人體的硒代謝與硒營養(yǎng)研究,預防醫(yī)學論文

人體的硒代謝與硒營養(yǎng)研究,預防醫(yī)學論文硒是一種類金屬元素，能替換半胱氨酸中的硫原子構(gòu)成第21種氨基酸---硒代半胱氨酸，直接合成蛋白質(zhì)，不同于其他金屬元素只能組成輔酶因子或輔基[1],硒遍布人體各組織器官和體液中，腎臟中濃度最高。在組織內(nèi)主要以硒和蛋白質(zhì)結(jié)合的復合物形式存在，包含硒半胱氨酸殘基的蛋白都稱為硒蛋白。自然界中的硒有硒醚〔Se2-〕、元素硒〔Se〕、硫代硒鹽〔Se2+〕、亞硒酸鹽〔Se4+〕和硒酸鹽〔Se6+〕五種價態(tài)。硒的毒性最早在1934年被人們發(fā)現(xiàn)---高硒植物會導致動物和人中毒，直到1957年硒的抗氧化效應才被人們發(fā)現(xiàn)[2].此后，硒在動物、植物和人體中的營養(yǎng)學功能不斷被證實，硒元素在加強人體免疫功能、降低病毒感染、防治癌癥等眾多方面有一定的積極作用。1973年，世界衛(wèi)生組織專家委員會正式公布，硒是人體生理必需的微量元素之一。1988年，中國營養(yǎng)學會將硒列為15種每日膳食營養(yǎng)素之一，推薦成人膳食硒的日攝入量為50~250g/d.1994年衛(wèi)生部將硒列為食品營養(yǎng)強化劑，2003年美國食品藥品管理局FDA允許硒營養(yǎng)品標硒為抑癌物質(zhì)。缺硒會引發(fā)克山病、大骨節(jié)病等人體地方性疾病，白肌病、肝壞死等動物疾病，而硒過量也會引發(fā)中毒，導致頭發(fā)和指甲脫落、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等。一般以為正常人如攝入超過生理需要量50倍的硒有中毒的危險。硒由于具有很多與心血管疾病預防相關的生物學重要功能而被作為一種有前景的功能營養(yǎng)品，但硒對人和動物健康從有益到有害的范圍較窄〔硒的中毒劑量食物為5mg/kg,飲用水為0.5mg/kg〕.硒代謝與其他代謝途徑相互連接，調(diào)節(jié)人體正常生理功能。由于硒生物學的復雜性和硒蛋白的很多生物學功能尚未完全明晰，全面了解人體的硒代謝途徑和營養(yǎng)學研究為人體安全補硒、預防疾病和保持健康具有重要意義[3].1人體的硒代謝1.1硒的來源及形式硒元素不能在體內(nèi)自行合成，只能靠外部攝入補充。人體所必需的硒幾乎全部來源于膳食中的各種食物，包括谷物、蔬菜、肉蛋奶等。自然界中富硒食物非常少，大部分食物不含硒或僅含極少量硒，食物中硒含量的多寡主要由產(chǎn)地土壤中的硒濃度決定。在中國和歐洲部分低硒地區(qū)，人群由于長期食用低硒食物而出現(xiàn)缺硒異常感覺和狀態(tài)。美國通過覆蓋全國的食物分配形式有效緩解了貧硒地區(qū)人群硒攝入缺乏的風險。不同食源提供人體不同形式的硒。當前食物中被鑒定出的無機和有機硒化合物有20多種，華而不實硒代蛋氨酸〔SeMet〕和硒代半胱氨酸〔SeCys〕的存在最為普遍[4].植物中的硒源大部分是SeMet,土壤中的硒被植物吸收后通過代謝最終以無機硒和有機硒兩種形式存在，華而不實有機硒占總硒含量的80%以上，是日常膳食中的主要硒源[5].小麥中50%、苜蓿中70%以上的硒都是SeMet.富硒蔬菜如大蒜、洋蔥、韭菜和十字花科蔬菜中硒甲基硒代半胱氨酸〔SeMeSeCys〕占到總硒含量的50%以上。與植物相比，關于動物性食物中硒形態(tài)的研究較少，動物性食物主要提供SeCys.食物中的有機硒和無機硒均能夠被人體吸收，但吸收率分別是80%和50%.被人體吸收后二者通過進入不同的代謝環(huán)節(jié)以類似的利用率介入硒蛋白的合成[6].1.2人體硒含量與分布人體血漿和血清內(nèi)硒含量測定結(jié)果近似，全血硒則較高于血漿或血清值。人體硒含量因各地區(qū)土壤含硒量不同而差異很大：加拿大、美國很高，芬蘭和新西蘭很低。例如北美人群成人血清或血漿中硒含量在13~20mg之間，而處于貧硒地區(qū)的新西蘭人僅為3~6mg.歐洲多中心測定成人血硒值的結(jié)果為英國109g/L〔n=20〕、希臘6314g/L〔n=21〕、巴黎86.272.26g/L〔n=31〕,人體內(nèi)各臟器的含硒量不同。肌肉、肝臟、腎臟和血漿含硒量豐富，分別到達30%、30%、15%和10%左右，脾、胰臟和其他組織含硒量較少。人肌肉、肝臟、血液和腎的硒含量占總硒的60%以上[7].母體硒水平?jīng)Q定新生兒的硒攝入量，硒通過乳汁或者胎盤被胎兒吸收[8].1.3人體硒代謝途徑小腸是主要的硒吸收部位，硒進入小腸前的吸收率基本能夠忽略，硒可以以通過呼吸道、皮膚進入人體。當前腸的硒吸收機制尚未清楚明晰，但是不同形式硒源的吸收方式存在差異，亞硒酸鹽為簡單擴散，有機硒遵循氨基酸吸收機制，華而不實硒代蛋氨酸遵循蛋氨酸途徑運行，硒酸鹽的吸收同時借助鈉泵和氫離子交換機制[9].食物中50%~100%的硒能夠被人體吸收[10],單胃動物如豬和家禽的有機硒和硒酸鹽吸收率高于90%,而反芻動物綿羊的腸硒吸收率僅為29%,這種差異取決于硒酸鹽和亞硒酸鹽復原為硒化物的程度[11].硒經(jīng)過腸道吸收后很快被血紅細胞攝取，通過谷胱甘肽和谷胱甘肽復原酶介入的一系列復原反響，將硒復原為硒化氫，成為硒蛋白合成中的活性硒源。連續(xù)的甲基化作用催化硒化氫生成二甲基、三甲基硒離子[11].硒在血紅細胞中復原成為硒化物后進入血漿內(nèi)與血漿蛋白相結(jié)合，硒能夠與高親和力的和球蛋白、低密度脂蛋白〔LDL〕和超低密度脂蛋白〔VLDL〕結(jié)合。在特異性蛋白〔十分是GSH-Px〕中的硒則為SeCys.硒蛋白由血液運送至不同的器官與組織，當膳食中的硒攝入缺乏時人體便會利用儲存的硒蛋白。人體吸收的大部分硒代謝后通過尿液排出，腎臟排泄的硒約占總硒的55%~60%,且相當穩(wěn)定，另外有少量經(jīng)糞便、汗液和毛發(fā)排泄至體外。機體內(nèi)硒的內(nèi)穩(wěn)態(tài)主要依靠尿硒排泄途徑。硒劑量和機體硒狀態(tài)影響尿硒的排泄形式和排泄量[7].假如短時間內(nèi)攝入大量的硒，便會代謝為揮發(fā)性的二甲硒、三甲硒化合物經(jīng)肺排泄出去，判定特征是呼氣帶有蒜味[8].2人體的硒營養(yǎng)研究2.1硒的生物活化形式低分子的硒化物不能在人體內(nèi)長期穩(wěn)定存在，硒主要以硒蛋白的形式在機體內(nèi)發(fā)揮其生物學功能[12].迄今在哺乳動物中已鑒定出25個硒蛋白[11].通常硒蛋白指多肽鏈中存在SeCys的蛋白質(zhì)[13].Carlson等[14~16]研究發(fā)現(xiàn)硒蛋白表示出有一定的層次，有些硒蛋白對硒含量或翻譯機制更敏感，被稱為壓力相關硒蛋白，其他對硒含量不敏感的被稱為看家硒蛋白。硒是谷胱甘肽過氧化物酶系〔glutathioneper-oxidases,GPx〕的重要組成部分，是首個被人們發(fā)現(xiàn)的硒的生物活性形式。GPx有化學形態(tài)和活性區(qū)域不同的8種存在形式[17],通過將有毒的過氧化氫和有機過氧化物復原成無毒的羥基化合物，進而保衛(wèi)細胞膜的構(gòu)造及功能不受干擾及損害[18].GPx的活性中心是SeCys,GPx活力大小與機體硒水平嚴密相關。GPx-1在整個機體內(nèi)部廣泛表示出，在紅細胞、肝臟、腎臟和肺部的表示出量特別高，發(fā)揮抗氧化作用，缺硒后第一個遭到影響的酶就是GPx-1.GPx-2主要存在于腸胃和肝臟中，GPx-3存在于肝臟、腎臟、心臟、肺、腸胃、胸、胎盤和男性生殖系統(tǒng)，定位在細胞外液和血漿，除了抗氧化，兼具降低脂質(zhì)過氧化物的作用。GPx-4同樣在機體內(nèi)廣泛存在，睪丸中的活性最強，定位在細胞質(zhì)、線粒體和細胞核中，發(fā)揮抗氧化和防止膜過氧化降解的功能，可將膽固醇和膽固醇酯氫過氧化物降解為毒性更低的衍生物，防止DNA氧化毀壞，調(diào)控男性生育能力和精子活力。GPx-5在胚胎和嗅上皮中表示出，但是其生物學功能尚未得知。GPx-6是一種僅存在于人體中的硒蛋白，是GPx-3的同系物，生物功能也還未知。GPx-7和GPx-8定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，能夠?qū)拱┘毎錾?，有抗氧化和蛋白質(zhì)折疊的功能。脫碘酶〔deiodinases,包括DⅠ、DⅡ和DⅢ3種類型〕是第二類被鑒定出的硒蛋白，組織和亞細胞水平都有脫碘酶的存在。DⅠ主要存在于肝臟、甲狀腺、腎臟和棕色脂肪組織中，構(gòu)成活性的3,3-5三碘甲腺原氨酸。中樞神經(jīng)系統(tǒng)、棕色脂肪組織和骨骼肌中富含DⅡ型脫碘酶，同樣具有激活甲狀腺激素的作用。DⅠ和DⅡ催化四碘甲狀腺原氨酸〔T4〕脫碘生成三碘甲狀腺原氨酸〔T3〕,并催化反式三碘甲狀腺原氨酸〔rT3〕脫碘生成二碘甲狀腺原氨酸〔T2〕[12].DⅢ在子宮、胎盤和胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)介入甲狀腺激素激活。DⅠ和DⅢ催化T4脫碘生成rT3,同時催化T3脫碘生成T2,而T4是甲狀腺分泌的主要甲狀腺激素[19].硒蛋白P〔selenoprotein-P,SelP〕是一種細胞外糖蛋白，具有細胞外抗氧化活性。血漿中超過50%的硒蛋白都是SelP,在腦、肝臟和睪丸中較為豐富，在組織間轉(zhuǎn)運硒同時調(diào)節(jié)硒的穩(wěn)態(tài)。我們國家研究人員通過比擬肝癌、肝硬化患者和事故死亡正常人肝細胞中硒蛋白P的mRNA,發(fā)現(xiàn)硒蛋白P及其mRNA在癌組織中表示出降低，揣測這可能與癌癥的發(fā)生有關[20].硫氧還蛋白復原酶〔thioredoxinreductase,包括TR1、TR2和TR3三種類型〕是依靠于NADPH的二聚體硒酶，也是唯一能復原氧化性硫氧還蛋白的酶。通過調(diào)控硫氧還蛋白活性和氧化復原態(tài)，發(fā)揮抗氧化