微量元素硒锌与人体健康的研究进展
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【关键词】微量元素硒锌；人体健康
锌硒对人体有重要的生理作用，许多专家和学者通过不同的研究方法从其生化、生理、临床作用及机理的等方面展开了大量的研究，取得了一定的进展，为锌硒的研究提供了大量依据。本文介绍了微量元素硒锌与人体健康的现状及其临床价值和应用前景。
1锌、硒的抗氧化作用
硒在机体内主要以结合蛋白（硒蛋白）的形式发挥作用。目前已发现的人硒蛋白有二十多种，只有硫氧蛋白还原酶和脱碘酶、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的生理功能研究得比较清楚，其它部分的硒蛋白发现得比较晚，它们的功能正处于研究中。硒以GSH-Px的形式在体内发挥抗氧化作用，其过程为：GSH-Px催化还原型谷胱甘肽成为氧化型，与此同时把有毒的过氧化物还原成无毒的羟基化物，进而保护组织细胞，尤其是生物膜免受过氧化氢的损害。据报道：维生素E在体内的主要作用也是抗氧化作用，是防止生物膜中磷脂被过氧化的第一道防线。然而，即使供给充足的维生素E，仍有一些过氧化物在胞液中产生，这些过氧化物的清除是由GSH-Px完成的。有许多文献报道：维生素E与硒在抗氧化作用上是协同互补的[1-2]。近年来研究发现：直接影响GSH-Px活力发挥的是活性中心含量的高低。GSH-Px含量低是因重金属干扰了硒的代谢，使GSH-Px失活导致其与蛋白质的巯基结合，比如与生物体内谷胱甘肽过氧化物酶的结合，形成不可逆复合物，干扰酶的活性及其抗氧化功能；或者与细胞膜表面酶的巯基结合，改变其结构和功能，形成了自由基[3]。元素硒是维持体内GSH活性的重要因素，对金属汞的毒性有抑制作用[4]。元素锌作为体内重要的必需微量元素，有明显的抗氧化作用。锌通过金属硫蛋白（MT）发挥抗氧化作用，这是抗氧化的另一个主要途径。金属硫蛋白是一种低分子量能与重金属结合的蛋白质，由于巯基含量丰富，同时与二价汞有极大的亲和力，锌作为金属硫蛋白基因表达的有效促进因子[5]，促进金属硫蛋白的生成。MT对蓄积在体内的汞能够起缓冲作用。MT能够抵御重金属的毒性作用，在保证金属元素的稳态以及清除自由基等方面发挥重要的作用[6]。锌的生物学功能很广泛，锌是含铜与锌超氧化物岐化物（CuZn–SOD）重要的活化因子，CuZn-SOD作为体内重要O2-的自由基清除剂，CuZn-SOD能够歧化汞在体内产生的超氧化物阴离子自由基O2-成为氧化氢和氧，从而减少其对细胞膜的损伤，拮抗其在体内的毒性效应[7-8]。有研究发现：锌能够诱发位于细胞质膜上的转砷蛋白，使砷在机体内的含量明显降低，硒通过谷胱甘肽（GSH）的中介作用与砷形成复合物，降低游离砷的浓度，抵制砷的毒性作用。砷、硒都可与巯基或甲基结合，硒和锌的加入能干扰砷与巯基及甲基的结合，进而使其的毒性降低。砷能够导致脂质过氧化[9]，锌为SOD酶的重要组成部分，而硒为谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分，锌和硒的摄入能使该酶活性增强，拮抗重金属的氧化损伤作用。
2锌硒的抗肿瘤作用
大量的实验发现，硒具有显著的抗肿瘤功效。大量的流行病学的资料表明：膳食、地质环境决定了人群血硒含量与肿瘤的发生率及死亡率呈负相关性。因机体的免疫与肿瘤的发生、发展关系密切，所以我们可认为硒的抗肿瘤作用是通过调节和增强机体免疫来实现的。事实上许多研究证实了补硒能维持或提高实验动物的免疫能功能[10]。元素硒可以增强巨噬细胞对巨噬细胞活化因子的反应性，降低巨噬细胞对淋巴细胞的抑制作用；可以增强T淋巴细胞对有丝分裂原或同种抗原刺激的增殖反应；也可以增强自然杀伤细胞的活性，[11]缺锌能使实验动物脾细胞的绝对数量减少，胸腺和淋巴组织萎缩，T细胞依赖的及T细胞非依赖的抗原免疫反应下降，有研究报道：缺锌动物的脾细胞花环形成细胞只有锌充足脾的40%。即使T、B细胞的比率没有变，锌缺乏鼠B细胞表面的IgM的比率是对照鼠的2倍，表明锌缺乏鼠脾中有不成熟的B细胞在增加[12]。体外实验发现：无活性的胸腺肽在锌缺乏受试者血清中存在，并且通过补锌能够激活血清中的这种无活性的胸腺肽，体外测定胸腺肽的活性作为判断是否缺锌的标准。有研究表明轻度缺锌的结果是血清胸腺素的活性显著下降，而且补锌可使其得到纠正[13]。核因子KB（nuclear factor-kappaB，NF-KB）NF-kB是辅T细胞1（Helper T cells，Th1）调节白细胞介素2（IL-2）及白细胞介素2受体（IL-2R）表达的主要的转录因子，其机理：锌通过提高抑制性核因子（I-kB-a）磷酸化，使NF-kB转位、激活，同时增加IL-2及白细胞介素2受体拮抗剂（IL-2Ra）的产生。BAO等[14]将I-kB基因转染给缺乏锌的T淋巴细胞白血病细胞（HUT-78细胞），与缺乏锌的T淋巴细胞白血病细胞（HUT-78细胞）相比，锌能够抑制I-kB途径，增加NF-kB活性。据报道：硒在1mg/L浓度时能够对人舌鳞癌细胞有显著的抑制作用，但对正常成纤维细胞无显著抑制作用[15-16]。当硒浓度在30μmol/l时对正常肝细胞及肝癌细胞作用48h后，其增殖及活力都受到明显的抑制，从而导致细胞的凋亡[17]。锌的生理剂量（1mg/L）能够显著抑制人前列腺癌细胞生长作用[18]，在25、50、100μmol/L的锌浓度时，却能促进结肠癌细胞生长，它的存活率因锌浓度升高而升高[19]。因此，不同的锌、硒浓度产生不同的作用效果，其取决于锌、硒的浓度范围、细胞类型和作用方式。有研究发现：锌、硒都可以诱导细胞周期蛋白改变，导致细胞周期阻滞，DNA的合成降低，从而细胞生长受到抑制，只是它们作用机制有所不同。比如锌能抑制G1期细胞周期素依赖性蛋白激酶的P21蛋白表达增加，引起细胞G1期阻滞[20]；而硒能抑制细胞周期蛋白激酶cdk2及蛋白激酶C等，引起细胞周期停滞在S期[21]。比如锌浓度在3.5μg/ml时能使食管癌细胞周期停滞在G1期，从而不能进入S期合成DNA；硒浓度在0.3μg/ml时能使癌细胞S期延长，G1期减少，同时促进细胞的凋亡。因此它们联合对抑制食管癌细胞生长、DNA的合成以及促进细胞凋亡的作用远比其单独作用强，这与锌、硒都能通过下调抑制凋亡蛋白Bcl-xL、Bcl-2的表达，增加促凋亡蛋白Bax的表达，这与激活半胱天冬酶3（caspase-3）、诱导细胞凋亡[16]有关。
3锌、硒在感染性疾病中的作用
流行病学调查发现：微量元素锌硒缺乏者患感染性疾病的风险比正常者增高。锌硒可以辅助治疗病毒性心肌炎其机理可能如下：①微量元素锌硒具有保护心肌细胞膜及某些细胞器，提高心肌细胞氧化磷酸化能力，抑制脂氧合酶活性进而清除氧自由基。②锌硒能够增强体液免疫、细胞免疫及单核-巨噬细胞的吞噬能力及抗感染能力。③锌硒能够通过参与含硒酶GSH-Px、含锌酶SOD活性，增强机体抗氧化能力，进而使心肌细胞免受损伤和干扰，进而促进其功能的恢复[22]。小儿反复呼吸道感染与血清中多种微量元素的缺乏有关（如锌、硒等）。当某些微量元素浓度低下时，机体中的T、B细胞的增殖分化发生障碍，特别是辅T细胞功能受到损害，进而引起小儿反复呼吸道感染发作。锌、硒能够提高机体的免疫功能，参与许多酶的组成，促进T、B细胞的增殖与分化能力[23]。
4锌硒对其他疾病的作用
锌硒能使尘肺患者体内的脂质氧化物减少，使自由基的清除剂升高，起到抗氧化作用。有研究发现：补充葡萄糖酸锌给尘肺患者，能减轻尘肺患者的自觉症状、体征，从而改善肺通气功能[24]。锌硒能使尘肺患者的自觉症状（咳嗽、咯痰、胸痛、气促）得到明显的改善，延缓其进展，预防并发症的发生[25]。小儿厌食与微量元素锌硒关系密切，由于厌食症患儿食欲不振影响胃肠功能，营养素得不到吸收，致使微量元素摄入不足，并且微量元素缺乏又在某种程度上导致儿童厌食，导致恶性循环。给厌食儿童补充硒、锌制剂可以显著改善和增加儿童食欲，然而有报道表明：单用补锌制剂未见效果后要注意适量补充硒制剂[26]。近年研究发现，锌可以影响垂体分泌促性腺素这与生精功能密切相关，维持活动能力的重要因素之一是精浆中存在高锌，锌直接参与的生成、成熟、激活和获能过程，缺锌能够影响性腺的发育、导致性腺功能不足、性器官发育不全或减退、性成熟障碍。影响产生和代谢的一系列酶的组成成分之一是硒，缺硒导致生成不足。硒作为对抗某些毒性作用的代谢元素之一，能够避免有害物质伤害生殖系统，维持细胞的正常形态[27]。锌与胰岛素分泌和储存关系密切。微量元素锌硒与高血压、糖尿病的发病及慢性病变发生、发展存在密切关系。适当调整微量元素的供给等综合防治措施能纠正糖代谢紊乱、防止、延迟或减轻糖尿病慢性病变的发生[28]。类风湿性关节炎的病因或病情加重的原因之一可能是缺锌，口服硫酸锌糖浆能改善患者关节肿胀等自觉症状。硒对治疗类风湿（RA）却没有临床有效性[29]。
5锌硒的需要量
在我国出现的克山病和大骨节病可通过补硒来预防；流行病学调查中发现在美国高硒地区多种心脏病和死亡率明显低于低硒地区，尤其是发现了因硒缺乏使癌发生率、死亡率升高；在芬兰东部、新西兰东部低硒地区以心肌梗死为主的心脏病发生与低硒状态密切相关。因而有专家考虑把硒作为这些疾病的预防药，然而硒的营养安全带窄。摄入其1/10量则能引起缺乏病；而摄取营养水平的10倍量则引起中毒。因而对硒需要量的研究作为硒营养学中的一个新课题。以前的研究是通过动物实验和理论上的推测获得数据。由于我国同时有世界上少有的低硒地区和高硒地区，都出现相应的缺乏病和中毒症。因而这些地区是研究人类硒需要量的最佳实验基地。杨光圻等从1982年就开始研究人体硒需要量，在我国西南低硒地区进行硒的最低需要量和生理需要量的研究，并且测出成人每日最低硒需要量为17μg，生理需要量为40μg，用安全因子处理后得出满足最低及生理需要的每日膳食供应量分别为22μg和50μg[30]。动物实验表明硒的抑癌作用往往都接近中毒量。所以，在疾病防治上涉及到硒的最大安全摄入量。杨光圻等1985-1988年间在恩施高硒地区研究表明：成人每日最高限硒摄入量为750-800μg[31]，用安全因子处理后，得出非高硒地区和高硒地区最高摄入量分别为每日400μg和500μg。在1990年这些研究数据得到3个国际组织（FAO/WHO/IAEA）承认和采用。锌主要存在于动物内脏、海产品中。在日常生活中，摄取的锌元素往往不会发生锌的中毒，然而大剂量服用含锌制剂以致超过机体代偿能力时，就会对机体产生损伤作用。过量锌会引起含锌的金属蛋白酶AKP的活性减低，降低蛋白酶活性[32-33]。美国全国科学研究委员会推荐：半岁以内婴儿每人每天需锌3mg，1岁以内5毫克，1-10岁儿童每天10mg，11岁以后至成年均需15mg，妇女妊娠期每天增加5mg，哺乳期增加10mg。因此，微量元素锌硒虽然在人体内含量极少，却广泛分布于各个器官组织内，是机体生命活动中的物质转运和交换的必需微量元素，与人体息息相关。
6展望
锌、硒对人类健康的影响越来越受到人们的重视，即使有大量令人信服的证据说明微量元素锌硒对人体健康有着重要的调节作用，目前仍存在一些问题尚需进一步研究探索，比如它们对人体健康影响更深层次机理，它们之间的协同作用对人体健康影响及如何提高微量元素的吸收利用率均需更广泛、更深入的研究探索。随着各种机理的阐明它们必将作为保健、预防用药进入一个崭新的应用时代。
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