硒（selenium，Se）是人体必需的微量元素，1817年由瑞典化学家柏采利乌斯在研究硫酸厂铅室中沉淀的红色淤泥时，发现一种化学性质与碲相似的新元素；1934年证实具有生物学活性；1957年，德国科学家Schwarz K和Foltz CM首次发现硒是阻止大鼠食饵性肝坏死的第3因子的主要组分；1973年美国Rotruck发现硒是谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GPX）的必需组分，即没有硒存在，这个酶就没有活力，从而揭示了硒的第一个生物活性形式，并由此确定硒是动物营养的必需微量元素。直至1979年我国发表的克山病防治研究成果中，首次发现克山病地区的人群均处于低硒状态，补硒能有效预防克山病。从而揭示了硒缺乏是克山病发病的最主要因素，而硒被认为是人体必需的微量元素。

硒的原子序数为34，与硫和氧同族。因此，它们有许多相近的性质。硒的原子量为78.96。它由六个天然存在的稳定同位素组成，即 ⁷⁴Se、 ⁷⁶Se、 ⁷⁷Se、 ⁷⁸Se、 ⁸⁰Se、 ⁸²Se，其相对丰度分别为0.87%、9.02%、7.58%、23.52%、49.82%、9.19%。硒的放射性同位素可由中子活化人工得到，如 ⁷²Se、 ⁷³Se、 ⁷⁵Se、 ^77mSe、 ⁷⁹Se、 ⁸¹Se、 ⁸³Se等。但大多数同位素的半衰期极短，只有半衰期为120天的 ⁷⁵Se商品有售，可用于生物标记。

硒的外层电子构型为3d ¹⁰4s ²4p ⁴，使其具有-2、0、+4、+6多种化学价态，从而可构成各种特性的无机和有机硒化物。这些化合物已广泛应用于电子、化工、冶金等部门，特别是高科技产业中用于制造半导体、光电、激光等材料。由于硒被发现具有生物学活性，它也被应用在农业和医学中。

人体经食物摄取不同形态硒，硒被人体吸收后，进而分布、代谢及排泄。经国内外文献查阅总结了人体和人乳中可能存在的硒形态（表1-8-8）。

硒在体内的吸收、转运、排出、贮存和分布会受外界因素的影响。主要是膳食中硒的化学形式和量。另外，性别、年龄、健康状况，以及食物中是否存在如硫、重金属、维生素等化合物也有影响。可被人体摄入的硒有各种形式，动物性食物以硒半胱氨酸（Sec）和硒蛋氨酸（SeMet）形式为主；植物性食物以SeMet为主；而硒酸盐（selenate，SeO ₄ ^-2）和亚硒酸盐（selenite，SeO ₃ ^-2）是常用的补硒形式（图1-8-5）。

大鼠实验表明，硒主要在十二指肠被吸收，空肠和回肠也稍有吸收，胃不吸收硒。不同形式硒的吸收方式不同，SeMet是主动吸收，SeO ₃ ^-2是被动吸收，而SeO ₄ ^-2的吸收方式不太明确，主动和被动吸收的报道均有。SeMet吸收过程与蛋氨酸（Met）相同；Sec吸收过程不清楚，有可能与半胱氨酸（Cys）相同。可溶性硒化合物极易被吸收，如SeO ₃ ^-2吸收率大于80%，SeMet和SeO ₄ ^-2吸收率大于90%。一般来说，其他形式的硒吸收率也很高，大致在50%～100%范围。硒的吸收不受机体硒营养状态影响。

在测定不同形式硒的生物利用率时，主要影响因素不是吸收率，而是加入转化为组织中硒的生物活性形式的效力。硒生物利用率的数值会因所采用的指标不同而有很大差别。

吸收的硒在血液中转运，转运形式有以下几种：①吸收的硒与血中GSH、Cys或其他蛋白巯基结合；②在极低密度β脂蛋白中转运；③由肠产生一种小分子转运形式的硒；④硒从肝向其他组织转运的蛋白是硒蛋白-P（Sel-P）。

经尿排出的硒占总硒排出量的50%～60%，在摄入高膳食硒时，尿硒排出量会增加，反之减少，肾脏可能起着调节作用。人体平衡实验表明，在膳食硒很大幅度的摄入范围内（8.8～226μg/d），粪硒排出量总是恒定在40%～50%范围。呼出气和汗液中排出的硒极少，只有在摄入高剂量硒时才形成并呼出具有浓烈大蒜味的二甲基硒［（CH） ₂Se，dimethylselenium，DMSe］。终产物三甲基硒离子［（CH） ₃Se ⁺，trimethylselenium ion，TMSe ⁺］由尿中排出，但其总量一般不超过人尿总硒的7%。

人体内的硒遍布各组织器官和体液中，肾中硒浓度最高，肝脏次之，心肌和其他肌肉相似，血液中再稍低些。但由于肌肉约占体重的40%，因此，肌肉中硒的总量最多，可占到人体总硒量的一半。虽然没有发现像铁蛋白贮铁那样的贮硒形式，但肌肉、肾脏、肝脏和血液可能是硒的组织贮存库。

1970年Schroeder HA等用标准人组织器官重量乘以尸检测定的硒含量平均值，得到美国东部男性体硒总量为14.6mg（13.0～20.3mg）；1978年Stewart RDH等用 ⁷⁵Se标记亚硒酸钠或硒蛋氨酸方法测定四位新西兰妇女血浆和全身 ⁷⁵Se保留和尿 ⁷⁵Se排出，计算出体硒总量分别为3.0mg（2.3～5mg）或6.1mg（4.1～10.0mg）；1988年Oster O等用尸检材料硒含量计算出德国70kg男性体硒总量为6.63mg。1994年陈清等用尸检材料硒含量计算出北京60kg男性体硒总量为9.6mg（7.3～13.2mg）。体硒量的不同可能反映出不同地区膳食硒摄入量的差异。据新西兰实验估计，全身硒的生物半衰期约为100天。

图1-8-5是硒代谢转运模式图。膳食摄入的各种形式硒，包括直接从膳食中摄入的（Sec）通过不同代谢途径均转化为负二价硒化物（Se ^-2）。Se ^-2再经硒代磷酸盐合成酶（SPS）催化，形成硒代磷酸盐（SePO ₃ ^-3）。然后，SePO ₃ ^-3将硒置换掉Ser-tRNA ^ser上丝氨酸的氧，转换为Sec的tRNA （Sec-tRNA ^（ser）sec）。Sec-tRNA ^（ser）sec能识别mRNA阅读框架中的三联密码子UGA，而将Sec编码插入形成硒蛋白。若SPS催化反应被抑制，那么Se ^-2就会通过另一途径形成二甲基或三甲基硒离子由呼出气或尿中排出。因此，负二价硒化物（Se ^-2）是体内硒进入合成硒蛋白途径和排出途径的分叉中间化合物，而SPS可能在调节中起关键作用。

硒在体内分为两个代谢库（图1-8-5）。一个是硒调节代谢库，包括体内除了SeMet以外的所有形式硒。硒蛋白在此库内合成，由机体硒状态严格调节，即低硒时硒蛋白合成减少，补充硒时合成增加直至硒蛋白合成饱和。一个是SeMet代谢库（硒非调节贮存库），只包括SeMet。SeMet和Met一样不能在体内合成，必须从膳食中摄取。体内蛋白质合成时基因也不能区分它们，SeMet常替代Met加入蛋白质中，因此可将其看作硒的贮存库。当膳食硒供应不足时，SeMet库中的SeMet可通过转硫途径降解为Sec（进入硒调节库），供机体合成硒蛋白用。而当硒蛋白合成饱和后，膳食中的SeMet就贮存在SeMet库，使机体的硒水平不断增加。

硒代谢库理论在人体实验中也得到了充分验证。1988年在中国低硒地区进行了长达一年的补硒干预实验，每天口服SeMet或NaSeO ₃形式的硒（以Se计算为200μg/d）。以血浆为例（图1-8-6）可见，补充两种形式硒对提高GPX活性的效果是一样的。补NaSeO ₃组在GPX合成饱和后，没有蓄积而代谢排出，因而血浆硒水平维持在80ng/ml左右，不再继续增加。而补SeMet组在GPX合成饱和后，就蓄积在血浆白蛋白（SeMet库）中，使得血浆硒水平逐渐增加，在12个月时达到150ng/ml左右。

进入体内的硒绝大部分与蛋白质结合，称之为“含硒蛋白”（selenium-containing protein或selenium-binding protein）。其中，由mRNA上的三联密码子UGA编码Sec加入的蛋白质另称为“硒蛋白”（selenoprotein）。丝氨酸（serine，Ser）、半胱氨酸（cysteine，Cys）和Sec是分别含氧、硫、硒的具有相同碳架的氨基酸（图1-8-7）。它们所含元素的不同导致它们的生化作用不同。硒蛋白中Sec的硒氢基（-SeH）在生理pH状态下比Cys上的巯基（-SH）具有更强的亲核性，使它在硒酶中的催化活性更活泼。硒蛋氨酸（selenomethionine，SeMet）中的硒与两碳原子共价结合，使硒被屏蔽而无化学活性，因此，SeMet似非特异性地取代蛋氨酸（methionine，Met）加入“含硒”蛋白质中。

目前，只有硒蛋白具有生物学功能，且受机体硒营养状态所调节。它们起着抗氧化防御、调节甲状腺激素代谢和维持维生素C及其他分子还原态等作用。根据基因频度分析，人体内可能会有50～100种硒蛋白存在。迄今为止，在古生物中鉴别出5种硒蛋白；在原核生物细菌中鉴别出9种硒蛋白；在真核生物鉴别出23种（有报道用 ⁷⁵Se标记发现大鼠有分子量在3～116kDa范围的35种硒蛋白）。在此仅介绍在人体中已鉴别到的25种硒蛋白中5类主要功能蛋白。

谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px，GPX）广泛存在于动物体内，遍布各组织细胞和体液（包括免疫系统）中。后来，用免疫学方法和分子生物学方法鉴别出四种GPX同工酶，并被基因数据库按其cDNA克隆先后顺序命名为GPX-1、2、3、4。它们均用特异底物-还原型谷胱甘肽（GSH）作氢供体，将氢过氧化物（ROOH）或H ₂O ₂还原成无害的醇类（ROH）或H ₂O，从而起到保护细胞和细胞膜免遭氧化损伤的作用。

是一种细胞内可溶性酶。几乎存在于所有细胞里，约75%在胞质内、25%在线粒体嵴间质中。它在肝、肾、肺、红细胞和胎盘中的活性较其他组织高，是机体主要的抗氧化酶。它最初是1957年Mills GC进行防止血红蛋白氧化破坏实验时发现的一种存在于红细胞中的酶。但直至1973年美国Rotruck JT和Hoekstra WG等才发现硒是它的一个必需组分。同年，德国Flohé L等纯化了牛红细胞的GPX，发现它是由4个相同亚单位构成的四聚体酶，而每个亚单位含1个硒原子；1975年美国Awasthi YC等纯化了人红细胞GPX，测得其分子量为95kDa，也是含4个硒原子的四聚体酶；1978年美国Forstrom JW和Tappel AL等鉴别出鼠肝GPX活性中心是硒半胱氨酸（Sec）；1979年德国Ladenstein R和Wendel A等测得牛红细胞GPX-1结构和氨基酸排列顺序。红细胞中的GPX-1在骨髓中合成，胞质中的GPX-1在肝脏中合成。

也是细胞内四聚体酶，底物特异性与GPX-1相似。1993年由美国华裔学者Chu FF等在大鼠胃肠道内和人肝和直肠（少量在乳腺）中检出。在人回肠中，它的活性在肠腺中较肠绒毛高，尤其富集在肠腺底部帕内特细胞（Paneth’s cell）里。有人认为它主要在肠道中催化还原膳食氢过氧化物。

是1987年美国Takahashi K和Cohen HJ等在纯化血浆GPX后，发现的与GPX-1不同的另一种GPX。它也是四聚体酶，主要由肾脏分泌，也在人的肺、乳腺、心、肝、骨骼肌、胰脏、脑和胎盘内表达。它可还原酯化的氢过氧化物成磷脂，以及还原游离的氢过氧化物，它似乎以控制细胞外氢过氧化物来协助细胞内的GPX-1。但由于GPX对还原型谷胱甘肽（GSH）的米氏常数Km是4.5mmol/L，而血浆中GSH浓度少于20μmol/L。因此，有人认为GPX-3主要在需氧较多的局部组织环境中起作用，如肾脏的近端肾曲管和肾小球。

由意大利Ursini F等在1982年发现，是一种单体酶。它位于膜上（核膜、线粒体膜、细胞膜等），存在于许多组织中，尤其是在内分泌组织中活性较高，而又以睾丸中最丰富，也是脑中主要的GPX。除H ₂O ₂外，它还能在磷脂酰胆碱和胆固醇的氢过氧化物中作底物，因此被认为在预防脂质过氧化作用中起主要作用。由于其抗氧化作用主要在膜的脂质相上，因此能较好地解释硒与维生素E的互补节约作用。1999年Ursini F等报道，PHGPX在大鼠精子成熟过程中有双重作用，一方面在精细胞中作为可溶性过氧化物酶存在，另一方面在成熟精子中段的线粒体膜中又作为结构蛋白存在。

这四种GPX是机体氧化损伤防御系统中非常重要的组成部分。但它们对机体在低硒或补硒的不同状态下有不同层次的响应，即各GPX和相应的mRNA降低或合成速度是不同的，这似乎反映了它们的生物学功能的相对重要性。cGPX和pGPX以及相应的mRNA在低硒时浓度降低得很快，在补硒时合成滞后；PHGPX及其mRNA较为稳定，可耐受低硒状态，在补硒时合成较快；1999年发现，GIGPX可与脱碘酶竞争，其mRNA似有增加趋势，最能耐受低硒状态。因此认为，GI-GPX排在最高层，生物功能相对重要，PHGPX次之，cGPX和pGPX最低。可是，近来用cGPX或GI-GPX基因剔除小鼠实验未见明显的有害生理影响，因此，对这四个GPX的研究还有待深入。

生物体内普遍存在的硫氧还蛋白系统（thioredoxin system）包含了NADPH、硫氧还蛋白（thioredoxin，Trx）和硫氧还蛋白还原酶（thioredoxin reductase，TR）三部分。

其中的TR是1996年美国Stadtman TC等在人肺腺癌细胞和T细胞中鉴别出含有Sec的酶。1999年Lee SR等从大鼠肝中鉴别出两个TR同工酶。同年Sun QA和Gladyshev VN等在人和小鼠中鉴别出三个TR同工酶。它们都是含2个硒原子的二聚体酶，人的TR分子量约为114kDa。TR1（或TrxR1）普遍存在于各细胞胞质中；TR2（或TGR）仅在睾丸中检出；TR3（或TrxR2）存在于线粒体中。大鼠实验中肝和肾TR活性对硒营养状态敏感，缺硒时下降，补硒后回升速度较GPX快，但较Sel-P慢。

原核生物、真菌类和植物中的TR仅催化上述反应，而真核生物，包括人类的TR有更多的底物，这就提示TR具有更多的生物学功能。实验证明，它可直接催化还原亚硒酸盐（SeO ₃ ^-2）或谷胱甘肽硒醚（selenodiglutathione，GS-Se-SG）生成负二价硒化物（Se ^-2），Se ^-2是硒蛋白合成的关键中间物；也可以还原硒胱氨酸成二分子Sec；在游离Sec参与下还原ROOH；以及使已氧化的维生素C还原再生等。它对活性氧敏感而起氧化还原调节的细胞信号作用。

碘甲腺原氨酸脱碘酶（iodothyronine deiodinase，ID）是催化各甲状腺激素分子脱碘的一类酶。根据其动力学特征、底物和抑制剂等分为3种类型。1990年英国Arthur JR和德国Behne D几乎同时证明D1是含Sec的硒蛋白。美国学者相继证明D2、D3为含硒酶。D1可能是二聚体酶（每个单体分子量为27kDa），D2和D3可能是单体酶（31kDa和31.5kDa）。他们都是膜酶，酶分子N端插入内质网内腔中，C端和Sec活性中心在胞质里。

人的D1存在于肝、肾、甲状腺和垂体中，它的mRNA在血液单核细胞中也被检出。它以rT ₃、T ₄、T ₃为底物，催化其分子上外环5’位或内环5’位置脱碘，形成T ₂、T ₃、rT ₃、T ₂，其主要生理作用是将甲状腺分泌的T ₄转化成活性形式T ₃而提供给外周组织。人的D2主要存在于垂体、脑、褐色脂肪中，也在甲状腺、骨骼肌、心、脊索、胎盘、胎脑中表达，少量在肾和胰中，还在角化细胞中检出。它催化T ₄、rT ₃外环5’位置脱碘，形成T ₃、T ₂，其主要生理作用是调节这些组织细胞内的T ₃和控制促甲状腺激素（TSH）的分泌。人的D3存在于脑、皮肤、子宫、胎盘、胎儿组织中。它催化T ₃、T ₄内环5’位置脱碘，形成T ₂、rT ₃（图1-8-8）。

T ₃是有生理活性的甲状腺激素分子，其他为无活性形式的甲状腺激素。人体每天约有50nmol的T ₃由T ₄脱5’位碘周转，其中由甲状腺D1催化而直接分泌的T ₃约20%、由其他组织D1催化的约20%、D2催化约60%。由于D2催化T ₄活性高于D1，从而使D2在维持T ₃水平上起相当重要作用。由于D3催化形成无活性形式的甲状腺激素，而D1对底物rT ₃的作用优先于T ₄，因此它们起了调节维持T ₃平衡的作用。

三种脱碘酶在组织细胞分布的特异性，又为其局部功能提供不同需要。实验发现，D3在胎儿肝的高表达使T ₃/T ₄比值在胎儿、新生儿中非常低。而在出生后仅90分钟，血浆T ₃就增加了3.8倍，这有可能是褐色脂肪D2开始起作用，从而调节了新生儿体温。

这三种脱碘酶在与硒营养状态、甲状腺激素功能相关生理状态，以及在相关疾病中的地位等都是非常有意义也是极为复杂的。动物实验表明，硒和碘同时缺乏比单独碘缺乏引起的甲状腺功能减退更严重。也有证据表明新生儿的克汀病可能是母体中两种元素同时缺乏的后果。但干预实验却发现，先补硒并不利于甲状腺功能低下的改善。可能的解释是，补硒提高了GPX水平，降低了甲状腺激素合成时必需的H ₂O ₂，因此应该先补碘后补硒。

三种脱碘酶都是硒蛋白的这一发现，为硒开辟了非抗氧化功能途径，也为硒和碘这两个人体必需元素在克山病和碘缺乏病发病中的作用提供了联系基础。

硒代磷酸盐合成酶（selenophosphate synthase，SPS）催化了负二价硒化物（Se ^-2）与ATP作用而形成硒代磷酸盐（SePO ₃ ^-3）的反应是硒蛋白合成中的关键反应（图1-8-5中反应④）。

大肠杆菌SPS氨基酸序列N端17位的半胱氨酸（Cys）是活性中心，而在人SPS序列相应位置上的是苏氨酸（Thr）。1996年Guimaraes MJ等克隆人和小鼠SPS基因时发现另一个同工酶，称为SPS2，对应于酶活性中心的密码子是TGA。硒的体内平衡调节似乎取决于SPS活性水平，因此对SPS功能的深入了解，将揭示硒的调节机制。

硒蛋白-P（selenoprotein-P，Sel-P，Se-P）是1972年和1973年由新西兰Millar KR和美国Burk RF两个实验室分别在大鼠血浆中发现的一种 ⁷⁵Se的蛋白；1982年Tappel PR等证明它含有Sec，因存在于血浆中，故命名为硒蛋白-P。1987年Burk RF实验室用免疫亲和层析法得到提纯的大鼠Sel-P。1991年成功地得到大鼠Sel-P的cDNA，从其基因顺序发现它是含10个Sec的特殊硒蛋白。1994年得到纯化的人Sel-P。

血浆中约30%的硒存在于GPX-3中、约65%在Sel-P中。血浆GPX-3主要由肾近端小管上皮细胞合成并分泌到血浆中，它通过肾Sel-P结合受体为GPX-3合成提供所需的硒，因此，GPX-3合成对硒的需求不能代表身体其他组织硒蛋白合成的需求。虽然Sel-P最初在血浆中发现，但Sel-P的mRNA测定表明它在许多组织中都有表达（如肝、心、脑、肾、肺、肠、睾丸、肌肉、眼睫状体、子宫、胎盘、造血细胞等）。Sel-P有与肝素结合的特性，这似乎是通过硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（heparan sulfate proteoglycan）与细胞表面结合，而在细胞外起作用。

大鼠血浆中含Sel-P约30μg/ml（人约5μg/ml），半衰期是3～4小时（GPX-3为12小时）。2002年报道鉴别出Sel-P有四个分别含1、2、6、10个Sec的异构体。

目前提出Sel-P有两方面功能。一是它可能是从肝向其他组织转运硒的蛋白；二是它很可能属于氧化还原酶类。1998年，德国Arteel GE等报道Sel-P具有抗过氧亚硝基（peroxynitrite）作用；1999年，Saito Y等报道Sel-P在细胞外体液中具有类似PHGPX的功能。1991年，Burk RF等比较了标记的 ⁷⁵Sel-P和 ⁷⁵Se-GPX-3，发现 ⁷⁵Sel-P可通过大鼠血脑屏障直接为脑摄取，而 ⁷⁵Se-GPX-3则不能，预示脑对Sel-P的需要；2002年观察到Sel-P基因剔除小鼠出现运动障碍症状。

硒的生理作用主要是通过硒蛋白发挥的，表现在抗氧化、提高免疫力和甲状腺激素调节等方面，又通过这些作用在疾病防治中表现出一定的效果。

1.抗氧化作用　医学研究发现许多疾病的发病过程都与活性氧自由基有关。如化学、辐射和吸烟等致癌过程；克山病心肌氧化损伤；动脉粥样硬化的脂质过氧化损伤；白内障形成；衰老过程；炎症发生等无不与活性氧自由基有关。由于硒是若干抗氧化酶（GPX、TR等）的必需组分，它通过消除脂质氢过氧化物，阻断活性氧和自由基的致病作用，而起到防病作用。因此，机体硒水平的高低直接影响了机体抗氧化能力，以及对相关疾病的抵抗能力。

2.对甲状腺激素的调节作用　主要通过三个脱碘酶（D1、D2、D3）发挥作用，对全身代谢及相关疾病产生影响，如碘缺乏病、克山病、衰老等。

3.维持正常免疫功能　早在1970年就认识到适宜硒水平对于保持细胞免疫和体液免疫是必需的。免疫系统依靠产生活性氧来杀灭外来微生物或毒物。如感染时，中性粒细胞“呼吸爆发”，产生大量H ₂O ₂来消灭入侵细菌，出现炎症反应。但是，多余的H ₂O ₂也会破坏自身细胞，这就需要宿主有防御氧化系统来保护自身。硒在白细胞中的检出和硒作为GPX组分的发现，为硒在免疫系统中的作用提供了初步解释。

硒提高免疫功能的机制主要有四方面：①通过抗氧化硒酶（GPX、TR等）消除H ₂O ₂和有机氢过氧化物毒性；②调节类二十烷酸（eicosanoid）合成途径平衡，使白三烯（leukotriene，LT）和前列环素（prostacyclin）优先合成；③下调细胞因子（cytokine）和黏着分子（adhesion molecule）表达；④上调白细胞介素2（interleukin-2，IL-2）受体表达，使淋巴细胞、天然杀伤细胞（NK cell）、淋巴因子激活杀伤细胞（LAK cell）的活性增加。

4.控制病毒向致病性突变　1995年Beck MA等用非致病良性柯萨奇病毒（CVB3/0）感染低硒和适硒小鼠，然后用感染小鼠心肌提取液分别再感染适硒小鼠。结果发现，用低硒小鼠心肌提取液（CVB3/0Se-）感染的适硒小鼠出现心肌损伤。从病毒序列测定发现CVB3/0Se-有7个核苷酸发生突变，其中6个与致病性柯萨奇病毒（CVB3/20）相同。而适硒小鼠心肌提取液的CVB3/0Se+序列没有改变，与原CVB3/0相同。说明低硒宿主会导致病毒突变并且毒力增加。

5.预防与硒缺乏相关地方病（克山病和大骨节病）目前还没有人或动物“单纯硒缺乏”疾病报道，但有许多与硒缺乏相关的克山病和大骨节病的报道。在硒水平适宜地区，从未见克山病和大骨节病病例发生，它们只出现在我国从东北到西南的一条很宽的低硒地带内。克山病是一种以多发性灶状心肌坏死为主要病变的地方性心肌病，具有地区性分布、季节年度高发和人群多发这三大流行病特征，临床上分为急型、亚急型、慢型和潜在型等四类。1974—1977年在四川省凉山州克山病高发地区进行了大规模的口服亚硒酸钠预防克山病的双盲对比观察，服硒组1～5岁儿童每周口服0.5mg亚硒酸钠，6～9岁是1.0mg，成人是2.0mg，发病率由服硒前的13.55‰逐年降到2.2‰、1.0‰、0.3‰、0。1976年起在全国各重病区逐步推广硒预防克山病措施，之后未有克山病暴发流行。克山病的病因虽然未能完全解释清楚，但人体硒缺乏状态是克山病发病的主要和基本因素已被学术界广泛认可。因此，对硒蛋白的了解将有助于理解克山病病理改变和认识硒预防克山病作用。

大骨节病是一种地方性、多发性、变形性骨关节病，主要发生于青少年，严重地影响骨发育和日后劳动生活能力。补硒可以缓解一些症状，对患者干骺端改变有促进修复、防止恶化的较好效果，但不能有效控制大骨节病发病率。因此，目前认为低硒是大骨节病发生的环境因素之一，还有其他致病因子在起主要作用。但无论如何，仅从大骨节病只出现在低硒地区这一现象，可以判断它必与硒有密不可分，只是有待科学的揭示。

6.抗肿瘤作用　1969年，美国的Shamberger RJ和Frost DV报道了作物硒含量与乳腺癌死亡率以及土壤硒含量与癌症死亡率负相关的调查，这可能是低硒与癌症有关的最早报道。接着又有不同城市人体血硒含量与癌症死亡率以及不同国家硒摄入量与乳腺癌死亡率负相关的调查报道。

在硒抗癌作用的人体流行病学干预研究中，目前报道的较有说服力的有三项：①1984—1990年在我国江苏省启东县肝癌高发区进行的六年补硒（含亚硒酸钠15mg/kg食盐）干预试验，结果表明，肝癌发病率由补硒前的52.84/10 ⁵显著下降到补硒后的34.49/10 ⁵。②1985—1991年河南省林县进行了近3万人的双盲干预试验，结果发现，同时补充β-胡萝卜素（15mg）、硒酵母（50μg硒）和维生素E（30mg）组总死亡率下降9%；总癌死亡率下降13%；胃癌死亡率下降20%，但对食管癌无效。③美国的癌症营养预防试验（NPC）和硒与维生素E癌症预防试验（SELECT）队列项目。NPC项目是给1312名受试者口服补硒（200μg/d硒酵母），发现血浆硒＜106ng/ml人群患癌风险降低86%，血浆硒＜107～123ng/ml人群患癌风险降低61%，在血浆硒＞123ng/ml人群患癌风险没有降低。SELECT项目通过给35 553名男性受试者口服200μg/dL-SeMet以及400IU/d维生素E随访7年发现，在血浆硒＞136ng/ml人群患癌风险没有降低。

硒抗肿瘤作用机制大致有两个方面：①硒蛋白清除自由基作用：在低硒状态时肿瘤危险性增加，可能是因为限制了硒蛋白的合成，包括抗氧化酶GPX和TR等。这些酶可消除能破坏DNA的H ₂O ₂或有机氢过氧化物；阻断活性氧自由基的产生；调节氧化还原信号系统。这些都在补充营养剂量硒（0.1～0.5mg/kg饲料）的动物实验中观察到。另外，脱碘酶通过调节甲状腺激素而影响癌细胞生长。②硒代谢物甲基硒醇作用：动物实验表明，机体在正常硒状态时，补充超过营养需要量的硒可抑制和延缓肿瘤发生。这可能是一些硒代谢中间产物小分子的直接抗癌作用。它们包括硒化氢（H ₂Se）、谷胱甘肽硒醚（GS-Se-SG）和甲基硒醇（methy lselenol，CH ₂SeH）、甲基硒半胱氨酸（methyl selenium cysteine，CH ₃SeCys）等。由于SeMet必须经转硫成Sec再形成H ₂Se（图1-8-5），所以补充SeMet的抗肿瘤效果可能会比补Sec或NaSeO ₃低。

7.抗艾滋病作用　艾滋病是获得性免疫缺损综合征（acquired immunodeficiency syndrome，AIDS），由HIV-1病毒感染引起。营养不良（缺乏维生素A、维生素B ₁₂、Zn、Se等）会影响氧化应激程度和病毒表达，而加快病程的发展和死亡。

补硒可减缓艾滋病进程和死亡的机制大致有三方面：①抗氧化作用，特别是免疫系统中的GPX、TR等抗氧化酶类的作用；②控制HIV病毒出现和演变；③调节细胞和体液免疫以增加抵抗感染能力。

尽管实验数据还不充分，但给HIV-1血清反应阳性者补硒可能是减缓病程，提高生存率的有效方法。

8.维持正常生育功能　早期实验观察到硒缺乏可导致雄性大鼠、小鼠和猪不育，母羊不孕和母鸡产卵减少。硒缺乏对雌性生殖紊乱的影响研究较少，多数研究是在硒缺乏对精子形态和功能的影响方面。在硒缺乏时，可观察到大鼠精子游动性和授精能力减弱，精子中间称为“线粒体囊”的部位变形。在严重或长期硒缺乏后，尤其是第二代缺乏，精子生成停滞而不育。

1979年 ⁷⁵Se标记实验表明， ⁷⁵Se主要存在于精子中部线粒体囊上的富含半胱氨酸（Cys）和脯氨酸（Pro）的结构蛋白里，称为线粒体囊硒蛋白（MCS）。1996年，德国Adham IM等和美国Kleene KC实验室分别发现它并不是硒蛋白，应该改称为与精子线粒体相连的富半胱氨酸蛋白（SMCP）。于是重新寻找真正的硒蛋白，后来用电泳分离、免疫化学、原位杂交等方法在雄性生殖器中鉴别出PHGPX、cGPX、Sel-P（睾丸间质细胞）、34kDa蛋白（睾丸）和15kDa蛋白（前列腺上皮）。其中，精子中段线粒体囊部位富含PHGPX。

1999年Ursini F等报道，PHGPX在大鼠精子成熟过程中有双重作用。在精细胞生成过程中作为可溶性过氧化物酶存在，可能起增殖分化调节作用；而当精子成熟时，失去活性转变为线粒体基质中的结构蛋白则存在于精子中段线粒体囊部位。

9.延缓衰老作用　动物实验表明，自由基和脂质过氧化作用是导致膜损伤和促进老化进程的主要因素。脂褐质（老年斑）和蜡样质（肝、肌肉、神经系统等组织上的脂质色素）是可观察到的相应老化指标，它们是膜脂质过氧化终产物丙二醛（MDA）与蛋白质或核酸上的氨基反应生成的沉积物。体内的氧化防御系统，特别是维生素E（阻断脂质过氧化反应）和硒（通过GPX等消除脂质过氧化物）的协同作用起到了抗氧化、减缓老化进程的作用。

衰老本身不是疾病，但随着岁月的流逝，身体保持平衡的抗氧化状态能力减弱，氧化逐渐超过了抗氧化，进而导致细胞（线粒体和DNA）遭氧化破坏，免疫力减弱，对疾病敏感性增加，易患各种慢性疾病。另外，进入老年后食量相对减少，从膳食中摄入的抗氧化物也随之减少，因此，适当补硒（和维生素E等抗氧化物）能增强抗氧化和免疫力，从而延缓人体衰老进程。

目前，因“单纯性硒缺乏”导致的疾病还未见报道，但已有相当多的报道是集中在与硒缺乏相关的克山病和大骨节病。这些疾病只出现在我国沿着东北到西南的一条很宽的低硒地带，而在硒水平适宜地区，还未见克山病和大骨节病的发生。克山病是一种以多发性灶状心肌坏死为主要病变的地方性心肌病。在补硒预防克山病的实验研究中，测定比较了克山病区与非克山病区各类样品的硒含量。结果发现，克山病区人体内（血、发、尿）与外环境（水、土、粮）均处于低硒水平。例如，来自克山病区的全血硒、发硒和主粮硒分别低于20ng/g、120ng/g和10ng/g，而在克山病与非病区交叉地带其样品的硒含量均在20～50ng/g、120～200ng/g和10～20ng/g。1982—1992年杨光圻等在低硒的四川克山病区和高硒的湖北恩施地区进行了硒的需要量和安全量研究，得到了目前最有参考价值的人体需要量和安全量数据。

大骨节病是一种地方性、多发性、变形性骨关节病。它主要发生于青少年，严重地影响骨发育和日后劳动生活能力。适量补硒可以缓解症状，对于患者干骺端改变有促进修复、防止恶化的较好效果，但不能有效控制大骨节病的发病率。因此，目前认为低硒是大骨节病发生的因素之一。

另外，肠外营养液中未补硒的患者，发现其血硒和GPX活力均降低，有的出现类似克山病的心肌病变，有的出现骨骼肌疼痛和萎缩。除地方性克山病与大骨节病外，硒缺乏还与男性生殖功能障碍以及人体甲状腺激素代谢有关。

由于硒在地壳中的分布不均匀性，出现地域性的高硒或低硒，从而得到含硒量较高或较低的粮食和畜禽产品；又由于硒的吸收率相对高，导致硒的摄入量过高或过低，形成与硒相关的“地方病”。如湖北恩施州和陕西紫阳县等地的地方性硒中毒和从东北到西南的一条很宽的低硒地带内的克山病和大骨节病。与世界上其他国家相比，我国同时存在硒含量最高和最低的两个极端地区。

20世纪60年代，我国湖北恩施地区和陕西紫阳县发生过人吃高硒玉米而急性中毒病例。有一患者3～4天内头发全部脱落，摄入的硒量可能高达38mg/d。慢性中毒者平均摄入硒4.99mg/d，中毒体征主要是头发脱落和指甲变形。

1984年美国报道过12人发生硒中毒，因食用了一种硒含量高于标签所示182倍的补硒“健康食品”（含硒27～31mg/片），受害者摄入的总硒量估计为27～2387mg（最高的连续吃了77天每片含31mg的硒片）。多数患者出现恶心、呕吐、头发脱落、指甲变形、烦躁、疲乏等症状。有些出现腹痛、腹泻、呼出大蒜味气体。

另有报道，一名服用2年亚硒酸钠（2mg/d，相当于硒913μg/d）出现指甲变形的硒中毒患者，加上日常膳食硒摄入约90μg/d，他摄入硒总量约1mg/d。中毒后检测血硒仅2.27μmol/L（179ng/ml），发硒仅10.5μmol/kg（828ng/g），说明过量摄入的亚硒酸钠并不导致硒在体内累积，符合硒代谢库理论。但是亚硒酸钠和硒蛋氨酸形式的硒的中毒生化机制不同，可能在干扰硫代谢、催化巯基氧化作用和抑制蛋白合成等方面有差异。

自生物材料中硒的测定方法建立以来，全血、血浆、红细胞、发、尿、指（趾）甲等组织硒含量均作为评价硒营养状态的指标。自发现GPX是含硒酶后，用血中GPX活力来直接反映硒营养状态得到了广泛应用。这些为了解不同地区人群和不同疾病人体硒营养状态提供了大量有价值的数据。特别是在我国硒与克山病关系以及硒营养需要量和安全量研究中，提供了关键性的数据。

测定外环境硒含量（水、土、食物等），可估计人体硒营养状态；测定内环境硒含量（血、发、尿等），可评价人体硒营养状态。

一般认为，红细胞硒反映的是远期膳食硒摄入情况，因人红细胞寿命为120天；血浆（血清）硒反映的是近期膳食硒摄入情况；血小板硒反映的是最近期膳食硒摄入情况，因人血小板寿命为7～14天。

发硒和指（趾）甲硒与血硒有很好的相关性，采集样品也方便，它能反映较远期硒状态，但头发样品易被含硒的洗发香波污染。中国和新西兰等测过24小时尿硒，但由于影响因素太多，收集运输麻烦等原因，已很少用。

杨光圻等根据中国不同硒水平地区膳食硒摄入量和全血或血浆或发硒测定值，得到适用于中国以谷物为主膳食结构的对数回归方程式：

这样就可以用全血或血浆或发硒测定值来推算膳食硒摄入量，从而避免采集和测定份饭硒含量的麻烦和困难。应该注意的是，由于不同地区土壤中硒含量不同，使不同地区同品种食物中硒含量也不同，因而，膳食硒摄入量不宜使用食物成分表中的数值来计算，只能用当地各种食物或膳食调查份饭硒含量实际测定值来计算。

以上测定硒含量作为评价指标的各类样品均存在一共同缺陷，就是测定的都是总硒量，其中包含了非功能硒，如SeMet、金属硒化物等，因此得到的是粗略的硒营养状态估计值。

GPX代表了硒在体内的活性形式，因此以GPX活性作为评价指标得到广泛应用。在早期研究中，因不了解红细胞中和血浆中的GPX是两种酶，所以常测定全血GPX活性（通常红细胞中的GPX活性占全血GPX活性的90%以上）。与血硒相似，红细胞、血浆、血小板GPX活性分别代表远期、近期、最近期的硒状态变化。

对于评价硒营养状态来说，组织中的硒含量与GPX活性有较好的线性相关时，才能用GPX活性作为评价指标。现有的数据均表明，随着硒含量增加，GPX活性也随之增高，但当血硒达到约1.27μmol/L（0.1mg/L）时，GPX活性达饱和而不再升高，也就不能再用来评价硒营养状态了。因此，以GPX活性作为评价指标时，仅适用于低于正常硒水平人群。

血浆GPX-3主要由肾近端小管上皮细胞合成并分泌到血浆中，通过肾SEP-P结合受体为GPX-3合成提供所需的硒，因此，GPX-3合成对硒的需求不能代表身体其他组织硒蛋白合成的需求。血浆硒蛋白P（selenoprotein P，Sel-P，SEPP1）可在许多组织中表达，但主要在肝脏合成并分泌到血中。除与GPX-3一样在细胞外液起抗氧化作用外，还因其能调节全身硒的运输和内稳态而发挥关键作用，如SEPP通过脂蛋白受体ApoER2调节睾丸从SEP-P摄取硒和维持脑硒量。因此，与GPX-3相比，血浆SEPP1可能是更好的生化指标。

由于硒的生物活性形式不断被发现，已有实验提示红细胞GPX-1的mRNA，以及某些组织中的TR活性和Sel-W可作为硒营养状态评价指标，但因其测定方法尚未推广而不能广泛应用。目前还没有适用于高硒营养状态的灵敏评价指标，头发脱落和指甲变形被用来作为硒中毒的临床指标。

目前，国内外膳食硒的参考摄入量，除了婴儿外，均在研究膳食硒需要量的基础上，提出了膳食硒的RNI。根据中国1983年硒补充人体实验资料，当硒补充剂量为30μg/d，可使血浆GPX达到饱和，加上每日膳食中的硒（10.9μg±0.6μg），得出41μg/d作为膳食硒生理需要量，我国2000版修订的膳食硒摄入量，即是在此研究基础上制订的。国外包括美国和日本等国家，均参考了我国研究资料，提出了各自本国的膳食硒参考摄入量。中国营养学会在2013年修订参考摄入量时，认为以血浆GPX活性作为指标研究膳食硒需要量，仅对低于正常硒水平人群比较适宜，因此，结合血浆SEPP1含量为主要生理指标研究膳食硒的需要量，在此基础上修订了膳食硒的推荐摄入量。

1岁以下婴儿没有需要量研究资料，只能提出AI值。我国适宜硒地区母乳硒平均值为19.8μg/L，因此0～6月龄婴儿AI值为15μg/d（19.8μg/L×0.75L/d）。又因缺乏婴儿辅食中硒含量的资料，故7～12月龄婴儿的AI分别从小婴儿和成人推算，求均值后修约为20μg/d。

以血浆SEPP1含量为生理指标，采用补充试验方法，研究我国居民膳食硒需要量，得到硒摄入量达35μg/d时，可使SEPP1含量达到饱和，加上膳食日平均硒摄入量14μg/d，膳食需要量为49μg/d，体重修正，修订膳食EAR为50μg/d，设定CV为10%，提出RNI为60μg/d。

由于缺少儿童或青少年硒的EAR研究数据，故采用成人EAR和代谢体重法推算，结果见表1-8-9。

孕妇因体内胎儿发育的需要而对硒的需求量有所增加；乳母则因泌乳丢失需要相应补充硒。

国外研究资料表明，胎儿发育每日平均需要4μg硒。由于我国缺乏相应研究资料，故采用此数据。又基于硒的生物利用高效性，不再考虑吸收率的轻微影响，即孕妇需要额外补充硒4μg/d。设变异系数为10%，RNI为65μg/d。

我国乳母因哺乳婴儿平均每日从乳中丢失15μg的硒，需要额外补充。由此，我国乳母的EAR为65μg/d（50+15），需要额外补充硒15μg/d。设变异系数为10%，RNI值为78μg/d，需要额外补充硒18μg/d。

我国研究资料显示，成人LOAEL和NOAEL值分别为900μg/d和600μg/d。以NOAEL计算UL，设定UF=1.5，则UL=600/1.5=400μg/d。高硒地区母乳平均值为88.5μg/L，相当于硒摄入量66μg/d（88.5μg/L×0.75L）。由于乳母无硒中毒症状，此值可以看作为婴儿NOAEL；又因为婴儿直接吮奶，故设UF=1，同样考虑乳母的高硒区的耐受性，再加上安全系数1.2。这样，0～6月龄婴儿UL55μg/d（66/1.2），相当于9μg/（kg·d）。我国调查资料显示，母乳硒最高值123μg/L时，并未见婴儿出现硒中毒症状。因此，建议的婴儿UL（55μg/d）应该是相当安全的。7～12月龄婴儿UL以9μg/（kg·d）计算得80μg/d。1岁以上儿童和青少年的UL值由成人UL按体重比推算，结果见表1-8-9。

中国居民膳食硒参考摄入量见表1-8-9。

食物中硒含量测定值变化很大，例如（以鲜重计）：内脏和海味品0.4～1.5mg/kg；肌肉0.1～0.4mg/kg；谷物＜0.1mg/kg或＞0.8mg/kg；奶制品＜0.3mg/kg；水果蔬菜＜0.1mg/kg。影响植物性食物中硒含量的主要因素是其栽种土壤中的硒含量和可被吸收利用量。因此，即使是同一品种的谷物或蔬菜，会由于产地不同而硒含量不同。例如低硒地区大米硒含量可少于0.02mg/kg，而高硒地区大米硒含量可高达20mg/kg。动物性食物的硒含量同样受产地影响，但相差并不大，这是因为动物有“缓和作用”，即在硒缺乏时趋于硒潴留，过多时又趋于排出硒。另外，不同食物中硒的生物利用率也大不同，主要取决于食物中硒的化学形式以及影响机体吸收利用的各种因素。关于食物中硒含量的内容详见本书第二卷食物营养。