生物微量元素——硒，本文主要内容关键词为：微量元素论文,生物论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
迄今为止，人类已在生物体内发现了十几种微量元素。它们虽然含量很少，但对生物体的生理活动却有非常重要的意义。这些元素中人们比较熟悉的有铁、碘、锌等。这里介绍另外一种微量元素——硒。
硒在地壳中的丰度按重量计约为地壳的0.00007％， 主要存在于煤、石油中，海水、土壤中也有一定含量。作为生物必需元素，硒主要以含硒蛋白质的形式存在于生物体内。人们从哺乳动物、微生物中检测到的含硒氨基酸主要有两种：硒代半胱氨酸和硒代蛋氨酸。哺乳动物体内的含硒蛋白质主要由硒代半胱氨酸组成，约占总硒量的80％。微生物和植物体内的含硒蛋白质主要由硒代蛋氨酸组成。生物体内还有少量硒以其他形式存在，如动物体内的键合脂肪酸蛋白，某些植物体内的硒多糖。主要介绍动物特别是人体内硒与生理生化过程的关系。
目前，从生物组织中已经分离纯化了的含硒蛋白质有十几种。动物体内的含硒蛋白质可分为酶类和非酶类两大类。已知的对哺乳动物有重要生理意义的硒酶有四类：谷胱甘肽过氧化物酶（GSH—Px）， 磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化物酶（PHG—Px）， 血浆谷胱甘肽过氧化物酶（PGSH—Px），Ⅰ型碘甲状腺5＇脱碘酶（IT[,4]5＇D）。 重要的非酶类硒蛋白质主要有硒蛋白P。
在生物体内，硒的生物效应是多方面的，其中最重要的是硒的抗氧化性，尤其是针对活性氧及其衍生物的抗氧化性。众所周知，绝大多数生命的存在依赖于氧，但氧也可以对生命造成氧化损伤。这是因为细胞进行呼吸作用时，氧经呼吸链旁路反应可生产活性氧，包括自由基如O[,2]·、HO·、HOO和非自由基含氧物如H[,2]O[,2]、ROOH等。 正常情况下，活性氧生产量占细胞总耗氧量的1％。 活性氧可进攻或氧化各种大分子或生物结构，造成机体损伤。如自由基可进攻细胞膜组分——磷脂中的不饱和脂肪酸，引发一系列自由基链式反应，生成多种脂质过氧化物，其后果是膜的结构和功能改变，损伤。自由基也可以与核酸等大分子作用产生生物自由基，其后续反应可给机体造成损害。如HO·、可加成到嘧啶碱的双键上形成嘧啶自由基：
又如，自由基可以从DNA的戊糖部分提取氢，形成戊糖自由基。 碱基自由基和戊糖自由基均可发生次级反应， 造成DNA碱基降解或缺失，氢键破坏甚至主链断裂。从而改变核苷酸结构或排列，破坏其携带的遗传信息，造成蛋白质合成异常，引起细胞突变。可见，活性氧特别是自由基是生物体内的活泼的不确定因素，能造成机体结构或功能异常。人们已发现多种疾病与体内活性氧特别是氧自由基有密切关系，如癌症、白内障，动脉硬化，胆色素类结石，克山病等。人的衰老也与活性氧有很大关系。
活性氧化物对生物体如此有害，生物体内必定已进化出一套系统来防御它，这就是抗氧化防御体系。它包括抗氧化酶，如超氧化岐化酶（SOD），还有非酶抗氧化物。在生物机体的抗氧化防御体系中， 含硒化合物引起了重要作用。
如PHG—Px，GSH—Px的功能在于催化谷胱甘肽（GSH ）还原机体内的过氧化物：
2GSH＋ROOH─→GSSG＋ROH＋H[,2]O 硒代半胱氨酸为酶的活性部位。二者虽然催化机理相同，但GSH—Px 主要作用于细胞液中的亲水性过氧化物，PHG—Px则作用于膜上的活性氧化物。硒蛋白P合成于肝脏，分泌到血液中，能清除血液中的活性氧化物。
硒化合物与自由基作用而保护蛋白质等大分子的机理在于它们能优先与自由基作用。鉴于硒化合物的这种功能，动物体内缺硒，可能会引发一些活性氧化物所引起的疾病。
1.白内障 各种类型的白内障发病的主要原因是眼晶状体的氧化损伤。在白内障患者眼组织中，过氧化氢含量比正常人多2～3倍。内环境产生的各种活性氧化物都能触发晶状体的脂质过氧化，由此产生的自由基又进一步氧化蛋白质，从而导致白内障。体内缺硒会破坏活性氧化物的代谢平衡，造成其积累而发生白内障。在老年性白内障晶状体中硒浓度仅为正常人的1·6[－1]。
2.癌症 自由基尤其是活性氧自由基在复杂的多步癌变过程中起重要作用。癌变的诱发和促进阶段均有自由基参与。含硒物质能阻止自由基的积累，无疑对癌症具有防御作用。研究表明，硒对肿瘤细胞有促进分化，抑制分裂的双向调节作用。国内外学者对许多不同地区的研究发现，肿瘤的发生、死亡率与硒的地理分布呈负相关关系。江苏启东县是我国有名的肝癌高发区，当地土壤中硒含量低。对该县进行的补硒预防肝病的实验表明：补硒能降低肝炎和肝癌的发病率（见表）。
3.克山病 这是一种以心肌细胞线粒体损伤为主要病变的地方病。直接引发克山病心肝细胞损害的因子是活性氧自由基。调查发现，亚急型克山病患者心肌自由基含量明显增加，而SOD，GSH—Px浓度低。科学工作者分析了克山病区及非病区人群血、发、尿及粮食样品中硒含量。结果显示，病区人群内外环境均处于贫硒状态。克山病的发生还与另一种硒酶——IT[,4]5＇D有关。
甲状腺激素是对人生命活动有重要功能的内激素，它包括3，5， 3＇，5＇—四碘甲状腺原氨酸（T[,4]）和3，5，3 ＇—三碘甲状腺原氨酸（T[,3]）。真正起甲状腺激素作用的是T[,3]，但T[,3]有85 ％以上由T[,4]在IT[,5]5＇D作用下脱碘而来：
可见IT[,4]5＇D的活性对甲状腺激素的生理功能有重要意义。早在80年代初，我国学者就注意到亚急性克山病患者血清T[,4] 水平明显高于正常人。后来发现，这是因为病人体内缺硒，IT[,4]5＇D浓度稀，活性低，不能正常地将T[,4]转化为T[,3]，从而引发疾病。缺硒是引发克山病发病的另一诱因。 针对这一情况， 国内学者在克山病区进行了用Na[,2]SeO[,3]补硒的疗法，取得了理想的治疗效果。
由此可见，硒与动物生命活动有重要关系。研究还发现，硒能提高机体免疫力。缺硒时，体液免疫反应时间延迟，巨噬细胞减少，巨噬细胞与中性粒细胞杀灭能力降低，甚至影响后代免疫力。
因此，生物体必须涉取一定量的硒，以维持硒的代谢与平衡。硒在黄芪属，苜蓿属植物中含量较高。湖北恩施是世界著名富硒区，有人从当地产的大蒜和箬叶中提取出了硒多糖。它是一种良好的补硒剂，而且还有提高GSH—Px活性，降低脂质过氧化产物——丙二醛的含量， 增强红细胞抗过氧化氢氧化损伤的能力和生理功效。