現(xiàn)代科技綜述知識(shí)文庫(kù)：人類硒生物學(xué)

1、現(xiàn)代科技綜述系列人類硒生物學(xué)科技是人類區(qū)別于動(dòng)物的重要文明之一，是人類對(duì)自然規(guī)律研究和利用的學(xué)科。本文提供對(duì)科技基本概念“人類硒生物學(xué)”的解讀，以供大家了解。人類硒生物學(xué)1817年瑞典Berzelius發(fā)現(xiàn)硒。長(zhǎng)時(shí)期以來硒被認(rèn)為是一種對(duì)人類和動(dòng)物有毒的元素。1957年Schwarz、Flotz用硒預(yù)防營(yíng)養(yǎng)缺乏疾病，表明硒是動(dòng)物體所必需，但此作用受維生素E和含硫氨基酸的影響。1973年Rotruck等發(fā)現(xiàn)硒是破壞過氧化物的谷胱甘肽過氧化物酶(GSHPX)活性位點(diǎn)重要成份。70年代初，中國(guó)的克山病研究工作者發(fā)現(xiàn)克山病與人群缺硒有關(guān)及硒有預(yù)防作用。1979年VanRig等報(bào)道長(zhǎng)期腸胃道外營(yíng)養(yǎng)病人的缺

2、硒引起肌肉營(yíng)養(yǎng)不良。此后在許多人群中認(rèn)定邊緣性或顯著性貧硒狀態(tài)。在人的多種慢性及或退化性疾病的預(yù)防和治序中，硒已被確定有重要作用。經(jīng)過數(shù)十年的研究，在下列方面取得重大進(jìn)展： (1)硒的生物學(xué)作用。GShPx由4個(gè)含1個(gè)原子硒形成硒代半胱氨酸亞單位聚合而成。1987等Stadtman闡明此酶摻入特殊機(jī)制：一種特異激酶首先使絲氨酰tRNA磷酸化，然后此磷酸部分自發(fā)地或通過酶催化與硒化物交換、產(chǎn)生硒代半胱氨酴tRNA，后者物異地?fù)饺腚逆湽歉桑纬蒅SHPx。GSHPx不是體內(nèi)唯一的硒酶。已發(fā)現(xiàn)物體內(nèi)有多種硒蛋白，其中研究較為清楚的為硒蛋白P，磷酯過氧化氫谷胱甘肽過氧化物酶(PHGPx)和脫碘酶。19

3、82年Ursini等發(fā)現(xiàn)可直接與膜磷脂過氧化氫反應(yīng)、從而保護(hù)生物膜的PHGPx。PHGPx在催化過程中硒起作用，活性中心是Se代半胱氨酸(SeCys)。PHGPx是組織中的一種不同于GSHPx的酶，它與GSHPx有著不同的底物選擇性。在生物系統(tǒng)中，PHGPx處理親脂性的處于水脂界面的脂質(zhì)過氧化物如磷脂、生物膜，而GSHPx處理親水性過氧化物及自由脂肪酸過氧化氫。硒酶的代謝功能是細(xì)胞所必需的，因是引起氧代謝和解毒機(jī)理的一部份。機(jī)體在很多生理反應(yīng)中應(yīng)用活性氧，如脂肪酸和醇氧化、分子羥化作用、花生四烯酸代謝物的形成(血小板中12HPETE轉(zhuǎn)化成12HETE)、甲狀腺素的生物合成和在吞噬作用中?；钚匝?/p>

4、的細(xì)胞內(nèi)濃度必須控制，因除上述有益功效外，活性氧可能對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和重要組成有害，引起氧化損害，如脂質(zhì)過氧化、酶失活、核酸變性。有機(jī)體的體內(nèi)平衡依靠金屬酶(以及硒酶)和自由基清除劑的效能來維持。自由基清除劑有親脂維生素E、小分子清除劑如維生素C和還原型谷胱甘肽。此系統(tǒng)的干擾，如缺硒所致GSHPx活力失去，將引起生化紊亂；如其他防御機(jī)制不能補(bǔ)償，將引起臨床上“過氧化”、“氧化”或“自由基”疾病。其他硒重要生化作用已確定有：若干外源性有機(jī)和無機(jī)化合物的代謝受硒狀態(tài)的影響。缺硒時(shí)，若干外物如藥物、殺昆蟲劑或鹵化烴的毒性通過毒性氧衍生物的產(chǎn)生而加重。補(bǔ)硒通過GSHPx、肝臟外物代謝酶(特別含硫醇酶)更全面

5、性作用和谷胱甘肽代謝的調(diào)節(jié)作用，減輕藥物、抗菌素和實(shí)驗(yàn)致癌劑的毒性作用。Se能很有效地預(yù)防鎘、汞、鉛、砷或順鉑暴露所致毒性作用。另硒一重要生化活性為動(dòng)物和人炎癥和免疫反應(yīng)中的調(diào)節(jié)作用。吞噬細(xì)胞的趨化性、游走、攝入和殺真菌作用已清楚地證實(shí)依賴天噬細(xì)胞中硒水平。人中性白細(xì)胞用硒培養(yǎng)刺激吞噬和殺菌作用，但大劑量硒起抑制作用。缺硒動(dòng)物易感梁，硒狀態(tài)與抵抗力呈正相關(guān)。嚴(yán)重硒缺乏危及T細(xì)胞依賴免疫功能。缺硒減少抗體反應(yīng)。補(bǔ)硒增強(qiáng)脾臟NK細(xì)胞活力。硒在一定水平有抗腫瘤活性。此活性通過GSHPx媒介，或由于維持細(xì)胞內(nèi)還原谷胱甘肽庫(kù)。前已提及硒在各種不同水平與花生烯酸的代謝有關(guān)。在環(huán)加氧酶途徑中，硒調(diào)節(jié)凝血噁烷

6、A2(前聚集和血管收縮代謝物)與前列腺素PGI2(抗聚集和血管擴(kuò)張代謝物)間的平衡量，對(duì)血小板聚集有重要作用。1979年，VanRig等報(bào)道在人類肌肉中分子量為10kda的硒蛋白，與缺硒出現(xiàn)的肌肉營(yíng)養(yǎng)不良有關(guān)。1984年Bleau等報(bào)道在人類精子中驗(yàn)明角蛋白類硒蛋白，有維持鞭毛的完整性的職責(zé)并已在缺硒引起不孕癥的病例中證實(shí)。Shrauzer(1988、1984)和Vernie(1984)研究硒對(duì)腫瘤細(xì)胞的抗增殖作用；此作用部分由于當(dāng)給硒超過營(yíng)養(yǎng)(或藥理)劑量時(shí)，形成一種蛋白質(zhì)合成抑性代謝物硒代二谷胱甘肽。1987年于樹玉等實(shí)驗(yàn)證明硒對(duì)腫瘤細(xì)胞的分化和增殖有調(diào)節(jié)劑作用：cGMP減少，cAMP增加

7、。甲狀腺激素作用的第一步是前激素T4脫碘轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂猩锘钚缘腡3，型甲腺原氨酸脫碘酶在大鼠中催化供給主要大部的T3，1991年Berry等研究結(jié)果顯示硒引起此含硒脫碘酶的生化作用。硒蛋白P為肝臟分泌的一種糖蛋白。早在1977年Herrman懷疑其存在。直到1987Yang等才首先自大鼠血漿用免疫親和層析分離。分子量為57000，脫糖基化后為43000。每分子含7510硒半胱酸，此硒占全部硒蛋白P中的硒。RIA測(cè)定大鼠血漿濃度為26gml。1988年Behne等認(rèn)定其生物作用為運(yùn)輸硒。(2)醫(yī)學(xué)中硒的重要性。真正或嚴(yán)重硒缺乏發(fā)生于嚴(yán)重缺硒地區(qū)(如中國(guó)和新西蘭的若干地區(qū))或硒攝入貧乏，如全腸胃道外

8、營(yíng)養(yǎng)病人或營(yíng)養(yǎng)不良者，生化紊亂包括硒水平和GShPx活性低下及某些細(xì)胞不能代謝H2O2，巨細(xì)胞癥，溶血，血清中反映肚臟和肌肉功能的酶(ASAT，ALAT，CK)增加。臨床癥狀有骨骼肌肉營(yíng)養(yǎng)不良、指甲異常、皮膚和毛發(fā)脫色，及最后心肌病，往往會(huì)導(dǎo)致死亡。除已確立的心肌病外，這些異常服各種形式的硒，在100500gSed，能恢復(fù)。預(yù)防硒缺乏在全腸胃道外營(yíng)養(yǎng)病人或營(yíng)養(yǎng)不良者中，可補(bǔ)硒50100gSed達(dá)到目的。大骨節(jié)病也是一種缺硒地方病，嚴(yán)重影響居民的健康和兒童的正常生長(zhǎng)。1984年李崇正等在第3屆國(guó)際硒生物學(xué)和醫(yī)學(xué)討論會(huì)(北京)上報(bào)道口服亞硒酸鈉和維生素E治療310歲兒童大骨節(jié)病有顯著療效。早期兒童

9、期預(yù)防，效果較佳。1984年楊福愉等在討論會(huì)(北京)上報(bào)道對(duì)大骨節(jié)病的生化考察發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞膜含有結(jié)合硒，而且患兒紅細(xì)胞膜結(jié)合硒含量明顯低于對(duì)照，同時(shí)膜流動(dòng)性、NaKATP酶活性低于對(duì)照組。1986年楊福愉等還發(fā)現(xiàn)，在離體情況下，亞硒酸鈉有明顯防止紅細(xì)胞因老化而導(dǎo)致的溶血作用，它能穩(wěn)定紅細(xì)胞膜骨架，防止收縮蛋白(Spectin)從膜上解離下來。1987年楊福愉、林治煥等發(fā)現(xiàn)潛伏期克山病病人紅細(xì)胞骨架蛋白與膜結(jié)合程度明顯低于對(duì)照。又對(duì)克山病患者心肌線粒體結(jié)構(gòu)與功能測(cè)試了10項(xiàng)指標(biāo)，結(jié)果表明心肌線粒體呈現(xiàn)明顯的損傷與異常，提出克山病是一種心肌線粒體病。邊緣性硒缺乏狀態(tài)較以前想像更為廣泛。1987年Ho

10、tz提出的“過氧化”或“自由基疾病”，已經(jīng)Neve(1987、1991)和許多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)硒較正常為低。已報(bào)道與硒缺乏有關(guān)的疾病有癌癥、冠心病、非阻塞性心肌病、高血壓病、腦血管疾病、肝病特別酒精性肝硬化、肌強(qiáng)直營(yíng)養(yǎng)不良、Dunchenne肌肉營(yíng)養(yǎng)不良、新生兒和早產(chǎn)兒貧血、嬰兒猝死、Glanzmann血小板機(jī)能不全、Batten病、Down綜合征(21三體綜合征)、衰老、痤瘡、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、神經(jīng)元蠟樣質(zhì)脂褐質(zhì)沉積病、艾滋病、白內(nèi)障、急性胰腺炎、囊性纖維化、腎功能衰竭、男性不孕癥等。(3)人體硒狀況及其測(cè)定。人體硒狀況如用各種生化指標(biāo)評(píng)定在世界各地變化甚大。此情境為硒攝入量不同之結(jié)

11、果，硒攝入依賴于土壤中、然后食物中硒含量及生物利用度。此外，生理影響如年齡(20歲以下和60歲以上)，妊娠或授乳及許多病理情況也有影響硒指標(biāo)的傾向。常用血清(或血漿)或全血硒的測(cè)定，也有測(cè)發(fā)或指甲硒。1988年Neve等觀察補(bǔ)硒代甲硫氨酸前后血漿、紅細(xì)胞和尿硒及血漿、紅細(xì)胞和血小板中GSHPx，結(jié)論血漿硒和尿硒為最敏感的指標(biāo)。1991年Neve謂有缺硒國(guó)家(中國(guó)、新西蘭)的某些缺硒地區(qū)血漿硒一般在2030gSeL，而富硒國(guó)家如美國(guó)、加拿大、挪威、日本一般在100200gSeL。世界各地硒攝入范圍為25150gSed。(4)人的硒需要量和最大安全攝入量。對(duì)于硒缺乏防治的補(bǔ)硒推薦應(yīng)用量，已如前所述

12、。人體需要量，國(guó)際上多采用美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)推薦量：5020gd。1989年楊光圻研究結(jié)果：成人(男、女)膳食最低需要量為17gd，安全膳食最低需要量為22gd；成人(男)膳食生理需要量為40gd，安全膳食生理需要量為50gd。建議用50gd作為膳食供給量標(biāo)準(zhǔn)。人的最大安全攝入量，1989年楊光圻研究結(jié)果：中國(guó)高硒地區(qū)近550gd，而一般地區(qū)近400gd。據(jù)1983年Goodwin Jr口服攝硒超過0102mgkgd始有中毒現(xiàn)象。所以較高量補(bǔ)硒應(yīng)在醫(yī)師的臨督下進(jìn)行。【參考文獻(xiàn)】： 1 楊福愉，等克山病是一種心肌線粒體病，生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展，1987，(2)：42 2楊福愉，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 楊光圻(執(zhí)筆)人的硒需要量研究，中國(guó)地方病學(xué)雜志，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