Precies 200 jaar geleden, de Zweedse wetenschapper Jöns Jacob Berzelius ontdekte het sporenelement selenium, die hij vernoemde naar de godin van de maan, Selene. Naast de industriële toepassingen, selenium is een essentieel sporenelement en onmisbaar voor de mens, veel dieren en sommige bacteriën. Een team onder leiding van Dr. Marcus Conrad, onderzoeksgroepleider bij het Institute of Developmental Genetics (IDG) aan het Helmholtz Zentrum München, toonde voor het eerst aan waarom selenium een ​​beperkende factor is voor zoogdieren.

Wetenschappelijke 'bijvangst' lost decennia-oud mysterie op

De wetenschappers onderzoeken al jaren de processen van een nieuw type celdood, bekend als ferroptose. In deze context, het enzym GPX4, dat normaal gesproken selenium bevat in de vorm van het aminozuur selenocysteïne, speelt een belangrijke rol.

Om de rol van GPX4 in dit doodsproces beter te begrijpen, we hebben muismodellen opgesteld en bestudeerd waarin het enzym werd gemodificeerd, " zei studieleider Conrad. "In een van deze modellen, we zagen dat muizen met een vervanging van selenium door zwavel in GPX4 niet langer dan drie weken overleefden vanwege neurologische complicaties."

In hun zoektocht naar de achterliggende redenen, de onderzoekers identificeerden een duidelijke subpopulatie van gespecialiseerde neuronen in de hersenen, die afwezig waren wanneer seleniumbevattende GPX4 ontbrak. "Bij vervolgonderzoek we konden aantonen dat deze neuronen verloren gingen tijdens de postnatale ontwikkeling, wanneer zwavel- in plaats van seleniumhoudende GPX4 aanwezig was, ", zei eerste auteur Irina Ingold.

Verder, de wetenschappers konden aantonen dat ferroptosis wordt veroorzaakt door oxidatieve stress, waarvan bekend is dat het bijvoorbeeld optreedt tijdens hoge metabole activiteit van cellen en hoge neuronale activiteit. "Onze studie toont voor het eerst aan dat selenium een ​​essentiële factor is voor de postnatale ontwikkeling van een specifiek type interneuronen, " zei Dr. José Pedro Friedmann Angeli, een wetenschapper aan de IDG, het beschrijven van de resultaten. "Seleniumbevattende GPX4 beschermt deze gespecialiseerde neuronen tegen oxidatieve stress en tegen ferroptotische celdood."

Dus, de studie verklaart waarom bepaalde seleno-enzymen essentieel zijn in sommige organismen, inclusief zoogdieren, terwijl ze overbodig zijn in andere organismen, zoals schimmels en hogere planten. Bij toekomstige onderzoeken, onderzoeksleider Marcus Conrad en zijn team willen onderzoeken hoe ferroptosis in cellen wordt geactiveerd. Als langetermijndoelstelling hij wil de rol van ferroptosis in verschillende ziektetoestanden ophelderen om ziekten te kunnen verlichten, zoals kanker of neurodegeneratie, die momenteel moeilijk aan te pakken zijn.