硒有机硒与人类疾病与健康关系研究综述
硒作为半金属元素最先被瑞典科学家Berzelius于1817年发现,硒作为人体必需的微量元素,参与了机体众多生理机能的调控,与人类健康关系密切,缺硒会使免疫功能下降,导致众多疾病发生,而硒过多摄入也会引起中毒。本文通过查阅大量文献,对硒、有机硒与人类疾病与健康关系的诸多研究进行有效梳理和综述。
硒在刚开始被发现时一度被认为是一种有毒物质和致癌物,直到1957 年,施瓦兹( )发现硒能使维生素E缺乏的大鼠免于肝坏死,从而才明确了硒与营养的关系。而在1979年,中国科学家证实了硒缺乏是克山病的一个基本病因。适量摄入硒可以有效地预防克山病,缺硒会导致克山病以及某些心肌疾病的发生,[1]证明了硒是一种人类必需的微量元素。硒分为无机硒和有机硒,与无机硒相比较,有机硒具有更高的生物活性以及更低的毒性,因此有机硒更易被生物体吸收利用。有机硒包括天然有机硒,如动植物体内的硒多糖、硒蛋白;还有人工合成的有机硒,如硒醇、含硒氨基酸等。随着硒生物学研究的逐步深入,硒、有机硒与人类健康表现出越来越密切的关系。
硒在人体内的吸收与代谢
动物体内的硒元素主要来自于食物补充,硒的吸收主要发生在十二指肠。[2]膳食硒包括无机硒与有机硒,不同形态的硒有不同的吸收机制,膳食硒蛋白经消化水解为硒代甲硫氨酸和硒代半胱氨酸,并被人体吸收。[3]膳食中无机硒主要包括硒酸盐和亚硒酸盐,硒酸盐可以通过 ATP 酶促活化形成 5′-硒磷酸盐腺苷(adenosine-5′-selenophosphate),然后通过 GSH 进行非酶还原转化为亚硒酸盐[4],而亚硒酸盐既可在TrxR的直接作用下转化为硒化氢,也可以在GSH和GPx的作用下依次转化为 GSSeGS和GSSeH,进而转化为H2Se[5];膳食中有机硒主要包括SeM 和 SeC,SeM 不仅能够通过胱硫醚γ-裂解酶非特异性地转化为甲基硒醇(methylselenolo,SCLY)后再去甲基化生成 H2Se,而且能够通过转硫途径生成中间产物 SeC,SeC则可被硒代半胱氨酸裂解酶分解产生H2Se[6]。H2Se则向两个方向继续转化,一是在ATP和硒磷酸合成酶的作用下转化为硒磷酸(Selenophosphate,HSePO43-),用于生成硒蛋白(Selenoproteins, SePs)[7],二是转化为硒糖(Selenosugar)、甲基硒化物(methylselenide,CH3SeH)、二甲基硒化物(dimethylselenide, (CH3)2Se)、三甲基硒鎓离子(trimethylselenonium ion, (CH3)3Se+)等,通过尿液、粪便和呼吸排出体外[8]。硒的代谢过程主要依赖于肝脏,硒蛋白P为血浆蛋白负责对硒的转运[9]。当摄入体内的硒过量时,肝脏会将 Se 以谷胱甘肽过氧化物酶 1 的形式储存,或者直接将其转化为硒糖或硒离子形式排出体外[3]。硒的代谢可见下图
硒、有机硒与人类疾病的相关研究
硒的抗氧化作用
1973年罗特鲁克( )等发现硒是谷胱甘肽过氧化物酶( GSH -Px)的必要成分,这种发现提示了硒是通过这种酶而发挥其抗氧化作用,这一发现同时为人体对硒的营养需要提供了生化依据。硒在人体内主要以硒蛋白的形式存在并发挥作用,目前已知的人体硒蛋白有25种,其中研究得比较清楚的有谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPx)、硫氧化蛋白还原酶(TrxR)以及脱碘酶(Dio)[11]。
硒是以 GSH-Px的形式在体内发挥抗氧化作用。GSH-Px可催化还原型谷胱甘肽成为氧化型,同时使有毒的过氧化物还原为无害的羟基化物,从而保护组织细胞特别是生物膜免受过氧化氢的损害。维生素E同样具有抗氧化作用,且维生素E与硒在抗氧化作用上具有协同及互补的作用。[12]并且由于硒的抗氧化特性使得硒同时具有抗辐射、抗衰老等功能。
硒的抗肿瘤作用
在上世纪70年代,科学家发现硒的抗肿瘤作用,流行病学的调查也发现地质环境、膳食所决定的人群血硒水平与肿瘤的发生率及死亡率呈负相关,多项研究证实癌症发病率与缺硒有紧密联系。[13]硒具有防止肿瘤发生、抑制肿瘤生长、促进肿瘤细胞分化、抑制细胞分裂、使恶性表型逆转的作用。又由于机体的免疫功能与肿瘤的发生、发展密切相关,所以人们认为硒的抗肿瘤作用一部分是通过调节和增强机体免疫功能来实现的。还有观点认为硒具有抗癌作用是由多种机制控制产生的结果,有机硒化合物会作为调节因子作用于癌基因表达过程中,癌细胞在其诱导下发生程序性死亡,同时也能影响到细胞免疫作用,有机硒化合物可直接或间接影响调控着肿瘤细胞的多种发育模式。[14]
硒与心血管疾病