Vliv organických forem selenu na inhibici produkce zánětlivých markerů

Bc. Matyáš Krtička

Master's thesis

Effect of organic forms of selenium on inhibition of inflammatory marker production

Abstract:

Selen patří mezi esenciální minerálie nezbytné pro zdraví. Jeho význam spočívá v účasti celé řady biologických pochodů v buňce, kde je většinou součástí selenoproteinů. Tyto selenoproteiny mají mimo jiné antioxidační efekt jako například glutationperoxidáza, která funguje jako endogenní antioxidant zhášející reaktivní formy kyslíku. Další významné organické formy jsou selenocystein (SeCys) a selenomethylcystein (SeMetCys), které mají antioxidační a protizánětlivou aktivitu. Tyto sloučeniny mohou hrát významnou úlohu pří zánětlivém onemocnění střev a přispívá tak k prevenci tohoto onemocnění. Cílem této práce bylo stanovit vliv organických forem selenu na schopnost inhibovat produkci oxidu dusnatého (NO) jako jednoho z markeru vznikajícího zánětu. V rámci práce byly testovány SeCys a SeMetCys, které prošli in vitro statickým modelem trávení INFOGEST 2.0. V rámci trávení došlo k postupnému orálnímu, gastrické a intestinální fázi trávení. Následně byla trávenina filtrována a uskladněna při -80°C do dalšího testování na buněčném modelu. Ten byl vytvořen z buněčné linie myších makrofágů RAW264.7, kdy došlo k 2h pre-inkubaci samotných buněk v mikrotitrační destičce a následně k nim byly přidány vzorky tráveniny v koncentraci 10 – 0,31 % tráveniny, současně s 1 μg/ml lipopolysacharidu (LPS), který buňky stimuluje k produkci NO. Po 24h inkubaci bylo odebráno 50 μl supernatantu a v nové destičce smícháno s 50 μl Griesova činidla. Výsledný produkt byl měřen na modulárním readru Tecan SPARK při 540 nm. Výsledek byl vyjádřen jako % produkce NO a statisticky zpracován v programu Graphpad Prism. Bylo zjištěno, že námi testované organické formy snižují produkci NO v buněčném modelu v porovnání s kontrolou stimulovanou pouze pomocí LPS a to u obou testovaných vzorků o více jak 30 % (p<0,0001), v porovnání se seleničitanem je to snížení více jak o 5 % více, při koncentraci 10 % tráveniny. Dále bylo zjištěno, že SeMetCys od koncentrace 2,5 % tráveniny naopak výrazně zvyšuje produkci NO i o více jak 35 % oproti kontrole a ostatním vzorků (p<0,0001). Z námi dosažených výsledků je patrné, že při nižších dávkách SeMetCys má negativní vliv na inhibici NO a může tak přispívat ke vzniku zánětů.

Abstract:

Selenium is among the essential micronutrient necessary for health. Its significance lies in its involvement in various biological processes within the cell, where it is predominantly a component of selenoproteins. These selenoproteins have antioxidant effects, such as glutathione peroxidase, which acts as an endogenous antioxidant scavenging reactive oxygen species. Other significant organic forms include selenocysteine (SeCys) and selenomethylcysteine (SeMetCys), which possess antioxidant and anti-inflammatory activities. These compounds may play a significant role in preventing inflammatory bowel disease. The aim of this study was to determine the impact of organic forms of selenium on the ability to inhibit the production of nitric oxide (NO), one of the markers of inflammation. SeCys and SeMetCys were tested using the in vitro static digestion model INFOGEST 2.0. The digestion process simulated oral, gastric, and intestinal phases. Subsequently, the digests were filtered and stored at -80°C for further testing using a cellular model. The model was created using the mouse macrophage cell line RAW264.7, where cells were pre-incubated for 2 hours in a microtiter plate, followed by the addition of digests at concentrations ranging from 10% to 0.31%, along with 1 μg/ml lipopolysaccharide (LPS) to stimulate NO production. After 24 hours of incubation, 50 μl of supernatant was collected and mixed with 50 μl of Griess reagent in a new plate. The resulting product was measured using a Tecan SPARK modular reader at 540 nm. The results were expressed as % NO production and statistically analyzed using GraphPad Prism. It was found that the tested organic forms reduced NO production in the cellular model compared to the control stimulated only with LPS, with both tested samples showing a reduction of more than 30% (p<0.0001). Compared to selenite, this reduction was more than 5% greater at a concentration of 10% digest. Furthermore, it was observed that SeMetCys significantly increased NO production from a concentration of 2.5% digest by more than 35% compared to the control and other samples (p<0.0001). From our results, it is evident that lower doses of SeMetCys have a negative impact on NO inhibition and may contribute to the development of inflammation.

Keywords

Cytokiny, oxid dusnatý, SeCys, MetSeCys, RAW264.7

Keywords

nitric oxide, SeCys, SeMetCys, RAW264.7, Cytokines

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 22. 5. 2024
• Supervisor: Ing. Ivo Doskočil, Ph.D.
• Reader: Ondřej Ženata, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food and Nutrition