现代科技综述知识文库：人类硒生物学

1、现代科技综述系列人类硒生物学科技是人类区别于动物的重要文明之一，是人类对自然规律研究和利用的学科。本文提供对科技基本概念“人类硒生物学”的解读，以供大家了解。人类硒生物学1817年瑞典Berzelius发现硒。长时期以来硒被认为是一种对人类和动物有毒的元素。1957年Schwarz、Flotz用硒预防营养缺乏疾病，表明硒是动物体所必需，但此作用受维生素E和含硫氨基酸的影响。1973年Rotruck等发现硒是破坏过氧化物的谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPX)活性位点重要成份。70年代初，中国的克山病研究工作者发现克山病与人群缺硒有关及硒有预防作用。1979年VanRig等报道长期肠胃道外营养病人的缺

2、硒引起肌肉营养不良。此后在许多人群中认定边缘性或显着性贫硒状态。在人的多种慢性及或退化性疾病的预防和治序中，硒已被确定有重要作用。经过数十年的研究，在下列方面取得重大进展： (1)硒的生物学作用。GShPx由4个含1个原子硒形成硒代半胱氨酸亚单位聚合而成。1987等Stadtman阐明此酶掺入特殊机制：一种特异激酶首先使丝氨酰tRNA磷酸化，然后此磷酸部分自发地或通过酶催化与硒化物交换、产生硒代半胱氨酴tRNA，后者物异地掺入肽链骨干，形成GSHPx。GSHPx不是体内唯一的硒酶。已发现物体内有多种硒蛋白，其中研究较为清楚的为硒蛋白P，磷酯过氧化氢谷胱甘肽过氧化物酶(PHGPx)和脱碘酶。19

3、82年Ursini等发现可直接与膜磷脂过氧化氢反应、从而保护生物膜的PHGPx。PHGPx在催化过程中硒起作用，活性中心是Se代半胱氨酸(SeCys)。PHGPx是组织中的一种不同于GSHPx的酶，它与GSHPx有着不同的底物选择性。在生物系统中，PHGPx处理亲脂性的处于水脂界面的脂质过氧化物如磷脂、生物膜，而GSHPx处理亲水性过氧化物及自由脂肪酸过氧化氢。硒酶的代谢功能是细胞所必需的，因是引起氧代谢和解毒机理的一部份。机体在很多生理反应中应用活性氧，如脂肪酸和醇氧化、分子羟化作用、花生四烯酸代谢物的形成(血小板中12HPETE转化成12HETE)、甲状腺素的生物合成和在吞噬作用中。活性氧

4、的细胞内浓度必须控制，因除上述有益功效外，活性氧可能对细胞结构和重要组成有害，引起氧化损害，如脂质过氧化、酶失活、核酸变性。有机体的体内平衡依靠金属酶(以及硒酶)和自由基清除剂的效能来维持。自由基清除剂有亲脂维生素E、小分子清除剂如维生素C和还原型谷胱甘肽。此系统的干扰，如缺硒所致GSHPx活力失去，将引起生化紊乱；如其他防御机制不能补偿，将引起临床上“过氧化”、“氧化”或“自由基”疾病。其他硒重要生化作用已确定有：若干外源性有机和无机化合物的代谢受硒状态的影响。缺硒时，若干外物如药物、杀昆虫剂或卤化烃的毒性通过毒性氧衍生物的产生而加重。补硒通过GSHPx、肝脏外物代谢酶(特别含硫醇酶)更全面

5、性作用和谷胱甘肽代谢的调节作用，减轻药物、抗菌素和实验致癌剂的毒性作用。Se能很有效地预防镉、汞、铅、砷或顺铂暴露所致毒性作用。另硒一重要生化活性为动物和人炎症和免疫反应中的调节作用。吞噬细胞的趋化性、游走、摄入和杀真菌作用已清楚地证实依赖天噬细胞中硒水平。人中性白细胞用硒培养刺激吞噬和杀菌作用，但大剂量硒起抑制作用。缺硒动物易感梁，硒状态与抵抗力呈正相关。严重硒缺乏危及T细胞依赖免疫功能。缺硒减少抗体反应。补硒增强脾脏NK细胞活力。硒在一定水平有抗肿瘤活性。此活性通过GSHPx媒介，或由于维持细胞内还原谷胱甘肽库。前已提及硒在各种不同水平与花生烯酸的代谢有关。在环加氧酶途径中，硒调节凝血噁烷

6、A2(前聚集和血管收缩代谢物)与前列腺素PGI2(抗聚集和血管扩张代谢物)间的平衡量，对血小板聚集有重要作用。1979年，VanRig等报道在人类肌肉中分子量为10kda的硒蛋白，与缺硒出现的肌肉营养不良有关。1984年Bleau等报道在人类精子中验明角蛋白类硒蛋白，有维持鞭毛的完整性的职责并已在缺硒引起不孕症的病例中证实。Shrauzer(1988、1984)和Vernie(1984)研究硒对肿瘤细胞的抗增殖作用；此作用部分由于当给硒超过营养(或药理)剂量时，形成一种蛋白质合成抑性代谢物硒代二谷胱甘肽。1987年于树玉等实验证明硒对肿瘤细胞的分化和增殖有调节剂作用：cGMP减少，cAMP增加

7、。甲状腺激素作用的第一步是前激素T4脱碘转变为具有生物活性的T3，型甲腺原氨酸脱碘酶在大鼠中催化供给主要大部的T3，1991年Berry等研究结果显示硒引起此含硒脱碘酶的生化作用。硒蛋白P为肝脏分泌的一种糖蛋白。早在1977年Herrman怀疑其存在。直到1987Yang等才首先自大鼠血浆用免疫亲和层析分离。分子量为57000，脱糖基化后为43000。每分子含7510硒半胱酸，此硒占全部硒蛋白P中的硒。RIA测定大鼠血浆浓度为26gml。1988年Behne等认定其生物作用为运输硒。(2)医学中硒的重要性。真正或严重硒缺乏发生于严重缺硒地区(如中国和新西兰的若干地区)或硒摄入贫乏，如全肠胃道外

8、营养病人或营养不良者，生化紊乱包括硒水平和GShPx活性低下及某些细胞不能代谢H2O2，巨细胞症，溶血，血清中反映肚脏和肌肉功能的酶(ASAT，ALAT，CK)增加。临床症状有骨骼肌肉营养不良、指甲异常、皮肤和毛发脱色，及最后心肌病，往往会导致死亡。除已确立的心肌病外，这些异常服各种形式的硒，在100500gSed，能恢复。预防硒缺乏在全肠胃道外营养病人或营养不良者中，可补硒50100gSed达到目的。大骨节病也是一种缺硒地方病，严重影响居民的健康和儿童的正常生长。1984年李崇正等在第3届国际硒生物学和医学讨论会(北京)上报道口服亚硒酸钠和维生素E治疗310岁儿童大骨节病有显着疗效。早期儿童

9、期预防，效果较佳。1984年杨福愉等在讨论会(北京)上报道对大骨节病的生化考察发现红细胞膜含有结合硒，而且患儿红细胞膜结合硒含量明显低于对照，同时膜流动性、NaKATP酶活性低于对照组。1986年杨福愉等还发现，在离体情况下，亚硒酸钠有明显防止红细胞因老化而导致的溶血作用，它能稳定红细胞膜骨架，防止收缩蛋白(Spectin)从膜上解离下来。1987年杨福愉、林治焕等发现潜伏期克山病病人红细胞骨架蛋白与膜结合程度明显低于对照。又对克山病患者心肌线粒体结构与功能测试了10项指标，结果表明心肌线粒体呈现明显的损伤与异常，提出克山病是一种心肌线粒体病。边缘性硒缺乏状态较以前想像更为广泛。1987年Ho

10、tz提出的“过氧化”或“自由基疾病”，已经Neve(1987、1991)和许多学者研究发现硒较正常为低。已报道与硒缺乏有关的疾病有癌症、冠心病、非阻塞性心肌病、高血压病、脑血管疾病、肝病特别酒精性肝硬化、肌强直营养不良、Dunchenne肌肉营养不良、新生儿和早产儿贫血、婴儿猝死、Glanzmann血小板机能不全、Batten病、Down综合征(21三体综合征)、衰老、痤疮、类风湿性关节炎、风湿性关节炎、神经元蜡样质脂褐质沉积病、艾滋病、白内障、急性胰腺炎、囊性纤维化、肾功能衰竭、男性不孕症等。(3)人体硒状况及其测定。人体硒状况如用各种生化指标评定在世界各地变化甚大。此情境为硒摄入量不同之结

11、果，硒摄入依赖于土壤中、然后食物中硒含量及生物利用度。此外，生理影响如年龄(20岁以下和60岁以上)，妊娠或授乳及许多病理情况也有影响硒指标的倾向。常用血清(或血浆)或全血硒的测定，也有测发或指甲硒。1988年Neve等观察补硒代甲硫氨酸前后血浆、红细胞和尿硒及血浆、红细胞和血小板中GSHPx，结论血浆硒和尿硒为最敏感的指标。1991年Neve谓有缺硒国家(中国、新西兰)的某些缺硒地区血浆硒一般在2030gSeL，而富硒国家如美国、加拿大、挪威、日本一般在100200gSeL。世界各地硒摄入范围为25150gSed。(4)人的硒需要量和最大安全摄入量。对于硒缺乏防治的补硒推荐应用量，已如前所述

12、。人体需要量，国际上多采用美国国家科学委员会推荐量：5020gd。1989年杨光圻研究结果：成人(男、女)膳食最低需要量为17gd，安全膳食最低需要量为22gd；成人(男)膳食生理需要量为40gd，安全膳食生理需要量为50gd。建议用50gd作为膳食供给量标准。人的最大安全摄入量，1989年杨光圻研究结果：中国高硒地区近550gd，而一般地区近400gd。据1983年Goodwin Jr口服摄硒超过0102mgkgd始有中毒现象。所以较高量补硒应在医师的临督下进行。【参考文献】： 1 杨福愉，等克山病是一种心肌线粒体病，生物化学与生物物理进展，1987，(2)：42 2杨福愉，等Abnorma

13、tities of erythrocyte membranes frofn Patients with Kaschin-Beck diseasein Comb GF，Jretal(editors)：Selenium in biology and medicine； Third international symposium，Beijing，the PeoplesRepublic of ChinaPart BAvi1987，947 956 3 李崇正，等Sodium selenite as a preventivemeasure for Kascfhin-Beck Disease as eval

14、uated in X-raystudiesIbid，1987，934937 4 杨光圻(执笔)人的硒需要量研究，中国地方病学杂志，1989，8：298 5Dhur A.et al. Relationship between selenium,immunity and ressistance against infection. Comp Biochem Physiol. ,1990,96C:271 6 Specificity of selenium uptake by selenoproteins. Nutr Rev. , 1991,49:62 7 Berry MJ. Selenocysteine confers the biochemical Properties Characteristic of the type I iodothyronine deiodinase. J Biol Chem. ,266:14155 8 Burk RF. Moleculax bi