納米硒在動物營養中的研究進展

偉哥 · 發表于 2008-10-25 16:27:57

隨著科學工作者對納米技術的深入研究，對納米顆粒的特性有了進一步認識，納米顆粒具有與原物質明顯不同的性質。近來有關納米硒的研究越來越多，現作一簡介。
1納米硒的理化性質
硒在地質化學中屬于超微量元素，天然的硒只有一種穩定同位素，其原子量為79。已知灰色元素硒和黑色元素硒，幾乎無生物活性且有毒性，而對于紅色元素硒生物性質的認識是模糊的。通常情況下，無機化學反應形成的紅色元素硒為粗大顆粒，易聚合形成灰色元素硒或黑色元素硒。一些微生物對無機硒有耐受性，原因是它可將無機硒轉化為對這些微生物無毒性的處于膠體狀態的紅色元素硒(Carbisu等，1995)。
研究發現，蛋白質能夠控制紅色元素硒原子的聚合，從而形成以蛋白質為核、紅色元素硒為膜和以蛋白質為分散劑的納米粒子。這種以蛋白質為分散劑的納米硒粒子，呈紅色，粒徑在20～60 nm之間，簡稱為納米硒。這種納米紅色元素硒對熱穩定，不轉化形成灰或黑色元素硒，易溶于水(高學云等，2000)。
2納米硒的吸收
動物對納米硒的吸收主要有兩種方式，一種是以主動轉運機制方式通過腸壁進人體內，另一種是以被動擴散的方式被吸收。單胃動物與反芻動物對納米硒的吸收部位不同。用納米75Se進行的研究表明，動物主要通過十二指腸吸收納米硒，反芻動物對納米硒的吸收可在整段小腸進行，而單胃動物對納米硒的吸收則主要在回腸。納米硒被吸收后，迅速結合進入紅細胞，但有較大比例被釋放，其余的與血漿蛋白結合，血漿中與硒結合的蛋白質主要是α和β—球蛋白。電泳研究結果表明，小雞服用H2Se03后2 h內，血清蛋白放射性硒約40％和22％分別在α—2和β—3球蛋白中，24～173 h內，52％～70％的75Se被α—2和γ球蛋白所運載。
在動物體內，納米硒的吸收受多方面因素影響。日糧中抗壞血酸的水平、維生素的含量、金屬離子、蛋氨酸的水平和納米硒的粒徑等，決定動物對納米硒的吸收量。
3納米硒的作用機制
3．1納米硒增強免疫力的機制
適量的納米硒有利于淋巴細胞增殖與分化及對絲裂原的反應，有利于淋巴細胞分泌淋巴因子，增強T細胞與NK細胞在體外殺傷癌細胞的能力。機體缺硒時，吞噬細胞吞噬和殺滅病原體的能力受到嚴重影響。納米硒可提高機體的抗體水平，增強免疫力，其中對IgM的影響尤為顯著。有試驗表明，納米硒對動物非特異體液免疫功能的影響與年齡有關，同時與抗原種類、劑量、性別以及個體發育有關。
3．2納米硒對酶的調控
納米硒顆粒可提高酶的活性，硒是谷胱甘肽過氧化物酶(GSH—px)的主要成分。GSH—px可防止因自由基產生的脂質過氧化物堆積所造成的細胞及亞細胞的損傷，維持細胞膜結構完整與功能正常。故納米硒能抑制過氧化反應，清除有害自由基，分解過氧化物和修復分子損傷。硒的攝取量與體組織中GSH—px活性呈正相關。因而，當機體的攝人量達到需要量時，便可起到保護肝臟、心臟，延緩衰老的作用。當機體攝入的硒達到中毒水平時，硒的水平卻與GSH—px活性呈負相關。中毒后引起貧血，紅細胞、白細胞顯著減少，血紅蛋白下降，嗜酸性細胞、嗜堿性細胞增加。
納米硒參與輔酶Q的合成，加強α—酮戊二酸氧化酶的活性。當納米硒在體內比值過高時，會與許多以NAD為輔酶的脫氧酶疏水基發生作用，使脫氫酶喪失活性，生物氧化鏈上的節被破壞，細胞呼吸功能逐漸減退。硒同時也是碘甲狀腺原氨酸脫碘酶(ID)的主要組成成分，目前已發現動物體內存在有三種ID酶，其中ID—Ⅰ為一種硒蛋白，主要存在于肝臟、腎臟和甲狀腺中，其生理作用為將甲狀腺分泌的T4轉化成T3而提供給外周組織；ID—Ⅱ主要存在于褐色脂肪及胎盤中，起著調節這些組織中細胞內的T3和控制促甲狀腺激素(TSH)分泌的作用；ID—Ⅲ的作用為使T3失活，并降解其他甲狀腺激素。硒還能促進脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的合成，并在維持DNA、RNA的恒量水平上起著一定作用(毛勝勇，2000)。
4納米硒的功能
4．1納米硒的抗氧化功能
機體內存在大量不飽和脂肪酸。它們極易受到過氧化作用產生脂質過氧化物。機體對脂質過氧化作用的損傷有兩類防御體系：一類是酶促防御體系，它包括超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH—px)，它們可以有效清除O-、H202、R00H等活性氧并終止自由基鏈式反應；另一類是非酶促反應，它包括含硫基化合物、輔酶Q、維生素(VA、VE、VC)、醇類和酚羥基化合物等。納米硒的抗氧化作用主要是通過GSH—px酶促反應清除脂質過氧化物。當硒缺乏時，該酶的活性降低，引起脂質自由基和過氧化物的積累，破壞細胞，進而導致組織的損傷。
4．2納米硒與VE的協同作用
納米硒和VE是動物機體內抗氧化的兩條防御途徑，兩者間存在著協同作用。納米硒至少在3個方面有節省VE的作用：1)硒為胰腺的正常功能所必需，胰腺分泌的胰蛋白酶、胰脂肪酶有助于脂肪的消化吸收，因此有助于維生素E的吸收；2)硒為谷胱甘肽過氧化物酶的組成成分，谷胱甘肽過氧化物酶通過催化還原型谷胱甘肽向氧化型谷胱甘肽轉變的同時，消除過氧化物，使其變成醇和水，因此減少了過氧化物損傷細胞脂質膜上多不飽和脂肪酸的可能性，這意味著可減少保護脂質膜所需的VE的量；3)有助于血漿中VE的存留，但機制不清楚。
4．3納米硒增強機體免疫力
納米顆粒有特殊的吸附能力，納米硒在動物腸道內可吸附病原菌從而增強機體的免疫力。硒影響幼齡動物免疫器官的生長發育和成熟，硒不僅做為含硒蛋白的組成成分存在于腎上腺、前列腺、脾臟等組織中，同時做為DNA和RNA合成所必需的特定成分而影響免疫器官內組織細胞的分化和器官的生長。對缺硒動物補硒或在免疫器官機能受到抑制時補硒，可促進淋巴細胞的增長和組織器官的發育。納米硒與細胞膜和吞噬細胞的活性直接相關。許多試驗證明，缺硒時吞噬細胞的殺菌能力降低。硒對動物機體的體液免疫有增強作用，硒能使血液中免疫球蛋白水平升高或維持正常，還能增強動物對疫苗或其他抗原產生抗體的能力。硒除能增強體液免疫功能外，還能增強細胞免疫功能，表現在增強淋巴細胞轉化和遲發型T細胞依賴性變態反應。
4．4納米硒提高動物的繁殖性能
納米硒顆粒是一個能給電子和取電子的物體，或者說是變成了一個化學活性物質，從而能促進其抗氧化能力和運輸硒的功能。許多試驗表明，硒為大鼠、小鼠產生精子所必需，缺Se鼠的睪丸組織對硒蛋白具有很強的親和力。用缺硒日糧飼喂的母鼠所生的雄鼠，其附睪內精子數量較少，游動性差，缺尾精子多。精子本身就含有硒蛋白，硒存在于精細胞尾部中段，該處含有線粒體，鼠精細胞由于硒的缺乏會引起線粒體雜亂無章，胞漿含量過多，核心處原生質膜附著疏松、不規則。以后的研究證明，環繞在線粒體周圍的富含硒代胱氨酸的多肽能起連結作用，在精細胞生成過程中能使線粒體螺旋穩定(何欣等，1998)。
5納米硒在動物營養中的應用前景
目前，關于納米硒對動物的營養作用研究主要集中在免疫方面。納米紅色元素硒對動物免疫功能有明顯的調節作用，具有抑制腫瘤生長作用，對肝損傷具有保護作用，具有抗氧化作用，有參與生物體代謝的物理化學活性。納米硒以其特有的活性高、急性毒性低、生物利用率高和顯著提高動物的免疫力等優點，在動物營養中的應用有著光明的前景。