我国对硒的研究最初源于20世纪60年代对于发生于黑龙江克山县地区和四川省冕宁地区的心肌疾病的关注。硒依据其存在形式可分为无机硒、有机硒两大类。硒具有防癌、抗癌、增强机体免疫力等多种功能,其抗氧化能力也一直是研究的热点问题。
有机硒的抗氧化作用
硒蛋白的抗氧化作用
硒蛋白是有机硒的一种,其成分组成中常含硒代半胱氨酸,当前,已发现的相关的硒蛋白基因有25种,可翻译30余种硒蛋白。当前研究显示,并非每种硒蛋白都具有抗氧化作用,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。
硒代蛋氨酸的抗氧化作用
硒代蛋氨酸(Se-Met),为蛋氨酸中的硫元素在一定的条件下被硒元素取代后所生成的一种有机硒氨基酸。一氧化氮(NO)是一种活性氮自由基,在机体内具有功能双向性,既可以作为机体的防御分子,当含量过量时,会对机体造成严重的组织损伤,引发机体的炎症反应,而SeMet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
酵母硒是指利用酵母具有较高富集硒的能力的特点,在培养酵母的过程中加入元素硒,利用酵母的新陈代谢过程,将无机硒转化成有机硒 而制成的一种微生物发酵产物。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。
其他有机硒的抗氧化作用
在20世纪八九十年代,有机硒抗氧化作用的研究热点为苯并异硒唑酮、硒醚、二硒醚等,其中苯并异硒唑酮类化合物和二硒醚类中结构相对简单的二苯基二硒醚抗氧化作用的机制主要是它们在体外能催化琉基类化合物来还原分解有机 过氧化物和过氧化氢,同时还具有模拟 GSH-Px 活性,从而发挥具有抗氧化的作用。
有机硒与其他物质联合使用的抗氧化作用
近些年也有较多有关有机硒与其他抗氧化物(如VE等)联合使用的抗氧化作用研究,其抗氧化作用的机制与单独使用相似。
无机硒的抗氧化作用
亚硒酸钠的抗氧化作用
亚硒酸钠是无机硒的代表之一,为无臭、能在空气中稳定存在的一种白色结晶粉末,可用于治疗禽类的硒缺乏症,当前关于亚硒酸钠抗氧化 研究的报道较多。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。
硒酸钠的抗氧化作用
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。
纳米硒的抗氧化作用
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 GSHPx、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,如纳米硒可通过调节kappa B(NF-κB)、 PI3-K/Akt/m TOR、ASK1/JNK、p38 MAPK/Erk等信号通路抑制淋巴瘤相关 X(Bax)蛋白的表达,促进 B 细胞淋巴瘤2细胞(Bcl-2)、SOD、 CAT 蛋白的表达来抑制机体氧化应激的发生,进而抑制细胞凋亡的发生。
无机硒与其他物质联合使用的抗氧化作用
无机硒与其他物质联合使用,其抗氧化机制也与单独使用相类似,如 Chen等研究亚硒酸钠与富硒酵母联合使用对育肥猪背最长肌的影响,发现当亚硒酸钠添加量为 0.2mg/kg,富硒酵母添加量为 0.3mg/kg 时,能显著提高 GSH-Px等的活性,并降低背最长肌的MDA浓度。Dawood等研究纳米硒与VE联合使用对罗非鱼抗氧化能力的影响,发现不论是纳米硒单独使用还是与VE联合使用,都能显著提高其体内 SOD、GSH-Px 和CAT含量。
截止目前,相关研究表明,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。
鉴于硒在人和动物健康中的重要作用,尤其是其在抗氧化作用方面的巨大贡献,未来开发出富硒食品、含硒药物或保健品将具有广阔的应用前景。
参考文献:覃新云等.微量元素硒的抗氧化作用研究进展响 [J].中国食品添加剂,2022