Vliv organických forem selenu na hojení střevního epithelu

Bc. Tereza Seidlerová

Master's thesis

Effect of organic forms of selenium on intestinal epithelial healing

Abstract:

Selen je klíčovým stopovým prvkem pro lidský organismus, zahrnutým do širokého spektra biologických procesů na úrovni buňky i organismu jako celku. Hlavní formou selenu v organismu jsou selenoproteiny, které jsou nezbytné pro různorodé funkce v těle, jako je regulace hormonů štítné žlázy, transport a skladování selenu a inhibici nespecifické imunitní odpovědi. Selen není pouze klíčovým prvkem pro imunitní systém, ale také vykonává významnou úlohu jako antioxidant, chránící buňky před poškozením způsobeným volnými radikály. Díky jeho významu v rámci imunitního systému může předcházet zánětům a současně podporovat hojení poranění v epiteliálních vrstvách trávicího traktu. To je významné pro zachování integrity střevní bariéry a prevenci střevních onemocnění. Nejčastěji je selen přijímán v organické formě, nicméně je možný i příjem v anorganické formě jako je například selenit. Ovšem tyto formy mívají nižší biologickou dostupnost a jsou více toxické pro organismus. Cílem této diplomové práce bylo otestovat vliv vybraných organických forem selenu na hojení buněčného poranění po jejich průchodu in vitro modelem trávení INFOGEST. Celkem byly in vitro testovány 3 formy selenu, dvě organické (methylselenocystein a selenomethionin) a jedna anorganická (selenit). Vzorky byly nejprve podrobeny simulovanému trávení v in vitro modelu, kde postupně prošly orální, gastrickou a intestinální fází. Po intestinální fázi byly odebrané vzorky zamraženy pro další testování na buněčném modelu. V mikrotitrační destičce byla vytvořena monovrstva z buněčné linie Caco-2. Poté, co dosáhly 95 % konfluence, byla mechanicky vytvořena poranění, která byla následně propláchnuta. K poraněným buněčným vrstvám bylo přidáno čerstvé médium s různými koncentracemi tráveniny (v rozmezí 5 - 0,156 % tráveniny). Následně byl měřen rozsah poranění v pravidelných časových intervalech pomocí readeru Tecan SPARK a získané výsledky byly statisticky vyhodnoceny. Na základě získaných výsledků můžeme konstatovat, že selen a jeho dvě organické a jedna anorganická forma měly vliv na nárůst epiteliální tkáně, a tedy i na hojení vzniklého poranění. Pouze methylselenocystein v koncentraci 0,625 % tráveniny vykázal statisticky průkaznou (p = 0,001) schopnost snížit poškození o více jak 20 %. Závěrem lze říci, že organické formy selenu mají skutečně schopnost napomáhat hojení střevního epitelu, a to i v relativně nízkých koncentracích.

Abstract:

Selenium is a key trace element for the human body, involved in a wide range of biological processes at the level of the cell and the organism as a whole. The main form of selenium is selenoproteins, which are necessary for diverse bodily functions, such as regulating thyroid hormones, transporting and storing, and inhibiting non-specific immune responses. Selenium is a key element for the immune system and plays an important role as an antioxidant, protecting cells from damage caused by free radicals. Due to its importance within the immune system, it can prevent inflammation and simultaneously promote the healing of injuries in the epithelial layers of the digestive tract. This is significant for maintaining the integrity of the intestinal barrier and preventing intestinal diseases. Selenium is most commonly ingested in organic form. However, intake in an inorganic form such as selenite is also possible. However, these forms often have lower biological availability and are more toxic to the organism. This thesis aimed to test the effect of selected organic forms of selenium on healing cellular injuries after passing through an in vitro digestion model INFOGEST. A total of 3 forms of selenium were tested in vitro, two organic (methylselenocysteine and selenomethionine) and one inorganic (selenite). Samples were first subjected to simulated digestion in an in vitro model, sequentially going through oral, gastric, and intestinal phases. After the intestinal phase, samples were frozen for further testing on a cellular model. A monolayer from the Caco-2 cell line was created in a microtiter plate. Once it reached 95 % confluence, injuries were mechanically created and then rinsed. Fresh medium with various concentrations of digestion (ranging from 5 - 0.156 % digestion) was added to the injured cell layers. Subsequently, the extent of the injury was measured at regular time intervals using a Tecan SPARK reader, and the results were statistically evaluated. Based on the obtained results, we can state that selenium and its two organic and one inorganic forms impacted the increase of epithelial tissue and, thus, the healing of the resulting injury. Only methylselenocysteine at a concentration of 0.625 % of the diet showed a statistically significant (p = 0.001) ability to reduce damage by more than 20 %. In conclusion, organic forms of selenium indeed can promote healing of intestinal epithelium, even at relatively low concentrations.

Keywords

hojení, buněčné linie, Caco-2, selenocystein, selenomethionin

Keywords

healing, cell lines, Caco-2, selenocysteine, selenomethionine

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 23. 5. 2024
• Supervisor: Ing. Ivo Doskočil, Ph.D.
• Reader: Zuzana Škopková, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food and Nutrition