The effect of selenium nanoparticles on thyroid hormone conversion: Next-generation micronutrient approaches

Abstract

Selenium is an essential micronutrient that plays a critical role in thyroid hormone synthesis, particularly in the conversion of thyroxine (T4) to triiodothyronine (T3) through iodothyronine deiodinase enzymes. In addition, selenoproteins such as glutathione peroxidase and thioredoxin reductase regulate oxidative stress and protect thyroid cells against free radical damage. Therefore, selenium deficiency may contribute to impairments in thyroid hormone metabolism and the development of autoimmune thyroid diseases. In recent years, selenium nanoparticles (SeNPs) have attracted considerable attention due to their higher bioavailability, lower toxicity, and more targeted biological effects compared to conventional selenium compounds. Several studies have demonstrated that SeNPs exert antioxidant, anti-inflammatory, and immunomodulatory effects through their redox-balancing properties. These characteristics suggest that SeNPs may be considered as a potential therapeutic option, particularly in autoimmune thyroid disorders such as Hashimoto’s thyroiditis and Graves’ disease. This review discusses the potential effects of selenium nanoparticles on thyroid hormone metabolism, their possible therapeutic roles in autoimmune thyroid diseases, and their significance in new-generation micronutrient approaches, based on current literature. The findings highlight that SeNPs represent a promising nutritional support and therapeutic candidate. However, standardization of production processes, expansion of long-term safety data, and precise determination of dosage are required before their clinical implementation. In this context, SeNPs hold great potential to emerge as an important innovation in personalized nutrition and functional food applications.

Keywords

• selenium nanoparticles
• thyroid hormones
• deiodinase enzymes
• antioxidant defense
• autoimmune thyroid diseases

Selenyum nanopartiküllerinin tiroid hormon dönüşümüne etkisi: Yeni nesil mikrobesin yaklaşımları

Abstract

Selenyum, tiroid hormonlarının sentezi ve özellikle tiroksinin (T4) triiyodotironine (T3) dönüşümünde görev alan iyodotironin dejodinaz enzimlerinin yapısında yer alan esansiyel bir mikrobesindir. Ayrıca glutatyon peroksidaz ve tiyoredoksin redüktaz gibi selenoproteinler aracılığıyla oksidatif stresi dengeleyerek tiroid hücrelerini serbest radikal hasarına karşı korur. Bu nedenle selenyum eksikliği, hem tiroid hormon metabolizmasında bozulmalara hem de otoimmün tiroid hastalıklarının gelişimine katkıda bulunabilmektedir. Son yıllarda geliştirilen selenyum nanopartikülleri (SeNP’ler), klasik selenyum bileşiklerine kıyasla daha yüksek biyoyararlanım, düşük toksisite ve daha hedeflenmiş biyolojik etkiler sunmaları nedeniyle büyük ilgi görmüştür. Çeşitli çalışmalar, SeNP’lerin redoks dengeleyici özellikleri sayesinde antioksidan, antiinflamatuvar ve immünmodülatuvar etkiler gösterebildiğini ortaya koymuştur. Bu özellikler, özellikle Hashimoto tiroiditi ve Graves hastalığı gibi otoimmün tiroid bozukluklarında SeNP’lerin terapötik bir seçenek olarak değerlendirilebileceğini düşündürmektedir. Bu derleme, selenyum nanopartiküllerinin tiroid hormon dönüşümü üzerindeki potansiyel etkilerini, otoimmün tiroid hastalıklarındaki olası terapötik rollerini ve yeni nesil mikrobesin yaklaşımlarındaki yerini güncel literatür ışığında ele almaktadır. Bulgular, SeNP’lerin umut verici bir beslenme desteği ve tedavi adayı olduğunu göstermektedir. Ancak, klinik uygulamalara geçiş için üretim süreçlerinde standardizasyonun sağlanması, uzun dönem güvenlik verilerinin artırılması ve dozajın hassas biçimde belirlenmesi gerekmektedir. Bu bağlamda, SeNP’ler gelecekte kişiselleştirilmiş beslenme ve fonksiyonel gıda alanlarında önemli bir yenilik olarak öne çıkabilecek potansiyele sahip olmaktadır.

Keywords

• selenyum nanopartikülleri
• tiroid hormonları
• deiyodinaz enzimleri
• antioksidan savunma
• otoimmün tiroid hastalıkları

References

1. Ansari, J. A., Malik, J. A., Ahmed, S., Manzoor, M., Ahemad, N., & Anwar, S. (2024). Recent advances in the therapeutic applications of selenium nanoparticles. Molecular biology reports, 51(1), 688.
2. Bai, S., Zhang, M., Tang, S., Li, M., Wu, R., Wan, S., ... & Feng, S. (2024). Selenyumun insan sağlığı üzerindeki etkileri ve etkisi, bir inceleme. Moleküller, 30 (1), 50.
3. Bano, I., Hassan, MF ve Kieliszek, M. (2025). Tiroid Sağlığında Önemli Bir Düzenleyici Olarak Selenyumun Kapsamlı Bir İncelemesi. Biyolojik İz Element Araştırması, 1-15.
4. Chen, G., Yang, F., Fan, S., Jin, H., Liao, K., Li, X., Liu, G. B., Liang, J., Zhang, J., Xu, J. F., & Pi, J. (2022). Immunomodulatory roles of selenium nanoparticles: Novel arts for potential immunotherapy strategy development. Frontiers in immunology, 13, 956181. https:// doi.org/10.3389/fimmu.2022.956181
5. Çakına, S. (2022). The relationship between oxidative stress and selenium. Etoxec, 2(1), 22–29.
6. Duntas L. H. (2010). Selenium and the thyroid: a close-knit connection. The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, 95(12), 5180– 5188. https://doi.org/10.1210/jc.2010-0191
7. Duntas, L. H. & Benvenga, S. (2015). Selenium: an element for life. Endocrine, 48(3), 756–775.
8. Erdem, E., & Aydın Acar, Ç. (2024). Selenium nanoparticles synthesized via green methods from Calluna vulgaris extract: Exploring their antioxidant and antibacterial activities. International Journal of Secondary Metabolite, 11(3), 462-471. https://doi.org/10.21448/ ijsm.1415795

9. Hosnedlova, B., Kepinska, M., Skalickova, S., Fernandez, C., Ruttkay- Nedecky, B., Peng, Q., Baron, M., Melcova, M., Opatrilova, R., Zidkova, J., Bjørklund, G., Sochor, J., & Kizek, R. (2018). Nano-selenium and its nanomedicine applications: a critical review. International Journal of Nanomedicine, 13, 2107–2128. https://doi.org/10.2147/IJN.S157541
10. Kangalgil, M., & Yardımcı, H. (2017). Selenyumun insan sağlığı üzerine etkileri ve diyabetes mellitusla ilişkisi. Bozok Tıp Dergisi, 7(4), 66-71.
11. Karthik, K. K., Cheriyan, B. V., Rajeshkumar, S., & Gopalakrishnan, M. (2024). A review on selenium nanoparticles and their biomedical applications. Biomedical Technology, 6, 61-74.
12. Kocatepe, D., Büyükkol, D., & Öztürk, G. (2021). Selenyum, Su Ürünleri ve Sağlık. Sinop Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 6(2), 162-173. https://doi.org/10.33484/sinopfbd.879034
13. Nag, S., Kar, S., Mishra, S., Stany, B., Seelan, A., Mohanto, S., ... & Subramaniyan, V. (2024). Selenyum nanopartiküllerinin (SeNP'ler) yeşil sentezi ve biyomedikal terapötik paradigmalarının açığa çıkarılması - son teknoloji kapsamlı bir güncelleme. Uluslararası Eczacılık Dergisi, 662, 124535.
14. Nagime, P. V., Pandey, V. K., Rajpal, C., Jayeoye, T. J., Kumar, A., Chidrawar, V. R., & Singh, S. (2025). Biogenic selenium nanoparticles: a comprehensive update on the multifaceted application, stability, biocompatibility, risk, and opportunity. Zeitschrift fur Naturforschung. C, Journal of Biosciences, 10.1515/znc-2024-0176. Advance online publication. https://doi.org/10.1515/znc-2024-0176
15. Pehlivan, Ö., Waliczek, M., Kijewska, M., & Stefanowicz, P. (2023). Selenium in Peptide Chemistry. Molecules (Basel, Switzerland), 28(7), 3198. https://doi.org/10.3390/molecules28073198
16. Puri, A., Mohite, P., Ansari, Y., Mukerjee, N., Alharbi, HM, Upaganlawar, A. ve Thorat, N. (2024). Bitki kaynaklı selenyum nanopartikülleri: benzersiz morfolojileri araştırmak, terapötik kullanımları geliştirmek ve kişiye özel tıbbi tedavilerde öncü olmak. Materials Advances, 5 (9), 3602-3628.
17. Raturi, P., Ahmad, N., Rawat, N., & Singhvi, N. (2025). Synthesis and Biomedical Based Applications of Selenium Nanoparticles: A Comprehensive Review. Indian Journal of Microbiology, 65(1), 204– 215. https://doi.org/10.1007/s12088-024-01302-w
18. Ryabova, Y. V., Sutunkova, M. P., Minigalieva, I. A., Shabardina, L. V., Filippini, T., & Tsatsakis, A. (2024). Toxicological effects of selenium nanoparticles in laboratory animals: A review. Journal of Applied Toxicology : JAT, 44(1), 4–16. https://doi.org/10.1002/jat.4499
19. Sadler, R. A., Mallard, B. A., Shandilya, U. K., Hachemi, M. A., & Karrow, N. A. (2024). The Immunomodulatory Effects of Selenium: A Journey from the Environment to the Human Immune System. Nutrients, 16(19), 3324. https://doi.org/10.3390/nu16193324
20. Sampath, S., Sunderam, V., Manjusha, M., Dlamini, Z., & Lawrance, A. V. (2024). Selenium Nanoparticles: A Comprehensive Examination of Synthesis Techniques and Their Diverse Applications in Medical Research and Toxicology Studies. Molecules (Basel, Switzerland), 29(4), 801. https://doi.org/10.3390/molecules29040801
21. Selamoğlu, Z. (2025). Mikro-Besin Selenyum Ve Biyolojik Özellikleri. Wah Academia Journal of Health and Nutrition, 1(1), 14- 17.
22. Senthamarai, MD, Hillary, VE, Rajan, MR ve Ceasar, SA (2024). Selenyum nanopartiküllerinin biyosentezi ve biyolojik uygulamaları: Sistematik bir inceleme. Nano-Yapılar ve Nano-Nesneler, 39, 101261.
23. Schomburg, L., & Köhrle, J. (2008). On the importance of selenium and iodine metabolism for thyroid hormone biosynthesis and human health. Molecular nutrition & food research, 52(11), 1235–1246. https://doi.org/10.1002/mnfr.200700465
24. Skalickova, S., Milosavljevic, V., Cihalova, K., Horky, P., Richtera, L., & Adam, V. (2017). Selenium nanoparticles as a nutritional supplement. Nutrition (Burbank, Los Angeles County, Calif.), 33, 83– 90. https://doi.org/10.1016/j.nut.2016.05.001
25. Soliman, MK, Amin, MAA, Nowwar, AI, Hendy, MH ve Salem, SS (2024). Cassia javanica çiçek özünden selenyum nanopartiküllerinin yeşil sentezi ve bunların tıbbi ve tarımsal uygulamaları. Bilimsel Raporlar, 14 (1), 26775.
26. Souza, L. S. A. L. D., Campos, R. D. O., Braga Filho, J. D. S., Jesus, J. D. S. D., Ramos, H. E., Anunciação, S. M., ... & Hecht, F. (2025). Selenium nutritional status and thyroid dysfunction. Archives of Endocrinology and Metabolism, 69(1), e230348.
27. Süzen, B., Güneş Şahin, G., Küçükkatırcı Baykan, H., Yaşar, Ş., Serçe, M. K., & Kaya, İ. (2022). Selenyum ve kanser. Kapadokya Sağlık Bilimleri Dergisi, 1(1), 13–24. https://doi.org/10.58241/ksbd.2
28. Vaivode, I., Zake, T., Strele, I., Upmale-Engela, S., Gogins, D., Gersone, G., Skesters, A., Dambrova, M., & Konrade, I. (2023). Stress-Related Immune Response and Selenium Status in Autoimmune Thyroid Disease Patients. International Journal of Molecular Sciences, 24(3), 2440. https://doi.org/10.3390/ijms24032440
29. Vasanthakumar, S., Manikandan, M. ve Arumugam, M. (2024). Biyo-dönüştürülmüş selenyum nanopartiküllerinin yeşil sentezi, karakterizasyonu ve fonksiyonel doğrulaması. Biyokimya ve Biyofizik Raporları, 39, 101760.
30. Vijayakumar, S., Sanchez, Z. I. G., AlSamghan, A. S., Amanullah, M., Tungare, K., Bhori, M., ... & Anbu, P. (2024). Evaluating the biomedical and environmental safety of selenium nanoparticles synthesized from black pepper seed extract. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 703, 135199.
31. Wang, W., Xue, H., Li, Y., Hou, X., Fan, C., Wang, H., Zhang, H., Shan, Z., & Teng, W. (2015). Effects of Selenium Supplementation on Spontaneous Autoimmune Thyroiditis in NOD.H-2h4 Mice. Thyroid: Official Journal of the American Thyroid Association, 25(10), 1137– 1144. https://doi.org/10.1089/thy.2014.0568
32. Wang, W., Jiang, Q. L., Xu, Q., Zeng, Y., Jiang, R., & Jiang, J. (2023). Selenium regulates T cell differentiation in experimental autoimmune thyroiditis in mice. International immunopharmacology, 124(Pt B), 110993. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2023.110993
33. Yuan, S., Zhang, Y., Dong, P. Y., Chen Yan, Y. M., Liu, J., Zhang, B. Q., Chen, M. M., Zhang, S. E., & Zhang, X. F. (2024). A comprehensive review on potential role of selenium, selenoproteins and selenium nanoparticles in male fertility. Heliyon, 10(15), e34975. https://doi. org/10.1016/j.heliyon.2024.e34975
34. Zou, B., Xiong, Z., Yu, Y., Shi, S., Li, X. ve Chen, T. (2024). Osteoklastogenezi ve patolojik kemik kaybını baskılamak için selenyum nanopartikülleri tarafından hızlı selenoprotein aktivasyonu. Gelişmiş Malzemeler, 36 (27), 2401620.