El selenio, un nutriente esencial
Mi investigación sobre el selenio en pescados
Esta nueva entrada (o miniserie de entradas) se basa en mi investigación en la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Complutense de Madrid. Allí llevé a cabo mi Trabajo de Fin de Grado (TFG) y mi Trabajo de Fin de Máster (TFM). Estuve dos años en el grupo de investigación Determinación de Trazas, Especiación y Proteómica (TrEP), del departamento de química analítica. A continuación os haré una introducción sobre el tema de mis trabajos, el análisis de selenio y mercurio en pescados.
El selenio como elemento
El selenio es un elemento químico no metálico. Los elementos más parecidos a él son el telurio y el azufre. Por cierto, ya que estoy os cuento un pequeño truco de químico. Los elementos que más se parecen entre sí están en un mismo grupo (columna) de la tabla periódica. El teluro es un elemento muy poco conocido más allá de su uso como catalizador y semiconductor, pero el azufre quizá sí os ayude a conocer un poco más al selenio.
El selenio fue descubierto en 1817 por el químico Jöns Jacob Berzelius. Berzelius estaba investigando la causa de que numerosos trabajadores de una fábrica de ácido sulfúrico enfermaran. Analizó un polvo rojo que se depositó en las paredes de la cámara donde se calentaban piritas de cobre para liberar azufre. A partir de ese polvo rojo logró obtener un nuevo elemento, al que denominó selenio en honor a la diosa griega de la luna, Selene.
El selenio es el 30º elemento más abundante en la corteza terrestre [1], aunque no forma ningún mineral por sí mismo. Por tanto, se suele encontrar en sulfuros metálicos, como las piritas, y también en carbones con alto contenido en azufre.
El selenio como nutriente
El selenio en las proteínas
El selenio es un elemento imprescindible para todas las formas de vida [2]. En los seres vivos, se suele encontrar sobre todo en las proteínas. Las proteínas están compuestas por largas cadenas de elementos llamados aminoácidos. El ADN de todo ser vivo (ARN en el caso de los retrovirus) contiene las secuencias (“recetas”) para fabricar todas sus proteínas. Aunque hay muchos más aminoácidos, en las secuencias de proteínas del ADN solo aparecen 22 [3]. Todos los aminoácidos contienen carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Sin embargo, hay dos que además contienen azufre (metionina y cisteína) y uno que contiene selenio, la selenocisteína.
¿22? Pues a mí me dijeron que eran 20.
No me he equivocado, son 22. Lo que pasa es que a las pobres selenocisteína y pirrolisina a menudo se las ignora para simplificar la explicación. Esto se debe a que no están presentes en todos los seres vivos y además están codificadas en el ADN de una forma muy peculiar.
Las selenoproteínas son aquellas proteínas que contienen al menos una selenocisteína en su cadena. Por tanto, no se pueden fabricar correctamente sin selenio.
Por otra parte, existen proteínas que contienen selenio, pero no son selenoproteínas. La incorporación de selenio a las proteínas puede producirse de varias formas[4], [5], [6], pero solo voy a explicar una de ellas.
La selenometionina no es uno de los 22 aminoácidos codificados en las secuencias genéticas de las proteínas, sino que funciona de manera distinta. En cada posición de una proteína donde vaya una metionina, a veces entra una selenometionina en su lugar. Como el azufre y el selenio son elementos muy parecidos, generalmente la proteína resultante no será muy diferente.
Efectos del selenio en los seres vivos
El selenio en los seres vivos tiene efectos antioxidantes, contribuye al funcionamiento del sistema inmune, el metabolismo de la tiroides, y al metabolismo de los músculos. Niveles adecuados de selenio también reducen la mortalidad cardiovascular y previenen algunos tipos de cáncer. [7]
Sin embargo, un exceso de selenio también puede ser perjudicial. La queratina es una proteína que aporta resistencia al pelo, uñas, plumas, picos, cuernos y pezuñas de los animales. Esa resistencia se debe a que tiene un alto contenido en azufre, generando puentes disulfuro. Dosis muy altas de selenio pueden provocar que la queratina no se forme adecuadamente, lo que puede causar problemas en esos tejidos. [8]
El selenio en el pescado
El pescado y los crustáceos son algunos de los alimentos con mayor contenido en selenio.[9] Por tanto, suponen un aporte importante de selenio en la dieta en zonas costeras, especialmente en aquellas con suelos pobres en selenio. Además, se cree que el cambio climático podría provocar una reducción del selenio en alimentos cultivados y derivados.[10]
El contenido de selenio en el pescado depende fundamentalmente de su dieta. Por tanto, aquellos peces que se encuentran más arriba en la cadena trófica tendrán un mayor contenido en selenio. Por otra parte, los peces criados en piscifactoría pueden tener contenidos en selenio mayores o menores que los peces salvajes dependiendo de la alimentación que se les proporcione. [11]
¿Continuará?
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Bibliografía
[1]Hoffmann, J.E. and King, M.G. Selenium and Selenium Compounds. In Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 2010. DOI: 10.1002/0471238961.1905120508150606.a01.pub3
[2]Kieliszek, Marek. 2019. Selenium–Fascinating Microelement, Properties and Sources in Food. Molecules 24, no. 7: 1298. 2019. DOI: 10.3390/molecules24071298
[3] Nicholas P. Robinson, Jean-François Brugère, John F. Atkins, Paul W. O'Toole, Guillaume Borrel; Pyrrolysine in archaea: a 22nd amino acid encoded through a genetic code expansion. Emerg Top Life Sci 14 December 2018; 2 (4): 607–618. DOI: 10.1042/ETLS20180094
[4]Xing Zhang, Hui He, Jiqian Xiang, Hongqing Yin, and Tao Hou. Selenium-Containing Proteins/Peptides from Plants: A Review on the Structures and Functions. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2020 68 (51), 15061-15073 DOI: 10.1021/acs.jafc.0c05594
[5]O. Sobolev, B. Gutyj, R. Petryshak, J. Pivtorak, Y. Kovalskyi, A. Naumyuk, O. Petryshak, I. Semchuk, V. Mateusz, A. Shcherbatyy, & B. Semeniv. Biological role of selenium in the organism of animals and humans. Ukrainian Journal of Ecology, 8 (1), 654-665. 2018. DOI: 10.15421/2017_263
[6]Abd El Ghany Hefnawy, J.L. Tórtora-Pérez. The importance of selenium and the effects of its deficiency in animal health. Small Ruminant Research, Volume 89, Issues 2–3, (2010), pages 185-192. DOI:10.1016/j.smallrumres.2009.12.042
[7]Fernández-Bautista, T., Gómez-Gómez, B., Palacín-García, R., Gracia-Lor, E., Pérez-Corona, T., & Madrid, Y. (2022). Analysis of Se and Hg biomolecules distribution and Se speciation in poorly studied protein fractions of muscle tissues of highly consumed fishes by SEC-UV-ICP-MS and HPLC-ESI-MS/MS. Talanta, 237. 2022. DOI: 10.1016/J.TALANTA.2021.122922
[8]O’Toole D, Raisbeck MF. Pathology of Experimentally Induced Chronic Selenosis (Alkali Disease) in Yearling Cattle. Journal of Veterinary Diagnostic Investigation. 1995;7(3):364-373. DOI:10.1177/104063879500700312
[9] California Office of Environmental Health Hazard Assessment (OEHHA). El selenio en el pescado y los mariscos
[10]El cambio climático, culpable de la deficiencia de selenio en los cereales
[11]Steven J. Hamilton. Review of selenium toxicity in the aquatic food chain. Science of The Total Environment, Volume 326, Issues 1–3, 2004, Pages 1-31. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2004.01.019.