoninin  doğal antioksidan ergotioninin selenyum izoloğudur. Sülfürden selenyuma yer değiştirmelerin proteinlere ve nükleik asitlere özel aktiviteler kazandırdığı bilinmektedir.
Bu bileşikler, organik katyon/karnitin taşıyıcı-1 (OCTN1) aracılığıyla hücrelere dahil edilir. Bu nedenle selenoninin OCTN1 eksprese eden dokularda biriktiği öne sürülmüştür. ACE inhibitörleri kaptopril ve enalapril antihipertansif ilaçlar olarak kullanılır. Kaptopril, tiyol grubunun ACE'nin katalitik çinko iyonu ile doğrudan etkileşimi yoluyla ACE'nin aktif merkezine bağlanır. Bir çalışma, selenol grubunun çinko iyonuna bağlandığını da doğrulamıştır.ACE önleyici polipeptitler, fonksiyonel gıdalar ve takviyeler için kaynak malzemeler olarak kullanılmalarına ek olarak, sardalya gibi balıkların hidrolizatlarından üretilebilir.
18 Şubat 2020'de Hubei, Çin dışındaki 17 şehirde COVID-19 tedavi oranı ile şehir nüfusunun selenyum durumu (saç selenyum konsantrasyonu) arasındaki korelasyon ağırlıklı doğrusal regresyon kullanılarak analiz edilmiştir. Wuhan'ın başkenti olduğu Hubei Eyaleti içindeki tedavi oranı, diğer tüm eyaletlerin toplamından (Hubei dışında belirlenmiş) önemli ölçüde düşük olduğu gözlenmiştir. Buna uygun olarak, Hubei Eyaleti içindeki ölüm oranı, Hubei dışındaki eyaletlerdeki ölüm oranından önemli ölçüde daha yüksek olduğu görülmüştür.  Keshan'ın yer aldığı, ünlü bir düşük selenyum bölgesi olan kuzeydoğu Çin'deki Heilongjiang Eyaletinin, diğer illerden çok daha yüksek bir ölüm oranına sahip olduğunu gösterilmiştir. Son olarak, Hubei dışındaki şehirlerde tedavi oranı ile arka plan selenyum durumu arasında anlamlı bir ilişki bulunmuştur Sonuçlar, COVID-19 için bildirilen tedavi oranları ile selenyum durumu arasında bir ilişki olduğunu göstermiştir.
Devlet Hastanesi Klinikum Aschaffenburg-Alzenau, Almanya'da COVID-19 hastaları(N=33)üzerinde kesitsel bir çalışma planlanmıştır. Toplam serum Se ve SELENOP konsantrasyonları ve ayrıca GPx3 aktivitesi değerlendirmek üzere tüm hasta numuneleri alınıp değerlendirilmiştir. Ölen COVID-19 hastalarının örneklerinde sırasıyla %64,7 ve %70,6 Se ve SELENOP eksikliği gösterirken, hayatta kalanlardan alınan örneklerin sırasıyla %39,3 ve %32,6'sı Se ve SELENOP eksikliği olarak sınıflandırılmıştır. Buna göre, Se durumunu gösteren bu 3 belirtece göre hayatını kaybedenlere kıyasla hayatta kalanlarda önemli ölçüde daha yüksek bir Se durumu olduğu gözlenmiştir. Biyobelirteç seçimi ile ilgili olarak, hem toplam serum Se hem de SELENOP konsantrasyonları, COVID-19 hastalarının hayatta kalma şansları hakkında bilgi sağlamak için benzer şekilde uygun görünmektedir.
COVID-19 hastaları için en kötü hastalık sonuçları ve daha yüksek mortalite, yaşla ve ayrıca obezite, tip 2 diyabet ve genellikle yetersiz beslenme ve bağışıklık sistemi baskılanmış bireylerle karakterize edilen kardiyovasküler bozukluklar gibi diğer morbiditelerle ilişkilendirilmiştir. Se türevi bileşikler de terapötik ajanlar olarak kullanılmıştır. Özellikle organoselenyum bileşiği ebselen, antioksidan özelliklerin yanı sıra anti-inflamatuar ve anti-bakteriyel ve antiviral özellikler sergiler.
Seko ve ark.(2019) yaptıkları çalışmada Selenonein, ton balığından ekstrakte etmiş ve tavşan akciğeri ACE sini çıkarmışlardır. ACE'nin selenonin ile etkileşimi sığır akciğeri ACE kullanılarak ölçülmüştür. İnsan ACE'sine karşı bağlanma pozlarını incelemek için selenonin kullanılarak bir yerleştirme çalışması yapımışlardır. ACE'nin kristal yapısı, Protein Veri Bankasından elde edildi ve yerleştirme çalışması için hedef yapı olarak kullanıldı. Tavşan akciğeri ACE aktivitesinin ACE inhibitörü peptitleri ve selenonin tarafından inhibisyonu, substrat peptitinden hippurik asidin salınmasıyla ölçüldü. ACE inhibitör peptit olarak eklenen Val-Tyr, ACE aktivitesini 2000 uM'den fazla inhibe etti gözlenmiştir. Yerleştirme simülasyonu çalışmasında selenonein, ACE'nin aktif merkezinde bulunuyordu. Selenoneinin selenokso ve selenol formları için farklı sonuçlar bulunmuştur. Bu çalışma, selenoninin, yarışmalı inhibisyon yoluyla ACE aktivitesini inhibe ettiğini göstermektedir. İn silico yerleştirme simülasyonu, selenoneinin, selenonein ve çinko iyonu arasındaki etkileşim yoluyla ACE'yi inhibe ettiğini, yani ACE'nin aktif merkezindeki stabil selenoneinin, substratın ACE'ye bağlanmasını engellediğini göstermiştir