微量元素硒的研究進展

王 迪，高玉紅

（黑龍江畜牧獸醫(yī)職業(yè)學院，黑龍江 雙城 150111）

1817年瑞典化學家貝采利烏斯在研究硫酸廠鉛室中沉淀的紅色淤泥性質時，發(fā)現了一種新元素，隨即以希臘月亮女神塞勒涅的名字命名為硒。生物學界對硒的認識始于1934年。1957年德國的Schwarz和Foliz首次發(fā)表了硒具有動物營養(yǎng)作用的報告。硒（Se）是動物和人體必需微量元素的這一認識是20世紀后半葉營養(yǎng)學上最重要的發(fā)現之一。較早關于硒與人類疾病關系的研究報道是在1979年，中國克山病研究小組證實了缺硒是導致克山病的必要條件之一[1]。在20世紀50年代發(fā)現硒是動物的重要營養(yǎng)元素之前，曾有近1個世紀，硒被認為是有毒元素[2－3]。然而，已有研究表明，硒是30多種哺乳動物硒蛋白或硒酶的重要構成因子，但攝入過量的硒也會造成硒中毒[4－5]。

1 硒的來源、生理功能及缺乏癥

1.1 硒的來源

目前硒作為飼料添加劑添加的主要形式是亞硒酸鈉。亞硒酸鈉的溶解性和生物學效價等方面都高于其他的硒鹽。硒在谷物、油菜籽實以及其他飼料中的主要存在形態(tài)是硒蛋氨酸，而對于植物而言，其硒濃度取決于土壤中硒的濃度。一般情況下籽實中含硒量為0.02～0.03mg·kg－1，牧草中含硒量約為0.1～0.3mg·kg－1，動物飼料含硒較高，魚粉含硒量約為 2mg·kg－1。

1.2 硒的生物學功能

硒在生物體內發(fā)揮多種生物學效應，是動物必需微量元素之一。硒具有抗氧化、保護修復細胞、提高紅細胞的攜氧能力、提高免疫力、解毒排毒及抗污染等多種生物學功能，而最主要的生物學功能是抗氧化作用。硒在谷胱甘肽過氧化物酶（GSHPx）的催化作用中具有關鍵性作用，是在GSH－Px中起氧化還原催化作用的唯一原子。哺乳動物體內第2個含硒酶是磷脂過氧化谷胱甘肽過氧化物酶（PHG－Px），該酶的活性部位與GSH－Px相同，其保護生物膜的作用是通過抑制膜磷脂過氧化而實現的。

1.3 硒缺乏癥

國內外大量資料統(tǒng)計和臨床實踐證明，人體缺硒就會造成重要器官的機能失調，導致惡性腫瘤、心腦血管病等疾病的發(fā)生。此外，硒還有增強免疫功能、增強解毒性、抗衰老性等作用，科學補硒與人體健康有直接關系。目前很多研究均發(fā)現，缺硒能夠引發(fā)動物的各種疾病，如禽類的胰腺纖維變性和滲出性素質、羊的白肌病或肌肉營養(yǎng)不良、豬的肝壞死等。

2 食物中硒的存在形式、安全范圍及中毒癥狀

2.1 飲食中硒的化學存在形式

硒在食物中主要以化合物的形式存在，包括亞硒酸鹽、硒代胱氨酸、硒蛋氨酸和甲基硒半胱氨酸等。大米、小麥、玉米和大豆中硒的主要存在形式是硒蛋氨酸，占總硒量約80%。另外，富硒酵母中的硒蛋氨酸，占總硒量約為90%。在動物組織中，硒的主要化學存在形式是硒代半胱氨酸，大鼠注射亞硒酸鹽，約60%～70%的硒以硒代半胱氨酸的形式存在于組織中；大鼠注射硒蛋氨酸5 d后，約有50%的硒以硒代半胱氨酸的形式存在于組織中。作為添加劑，硒都是以亞硒酸鈉的形式被添加到飲食中，零價的元素硒粉末不易溶于水，通常被認為是沒有生物活性的硒形式。

2.2 硒的中毒癥狀及安全范圍

硒的有益劑量和毒性劑量的范圍極其狹窄，當食物中硒的含量超過營養(yǎng)必需水平很小的劑量范圍時就會表現出硒的毒性。人每日攝取硒達到180～280μg時，有明顯的防癌作用，然而當每日攝入硒的劑量等于或高于819μg時，敏感的病人表現出硒中毒癥狀[6－8]。研究表明，硒的每日最高允許攝入量為400 μg。硒的營養(yǎng)范圍在0.1～1 μg·g－1，預防癌癥通常是超過營養(yǎng)水平，即飼料含硒量為1～3 μg·g－1，慢性飲食性硒中毒起始于含硒量為3～5 μg·g－1，且當大鼠飼喂含硒量為16 μg·g－1的飼料時幾乎沒有大鼠可以存活[9－11]。有研究發(fā)現，病人連續(xù)一年每天攝入富硒酵母1 600μg沒有明顯的硒中毒癥狀，但每天攝入硒3 200μg就表現出明顯的中毒癥狀[12]。根據攝入硒的劑量和時間，硒中毒分為慢性和急性兩種，還有地方性硒中毒現象。如長期攝入硒含量為5～15 μg·g－1食物時，將產生慢性硒中毒癥狀。慢性硒中毒表現為生長遲緩、攝食量減少、蹄腐爛、脫發(fā)、貧血和肝硬化等癥狀[13－14]。在人類慢性硒中毒癥狀可產生頭暈、倦怠無力、口內有金屬味、惡心、食欲不振、呼吸及汗液有酸臭味，還伴有肝腫大、肝功能異常、自主神經功能紊亂、尿硒增高等。當攝入硒的劑量極高時，飲食中硒的劑量超過20μg·g－1或注射劑量超過1.60mg·kg－1時將產生急性硒中毒癥狀。急性硒中毒的癥狀為運動失調、呼吸窘迫、腹瀉甚至死亡。人類急性硒中毒可產生頭暈、無力、嗜睡、惡心，呼吸和汗液有酸臭味，上呼吸道和眼結膜有刺激癥狀。重者有寒戰(zhàn)、高熱、出大汗、手指震顫以及肝腫大等表現，實驗室檢查白細胞增高，尿硒含量不高，2～3 d后癥狀逐漸好轉。誤服亞硒酸者，易產生多發(fā)性神經炎和心肌炎。

2.3 硒的代謝吸收

硒遍布各組織器官和體液，腎中濃度最高。在組織內主要以硒與蛋白質結合的復合物形式存在。硒主要在小腸被吸收，人體對食物中硒的吸收率為60%～80%。經腸道吸收進入體內的硒代謝后大部分由尿排出，尿硒是判斷人體內硒盈虧狀況的良好指標，硒的其他排出途徑為糞、汗。硒在體內的吸收、轉運、排出、貯存和分布會受許多外界因素的影響。主要是膳食中硒的化學形式和含量，另外，性別、年齡、健康狀況以及食物中是否存在如硫、重金屬、維生素等化合物也有影響。動物試驗表明，硒主要在十二指腸被吸收，空腸和回腸稍有吸收，胃不吸收。經尿排出的硒占排出量的50%～60%，在攝入高膳食硒時，尿硒排出量會增加，反之減少，腎臟起著調節(jié)作用。

3 硒對免疫功能的影響

硒對動物免疫功能的影響是復雜且多方面的。機體內的花生四烯酸在脂質加氧酶的催化下生成L－12－過氧羥基－5,8,10,14－二十碳四烯酸（12－HPETE），12－HPETE還原為L－12－羥基－二十碳四烯酸（12－HETE）的過程需要GSH－Px。目前已知12－HETE尤其是其衍生物白細胞三烯具有化學促進和化學趨化活性。炎癥刺激也可使多核中性粒細胞（PMNs）產生白細胞三烯等羥基二十碳四烯酸（HETEs）。當人和動物缺硒時，GSH－Px的活性降低，使白細胞三烯減少，致使白細胞功能障礙等一系列免疫功能改變。已有研究證實，硒能夠維持細胞膜的完整性，紅細胞與淋巴細胞均從多能干細胞分化而來，所以硒也可能與淋巴細胞膜的完整性有關，從而影響淋巴細胞的生理功能。有機硒能清除體內自由基，排除體內毒素，抗氧化，有效抑制過氧化脂質產生，防止血凝塊，清除膽固醇，增強人體免疫功能。另外含硒的GSH－Px活性增強，也可以減少免疫細胞內過氧化脂質的堆積從而增強免疫細胞的功能。

有學者研究表明，缺硒可導致免疫能力低下，而補硒可提高肌體免疫力。有研究人員給小鼠飼以加硒的飲食10周，小鼠的抗體合成IgM的細胞數活躍，增加了IgM合成，硒可促使T細胞活躍，使機體免疫力增加。硒還能促進T、B淋巴細胞分泌細胞因子，并通過多種生物學效應調節(jié)機體免疫功能。研究發(fā)現，攝入亞硒酸鈉可明顯提高外周血T淋巴細胞數量，提高淋巴細胞分泌白細胞介素－6的水平，促進巨噬細胞的吞噬功能和淋巴細胞的轉化。硒能促進淋巴細胞的增殖、分化，同時也能增強淋巴細胞的細胞毒作用。硒能提高機體免疫細胞的吞噬功能，如提高巨噬細胞的吞噬功能，對于巨噬細胞的吞噬、趨化和殺滅過程都有著不同程度的影響。硒蛋白有激活T淋巴細胞的功能與調節(jié)免疫應答的重要作用[15]。動物試驗也證明，硒能促進淋巴細胞分化并產生抗體，使血液中抗體水平提高或維持正常水平，增強機體抵抗力。硒能顯著提高抗原結合細胞數目，具有增強特異性細胞免疫功能的作用[16]。孕期母豬飼料中硒缺乏可顯著抑制巨噬細胞殺傷微生物的活性[17]。目前硒影響機體免疫功能的機制主要有硒的抗氧化學說、表面介導的應答控制學說、影響細胞酶學說以及免疫作用的自由基學說等[18]。

4 硒與動物生產

4.1 硒與生產性能

硒能促進動物生長發(fā)育，維持基礎代謝和促進生長激素的合成，在T3和T4共同作用下使甲狀腺能夠維持機體正常生理代謝的功能。T3參與生長激素的生物合成，能提高胰島素的水平，促進肌肉蛋白的合成與分解，促進動物生長發(fā)育。在缺硒的情況下，隨著飼料中硒水平的添加，動物的日采食量、日增重均有提高[19－22]。王海宏等研究報道，添加合適劑量的硒對動物有促進生長的作用[23]。毛景東等研究報道，在布列尼亞仔兔的日糧中添加不同劑量的硒，對布列尼亞仔兔的生長有促進作用，并且隨著飼料中含硒量的增加，仔兔的體重增加也越大，其中以添加0.2mg·kg－1組的體重增加效果最好。隨著硒含量的升高，飼料轉化效率也有升高的趨勢，這說明添加適量的硒對仔兔有促進生長的作用[24]。

4.2 硒與繁殖能力

有研究報道，在種公豬的飼料中添加適合劑量的硒能提高精液品質，使精子的畸形率大大降低。危克周等也報道，在種公牛飼料中添加硒400mg·kg－1能顯著提高精子的質量和活力。缺硒鼠的睪丸組織對硒蛋白具有很強的親和力，用缺硒日糧飼喂母鼠所生的雄鼠，其附睪內精子游動性差，數量較少，雙頭及缺尾精子較多。張建新試驗表明，在雛公雞的基礎日糧分別補硒 1、5、10、15、20mg·kg－1，對照組缺硒睪丸發(fā)育不良，試驗組隨硒濃度的增加中毒癥狀明顯，曲精細管腫脹、精細管溶解、生精上皮脫落，公雞日糧中含硒量以不超過1mg·kg－1為宜[25]。由此可見，在缺硒的日糧中補充硒可提高動物的繁殖能力。

4.3 硒與理化指標及組織硒含量

肝是合成血總膽固醇、清蛋白、高密度脂蛋白的最主要場所，因此總膽固醇、清蛋白、高密度脂蛋白水平在血清中的變化，可以反映肝組織的受損程度。李貴明等報道，大鼠長期飼喂高硒飼料，可導致以上指標均有不同程度的降低，表明高硒可使肝細胞受到破壞[26]。因而，機體總膽固醇、清蛋白、高密度脂蛋白的變化可以作為衡量機體硒需要量的重要指標。

飼糧中硒的含量與組織中硒的含量呈正相關。張在香等研究報道，給大鼠飼喂不同硒含量飼糧，肝臟中的硒水平與飼料硒水平呈高度正相關，相關系數為0.90[27]。因此，可以用組織硒的含量作為衡量機體硒需要量的一項重要指標。

5 研究前景與展望

5.1 納米硒

由于納米微粒具有較大的表面積和配位不足的表面原子，使得納米微粒具有高的表面活性，同時由于納米硒的粒度極細，易被動物胃腸道直接吸收，因此能更大限度地發(fā)揮硒的生物學功能。高學云等研究結果表明，與對照組相比，納米硒高劑量組小鼠的細胞免疫功能、體液免疫功能和巨噬細胞吞噬功能均明顯升高，納米硒具有與硒蛋氨酸、亞硒酸鈉和甲基化硒相等的調節(jié)含硒酶活力的作用，初步研究證明，納米硒可以降低順鉑的毒性[28]。陳輝等研究表明，納米硒體外清除羥自由基的效率約是無機硒的4～5倍，有機硒的2～2.5倍，同時是已發(fā)現的急性毒性最低的補硒制劑[29]。納米硒以其特有的高活性、低毒性及高的生物利用率，在動物生產中有著廣闊的應用前景。

5.2 硒的生物有機化

目前，硒的有機化是硒在動物生產中應用研究的一個熱點。硒的有機態(tài)與無機態(tài)相比，具有吸收率高、生物活性強、環(huán)境污染小等優(yōu)點。通過生物轉化的方法進行硒的生物有機化轉化，可為獲取有機硒提供一條簡便經濟的途徑，有利于實際生產中大量推廣應用。

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