李亚妮 马丽艳 黄昆仑 罗云波 梅晓宏

摘 要：从硒在人体的吸收、转运角度解释了硒的生物利用率的含义，总结了硒在人体的吸收代谢情况、生物利用率的测定方法、硒生物利用率的影响因素，初步得出补硒关键控制点，为提高硒的生物利用率提供科学依据。

关键词：硒;硒代蛋氨酸;生物利用率

硒作为一种人体必需的微量元素，在机体的生长代谢中发挥着重大作用。中国营养学会推荐成人的硒摄入量为50～250 μg/d，其最高允许摄入量为400 μg/d，如果硒摄入量长期超过800 μg/d，就会产生中毒副作用。要做到科学合理地补硒，仅仅关注硒的摄入量是远远不够的，还必须关注硒的生物利用率。

1 硒的生理功能

硒是人体内不可缺少的微量元素，在机体的生理代谢活动中扮演着重要角色。第21种氨基酸——硒代半胱氨酸位于谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性中心，能清除体内自由基，保护组织和细胞免受氧化应激反应[1-3]。硒能结合重金属离子，形成金属-硒蛋白复合物，同时硒也能竞争有毒物质的吸收，如汞、砷、铅等，达到排毒解毒的效果[4]。硒能选择性抑制DNA合成，从而减少肿瘤细胞的增殖。硒还能修复DNA损伤，降低羟化酶的突变性[5]。因此，血液中硒含量高可有效防癌、抗癌。硒能促进γ-干扰素的分泌和T淋巴细胞的增殖，亚硒酸钠能刺激淋巴细胞分泌白细胞介素，强化机体的免疫应答反应，提高人体免疫力[6]。硒能增加血清中三碘甲状腺原氨酸含量，同时降低甲状腺素含量，可以预防甲状腺疾病[7]。

缺硒会导致人体免疫力降低，机体新陈代谢紊乱，引发多种疾病，其中最典型的是克山病和大骨节病。克山病与大骨节病的发病原因目前尚不清楚，但定量补硒能极显著地降低这两种疾病的发病率[8-10]。He S L等[11]比较了克山病患者和正常人的线粒体相关基因表达谱，发现缺硒会导致线粒体中的功能基因与代谢通路表达异常，使机体中ATP产量下降，这些可能与克山病心肌损伤有关。不仅如此，硒摄入过量也会产生毒副作用，毛大钧等[12]报道，在20世纪鄂西自治州高硒环境中总共发生硒中毒事件477例，硒中毒通常表现为头发脱落、神经紊乱，严重情况下会导致死亡。

2 硒的生物利用率

当人体摄入硒元素后，并不能全部被机体利用。硒只有被肠粘膜屏障吸收后，进入血液循环或组织器官，转化为生物活性形式，才能被机体有效地利用[13]。这部分硒与人体摄入硒元素总量的比值，称为硒的生物利用率。

2.1 硒在机体内的吸收代谢

人体补充的硒按形式可以分为有機硒和无机硒两大类，其吸收作用主要发生在小肠。无机硒的存在形式主要有亚硒酸盐和硒酸盐，吸收以被动运输为主[14-15]。有机硒主要包括硒代半胱氨酸和硒代蛋氨酸，吸收以主动运输为主。硒代蛋氨酸在生物体内的吸收途径与蛋氨酸基本一致，借助硒肠道转运蛋白通过穿肠屏障，与位于十二指肠处的硒吸收位点结合，最终被硒蛋白和白蛋白转移至大量合成蛋白质的组织器官中[16]。食物中的硒代半胱氨酸一般不能直接被人体利用，而是先转化成硒化氢，再步入其代谢途径，最终被生物体利用[17]。有机硒主要以粪便的形式被排出体外。

2.2 硒生物利用率的测定方法及研究现状

目前，预测人体中硒的生物利用率的方法主要包括体外模拟肠胃消化模型、基于Caco-2的细胞模型、动物模型和人体硒生物利用率检测四种。

2.2.1 体外模拟肠胃消化模型 体外模拟消化模型法又称体外消化透析法，包括胃消化和肠消化两个阶段。通常在模拟体系中加入酸调节pH至2～3，再加入胃蛋白酶模拟胃消化阶段。胃消化阶段结束后，加碱调节pH至7～8，再加入胰蛋白酶和胆汁模拟肠消化阶段[18]，在此阶段中，能透过半透膜的硒元素可被认为是能被人体吸收的硒元素，可近似地预测硒元素在人体中的生物利用率。体外消化模型是测定营养物质生物利用率最常用的一种方法。Sumit K等[18]用体外模拟肠胃消化法测得大米中硒的生物利用率为65%，玉米粉中硒的生物利用率为51%。Cabaero A I等[19]用体外模拟肠胃消化法测得不同品种的鱼中硒的生物利用率为47%～70%。Moreda-Pieiro J等[20]用体外模拟肠胃消化法测得巴西栗中硒的生物利用率为19.2%。García-Sartal C等[21]用体外模拟肠胃消化法测得海带中硒的生物利用率为15%、裙带菜中硒的生物利用率为61.3%、海洋莴苣中硒的生物利用率为15.7%、紫菜中硒的生物利用率为14.6%。Bhatia P等[22]用体外模拟肠胃消化法测得蘑菇中硒的生物利用率为65%～73%。Higgs D J等[23]报道，用体外模拟肠胃消化法测得母乳中硒的生物利用率为11.1%、牛奶中硒的生物利用率为6.8%、山羊奶中硒的生物利用率为6.2%。体外模拟消化法简单易操作，耗时短。但是，体外模拟消化体系结构单一，与人体中影响因素众多的消化体系差异较大，在某些情况下，不能复制生物体内研究结果，可作为预测硒元素在人体中生物利用率的一种近似方法。

2.2.2 Caco-2细胞模型 Caco-2细胞系含有与消化吸收相关的酶系[24]，Artursson等[25]研究表明，Caco-2细胞模型与人体吸收数据有着高度相关性。Caco-2细胞在适宜的温度、湿度以及细胞培养基中培养21 d左右，可获得极化的紧密连接的单层细胞[26-27]。对分化的单层细胞进行完整性检测后可进行转运试验，结合体外模拟肠胃消化，能用于预测硒在人体内的生物利用率[28-30]。目前，关于采用Caco-2细胞模型预测营养物质和药物在人体内的生物率的文献较多，但Caco-2细胞模型用于硒生物利用率的研究较少。Caco-2细胞模型因具有简单、可重复、经济、省时等优点，现已被广泛应用于营养元素生物利用率的研究中，但与人体肠细胞系还存在着差异，例如缺少肠壁黏液层、细胞膜通透性较高等。Caco-2细胞模型是评估营养物质在人体内生物利用率的一种廉价、可靠的方法。

2.2.3 动物模型 首先采用低硒饮食喂养动物构造硒缺乏动物模型，再使用梯度富硒食品喂养动物，测量硒在动物体内转化成的生物活性分子的含量[31]，可预测硒在人体内的生物利用率。Rotruck J T等[32]研究表明，GSH-Px的活性与生物体细胞中的硒含量有着很强的线性关系，可通过测定GSH-Px的活性对动物体硒的生物利用率作近似计算。也可以通过测定动物体排出的粪便和尿液中的硒含量间接计算出硒的生物利用率。俞琰垒[33]用小鼠模型测得南美白对虾中硒的生物利用率在85.6%～87.9%内。动物模型的缺点是忽略了动物体和人体在消化过程的差异，但有着高的可行性及可靠性，是测定营养物质生物利用率较常用的一种方法。

2.2.4 人体试验 人体试验是直接通过人体研究硒的生物利用率，通常包括代谢平衡法和同位素示踪法两种[34]。代谢平衡法测定通过膳食摄入的硒元素的总量与人体通过尿液和粪便排出的硒量，可得到硒在人体内的生物利用率。硒的同位素有Se74、Se76、Se77、Se78、Se80等[35]，膳食中的硒经过同位素标记后，其理化性质和生物学性质不会发生改变[36]。通过测定人体血液中或粪便中被标记的硒元素含量，可计算得到硒的生物利用率，这种检测方法灵敏度高。Moreda-Pieiro J等[37]测得小麦面粉中的硒在人体内的生物利用率为70%。Sun G X等[38]测得富硒酵母中的硒在人体内的生物利用率为53.5%。人体试验可以准确测得硒的生物利用率，但是其涉及伦理问题，局限性较大。不同人体差异较大，重复性差，缺乏严格的平行试验。放射性同位素一般对人体有害，且这种试验一般需要精心设计，价格昂贵，过程繁杂。因此，人体试验在实际研究中应用少。

2.3 影响硒生物利用率的因素

硒在人体内的生物利用率在10%～85%内，影响硒在人体内生物利用率的因素主要包括以下几个方面。

2.3.1 硒的存在形式 硒在食品中的存在形式有两种：无机硒和有机硒，有机硒更容易被小肠吸收，生物利用率也相对较高，其生物利用率一般在70%～80%内波动，而无机硒的生物利用率通常在50%，甚至更少。Slavik P等[39]研究表明，相比亚硒酸钠，哺乳期的母牛饲料中添加酵母硒能显著提高牛乳和血液中的硒含量及GSH-Px的活性。虽然无机硒在体内能转化成硒蛋白被人体吸收利用，但其不易在体内贮存[40]，因此其利用率相较有机硒而言偏低，人体长期食用无机硒还可能产生毒副作用。

2.3.2 协同作用 維生素A、维生素B6、维生素E均会促进硒的吸收及利用，能增强硒的防癌抗癌、抗氧化等健康功效。荫士安等[41]研究表明，在缺硒大鼠饲料中补充2.5 mg/kg的维生素B6可显著增加血液及细胞中的硒含量及GSH-Px的活性，降低大鼠体内脂质过氧化物的水平。

2.3.3 拮抗作用 硒和硫在人体内的消化利用途径相似，因此硫会竞争硒的吸收。此外，汞、砷、铅、铁等也可竞争硒的吸收，饮食中锌、铜、镉含量过多可拮抗硒的生物效应[42]。汪水平等[43]研究表明，人体内钙摄入量不合理时，也会降低硒的生物利用率。维生素C能使硒酸盐在短时间内转化成不溶性硒化合物，从而降低硒的生物利用率。

2.3.4 食物种类 膳食来源会影响硒的生物利用率，不同食品中糖类、蛋白质、脂肪等营养成分含量不同，其会影响硒的溶解度和结合状态，从而影响硒的生物利用率。此外，不同营养物质之间的协同拮抗作用也会影响硒的吸收。高脂肪饮食能阻碍硒的吸收[42]，造成硒生物利用率低，高蛋白饮食可降低由于硒摄入量过高而引起的毒性。

2.3.5 加工处理 热处理不会对硒的总含量产生影响，但适当的加工工艺能提高硒的生物利用率。在加工过程中，蛋白质降解成小分子，提高了蛋白质的消化率，有利于蛋白质中硒的释放，同时，加热还可以降低硒元素的拮抗剂含量，从而提高硒的生物利用率。

2.3.6 内源性因素 一些内源性因素也会影响硒的生物利用率，如身体状况、需求量、消化能力、是否有肠胃疾病等[44]。生物体在发育期、妊娠期等特殊时期时对硒的需求量大，因此，硒的生物利用率也会有所提高。消化能力差或有肠胃疾病会降低硒的生物利用率。

2.4 补硒关键控制点

要做到科学合理地补硒，提高硒的生物利用率，一方面可以通过增加膳食中硒的含量及提高被吸收的硒的生理活性来实现，另一方面也可以通过提高肠道上皮细胞对硒的吸收效率来实现。我国在黑龙江克山及青藏高原等严重缺硒地区补硒防治克山病和大骨节病的实践证明，补硒最经济有效的方法是提高有机硒摄入量[45]。

3 结论

机体合理地摄入硒能预防多种疾病的发生，但是，目前国内外关于如何提高膳食来源中硒的利用率及其他营养成分对硒的利用率的影响研究较少。因此，为了优化我国居民的膳食结构，需要对硒的生物利用率进行更深入的研究。

参考文献

[1]孙国新，李媛，李刚，等.我国土壤低硒带的气候成因研究 [J].生物技术进展，2017，7（5）：387-394.

[2]刘绵刚，梁小军，欧立健，等.天然富硒资源分布利用问题及对策研究 [J].中国畜牧业，2011（21）：64-65.

[3]盛永杰，陈维多.硒对奶牛红细胞谷胱甘肽过氧化物酶活力的浓度依赖性研究 [J].黑龙江畜牧兽医，2001（8）：8-9.

[4]毛怀志，刘永清.微量元素硒的生物学功能及对动物健康的影响 [J].山西农业（畜牧兽医版），2007（9）：16-18.

[5]Broadley M R.Selenium in human health and disease [J].Antioxidants & Redox Signaling，2011，14（7）：1337-1383.

[6]Kiremidjianschumacher L，et al.Supplementation with selenium and human immune cell functions.II.Effect on cytotoxic lymphocytes and natural killer cells [J].Biological Trace Element Research，1994，46（1-2）：183.

[7]Broome C S，Mcardle F，Kyle J A，et al.An increase in selenium intake improves immune function and poliovirus handling in adults with marginal selenium status [J].American Journal of Clinical Nutrition，2004，80（1）：154-162.

[8]伊木清，夏弈明.硒對轻度缺碘大鼠甲状腺激素代谢影响的动态观察 [J].中华地方病学杂志，1995（4）：197-200.

[9]Zhou H，Wang T，Li Q，et al.Prevention of keshan disease by selenium supplementation：a systematic review and meta-analysis [J].Biological Trace Element Research，2018，186（1）：98-105.

[10]何茂林.大骨节病病区外环境中硒水平与大骨节病发生的关系 [J].医药前沿，2017，7（9）：392-393.

[11]He S L，et al.Mitochondrial-related gene expression profiles suggest an important role of PGC-1alpha in the compensatory mechanism of endemic dilated cardiomyopathy [J].Experimental Cell Research，2013，319（17）：2604-2616.

[12]毛大钧，等.鄂西自治州硒中毒流行病学调查分析 [J].中华地方病学杂志，1990（5）：311-314.

[13]Ruby M V，Schoof R，Brattin W，et al.Advances in evaluating the oral bioavailability of inorganics in soil for use in human health risk assessment [J].Environmental Science & Technology，1999，33（21）：3697-3705.

[14]王永侠.硒代蛋氨酸对肉鸡的生物学效应及其分子机理研究 [D].杭州：浙江大学，2011.

[15]Thirya C，Temmerman L D，Schneider Y J，et al.Current knowledge in species-related bioavailability of selenium in food [J].Food Chemistry，2012，130（4）：767-784.

[16]Lavu R.Biofortification，speciation and bioaccessibility of selenium in food and feed crops [D].Ghent University，2013.

[17]郑世杰，余日安，刘小立，等.硒吸收和转运机制研究进展 [J].中国职业医学，2013，40（5）：456-460.

[18]Sumit K，et al.Bioaccessibility of selenium from Se-rich food grains of the seleniferous region of Punjab，India as analyzed by instrumental neutron activation analysis [J].Journal of Food，2012，10（2）：160-164.

[19]Cabaero A I，Madrid Y，Cámara C.Selenium and mercury bioaccessibility in fish samples：an in vitro digestion method [J].Analytica Chimica Acta，2004，526（1）：51-61.

[20]Moreda-Pieiro J，et al.Bioavailability assessment of essential and toxic metals in edible nuts and seeds [J].Food Chemistry，2016（205）：146-154.

[21]García-Sartal C，Barciela-Alonso M D C，Moreda-Pieiro A，et al.Study of cooking on the bioavailability of As，Co，Cr，Cu，Fe，Ni，Se and Zn from edible seaweed [J].Microchemical Journal，2013，108（108）：92-99.

[22]Bhatia P，Aureli F，D'Amato M，et al.Selenium bioaccessibility and speciation in biofortified pleurotus mushrooms grown on selenium-rich agricultural residues [J].Food Chemistry，2013，140（1-2）：225-230.