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硒的生物学作用及其意义


罗海吉 吉雁鸿

(第一军医大学卫生学教研室 广东广州 510515)

摘要:硒是人和动物必需的微量元素之一,近年来大量资料证明,许多疾病与缺硒有关。就近年来人们关注的硒与疾病的关系,对硒的生物学特性、生物学功能及硒与机体免疫功能、人体硒缺乏及需要量部分文献资料作一回顾,同时对硒的开发应用国内现状和前景谈一点看法,仅供参考。

关键词:硒的生特学特性;免疫;需要量;开发研究

硒是人和动物必需的微量元素之一。1953年Schwartz发现Se能使大鼠免遭膳食性的肝坏死,并提出Se是机体不能缺少的一种微量元素。我国科学工作者经过多年的协同研究于1973年首先提出Se与克山病的发生有密切关系,并进行了大量的临床干预性研究,取得了明显的成效。从而肯定了Se是人体必不可少的一种微量元素,这些工作引起国际上学者的广泛关注和肯定。WHO于1973年确认硒为人体必需的第一类(包括碘、锌、铜、钼、铬、铁)微量元素。现将硒的生物学作用及其研究进展介绍如下。

1 硒的分子生物学特性

国内外大量研究资料提示,Se有广泛的生物学作用,在预防克山病和某些癌症以及延缓衰老中发挥着越来越大的作用。硒在血液和组织中的形式可能是多种多样的,但主要是Se通过掺入到蛋白质中发挥作用,Se以两种形式存在于蛋白质中,一种是以可离解的因子存在,另一种是与氨基酸结合以共价键的形式存在。以第一种形式存在的Se多见于细菌,在哺乳动物中的硒以共价键的形式存在于蛋白质中,其中主要涉及到两个氨基酸,即硒半胱氨酸(Se—Cys)和硒蛋氨酸(Se—Mys),后者在蛋白质中可代替蛋氨酸的存在,而Se—Cys只在蛋白质的特定位点发挥特殊的功能,主要是催化氧化—还原反应[3~5]。

2 硒的生物学功能

硒是机体必需的物质,它的最主要的生物学功能是构成谷胱甘肽过氧化物酶(GSH—Px)的重要成分,催化还原型谷胱甘肽(GSH)变成氧化型谷胱甘肽(GSSG),使有毒的过氧化物变为无毒的羟基化物。

H2O2在GSH—Px的催化下被分解,从而保护细胞及其组织不被过氧化物损伤,特别是保护细胞和细胞器的膜,如线粒体、微粒体、溶酶体的膜。硒和维生素E都是抗氧化剂,它们之间具有协同作用。硒是以谷胱甘肽过氧化物酶的方式起作用,催化H2O2分解成H2O,发挥抗氧化作用,从而保护细胞及组织免于受过氧化物的损害。而维生素E则是阻止不饱和脂肪酸被氧化为水合氧化物,另外,硒参与辅酶Q的合成。有人认为,硒还能在体内使有毒的金属如砷、汞等失活。

3 硒与机体免疫功能

有关Se的生物学作用在70年代证明它是谷胱甘肽过氧化物酶的重要成分,因此,它在细胞抗氧化系统中具有极其重要的作用。硒与免疫的研究则是近年来研究的热点之一,研究者发现硒的摄入量如果低于最适量时,可损害机体免疫系统的发育和功能,现将硒与免疫的关系从以下几个方面加以介绍:

3.1 硒与非特异性免疫 非特异性免疫的效应细胞包括巨噬细胞、单核细胞和中性粒细胞,吞噬细胞溶解作用和杀伤感染的微生物是非特异性免疫效应细胞的重要功能。许多研究证实,硒可以影响吞噬细胞的杀菌活力。Wurgastuti等人研究了补充硒对孕期母猪的免疫功能的影响,发现硒缺乏可明显抑制吞噬细胞杀伤活性,补硒则可显著提高母猪外周血吞噬细胞杀伤活性。Bendnarek等人进行两周动物实验,每天以5.75mg的硒给小牛肌肉注射,结果血中白细胞计数明显上升,硝基蓝四氮唑阳性细胞数及吞噬细胞指数均明显增高(P<0.05)。硒影响吞噬细胞功能的确切机理尚未明了,可能与GSH—Px有关,有待进一步研究。

3.2 硒与特异性免疫  特异性细胞免疫的主要效应细胞是T细胞、自然杀伤(NK)细胞及K细胞。T细胞亚群又可分为辅助性T(TH)细胞(此类细胞是识别抗原以及产生抗体)、抑制性T(TS)细胞(主要是对B细胞、巨噬细胞及其它T细胞的活性起负向调节作用)及细胞毒性(TC)细胞(对感染的靶细胞及肿瘤细胞起溶解和杀伤作用)。补充适量的硒可使人和动物TC和NK细胞的活性明显增强。Kiremid—jian等人给硒正常的志愿人员补充硒(200μg/d),8周后外周血TC介导的肿瘤细胞毒活性增加118%,NK细胞活性增加8263%。ROy等人以2.0mg硒/kg给衰老的大鼠补充8周,结果Tc细胞的杀肿瘤细胞活性提高到未补硒的青年大鼠的水平。但硒对Tc细胞的调节作用机制还未明了,可能与补硒能使细胞膜上的白细胞介素2(IL—2)受体表达增强有关,也有可能是硒影响了跨膜电位或细胞内的信号传导,从而影响Tc细胞的增殖和分化。另外,硒还能使诱导性T细胞(Ti)与Tc比值下降,TH数量升高。血清硒水平与CD4+T细胞数以及CD4+/CD8+比值存在显著正相关。上述这些说明硒可以调节细胞免疫,增强免疫功能。

3.3 硒与体液免疫 Markimur等人以维生素E摄入充裕而硒处于缺乏临界水平的牛作为补硒实验,并注射嗜血杆菌H.somus。在补充硒的早期,补硒组与对照组抗体滴度变化无明显增加,但有的报道与此相反。硒对免疫球蛋白影响的研究不多,结果也不一致,硒对体液免疫作用机理尚未见报道。这方面应进一步深入研究。

总之,硒缺乏可影响免疫系统的各个方面,补硒可使细胞免疫、体液免疫、非特异性免疫功能得到改善。作用机制之一可能是含硒的GSH—PX的活性增强,可以减少免疫细胞内过氧化脂质的堆积从而增强免疫细胞的功能。

4 人类硒缺乏及其需要量

缺硒可致羊的肌肉营养不良,特别是骨骼肌和心肌颜色变浅,称为白肌病。在其它家畜及野生动物中也发现白肌病,动物可发生广泛的心肌坏死。单纯缺硒而维生素E正常时,禽类生长障碍,羽毛失常,胰腺纤维变性。缺硒的大鼠可出现发育障碍、生殖障碍和精子异常。

我国的克山病与地方性硒缺乏有关,黑龙江、吉林、辽宁、陕西、甘肃、山西、山东、河北、河南、四川、云南、西藏、宁夏、湖北等地的部分农村均有此病流行。现已表明,克山病流行区的主粮、儿童头发、全血硒含量都低于非流行区。流行区全血中的GSH—PX的活性低下,尿硒负荷实验也显示流行区的居民体内缺乏硒。当然硒摄入过多也会引起中毒,表现为头发干燥、易脆、眉毛、胡须、腋毛、阴毛脱落,脱甲、甲变脆、甲面出现白点和纵纹、甲面断裂、肢端麻木和抽搐、麻痹等征状。

硒的需要量和供给量:我国克山病研究结果认为:预防克山病的最低硒摄入量为每日17μg,每日摄入48.3μg时可维持血浆GSH—PX最高活力的恒定水平。膳食硒每日摄入量以50~250μg为宜。

5 目前我国有关硒开发的研究现状

因为硒是清除过氧化物和自由基的谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成部分,是一种强抗氧化剂,具有重要的生理、药理和临床意义,并且硒还具有抑制某些癌细胞、激发免疫球蛋白、增强机体免疫力的作用。因此,它具有抗癌、防癌和防治肝和心血管病,并且具有明显的抗衰老的作用。所以,硒与人类健康和疾病的关系及其应用日益受到人们的重视。近十几年来国内外研究发现低硒地区与肿瘤死亡率呈明显的负相关,动物实验表明微量元素硒能抑制肝、乳腺、结肠、皮肤等癌症的发展。在我国肝癌高发区江苏启东县,研究人员作了人群补充硒干预性实验,观察4年,结果发现肝癌高发家族补充硒后肝癌发生率比对照组低2倍以上(P<0.05)。硒还具有明显的保护肝脏的作用,启东县用含硒食盐观察2万人,以19万人作为对照,结果肝炎发病率下降1.7—3倍(P<0.05),45万人的扩大实验证明补硒有明显抑制甲、乙型肝炎的作用。国内多家医院用希力康(含硒酵母片)治疗心肌炎,治愈率达90%—93%,不加硒则治愈率为60%—69%,加硒治疗冠心病总有效率达93%—95%,不加硒则总有效率为73%。北京空军总医院用希维康片治疗风湿性关节炎3000多例总有效率达到96.63%。

目前,各界对富硒资源的开发利用已做了大量的工作,如:富硒蛋、富硒茶、富硒烟、富硒绞股蓝、富硒饲料、富硒酵母、含硒麦芽、富硒粮等进行了大量的研究,特别是对在延缓衰老、抗癌防癌等方面有显著的功效,具有保健食品的应用开发价值。

参考文献(略)



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