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微量元素硒的抗氧化作用研究进展
2024/12/20
硒（se）是一种非金属微量元素， 于1817年被瑞典学者 Berzelius 首次发现， 并在次年被命名为硒，直到 1973 年世界卫生组织 （WHO）宣布硒为动物及人体必需的微量元素。硒在自然界分布广泛，不均匀分布于岩石、 大气、水、土壤等中，我国是一个缺硒国家，全国约有 1.05 亿人因日常的硒摄入量不足而面临着严重的健康问题。硒依据其存在形式可分为无机硒、有机硒两大类，无机硒包含硒酸化合物 （硒酸钠）、亚硒酸化合物（亚硒酸钠）、单质硒等，有机硒包含硒蛋白、硒代蛋氨酸、酵母硒、 硒多糖等物质。有机硒相较于无机硒具有安全高效、生物活性高等特点。硒能参与合成相关的硒蛋白，这些硒蛋白参与谷胱甘肽过氧化酶（GSH-Px）、 甲状腺素 脱碘 酶 （DIOs）、硫氧还蛋白还原酶（TrxR）等酶的合成过程，而这些酶又都参与机体对自由基的清除过程，因此硒可以间接起到抗氧化作用。其中，硒作为 GSH-Px 的活性中心元素，可以通过 GSH-Px 催化有机过氧化物的分解（GSH 可 以将氢过氧化物还原成羟基脂酸（ROH））来阻止自由基产生的脂质过氧化反应（高温条件下会 导致脂质在形成过程中发生氧化而形成过氧化物）从而降低氧化应激。TrxR 与 GSH-Px 相似，都是通过清除机体内的氧化自由基从而起到抗氧化作用，而 DIOs 的抗氧化作用机制则是通过影响甲状腺素的相关代谢来实现。硒还可通过超氧化物歧化酶（ SOD）清除生物体内自由基达到抗氧化作用，因此，可通过生物体内 SOD 活性的高低反映出机体对氧自由基清除的能力，即抗氧化能力。硒蛋白中具有抗氧化作用的硒蛋白主要有：GSH-Px、 Trx R、硒蛋白 P、硒蛋白 M、硒蛋白 15、硒蛋 白 H、硒蛋白 O、硒蛋白 V 等。 GSH-Px 抗氧化的具体的机制为：GSH-Px 可催化谷胱甘肽，使谷胱甘肽转化成氧化型的谷胱甘肽，把有毒的过氧化物转化成无毒的羟基化物，从而起到清除机体氧化自由基的作用，发挥抗氧化的效果； Trx R 因其可与硫氧还蛋白、还原型辅酶 Ⅱ（NADPH）等共同构成抗氧化系统，通过调节 NADPH 所介导的氧化还原反应，将氧化态的硫氧还蛋白转化成还原态，从而起到抗氧化的作用； 硒蛋白 P，是硒在机体血浆中的主要存在形式，在血浆中的硒蛋白 P 占约占血浆中硒浓度的一半以上。硒蛋白 P 可通过直接、间接、联合作用三种方式来起到抗氧化作用。具体机制分别为：与肝素在细胞膜结合，在细胞膜的表面直接作用于过氧化物（如过氧亚硝酸盐），发挥抗氧化作用；通过促进其他抗氧化酶（如 GPX、TrxR 等）的表达及提高它们的活性，以此来间接发挥抗氧化作用；与其他抗氧化酶（如 GPX、TrxR 等）一起联合发挥抗氧化作用，最大程度地维持机体的内环境稳定。 硒蛋白 M、硒蛋白 15 等其他具有抗氧化作用的硒蛋白，大多可作为相应途径的氧化还原 酶、减少氧自由基的产生或清除已产生的氧自由 基等途径直接或间接起到抗氧化的作用。
硒代蛋氨酸（Se-Met） 可通过 Nrf2/GPX1-PPARγ-NF-κB 途径减缓 一氧化氮（NO）对奶牛乳腺上皮细胞（BMECs） 的氧化损伤（通过激活转录因子 NF-E2 相关因子 2（Nrf2）信号通路以提高谷胱甘肽过氧化酶 1 （GPX1）活性，增加过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARγ）的基因表达，抑制核转录因子 -κB （NF-κB）信号通路的激活，使炎症因子白介素 1β（IL-1β）的释放量减少，从而减少 NO 的 生成达到缓解氧化应激的目的）；同时还可通过 TrxR/MAPK/NO 途径缓解 BMECs 的氧化损伤 （通过增强 TrxR1 的表达，抑制 p38 丝裂原激活蛋 白激酶（p38MAPK）/c-Jun 氨基末端激酶（JNK） 通路磷酸化水平，从而降低 IL-1β、iNOS 基因和蛋白的表达，减少 NO 的过量释放）， 起到抗氧化的作用。
酵母硒的抗氧化作用机制为：提高机体的 SOD、总抗氧化能力（T-AOC）及 GSH-Px 活性，通过利用相应的酶所介导的抗氧化机制，起到降低机体中 MDA 含量的效果，发挥其抗氧化的作用。 亚硒酸钠其抗氧化机制与有机硒相似， 即提高机体的 SOD、T-AOC 及 GSH-Px 等抗氧化酶的活性，直接或间接起到提升机体抗氧化的作用。硒酸钠为白色结晶，遇潮水解，是无机硒 的另一个代表物质，常用于食品营养强化剂，但 由于其具有较大的毒性，因此其用量有一定的限制。硒酸钠在植物的中的抗氧化机制主要是通过清除植物体内的氧自由基，提高谷胱甘肽过氧化酶等抗氧化酶的活性，从而起到增强植物体抗逆性的作用。纳米硒是一种具有纳米级尺寸的单质硒，相较于其他的无机硒，纳米硒具有毒性低、活力高等特点。纳米硒的抗氧化作用机制主要表现在以下几个方面：①直接清除机体中的 ROS，不同分子量的纳米硒对 1，1- 二苯基 -2- 三硝基苯肼 （DPPH）等氧化自由基具有清除效果，且其清除 的效果在一定的程度上与纳米硒的浓度有关；②通过增强机体抗氧化酶活性（如增强 GSH-Px、 Trx R 等硒蛋白活性），间接发挥抗氧化作用； ③通过调节信号通路来抑制机体氧化应激的发生。
研究表明，硒可通过以下 5 种机制来提升机体的抗氧化能力：① 把机体中有毒的氧化态物质（如氧化态的硫氧还蛋白） 转化成无毒的还原态物质（如还原态的硫氧还 蛋白）；② 促进多种抗氧化酶的表达（如 GSHPx、DIOs、TrxR 等）及提升其活性，直接或间接发挥抗氧化作用；③ 直接催化某些化学反应分解过氧化物，同时模拟 GSH-Px 活性；④ 通过增强或抑制相关因子的表达（如增强 Nrf2，抑制 IL-1β、iNOS），使对机体有毒性作用的物质的释放量减少（如 NO）；⑤ 调节信号通路［如 kappa B（NF-κB）、PI3-K/Akt/m TOR、ASK1/JNK、 p38 MAPK/Erk 等信号通路］而抑制机体氧化应激的发生。
