El papel vital del selenio en la defensa antioxidante

El Selenio (Se), un micronutriente esencial, desempeña un papel indispensable en el mantenimiento de la salud general de los animales. Actúa principalmente mediante su incorporación al centro activo de proteínas específicas (selenoproteínas) en forma del aminoácido que contiene Se, la selenocisteína (SeCys), siendo así esencial para su síntesis y función.

Las selenoproteínas participan en diversos mecanismos fisiológicos, entre ellos la defensa antioxidante, el transporte de Se, la respuesta inmunitaria y el metabolismo de las hormonas tiroideas. Sin embargo, de las 25 selenoproteínas identificadas en mamíferos, al menos 16 desempeñan funciones antioxidantes (Pappas et al., 2008), siendo la GPx y las TrxRs las que realizan las mayores contribuciones (Sordillo, 2013).

GPx: El papel antioxidante del Se es especialmente destacable por su incorporación como SeCys en el centro activo de cada una de las cuatro subunidades de la GPx (Figura 4). Esta enzima, que constituye un componente clave del sistema de defensa del organismo frente al daño oxidativo, cataliza la reducción de peróxidos perjudiciales, entre ellos el peróxido de hidrógeno y los hidroperóxidos lipídicos, transformándolos en agua y moléculas menos reactivas.

En los mamíferos, varios parálogos de la GPx contienen un residuo de SeCys en su sitio activo. La GPx1 es una enzima ubicua que se expresa en todos los tipos celulares, pero principalmente en las células del hígado y del riñón. En cambio, la expresión de la GPx2 y la GPx3 está limitada a determinados tejidos; la GPx2 se encuentra principalmente en el epitelio del tracto gastrointestinal, mientras que la GPx3 es secretada principalmente por el riñón y constituye la principal GPx presente en el plasma (Labunskyy et al., 2014), contribuyendo a proteger los entornos extracelulares frente al estrés oxidativo (Burk et al., 2001; Steinbrenner y Sies, 2009).

Figura 4. El papel fundamental de la selenocisteína en el catabolismo enzimático de las especies reactivas de oxígeno por la glutatión peroxidasa (GPx). La reducción de H2O2 o ROOH implica una conversión inicial del residuo de SeCys en un intermediario de ácido selénico (-Se-OH). En el siguiente paso, este ácido selénico es reducido por una primera molécula de GSH, produciendo selenol glutatiónilado (-Se-SG), que luego reacciona con una segunda molécula de GSH, restaurando el residuo de SeCys en el sitio catalítico y produciendo una única molécula de glutatión oxidado (GSSG). Este GSSG es posteriormente reducido por la glutatión reductasa y queda entonces listo para ser utilizado en un segundo ciclo de neutralización (Labunskyy et al., 2014; Huang, 2012).

TrxRs: Estas selenoproteínas también participan en la prevención del estrés oxidativo. Como su nombre indica, las TrxRs reducen las Trxs, desempeñando así un papel esencial en la reducción de componentes oxidados, como los puentes disulfuro Cys-Cys (Labunskyy et al., 2014). El sistema Trx está compuesto tanto por Trxs como por TrxRs y, de forma similar al sistema GSH, participa en múltiples procesos de eliminación de ROS mediante reacciones reversibles de oxidación/reducción de Trx (Figura 5), catalizadas por la TrxR, que contiene un residuo de SeCys en su sitio activo. Existen tres isoenzimas de TrxR: TrxR1 y TrxR2 son ubicuas y se localizan en el citosol y las mitocondrias, respectivamente. Las células del hígado y del riñón son particularmente ricas en estas isoenzimas, mientras que la TrxR3 se expresa en el testículo.

Además de su papel en la actividad enzimática de las selenoproteínas (Figura 6), el Se también puede incorporarse en análogos de péptidos o proteínas que contienen Se, mejorando sus propiedades. Un aspecto particularmente interesante es la capacidad del Se para formar el análogo de GSH, es decir, GSeH, que contribuye a reacciones redox más eficientes al facilitar la detoxificación de peróxidos y radicales libres dañinos a una velocidad mayor que GSH (Lee et al., 2023). El residuo de SeCys dentro de GSeH juega un papel directo en estas capacidades potenciadas de ciclo redox.

Bajo estados de enfermedad o condiciones de estrés oxidativo, como al final de la gestación o al inicio de la lactancia, así como después del destete, los animales experimentan un aumento del daño oxidativo (Berchieri-Ronchi et al., 2011; Weaver y Kim, 2014; Duarte et al., 2019; Zhao y Kim, 2020). Durante estos períodos, la demanda de Se puede aumentar, ya que este nutriente es esencial para la regeneración y el funcionamiento de los sistemas antioxidantes.