有狄仁杰王络动画片:微量元素硒的生理功能研究进展

    常见的硒的化学形式有硒酸盐、亚硒酸盐、硒蛋氨酸（Selenomethionine, Se-Met）和硒半胱氨酸（Selenomethionine, Se-Cys）。机体中所有按化学定量结合硒的蛋白均以半胱氨酸硒形式存在。

1 硒在饲料原料中的存在形式、含量与利用率

植物饲料中Se主要以蛋氨酸硒形式存在，少部分以亚硒酸根和硒酸根离子形式存在，含量约为0.05~2.0mg/kg干物质，某些植物可高达3~4mg/kg干物质。豆科植物通常比禾本植物更富集硒。动物性饲料中Se主要以有机硒形式存在，少量以亚硒酸盐形式存在，含量高于植物性饲料，如鱼粉含硒约2mg/kg，但利用率仅为25％左右；而植物性饲料中硒的利用率可达60~90％。饲料中硒的生物学利用率不同，其高低顺序是：蛋氨酸硒＞胱氨酸硒＞Na₂SeO₄＞Na₂SeO₃。

2  硒在动物体内的分布与存在形式

动物的细胞和组织中都含硒。一般来说，动物肝脏、肾脏、胰腺、垂体及毛发硒含量较高，肌肉．骨骼和血液中相对较低，脂肪组织中最低。在不同组织中，硒在细胞内的分布不同，且随饲料中硒水平的改变而变化。动物体内的硒以硒蛋白（Selenoprotein）和含硒蛋白（Se-containing protein）两种形式存在。已发现的硒蛋白大多是具有重要作用的酶，故又称硒酶(Selenoenzyme)硒蛋白是硒在机体内存在的主要功能形式。目前已在哺乳动物中发现并分离了至少35种硒蛋白，其中功能比较明确的硒蛋白是：谷胱甘肽过氧化物酶家族（glutathione peroxidase,GPx1,GPx2,GPx3,GPx4）、脱碘酶家族（ioidothyronine deiodinases,ID1,ID2,ID3） 、硫氧还蛋白还原酶家族（thioredoxin reduc-tases,TR1,TR2,TR3 ）、硒磷酸化物合成酶硒蛋白(selenophosphate synthetase,SPS2) 、精子线凿体膜硒蛋白（sperm mitochindrial capsule selenoprotein,NCS） 34ku精子ＤNＡ结合硒蛋白（34ku DNA-bound spernatid selenoprotein）、１５ku前万腺上眸硒蛋白（15ku prostate epithelial selenoprotein）和人淋巴细胞硒蛋白P（selenoprotein P）、硒蛋白W（selenoprotein W）和一种存在于多种组织中的18ku硒蛋白P（18ku  selenoprotein）。它们具有防止膜结构及生物大分子的氧化损伤；合成并调节DNA表达；促进精子生成、发育及维持其活力；保护内皮细胞和维护肌肉组织的正常功能等广泛的生理作用。

2.1细胞谷胱甘肽过氧化物酶（ GPx1）

    硒是以半胱氨酸硒的形式，位于GPx1的活性中心上。GPx1是动物体内重要的抗氧化酶之一，它以还原性GSH为底物，催化还原不同种类的氢过氧化物，从而清除组织中有害的氢过氧化物和自由基，保护生物大分子和生物膜结构免受过氧化物损伤。

2．2磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶（GPx4）

    GPx4是一种膜结合酶，具有界面性，能作用于膜和水相之间的界面，对磷脂红过氧化物的活性较高，对于保护生物膜的完整性具有重要意义。它还能保护细胞免受氧化型低密度脂蛋白的损伤，起到预防动脉粥样硬化的作用。

2．3  5＇一脱碘酶

5＇一脱碘酶分为I、Ⅱ、Ⅲ型。硒是组织中Ⅰ型、Ⅲ型脱碘酶的组成成分，其存在形式与GPx相同，半脱氨酸硒位于活性中心上。I型脱碘酶活性与硒水平呈正相关；Ⅱ型脱碘酶虽不是硒酶，但其活性也受硒营养水平的调控。3种脱碘酶的主要作用是维持机体甲状腺激素代谢的动态平衡。一是将低活性的四碘甲腺原氨酸(T₄）转化为高活性的三碘甲腺原氨酸(T₃）；二是使甲状腺激素降解为活性低或无活件的形式。缺硒时引起脱碘酶活性下降，导致T₄向T₃转化受阻，引起甲状腺激素代谢紊乱。

 2．4硒蛋白P

    硒蛋白P含有多个巯基和硒原子，具有很强的还原能力，它参与血红素的代谢，可作为自由基清除剂，保护肝脏功能，避免肝坏死和脂质过氧化。

3  硒在动物体内的吸收、代谢与排泄

    硒主要在动物的胃、肠道中被吸收，然后进入血液，与血液中的 α、β球蛋白结合，经血浆运载进入各组织。多数研究认为，无机硒和有机硒具有不同的代谢途径。无机硒是在还原态的辅酶Ⅱ、辅酶A、腺苷一5＇－三磷酸盐和镁的作用下生成硒化氢，再以硒半胱氨酸的形式合成含硒蛋白或生成甲基化代谢产物排出体外；而有机硒，在大剂量给予时可能硫在代谢途径上存在代谢通路，小剂量给予时则有其独立于硫的代谢途径。如亚硒酸钠在体内按常规的硒代谢途径代谢，其重要的代谢场所是肝脏，所以添加亚硒酸钠则肝脏中硒含量会增加；而硒蛋氨酸主要有两条代谢途径，分别是蛋氨酸途径和硒途径，在蛋白质合成过程中，硒蛋氨酸能作为蛋氨酸的类似物掺入到蛋白质中，从而提高了肌肉中硒的含量。关于有机硒的代谢机制，尚需进一步研究。动物体内的硒可经过粪、尿和呼吸等途径排出体外。在正常情况下，粪、尿是动物排泄的主要途径，但当饲料硒水平增加时，呼吸亦成为硒排泄的重要途径之一。

4硒的生理功能

4. l 抗氧化作用

    机体内存在大量的不饱和脂肪酸，当它们受到具有强氧化力的游离基化合物的攻击时，会发生过氧化反应生成过氧化物。此反应是一种连锁反应，一旦开始便会与周围各种细胞膜的脂质层内所含的脂质或其他细胞器产生反应，影响器官的正常代谢功能或其受损时的自我修复功能。机体对脂质过氧化作用的损伤有两类防御体系：一类是非酶促反应，包括合巯基化合物、辅酶Q、维生素（A、C、E等）、醇类和酚羟基化合物等，另一类是酶促防御体系，包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（CAT）、GPx等。它们可以有效地清除O^－、H₂O₂。、ROOH等活性氧并终止自由基链式反应。硒的抗氧化作用主要通过GPx酶促反应清除脂质过氧化物，因此通常将GPx活性作为衡量硒在生物体内功能的指标。孙志军等（1999）发现，随着硒浓度的变化，雏鸡体内GPx的活性也发生变化，且酶活性变化总是滞后硒浓度的变化。当硒缺乏时，该酶的活性降低，不能充分催化过氧化物，引起脂质自由基和过氧化物的积累，以致对细胞膜和细胞壁产生过氧化损伤。

    硒同VE两者可以协同发挥作用。硒至少能在3个方面节省VE：①硒为胰腺的正常功能所必需，胰腺分泌的胰蛋白酶、胰脂肪酶有助于脂肪的消化，因此有助于VE的吸收；②硒为GPx的组成成分，在GPx发生生化转变的同时，能够消除过氧化物，使其变成醇和水，因此减少了过氧化物损伤细胞脂质膜上多不饱和脂肪酸的可能性，也就减少了保护脂质膜所需要的VE的数量；③有助于血浆中VE的存留，但机制不清楚。VE则至少能在两个方面节省硒：①VE是脂质膜的组成成分，能防止脂质的氧化和相应过氧化物的产生，从而减少消除过氧化物所需GPx的数量，也就降低了对硒的需要量；②维持机体内硒以活性形式存在，或避免体内硒损失。

4．2提高肉品品质

    硒的抗氧化功能使其同时具有提高畜禽肉产品品质的作用。硒参与GPx的合成，是GPx的必要组成成分，GPx能使有害的脂质过氧化物还原成无害的羟基化合物，并使过氧化物分解，因而可以保持细胞膜的完整性，避免细胞膜结构和功能遭受破坏，也就减少了肌肉渗出汁液的数量；硒也能通过CAT和SOD清除脂质过氧化物，从而提高牛肉品质（Faustman等，  1998）。

4．3促进免疫机能

    硒能有效地提高机体的体液免疫和细胞免疫功能；增强T细胞介导的肿瘤特异性免疫，有利于细胞毒性T淋巴细胞（CTL）的诱导，并明显加强CTL的细胞毒活性，还能显著提高吞噬过程中吞噬细胞的存活率和吞噬率。

    其作用机制如下：①缺硒会使淋巴器官（如胸腺、脾脏、盲肠、扁桃体和腔上囊等）的结构变得疏松，吞噬细胞和淋巴细胞数目减少，网状细胞增生，导致不同程度的免疫抑制或衰退；同时，巨噬细胞和白细胞GPx活性降低，细胞不能及时清除过氧化物而降低活力，杀死微生物能力下降，使动物和人对传染病的抵抗力下降；②缺硒会影响过氧化物酶活性，再进一步调控5＇-脂氧合酶活性，5＇一脂氧合酶催化二十碳四烯酸的氧化，此氧化产物影响淋巴细胞增殖；③硒在胸腺、脾脏、血浆中主要存在形式不是GPx，而是其他硒蛋白。当硒缺乏时，GPx中的硒被释放出来，而重新分配到其他硒蛋白中去。日粮硒不但优先供给免疫系统，而且因不同情况在免疫系统内各组织及同一器官不同部分间分配也有先后顺序；④硒通过激活天然杀伤(NK）细胞和靶细胞表面的某些结构，促进两者结合从而增强NK细胞杀伤活力；⑤缺硒与癌症的发生也有一定的关系。硒对补体系统的活化有抑制作用，特别是在旁路活化途径较为显著。高水平的硒能抑制细胞扩增，在试验研究中可作为肿瘤抑制剂而抑制肿瘤的生长，防止已暴露于致癌剂的细胞群形成肿瘤的表达；体外研究也显示硒能降低多种致癌物的致突变性，而硒能增强免疫系统的功能是其防癌抗癌功能的重要机制之一。

    在试验动物上的研究也显示了晒对免疫功能的影响。给缺硒小鼠补硒，能使其胸腺和脾脏重量增加，胸腺皮质增厚，血液白细胞总数增多。补硒的小鼠出现淋巴细胞增殖加快，脾淋巴细胞转化率和α-醋酸萘酯染色阳性淋巴细胞比例提高，脾脏NK细胞的活性增强；但硒过量也会降低淋巴细胞酯酶染色阳性率。仔鸡同时缺乏硒和VE时，出现严重的法氏囊上皮和轻度的胸腺上皮退化，并伴随以淋巴细胞耗竭为特征的组织病理学变化，而补硒则能促进抗体产生，提高鸡免疫活性细胞溶菌酶含量。

4．4维护亚细胞结构与功能

    王俊东（1998）报道，应用常规日粮、低硒日粮及加硒日粮饲喂大鼠 2个月，  3组动物心肌与[³H］哌唑嗪的最大结合量为101．9±36．9、55．4±13．3以及 86． 14± 22． 5mol／mg蛋白，说明低硒组α₁受体数量减少，3组心肌α₁受体［³H］ 哌唑嗪合的平衡解离常数（KD）分别为2．25、l．32及2．01，反应指出低硒a₁受体与配体的亲和力明显下降。李生广（1993）比较了补硒前后T－2毒素对大鼠软骨细胞超微结构与功能的影响，发现不加硒时，0．0lmg／kg T－2毒素可引起离体鸡胚软骨细胞外基质胶元微原纤维和膜质P面膜内蛋白颗粒明显减少，线粒体膜、细胞色素C氧化酶活力及H^＋－ATP酶活力下降，补1mg／kg硒后，胶元微原纤维和质膜内蛋白粒子不再减少，细胞色素C氧化酶及H^＋－ATP活力下降幅度明显减少，表明硒可显著桔抗T－2毒素引起的软骨细胞超微结构和功能的改变。

4．5提高基础代谢率

    甲状腺的功能是提高基础代谢率，增加组织细胞的耗氧量。甲状腺分泌的甲状腺素以T₄为主，T₃极少。T₃的生物活性是T₄的5－8倍，T₃还参与生长激素（GH）的合成，它在甲状腺和外围组织中由 T₄经Ⅰ型脱碘酶（T₄ 5＇－ID－Ⅰ）作用脱碘生成。硒与I、Ⅱ、Ⅲ型脱硒酶的活性有密切关系，能通过影响其生物活性，调节甲状腺维持正常的生理功能。刘来利等（2000）研究肉鸡体内甲状腺素的代谢，结果表明，试验雏鸡30和60日龄时，试验Ⅰ组（硒含量为0．05mg／kg）、试验Ⅱ组（硒含量为0．20mg／kg）的血清T₃水平显著高于对照组（硒含量为0．0148mg／kg），而T₄水平则显著低于对照组。

4．6增强抗应激能力

    现代肉用畜禽集约化养殖的难题之一是应激反应，幼龄动物的冷应激尤为突出。研究表明，硒缺乏时，T₃浓度降低，阻碍褐脂肪的非寒颤性产热功能的发挥，会降低新生哺乳动物和所有啮齿类动物抵御寒冷的能力，影响其生长发育和存活率。补硒可提高幼龄动物抗冷应激能力。有学者用大鼠试验，在冷应激作用下，补硒组大鼠体内的稿脂肪减少，且对冷应激表现出较强的适应性。硒与机体产热代谢的研究为硒在动物冷应激方面的应用奠定了理论基础。

4．7促进繁殖性能

    在猪、牛、羊日粮中，补硒可明显提高繁殖力。硒是雄性动物产生精子所必需，精子本身就含有硒蛋白，硒位于精细胞尾部中段。公富精液中的硒，能通过GPx的抗氧化作用保护精子细胞膜免受损害。公畜精子内的硒主要存在于线粒体膜中，缺硒导致精细胞受损，释放出谷草转氨酶（GOT），降低精子活力，从而影响受精能力和胚胎发育。对于种母畜，补硒可以防止妊娠母畜流产，减少胚胎死亡，提高繁殖率。

4．8减弱微量元素毒性

    硒还能拮抗和减弱机体内砷、汞、铬等微量元素的毒性。武瑞等（2001）以雏鸡作为试验动物，通过测定血液、羽毛、粪便和组织中汞、硒含量，研究硒对雏鸡血液及组织汞含量的影响，进而探讨硒与汞的拮抗机理。试验结果表明：硒与汞之间存在拮抗作用，汞可以影响硒的吸收、分布、利用，硒也可以改变汞的积累部位和积累方式。另外，硒与砷也能发生互作而形成无毒的共轭化合物，并促进其排入胆汁；在胆囊中硒、砷的互作又促进其排泄，减少在胆囊中的残留量和滞留时间，并加强肾对硒、砷的吸收量和尿中的排泄量，从而减弱了砷的毒性及对机体脏器的损害。

5硒的使用注意事项

5.1应尽量选用有机硒源

    因为在动物对无机硒的吸收利用过程中，无机硒必须先进入肝脏转化成生物硒后才可以吸收，因而毒性大，易引起中毒。

5．2补硒方法应注意补硒的目的、方法、效果的一致性

    预防补硒以添加剂的形式对日粮补硒，根据动物对硒的营养需要量，在微量元素添加剂中加入一定量的硒制剂，或采用硒制剂研碎多级混合的方式制成含硒饲料添加剂，均匀添加于日粮中。美国食品药物管理局（FDA）规定，硒必须以预混料的形式添加，当添加到全价配合饲料中时，预混料中硒的最高含量不得超过0．06％，当添加到矿物质预混料中时，硒剂中硒的最高含量为1．0％。这是目前生产中最常用的方法，操作简便，安全可靠；治疗缺硒症，为迅速提高机体组织硒含量，采用静脉注射或肌注晒制剂效果较好。

5．3准确计算补硒剂量

    动物对硒的营养需要量和中毒量之间差距很小，若用量计算不准，易发生中毒。而且硒可通过子宫传给胎儿，引起羔羊、马驹畸形。存在于蛋中，使孵化率降低，影响雏鸡的生长。从乳汁中排出的硒可使吮乳幼畜发生慢性中毒。

5．4注意硒与日粮其他营养成分的互作关系

    硒与VE具有协同作用，若日粮中VE含量高时，补硒量可以小些。蛋氨酸、胱氨酸、半胱氨酸与硒存在竞争性吸收作用。高于标准需要量的VA、VC会促进硒的吸收。缺硒会加重碘的缺乏，引起甲状腺机能低下。硒与微量元素As、Hg、Cr等有拮抗作用，日粮中含此类元素量大时，补硒量应大些。

6结 语

    近年来，硒在动物体内的生理生化机制已越来越清楚，有多种含硒蛋白被纯化出来，其生理生化功能也逐渐成为动物营养学界所注目的焦点。我国对硒的研究主要集中于动物医学与畜禽养殖等方面，并已取得一定的成果。在畜禽养殖中，硒已广泛用于预防畜禽疾病，提高家畜的受胎率、产仔率和家禽的产蛋率，以及促进动物生长等方面。今后随着对各种硒蛋白和含硒蛋白分子水平上的深入研究，以及对硒与饲料中其他营养物质复杂互作的探索，必将使硒在动物养殖业中具有更加广阔的开发和利用前景。