硒通过肠道微生物调控健康的研究进展

任广旭 王立平∗ 王泽，2

(1.农业部食物与营养发展研究所，北京100081；2.北京农学院，北京102206)

引言

硒 (Selenium，Se)在人体健康调控中扮演着重要角色，不仅可以预防众多疾病，还可用于一些疾病的临床治疗。虽然目前国内外对硒的调控机理研究仍然处于起步阶段，但是人们已经开始重视硒健康调控机理研究，并且取得了一定的研究进展，其中硒与肠道微生态之间的研究一直是人们关注和研究的热点。人体中聚集着大约100万亿的微生物，这个数量至少10倍于人体细胞总数[1]，这些肠道微生物有非常重要的生理功能，例如，提供一些酶、能量以及底物来辅助生理代谢反应过程，此外肠道微生物还可以帮助人体消化一些难消化分解的营养物质，使机体可以更好地从食物中摄取营养。肠道菌群代谢的短链脂肪酸(SCFAs)可以有效降低肠道炎症发生率，促进肠道蠕动和伤口愈合。目前一些研究线索表明硒元素可以通过肠道菌群来调节人体健康，本文将最新的研究进展进行综述。

1 膳食硒在肠道中的作用途径

1.1 膳食硒增强直肠内的发酵作用途径

JUHEEKIM和 GERALDF.COMBS[2]通过连续56d向大鼠饲喂含硒食物，检测大鼠肠道及粪便中的短链脂肪酸 (SCFAs)的含量来研究膳食硒对结肠和直肠内的发酵作用。短链脂肪酸的能够提供肠胃膜细胞所需的基本能量，抑制肠道内有害病菌的增长，维持肠道功能稳定，甚至可以起到抑制肠道肿瘤生长的作用。麦麸是肠道内微生物菌群的底物，能够提高大鼠肠内的发酵水平，最终提高短链脂肪酸的含量。因此研究膳食硒对肠道微生物的作用很有价值。该研究利用不含膳食硒的麦麸 (10%麦麸)作为空白组和含L-硒代蛋氨酸的 (SeMet)麦麸 (10%麦麸)作为对照组进行干预实验。最终检测发现膳食硒组的大鼠肠道短链脂肪酸含量显著高于空白组，观察肠内不同部位的短链脂肪酸可以发现L-硒代蛋氨酸 (SeMet)抑制了盲肠中的发酵作用，而增加了直肠内的发酵作用。这种肠内发酵反应可以使人体更为有效的吸收多种营养物质，硒通过L-硒代蛋氨酸 (SeMet)影响着结肠和直肠内与生成短链脂肪酸相关的发酵反应，从而达到对人体健康的调控作用。

1.2 膳食硒影响肠道菌群的组成和胃肠道的定植途径

MarinaV.Kasaikina[3]等人通过高通量测序检测缺硒 (硒含量0.1μg/g)、足硒 (硒含量0.4μg/g) 和富硒 (硒含量2.25μg/g)这3种变量的饮食对小鼠肠道内肠道菌群的影响。研究发现，通过富有硒的膳食干预小鼠56d后，小鼠肠道微生物种类变得更加丰富。在不同的肠道菌群中硒的作用表现出了较大的差异效应。一些属于细菌纲的微生物在肠道内发育时对硒的反应有所增加，而泽泻类微生物 (alistipesphylotype)和拟孢子类微生物在肠道内发育时对硒的反应却有所下降，因此不同类型的微生物对硒有着不同程度的反应，这说明了硒在微生物类群中具有独立性。对每种肠道菌群都有不同的作用。向小鼠饲喂富硒饲料能在一定程度上增加小鼠体内肠道微生物的多样性。喂养含硒饲料的小鼠体内硒蛋白表达模式也发生了相应的改变，但也有一部分肠道微生物隔离了硒，限制了硒对小鼠的影响程度。此外，研究还发现硒元素的动态变化与其他微量元素的变化水平没有相关性。综上，膳食硒影响肠道菌群的组成和胃肠道的定植，进而影响着动物体内硒的状态和硒保护体的表达。

1.3 每日不同含量的硒膳食对结肠内微生物的影响

在Combs的实验中，用20只大鼠作为动物模型，分成4组来研究2种不同浓度的硒膳食对大鼠结肠内的微生物群落产生的影响，最后把每组的大鼠粪便加到3种不相同的基质内在体外进行酵解试验，最终得到每组小鼠结肠内短链脂肪酸 (SCFA)的含量，对比血浆中的硒含量和硒谷胱氨肽酶可以发现添加硒的膳食可以大幅增加血浆内硒的含量和硒谷胱氨肽酶的活性。对比表22种浓度不同的膳食硒得出的相关数据可以发现添加硒的膳食可以加强结肠内的酵解作用，非常有利于结肠的健康[4]。

表1 每日不同含量的硒膳食对大鼠结肠内微生物的影响[5]

表2 每日不同含量的硒膳食对后肠微生物内短链脂肪酸含量的影响[6]

2 不同形式硒在肠道疾病中的应用

2.1 硒预防及治疗结肠癌的作用机制

FEARONER在研究中认为，结肠癌 (CRC)的病因是已激活和未激活的隐性状态遗传因子的聚集作用以及环境因素 (日常饮食等)[7]，在环境因素中致癌食物的氧化作用会导致出现结肠癌，而硒在预防及治疗结肠癌中发挥了防止有害的环境因素对动物体的组织损伤并修复癌变组织的作用。硒是过氧化物酶的主要组成成分，因此在过氧化物的多种抗氧化作用中是不可或缺的重要的物质之一。RANA R S用DMH(二甲基肼)喂养大鼠的研究表明，DMH可以有效地提高家鼠体内结肠线粒体的多种过氧化作用效率[8]。同时在癌变组织中会出现大量具有活性的氧化细菌组织阻止致癌因子后面的一系列反应，这证明了硒的这种抗氧化作用可以应用到预防及治疗结肠癌中。

2.2 硒对细菌的选择作用

AXLEY M J的研究表明[9]，很多种厌氧型的细菌都离不开硒，硒元素既可以与一些细菌的转运RNA发生特异性结合，也可以与细菌蛋白特异性结合，因此硒在厌氧型细菌的代谢过程中起到了重要的作用，在人体或动物体内后肠缺少可以经行正常代谢的硒时，可以选择在每日使用的膳食里添加硒元素，与结肠中的微生物菌群作用，使硒可以选择形成硒转运RNA或者硒蛋白，硒以这样的形式被吸收后，可以更好的调控后肠的健康。

2.3 硒化合物在肠道内发挥的抗癌作用

硒在自然状态下有很多种存在形式，其中硒化合物在动物肠道内可以判断肠道微生物是否拥有抗癌活性并使其转化，其作用机制是硒化合物与引发癌症相关的硫化合物有很强的亲和性，硒化合物与这些硫化合物在细菌裂解酶的催化下会将有害物质分解。有些细胞培养、动物模型、临床人体等硒化合物相关研究中说明了硒化合物通过化学保护的作用来抑制肿瘤的发生。细菌裂解酶是动物体胃肠道内一种重要的酶，这种酶可以激活硫离子和硒代半胱氨酸的结合。而硒化合物可以识别并激活细菌裂解酶。

3 总结

硒在机体代谢中起到关键的作用，随着科技的进步各种与硒相关的研究也值得人们去探索，本文主要介绍了硒在肠道微生物内的各种作用，硒以硒元素、膳食硒、硒化合物等形式作用于人体健康的调节，其中膳食硒可以通过影响肠道内微生物起到抑制有害微生物增长，预防肠道癌症的作用，硒元素和硒化合物都在肠道癌症和疾病中起到了重要作用，将硒元素运用于肠道微生物中的研究仅仅处于起步阶段，硒在肠道微生物的研究有着很大的研究价值和发展空间，也是今后需要重点研究的硒研究领域之一。