Selênio em uma perspectiva geral: Aspectos ambientais e biológicos

ARTIGO DE REVISÃO

ALMEIDA, Jéssica Cristina de ^[1], CACURO, Thiago Aguiar ^[2]

ALMEIDA, Jéssica Cristina de. CACURO, Thiago Aguiar. Selênio em uma perspectiva geral: Aspectos ambientais e biológicos. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 04, Ed. 10, Vol. 05, pp. 149-163. Outubro de 2019. ISSN: 2448-0959, Link de acesso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/meio-ambiente/selenio

RESUMO

Selênio (Se) é um elemento da tabela periódica com número atômico 34 e propriedades que são intermediárias ao enxofre e telúrio. Como um metaloide, ele existe em estado sólido em condições normais de temperatura e pressão. Jöns Jacob Berzelius descobriu o selênio em 1817, mas sua importância só foi evidenciada em 1957 como um micronutriente essencial à maioria dos organismos. A partir desta descoberta, muitos estudos e pesquisas se voltaram à melhor compreensão sobre este elemento e seus efeitos em meio ambiental e biológico. A contaminação do solo por selênio pode levar à intoxicação humana e de várias outras espécies, levando o indivíduo à imunossupressão e possível morte. Este artigo apresenta uma prospecção do selênio nos aspectos ambientais e biológicos, destacando sua importância, que é pouco relatada.

Palavras-chave: selênio, meio ambiente, selenoproteínas, micronutriente, contaminação.

INTRODUÇÃO

O Selênio (Se) é um dos 118 elementos químicos atualmente presentes na tabela periódica, pertence à família dos calcogênios e se encontra no grupo 16 possuindo número atômico 34 e massa atômica de 78 u, suas características químicas e físicas, são muito semelhantes às do enxofre e do telúrio (SEIXAS, 2007). Em condições normais de temperatura e pressão (CNTP), este metaloide é encontrado na forma sólida, tendo seu ponto de fusão em 217ºC e ponto de ebulição em 685ºC (BOYD, 2011; SEIXAS, 2007). O Selênio pode ser encontrado em diversas formas de oxidação, estas são apresentadas na Tabela 1(SEIXAS, 2007).

Tabela 1. Formas químicas do Selênio encontradas em suas diversas oxidações. Extraído de (SEIXAS, 2007).

DESCOBERTA

O selênio, embora possua relatos de existência desde a formação geológica da crosta terrestre, foi descoberto e classificado como um elemento químico em 1817, na Suécia, pelo químico Jöns Jacob Berzelius, que viveu entre os anos de 1779 e 1848 (FARIA, 2015; BOYD, 2011; SEIXAS, 2007). Este, observou durante o preparo de ácido sulfúrico em uma câmara de chumbo, um resíduo avermelhado sendo depositado, tal resíduo, ao ser aquecido, liberava um odor fétido, primeiramente acreditou-se que se tratava do telúrio, material que apresenta características muito semelhantes e havia sido nomeado duas décadas antes por Martin Heinrich Klaproth, baseado na palavra tellus vinda do latim com o significado de terra (BOYD, 2011). Ao notar que se tratava de um novo elemento, Berzelius o nomeou, por sua semelhança, de selênio, palavra a qual se deriva do grego selènè, que significa lua (FARIA, 2015; BOYD, 2011; SEIXAS, 2007).

IMPORTÂNCIA

Há muito tempo relatado como agente tóxico responsável por diversos danos à área agrícola, o selênio pôde deixar de ser visto apenas como um vilão ao ser constatada sua importância, em 1957, quando os pesquisadores Schwarz e Foltz descobriram sua ação protetora à saúde, observada em ratos com necrose hepática e deficiência de vitamina E, e em 1973, quando foi descoberto por Rotruck como micronutriente essencial para a maior parte dos organismos (FARIA, 2015; ALENCAR, 2014; CORTECCI, 2010 ;BORTOLI, 2009; MARCO, 2007; ROCHA, 2007). Dentre os papéis deste composto, podemos citar a prevenção de algumas doenças cardiovasculares e neoplasias, o efeito antioxidante e, ironicamente, a desintoxicação por outros metais potencialmente tóxicos, como o mercúrio, por exemplo (FARIA, 2015; CORTECCI, 2010; BORTOLI, 2009; ROCHA, 2007). Além de que, o selênio faz parte da composição de algumas enzimas, alterando uma série de funções metabólicas (CORTECCI, 2010). Estudos também citam que a obtenção adequada deste metaloide pode reduzir o risco câncer. ³ Entretanto, este micronutriente precisa ser ministrado com cautela, visto que, tanto a sua falta quanto o seu excesso podem causar danos muito graves à saúde (FARIA, 2015; BOYD, 2011; CORTECCI, 2010; BORTOLI, 2009; ROCHA, 2007; SEIXAS, 2007).

EFEITOS NO ORGANISMO

Devido a sua essencialidade, assim como sua ambiguidade, pelo comportamento de toxicidade em altos níveis e necessidade em baixos, o selênio passou a ser um importante objeto de estudo, e isto é cada vez mais evidenciado, pois ainda hoje, não se sabe muito sobre a exatidão de seus efeitos nos organismos em geral (FARIA, 2015; BOYD, 2011; ROCHA, 2007).

A sua função antioxidante, se relaciona às chamadas selenoproteínas, que atuam reduzindo a produção de espécies reativas de oxigênio, protegendo assim, as macromoléculas e membranas do organismo contra a oxidação. Dentre as selenoproteínas temos a selenoproteínas-P, e as glutationas peroxidases, sendo estas, encontradas em todos os tecidos de mamíferos em que existem processos oxidativos e dependem do selênio para manter sua funcionalização (ROCHA, 2007). As selenoproteínas também têm sua contribuição no metabolismo do iodo na glândula da tireoide e no sistema imunológico (CORTECCI, 2010).

A absorção do selênio através da alimentação é a melhor forma de obtenção deste micronutriente (FARIA, 2015; BOYD, 2011; SEIXAS, 2007). Após a ingestão e absorção das diversas formas químicas apontadas anteriormente, o selenito é reduzido a Se^2- pela glutationa peroxidase, ou é oxidado a selenato, espécies orgânicas passam por outros processos dando origem também ao Se^2- (CORTECCI, 2010; MARCO, 2007). Após isto, o Se^2- sai das células vermelhas do sangue e se liga a albumina, para ser transportado até o fígado, onde é sintetizado um selenoproteínas ou excretado, já o selenato, que é uma molécula maior, permanece no plasma partindo também para o fígado ou sendo excretado na urina (MARCO, 2007; ROCHA, 2007;).

Com relação aos humanos, foram constatadas as quantidades ideais e máximas toleradas de selênio para cada estágio de vida, é possível observar isto na Tabela 2 (BORTOLI, 2009).

Tabela 2. Recomendação de ingestão diária de selênio para cada estágio de vida. Extraído de (BORTOLI, 2009).

EXCESSO DE SELÊNIO NO ORGANISMO

O excesso de selênio no organismo, embora raro, causa intoxicação, podendo provocar um quadro de selenose cuja gravidade está diretamente ligada com a forma química do composto ingerido, com o tempo de exposição às doses elevadas, com o estágio de vida e também com o estado nutricional do indivíduo afetado (BORTOLI, 2009; MARCO, 2007). Entre os sintomas da intoxicação humana por selênio podem ser citados a quebra ou perda de unhas e cabelos, problemas gastrointestinais, erupções cutâneas, irritabilidade, fadiga e odor de alho na respiração, podendo haver alterações endócrinas (BORTOLI, 2009). Alguns estudos indicam que o excesso de selênio pode estar também relacionado à diabetes (ZHANG, 2019; ZHOU, 2019; ALENCAR, 2014).

AUSÊNCIA DE SELÊNIO NO ORGANISMO

Os problemas causados pela ausência de selênio no organismo são, fraqueza muscular, imunossupressão, redução no ganho de peso, infertilidade, aborto e retenção de placenta (FARIA, 2015; CORTECCI, 2010; BORTOLI, 2009). A cardiomiopatia, uma doença relacionada ao músculo cardíaco pela deficiência deste composto, recebeu nome de doença de Keshan, que é o nome de uma cidade na China, onde a doença apareceu pela primeira vez, devastando áreas do sudeste e nordeste do país (MARCO, 2007). Um outro tipo de manifestação da falta do selênio afeta os ossos e as articulações, causando artrite e artrose, a má formação dos mesmos (FARIA, 2015; CORTECCI, 2010; BORTOLI, 2009; MARCO, 2007).

OUTRAS UTILIZAÇÕES

Além de seu benefício como micronutriente, o selênio é utilizado para aplicações eletrônicas como células solares, intensificador para fotografias em preto e branco melhorando a durabilidade das imagens, catalizador em reações de desidrogenação, na composição de inseticidas e xampus anticaspa, aditivos pata solo, fabricação de vidros e esmaltes vermelhos, na medicina veterinária, dentre outras aplicações interessantes (MOUTA, 2008).

SELÊNIO NO AMBIENTE

O selênio surgiu na natureza, por processos biogeoquímicos e geofísicos, sendo liberados das estruturas cristalinas das rochas pela ação do intemperismo, porém as ações antropogênicas como processos industriais e agrícolas, acabam por redistribuir o elemento no ambiente (FARIA, 2015; BOYD, 2011; SEIXAS, 2007). A mobilidade e biodisponibilidade do composto dependem de sua concentração no solo, onde pode ser absorvido pelas plantas ou lixiviado aos aquíferos, assim como do estado de oxidação em que se encontra (MOUTA, 2008).

O selênio pode ser encontrado no ambiente em quatro estados de oxidação, , são eles: –II, 0, +IV e +VI, além das formas orgânicas e inorgânicas (SEIXAS, 2007).

No solo, são encontrados especialmente o selenato e o selenito, compostos bastante solúveis em água, porém tóxicos no ambiente mesmo em concentrações baixas, também são encontrados, porém em menor quantidade, o selênio elementar, que é insolúvel em água e não apresenta riscos aos sistemas biológicos, e sua forma orgânica, que é altamente biodisponível para organismos (FARIA, 2015; MOUTA, 2008; SEIXAS, 2007).

Em regiões de alta umidade e/ou de solos com pH baixo o selenito se mostra predominante, porém sob condições de neutralidade ou pH alto, este tende a se oxidar para a forma de selenato (MOUTA, 2008) Os selenetos são espécies bastante tóxicas e reativas, entretanto são rapidamente oxidados a selênio elementar no ambiente e a forma inorgânica do selênio pode se transformar em organometálicos através atividade bacteriana (SEIXAS 2007). Alguns de seus compostos são voláteis, facilitando sua distribuição no ambiente (FARIA, 2015; BOYD, 2011; SEIXAS, 2007).

No sistema aquático, o ciclo biogeoquímico do selênio se assemelha ao do enxofre, sendo que, ao entrar neste ecossistema, o selênio pode ser absorvido ou ingerido pelos organismos presentes, pode se ligar ou complexar ao material particulado ou à superfície dos sedimentos, ou então, pode permanecer livre em solução, estes processos são observados na Figura 1 (SEIXAS, 2007; FOSTER, 1996).

Figura 1. Ciclo do selênio no ecossistema aquático. 

Estudos mostram que 90% do selênio presente no sistema aquático encontra-se nos sedimentos, e é ciclado por processos físico-químicos e biológicos, permanecendo em níveis elevados por anos. O Ciclo do selênio no sedimento é apresentado na Figura 2.

Figura 2. Ciclo do selênio nos sedimentos do ecossistema aquático.

Verificando a geografia, podemos averiguar as chamadas regiões seleníferas, que são áreas onde existe grande incidência de rochas sedimentares, ou seja, regiões de alto teor de selênio no solo, estas áreas podem ser inadequadas ao plantio, já que seus alimentos poderão exceder o limite tolerado de selênio, provocando danos à saúde daqueles que os consomem (FARIA, 2015; BOYD, 2011; CORTECCI, 2010; BORTOLI, 2009; SEIXAS, 2007). Isto é um grande problema ambiental, pois além disso algumas plantas podem acumular este semi metal e ao serem consumidas por animais selvagens ou domésticos, podendo acarretar uma intoxicação causando risco de morte, ou intoxicando àqueles que se alimentarem dos mesmos (FARIA, 2015; BOYD, 2011; CORTECCI, 2010; BORTOLI, 2009; SEIXAS, 2007). Sendo assim, parte da crosta terrestre acaba tendo problemas com a carência deste metaloide, enquanto outra parte sofre com o excesso dele (LIN, 2004; ALEIXO, 2000; FOSTER, 1996).

Um exemplo é o que acontece na China, dentro de seu espaço territorial existem áreas seleníferas, causando doenças e matando rebanhos, ao mesmo tempo, também existem áreas que sofrem com a carência deste composto, gerando a chamada doença de Keshan e alterando a calcificação óssea, sistema imunológico, entre outros problemas já mencionados (FARIA, 2015;CORTECCI, 2010; LIN, 2004).

A similaridade entre o selênio e o enxofre causa reações antagônicas no solo, sendo assim é estudada a deposição de materiais que contenham enxofre, como o sulfato de amônio ou gesso sobre o solo contaminado (FARIA, 2015; CORTECCI, 2010). Segundo o pesquisador, desta forma as plantas irão absorver mais enxofre e menos selênio do solo, juntamente, pode ser utilizada a fitoremediação, que envolve o plantio de espécies acumuladoras de selênio, a fim de removê-lo do solo (FARIA, 2015). Uma média das concentrações obtidas através de pesquisas é apresentada na Tabela 3 (VANDERLELIE, 2011).

Tabela 3. Teor de selênio analisado em solo e estimativa de ingestão para diversos países. Extraído de (VANDERLELIE, 2011).

DETERMINAÇÃO DO SELÊNIO

A determinação da quantidade de selênio em amostras ambientais como solo e plantas é geralmente efetivada pela técnica de análise denominada de espectrometria de absorção atômica de geração de hidretos (HG AAS) (FOSTER, 1996). Esta é uma técnica de análise muito efetiva, desenvolvida para separar os metais formando hidretos (VANDERLELIE, 2011; ALEIXO, 2000). O atomizador de tubo de quartzo aquecido é particularmente útil para a determinação do selênio, visto que o comprimento de onda em que este elemento absorve energia é abaixo de 200 nm, área a qual, é bastante propensa a ter interferência por técnicas de chama (HINEMAN, 2011; VANDERLELIE, 2011; LIN, 2004; ALEIXO, 2000; FOSTER, 1996). A técnica de HG AAS pode melhorar os limites de detecção por um fator de aproximadamente 3000 vezes o limite de detecção por chama, além de possuir menos interferências se comparada à técnica de absorção atômica por forno de grafite (VANDERLELIE, 2011; FERREIRA, 2002). O funcionamento do equipamento segue descrito na Figura 3 (HENEMAN, 2011).

Figura 3. Funcionamento de um HG AAS com atomizador de tubo de quartzo.

Na imagem, é possível identificar o auto mostrador, onde é colocada a amostra a ser analisada, a mesma segue até a válvula FI que, quando acionada, injeta-a junto ao veículo previamente bombeado (HINEMAN, 2011; FOSTER, 1996). No misturador, a amostra junto ao veículo é misturada à solução redutora, borohidreto de sódio, gerando uma reação de redução e formando assim os Selênio hidretos característicos desta técnica, resultando na separação em duas fases vapor com analito e o redutor utilizado (HINEMAN, 2011; FOSTER, 1996). O fluxo de argônio é adicionado a essa mistura, carregando a parte gasosa com ele, passando então por um separador gás/líquido, onde apenas a parte gasosa seguirá para a célula de quartzo para ser atomizada, enquanto a parte líquida se torna resíduo. A célula de quartzo, aquecida a 900ºC decompondo os hidretos e atomizando o selênio (HINEMAN, 2011; FOSTER, 1996).

Selênio é obtido pelos seres humanos através da alimentação, sendo assim, uma dieta balanceada é de grande importância (FARIA, 2015, BOYD, 2011, SEIXAS, 2007). Como a absorção do selênio no cultivo é dependente da concentração presente no solo, os alimentos cultivados em áreas de replantio apresentarão uma quantidade reduzida do composto, visto que sua disponibilidade no solo foi depreciada pelo cultivo anterior. Embora existam diversos estudos apontando para os benefícios do selênio às plantas, ele não é um elemento essencial ao seu desenvolvimento, sendo assim, não é reposto ao solo pelos agricultores e consecutivamente, chegam à nossa dieta em proporções inadequadas (FARIA, 2015; SEIXAS, 2007; FOSTER, 1996). É possível observar a diferente concentração de selênio nos alimentos através da Tabela 4 (FERREIRA, 2002).

Tabela 4. Teor de selênio em diferentes alimentos. Extraído de (FERREIRA, 2002).

Embora não mencionado na tabela, a castanha do Pará é considerada um dos alimentos mais ricos em selênio, aproximadamente 55g, suprindo a dieta diária adequada (FARIA, 2015).

Além da diferença nos teores de selênio para os diferentes alimentos também é possível observar a variação dos mesmos alimentos nos diferentes países, isso se deve ao tratamento aplicado a cada alimento bem como o teor do elemento presente em solo. Um exemplo disso pode ser observado na Tabela 5 (BORTOLI, 2009).

Tabela 5. Teor de selênio em diferentes alimentos. Extraído de (BORTOLI, 2009).

Devido aos baixos índices do micronutriente em alimentos, existem estudos voltados para a incrementação de selênio na dieta dos animais de corte, a fim de que além de melhorar o seu desenvolvimento, aumente o teor deste micronutriente na dieta dos consumidores (MAETENS, 2015; BOIAGO, 2006; DAHLKE, 2005).

CONCLUSÃO

O selênio é micronutriente essencial, dentro de um intervalo de concentração estreito onde, sua carência pode ser quase tão grave quanto seu excesso no organismo, faz deste elemento um bom objeto de pesquisa. O trabalho relacionou a parte nutricional de diversos países e alimentos, verificando que dentre tantos contendo selênio, o mais indicado à dieta humana seria a castanha do pará, ou também chamada de castanha do brasil. A radicalidade dos efeitos das áreas seleníferas gerando casos de intoxicação e seu contraste, as áreas pobres em selênio, gerando queda de imunidade e problemas ósseos e musculares puderam ser também evidenciados. O selênio, sendo um elemento químico potencialmente tóxico e de grande importância biológica, ainda precisa de muito estudo para ser de fato revelado, assim como seus métodos de remediação às áreas seleníferas ainda não são conclusivos.

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^[1] Doutoranda no Programa de Pós-Graduação em Ciências e Engenharia de Materiais. Faculdade de Ciências, Universidade Estadual Paulista “Julio Mesquita Filho”.

^[2] Doutorando no Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Monitoramento Ambiental. Departamento de Física Química e Matemática, Universidade Federal de São Carlos.

Enviado: Setembro, 2019.

Aprovado: Outubro, 2019.