Selenium là gì? Các nghiên cứu khoa học về Selenium

Khái niệm và vai trò tổng quát

Selenium (Se) là nguyên tố vi lượng thuộc nhóm chalcogen (nhóm 16, số hiệu nguyên tử 34), hiện diện tự nhiên trong vỏ Trái Đất ở nồng độ thấp nhưng có vai trò sinh học thiết yếu ở người và động vật. Ở mức phân tử, selenium được tích hợp trực tiếp vào các enzyme chống oxy hóa và điều hòa chuyển hóa, tạo nên ảnh hưởng rộng khắp lên miễn dịch, nội tiết và cân bằng oxy hóa–khử tế bào. Tính hai mặt giữa thiếu hụt và độc tính buộc việc tiếp nhận selenium phải nằm trong khoảng tối ưu chặt chẽ để đạt lợi ích mà vẫn an toàn. Tổng quan cơ sở có thể tham khảo ở NIH Office of Dietary Supplements và các đánh giá gần đây trên NCBI PMC.

Selenium biểu hiện nhiều dạng thù hình (đỏ, đen vô định hình, xám tinh thể) và nhiều trạng thái oxi hóa trong tự nhiên, phổ biến là $\mathrm{Se}^{-2},\,\mathrm{Se}^{0},\,\mathrm{Se}^{+4},\,\mathrm{Se}^{+6}$. Thuộc tính bán dẫn quang dẫn giúp selenium từng giữ vai trò quan trọng trong cảm biến quang, song hiện nay ứng dụng sinh học–y học và dinh dưỡng nổi bật hơn. Dưới góc độ môi trường, selenium tồn tại trong đất–nước–sinh vật qua vòng tuần hoàn địa sinh học, trong đó thổ nhưỡng quyết định mạnh hàm lượng trong chuỗi thực phẩm. Các đặc tính nguyên tố học có thể đối chiếu tại Royal Society of Chemistry – Periodic Table.

Bảng tóm tắt đặc tính cơ bản:

Thuộc tính	Giá trị/Đặc điểm	Nguồn tham khảo
Nhóm – Số hiệu nguyên tử	Chalcogen (nhóm 16) – Z = 34	RSC
Dạng tồn tại sinh học chính	Selenomethionine, selenocysteine, selenate, selenite	Oregon State LPI
Vai trò sinh học chủ đạo	Thành phần selenoprotein (GPx, TXNRD, DIO), chống oxy hóa, nội tiết giáp	NIH ODS

Selenoprotein và vai trò sinh học

Selenium tham gia sinh học chủ yếu dưới dạng selenocysteine (Sec) – “acid amin thứ 21” – được mã hóa đặc biệt bởi bộ ba UGA cùng phần tử SECIS trong mRNA để lắp ráp vào vị trí hoạt động của enzyme. Hệ selenoprotein ở người gồm ~25 protein, trong đó các họ glutathione peroxidase (GPx), thioredoxin reductase (TXNRD) và iodothyronine deiodinase (DIO) là trung tâm điều tiết cân bằng oxy hóa–khử, tái sinh chất chống oxy hóa và hoạt hóa hormon tuyến giáp. Cơ chế dịch mã đặc thù và danh mục selenoprotein được trình bày trong Linus Pauling Institute và tổng quan NCBI PMC.

Chức năng nổi bật gồm: (i) khử peroxides và hạn chế tổn thương màng nhờ GPx; (ii) duy trì mạng lưới thiol–disulfide thông qua TXNRD, hỗ trợ gấp nếp protein và tín hiệu tế bào phụ thuộc trạng thái khử; (iii) điều hòa trục nội tiết giáp bằng DIO chuyển $\mathrm{T_4 \rightarrow T_3}$, qua đó ảnh hưởng tốc độ chuyển hóa cơ bản. Ngoài ra, selenoprotein P (SELENOP) chuyên chở selenium trong huyết tương, đảm bảo phân phối đến não và tinh hoàn – các cơ quan nhạy cảm với thiếu hụt selenium. Bằng chứng chức năng–lâm sàng có thể tham khảo tại NIH ODS.

Các vai trò sinh học chính:

• Chống oxy hóa hệ thống: hạn chế peroxid hóa lipid, ổn định màng, bảo vệ DNA/protein.
• Điều hòa nội tiết: hoạt hóa/deiod hóa hormon tuyến giáp, ảnh hưởng phát triển thần kinh–chuyển hóa.
• Miễn dịch và viêm: điều chỉnh đáp ứng bẩm sinh và thích ứng thông qua kiểm soát ROS/RNS và tín hiệu cytokine.

Nguồn cung cấp trong dinh dưỡng và hấp thu

Nguồn selenium dinh dưỡng phụ thuộc mạnh vào hàm lượng selenium trong đất canh tác và dạng hóa học hiện diện trong thực phẩm. Thực vật tích lũy selenium chủ yếu ở dạng selenomethionine; động vật cung cấp selenium dưới dạng selenocysteine/selenomethionine trong mô; thực phẩm biển và nội tạng thường giàu selenium. Đặc điểm biến thiên theo địa khu dẫn đến khác biệt đáng kể về khẩu phần selenium giữa các vùng, được tổng hợp trong Harvard T.H. Chan – Nutrition Source và MedlinePlus.

Hấp thu selenium qua ruột non nhìn chung hiệu quả (đặc biệt với selenomethionine), sau đó selenium được vận chuyển trong huyết tương phần lớn dưới dạng SELENOP đến các cơ quan đích. Sự chuyển hóa nội sinh bao gồm khử/oxi hóa giữa selenite–selenide và tái sử dụng vào tổng hợp selenocysteine cho selenoprotein. Cân bằng selenium điều tiết chủ yếu qua bài tiết thận; khi dung nạp cao, có thể tăng thải qua phổi (mùi “tỏi”) và phân. Các nguyên tắc hấp thu–chuyển hóa có thể đối chiếu tại NIH ODS.

Bảng định hướng nguồn thực phẩm giàu selenium (tương đối):

Nhóm thực phẩm	Dạng selenium chủ yếu	Mức dồi dào (tương đối)	Lưu ý
Hạt Brazil, hạt/các loại đậu	Selenomethionine	Rất cao–biến thiên	Hàm lượng thay đổi mạnh theo đất; tránh dùng quá mức kéo dài
Cá biển, hải sản	Hỗn hợp Sec/Sem	Cao	Nhiều loài cung cấp selenium sinh khả dụng tốt
Thịt, nội tạng, trứng	Selenocysteine	Trung bình–cao	Phụ thuộc khẩu phần của vật nuôi
Ngũ cốc, bánh mì	Selenomethionine	Trung bình	Biến thiên theo vùng trồng trọt

Liều lượng khuyến nghị và độc tính

Nhu cầu khuyến nghị (RDA) cho người trưởng thành là 55 µg/ngày; phụ nữ mang thai 60 µg/ngày và cho con bú 70 µg/ngày. Giới hạn trên dung nạp (UL) ở người lớn là 400 µg/ngày để phòng ngừa độc tính mạn. Các giá trị này được xây dựng dựa trên chỉ dấu hoạt tính selenoprotein và bằng chứng lâm sàng, có thể tham khảo trực tiếp tại NIH ODS và hướng dẫn phổ cập của MedlinePlus.

Selenosis (ngộ độc selenium) xuất hiện khi phơi nhiễm vượt UL kéo dài, biểu hiện rụng tóc, giòn móng, vị/mùi “tỏi”, kích ứng đường tiêu hóa, rối loạn thần kinh ngoại biên; trường hợp cấp có thể gây buồn nôn, tiêu chảy, mệt mỏi rõ rệt. Ở chiều ngược lại, thiếu selenium liên quan nguy cơ rối loạn chức năng tuyến giáp, giảm miễn dịch và – trong bối cảnh đặc thù dinh dưỡng/địa lý – các hội chứng như Keshan/Kashin‑Beck. Quản lý an toàn nhấn mạnh “vùng tối ưu hẹp”, khuyến khích ưu tiên thực phẩm thay vì bổ sung liều cao kéo dài nếu không có chỉ định. Thông tin an toàn–độc tính chi tiết xem tại Harvard – The Nutrition Source.

Bảng tóm tắt liều khuyến nghị:

Nhóm đối tượng	RDA (µg/ngày)	UL (µg/ngày)	Nguồn tham khảo
Người trưởng thành (≥19 tuổi)	55	400	NIH ODS
Phụ nữ mang thai	60	400	NIH ODS
Phụ nữ cho con bú	70	400	NIH ODS

Chu trình sinh học và môi trường

Selenium trong môi trường tồn tại ở nhiều trạng thái oxy hóa: selenide ($Se^{2-}$), nguyên tố ($Se^{0}$), selenite ($Se^{4+}$) và selenate ($Se^{6+}$). Trong đất, dạng phổ biến phụ thuộc vào pH, độ ẩm, thành phần khoáng và điều kiện oxy hóa–khử. Dạng selenate tan nhiều, di động, dễ hấp thu vào cây trồng; trong khi đó selenite bền hơn nhưng ít di động. Vi sinh vật đất đóng vai trò trung tâm trong việc khử selenate thành selenide hoặc chuyển hóa thành selenium nguyên tố, từ đó duy trì chu trình sinh học tự nhiên.

Chu trình selenium liên quan chặt chẽ đến hệ sinh thái nông nghiệp và nước ngọt. Trong vùng đất giàu selenium, thực vật có thể tích lũy selenium ở mức cao, trở thành nguồn phơi nhiễm tiềm ẩn cho động vật và con người. Ở vùng đất nghèo selenium, thực phẩm thiếu selenium dẫn đến nguy cơ thiếu vi chất cho cộng đồng. Các hiện tượng này đã được ghi nhận ở Trung Quốc, vùng Keshan, và Siberia với các bệnh lý đặc thù. Một phân tích chi tiết về chu trình selenium có thể tham khảo tại ScienceDirect – Selenium in food enrichment.

Vai trò của selenium trong môi trường cũng gắn liền với công nghệ xử lý chất thải. Selenium thường là phụ phẩm trong khói lò luyện kim và chất thải khai thác than, có nguy cơ ô nhiễm nguồn nước. Phương pháp xử lý bao gồm sinh học (vi khuẩn khử selenium), hóa học (kết tủa sulfide) và thực vật (phytoremediation). Nghiên cứu gần đây cho thấy thực vật ưa selenium có khả năng loại bỏ selenium khỏi đất/nước hiệu quả, mở ra hướng giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Ứng dụng công nghiệp và y học

Trong công nghiệp, selenium được ứng dụng nhờ tính chất quang dẫn và hóa học độc đáo. Dạng selenium vô định hình từng được dùng rộng rãi trong ống quang điện, photocopy và thiết bị bán dẫn nhạy sáng. Hiện nay, ứng dụng quan trọng gồm sản xuất pin mặt trời CIGS (copper indium gallium selenide), hợp kim chống ăn mòn và chất xúc tác trong phản ứng hữu cơ. Thông tin chi tiết có thể tìm thấy tại Royal Society of Chemistry.

Trong y học, selenium có vai trò trong bổ sung vi chất và điều trị thiếu hụt. Viên bổ sung selenium thường chứa selenomethionine hoặc sodium selenite. Các chế phẩm này được dùng ở vùng có đất nghèo selenium hoặc bệnh nhân có nguy cơ thiếu hụt (như bệnh nhân suy thận chạy thận nhân tạo). Ngoài ra, selenium được nghiên cứu như chất hỗ trợ điều trị ung thư, HIV/AIDS và các bệnh tự miễn nhờ khả năng điều hòa miễn dịch và chống oxy hóa. Tuy nhiên, bằng chứng lâm sàng còn chưa thống nhất, do sự khác biệt giữa quần thể nghiên cứu và nguy cơ ngộ độc nếu bổ sung quá mức.

Selenium cũng được ứng dụng trong công nghệ dược phẩm dưới dạng hạt nano selenium (SeNPs). Nghiên cứu cho thấy SeNPs có khả năng chống oxy hóa mạnh, hoạt tính kháng khuẩn và kháng ung thư tiềm năng. SeNPs hiện đang được phát triển trong công nghệ dẫn thuốc và vật liệu sinh học. Bằng chứng cập nhật có thể tham khảo tại NCBI PMC – Selenium biological activity.

Kết quả thiếu hụt và tăng quá mức

Thiếu selenium có thể dẫn đến nhiều hội chứng bệnh lý. Keshan disease, một dạng bệnh cơ tim đặc hữu tại Trung Quốc, liên quan thiếu selenium kết hợp nhiễm virus Coxsackie. Kashin–Beck disease, một dạng thoái hóa khớp ở Siberia và Trung Quốc, cũng có liên hệ mật thiết với thiếu selenium và các yếu tố môi trường khác. Ngoài ra, thiếu selenium làm giảm hoạt động của enzyme deiodinase, dẫn đến rối loạn chuyển hóa hormon tuyến giáp và gây suy giáp thứ phát. Nguồn dữ liệu lâm sàng chi tiết có thể tìm thấy tại MedlinePlus.

Ở chiều ngược lại, ngộ độc selenium (selenosis) xảy ra khi phơi nhiễm quá mức, đặc biệt qua bổ sung không kiểm soát hoặc sống ở vùng đất/nguồn nước giàu selenium. Triệu chứng bao gồm rụng tóc, giòn móng, rối loạn tiêu hóa, hơi thở mùi tỏi đặc trưng, mệt mỏi và trong trường hợp nặng có thể gây tổn thương thần kinh. Một số báo cáo mô tả ngộ độc cấp do sử dụng thực phẩm bổ sung chứa selenium vượt ngưỡng an toàn, nhấn mạnh sự cần thiết của giám sát dinh dưỡng. Tổng hợp thông tin này được trình bày ở Harvard – Nutrition Source.

Sự khác biệt địa lý về hàm lượng selenium trong đất và thực phẩm là nguyên nhân chính dẫn đến thiếu hụt hoặc dư thừa. Do đó, chính sách y tế công cộng tập trung vào giám sát dinh dưỡng và khuyến nghị bổ sung có kiểm soát. Ví dụ, ở Trung Quốc đã triển khai chương trình tăng cường selenium trong phân bón và thực phẩm để giảm bệnh đặc hữu liên quan thiếu selenium.

Tài liệu tham khảo

1. Genchi G. et al., “Biological Activity of Selenium and Its Impact on Human Health”, PMC, 2023. Link
2. ODS NIH, “Selenium - Health Professional Fact Sheet”, 2024. Link
3. MedlinePlus, “Selenium in diet”, 2025. Link
4. Harvard T.H. Chan School of Public Health, “Selenium - The Nutrition Source”. Link
5. Royal Society of Chemistry, “Element information: Selenium”. Link
6. ScienceDirect, “The importance of selenium in food enrichment processes”, 2023. Link
7. Linus Pauling Institute, “Selenium”, Oregon State University. Link