膳食來源中硒的生物利用率的研究進(jìn)展

李亞妮 馬麗艷 黃昆侖 羅云波 梅曉宏

摘 要：從硒在人體的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)角度解釋了硒的生物利用率的含義，總結(jié)了硒在人體的吸收代謝情況、生物利用率的測定方法、硒生物利用率的影響因素，初步得出補(bǔ)硒關(guān)鍵控制點(diǎn)，為提高硒的生物利用率提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：硒;硒代蛋氨酸;生物利用率

硒作為一種人體必需的微量元素，在機(jī)體的生長代謝中發(fā)揮著重大作用。中國營養(yǎng)學(xué)會推薦成人的硒攝入量為50～250 μg/d，其最高允許攝入量為400 μg/d，如果硒攝入量長期超過800 μg/d，就會產(chǎn)生中毒副作用。要做到科學(xué)合理地補(bǔ)硒，僅僅關(guān)注硒的攝入量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須關(guān)注硒的生物利用率。

1 硒的生理功能

硒是人體內(nèi)不可缺少的微量元素，在機(jī)體的生理代謝活動中扮演著重要角色。第21種氨基酸——硒代半胱氨酸位于谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的活性中心，能清除體內(nèi)自由基，保護(hù)組織和細(xì)胞免受氧化應(yīng)激反應(yīng)[1-3]。硒能結(jié)合重金屬離子，形成金屬-硒蛋白復(fù)合物，同時(shí)硒也能競爭有毒物質(zhì)的吸收，如汞、砷、鉛等，達(dá)到排毒解毒的效果[4]。硒能選擇性抑制DNA合成，從而減少腫瘤細(xì)胞的增殖。硒還能修復(fù)DNA損傷，降低羥化酶的突變性[5]。因此，血液中硒含量高可有效防癌、抗癌。硒能促進(jìn)γ-干擾素的分泌和T淋巴細(xì)胞的增殖，亞硒酸鈉能刺激淋巴細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素，強(qiáng)化機(jī)體的免疫應(yīng)答反應(yīng)，提高人體免疫力[6]。硒能增加血清中三碘甲狀腺原氨酸含量，同時(shí)降低甲狀腺素含量，可以預(yù)防甲狀腺疾病[7]。

缺硒會導(dǎo)致人體免疫力降低，機(jī)體新陳代謝紊亂，引發(fā)多種疾病，其中最典型的是克山病和大骨節(jié)病。克山病與大骨節(jié)病的發(fā)病原因目前尚不清楚，但定量補(bǔ)硒能極顯著地降低這兩種疾病的發(fā)病率[8-10]。He S L等[11]比較了克山病患者和正常人的線粒體相關(guān)基因表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)缺硒會導(dǎo)致線粒體中的功能基因與代謝通路表達(dá)異常，使機(jī)體中ATP產(chǎn)量下降，這些可能與克山病心肌損傷有關(guān)。不僅如此，硒攝入過量也會產(chǎn)生毒副作用，毛大鈞等[12]報(bào)道，在20世紀(jì)鄂西自治州高硒環(huán)境中總共發(fā)生硒中毒事件477例，硒中毒通常表現(xiàn)為頭發(fā)脫落、神經(jīng)紊亂，嚴(yán)重情況下會導(dǎo)致死亡。

2 硒的生物利用率

當(dāng)人體攝入硒元素后，并不能全部被機(jī)體利用。硒只有被腸粘膜屏障吸收后，進(jìn)入血液循環(huán)或組織器官，轉(zhuǎn)化為生物活性形式，才能被機(jī)體有效地利用[13]。這部分硒與人體攝入硒元素總量的比值，稱為硒的生物利用率。

2.1 硒在機(jī)體內(nèi)的吸收代謝

人體補(bǔ)充的硒按形式可以分為有機(jī)硒和無機(jī)硒兩大類，其吸收作用主要發(fā)生在小腸。無機(jī)硒的存在形式主要有亞硒酸鹽和硒酸鹽，吸收以被動運(yùn)輸為主[14-15]。有機(jī)硒主要包括硒代半胱氨酸和硒代蛋氨酸，吸收以主動運(yùn)輸為主。硒代蛋氨酸在生物體內(nèi)的吸收途徑與蛋氨酸基本一致，借助硒腸道轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通過穿腸屏障，與位于十二指腸處的硒吸收位點(diǎn)結(jié)合，最終被硒蛋白和白蛋白轉(zhuǎn)移至大量合成蛋白質(zhì)的組織器官中[16]。食物中的硒代半胱氨酸一般不能直接被人體利用，而是先轉(zhuǎn)化成硒化氫，再步入其代謝途徑，最終被生物體利用[17]。有機(jī)硒主要以糞便的形式被排出體外。

2.2 硒生物利用率的測定方法及研究現(xiàn)狀

目前，預(yù)測人體中硒的生物利用率的方法主要包括體外模擬腸胃消化模型、基于Caco-2的細(xì)胞模型、動物模型和人體硒生物利用率檢測四種。

2.2.1 體外模擬腸胃消化模型 體外模擬消化模型法又稱體外消化透析法，包括胃消化和腸消化兩個(gè)階段。通常在模擬體系中加入酸調(diào)節(jié)pH至2～3，再加入胃蛋白酶模擬胃消化階段。胃消化階段結(jié)束后，加堿調(diào)節(jié)pH至7～8，再加入胰蛋白酶和膽汁模擬腸消化階段[18]，在此階段中，能透過半透膜的硒元素可被認(rèn)為是能被人體吸收的硒元素，可近似地預(yù)測硒元素在人體中的生物利用率。體外消化模型是測定營養(yǎng)物質(zhì)生物利用率最常用的一種方法。Sumit K等[18]用體外模擬腸胃消化法測得大米中硒的生物利用率為65%，玉米粉中硒的生物利用率為51%。Cabaero A I等[19]用體外模擬腸胃消化法測得不同品種的魚中硒的生物利用率為47%～70%。Moreda-Pieiro J等[20]用體外模擬腸胃消化法測得巴西栗中硒的生物利用率為19.2%。García-Sartal C等[21]用體外模擬腸胃消化法測得海帶中硒的生物利用率為15%、裙帶菜中硒的生物利用率為61.3%、海洋萵苣中硒的生物利用率為15.7%、紫菜中硒的生物利用率為14.6%。Bhatia P等[22]用體外模擬腸胃消化法測得蘑菇中硒的生物利用率為65%～73%。Higgs D J等[23]報(bào)道，用體外模擬腸胃消化法測得母乳中硒的生物利用率為11.1%、牛奶中硒的生物利用率為6.8%、山羊奶中硒的生物利用率為6.2%。體外模擬消化法簡單易操作，耗時(shí)短。但是，體外模擬消化體系結(jié)構(gòu)單一，與人體中影響因素眾多的消化體系差異較大，在某些情況下，不能復(fù)制生物體內(nèi)研究結(jié)果，可作為預(yù)測硒元素在人體中生物利用率的一種近似方法。

2.2.2 Caco-2細(xì)胞模型 Caco-2細(xì)胞系含有與消化吸收相關(guān)的酶系[24]，Artursson等[25]研究表明，Caco-2細(xì)胞模型與人體吸收數(shù)據(jù)有著高度相關(guān)性。Caco-2細(xì)胞在適宜的溫度、濕度以及細(xì)胞培養(yǎng)基中培養(yǎng)21 d左右，可獲得極化的緊密連接的單層細(xì)胞[26-27]。對分化的單層細(xì)胞進(jìn)行完整性檢測后可進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)試驗(yàn)，結(jié)合體外模擬腸胃消化，能用于預(yù)測硒在人體內(nèi)的生物利用率[28-30]。目前，關(guān)于采用Caco-2細(xì)胞模型預(yù)測營養(yǎng)物質(zhì)和藥物在人體內(nèi)的生物率的文獻(xiàn)較多，但Caco-2細(xì)胞模型用于硒生物利用率的研究較少。Caco-2細(xì)胞模型因具有簡單、可重復(fù)、經(jīng)濟(jì)、省時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于營養(yǎng)元素生物利用率的研究中，但與人體腸細(xì)胞系還存在著差異，例如缺少腸壁黏液層、細(xì)胞膜通透性較高等。Caco-2細(xì)胞模型是評估營養(yǎng)物質(zhì)在人體內(nèi)生物利用率的一種廉價(jià)、可靠的方法。

2.2.3 動物模型 首先采用低硒飲食喂養(yǎng)動物構(gòu)造硒缺乏動物模型，再使用梯度富硒食品喂養(yǎng)動物，測量硒在動物體內(nèi)轉(zhuǎn)化成的生物活性分子的含量[31]，可預(yù)測硒在人體內(nèi)的生物利用率。Rotruck J T等[32]研究表明，GSH-Px的活性與生物體細(xì)胞中的硒含量有著很強(qiáng)的線性關(guān)系，可通過測定GSH-Px的活性對動物體硒的生物利用率作近似計(jì)算。也可以通過測定動物體排出的糞便和尿液中的硒含量間接計(jì)算出硒的生物利用率。俞琰壘[33]用小鼠模型測得南美白對蝦中硒的生物利用率在85.6%～87.9%內(nèi)。動物模型的缺點(diǎn)是忽略了動物體和人體在消化過程的差異，但有著高的可行性及可靠性，是測定營養(yǎng)物質(zhì)生物利用率較常用的一種方法。

2.2.4 人體試驗(yàn) 人體試驗(yàn)是直接通過人體研究硒的生物利用率，通常包括代謝平衡法和同位素示蹤法兩種[34]。代謝平衡法測定通過膳食攝入的硒元素的總量與人體通過尿液和糞便排出的硒量，可得到硒在人體內(nèi)的生物利用率。硒的同位素有Se74、Se76、Se77、Se78、Se80等[35]，膳食中的硒經(jīng)過同位素標(biāo)記后，其理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)不會發(fā)生改變[36]。通過測定人體血液中或糞便中被標(biāo)記的硒元素含量，可計(jì)算得到硒的生物利用率，這種檢測方法靈敏度高。Moreda-Pieiro J等[37]測得小麥面粉中的硒在人體內(nèi)的生物利用率為70%。Sun G X等[38]測得富硒酵母中的硒在人體內(nèi)的生物利用率為53.5%。人體試驗(yàn)可以準(zhǔn)確測得硒的生物利用率，但是其涉及倫理問題，局限性較大。不同人體差異較大，重復(fù)性差，缺乏嚴(yán)格的平行試驗(yàn)。放射性同位素一般對人體有害，且這種試驗(yàn)一般需要精心設(shè)計(jì)，價(jià)格昂貴，過程繁雜。因此，人體試驗(yàn)在實(shí)際研究中應(yīng)用少。

2.3 影響硒生物利用率的因素

硒在人體內(nèi)的生物利用率在10%～85%內(nèi)，影響硒在人體內(nèi)生物利用率的因素主要包括以下幾個(gè)方面。

2.3.1 硒的存在形式 硒在食品中的存在形式有兩種：無機(jī)硒和有機(jī)硒，有機(jī)硒更容易被小腸吸收，生物利用率也相對較高，其生物利用率一般在70%～80%內(nèi)波動，而無機(jī)硒的生物利用率通常在50%，甚至更少。Slavik P等[39]研究表明，相比亞硒酸鈉，哺乳期的母牛飼料中添加酵母硒能顯著提高牛乳和血液中的硒含量及GSH-Px的活性。雖然無機(jī)硒在體內(nèi)能轉(zhuǎn)化成硒蛋白被人體吸收利用，但其不易在體內(nèi)貯存[40]，因此其利用率相較有機(jī)硒而言偏低，人體長期食用無機(jī)硒還可能產(chǎn)生毒副作用。

2.3.2 協(xié)同作用 維生素A、維生素B6、維生素E均會促進(jìn)硒的吸收及利用，能增強(qiáng)硒的防癌抗癌、抗氧化等健康功效。蔭士安等[41]研究表明，在缺硒大鼠飼料中補(bǔ)充2.5 mg/kg的維生素B6可顯著增加血液及細(xì)胞中的硒含量及GSH-Px的活性，降低大鼠體內(nèi)脂質(zhì)過氧化物的水平。

2.3.3 拮抗作用 硒和硫在人體內(nèi)的消化利用途徑相似，因此硫會競爭硒的吸收。此外，汞、砷、鉛、鐵等也可競爭硒的吸收，飲食中鋅、銅、鎘含量過多可拮抗硒的生物效應(yīng)[42]。汪水平等[43]研究表明，人體內(nèi)鈣攝入量不合理時(shí)，也會降低硒的生物利用率。維生素C能使硒酸鹽在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化成不溶性硒化合物，從而降低硒的生物利用率。

2.3.4 食物種類 膳食來源會影響硒的生物利用率，不同食品中糖類、蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)成分含量不同，其會影響硒的溶解度和結(jié)合狀態(tài)，從而影響硒的生物利用率。此外，不同營養(yǎng)物質(zhì)之間的協(xié)同拮抗作用也會影響硒的吸收。高脂肪飲食能阻礙硒的吸收[42]，造成硒生物利用率低，高蛋白飲食可降低由于硒攝入量過高而引起的毒性。

2.3.5 加工處理 熱處理不會對硒的總含量產(chǎn)生影響，但適當(dāng)?shù)募庸すに嚹芴岣呶纳锢寐?。在加工過程中，蛋白質(zhì)降解成小分子，提高了蛋白質(zhì)的消化率，有利于蛋白質(zhì)中硒的釋放，同時(shí)，加熱還可以降低硒元素的拮抗劑含量，從而提高硒的生物利用率。

2.3.6 內(nèi)源性因素 一些內(nèi)源性因素也會影響硒的生物利用率，如身體狀況、需求量、消化能力、是否有腸胃疾病等[44]。生物體在發(fā)育期、妊娠期等特殊時(shí)期時(shí)對硒的需求量大，因此，硒的生物利用率也會有所提高。消化能力差或有腸胃疾病會降低硒的生物利用率。

2.4 補(bǔ)硒關(guān)鍵控制點(diǎn)

要做到科學(xué)合理地補(bǔ)硒，提高硒的生物利用率，一方面可以通過增加膳食中硒的含量及提高被吸收的硒的生理活性來實(shí)現(xiàn)，另一方面也可以通過提高腸道上皮細(xì)胞對硒的吸收效率來實(shí)現(xiàn)。我國在黑龍江克山及青藏高原等嚴(yán)重缺硒地區(qū)補(bǔ)硒防治克山病和大骨節(jié)病的實(shí)踐證明，補(bǔ)硒最經(jīng)濟(jì)有效的方法是提高有機(jī)硒攝入量[45]。

3 結(jié)論

機(jī)體合理地?cái)z入硒能預(yù)防多種疾病的發(fā)生，但是，目前國內(nèi)外關(guān)于如何提高膳食來源中硒的利用率及其他營養(yǎng)成分對硒的利用率的影響研究較少。因此，為了優(yōu)化我國居民的膳食結(jié)構(gòu)，需要對硒的生物利用率進(jìn)行更深入的研究。

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