硒的生理功能及抗氧化作用—现代营养学

硒（selenium）元素最早在1817年发现，1957年Schwarz发现硒能阻止大白鼠食饵性肝坏死。我国科研人员于20世纪70年代发现补硒能有效地预防克山病，从而进一步肯定了硒是人体必需的微量元素。

5.3.4.1　代谢

1.分布　硒广泛分布于所有的组织和器官中，肾中的硒浓度最高，肝脏次之，血液中相对低一些。肌肉中的硒含量占人体总硒量的一半。肌肉、肾、肝脏和血液是硒的组织贮存库。硒在人体内总量为3～20mg。有实验表明硒与肌红蛋白、细胞色素C、肌酶、肌球蛋白、醛缩酶以及核蛋白结合后发挥生理作用。

可以将硒在体内分为两个代谢库：一个是硒调节代谢库，包括体内除了硒蛋氨酸（SeMet）以外的所有形式硒。硒蛋白在此库内合成，由机体硒含量多少进行调节，即低硒时硒蛋白合成减少，补充硒时合成增加，直至硒蛋白的数量饱和。另一个是SeMet代谢库（硒非调节贮存库），仅有SeMet。SeMet和蛋氨酸（Met）一样不能在体内合成，全部来自于膳食。SeMet常替代Met参与到蛋白质中，因此可将其看作硒的贮存库。当膳食中摄入的硒不足时，SeMet可通过转硫途径降解为硒半胱氨酸（Sec），进入硒调节库，供机体合成硒蛋白用。而当硒蛋白合成数量饱和后，膳食中的SeMet就贮存在SeMet代谢库，使机体的硒水平不断增加，以保证其生理作用的正常发挥。

2.吸收　硒主要是在十二指肠和空回肠中被吸收，硒化合物极易被人体吸收，吸收率＞60%，硒的吸收率取决于其存在的化学结构的形式、化合物溶解度的大小等，有机硒较无机硒更易吸收。被吸收的硒主要进入血浆，然后运至各种组织，如骨骼、头发等。人体摄入的硒有各种形式，动物性食物以硒半胱氨酸（Sec）和硒蛋氨酸（SeMet）的形式吸收为主；植物性食物以SeMet为主。动物实验表明，硒主要在十二指肠被吸收，但空肠和回肠也稍有吸收，胃不吸收。不同形式硒的吸收方式不同，SeMet是主动吸收是被动吸收，而的吸收方式尚不明确，主动和被动吸收的报道均有。可溶性硒化合物极易被吸收，如吸收率＞80%，SeMet和吸收率＞90%。一般来说，其他形式硒吸收也很好，在50%～100%范围。硒的吸收似乎不受机体硒营养状态的影响。

3.排泄　硒主要由尿排出，经尿排出的硒占总硒排出量的50%～60%，摄入高膳食硒时，尿硒排出量会增加，反之减少，而肾脏起着调节作用。人体平衡实验表明，当膳食硒摄入量处于很大范围内时（8.8～226 μg/d），粪硒排出量基本上在40%～50%范围。三甲基硒离子由尿中排出，但其总量一般不超过人尿总硒的7%。粪硒排出量基本上为40%～50%，硒从肺的呼出气和汗液中排出极少。在体内的吸收、转运、排出、贮存和分布会受许多外界因素的影响，主要是膳食中硒的化学形式和数量。另外，性别、年龄、健康状况，以及与食物中是否存在如硫、重金属、维生素等化合物也有一定的相关性。

5.3.4.2　生理功能

1.抗氧化作用　谷胱甘肽过氧化物酶（glutathioneperoxidase，GSH-Px，GPX）遍布各组织细胞、体液（包括免疫系统）和细胞膜上。它们均用特异底物还原型谷胱甘肽（GSH）作氢供体，将氢过氧化物（ROOH）或H2O2还原成无害的醇类（ROH）或H2O，从而起到保护细胞和细胞膜免遭氧化损伤的作用。由于其中有一种GPX，其抗氧化作用主要在膜的脂质上，因此能较好地解释硒与维生素E的互补作用。

硒是谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分，每摩尔的GSH-PX中含4 g原子硒，该酶的作用是能催化过氧化氢还原为水，消除脂质氢过氧化物，阻断活性氧和自由基的致病作用，保护细胞膜和细胞，以防止过多的过氧化物损害机体的代谢和危害机体的健康。研究发现许多疾病的发病过程都与活性氧自由基有关，如化学、辐射和吸烟等致癌过程，以及克山病心肌氧化损伤、动脉粥样硬化的脂质过氧化损伤、白内障形成、衰老过程、炎症发生等都与活性氧自由基有关。由于硒是若干抗氧化酶（GPX、TR等）的必需组分，它通过消除脂质过氧化物，阻断活性氧和自由基的致病作用，从而起到延缓衰老乃至预防某些慢性病的发生。

2.免疫作用　硒与机体的免疫系统有着密切的关系，硒的摄入量不足则巨噬细胞的杀菌能力下降，给牛喂低硒饲料（0.01 μg/g）26周后，中性粒细胞的杀菌能力降为对照组（0.1 μg/g）的60%，而且中性粒细胞的趋化性受到抑制。硒在白细胞中的检出和硒作为GPX组分的发现，为硒在免疫系统中的作用提供了初步解释。硒可以增强小鼠的T细胞和NK细胞在体外对肿瘤细胞的破坏能力，也能促使产生IgM的细胞数目增多，合成的IgM增加。硒在脾、肝、淋巴结等所有免疫器官中都有检出，并观察到补硒可提高宿主抗体和补体的应答能力等。硒对甲状腺激素的调节作用主要通过3个脱碘酶（D1、D2、D3）发挥作用，对全身代谢及相关疾病产生影响，如碘缺乏病、克山病、衰老等。

3.保护心血管和心肌作用　克山病同缺硒有密切的关系，心肌坏死的病理表现为原纤维型的心肌细胞坏死和线粒体型的心肌细胞坏死。有研究表明硒和维生素E对多种动物的心肌纤维、小动脉及微血管的结构及功能均有重要作用，含硒高的地区人群的心血管发病率低。

4.保护视觉器官的作用　补硒可减少在视网膜上的氧化损伤，并能提高视力。含有硒的GSHPX和维生素E可以使视网膜氧化损伤减少到最低程度。亚硒酸钠可以使神经性的视觉丧失得到改善。有研究报道：糖尿病病人的失明可以通过补充硒、维生素C和维生素E而得到改善。

5.拮抗重金属的毒性作用　硒与金属有很强的亲和力，是一种天然的对抗重金属的解毒剂，硒在体内可同汞、甲基汞、镉及铅等结合形成金属硒蛋白复合物而解毒，并将其排出体外。有报道，硒还可以降低黄曲霉毒素B1的毒性，减少试验动物肝中心小叶坏死的程度及死亡率。

6.抗肿瘤作用　动物实验表明，在水或饲料中加入硒化合物0.1～6.0 μg/g，可有效对抗化学致癌剂（3-甲基胆蒽、3-甲基-4-二甲基氨基偶氮苯、黄曲霉毒素B1等）的致癌作用，降低小鼠和大鼠皮肤癌、肝癌、结肠癌和乳癌的发生率。在基础饲料中加硒（0.15～0.45μg/g）和水中加硒（0.1～0.5μg/ml）可使小鼠自发肿瘤减少36%～88%。硒对动物肝癌的预防作用受到了人们的重视。研究表明，硒能使二甲基氨基偶氮苯、黄曲霉毒素B1和乙酰氨基芴等化学致癌剂所引起的肝癌发病率下降。Nyandieka与Wakhisi报道了60只大鼠持续喂饲24个月，黄曲霉素致肝癌实验，后在饲料中加入维生素E及硒，结果实验组由于维生素E和硒防止了黄曲霉毒素诱发微粒体酶变性，极少发生肝癌，而对照组绝大部分大鼠发生肝癌。(www.xing528.com)

流行病学调查表明，低硒可使机体对致癌物质的敏感性增加，硒缺乏地区肿瘤发病率明显较高。而在我国江苏省启东县肝癌高发区的6年补硒（含亚硒酸钠15 mg/kg食盐）干预试验，结果肝癌发病率显著下降。1984年肝癌发病率为52.84人/10万，1990年降为34.49人/10万，而对照组居民肝癌发病率维持在较高水平，提示补硒可以防肝癌。对一肝癌高发区，也是贫硒地区进行的一个大样本营养性补硒预防肝癌的试验：将130471例普通人群分为食用加硒食盐（含15 ppm Na2SeO3）组（服硒组）及食用普通食盐（对照组），实验为期8年。结果表明：服硒组肝癌发生率较对照组平均下降49%（P＜0.01）。对河南省林县肿瘤高发区的干预试验结果发现，同时补充β-胡萝卜素（15 mg）、硒酵母（50μg硒）和维生素E（30 mg）组的总死亡率下降9%，总癌死亡率下降13%，胃癌死亡率下降20%，但对食管癌无效。美国也进行过一项为期13年的补硒双盲干预试验，受试者为有皮肤癌史的病人，结果未能得到原先预期阻止皮肤癌的复发效果，但发现服硒组总癌发生率和死亡率以及肺癌、前列腺癌和结直肠癌的发生率均有明显降低。研究发现，个体原先硒水平越低，补硒效果越好。

还有研究资料显示硒对糖尿病的影响：糖尿病病人在蛋白质的非酶糖基化过程中可产生大量的自由基，使组织细胞受到氧化损伤，而清除自由基的重要酶之一就是谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）。目前多项研究已证明，糖尿病病人血中的硒水平降低，因此由于硒含量的不足而导致GSH-PX的活力降低，从而影响了糖尿病病人体内自由基的清除。有报道指出，硒的抗氧化作用与维生素E相似，甚至效力更大。补硒可有利于GSH-PX活性的恢复，从而使细胞膜免遭损害，利于糖尿病并发症的防治。硒在物质代谢中具有类胰岛素的作用。Ezaki通过大鼠的动物实验发现硒能促进脂肪细胞膜上葡萄糖载体的转运过程，具有类胰岛素样作用。有研究认为硒能促进葡萄糖转运、激活cAMP磷酸二酯酶和刺激核糖体S6蛋白的磷酸化作用，并能通过GSHPX直接发挥清除自由基的作用，保证胰岛素分子的结构完整和功能。有学者通过给予糖尿病小鼠亚硒酸钠发现，硒可以增加糖尿病小鼠的体重，同时糖尿病小鼠的多饮、多尿、多食现象改善，空腹血糖明显下降，糖耐量也得到改善。

5.3.4.3　硒缺乏与过量

硒在地壳中的分布存在不均匀性，因此出现地域性的高硒带或低硒带，从而得到含硒量较高或较低的粮食和畜禽产品；由于硒的吸收率相对高，导致硒的摄入量过高或过低，形成与硒相关的“地方病”。同时在我国存在硒含量最高和最低的两个极端地区。如湖北恩施市和陕西紫阳县等地的地方性硒中毒，以及从东北到西南的一条很宽的低硒地带。

目前还没有人或动物对单纯硒缺乏疾病报道，但有许多与硒缺乏相关疾病如克山病和大骨节病的报告。在硒水平适宜地区，从未见克山病和大骨节病病例发生，它们只出现在我国从东北到西南的一条很宽的低硒地带内。克山病（Keshandisease）是一种以多发性灶状心肌坏死为主要病变的地方性心肌病。它具有地区性分布、季节年度高发和人群多发这三大流行病学特征。临床上分为急型、亚急型、慢型和潜在型4类。在补硒预防克山病试验的同时，测定比较了克山病区与非病区各类样品的硒含量。结果发现，克山病区人体内（血、发、尿），外（水、土、粮）环境均处于低硒状态。而大骨节病是一种地方性、多发性、变形性骨关节病。它主要发生于青少年，严重地影响了骨发育和日后生活劳动能力。补硒可以缓解一些病状，对病人干骺端改变有促进修复、防止恶化的较好效果，但不能有效控制大骨节病发病率。因此，目前认为低硒是大骨节病发生的环境因素之一。

硒过量会导致中毒。有报道硒摄入量达38 mg/d时，3～4天内头发全部脱落，慢性中毒者平均摄入硒4.99 mg/d，中毒体征主要是指甲变形和头发脱落，严重者会出现麻痹症状，开始时肢端麻木，然后抽搐、麻痹，甚至偏瘫、死亡。早在20世纪60年代，我国湖北恩施地区和陕西紫阳县曾经发生过因食用高硒玉米而引起急性中毒的病例。病人在3～4天内头发全部脱落。克山病和大骨节病的发生同缺硒有关，临床上可见其主要症状为心肌扩大、心功能失代偿、心力衰竭或心源性休克、心律失常、心动过速或过缓，严重时可有房室传导阻滞、期前收缩等。但由于血硒的下降，GSH-PX活力下降，机体抗氧化能力降低，免疫功能低下，又会导致对人体健康的危害。

有研究表明，高硒地区的人口出生率比低硒地区高，认为硒与生殖功能有关。我国西安、广西地区的调查表明，不育症患者精液内硒含量低于正常生育者。缺硒时精子功能也发生障碍。成年男性缺硒可表现为不育。男性不育病人精液中硒含量低于正常对照组，而且精浆中硒含量与精子密度及活动度呈正相关。BLEAU等研究也发现精液中的硒含量与精子密度呈正相关系，认为正常男子精液中硒含量应为0.51～0.88 μmol/L。在我国缺硒地区之一的西北地区，人们发现该地区的动物普遍存在缺硒综合征，有生育力下降的现象，用硒和维生素E治疗有效。硒缺乏症时，成年动物繁殖功能减退、公畜性欲减退、精液质量低下。

5.3.4.4　需要量与食物来源

硒成为必需微量元素的历史并不长，但研究比较多。我国居民膳食硒参考摄入量（DRIs）：1～13岁为20～45μg/d，14岁以上为50μg/d，孕妇和乳母分别为50μg/d和65 μg/d。

一般认为，红细胞中的硒含量反映的是远期膳食硒摄入情况，因人红细胞寿命为120天；血浆（血清）硒含量反映的是近期膳食硒摄入情况；血小板中硒含量反映的是最近期膳食硒摄入情况，因人血小板寿命为7～14天。发硒和指（趾）甲硒与血硒有很好的相关性，采集样品也方便，它能反映较远期人体内的硒状态。

食物中硒含量测定值变化很大，例如（以鲜重计）：内脏和海产品0.4～1.5 mg/kg，瘦肉0.1～0.4mg/kg，奶制品＜0.1～0.3mg/kg，水果、蔬菜＜0.1mg/kg。酵母含硒相当丰富，是糖尿病辅助治疗的良药。有人观测糖尿病病人每天分次服用酵母8 g，可改善糖耐量。食物过多精细的加工，是膳食缺硒的重要原因，因此主张少食精加工食品。植物性食物中硒含量主要是受其栽种土壤中的硒含量和可被吸收利用量的影响，因此，即使是同一品种的谷物或蔬菜，由于产地不同硒含量差别很大。如低硒地区大米为2 μg/g，而富硒地区大米则高达20 μg/g。表1-5-11列出我国常见食物的含硒量。

表1-5-11　我国常见食物的含硒量（μg/g）