硒通過腸道微生物調控健康的研究進展

任廣旭 王立平? 王澤，2

(1.農業部食物與營養發展研究所，北京100081；2.北京農學院，北京102206)

引言

硒 (Selenium，Se)在人體健康調控中扮演著重要角色，不僅可以預防眾多疾病，還可用于一些疾病的臨床治療。雖然目前國內外對硒的調控機理研究仍然處于起步階段，但是人們已經開始重視硒健康調控機理研究，并且取得了一定的研究進展，其中硒與腸道微生態之間的研究一直是人們關注和研究的熱點。人體中聚集著大約100萬億的微生物，這個數量至少10倍于人體細胞總數[1]，這些腸道微生物有非常重要的生理功能，例如，提供一些酶、能量以及底物來輔助生理代謝反應過程，此外腸道微生物還可以幫助人體消化一些難消化分解的營養物質，使機體可以更好地從食物中攝取營養。腸道菌群代謝的短鏈脂肪酸(SCFAs)可以有效降低腸道炎癥發生率，促進腸道蠕動和傷口愈合。目前一些研究線索表明硒元素可以通過腸道菌群來調節人體健康，本文將最新的研究進展進行綜述。

1 膳食硒在腸道中的作用途徑

1.1 膳食硒增強直腸內的發酵作用途徑

JUHEEKIM和 GERALDF.COMBS[2]通過連續56d向大鼠飼喂含硒食物，檢測大鼠腸道及糞便中的短鏈脂肪酸 (SCFAs)的含量來研究膳食硒對結腸和直腸內的發酵作用。短鏈脂肪酸的能夠提供腸胃膜細胞所需的基本能量，抑制腸道內有害病菌的增長，維持腸道功能穩定，甚至可以起到抑制腸道腫瘤生長的作用。麥麩是腸道內微生物菌群的底物，能夠提高大鼠腸內的發酵水平，最終提高短鏈脂肪酸的含量。因此研究膳食硒對腸道微生物的作用很有價值。該研究利用不含膳食硒的麥麩 (10%麥麩)作為空白組和含L-硒代蛋氨酸的 (SeMet)麥麩 (10%麥麩)作為對照組進行干預實驗。最終檢測發現膳食硒組的大鼠腸道短鏈脂肪酸含量顯著高于空白組，觀察腸內不同部位的短鏈脂肪酸可以發現L-硒代蛋氨酸 (SeMet)抑制了盲腸中的發酵作用，而增加了直腸內的發酵作用。這種腸內發酵反應可以使人體更為有效的吸收多種營養物質，硒通過L-硒代蛋氨酸 (SeMet)影響著結腸和直腸內與生成短鏈脂肪酸相關的發酵反應，從而達到對人體健康的調控作用。

1.2 膳食硒影響腸道菌群的組成和胃腸道的定植途徑

MarinaV.Kasaikina[3]等人通過高通量測序檢測缺硒 (硒含量0.1μg/g)、足硒 (硒含量0.4μg/g) 和富硒 (硒含量2.25μg/g)這3種變量的飲食對小鼠腸道內腸道菌群的影響。研究發現，通過富有硒的膳食干預小鼠56d后，小鼠腸道微生物種類變得更加豐富。在不同的腸道菌群中硒的作用表現出了較大的差異效應。一些屬于細菌綱的微生物在腸道內發育時對硒的反應有所增加，而澤瀉類微生物 (alistipesphylotype)和擬孢子類微生物在腸道內發育時對硒的反應卻有所下降，因此不同類型的微生物對硒有著不同程度的反應，這說明了硒在微生物類群中具有獨立性。對每種腸道菌群都有不同的作用。向小鼠飼喂富硒飼料能在一定程度上增加小鼠體內腸道微生物的多樣性。喂養含硒飼料的小鼠體內硒蛋白表達模式也發生了相應的改變，但也有一部分腸道微生物隔離了硒，限制了硒對小鼠的影響程度。此外，研究還發現硒元素的動態變化與其他微量元素的變化水平沒有相關性。綜上，膳食硒影響腸道菌群的組成和胃腸道的定植，進而影響著動物體內硒的狀態和硒保護體的表達。

1.3 每日不同含量的硒膳食對結腸內微生物的影響

在Combs的實驗中，用20只大鼠作為動物模型，分成4組來研究2種不同濃度的硒膳食對大鼠結腸內的微生物群落產生的影響，最后把每組的大鼠糞便加到3種不相同的基質內在體外進行酵解試驗，最終得到每組小鼠結腸內短鏈脂肪酸 (SCFA)的含量，對比血漿中的硒含量和硒谷胱氨肽酶可以發現添加硒的膳食可以大幅增加血漿內硒的含量和硒谷胱氨肽酶的活性。對比表22種濃度不同的膳食硒得出的相關數據可以發現添加硒的膳食可以加強結腸內的酵解作用，非常有利于結腸的健康[4]。

表1 每日不同含量的硒膳食對大鼠結腸內微生物的影響[5]

表2 每日不同含量的硒膳食對后腸微生物內短鏈脂肪酸含量的影響[6]

2 不同形式硒在腸道疾病中的應用

2.1 硒預防及治療結腸癌的作用機制

FEARONER在研究中認為，結腸癌 (CRC)的病因是已激活和未激活的隱性狀態遺傳因子的聚集作用以及環境因素 (日常飲食等)[7]，在環境因素中致癌食物的氧化作用會導致出現結腸癌，而硒在預防及治療結腸癌中發揮了防止有害的環境因素對動物體的組織損傷并修復癌變組織的作用。硒是過氧化物酶的主要組成成分，因此在過氧化物的多種抗氧化作用中是不可或缺的重要的物質之一。RANA R S用DMH(二甲基肼)喂養大鼠的研究表明，DMH可以有效地提高家鼠體內結腸線粒體的多種過氧化作用效率[8]。同時在癌變組織中會出現大量具有活性的氧化細菌組織阻止致癌因子后面的一系列反應，這證明了硒的這種抗氧化作用可以應用到預防及治療結腸癌中。

2.2 硒對細菌的選擇作用

AXLEY M J的研究表明[9]，很多種厭氧型的細菌都離不開硒，硒元素既可以與一些細菌的轉運RNA發生特異性結合，也可以與細菌蛋白特異性結合，因此硒在厭氧型細菌的代謝過程中起到了重要的作用，在人體或動物體內后腸缺少可以經行正常代謝的硒時，可以選擇在每日使用的膳食里添加硒元素，與結腸中的微生物菌群作用，使硒可以選擇形成硒轉運RNA或者硒蛋白，硒以這樣的形式被吸收后，可以更好的調控后腸的健康。

2.3 硒化合物在腸道內發揮的抗癌作用

硒在自然狀態下有很多種存在形式，其中硒化合物在動物腸道內可以判斷腸道微生物是否擁有抗癌活性并使其轉化，其作用機制是硒化合物與引發癌癥相關的硫化合物有很強的親和性，硒化合物與這些硫化合物在細菌裂解酶的催化下會將有害物質分解。有些細胞培養、動物模型、臨床人體等硒化合物相關研究中說明了硒化合物通過化學保護的作用來抑制腫瘤的發生。細菌裂解酶是動物體胃腸道內一種重要的酶，這種酶可以激活硫離子和硒代半胱氨酸的結合。而硒化合物可以識別并激活細菌裂解酶。

3 總結

硒在機體代謝中起到關鍵的作用，隨著科技的進步各種與硒相關的研究也值得人們去探索，本文主要介紹了硒在腸道微生物內的各種作用，硒以硒元素、膳食硒、硒化合物等形式作用于人體健康的調節，其中膳食硒可以通過影響腸道內微生物起到抑制有害微生物增長，預防腸道癌癥的作用，硒元素和硒化合物都在腸道癌癥和疾病中起到了重要作用，將硒元素運用于腸道微生物中的研究僅僅處于起步階段，硒在腸道微生物的研究有著很大的研究價值和發展空間，也是今后需要重點研究的硒研究領域之一。