含硒化合物研究进展

1、含硒化合物研究进展中国新药杂志2000年第3期第9卷综述作者：郭利悻榴红单位：军事医学科学院毒物药物研究所，北京100850关键词：硒；硒蛋白；含硒化合物；新药摘要硒是一种重要的食物源抗氧化剂，在体内以硒代半胱氨酸形式参与谷胱甘肽过氧化物酶、碘化甲腺原氨酸脱碘酶等多种蛋白质的形成，具有重要的生理学作用。含硒化合物具有多种药理活性，HoMePAESei第1个口服有效的含硒抗高血压药物，ebselen已作为缺血性卒中的治疗药物进入出期临床，其他还有抗炎、抗癌等多种含硒化合物在研究之中。PROGRESSINSTUDIESOFSELENIUM-CONTAININGCOMPOUNDSGuoLiYunLi

2、uhong(InstituteofPharmacology,AcademyofMilitarySciences,Beijing100850ABSTRACTSeleniumisanimportantdietaryantioxidantwithphysiologicalactions.Ittakespartintheformationofsomecrucialproteinssuchasglutathionineperoxidase,iodothyronine5'-deiodinase,andthioredoxinreductaseintheformofselenocysteine.Som

3、eselenium-containingcompoundswithpharmacologicalactiviteshavebeenstudiedforthepotentialuseintreatmentofhypertension,inflammation,andcancer.KEYWORDSSelenium;Selenoprotein;Selenium-containingcompound;Newdrug硒是人体必需的微量元素，长期以来一直被看作是重要的食物源抗氧化剂，食物中缺硒会引起一系列疾病，如癌症、心脏病、关节炎和免疫系统功能紊乱等。流行病学调查结果表明适量补硒有益人体健康。近年来的研

4、究发现它还是一些酶活性部位的基本组成部分，这些酶包括谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）硒酶家族，具有清除氢过氧化物，防止细胞损伤的作用因此硒的药理学、生物学和生物化学性质引起了人们的兴趣，含硒药物的开发已成为一个研究热点。1哺乳动物体内的硒蛋白哺乳动物体内的硒主要以硒代半胱氨酸（SeCys）的形式参与蛋白组成，SeCys也因其重要性被称作第21个氨基酸。用Se缺乏大鼠模型和75Se标记物，可测出极低浓度的含硒化合物，目前在大鼠体内已分离出27种含硒蛋白，相对分子质量为8116ku3二主要的硒蛋白有以下几种。1.1 GPxGPx是哺乳动物体内第一个被证实含硒的蛋白质，分为4种：经典四聚体GPx,主要存

5、在于红细胞和组织中；血浆GPx;主要出现在胃肠道的GPx;单聚磷脂氢过氧化物GPx,能特异性降解膜结合磷脂氢过氧化物。1.2 碘化甲腺原氨酸脱碘酶（5'ID）5'ID是一类重要的含硒酶，可调节T3和丫丁3的合成和其后的代谢。I型5'ID主要催化甲状腺素脱碘成为三碘甲腺原氨酸。近来又发现出型5'ID中也含有硒。1.3 硫氧还蛋白还原酶硫氧还蛋白还原酶(thioredoxinreductase)是一个含SeCys的黄素酶，能催化NADPK赖的硫氧还蛋白的还原。突变的硫氧还蛋白还原酶缺少C终端的SeCys-Gly残基，不能还原硫氧还蛋白，但对其他底物仍保留还原酶活性，

6、表明SeCys是还原硫氧还蛋白所必需的。1.4 硒蛋白P硒蛋白P(Se-P)在70年代后期被鉴定为一种与血浆GPx有别的含硒蛋白质。克隆和测定鼠肝、心和脑的Se-PcDNA氨基酸顺序表明这些基因有10个硒半胱氨酸残基编码。在动物缺硒过程中Se-P的减少要低于GPx，但给动物补硒时Se-P的增加要先于GPx,尽管Se-P的功能尚不清楚，但其功能更为重要。1.5 硒蛋白W硒蛋白W(Se-W)是从补充硒的大鼠肌肉中纯化出来的一种含硒的低相对分子质量蛋白质，有4种不同形式。1.6 前列腺上皮和精子细胞核中的2种新的硒蛋白在大鼠体内标记75Se,然后用SDS-PAGE电泳分离，在睾丸精子细胞核中检测到一

7、种特异的34ku的蛋白。在前列腺的腺体上皮细胞中观察到一个标记相对强的15ku蛋白质，约占与蛋白质结合物75Se的2/3。氨基酸分析表明2种化合物均含硒，以SeCys的形式存在。当硒摄入不足时，其形成优先于GPx,这说明它具有生理意义。2具有药理活性的含硒化合物流行病学、生物化学和药理学研究的迅速发展和相互渗透已清楚地表明了硒对人体的重要性，这也进一步推动了对硒同化作用和代谢的生化途径的研究。一个最明显的例证是美国NIH的大数据库中最近列出了30多个有关硒代谢的项目。而较鲜为人知的是，在过去的20年间已开展了一些含硒药物的研究，合成了许多有机硒化合物。2.1 具有抗高血压活性的含硒化合物多巴胺

8、3单氨合酶(DBM)是儿茶酚胺代谢的关键酶，能调节周围肾上腺素能活性。一些DBM导的抑制剂和假底物具有抗高血压活性，因而DBM是一个有希望的治疗靶点。May等据此设计合成了苯基氨乙基硒(PAESe)作为DBM勺底物类似物。PAESe能启动和增殖肾上腺素能小管中的还原型抗坏血酸盐的循环。体内动力学实验表明，对原发性高血压大鼠模型腹膜下给药时，PAESeM剂量依赖性的抗高血压活性。PAES咻内药理作用位点是肾上腺素能神经终端。与其他作用于周围神经系统的药物一样，PAESe的CNSg过性常会引起不良反应，而且作为高血压这类慢性病的治疗药物最好能口服给药，因此有必要开发同时具高口服活性和低CNSg过性

9、的含硒抗高血压药。May等对PAESe®行结构修饰，发现苯环羟基化能改变这类硒化物的亲脂性，降低其CNS透过性，并成功地发现了4-OH-a-CH3PAESe(HOMePAESe)HOMePAESt第1个口服有效的含硒抗高血压药物，但其抗高血压活性持续时间较短，只有34h,因此需多次用药才能维持疗效。2.2 有抗炎活性的含硒化合物2.2.1 ebselenebselen是目前研究最广泛的含硒化合物，化学名为2-苯基-1,2-苯并异硒口比咯-3(2H)-酮。ebselen具有与GPx相似的酶活性，它有多种治疗作用及极低的毒性，尤其是在抗炎和抗氧化方面。金属硫蛋白(MT)与体内锌的储存和分

10、布密切相关，这一功能源于MT中锌簇的独特性质，它通过氧化还原机制将疏基配体氧化，从而释放出锌。实验数据表明，ebselen异硒口比咯环上的硒可与MT中的S-Zn键反应，反应是化学定量的，而且反应非常迅速(t1/2<1min)。尽管ebselen与谷胱甘肽反应更迅速，tiL<1s,但在谷胱甘肽存在下仍可与MT反应，说明该反应在体内亦可进行。这些发现证明了ebselen新的作用方式，表明ebselen可用于治疗与锌有关的疾病。该研究结果对今后锌的利用和分布的研究有指导意义。ebselen还能抑制过氧亚硝酸盐引起的溶血。过氧亚硝酸（基）是一个极强的生物氧化剂，是炎症反应中的一个毒性介质。

11、它对疏基、抗坏血酸、脂类、氨基酸和核酸等多种分子都有强氧化性，并能引起DNA链断裂。ebselen可与过亚硝酸基迅速反应，二级反应速率为2.8X10-1/（mol*s）,从而可抑制过氧亚硝酸基引起的溶血。目前日本正进行ebselen出期临床试验，以评估其对缺血性卒中治疗效果。2.2.2 硒代氨基酸Roussyn等比较了ebselen,SeCys和硒代甲硫氨酸（SeMet）与其相应硫化物的抗氧化活性。研究发现0.1mmol/L的SeMet和1mmol/L的SeCys比相应硫化物能更有效地降低50mol/L过氧亚硝酸基引起的pKSDNA的开环形式，而且0.1mmol/LSeMet能抑制75%勺DN

12、A单链断裂。这些研究结果表明含硒化合物，尤其是SeMet比相应硫化物能更有效地保护DNA不受过氧亚硝酸基引起的损伤。这或许是多种病理条件下（如炎症、吸烟引起的损伤及NO等血管舒张剂引起的毒性等），蛋白中含硒氨基酸对过氧亚硝酸基引起的基因毒保护作用的基础。在与过氧亚硝酸基的作用中，含硒化合物二级反应速率比硫代物高1001000倍，表明有机硒化合物对抗过氧亚硝酸基的作用是一个多机制的过程。Briviba等：10：亦研究了上述3种含硒物质对抗过氧亚硝酸基对二氢罗丹明123的氧化作用及4-OH乙酸苯酯的硝化作用的能力。其中ebselen和SeCys对过氧亚硝酸基引起氧化的保护作用较强，IC50分别为0

13、.2和0.3mol/L,而相应的硫化物IC50值达1mmol/L,几乎高2个数量级。在4-OH乙酸苯酯的硝化作用中，硒化合物也显示了较强的保护作用。2.2.3 BXT-51072和BXT-51077众所周知，谷胱甘肽及GPx途径在保护内皮细胞抗氧化中起重要作用，但胞质GPx对超氧阴离子、次氯酸和NO勺3种炎症反应介质无活性。因此Moutef等设计了一些新的具GPx活性的含硒化合物，发现其中BXT-51072和BXT-51077GPx活性最强，它们能有效抑制TNF-a引起的嗜中性白细胞对内皮细胞的粘连及活化的嗜中性白细胞刺激的内皮对vWf的释放。当有10科mol/L上述化合物存在时，上述作用被完

14、全抑制：11：o研究结果表明，BXT-51072和BXT-51077对TNF”或IL-1引起的病理状态具有治疗作用。2.3 具有抗癌活性的含硒化合物用动物肿瘤模型进行的实验研究和对人类癌症进行的流行病学研究均提示，硒是影响癌症发生危险性的因素之一。有关补硒抑制癌症发生的作用机制有不少假说，包括对抗氧化损伤、改变肿瘤的代谢、影响内皮和免疫系统、抑制蛋白合成、抑制特定的酶活性及刺激细胞凋亡等。Clark等”对1312例有皮肤基底细胞癌和皮肤鳞状细胞癌病史的患者进行了大规模多中心、双盲、安慰剂对照试验。受试患者分为2组，分别口服200g/d硒或安慰剂。试验初终点为皮肤基底和鳞状细胞癌的复发率，次终点

15、为总死亡率和各种癌症死亡率以及各种癌症的联合发病率。结果表明，补硒疗法对上述两种癌的发生无明显疗效；但对次终点分析显示，与对照组相比，补硒患者总体死亡率降低，而且总体癌症致死率明显降低，总体癌症发生率及肺癌、直肠癌和前列腺癌的发生率降低，这些结果支持补硒能降低癌症危险性的假说。今后有必要进行进一步的试验，确证补硒对癌症发生的死亡率的影响，试验中应评价剂量的影响及对女性易患的癌如乳腺癌、卵巢癌等的影响。硫氧还蛋白在人肿瘤细胞中过度表达，实验发现它与一些癌细胞的生长和转化有关，因此是一个很有希望的抗癌药物作用靶点。Engman等设计了几个有机硒化合物作为硫氧还蛋白还原酶的抑制剂并且考察了它们的细胞

16、毒性和抗癌活性，其中ebselen对人的硫氧还蛋白具有强的抑制作用，ki=2.8科mol/L,£50=4.2科mol/L;其次为化合物I,其IC50=60.1科mol/L,它对GPx的IC50=24.5mol/L。硒还能降低顺钳对癌症患者的毒性。Hu等口电采用随机、开放、自身对比的方法对41例接受含顺钳方案化疗的癌症患者进行了硒卡拉胶减低顺钳毒性的临床研究。所有患者分为2组，化疗前4d开始每天服用硒卡拉胶（相当于纯硒4000g）,连续服8d。补硒组患者血浆中Se从（70.4±21.86）科g/ml增至（157.04±60.13）科g/ml,而未发现与硒相关的毒副反

17、应。顺钳剂量为diiv6080ng/m2。结果显示化疗14d后，补硒组外周血白细胞计数（WBC期显高于对照组，GCS小消耗显著低于对照组，补硒组因白细胞下降所需输血量也低于对照组。顺钳毒性通过检查尿酶（NAG等）表示，补硒组尿酶NAG明显低于对照组。这些结果表明，在用顺钳化疗的同时服用硒能减轻顺钳引起的肾毒性和骨髓抑制，有可能提高肿瘤患者化疗治疗指数。与含硫化合物相比，相应的硒类似物抗癌活性更高，硒化钠、硒酸钠甚至SeCys,SeMet已成功地用于食物补硒剂，防止癌症发生。含硒化合物的另一重要用途是作为化学保护剂抗抗癌药物的毒副作用。硒化钠和ebselen能保护大鼠、小鼠不受顺钳的肾毒性，而不

18、影响其抗肿瘤活性。目前认为可能的机制是所形成的硒代谢物R-SeH与顺钳代谢物共价结合，从而解毒口5二近来发现，人肾癌与3-裂合酶活性有关，这一发现有利于对具有靶向和局部生物活性的抗癌药物研究。Andreadon等'合成了18个含硒的SeCys衍生物作为潜在的肾选择性前药，这些衍生物可被肾半胱氨酸共轲物3-裂合酶活化而成为含硒的化学保护剂或抗癌药物。结果显示，硒取代的L-SeCys共轲物具有低的表观Km和蛋白vmax值，因而是3-裂合酶较好的底物。苯基-和烷基-取代的硒共轲物相比，苯基取代的硒共轲物是较好的底物。硒化物的毒性和化学保护性很大程度上决定于硒化合物的化学形式，Kawamori

19、等口"致力于开发低毒性高效能的有机硒化合物，他们设计了谷胱甘肽共聚物（BSeSG）和芳基硒鼠（BSC）。对F344大鼠分别喂食对照食物或实验食物，即每克食物中含10或20gBSeSG（分别含硒1.7和3.4Wg）或10gBSC（含硒4.1Wg）。检查结肠中畸形隐窝病灶（ACF）及前列腺素E（PGE2）,COX-1,COX-2和GST-muW水平，结果，BSE组抑制37%ACF喂食BSeSG勺大鼠氧化偶氮基甲烷（AOM）引发的结肠ACF频率较对照组分别降低41啼口61%BSeSGl抑制21%88%勺PGE生成，抑制结肠粘膜中18%-60%勺COX-2合成，而且BSeSGt结肠木膜中GS

20、T-mu®白活Tfet曾加30唳32%这些数据表明新合成的BSeSM能是一个有希望的结肠癌化学保护剂。与硒有关的无机物研究也取得了一些进展。Zhao等'合成了Pd（en）Cl22（bpse）（NO3）2,其中en为亚乙烯基二胺，bpse为2（3-甲基一4-口比咤基）硒。用小鼠白细胞L1210和人直肠肾上腺癌HCT8细胞学考察其抗癌活性，结果表明该药又这两种癌细胞系均具有较低的IC50值，且其对HCT8细胞学的IC50值比顺钳的低。3讨论硒在许多关键的体内代谢过程中起重要作用，硒缺乏会引起严重后果，因此利用硒独特的化学和生物化学性质来开发新的治疗药物已越来越引起人们的关注。很显

21、然，硒同化作用和清除作用的代谢途径在正常、健康的人体内应是有活性的。因此，含硒药物中硒本身并不代表一种代谢异常的化学结构，但从代谢的角度看可能比一些药物结构中的杂环结构生物匹配性更高。开发含硒药物，必须关注在治疗所需的剂量水平可能引起的毒性。已有报道证明，经过精心设计的含硒药物在药理活性的剂量水平不具有硒毒性。而且近来研究显示硒能降低顺钳对癌症患者的肾毒性和骨髓抑制作用，第一个口服有效的含硒抗高血压药物已成功开发，这一切都将激励人们更努力地设计含硒药物，为人类造福。参考文献1, GregusZ,PerjesiP,GyurasicsA.Enhancementofseleniumexcretion

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