硒蛋白生理功能研究綜述

劉成龍，田宗仁，張 克，薛文通

（1 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院 北京100083 2 中硒健康產(chǎn)業(yè)投資集團(tuán)股份有限公司 湖北恩施445000）

硒（Se）作為一種人類必需的微量元素，幾乎存在于所有生命體中，其具有抗氧化、抗腫瘤，預(yù)防心血管疾病，增強(qiáng)機(jī)體免疫力，保肝及解毒等生物學(xué)功能，對人體健康具有重要意義[1]。硒缺乏可以引起克山病、大骨節(jié)病等疾病，這些疾病給我國缺硒地區(qū)造成了嚴(yán)重的影響[2-3]。人體中的硒元素必須從體外攝取以滿足自身健康需要。硒化物的種類繁多，有無機(jī)硒和有機(jī)硒2 種形態(tài)。硒元素在動、植物體內(nèi)主要以硒蛋白（selenoprotein）的形式出現(xiàn)。

硒蛋白是指硒以硒代半胱氨酸（Selenocysteine，Sec）形式通過氨基酸脫水縮合作用結(jié)合到肽鏈上所形成的蛋白質(zhì)[4]。動物體內(nèi)的硒元素主要來自于食物，膳食硒蛋白經(jīng)消化水解為硒代甲硫氨酸和硒代半胱氨酸，并被人體吸收[5]。硒在生物體中主要以硒代半胱氨酸和硒代甲硫氨酸的形式存在。硒蛋白中硒代半胱氨酸大多處在活性位點(diǎn)上，使其具有特異的功能特性[6]。與其它氨基酸不同，直接膳食攝入的硒代半胱氨酸并不能直接應(yīng)用于硒蛋白的合成，必須經(jīng)過復(fù)雜的合成機(jī)制重新合成，才可參與合成硒蛋白，起到對生物體有益的作用[7]。人體內(nèi)具有重要生理功能的硒蛋白有多種，在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，免疫功能調(diào)節(jié)，疾病的預(yù)防與治療等方面起著重要作用[8]。研究硒蛋白合成代謝及生理功能，有利于對硒元素的合理應(yīng)用，以改善人體與動物的健康狀況，因此長期以來是國內(nèi)外營養(yǎng)學(xué)和醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。

1 硒蛋白的合成機(jī)制

硒元素對人體的有益作用主要是通過硒蛋白實(shí)現(xiàn)的。通過研究硒蛋白結(jié)構(gòu)證實(shí)：硒代半胱氨酸在硒蛋白活性部位普遍存在，對硒蛋白的生理活性具有重要意義。目前在人體中共發(fā)現(xiàn)25 種蛋白質(zhì)[6]。

硒以硒代半胱氨酸形式插入硒蛋白序列中。編碼Sec 的密碼子為UGA，被普遍認(rèn)為是第21 種氨基酸。Sec 與其它20 種氨基酸合成方式不同，具有高度特異的合成途徑，具體機(jī)制如圖1所示[9]：首先，轉(zhuǎn)運(yùn)硒代半胱氨酸的RNA（tRNA[Ser]Sec），在絲氨酸-tRNA 合成酶（SERS）作用下與絲氨酸結(jié)合發(fā)生酰化，形成Ser-tRNA[Ser]Sec；然后，Ser-tRNA[Ser]Sec在激酶（PSTK）作用下磷酸化，形成pSer-tRNA[Ser]Sec；最終，Sec 合成酶（SPS2）催化pSer-tRNA[Ser]Sec與硒供體H2SePO3-生成Sec-tRNA[Ser]Sec。硒代半胱氨酸t(yī)RNA 被認(rèn)為是絲氨酸的tRNA[10]。

圖1 硒代半胱氨酸合成機(jī)制Fig.1 Synthesis mechanism of selenium cysteine

2 硒蛋白的代謝

膳食補(bǔ)充是人們攝入硒的主要方式，硒代蛋氨酸是膳食中硒的主要存在形態(tài)。硒的吸收發(fā)生在動物的十二指腸，不同形態(tài)的硒具有不同的吸收機(jī)制，膳食中的硒蛋白經(jīng)水解產(chǎn)生硒代蛋氨酸和硒代半胱氨酸[11]，其中，被吸收的SeMet 有2 條轉(zhuǎn)化途徑：首先SeMet 通過轉(zhuǎn)硫途徑轉(zhuǎn)化為硒代半胱氨酸參與硒蛋白的合成過程[12]，其次，SeMet在體內(nèi)通過胱硫醚γ 裂解酶降解為甲基硒醇，與S-腺苷甲硫氨酸通過甲基化作用轉(zhuǎn)化為二甲基硒化物/三甲基硒化物，并通過去甲基化轉(zhuǎn)化為硒化物參與硒蛋白的合成過程[11]。硒代半胱氨酸通過硒代半胱氨酸裂解酶催化分解為硒化物和丙氨酸。硒化物在硒磷酸合成酶的作用下與三磷酸腺苷反應(yīng)生成硒磷酸，直接參與硒蛋白合成[13]。硒的代謝過程主要是在肝臟中完成的，硒蛋白P 為血漿蛋白負(fù)責(zé)對硒的轉(zhuǎn)運(yùn)[14]。當(dāng)攝入體內(nèi)的硒過量時，肝臟會將Se 以谷胱甘肽過氧化物酶1 的形式儲存，或者直接將其轉(zhuǎn)化為硒糖或硒離子形式排出體外[11]。

3 硒蛋白的功能特性

3.1 調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激

硒的抗氧化作用主要通過硒代半胱氨酸參與構(gòu)成的硒蛋白來實(shí)現(xiàn)[6]。目前，功能已知的真核生物的硒蛋白中大部分是氧化還原酶，具有抗氧化作用，主要有谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione peroxidase，GPx）、硫氧還蛋白還原酶（TrxR）、硒蛋白W 等。GPx 與TrxR 抗氧化的機(jī)制主要體現(xiàn)在清除機(jī)體的自由基（FR）。硒的抗氧化作用主要是由硒蛋白參與構(gòu)成的酶來實(shí)現(xiàn)[15]。

脊椎動物體內(nèi)存在8 種谷胱甘肽過氧化物酶，其中GPx1-4 和一些種類的GPx6 均含有硒元素，具有抗氧化功能[16]。GPx1 是第1 個被鑒定出來的哺乳動物硒蛋白。GPx 能夠催化硫醇還原過氧化物，主要還原劑是谷胱甘肽（Glutataione，GPx），其催化反應(yīng)式為：ROOH+2GSH →ROH+H2O+GSSG。隨著與GSH 結(jié)合相關(guān)的精氨酸殘基的減少，從GPx1 到GPx4 對GSH 的特異性逐漸降低，催化底物種類范圍擴(kuò)大。對GPx 催化動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)其符合乒乓模式，沒有典型的酶底物復(fù)合物形成[17]。Bortoli 等[18]以磷脂氫谷胱甘肽過氧化物酶（GPx4）及其半胱氨酸（Cys）和碲半胱氨酸（Tec）突變體作為模型，通過分子動力學(xué)模擬和密度泛函計(jì)算方法以及電腦對S，Se，Te 3 種氧族元素的酶活性位點(diǎn)作用機(jī)制進(jìn)行分析，結(jié)果表明，Cys 和Sec 酶通過電荷分離形成中間體，將硫醇/硒醇還原為次磺酸/次硒酸，而Tec 突變體則為直接氧化途徑。分析Cys-GPx 和Sec-GPx 抗氧化特性，發(fā)現(xiàn)Sec-GPx 具有較低的能量壁壘，因此具有較高的抗氧化活性。

TrxR 是一種具有抗氧化作用的硒蛋白，包含黃素腺嘌呤二核苷酸（Flavin Adenine Dinucleotide，F(xiàn)AD）結(jié)構(gòu)，與硫氧還蛋白（Thioredoxin，Trx），輔酶NADPH 構(gòu)成抗氧化系統(tǒng)。其中，TrxR能夠催化NADPH 將氧化態(tài)Trx 中的二硫鍵還原成巰基，使其轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原態(tài)。Yamamoto 等[19]從藍(lán)藻中提取TrxR 基因，經(jīng)PCR 擴(kuò)增導(dǎo)入大腸桿菌表達(dá)，結(jié)果證實(shí)TrxR 對藍(lán)藻光合作用中產(chǎn)生的活性氧有消除作用。Drechsel 等[20]通過極譜法實(shí)時檢測小鼠大腦線粒體中的H2O2，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用金諾芬和1-氯-2，4-二硝基苯對TrxR 進(jìn)行抑制時，H2O2的清除率降低80%，高于谷胱甘肽酶系統(tǒng)被抑制后H2O2清除率的降低比率，說明在大腦線粒體中抗氧化作用主要依靠硫氧還蛋白系統(tǒng)。

3.2 調(diào)節(jié)免疫功能

許多硒蛋白都可以在免疫細(xì)胞中表達(dá)，起到抗氧化，促進(jìn)某些細(xì)胞在激活過程中的信號傳導(dǎo)等作用，對哺乳動物的免疫調(diào)節(jié)具有重要影響[21]。硒蛋白參與免疫調(diào)節(jié)機(jī)制有多種，主要包括抗氧化介導(dǎo)和免疫因子介導(dǎo)2 種形式[22]。當(dāng)細(xì)菌等微生物侵入哺乳動物機(jī)體時，中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生活性氧（如·O2-，H2O2，·OH，NO·，ONOO-等）對病原體進(jìn)行氧化，同時，活性氧還是吞噬細(xì)胞和非吞噬免疫細(xì)胞間信號傳遞媒介，是細(xì)胞免疫必不可少的物質(zhì)。然而，過多的活性氧在殺傷病原體的同時，對正常機(jī)體組織也會產(chǎn)生損傷，并引起過度免疫的發(fā)生，因此必須清除活性氧以保護(hù)自身免受損傷[21]。Won 等[23]分離了正常型和GPx1基因敲除型小鼠的淋巴結(jié)細(xì)胞及脾細(xì)胞，制備單細(xì)胞懸浮液，用CD3 對其激活，測定其活性氧含量，然后采用細(xì)胞內(nèi)因子標(biāo)記的流式細(xì)胞技術(shù)鑒定輔助T 淋巴細(xì)胞1 和17，結(jié)果表明，GPx1 缺乏使活性氧含量升高，GPx1 缺陷型輔助T 淋巴細(xì)胞傾向分化為輔助T 淋巴細(xì)胞1，說明GPx1 通過活性氧的調(diào)控，影響T 細(xì)胞增值和分化。

白細(xì)胞介素2 是一種多功能免疫調(diào)節(jié)因子，能夠促進(jìn)T 細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)T 細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子，如γ 干擾素等[24]。李瑞敏[25]通過構(gòu)建硒蛋白K 表達(dá)的干擾載體，轉(zhuǎn)染小鼠T 淋巴細(xì)胞，然后利用CD3 體外激活T 細(xì)胞，結(jié)果顯示：受到干擾的T 細(xì)胞在激活后鈣離子濃度和白細(xì)胞介素2 受體α 的mRNA 水平均低于對照組T 細(xì)胞，說明硒蛋白K可以通過影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣穩(wěn)態(tài)蛋白調(diào)節(jié)細(xì)胞激活過程中的鈣離子濃度，同時影響白細(xì)胞介素2 的表達(dá)。

3.3 調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)廣泛存在于真核細(xì)胞中，對蛋白質(zhì)加工、修飾、類固醇激素合成等具有重要作用[26]。

當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中長期過多存在未折疊或錯誤折疊蛋白、鈣穩(wěn)態(tài)失衡時，可導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)。如果不能對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)就會激活相應(yīng)的信號通路，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。多種硒蛋白具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激調(diào)節(jié)功能。15 ku 硒蛋白是一種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)硒蛋白。汪玉娟[27]采用衣霉素誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)現(xiàn)15 ku硒蛋白可以激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）凋亡通路，與分子伴侶重鏈結(jié)合蛋白（heavy-chain binding protein，BIP）變化趨勢一致，而BIP 可以防止多肽鏈的錯誤折疊和新合成蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的斷裂，從而證實(shí)15 ku 硒蛋白在調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡和促進(jìn)蛋白質(zhì)正確折疊方面具有重要作用。然而，Tian 等[28]利用酵母雙雜交體系篩選提取15 ku 硒蛋白和蛋白黃醇脫氫酶11（RDH11），并采用熒光共振能量轉(zhuǎn)移、免疫共沉淀、蛋白質(zhì)體外結(jié)合試驗(yàn)方法鑒定視黃醇脫氫酶11（RDH11）與15 ku 硒蛋白的相互作用，結(jié)果表明：15 ku 硒蛋白過表達(dá)導(dǎo)致外源性RDH11 視網(wǎng)膜還原酶活性下降，從而說明15 ku硒蛋白對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的調(diào)節(jié)作用復(fù)雜，目前尚未弄清其調(diào)節(jié)機(jī)制。

硒蛋白S 作為一種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)硒蛋白，同樣具有調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激作用功能。Ye 等[29]利用RNA 干擾技術(shù)使血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）中硒蛋白S 表達(dá)，采用MTT 法、DNA熒光染色法、膜聯(lián)蛋白V/碘化丙鈉染色法檢測發(fā)現(xiàn)，硒蛋白S 基因沉默使VSMCs 對過氧化氫或妥尼卡霉素誘導(dǎo)的損傷和凋亡更加敏感，使過氧化氫誘導(dǎo)的VSMCs 中p38 MAPK 和c-Jun n-末端激酶（JNK）的氧化應(yīng)激和磷酸化加劇，使過氧化氫或妥尼卡霉素誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激增強(qiáng)，表現(xiàn)為伴侶蛋白78 ku 葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白（GRP78），蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶（PERK），促凋亡轉(zhuǎn)錄因子C/EBP同源蛋白（CHOP）含量升高。這些結(jié)果說明硒蛋白S 有抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的功能，可以保護(hù)細(xì)胞免受過度內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激導(dǎo)致的損傷。然而，Speckmann 等[30]發(fā)現(xiàn)對人結(jié)直腸癌細(xì)胞、人結(jié)腸癌細(xì)胞株、人克隆結(jié)腸腺癌細(xì)胞進(jìn)行RNA 干擾，可減少硒蛋白的表達(dá)，卻沒有引起或調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，也不能抑制H2O2導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡。由此推斷，硒蛋白S 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和氧化應(yīng)激作用的調(diào)節(jié)與細(xì)胞種類相關(guān)。

3.4 調(diào)節(jié)激素代謝

脫碘酶是一種膜結(jié)合蛋白，對甲狀腺激素代謝具有重要的調(diào)節(jié)作用。其主要位于細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，有3 種類型：Ⅰ型脫碘酶（ID1）、Ⅱ型脫碘酶（ID2）、Ⅲ型脫碘酶（ID3）。對小鼠進(jìn)行缺硒喂食發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重缺硒狀態(tài)下其甲狀腺、腎臟和肝臟中ID1活性最高，且在腎臟中主要使T3（三碘甲狀腺原氨酸）的濃度降低，具有清除作用，而在甲狀腺和肝臟中，特別是甲亢小鼠體內(nèi)，T3 含量升高；ID2的活性也顯著增加，大腦皮層中活性增加19 倍，甲狀腺、棕色脂肪組織和垂體增加6 倍，而ID3 的活性未檢出，說明ID1 對T3 具有雙向調(diào)節(jié)作用，而ID2 主要起到催化產(chǎn)生T3 作用，且不同組織中3 種脫碘酶的表達(dá)具有差異[31-32]。甲狀腺主要分泌T4，分泌的T3 小于20%，T3 主要由脫碘酶1/2 催化T4 脫碘產(chǎn)生。Bassett 等[33]對骨細(xì)胞中所含脫碘酶3 的研究發(fā)現(xiàn)，ID3 主要通過內(nèi)環(huán)脫碘作用催化T4→rT3，T3→T2，降低T3 含量，增加無生理活性的rT3 和T2。ID1、ID2 和ID3 構(gòu)成對甲狀腺激素的完整調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

Harada 等[34]測定7 例甲狀腺全切除患者血清FT3、FT4、促甲狀腺激素（TSH）水平，并對11 例甲狀腺乳頭狀癌患者的甲狀腺乳頭狀癌組織中甲狀腺組織中ID1、ID2 的活性及mRNA 水平進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)橋本氏甲狀腺炎（huge goitrous Hashimoto's thyroiditis，HG-HT）患者的ID1 和ID2 活性與甲狀腺體積有很強(qiáng)的相關(guān)性，這些發(fā)現(xiàn)提示淋巴細(xì)胞浸潤、纖維化和甲狀腺細(xì)胞增生（被認(rèn)為是導(dǎo)致HG-HT 甲狀腺腫大的主要原因）可以導(dǎo)致這些甲狀腺組織中較高的D1 和D2 活性升高，而ID1和ID2 的mRNA 濃度沒有顯著變化，說明橋本氏甲狀腺炎對D1 和D2 活性是在翻譯后調(diào)控的。甲氧咪唑（MMI）和丙基硫脲（PTU）通過干擾甲狀腺過氧化物酶（TPO）介導(dǎo)的碘的氧化和有機(jī)化，對甲狀腺激素的生物合成具有類似的抑制作用。Yoshihara 等[35]采用FRTL-5 大鼠甲狀腺細(xì)胞進(jìn)行DNA 微陣列分析、實(shí)時PCR、蛋白質(zhì)免疫印跡、免疫熒光染色和共聚焦激光掃描顯微鏡觀察，研究MMI 和PTU 的作用機(jī)制，結(jié)果表明，促甲狀腺激素（thyrotropin，thyroid stimulating hormone，TSH）、胰島素和血清可以增強(qiáng)ID1 mRNA 水平，而碘和甲狀腺球蛋白濾泡濃度則抑制ID1 mRNA 水平，MMI 和PTU 對TSH、胰島素和血清誘導(dǎo)的ID1 表達(dá)具有明顯的抑制作用，MMI 在沒有TSH 的情況下可以抑制ID1 的表達(dá)，而PTU 在沒有TSH 的情況下抑制作用微弱。這些結(jié)果表明PTU 和MMI 可能通過不同的機(jī)制調(diào)控ID1 的表達(dá)，TSH 可能在調(diào)節(jié)甲狀腺細(xì)胞PTU 和MMI 信號中發(fā)揮重要及不同的作用。

3.5 調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)

炎癥是具有血管系統(tǒng)的活體組織對損傷因子所產(chǎn)生的復(fù)雜防御反應(yīng)。在炎癥過程中，機(jī)體可以通過一系列血管反應(yīng)，如白細(xì)胞滲出等，對損傷因子進(jìn)行稀釋、中和、殺傷，同時又會通過實(shí)質(zhì)和間質(zhì)細(xì)胞的再生使得受損的組織得到修復(fù)和愈合[36]。Dhanjal 等[37]將小麥富硒提取液與重組蛋氨酸酶（提高硒的生物利用率）加到細(xì)胞培養(yǎng)液中培養(yǎng)RAW264.7 巨噬細(xì)胞72 h，然后采用脂多糖刺激培養(yǎng)的細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞中的硒蛋白谷胱甘肽過氧化物酶1（GPx-1）的表達(dá)增強(qiáng)，進(jìn)而抑制COX-2、mPGES-1、iNOS 的表達(dá)，達(dá)到抗炎效果。Liu 等[38]將72 只1日齡小鼠分為2 組，分別喂食含硒食物和缺硒食物，42 d 后，采集所有小鼠的骨骼肌和血液樣本，對谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）、谷胱甘肽（GSH）的活性，炎癥因子（包括TNF-α，一氧化氮合酶、環(huán)氧酶-2 和前列腺素E合成酶）的mRNA 和蛋白表達(dá)水平，NF-κB 的蛋白表達(dá)水平，小鼠骨骼肌熱休克蛋白的信使RNA表達(dá)水平進(jìn)行檢測，結(jié)果表明，硒缺乏導(dǎo)致小鼠骨骼肌GPX、GSH 活性降低，進(jìn)而導(dǎo)致炎癥細(xì)胞因子mRNA、蛋白表達(dá)水平升高，熱休克蛋白mRNA表達(dá)水平升高。硒蛋白W 同樣具有抗炎癥作用。如：Yu 等[39]采用小干擾RNA 對淋巴細(xì)胞硒蛋白W 基因進(jìn)行敲除，并用H2O2刺激試驗(yàn)細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)基因敲除細(xì)胞的炎癥因子（iNOS，COX-2，NF-κB，PTGEs，TNF-α）信使RNA 表達(dá)高于基因未敲除細(xì)胞，推斷硒蛋白W 主要通過影響炎癥因子的基因表達(dá)來實(shí)現(xiàn)對炎癥因子的調(diào)控，對由H2O2氧化應(yīng)激引起的炎癥反應(yīng)起到防御作用。

3.6 調(diào)節(jié)硒平衡

肝臟作為硒的主要儲存器官，儲存大量的硒以供硒缺乏時全身使用。Lei 等[40]發(fā)現(xiàn)缺硒條件下，小鼠肝臟中硒蛋白Gpx1 的含量急劇下降到正常狀態(tài)的12%，而其它組織中硒含量沒有明顯降低，表明Gpx1 作為體內(nèi)一種硒的儲存形式，在硒缺乏時分解以保證其它組織內(nèi)的硒供應(yīng)。小鼠全身29%的硒存在于肝臟中，50%的肝臟硒存在于硒蛋白Gpx1 中[41]。

硒蛋白P1（Sepp1）是血漿硒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，90%以上的小鼠血漿硒蛋白P 是由肝臟合成的，研究表明血液中的硒主要與Seep1 結(jié)合，作為人體內(nèi)多種器官硒供源[11]。采用基因敲除技術(shù)對小鼠的Seep1 基因進(jìn)行敲除，發(fā)現(xiàn)基因敲除小鼠肝臟中的硒含量顯著升高，而大腦、睪丸等組織中硒含量降低，出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙且雄性出現(xiàn)不育現(xiàn)象。從而證實(shí)肝臟是硒儲存和調(diào)控器官，Seep1 作為轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白將肝臟中的硒運(yùn)往其它組織，供其應(yīng)用[42-43]。Schweizer 等[44]對小鼠肝臟中調(diào)節(jié)Sec 合成的tRNA（tRNA[Ser]Sec）基因進(jìn)行特異性敲除后，使小鼠肝臟無法合成分泌硒蛋白，并對多種硒蛋白含量及活性進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)血漿中Sepp1 蛋白含量減少，同時腎臟中GPXs 表達(dá)及活力降低，對大腦中硒含量沒有顯著影響，說明大腦中硒的供應(yīng)優(yōu)先于其它組織器官。Seep1 的靶器官主要通過相應(yīng)受體實(shí)現(xiàn)對硒的吸收。通過質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)睪丸中Seep1 與載脂蛋白E 受體-2（Apolipoprotein E receptor-2，ApoER2）結(jié)合物；對小鼠載脂蛋白E受體-2 基因進(jìn)行敲除，發(fā)現(xiàn)小鼠大腦受到損傷，說明睪丸和大腦中的Seep1 受體為ApoER2[45]。腎臟中Seep1 受體與睪丸和大腦不同。Kurokawa 等[46]對小鼠megalin 基因進(jìn)行敲除，通過質(zhì)譜法發(fā)現(xiàn)小鼠尿液中存在Seep1 的N 端片段，且細(xì)胞中Gpx3含量降低，表明腎臟中Seep1 受體為megalin 受體，采用內(nèi)吞作用吸收血液硒，用于和合成Gpx3。

3.7 重金屬拮抗作用

硒具有重金屬拮抗作用，能夠保護(hù)動、植物免受重金屬的傷害。臨床研究證實(shí)，通過對高血鉛孕婦補(bǔ)充有機(jī)硒進(jìn)行干預(yù)，分娩前干預(yù)組血鉛含量顯著低于對照組[47]；對長期暴露于富鉛環(huán)境下的工人進(jìn)行血清硒與血清鉛含量分析，發(fā)現(xiàn)血現(xiàn)清硒濃度高的工人的血鉛水平明顯低于血清硒濃度低的工人的血鉛水平[48]。Francis 等[49]發(fā)現(xiàn)提高溶液中硒的水平，能明顯低植物體內(nèi)的鎘濃度。硒可以通過多種方式減少重金屬在植物體內(nèi)的蓄積，緩解毒害作用。首先，硒蛋白能夠抑制重金屬的吸收，并促進(jìn)重金屬在體內(nèi)的排泄[50-51]；其次，硒蛋白對重金屬引起的氧化應(yīng)激有抑制作用，同時減少重金屬對生物體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)的破壞[52]；再者，硒蛋白能夠拮抗重金屬對生物體內(nèi)免疫系統(tǒng)造成的損傷[53]。另外，硒蛋白還可以幫助植物體內(nèi)重建葉綠體，增加葉綠素的含量，以緩解重金屬對葉綠體的損傷[49]。

Liu 等[54]建立一個雞模型來研究鉛和硒，將7 d 大的雄性雞隨機(jī)分為對照組、+Se 組、+Pb 組和Se+Pb 組，并于第30、60 和90 天檢測雞心臟中4個炎癥因子【核因子-κB（NF-κB）、腫瘤壞死因子-α，環(huán)氧合酶-2 和前列腺素E 合成酶】和25 種硒蛋白【包括谷甘肽過氧化物酶1（Gpx1）、Gpx2、Gpx3、Gpx4，硫氧還蛋白還原酶1（Trxp1）、Trxp2、Trxp3，脫碘酶1（Dio1）、Dio2、Dio3，硒蛋白n1（Sepn1），硒蛋白質(zhì)K（Selk）、Sels、Sepw1、Selt、Selh、Selm、15 ku 硒蛋白、Seli、Selu、Selpb、Sepp1、Selo、Sepx1、硒磷合成酶2（SPS2）】的mRNA 相對表達(dá)水平。結(jié)果表明，鉛中毒可引起雞心臟炎癥因子mRNA 水平升高，硒蛋白mRNA 水平降低，心臟組織學(xué)改變，補(bǔ)充硒，通過抑制NF-κB 信號通路和刺激雞心臟硒蛋白來減輕Pb 誘導(dǎo)的炎癥損傷。

3.8 疾病預(yù)防與治療作用

通過大量的流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，硒與人體多種疾病相關(guān)，從硒過量導(dǎo)致動物致盲到硒缺乏引起克山病、大骨節(jié)病等，人們對硒與人體健康的認(rèn)識越來越深入[55]。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)硒與癌癥、艾滋病、心血管疾病、先兆子癲、Ⅱ型糖尿病、甲狀腺疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等疾病均具有重要關(guān)聯(lián)[56]。Bertz等[57]采用shRNA 介導(dǎo)敲除人結(jié)腸癌細(xì)胞中的硒蛋白H 基因，并通過傷口愈合試驗(yàn)、動物試驗(yàn)、免疫組織化學(xué)、蛋白質(zhì)印跡分析和細(xì)胞周期測定等方法對硒蛋白H 含量、細(xì)胞遷移和細(xì)胞周期進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中硒蛋白H 的表達(dá)受到硒的濃度和形態(tài)的影響，且腫瘤組織、小鼠未分化上皮細(xì)胞和結(jié)直腸癌細(xì)胞系中硒蛋白H 表達(dá)得到加強(qiáng)?；蚯贸囼?yàn)結(jié)果顯示：硒蛋白H 減少降低了細(xì)胞的分化，增加了細(xì)胞的增殖和遷移，硒蛋白H基因敲除細(xì)胞更易于形成移植瘤，并具有更快的細(xì)胞變化周期。在腫瘤以及未分化的增殖細(xì)胞中，高水平的硒蛋白H 可以抑制細(xì)胞增殖和G1/S 轉(zhuǎn)變，說明硒蛋白H 通過調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖過程中G1期向S 期的轉(zhuǎn)變，從而防止細(xì)胞不可控增殖的發(fā)生。

Ingold 等[58]等采用基因突變技術(shù)使小鼠GPX4的調(diào)控基因發(fā)生突變，第2 代純合子Gpx4cys/cys小鼠（該類型小鼠分泌的Gpx4 中所有的硒半胱氨酸均被半胱氨酸取代）占28%，符合孟德爾定律，說明具有硒酸鹽的催化作用的GPX4 對哺乳動物胚胎的正常發(fā)育沒有必然作用，而所有純合子Gpx4cys/cys小鼠PV+神經(jīng)元細(xì)胞減少，出現(xiàn)癲癇或興奮過度癥狀，并在18 d 內(nèi)全部死亡，即說明含有硒代半胱氨酸的GPX4 對特定類型的中間神經(jīng)元是必不可少的，可以預(yù)防癲癇的產(chǎn)生，因?yàn)樯窠?jīng)元細(xì)胞中含有高含量的為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形成、遷移和神經(jīng)遞質(zhì)釋放所必需的多不飽和脂肪酸，而硒代半胱氨酸的GPX4 具有的抗氧化性，能夠保護(hù)細(xì)胞因脂質(zhì)過氧化誘導(dǎo)而導(dǎo)致的鐵死亡。

4 結(jié)語

硒蛋白的種類較多，對人體健康的影響復(fù)雜多樣，且影響機(jī)制尚不清楚，還需進(jìn)一步研究。硒蛋白具有諸多生理功能，目前市售補(bǔ)硒產(chǎn)品較少，消費(fèi)者的接受度較低，需加強(qiáng)針對相應(yīng)人群富硒產(chǎn)品的開發(fā)，生產(chǎn)復(fù)合型的硒營養(yǎng)強(qiáng)化劑。