硒

1 研究背景1.1引言硒是人类和动物生存所必需的一种微量元素,是细胞维持其生理功能的必需的微量元素，在人体中起着重要的作用。

人类在缺硒时，可以导致多种疾病的发生，目前已发现硒的缺乏与克山病，大骨节病等多种疾病的发生有着紧密的关系。

有关研究报道，通过提高饮食中硒元素摄入量，可以大大降低病毒、化学、自然等因素导致的肿瘤的发生率，故将硒元素称为“抗癌之王”。

流行病学研究显示，在克山病地区的人群中，补硒可以有效地预防急型、亚急型克山病的发生。

硒在人体中起着重要的作用。

硒的这种生物学效应是通过含硒酶和含硒蛋白来实现的，如谷胱甘肽过氧化物酶（GSH—Px）。

在人体中存在着多种含硒酶（包括谷胱甘肽过氧化物酶、脱碘酶、硫氧还蛋白还原酶等）及多种含硒蛋白，当硒缺乏时，这些含硒酶和含硒蛋白活性降低，酶及蛋白的合成量明显减少，导致细胞膜及亚细胞膜代谢产生的过氧化氢和脂质过氧化物无法彻底及有效的清除，致使细胞内氧自由基和脂质过氧化物堆积，它们作用于生物膜，使细胞膜及亚细胞膜的通透性增加，细胞及亚细胞器肿胀、破裂。

有报道显示，低硒饲料喂养的动物心肌细胞的氧自由基含量明显增加，谷胱甘肽过氧化物酶的活性及呼吸链复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ活性均明显下降，线粒体内中心磷脂含量减少。

低硒导致心肌线粒体超微结构的变化及各种生物功能的变化与克山病患者心肌线粒体结构及功能的变化相同。

这就表明【6】，低硒可以导致心肌线粒体的损伤，它们之间有着密切的相关性。

我国地方病防治工作者经过多年的调查研究，认为硒与克山病的发病关系密切，硒缺乏可以引起克山病，而克山病曾被称为“线粒体病”，可见低硒导致克山病的靶细胞器可能是线粒体，所以可能存在这多种低硒相关性线粒体蛋白，对于这些蛋白质的研究，有助于我们进一步了解克山病的发病机制。

同时，慢性克山病与扩张型型心肌病在临床上很难鉴别，仅仅依靠对比分析二病的流行病、临床及病理，无客观鉴别手段。

如果对二者线粒体蛋白质进行差异性表达的研究，寻找低硒相关特征性蛋白质，为进一步开展克山病分子诊断标准研究提供实验依据和线索。

1.2克山病1.2.1克山病的流行病学特征克山病（Keshan Disease KD）是一种以多发性灶性心肌坏死为特征的地方性心肌病，1935年在黑龙江省克山县流行时被命名为克山病。

克山病分布地域广，于我国16个省(自治区)，327个县(市、区、旗)均有发现[1、2]，已有历史记载340多年，并曾多次暴发流行。

近半个世纪来，我国在克山病人群防治和病因研究方面取得了举世瞩目的成就，使该病的发病率和死亡率得到显著下降。

但据我国2000年～2004年最新监测结果估算，病区目前仍有高危人口1.3亿，病例数约491万～600万人，且近年来克山病的发病率有上升趋势，如2004年18个监测点潜在型克山病的总检出率为4.2%，已显著高于2003年3.1%的检出率；2004年四川省冕宁县全年共有3例新发的亚急型病例，但2005年仅1～3月已有2例新发病例，克山病仍在严重威胁着病区人民群众的劳动能力和生命健康，并有可能再次暴发流行。

因此，揭示仍在起作用的克山病病因，将对克山病的针对性防治具有极其重要的理论和实际意义。

1.2.2 克山病的病理特点及临床表现克山病的病理特点是心肌的变形、坏死及其后的修复、重构。

首先是心肌细胞内出现粗大的颗粒和团块或形成形状不规则、大小不等的异常收缩性坏死带，核破裂或固缩，与心肌梗死的改变有所不同，其间质仍可见，这部分称为凝固性坏死。

随着疾病的发展，心肌细胞内形成多个空泡，各种细胞器和心肌纤维开始溶解，整个心肌细胞变成一个空泡，仅核可以长时间的保留。

心肌损伤，这时候机体修复损伤系统启用，心肌细胞肥大，非心肌细胞增生，间质纤维化，心室重构，心肌肥厚，心脏重量增加。

克山病的病变为多发性散在分布，心脏的各个部位均可见灶性坏死区，左心室与室间隔较右心室严重，心室较心房重，左心室壁内、乳头肌及中层较外层重。

而且与扩张型心肌病相比较，突出不同点在于克山病的心肌是多发性瘢痕灶，新旧病灶常同时存在，且心室扩张及心肌肥厚是建立在心肌实质性损伤的基础上的。

而扩张型心肌病心肌实质性的破坏较轻，主要的改变是心肌肥大和心室扩张，间质纤维化，一般为较一致的陈旧性损伤。

临床上克山病分为四型：急型、亚急型、慢型和潜在型。

急型：多在冬季发病，诱发因素多为暴饮，暴食，寒冷分娩等。

起病急，严重的恶心、呕吐、头晕，多在数小时内死亡。

常伴有心源性休克，多种心律失常。

查体可见心脏扩大，舒张期奔马律。

小儿克山病常见的一种类型是亚急型，多在春夏发病，表现为精神不振，食欲减退，全身浮肿，面色灰暗，查体可见心脏向两侧扩大，闻及舒张期奔马律，肝脏肿大，三个月不缓解者，已转为慢型。

慢型的表现与扩张型心肌病相似，为充血性心力衰竭，心脏向两侧扩大，闻及心尖部收缩期杂音，肝脏肿大，下肢浮肿。

潜在型是各型治疗之后，或是克山病的早期改变。

根据其流行症学特点，即季节，地区及人群发病特点，心脏扩大，心律失常，心力衰竭，奔马律及心功能有关的杂音，在克山病流行区诊断不难。

治疗上以抢救心源性休克和急性心衰为主，减轻心脏负荷，改善心功能，预防心室重构，延长生命，提高生活质量为主。

我校在克山病的治疗上做出了巨大的贡献。

大剂量维生素C可改善心肌能量代谢及全身代谢，但不增加心肌耗氧量，无明显收缩血管、增加外周阻力及心率的作用，并可使血压缓慢上升并维持稳定，改善活性氧代谢平衡，起保护生物膜的作用，同还可采用冬眠疗法、抗心律失常、血管活性物质等。

可见，克山病在我国取得了瞩目的成绩，但是发病机制尚不确定，有待我们进一步研究。

1.2.3 克山病的病因克山病的病因至今众说纷纭，仍未解决。

近年来对缺硒、蛋白质和氨基酸缺乏、维生素E缺乏、锰含量增多及一些生物因素如肠道病毒感染、真菌及毒素（如黄绿青霉素)的感染等因素作为克山病病因来研究取得了显著的成绩。

虽然克山病的原因不能完全确定，但是我国地方病防治工作者经过多年的调查研究，认为硒与克山病的发病关系密切，硒缺乏可以引起克山病。

而且从环境方面调查研究发现，本病全部发生在低硒地区。

动物在长期低硒状态下，也可导致白肌病的发生。

国外也有因硒缺乏导致急性心衰的报道，其心脏病理变化与克山病极为相似。

目前普遍认为低硒是克山病发病的主要环境因素，单纯的低硒并不能导致克山病，需与多种因素相互作用，硒是克山病的一种“条件因子”，但不是始动因素。

这种说法认为克山病全部发生在低硒地区，补硒可以预防克山病的发生，可见硒与克山病的关系密切，但是贫硒地区未必都是克山病病区，可见在低硒区导致克山病还存在着其它因素与低硒相互作用。

一些矿物质、氨基酸、维生素缺乏或失衡可导致克山病的心肌损害，研究发现，这些因素主要影响了机体对硒的利用，也降低了机体的抗氧化能力。

Beck等人【35】的实验发现，将无毒的科萨奇病毒（CVB）接种在低硒喂养的小鼠体内，小鼠心肌发生了严重的克山病病变，将无毒的CVB 接种在常硒喂养的小鼠体内，小鼠没有发生病变，但将无毒的CVB接种在缺硒喂养的小鼠体内繁殖，提取后接种常硒喂养的小鼠体内，小鼠心肌也发生了严重的克山病病变。

由此，Beck认为在硒缺乏时，无毒的CVB在小鼠体内发生了突变，变成了有毒株。

Beck认为在低硒的情况下机体可能已经处于氧化应激的临界状态，若有病毒感染，可损伤心肌细胞和线粒体。

有专家发现，单纯低硒饲料喂养的大鼠，不能发生于类似克山病的病变，而低硒、低蛋氨酸饲料喂养的大鼠可出现克山病的改变。

也有人实验发现，持续的低硒可导致心肌损伤，这种损伤类似与克山病，损伤的严重程度与硒缺乏的严重程度和持续的时间有关。

总之，目前克山病的病因尚不明确，可能是多种因素相互作用的结果，而低硒无疑是一个重要因素。

1.3硒在有机体的生命活动过程中的作用有机体内有特殊生理功能的必需元素按含量分为大量必需元素和微量必需元素。

大量必需元素是指含量占生物体总重量万分之一以上的元素，如C、H、O、N、P、K、Ca、Mg等，其中C是基本元素。

C、H、O、N、P、S等6 种元素是组成细胞的主要元素，大约占细胞总量的97%。

微量必需元素是指有机体生活所必需，但需要量却很少的一些元素，如Si、B、Cu、Zn、Se 等。

上述元素的缺乏都会引起有机体健康的下降，严重的可导致某些疾病，甚至于影响到生命。

其中硒就是生命系统中重要的微量必需元素之一。

人体缺硒会导致心脏疾病、甲状腺机能减退、免疫系统功能脆弱，引发许多地方性疾病（克山病、大骨节病和地方性贫血等）。

现已证实硒与40 多种常见疾病有直接和间接关系。

硒是人体必需的一种微量元素，只占人体重量的万分之一以下，不能在体内合成，必须从食物中摄取。

尽管硒在人体内的含量非常少，而且每日摄人量也极微，但却在人体的机能中发挥着极其重要的作用。

近十几年来，对于硒与人类健康的关系，已成为研究领域微量必需元素硒的作用探析。

有关报道说低硒环境的居民患有大骨节病、克山病、心血管病、癌症等病率较高，但是生态环境低硒是克山病的病因尚缺乏一定的理论依据。

我国克山病研究者早在80年代，对远离坏死病灶区的心肌组织进行观察时发现，克山病早期的损伤部位是心肌线粒体，也有报道说无论从线粒体的功能指标上以及电镜观察的超微结构上均表明单纯低硒不致起心肌线粒体明显的变化，而克山病区粮缺硒与粮中某种致病因素结合则可起动物心肌线粒体发生异常与功能受损，这样看来克山病的形成或许尚需要病区粮以外的其它因素参与，缺硒只是克山病发生的一个重要条件。

但是，本研究从血流动力学、体视学、形态学几方面对低硒导致的心脏损伤做了系统的研究发现，单纯的硒缺乏可以引起线粒体的损伤，其损伤情况与扩张型心肌病的发病机制有着惊人的相似，损伤程度却没有扩张型心肌病重。

这种发病是否与一种或多种硒相关性蛋白有关，有待于我们进一步的研究。

1.3.1 硒的发现硒作为一种微量元素是1817 年被瑞典化学家Berzdius 发现并命名的。

他在研究硫酸厂铅室中沉淀的红色淤泥性质时，发现它是一种性质与碲相似的新元素，随即以希腊月亮女神塞勒涅的名(Selenium)命名为硒(Se)。

生物学界对硒的认识始于1934 年。

1957年德国的Schwarz K和Foliz C.M.首次发表了硒具有动物营养作用并可防止犊牛白肌病的报告[4]。

1973 年Rofruek 等发现硒是谷胱甘肽过氧化物酶的必需成分；20 世纪80 年代初，中国学者杨光圻等报道了硒与克山病关系研究的成果，加深了人们对硒的营养生物学功能的认识。

据此，WHO和国际营养组织在1973 年确认硒为人和动物体内必需的微量元素，1988 年中国营养学会也将硒列为人体必需的15 种每日膳食营养元素之一。

世界卫生组织（WHO）于1973 年宣布硒是必需微量元素以后，硒在生物和医学中的应用与研究不断进步，并取得了一系列重要的研究成果。