硒代谢概述

由于硒在化学性质上类似于硫,因此常常以共价化合物,如无机盐、氨基酸和甲基化合物等发挥其生物学活性。常用于补充硒的化合物包括:无机物如亚硒酸钠(sodium selenite)和硒酸钠(sodium selenate),有机物如硒代蛋氨酸(SeMet)和甲基硒代半胱氨酸(SeMSC),以及富硒酵母(主要含有SeMet)等。有机物硒(SeMet,SeCys)在人体内吸收和贮存要优于无机硒盐,但是两者在体内代谢基本相似的,如图3-6-4所示。有机物中的Se主要是还原状态Se2-存在的,而无机物中硒以氧化状态(亚硒酸,Se4+和硒酸,Se6+)存在,这些高价硒吸收后在体内通过从还原型谷胱甘肽和还原型尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)还原当量而被还原到低价硒。有机物硒在体内经过分解代谢以硒化氢(H2Se)形式释放出Se,释放出Se的SeMet主要来自食物蛋白分解和食物补充,而Se可以转变成SeCys。同时SeMet还以用于蛋白质合成,因为SeMet可以在蛋白质合成过程中自由替代Met。而食物中吸收来的SeCys并不能用于合成蛋白质,只能分解转变为H2Se。

H2Se处于Se代谢的中心位置,处在两个代谢途径的交叉点上。其中的一条代谢途径是硒代蛋白质合成(图3-6-4),这个过程涉及两个阶段,即SeCys的共翻译合成和其参入到专一的硒代蛋白。具体过程:在丝氨酸-tRNA合成酶催化下丝氨酸与专一的tRNA结合形成丝氨酸-tRNA,接着在SeCys合成酶催化下丝氨酸的-OH被来自硒代磷酸的-SeH替代,从而形成硒代半胱氨酸-tRNA(SeCys-tRNA),这个过程是独特专一的,因为涉及tRNA的再编码,如密码子UGA,正常代表翻译终止密码子,而这时专一性共翻译插入SeCys。这个再编码过程需要在硒代蛋白质的mRNA上称为SeCys插入序列元件处,装配形成一个复合物才能完成。

因为含硒蛋白质合成受到严格调控,过多的Se会进入外排途径(图3-6-4)。这个排泄过程需要H2Se形成甲基化或糖基化衍生物。这过程中会产生许多甲基化产物:甲基硒醇(CH3SeH) 和二甲基硒醇([CH32SeH),二者通过肺呼出;三甲基硒离子([CH33Se+)和1-h-甲基硒 N- 乙酰半乳糖胺(CH3Se-GalN),二者通过肾脏排泄。这些硒的排泄类型和排出量受到Se摄入量和生理Se状态的影响。在生理状态下,Se代谢平衡似乎主要由Se补充剂型和Se排泄速率调节。

硒的可能代谢途径

图3-6-4 硒的可能代谢途径

有证据表明外排途径产生的CH3SeH可能是一种关键抗癌代谢物,当使用砷来阻断Se甲基化后减少了CH3SeH代谢前体分子,促进含硒蛋白质表达,而抑制了Se抗癌效应。这说明Se的抗癌效应,至少在鼠哺乳动物模型中依赖于硒甲基化代谢物产物的产生。

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