硒及其化合物的研究现状与应用
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高一化学元素硒知识点总结硒(Se)是一种非金属元素,位于周期表第16族,5周期。
它的原子序数为34,相对原子质量为78.96。
硒在自然界中广泛存在于矿石、土壤、水体和生物体中。
下面将从硒的性质、用途和应用领域等方面进行总结。
1. 硒的性质硒具有以下特性和性质:1.1 物理性质:硒是一种块状的灰白色固体。
它的熔点为217摄氏度,沸点为688摄氏度。
硒是一种半导体,其电阻率随温度升高而降低。
1.2 化学性质:硒具有与氧气发生反应的活泼性,能够与氧气形成硒的氧化物。
它还能够跟酸和碱反应,生成相应的盐类。
1.3 硒化物:硒和其他元素形成多种硒化物,如硒化氢(H2Se)和硒化铁(FeSe)等。
2. 硒的用途硒具有广泛的应用价值,主要应用在以下几个方面:2.1 环境保护:硒作为一种重要的环境监测指标,可以用于水质和土壤监测,帮助评估生态系统的健康状况。
2.2 电子工业:硒鼓是一种重要的电子元件,用于存储和转换电能。
此外,硒化镉太阳能电池也广泛应用于太阳能发电领域。
2.3 药物和医疗:硒化物在医疗领域具有一定的抗癌、抗炎和抗氧化等功效,可以用于疾病的治疗和预防。
2.4 农业领域:硒作为微量元素对植物的生长和发育起着重要作用。
适量的硒可以改善植物的抗病性,并提高农作物的产量和品质。
3. 硒的应用领域硒的应用领域非常广泛,包括但不限于以下几个方面:3.1 化妆品和护肤品:硒化合物被广泛用于化妆品和护肤品中,可以改善皮肤的光滑度和弹性。
3.2 光电子材料:硒化物具有较好的光电传感性能,可以应用于摄像头、光耦合器和光电传感器等领域。
3.3 有机化学合成:硒化合物可以用于有机合成反应,如硒醚和硒酮的合成,扩展了有机合成的方法和途径。
3.4 食品工业:硒是一种重要的营养元素,对人体健康至关重要。
在食品工业中,硒常被用作食品的营养强化剂。
总结:硒是一种重要的化学元素,具有多种特性和性质。
它在环境保护、电子工业、药物和医疗以及农业领域等方面都有广泛的应用。
药用植物硒多糖的研究进展药用植物硒多糖的研究进展本文关键词:多糖,研究进展,药用植物药用植物硒多糖的研究进展本文简介:摘要:硒多糖是一种通过多糖与硒的结合且具备硒和多糖两者活性的有机硒化合物。
硒多糖的生物活性普遍高于硒和多糖,且更易于被机体吸收和利用,因此硒多糖在免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、抗衰老等方面具有广泛的应用。
由于硒多糖独特的药理活性,药用植物硒多糖也因此逐渐成为研究热点。
但是目前已发现的硒多糖种类较少,同时药用植物硒多糖的研究进展本文内容:摘要:硒多糖是一种通过多糖与硒的结合且具备硒和多糖两者活性的有机硒化合物。
硒多糖的生物活性普遍高于硒和多糖,且更易于被机体吸收和利用,因此硒多糖在免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、抗衰老等方面具有广泛的应用。
由于硒多糖独特的药理活性,药用植物硒多糖也因此逐渐成为研究热点。
但是目前已发现的硒多糖种类较少,同时其多糖的结构十分复杂,对硒多糖化学结构以及体内作用机制尚不完全清楚,仍有待进一步的研究。
该文系统的介绍了药用植物硒多糖的主要来源,以及已发现的药用植物硒多糖的主要结构及其生理活性,旨在为硒多糖的进一步研究和应用提供理论依据。
关键词:硒多糖;药用植物;生理活性;抗氧化;抗肿瘤;药用植物是指含有防治疾病的特殊化学成分(生物活性化合物)且具有一定医疗用途的植物[1].多糖为药用植物的主要活性成分之一,它可以通过与硒的结合形成同时具备硒和多糖两者活性的有机硒化合物--硒多糖。
硒多糖在抗氧化、抗肿瘤、提高机体免疫力、降血糖血脂、抗重金属、抗菌等方面具有广泛的应用,但其化学结构具有复杂性、来源具有多样性,因此药用植物硒多糖成为了研究热点和难点。
本文将从药用植物多糖的来源、纯化分离、结构及其生理活性等方面进行综述,旨在为硒多糖的进一步开发和利用提供参考依据。
1 药用植物多糖研究药用植物中有效化学成分十分复杂,主要有生物碱、苷类、多糖、氨基酸、蛋白质和油脂等。
它们各具有特殊的生理功能,其中很多是临床上的重要药物。
硒在环保中的应用
1.污水处理:硒是一种有效的污水处理剂,因为它可以与污水中的有机化合物反应,产生无害的化合物。
它还可以与重金属离子结合,从而减少其毒性。
2.空气净化:硒可以吸收空气中的有害气体和颗粒物,使它们降解或形成无害物质。
3.工业废弃物处理:一些工业废弃物含有有害物质,例如重金属离子和有机物质,这些物质可能对环境和人类健康造成负面影响。
硒可以与这些有害物质反应,使它们减少毒性或变成无害物质。
4.生物医学领域:硒被广泛应用于医药和生物学领域,包括用于抗氧化剂、疾病预防和治疗、生物催化剂等。
5.电子工业:硒也被应用于电子工业中,例如光电池、半导体器件和太阳能电池等产品。
2018.04专题综述硒的生理功能及其在果品生产中的应用张玲张彦欣张玲,张彦欣,山东省沂水县果茶服务中心,邮编276400。
收稿日期:2017-11-27硒是人体必需的微量元素,具有抗氧化、防癌抗癌、解毒排毒、提高机体免疫力等重要功能。
维持机体适量的硒摄入能预防多种疾病,然而因全球普遍缺硒,膳食补硒已成为共识。
富硒苹果作为膳食补硒的重要来源,如何安全生产受到广泛关注。
下面,我们主要就硒的生理功能及其在果品生产中的应用作简单介绍,以期为富硒果品安全生产提供参考。
1硒的生理功能1.1抗氧化硒是动物体(人体)内谷胱甘肽过氧化物酶(G SH -Px )活性中心硒半胱氨酸的必需组分,该酶的作用是催化过氧化物还原,所以说硒元素具有很强的抗氧化作用,而这种抗氧化性正是硒具有多种功能的生化基础。
1)保护细胞,延缓衰老。
硒以G SH -Px 形式催化脂质过氧化物的还原和自由基的清除,使细胞中的膜结构免遭损害。
陈海英等发现,富硒灵芝有明显的抗衰老作用,能延长大鼠跳台潜伏期,减少错误次数,明显改善衰老模型大鼠的学习记忆能力;明显提高血清及肝、脑组织中的超氧化物歧化酶(SO D )活性,同时可降低血清及肝脑组织中丙二醛(M D A )含量及单胺氧化酶-B (M A O -B )活性。
2)保护心脑血管。
硒是维持心脏正常功能的重要元素,对心肌细胞损伤有修复作用。
唐静等通过试验证实,0.5μm ol /L 硒对H 2O 2损伤的心肌细胞具有较好的保护作用,可维持和保护α-肌动蛋白和β-肌动蛋白的表达,参与细胞骨架蛋白重构。
硒可参与血管中过氧化物的分解、自由基的清除和磷脂氢过氧化物的还原等反应,保护动脉血管壁上细胞膜的完整性,在防止动脉粥样硬化、减少血栓和心肌梗死发生等过程中发挥作用。
小鼠试验证实,富硒茶油组显著降低甘油三酯和总胆固醇水平,极显著地降低了低密度脂蛋白胆固醇水平和动脉粥样硬化指数,以及肝脏中M D A 水平,同时极显著地提高了肝脏总SO D 和G SH -Px 活力。
硒形态分析研究进展摘要:硒是人体必需的微量元素,与身体健康和疾病息息相关。
硒的形态类型众多,不同形态下所具有的功效和毒性也不同,因此通过对不同形态的硒以及价态进行准确的研究对保证人体的安全和健康具有重要意义。
本文通过综合近年来关于硒形态的分析最新的研究成果,介绍硒形态的提取方式、分离方式以及检测方式。
关键词:硒元素;研究进展;形态硒是人体必需的微量元素,并且硒能与身体中的多项活性细胞进行结合,提升人体的免疫力,同时还具有防癌以及缓解人体内重金属毒性的作用。
如果身体内缺少硒元素,可能会导致大骨病和克山病发生的几率较大,因此世界卫生组织建议每天人体都要补充大约200μg的硒,同时我国的营养组织学会也提出人们每天至少要补充50至200μg硒。
由此可见硒元素对于人体的健康有着关键作用,但是目前市场上存在伪造硒元素的食品,相关部门应该引起高度重视。
一、硒形态分析的重要性随着人们会环境问题的认知不断增加,通过研究发现环境中存在着各种有毒元素,且这些有毒元素的反应和迁移行为并不是取决于它们自身的总量,而是它们各自形成的元素形态所决定的。
因此对元素形态的分析可以使人们更好的认识这些有毒元素的特点以及它们的行为,更有利于人们对环境问题的不断探究和发现。
二、硒形态的提取方式提取方式是整个硒形态分析中最为关键的一步,因为它直接影响到整个实验结果的准确性。
因为在形态提取过程中,容易出现互相转换性质的情况。
因此在样品提取时必须要快速高效,避免出现元素之间转换性质的情况。
同样在提取硒化合物的时候,尽量使用无毒的提取剂,并快速的进行提取,保证硒化合物的原始特性不被破坏。
同时对于不同样本所采用的提取方式也有所不同,目前常用的提取方式有固相提取技术、超声提取技术以及微波辅助提取技术。
(一)固相提取固相提取技术的原理为采用固体吸附剂的方式,使液体样本中的目标物与干扰化合物分离,然后使用洗脱剂或热解进行吸附,达到收集样本的目的。
特别是SPE技术的问世,增加了对分析物的检测能力,提升了分析物的回收率,弥补了固相提取方式的存在的缺陷,提升了效率。
硒及其化合物简介硒元素名称:硒元素符号:Se元素英文名称:元素类型:金属元素相对原子质量:78.96原子序数:34质子数:34中子数:45摩尔质量:79原子半径:所属周期:4所属族数:VIA电子层排布:2-8-18-6常见化合价:+4、+6同位素:单质:硒化学符号:Se颜色和状态:密度:熔点:沸点:发现人:贝采利乌斯发现年代:1817年发现过程:1817年,瑞典的贝采利乌斯从硫酸厂的铅室底部的粘物质中制得硒。
元素描述:稀散元素之一。
在已知的六种固体同素异形体中,三种晶体(α单斜体、β单斜体,和灰色三角晶)是最重要的。
也以三种非晶态固体形式存在;红色和黑色的两种无定形玻璃状的硒。
前者性脆,密度4.26克/厘米3;后者密度4.28克/厘米3。
第一电离能为9.752电子伏特。
硒在空气中燃烧发出蓝色火焰,生成二氧化硒(SeO2)。
也能直接与各种金属和非金属反应,包括氢和卤素。
不能与非氧化性的酸作用,但它溶于浓硫酸、硝酸和强碱中。
溶于水的硒化氢能使许多重金属离子沉淀成为微粒的硒化物。
硒与氧化态为+1的金属可生成两种硒化物,即正硒化物(M2Se)和酸式硒化物(MHSe)。
正的碱金属和碱土金属硒化物的水溶液会使元素硒溶解,生成多硒化合物(M2Sen),与硫能形成多硫化物相似。
元素来源:可从电解铜的阳极泥和硫酸厂的烟道灰、酸泥等废料中回收而得。
元素用途:硒的主要用途为干印术的光复制,这是利用无定形硒的薄漠对于光的敏感性,能使含有铁化合物的有色玻璃退色。
也用作油漆、搪瓷、玻璃和墨水中的颜色、塑料。
还用于制作光电池、整流器、光学仪器、光度计等。
元素辅助资料:硒与它的同族元素硫相比,在地壳中的含量少得多。
硒成单质存在的矿是极难找到的。
硒是从燃烧黄铁矿以制取硫酸的铅室中发现的,是贝齐里乌斯发现铈、钍后发现的又一个化学元素。
他命名这种新元素为selenium。
他还发现到硒的同素异形体。
他还原硒的氧化物,得到橙色无定形硒;缓慢冷却熔融的硒,得到灰色晶体硒;在空气中让硒化物自然分解,得到黑色晶体硒。
有机硒在蛋鸡饲料中的应用1.引言1.1 概述概述:随着人们对健康和营养的关注度的提高,有机硒作为一种重要的微量元素逐渐受到人们的重视。
有机硒在农业饲料中的应用也成为了一个热门话题。
蛋鸡作为人们日常饮食中的重要来源之一,其饲料的营养成分尤为重要。
因此,研究有机硒在蛋鸡饲料中的应用显得尤为重要。
有机硒指的是以有机物质为载体的硒化合物,相较于无机硒,有机硒具有更好的生物利用率和生物可利用性。
因此,将有机硒添加到蛋鸡饲料中,能够提高饲料的营养价值,增强蛋鸡的免疫力,降低疾病发生率,改善产品的品质等。
本文将通过以下几个方面来探讨有机硒在蛋鸡饲料中的应用。
首先,将介绍有机硒的作用和种类,深入说明其在蛋鸡饲料中的重要性。
其次,本文将重点探讨有机硒在蛋鸡饲料中的应用优势,包括对蛋鸡生长和繁殖的促进作用,以及对产蛋量和蛋壳品质的影响等。
最后,我们将对有机硒在蛋鸡饲料中的发展前景进行展望,并提出一些建议,以促进有机硒在农业中的应用。
通过研究和探讨有机硒在蛋鸡饲料中的应用,我们可以进一步认识到有机硒的重要性和潜力,为蛋鸡饲料的改进提供科学依据,同时也推动了有机化合物在农业领域的应用与发展。
希望本文的研究成果能够对农业生产和饲料改进提供一定的参考和指导。
1.2 文章结构本文主要通过引言、正文和结论来探讨有机硒在蛋鸡饲料中的应用。
文章结构如下:1. 引言引言部分将对本文的主题——有机硒在蛋鸡饲料中的应用进行概述。
首先,介绍有机硒在畜牧养殖中的重要性和应用背景。
接着,提出本文的目的,即探讨有机硒在蛋鸡饲料中的应用优势和发展前景。
2. 正文正文部分将从两个方面来讨论有机硒在蛋鸡饲料中的应用。
首先,介绍有机硒在蛋鸡饲料中的作用和机制。
对于有机硒在增强蛋鸡健康、改善蛋品质等方面的作用进行详细阐述。
其次,介绍有机硒的种类及其在蛋鸡饲料中的应用情况。
包括硒酵母、硒富马精奇等有机硒的种类及其使用方法和效果。
3. 结论结论部分将总结有机硒在蛋鸡饲料中的应用优势,并展望其在未来的发展前景。
高有机硒植物硒肽原料加工工艺研究及产业化应用
高有机硒植物硒肽是指利用高有机硒植物原料提取的富含有机硒的肽类化合物。
在过去的几十年中,研究人员发现有机硒在生物体内具有多种重要的生理活性和药理活性,具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、免疫调节等多种功能。
硒肽是一种具有氨基酸结构的有机硒化合物,在体内具有更好的吸收和利用效果。
高有机硒植物硒肽的加工工艺主要包括原料的挑选和处理、提取和分离、纯化和浓缩、干燥和成品制备等步骤。
首先,需要选择种植高含硒的植物原料,并进行预处理,如清洗、切割、破碎等,以便提高提取效果。
然后,采用适当的提取剂和工艺条件进行提取和分离,如溶剂提取、超声波提取、微波提取等。
提取得到的硒肽溶液经过纯化和浓缩处理,去除杂质和水分,得到高纯度的硒肽浓缩液。
最后,对硒肽浓缩液进行干燥和成品制备,如喷雾干燥、冷冻干燥、加工成片剂、胶囊剂等。
高有机硒植物硒肽的产业化应用主要涉及食品、保健品和药物等领域。
在食品领域,可以将硒肽添加到食品中,如面包、饼干、奶粉等,增加食品的营养价值和功能性。
在保健品领域,可以开发生产硒肽保健品,用于提高人体抗氧化能力、增强免疫力、延缓衰老等。
在药物领域,硒肽具有很好的抗肿瘤活性,可以开发成为抗肿瘤药物或辅助药物。
高有机硒植物硒肽的研究和产业化应用对于提高人们的健康水平和生活质量具有重要意义。
随着科技的不断发展和人们对健康的重视程度的增加,预计高有机硒植物硒肽的市场需求将会不断扩大。
纳米硒制备方法、抗氧化作用机制及临床应用研究进展黄轶驰1,2,田红旗1,21北京协和医学院中国医学科学院放射医学研究所,天津30019;2天津市放射医学与分子核医学重点实验室摘要:硒是人体必需的微量元素之一,纳米技术制备的红色单质硒生物相容性高,安全性好,同时具有良好的抗氧化活性。
制备纳米硒的方法主要包括化学、生物(如细菌、真菌、植物等)及物理制备三类:化学方法可通过硒源与还原剂发生氧化还原反应制备纳米硒,同时用稳定剂对纳米硒表面进行修饰,可提高其生物活性和稳定性,调控制备纳米硒的释放速率;细菌、真菌及植物提取物均可用于生物制备纳米硒;γ-辐射和微波辐射等物理方法常作为化学或生物制备纳米硒的辅助方法,提升制备效率,提高纳米硒产量和质量。
纳米硒主要通过直接清除活性氧簇、增强酶促抗氧化系统抗氧化能力及抑制细胞凋亡等机制发挥抗氧化作用。
纳米硒在预防、保护氧化应激所致的组织损伤(例如生殖、消化系统)以及治疗神经系统疾病和糖尿病等相关疾病中可发挥重要作用。
关键词:硒;纳米硒;抗氧化剂;活性氧;氧化应激doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2021.06.027中图分类号:R318文献标志码:A文章编号:1002-266X(2021)06-0103-06硒(selenium,Se)是人体必需的微量元素之一,可维持人体氧化还原平衡,在预防心血管疾病、高胆固醇血症及癌症等疾病中起重要作用[1]。
根据美国国家科学院建议,成人每日硒摄取量55~400μg,每日硒摄取量>700μg时对人体产生毒性,严重时可导致硒中毒[2]。
硒中毒主要表现为疲劳及神经、心血管和胃肠系统紊乱等症状。
目前,有机硒和无机硒化合物作为硒的膳食补充剂已应用数年,但由于其安全范围极窄,用量不慎极易造成硒中毒[3];红色的单质硒毒性较低且有一定生物活性,但化学稳定性差,快速受热或室温下容易缓慢聚集成无活性状态[4]。
1997年,张劲松等[5]首次创造性地将纳米技术应用于红色单质硒的制备,他们引入牛清血白蛋白(bovine serum albumin,BSA)作为保护剂,成功地制备结构稳定、生物活性高的纳米硒。
引言硒是一种结构与硫相似的化学元素,它的原子序数是34,有金属性和非金属性,硒的发现比较早,是由瑞典化学家Berzelil在1817年焙烧黄铁矿制备硫酸时发现的[l],直到1957年被美国营养学家schwartz和Foltz等确认为动物体内必需的微量元素。
Rotrku在1973年研究表明硒是谷肤甘肤过氧化物酶(GSH一PX)的组成部分[2]人和动物主要从食物中摄取硒,如果机体的硒不足,将会严重影响人和物的健康与生长,严重的话会引起疾病的发生,如缺硒导致人的大骨节病、克山病、禽的渗出性素质、羊的白肌病、及多种动物繁殖性能降低等疾病。
因此在机体内摄入足够的硒,才能保证畜禽健康生长和发育,免疫和繁殖等功能提高,生长性能得到提高。
目前,补硒的一般来源主要是无机硒,如亚硒酸钠,但大量试验研究发现无论在生物利用率、抗氧化作用效果、组织器官的沉积率和提高机体免疫力与繁殖力等方面,有机硒的作用效果都要比无机硒好[3~7]。
而且随着近几年对硒的研究发现,亚硒酸钠有过氧化特性,生物利用率较低,并且毒性较大而,它的使用会对动物生长发育和环境造成严重的影响,相比生物源性的有机硒而言,有机硒的生物活性大大优于无机硒,并且动物胃肠道更容易吸收有机硒并将其很好的利用,因此,如果大力推广使用有机硒源则对动物的生产是非常有利的。
目前动物生产上使用的有机硒主要是富硒酵母,科室富硒酵母的价格相对昂贵,所以其推广应用受到了一定的限制。
另外随着对硒研究的不断深入,人们对硒的营养价值、生物功能、添加最适量和如何有效的补充硒的研究更加深入和重视。
1 硒的理化性质硒是哺乳动物和人所必需的微量元素之一,自然界中,硒主要以有机硒和无机硒的形式存在,一般无机硒是使用较普遍的硒源,主要存在形式有硒酸盐(Se6+)和亚硒酸盐(Se4+)等,有机硒则以硒代蛋氨酸、硒代胱氨酸和硒代半胱氨酸等形式存在。
目前已知的哺乳动物体内的硒蛋白主要分为六类:谷胱苷肽过氧化物酶(GSH-Px)家族、碘化甲状腺原氨酸脱碘酶(ID)家族、硫氧还蛋白还原酶(TR)、硒代磷酸合成酶(SPS)、硒蛋白P、硒蛋白W、精子被膜硒蛋白等,这些硒蛋白参与动物体内多项代谢与生理作用。
富硒技术的原理与应用研究一、富硒技术的概述富硒技术是指在农业、食品、养殖等领域利用硒元素进行增加硒含量的一种技术。
富硒技术的原理是通过添加含有高硒的肥料、添加硒化物、利用硒酵母菌等方式将硒元素引入物质中,从而提高物质的硒含量。
二、富硒技术的原理富硒技术利用硒元素具有促进作物生长、提高养殖动物生产性能等作用,通过添加富硒的肥料、添加硒化物等方式将硒元素输入到土壤中或者直接添加到饲料中,经过作物或者动物的摄取代谢,最终使得作物或者动物富集硒元素。
富硒技术的原理可以通过以下几个方面进行说明: 1. 硒元素对作物的生长有促进作用:硒元素是一种重要的微量元素,可以促进作物的光合作用和养分吸收,提高作物的免疫力和抗逆性能,从而增强植物抵抗氧化应激和病虫害的能力。
2. 富硒土壤的肥力提升:富硒元素的添加可以提高土壤的肥力,改善土壤质地,增加土壤可耕性和抗旱性能,从而提高土壤的生产力。
3. 硒酵母菌的利用:硒酵母菌是一种能够把无机硒形式转化为有机硒形式的菌种,通过添加硒酵母菌,可以将无机硒转化为有机硒,提高其生物效价。
4. 硒化物的添加:硒化物是含有高含硒比例的一种化合物,通过添加硒化物,可以将高纯度硒元素引入作物或动物体内。
三、富硒技术的应用研究富硒技术在农业、食品、养殖领域有广泛的应用研究。
1. 农业领域•富硒肥料的研究:研究人员通过添加富硒的肥料,提高作物硒含量。
•富硒土壤改良:利用硒元素改善土壤质量,提升土壤肥力。
•富硒作物的栽培:利用富硒技术培育高硒作物。
2. 食品领域•富硒食品的研发:通过富硒技术将硒元素引入食品中,提高食品的营养价值。
•富硒饲料的制备:研究富硒饲料的配方和制备工艺,提高养殖动物硒含量。
•富硒蔬菜的栽培:通过富硒技术培育富含硒的蔬菜,提供给消费者高硒营养。
3. 养殖领域•富硒畜禽饲料的研发:研究富硒畜禽饲料的配方和制备工艺,提高畜禽产品硒含量。
•富硒养殖技术的推广:推广富硒养殖技术,提高养殖动物的硒含量,改善产品品质。
生物技术进展2020年㊀第10卷㊀第5期㊀487~494CurrentBiotechnology㊀ISSN2095 ̄2341进展评述Reviews㊀收稿日期:2020 ̄06 ̄15ꎻ接受日期:2020 ̄08 ̄09㊀基金项目:国家成都农业科技中心地方财政专项(NASC2020AT03)ꎻ国家自然科学基金项目(31870283)ꎻ中国农业科学院科技创新工程项目ꎮ㊀联系方式:孙卉E ̄mail:sunhui@caas.cnꎻ∗通信作者姜凌E ̄mail:jiangling@caas.cn硒与叶酸在抗病毒治疗中的作用及其在植物中的应用前景分析孙卉ꎬ㊀张春义ꎬ㊀姜凌∗中国农业科学院生物技术研究所ꎬ北京100081摘㊀要:2020年ꎬ科学家在新型冠状病毒肺炎的治疗过程中发现ꎬ治疗效果与患者体内的硒和叶酸水平有一定相关性ꎮ这说明提高人体内硒和叶酸含量的膳食方案ꎬ可以有效地增加人体免疫能力来应对病毒性疾病的冲击ꎮ通过膳食保障人体硒和叶酸的摄入是植物营养强化的主要任务之一ꎬ但目前硒和叶酸的复合营养强化工作鲜见报道ꎮ综述了硒和叶酸这两种微量营养素在抗病毒治疗中的机制㊁以及硒和叶酸在植物中的应用前景ꎬ为提升营养品质㊁创制富含硒和叶酸的营养强化植物提供理论支撑ꎮ关键词:硒ꎻ叶酸ꎻ抗病毒治疗ꎻ营养强化DOI:10.19586/j.2095 ̄2341.2020.0074TheRoleofSeleniumandFolicAcidinAntiviralTherapyandTheirApplicationProspectsinPlantsSUNHuiꎬZHANGChunyiꎬJIANGLing∗BiotechnologyResearchInstituteꎬChineseAcademyofAgriculturalSciencesꎬBeijing100081ꎬChinaAbstract:Duringthetreatmentofthecoronavirusdisease2019in2020ꎬscientistshavefoundoutthatbettereffectofantiviraltreatmentwasassociatedwithseleniumandfolicacidlevelsinhuman.Theresultsindicatedthatthedietwithhighlevelsofseleniumandfolatecaneffectivelyenhancehumanimmunefunctionandtocopewiththeimpactofviraldiseases.Oneofthemaintasksofplantbiofortificationistoensuretheintakeofseleniumandfolateeffectivelythroughdiet.Howeverꎬtherewerefewreportsonthecombinedbiofortificationofseleniumandfolate.Thispaperreviewedthewaysandmechanismsofseleniumandfolicacidinthetreatmentofantiviralꎬaswellastheapplicationprospectsofseleniumandfolateinplantsꎬsoastoprovidethetheoreticalsupportforimprovingnutritionalqualityandcreatingcropsꎬvegetablesandfruitsrichinseleniumandfolate.Keywords:seleniumꎻfolateꎻantiviraltherapyꎻbiofortification㊀㊀病毒是一种非细胞生命形态ꎬ它由一个核酸长链(DNA或RNA)和蛋白质外壳构成ꎬ必须寄生在活的寄主细胞内进行增殖㊁转录和转译ꎬ然后按它自身核酸所包含的遗传信息复制产生后代病毒ꎬ并进一步感染其他细胞ꎮ病毒危害人类健康ꎬ造成国民经济重大损失[1]ꎮ引起各类传染病的病毒很多ꎬ例如:艾滋病病毒㊁丙型肝炎病毒㊁流感病毒㊁柯萨奇病毒(克山病)㊁寨卡病毒㊁SARS(severeacuterespiratorysyndrome)冠状病毒㊁中东呼吸综合征冠状病毒㊁新型冠状病毒(coronavirusdisease2019ꎬCOVID ̄19)等[2 ̄5]ꎮ2020年初ꎬCOVID ̄19疫情在全球范围迅速扩散ꎬ感染病例呈指数级增长ꎬ是近百年来人类遭遇的影响范围最广的全球性大流行病ꎮ目前国际病毒分类委员会将新型冠状病毒命名为 SARS ̄CoV ̄2 (severeacuterespiratorysyndromecoronavirus. All Rights Reserved.2)ꎬ并认定这种病毒是SARS冠状病毒的姊妹病毒ꎮ该病毒引起的肺炎症状一般为发热㊁乏力㊁干咳ꎬ并出现呼吸困难ꎬ严重者表现为急性呼吸窘迫综合征㊁脓毒症休克㊁代谢性酸中毒和凝血功能障碍ꎮCOVID ̄19病毒传染性强ꎬ且潜伏期也具有传染性ꎬ目前没有特异的治疗方法[5]ꎮ在此次抗病毒治疗中ꎬ我国研究发现ꎬCOVID ̄19的报告治愈率与人群硒状态(以发硒含量表征)之间显著正相关ꎬ其中以高硒摄入量闻名的湖北省恩施市(男性发硒3.13ʃ1.91mg kg-1ꎬ女性发硒2.21ʃ1 14mg kg-1)的治愈率为36.4%ꎬ显著高于湖北省其他城市的治愈率(13.1%)[6]ꎻ德国的研究发现患者的硒缺乏与COVID ̄19的高死亡风险密切相关[7]ꎻ以色列研究者发现重症COVID ̄19患者血液中的叶酸含量只有正常人的三分之二[8]ꎻ叶酸是COVID ̄19的主要蛋白酶的抑制剂ꎬ高剂量的叶酸摄入有助于抑制病毒的活性[9]ꎮ这些情况说明微量营养素硒和叶酸在抗病毒治疗中发挥一定的作用ꎬ提高人体内硒和叶酸含量的膳食方案ꎬ可以有效地增加人体免疫能力来应对病毒性疾病的侵袭ꎮ目前ꎬ硒和叶酸是如何用于抗病毒等疾病的治疗及如何协同提高硒和叶酸含量的植物营养强化工作都鲜见报导ꎬ因此本文综述了硒和叶酸这两种微量营养素在抗病毒治疗中的机制㊁在其他疾病治疗中的作用以及硒和叶酸的植物性营养强化膳食补充治疗的应用前景ꎬ以期为提升营养品质㊁创制富含硒和叶酸的作物蔬果提供理论支撑ꎮ1㊀硒和叶酸的生物学功能硒是一种非金属元素ꎬ是人和动物生长发育必需的微量营养元素ꎬ在生殖㊁甲状腺激素代谢㊁DNA合成以及防止氧化损伤和感染方面发挥着重要作用ꎬ也是植物生长的有益元素[10 ̄11]ꎮ自然界中存在无机硒(硒酸盐㊁亚硒酸盐㊁单质硒㊁甲基硒)和有机硒(硒代甲硫氨酸㊁硒代半胱氨酸㊁甲基硒代半胱氨酸㊁硒多糖㊁硒核酸)两种主要形式ꎮ缺硒地区容易发生克山病和大骨节病ꎬ全世界大约有10~15亿人由于硒缺乏ꎬ导致心血管疾病㊁甲状腺功能减退㊁男性不育和癌症等疾患ꎮ适量补充硒有益健康ꎬ但过量的硒可引起硒中毒ꎬ主要表现为头发变干变脆㊁皮肤损伤及神经系统异常等[10]ꎮ已有报道的生物体硒代谢途径中ꎬ硒代半胱氨酸转化为甲基硒代半胱氨酸的过程中需要甲基的供体(S ̄腺苷甲硫氨酸)作为辅酶(图1A)[12]ꎮ此步反应的甲基供体由一碳代谢中的叶酸提供ꎬ5甲基四氢叶酸可以将同型半胱氨酸转化成甲硫氨酸ꎬ再进一步转化为S ̄腺苷甲硫氨酸ꎬ进而参与蛋白质㊁DNA及各类化合物的甲基化过程(图1B和图1C)[13]ꎮ叶酸是动植物生长发育所必需的一类水溶性B族维生素[13 ̄14]ꎮ人体自身不能合成叶酸ꎬ如果A:硒代谢ꎻB:甲基代谢ꎻC:叶酸代谢ꎮATP 三磷酸腺苷ꎻSeCys 硒代半胱氨酸ꎻSAM S ̄腺苷甲硫氨酸ꎻSAH S ̄腺苷高半胱氨酸ꎮ图1㊀生物体中硒和叶酸的代谢Fig.1㊀Metabolismofseleniumandfolateinorganism884生物技术进展CurrentBiotechnology. All Rights Reserved.孕妇在孕期未能摄入足量叶酸ꎬ胎儿的核酸合成和DNA㊁蛋白质㊁脂质和磷脂的甲基化也会受阻ꎬ叶酸严重缺乏将导致新生儿的发育迟缓及神经管发育缺陷ꎮ叶酸缺乏也会直接导致巨幼红细胞性贫血和高同型半胱氨酸原发性高血压ꎬ并会增加结肠癌㊁心血管疾病㊁老年痴呆症㊁冠状动脉硬化等多种疾病的患病风险[14]ꎮ叶酸和硒等微量营养素缺乏会降低人体免疫力ꎬ促进病毒感染的进程ꎮ病毒感染又反过来加重微量营养素缺乏ꎬ形成恶性循环[7 ̄8]ꎮ2㊀硒和叶酸在抗病毒治疗中的作用机制2.1㊀人体的抗病毒反应人体抗病毒反应是机体对病毒逐渐产生免疫的过程ꎬ机体对抗病毒的反应机理基本一致ꎮ通过疫苗和改善人体健康状况可以增加免疫力ꎬ是应对病毒性疾病侵袭的有效途径[15]ꎮ病毒攻击的第一道防线是物理屏障(如皮肤和所有粘液膜)ꎬ这属于先天性反应ꎮ第二道防线是固有免疫反应ꎮ如果病毒突破人体的第一道防线进入了机体ꎬ固有反应被激活ꎮ这个过程中自然杀伤细胞是这道防线的重要成员ꎬ它是淋巴细胞中除T细胞㊁B细胞外的另一类细胞ꎬ可以发现并杀死异常的细胞ꎮ被病毒感染的宿主细胞属不正常细胞ꎬ因此亦在自然杀伤细胞攻击范围之内ꎬ此时机体产生炎症反应ꎮ第三道防线ꎬ其过程相对缓慢ꎬ包括特异性体液免疫和细胞免疫ꎮ特异性抗体与病毒结合后ꎬ病毒就不能与易感染细胞表面的相应受体结合而进入细胞ꎮ对已进入易感染细胞的细胞内病毒ꎬ抗体无法进入ꎬ需要细胞免疫中的白细胞分化抗原ꎬ表达分化抗原的T细胞可以分化为细胞毒性T细胞ꎬ能够特异性地杀伤靶细胞ꎬ最终消灭病毒[16]ꎮ过程中有两种T细胞:辅助型T细胞1(Thelper1cellꎬTH1)主要为对抗细胞内细菌及病毒的免疫反应服务ꎬ其主要为白细胞介素12(interleukin12ꎬIL ̄12)所驱动诱发ꎬ主要的执行细胞因子是干扰素 ̄γꎮTH1免疫反应对应的是第四型自体免疫疾病ꎬ过高的TH1激活将会导致巨噬细胞自体免疫疾病ꎬ例如麻风病ꎮ辅助型T细胞2(Thelper2cellꎬTH2)是一种能够分泌TH2型细胞因子(如白细胞介素IL ̄4㊁IL ̄5㊁IL ̄10和IL ̄13等)的T细胞亚群ꎬ可以抑制TH1细胞增殖ꎬ同时辅助B细胞活化ꎬ发挥体液免疫的作用[15]ꎮ2.2㊀硒在抗病毒治疗中的作用机制微量营养元素(包括多种维生素和微量矿物质)在机体免疫功能的发挥中起重要作用ꎬ微量营养素的缺乏或失衡状态会对免疫功能产生负面影响ꎬ并降低人体对各类感染的抵抗力[17]ꎮ来自动物模型和人群流行病学的研究数据表明ꎬ缺乏硒可导致某些病毒的毒性增加和机体对病毒的易感性增加ꎮ例如:克山病是1935年在中国克山县爆发的一种地方性心肌病ꎬ该地区人体硒营养极度缺乏ꎬ导致其对柯萨奇病毒的良性或弱毒性菌株的敏感度增加ꎬ易被感染[18]ꎮ硒缺乏也是重症急性呼吸综合征发病的因素之一ꎬ如COVID ̄19㊁SARS等[5]ꎮ研究者还发现ꎬ慢性丙型肝炎病毒感染会导致锌㊁硒㊁维生素A和B12等微量营养素的缺乏ꎬ这些微量营养素会影响机体的抗氧化和免疫系统对丙型肝炎病毒的应激反应[3]ꎮ在艾滋病毒㊁流感病毒㊁丙型肝炎病毒㊁脊髓灰质炎病毒和西尼罗病毒的治疗中ꎬ提供充足或高硒营养的膳食补充可以缓解患者的多种症状[19]ꎮ其中ꎬ高活性抗逆转录病毒治疗(highlyactiveantiretroviraltherapyꎬHAART)又叫鸡尾酒疗法ꎬ指通过3种或3种以上的抗病毒药物和硒等微量营养素联合使用来治疗艾滋病ꎮ该疗法的应用可以减少单一用药产生的抗药性ꎬ最大限度地抑制病毒的复制ꎬ甚至能够全部恢复被破坏的机体免疫功能ꎬ从而延缓病程进展ꎬ延长患者生命和提高生活质量ꎮ研究表明与安慰剂组相比ꎬ一起服用硒和多种维生素(包括叶酸)能使患艾滋病并发症的风险降低ꎬ还能降低艾滋病患者的死亡率[20]ꎮ在免疫系统中ꎬ硒能刺激辅助型T细胞㊁细胞毒性T细胞和自然杀伤细胞中的抗体形成和活性ꎮ硒参与机体抗病毒反应的免疫机制有三类[15]ꎮ第一类ꎬ硒能够影响艾滋病毒的突变率ꎬ硒缺乏会增加病毒的突变率而导致病毒RNA的多重变化ꎮ以硒为辅酶的硫氧还蛋白还原酶(thioredoxinreductase1ꎬTrxR1)已被鉴定为艾滋病病毒编码㊁病毒复制所必需的蛋白负调控因子ꎬ高硒膳食使得宿主体内的TrxR1大量富集ꎬ可以导致病毒由于不能复制而减少了致病性[21]ꎮ第二类ꎬ在固有免疫反应中ꎬ机体的硒状态主要依赖984孙卉ꎬ等:硒与叶酸在抗病毒治疗中的作用及其在植物中的应用前景分析. All Rights Reserved.细胞中具有抗氧化特性的硒代半胱氨酸的含量ꎮ硒代半胱氨酸是硒氧化酶的催化中心ꎮ例如谷胱甘肽过氧化酶(glutathioneperoxidaseꎬGPX)就是一种硒氧化酶ꎬ可以通过中和代谢产生的活性氧(reactiveoxygenspeciesꎬROSꎬ如H2O2㊁O2-㊁HO 等)调节生物氧化稳态ꎬ还可以增加干扰素 ̄γ的生成[22]ꎮ以流感病毒为例ꎬ它侵入后ꎬ宿主细胞线粒体和吞噬细胞氧化爆发中ROS生成增加ꎬ并发出启动宿主细胞/生物分子免疫反应的信号ꎬT细胞中的TrxR1和GPX生物合成迅速上升ꎬ减少ROS产生ꎬ以破坏和清除体内的病毒[23]ꎮ而硒缺乏会导致T细胞向能杀伤病毒的细胞毒性T细胞分化ꎬ限制或延迟了宿主的免疫反应ꎬ还会影响人气道上皮细胞的形态和宿主对病毒的防御反应ꎮ另一方面ꎬ在硒充足的条件下优化GPX的表达活性可以保护受感染的细胞和组织免受病毒诱导的氧化损伤和细胞死亡[19ꎬ24]ꎮ补硒可以增强和加速细胞抗病毒免疫反应ꎬ但不会改变TH1/TH2平衡ꎬ也不会影响体液反应[25]ꎮ最新研究认为TrxR1为核糖还原为脱氧核糖合成所必需ꎻ低硒导致核糖积累ꎬ宿主DNA合成受阻ꎬ无法包装形成新的病毒颗粒[26]ꎮ第三类ꎬ在适应性免疫反应中ꎬ硒可以维持抗体的水平㊁T细胞的繁殖和分化ꎬ还可以增加辅助型T细胞数量ꎬ并诱导位于内质网中硒蛋白K(seleniumproteinKꎬSelK)的高表达ꎬ在免疫细胞激活过程调控钙离子的平衡[15ꎬ27]ꎮ图2㊀硒在抗病毒治疗中的机制Fig.2㊀Mechanismofseleniumintreatmentofantiviral2.3㊀叶酸在抗病毒治疗中的作用机制充足的叶酸摄入对于确保身体屏障和免疫细胞的正常功能是必不可少的ꎮ在艾滋病患者中发现同型半胱氨酸和叶酸的水平都比正常人低ꎬ与HIV感染率有关[28]ꎮ叶酸也是HAART疗法中不可缺少的一种组分[20]ꎮ但叶酸在参与抗病毒治疗中的作用机制不同于硒ꎮ在第一道物理屏障防线中ꎬ叶酸参与维持肠道粘膜细胞的结构和功能完整性ꎬ对小肠调节性T细胞和人类肠道微生物的生存至关重要[29]ꎻ在第二道防线固有免疫反应中ꎬ叶酸参与维持或增强自然杀伤细胞的细胞毒活性[30]ꎻ在第三道防线适应性免疫反应中ꎬ叶酸参与TH1介导的免疫应答ꎬ同时还对抗体的产生非常重要[29]ꎮ因此叶酸的缺乏会导致自然杀伤细胞毒性活性降低ꎬT细胞和细胞毒性T细胞的增殖受到抑制ꎬ胸苷和嘌呤合成受损并进一步影响DNA和RNA合成ꎬ免疫球蛋白分泌减少ꎬ抗体反应降低(图3A)[15]ꎮ叶酸不仅通过机体的免疫反应参加抗病毒治疗ꎬ还可通过抑制感染细胞的叶酸合成代谢来杀死病毒感染后的细胞ꎮ在病毒引起的风湿综合症的治疗过程中ꎬ叶酸结构类似物甲氨蝶呤(methotrexateꎬMTX)被广泛应用[31]ꎮ在治疗寨卡病毒的药物筛查中发现MTX也是治疗寨卡病毒的有效药物[2]ꎮ寨卡病毒诱发神经系统疾病ꎬ主要体现为婴儿小头症和格林-巴利综合征ꎬ这是一种蚊虫传播的疾病[32]ꎮMTX对二氢叶酸还原酶具有抑制作用ꎬ可以用于治疗寨卡病毒引起的症状(图3B)ꎮ一定治疗条件下MTX可以使病毒的浓度下降10倍ꎬ抑制病毒复制ꎮ在病毒感染的094生物技术进展CurrentBiotechnology. All Rights Reserved.细胞中ꎬMTX在聚谷氨酸合成酶的作用下转化为多聚谷氨酸尾的形式ꎬ然后和有活性的叶酸形成竞争性的抑制关系ꎬ从而抑制二氢叶酸还原酶㊁胸苷酸合成酶㊁亚甲基四氢叶酸还原酶等叶酸代谢酶的活性ꎬ影响嘌呤和嘧啶的合成ꎬ进一步导致被感染细胞的死亡[2]ꎮA:叶酸参与的人体免疫反应ꎻB:叶酸代谢中ꎬ甲氨蝶呤是二氢叶酸合成酶的抑制剂图3㊀叶酸在抗病毒治疗中的作用Fig.3㊀Mechanismoffolateintreatmentofantiviral3㊀硒和叶酸在植物营养强化中的应用前景㊀㊀上述研究表明ꎬ在体内平衡的有机硒和叶酸的含量对人体和动物都至关重要ꎬ因此提高植物中叶酸和有机硒的含量ꎬ继而通过膳食有效地保障人体对硒和叶酸的摄入ꎬ是植物营养强化的主要任务之一ꎮ我国卫生部2017年发布的最新«中国居民膳食营养素参考摄入量»指出ꎬ我国成年人推荐每日硒的成人推荐摄入量为60μg d-1ꎬ最高每天可摄入400μg的硒元素ꎮ叶酸的最高摄入量也为400μg d-1[33]ꎮ作物中一般有机硒含量在8~20μg 100g-1之间[11]ꎬ叶酸在20~80μg 100g-1之间[34]ꎬ科学家们基于对植物硒和叶酸代谢途径了解的不断深入ꎬ能够设计不同的策略来有效提高植物中的有机硒和叶酸的含量ꎮ植物是人体硒的直接来源之一ꎬ硒酸盐是大多数土壤中硒的主要生物有效形式ꎬ可被植物的根吸收ꎮ硒在根中积累并转移到茎中ꎬ硒的同化通常发生在叶片中ꎬ在ATP ̄磺酰化酶(ATPsulfurylaseꎬAPS)㊁硒代半胱氨酸(SeCys) ̄甲基转移酶(SeCysmethyltransferaseꎬSMT)和胱硫醚γ合酶(cystathioninegammasynthaseꎬCgS)催化的一系列反应中ꎬ硒酸盐被还原为亚硒酸盐ꎬ然后被同化为SeCys和硒代甲硫氨酸(SeMet)ꎮ为了避免这些硒代氨基酸非特异性地结合到蛋白质中ꎬSeCys和SeMet可被甲基化以产生无毒的非蛋白质氨基酸:甲基硒代半胱氨酸(methylSeCysꎬMetSeCys)和甲基硒代蛋氨酸(methylSeMetꎬMetSeMet)ꎮSeCys可以分解成丙氨酸和元素硒ꎮAPS在无机硒向亚硒酸盐转化过程中起限速作用ꎬCgS在硒从SeCys向SeMet的挥发过程中起限速作用ꎬSMT在硒的超积累和耐受过程中起限速作用ꎬ均是硒营养强化在植物中的目标酶(图1)[35]ꎮ低硒土壤中种植的植物(<0.55mg kg-1)不能为人体健康积累足够数量的微量营养素[36]ꎮ而我国三分之二地区属缺硒地区ꎬ未经过植物营养强化获得的粮食和蔬菜等食物含硒量较低[37]ꎮ硒参与了植物抵抗多种生物和非生物胁迫ꎬ例如可以改善光合特性㊁延缓叶片和果实衰老㊁增加植株产量㊁减少由重金属㊁寒冷或干旱水分胁迫引起的氧化应激反应[38 ̄39]ꎮ目前硒的植物营养强化有两大类方法:一类是通过转基因技术获得富含硒的植物ꎬ另一类是通过在环境中添加无机硒或硒肥ꎬ促进植物中有机硒的形成ꎮ第一类方法在印度芥菜中将SMT㊁APS㊁CgS和谷胱甘肽合成酶GS的过度表达导致硒酸盐的硒积累增加了2~9倍[40 ̄42]ꎮ在番茄中ꎬSMT的过度表达导致MetSeCys在果实中而不是在叶片中积累ꎬ果实中总硒的16%以194孙卉ꎬ等:硒与叶酸在抗病毒治疗中的作用及其在植物中的应用前景分析. All Rights Reserved.MetSeCys的形式存在[43]ꎮ第二类方法的应用已非常广泛ꎬ如富硒的番茄㊁玉米㊁水稻和生菜等作物蔬果的种植[44 ̄47]ꎮ目前的研究结果表明ꎬ硒可促进叶片酚类化合物和谷胱甘肽的合成ꎬ降低根中钼㊁铁㊁锰㊁铜的含量[45]ꎮ叶面施的硒主要积累在胚乳中ꎬ对水稻籽粒平均产量没有影响ꎬ对叶绿素指数㊁钾㊁钙和锰元素含量也没有明显影响ꎬ高浓度的硒导致籽粒中硫元素含量下降[45 ̄46]ꎮ上述结果说明硒的营养强化有利于植物的生长发育ꎮ叶酸的合成直接为一碳代谢提供甲基供体ꎬ间接参与硒的合成ꎮ叶酸代谢受到抑制时ꎬ植物的甲基代谢流也明显受到影响[48]ꎮ叶酸代谢干扰后的含硒化合物的变化动态尚无报道ꎮ目前在植物中ꎬ比较有效的叶酸营养强化策略是同时引入叶酸生物合成基因三磷酸鸟苷环化水解酶Ⅰ和分支酸合成酶ꎬ在此基础上ꎬ又引入线粒体叶酸合成途径中的下游基因焦磷酸激酶/二氢蝶呤合酶或叶酰谷氨酸合成酶ꎬ能使水稻籽粒中叶酸含量最高增加150倍㊁马铃薯块茎中叶酸含量最高增加12倍(图1C)[49 ̄50]ꎮ此外植物可以直接吸收体外苯丙氨酸和叶酸等物质使体内的叶酸含量提高ꎮ在水培菠菜中通过添加苯丙氨酸可以增加对氨基苯甲酸和蝶呤的水平ꎬ最终使菠菜中叶酸含量增加两倍以上[51]ꎻ在水稻幼苗根部施加5甲酰四氢叶酸能够显著促进幼苗在低氮条件下的生长发育ꎬ株高㊁鲜重㊁叶绿素含量均有提高ꎬ叶酸衍生物含量㊁可溶性蛋白含量㊁游离氨基酸含量也显著提高[52]ꎮ硒和叶酸在植物中的协同营养强化可以通过转基因过表达和外源添加两种途径ꎬ这为同时提高植物中硒和叶酸含量提供了可能性ꎬ具体实施的策略值得进一步研究探讨ꎮ4 展望硒和叶酸是维持免疫系统应答的关键微量营养元素ꎬ使用硒或叶酸补充剂治疗病毒病可能源于它预防病毒感染的潜力和增强人体免疫能力[19 ̄20]ꎮ从已知的抗病毒治疗中对人体营养状况和植物营养强化的研究中ꎬ已经明确多种营养素在抗病毒治疗中的机制有所不同ꎮ如何将各类与抗病毒治疗相关的微量营养素有效地协同在同一种植物中进行营养强化是亟待解决的科学问题ꎮ人类疾病的治疗中已经尝试使用硒纳米颗粒(seleniumnanoparticlesꎬSeNPs)介导叶酸靶向mRNA进入肿瘤细胞ꎬ来调控细胞内的硒和叶酸代谢ꎬ进而参与免疫治疗[53]ꎮ目前硒肥在我国已有应用[54]ꎬ如果在此基础上研发富含叶酸的硒肥料ꎬ则有望实现硒和叶酸在植物中的同时强化ꎬ富含叶酸的硒肥料也能减少氮肥的施用ꎬ还可以通过遗传育种等手段培育营养强化硒和叶酸作物蔬果新品种ꎮ2019新冠肺炎疫情ꎬ让我们意识到面对包括COVID ̄19在内的威胁人类的病毒性疾病时ꎬ需要一种新颖的㊁富有创造性的㊁有效的综合治疗方法和膳食方案ꎬ来增加人们应对流行病和其他突发事件冲击的营养抗逆能力ꎮ我国目前尚未开展硒和叶酸复合营养素的营养强化工作ꎮ未来可以通过国内外协同合作ꎬ从膳食需求和营养角度推动我国作物蔬果复合营养素的强化育种工作ꎬ为大众提供优化 量 与 质 俱佳的作物蔬果品种和产品ꎬ从供给侧入手ꎬ在开展育种技术提升㊁重大自主品种培育㊁高效精准栽培㊁绿色丰产关键技术集成四大科技行动的同时ꎬ提升作物蔬果复合营养素的品质ꎬ开发高营养附加值的作物蔬果种质资源ꎬ增加其经济效益㊁社会效益㊁生态效益和营养健康效益ꎮ参㊀考㊀文㊀献[1]㊀MORENO ̄ALTAMIRANOMMBꎬKOLSTOESEꎬSáNCHEZ ̄GARCíAFJꎬetal..Viruscontrolofcellmetabolismforreplicationandevasionofhostimmuneresponses[J/OL].Front.Cell.Infect.Microbiol.ꎬ2019ꎬ9:95[2020-09-10].https://doi.org/10.3389/fcimb.2019.00095.[2]㊀BECKSꎬZHUZꎬOLIVEIRAMFꎬetal..MechanismofactionofmethotrexateagainstZikavirus[J/OL].Virusesꎬ2019ꎬ11:338[2020-09-10].https://doi.org/10.3390/v11040338.[3]㊀GUPTASꎬREADSAꎬSHACKELNAꎬetal..TheroleofmicronutrientsintheinfectionandsubsequentresponsetoHep ̄atitisCvirus[J/OL].Cellsꎬ2019ꎬ8:603[2020-09-10].https://doi.org/10.3390/cells8060603.[4]㊀CALDERPCꎬCARRACꎬGOMBARTAFꎬetal..Optimalnutritionalstatusforawell ̄functioningimmunesystemisanim ̄portantfactortoprotectagainstviralinfections[J/OL].Nutri ̄ents2020ꎬ12:1181[2020-09-10].https://doi.org/10.3390/nu12082321.[5]㊀GORBALENYAAEꎬBAKERSCꎬBARICꎬRSꎬetal..Thespeciessevereacuterespiratorysyndrome ̄relatedcoronavirus:294生物技术进展CurrentBiotechnology. 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硒化合物在抗肿瘤药物中的临床应用学号:0825100390 临床3班左强摘要:肿瘤已经成为了人见人怕的疾病,但是至今还没有确切的治疗方案能够治疗,肿瘤的治疗已经成了世界性的问题,抗肿瘤药物在已经成为治疗肿瘤疾病的主要药物,其中,硒在抗肿瘤各方面的研究都得到迅速发展,有的含硒抗肿瘤药物已经进入临床研究,具有广阔的临床应用前景,但是硒也是一种副作用很强的元素,对人体伤害很大,怎样才能够正确应用硒,才能在治疗过程中有最小的副作用,了解硒在抗肿瘤药物的的作用机制以及相关毒副作用对于肿瘤的化疗具有重大意义。
关键词:抗肿瘤药物硒化合物临床应用硒是人体必需的微量元素之一,具有多种生物学功能,最重要的功能就是抗肿瘤,这一点已从多方面得到确认【1】。
近年来硒在抗肿瘤各方面的研究都得到迅速发展,有的含矾抗肿瘤药物已经进入临床研究,为肿瘤的治疗提供了新的选择方向,具有广阔的临床应用前景。
硒的抗肿瘤作用机制已经做了很多的研究,了解其抗肿瘤机制以及其副作用不仅对治疗肿瘤而且对肿瘤患者也有一定的积极作用。
硒的抗肿瘤作用机制比较复杂,经过多年的研究,目前发现硒的抗肿瘤作用机制主要有:(1)硒化合物细胞毒作用硒化合物的作用在分子生物学中具有二重性,它不但能在适宜浓度对细胞发挥保护功能,也会在高浓度时损伤细胞膜的结构,导致膜的崩解,高浓度的硒化合物还容易使蛋白质交联过度,从而使硒化合物依赖性酶失活。
因此,足够量的硒化合物对癌细胞有直接的细胞毒作用,能够直接杀伤或杀死癌细胞【2】。
(2)抗氧化,清除自由基现有研究已经发现硒具显著的抗氧化作用【3】。
抗氧化能力是机体抵抗肿瘤的重要机制之一。
许多化学致癌剂和放射性物质致癌均与自由基形成有关。
机体在代谢过程中产生大量自由基,这些自由基可启动生物膜的脂质过氧化反应,使膜的结构和功能遭到破坏而有利于癌变。
硒蛋白P也是自由基的清除剂。
硒蛋白P由于其抗氧化的保护性作用,通过消除自由基,减少DNA损伤,预防突变阻止肿瘤的发生【4】。
化学元素硒
硒是一种化学元素,元素符号为 Se,原子序数为 34,位于元素周期表的第四周期第ⅥA 族。
它是一种非金属,具有灰色的金属光泽,其性质与硫相似。
硒在自然界中存在于多种矿物质中,如硒铅矿、硒铜矿等。
它也是一些生物体的必需元素,例如人类、动物和一些微生物。
硒在生物体内具有多种生物学功能,包括抗氧化、免疫调节、抗癌等。
因此,适量的摄入硒对人体健康非常重要。
在工业上,硒也有广泛的应用。
它可以用于制造光敏材料、半导体材料、玻璃、陶瓷等。
此外,硒还可以用于制造农药、医药、橡胶等。
需要注意的是,硒是一种有毒元素,高浓度的硒会对人体和环境造成危害。
因此,在使用硒及其化合物时,必须严格控制其用量和浓度,以避免对人体和环境造成不良影响。
总之,硒是一种重要的化学元素,具有多种生物学功能和工业应用。
同时,也需要注意其毒性和安全使用问题。
硒及其化合物的研究现状与应用
作者:方怡宽
来源:《商情》2013年第02期
【摘要】硒是动物必需的微量元素,在自然界分布广泛,用途较多,在动物生命活动中起着重要作用。
硒的化合物是以在生物学的研究为主,在药学上也有着重要的研究。
【关键词】硒,有机硒药物,生物学,临床
1.研究背景
1817年瑞典化学家Berzelius发现了元素硒,硒在自然界中含量排行第十七位,硒不仅是人体及一些动物必需的微量元素,而且对人体及动物有许多的有益功能。
自1957年Se的营养作用被证实后,人们对Se在人畜体内的生物学作用进行了广泛深入的研究。
利用硒独特的化学和生物化学性质来开发新型药物是当今化学、生物及相关交叉学科的研究热点。
迄今,研究者合成了大量具有生物活性的有机硒化合物,如含硒芳香杂环化合物、二硒醚、有机硒烷化剂、氨基硒脲及硒氰等几类。
其中,具有抗氧化活性的药物依布硒啉(Ebselen)已进入三期临床研究[1]。
有关硒的生理功能及其生物学作用机制的研究不断有新的进展,我国研究人员从20世纪60年代起就开始了硒缺乏与克山病关系的研究,并取得了举世瞩目的成果。
近几年来,随着硒及其化合物分子水平的研究,对硒蛋白特别是硒酶和其它硒化合物生理功能有新的认识,这些研究结果揭示了硒与人类的健康密切相关。
2.研究方向
硒具有调节谷胱甘肽过氧化物酶活性,介入某些致癌物的代谢,促进DNA的损伤修复等作用[2],因此表现出广泛的生理活性,具有临床应用前景。
硒具有三个方面的特性:①是人和哺乳动物必需的微量元素;②存在于13种以上酶中;③作为第21种氨基酸的硒代半胱氨酸,可以UGA作为密码子共翻译入蛋白质中。
大量的研究资料表明硒具有广泛的生物学作用,在超营养水平时,其具有阻止多种肿瘤发生发展的作用(化学预防/抗癌作用),这种作用已被大量的流行病学调查、实验研究和临床干预试验所证实。
但事物总有两面性,如大量和长时间摄入硒化合物则会引起中毒反应。
大量的流行病学、临床前和临床干预研究的结果都确证了硒化合物在肿瘤的防治上所扮演的重要角色[3]。
因此利用硒独特的化学和生物化学性质来开发新型药物是当今化学、生物及相关交叉学科的研究热点。
3硒及其化合物的研究和应用
3.1有机硒药物在药物学的研究和应用
3.1.1有机硒药物抗氧化作用
谷胱甘肽过氧化酶(GSH-Px)是一种含硒蛋白,它能使有害的过氧化物(ROOH)及双氧水还原成无害的羟基化合物和水,保护细胞膜等的结构和功能不受过氧化物的干扰和损伤。
由于分子氧在生物体内转化为水的同时还不可避免地产生过氧化物,进一步触发自由基连锁反应,GSH-Px能阻止类脂质过氧化反应的发生,故具有抗氧化作用。
谷胱甘肽过氧化物酶、磷脂氢过氧化物酶、硫氧还蛋白还原酶和过氧化氢酶等含硒酶家族的成员,均具有抗氧化作用。
上述酶可控制引起蛋白质、细胞和细胞器膜及DNA损伤的过氧化氢和氧自由基的水平,从而起到抑制肿瘤发生的作用。
1984年Muller等发现Ebselen能明显地延长VC/ADP-Fe2+诱导的大鼠微粒体脂质过氧化产物的生成时间。
Hayashi等也发现Ebselen明显抑制(NAD-PH/ADP-Fe3+)或VcADP-Fe2+诱导的大鼠微粒体脂质过氧化作用,其IC50分别为3.2和?滋1.6M。
1986年Fischer等发现双(邻胺甲酰基苯基)二硒化物具有显著的抗氧化活性,并优于Ebselen。
1996年消颖歆等发现另外一些Ebselen类似物对(Fe2+cys)诱导的大鼠微粒体脂质过氧化的抑制作用与Ebselen相当。
3.1.2有机硒药物抗炎作用
Satayhi等发现Ebselen能够抑制S-脂氧酶,对VCF致大鼠足水肿ED50为56mg·Kg- 1。
Parham等合成了一系列Ebselen类似物并进行了抗炎活性筛选,结果表明,在Ebselen的2位苯环上入卤素,抗炎活性显著下降,7位上除引入硝基外抗炎活性均下降,7-硝基取代物的抗炎活性与Ebselen相当。
2位苯环替换为烷基后毒性上升,2位苯环替换为3-吡啶基时,其抗炎活性高于 Ebselen,抑制VCF致大鼠足水肿和佐剂关节炎的ED50分别为19.8mg·Kg-1和46mg·Kg-1,其毒性(LD5 0>4640mg·Kg-1,小鼠)与Ebselen相当。
3.1.3有机硒药物抗癌防癌作用
硒化合物可通过细胞毒作用和诱导细胞凋亡[7]的方式直接影响肿瘤细胞[6]。
硒化合物在高浓度时对癌细胞有直接的细胞毒作用,会损伤细胞的结构、导致膜的崩解,从而杀伤或杀死癌细胞。
硒的某些化合物有诱导肿瘤细胞程序性死亡(即凋亡)的作用。
例如,能形成甲基硒离子的硒化合物,在一定浓度下可诱导肿瘤细胞凋亡。
硒的化学预防作用需在饮食中补充超营养水平的硒,且需不断的补充以维持具有反应活性硒离子的代谢水平,从而不断的使更多的敏
感癌细胞产生氧化应激和发生凋亡,硒之所以可能发挥化学预防作用,是因为癌细胞和正常细胞对硒诱导凋亡的敏感性不同。
许多致癌物是通过诱发细胞的DNA突变而致癌的,它可能:①通过直接与致癌物结合而阻止其连接到DNA上;②硒通过形成活化的硒代谢产物与致癌物结合使其转化为无致癌性的物质;③通过增加致癌物诱发DNA链断裂的修复功能,从而减轻致癌物对DNA的损伤作用。
另外补充充足的硒可提高肝Phase 1 and Phase 2 xenobiotic酶(致癌物代谢和解毒作用有关),一些研究发现补充硒可提高肝酶、混合功能的氧化酶(hydroxylating enzyme)或细胞色素P450等修饰致癌物的酶的作用,从而加速致癌物的排出和阻止致癌物连接到DNA上[7]。
总而言之,硒可能通过影响致癌物的代谢,阻止其对细胞遗传物质的损伤,发挥其抗癌作用。
3.2硒及其化合物在生物学的研究和应用
3.2.1硒化合物对生物活性的影响作用
不同的研究均指出,元素Se、无机Se盐以及来自动植物中的有机Se有相同或相近的生物学作用,但不同来源的Se,其吸收与作用程度并不完全一致。
亚硒酸钠的吸收为100%,以五种5种动植物为例的吸收率分别为大麦104%、燕麦99%、小麦123%、肉类69%及鱼粉107%,以亚硒酸钠提高全血GSH-Px活力为100% ,则上述5种Se(按顺序)分别为85%、41%、81%、25%及54%。
显然,就提高GSH-Px活力而言,无机硒最好,粮食硒次之,动物性食品及饲料硒再次之。
3.2.2硒对生物细胞结构
赵君庸[10]指出,Se可普遍地刺激心、肝、肌、肺、胰及肾线粒体Ca的摄入,此外,Se 还显著地刺激心肌线粒体的吸收能力。
李生广[11]比较了补Se前后T-2毒素对软骨细胞超微结构与功能的影响,发现不加Se时,0.01mg/kgT-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/kgSe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Se可显著拮抗T-2毒素引起的软骨细胞超微结构和功能的改变。
3.2.3动物的补硒方式
已推广的补Se方式,人有口服亚硒酸钠片、食盐加Se、高Se酵母等;动物则因饲养方式不同有别。
舍饲动物主要是日粮中加亚硒酸钠,放牧动物主要是舔食含Se盐,或定期注射
Se盐,上述方法在使用中均存在着这样或那样的问题,为此,人们在补Se方式上不断进行着改进。
3.3硒及其化合物在临床上的研究和应用
临床调查及实验表明,血Se与GSH-Px活力有双重关系。
在低Se与适Se地区,血Se浓度与GSH-Px活力成正相关,如甘肃一些地区,绵羊、山羊及猪的血Se与GSH-Px相关系数分别为0.92、0.75及0.73[10],南京地区奶牛二者的相关系数为0.90。
然而进入体内的Se超过机体需要时,该酶的活力反而下降。
据胡卫红对比,适Se地区猪的GSH活力为153.6,而高Se 地区为97.5,高Se区血Se与GSH-Px呈高度负相关(r=0.71,P
4硒及其化合物的展望
综上所述,国内外大量研究表明,硒在体内的存在形式及功能多种多样,因此硒的生物学作用机制非常复杂。
含硒生物大分子特别是硒蛋白及硒酶的研究,非酶硒化合物对激酶的氧化还原修饰及对细胞因子调节功能的研究,硒及其化合物的免疫调节作用研究,活性硒化合物及其抗癌抗感染的机理研究仍将是医学、微量元素科学、生物无机化学、营养学等许多领域的研究热点。
目前对硒的研究主要集中于它对肿瘤的化学预防和抑制作用的机制方面;大量实验研究发现,硒的抑癌作用与硒的化学形式、补硒的剂量和硒的体内代谢有关,故进一步寻找低毒、有效的补硒形式是促进硒在防癌领域应用的关键。
另外,应进一步扩大人群的补硒干预试验,为硒进入临床应用积累更多有用的资料。
随着对有机硒化合物在药用方面研究的深入发展,有机硒化合物作为药物治疗各种疾病前景广阔。
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