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纳米硒在动物营养中的研究进展

时间:2014-10-01 17:23:45  来源:  作者:关荣发;许梓荣

随着科学工作者对纳米技术的深入研究,对纳米颗粒的特性有了进一步认识,纳米颗粒具有与原物质明显不同的性质。近来有关纳米硒的研究越来越多,现作一简介。 1 纳米硒的理化性质 硒在地质化学中属于超微量元素,天然的硒只有一种稳定同位素,其原子量为79。已知灰色元素硒和黑色元素硒,几乎无生物活性且有毒性,而对于红色元素硒生物性质的认识是模糊的。通常情况下,无机化学反应形成的红色元素硒为粗大颗粒,易聚合形成灰色元素硒或黑色元素硒。一些微生物对无机硒有耐受性,原因是它可将无机硒转化为对这些微生物无毒性的处于胶体状态的红色元素硒(Carbisu等,1995)。 研究发现,蛋白质能够控制红色元素硒原子的聚合,从而形成以蛋白质为核、红色元素硒为膜和以蛋白质为分散剂的纳米粒子。这种以蛋白质为分散剂的纳米硒粒子,呈红色,粒径在20-60 nnl之间,简称为纳米硒。这种纳米红色元素硒对热稳定,不转化形成灰或黑色元素硒,易溶于水(高学云等,2000)。

纳米硒的吸收

动物对纳米硒的吸收主要有两种方式,一种是以主动转运机制方式通过肠壁进入体内,另一种是以被动扩散的方式被吸收。单胃动物与反刍动物对纳米硒的吸收部位不同。用纳米75Se进行的研究表明,动物主要通过十二指肠吸收纳米硒,反刍动物对纳米硒的吸收可在整段小肠进行,而单胃动物对纳米硒的吸收则主要在回肠。纳米硒被吸收后,迅速结合进入红细胞,但有较大比例被释放,其余的与血浆蛋白结合,血浆中与硒结合的蛋白质主要是α和β-球蛋白。电泳研究结果表明,小鸡服用H2SeO3后2h内,血清蛋白放射性硒约40%和22%分别在α-2和β-3球蛋白中,24~173 h内,52%~70%的75Se被α-2和γ球蛋白所运载。 在动物体内,纳米硒的吸收受多方面因素影响。日粮中抗坏血酸的水平、维生素的含量、金属离子、蛋氨酸的水平和纳米硒的粒径等,决定动物对纳米硒的吸收量。

 纳米硒的作用机制

纳米硒增强免疫力的机制 适量的纳米硒有利于淋巴细胞增殖与分化及对丝裂原的反应,有利于淋巴细胞分泌淋巴因子,增强T细胞与NK细胞在体外杀伤癌细胞的能力。机体缺硒时,吞噬细胞吞噬和杀灭病原体的能力受到严重影响。纳米硒可提高机体的抗体水平,增强免疫力,其中对IgM的影响尤为显著。有试验表明,纳米硒对动物非特异体液免疫功能的影响与年龄有关,同时与抗原种类、剂量、性别以及个体发育有关。

 纳米硒对酶的调控 纳米硒颗粒可提高酶的活性,硒是谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-px)的主要成分。GSH-px可防止因自由基产生的脂质过氧化物堆积所造成的细胞及亚细胞的损伤,维持细胞膜结构完整与功能正常。故纳米硒能抑制过氧化反应,清除有害自由基,分解过氧化物和修复分子损伤。硒的摄取量与体组织中GSH-px活性呈正相关。因而,当机体的摄入量达到需要量时,便可起到保护肝脏、心脏,延缓衰老的作用。当机体摄入的硒达到中毒水平时,硒的水平却与GSH-px活性呈负相关。中毒后引起贫血,红细胞、白细胞显著减少,血红蛋白下降,嗜酸性细胞、嗜碱性细胞增加。 纳米硒参与辅酶Q的合成,加强α-酮戊二酸氧化酶的活性。当纳米硒在体内比值过高时,会与许多以NAD为辅酶的脱氧酶疏水基发生作用,使脱氢酶丧失活性,生物氧化链上的节被破坏,细胞呼吸功能逐渐减退。硒同时也是碘甲状腺原氨酸脱碘酶(ID)的主要组成成分,目前已发现动物体内存在有三种ID酶,其中ID-I为一种硒蛋白,主要存在于肝脏、肾脏和甲状腺中,其生理作用为将甲状腺分泌的T4转化成T3而提供给外周组织;ID-Ⅱ主要存在于褐色脂肪及胎盘中,起着调节这些组织中细胞内的T3和控制促甲状腺激素(TSH)分泌的作用;ID-Ⅲ的作用为使T3失活,并降解其他甲状腺激素。硒还能促进脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的合成,并在维持DNA、RNA的恒量水平上起着一定作用(毛胜勇,2000)。

 纳米硒的功能

 纳米硒的抗氧化功能 机体内存在大量不饱和脂肪酸。它们极易受到过氧化作用产生脂质过氧化物。机体对脂质过氧化作用的损伤有两类防御体系:一类是酶促防御体系,它包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-px),它们可以有效清除O-、H2O2、ROOH等活性氧并终止自由基链式反应;另一类是非酶促反应,它包括含硫基化合物、辅酶Q、维生素(VA、VE、VC)、醇类和酚羟基化合物等。纳米硒的抗氧化作用主要是通过GSH-px酶促反应清除脂质过氧化物。当硒缺乏时,该酶的活性降低,引起脂质自由基和过氧化物的积累,破坏细胞,进而导致组织的损伤。

 纳米硒与VE的协同作用 纳米硒和VE是动物机体内抗氧化的两条防御途径,两者间存在着协同作用。纳米硒至少在3个方面有节省VE的作用:

1)硒为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,因此有助于维生素E的吸收;

2)硒为谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分,谷胱甘肽过氧化物酶通过催化还原型谷胱甘肽向氧化型谷胱甘肽转变的同时,消除过氧化物,使其变成醇和水,因此减少了过氧化物损伤细胞脂质膜上多不饱和脂肪酸的可能性,这意味着可减少保护脂质膜所需的VE的量;

3)有助于血浆中VE的存留,但机制不清楚。

 纳米硒增强机体免疫力 纳米颗粒有特殊的吸附能力,纳米硒在动物肠道内可吸附病原菌从而增强机体的免疫力。硒影响幼龄动物免疫器官的生长发育和成熟,硒不仅做为含硒蛋白的组成成分存在于肾上腺、前列腺、脾脏等组织中,同时做为DNA和RNA合成所必需的特定成分而影响免疫器官内组织细胞的分化和器官的生长。对缺硒动物补硒或在免疫器官机能受到抑制时补硒,可促进淋巴细胞的增长和组织器官的发育。纳米硒与细胞膜和吞噬细胞的活性直接相关。许多试验证明,缺硒时吞噬细胞的杀菌能力降低。硒对动物机体的体液免疫有增强作用,硒能使血液中免疫球蛋白水平升高或维持正常,还能增强动物对疫苗或其他抗原产生抗体的能力。硒除能增强体液免疫功能外,还能增强细胞免疫功能,表现在增强淋巴细胞转化和迟发型T细胞依赖性变态反应。

  纳米硒提高动物的繁殖性能 纳米硒颗粒是一个能给电子和取电子的物体,或者说是变成了一个化学活性物质,从而能促进其抗氧化能力和运输硒的功能。许多试验表明,硒为大鼠、小鼠产生精子所必需,缺Se鼠的睾丸组织对硒蛋白具有很强的亲和力。用缺硒日粮饲喂的母鼠所生的雄鼠,其附睾内精子数量较少,游动性差,缺尾精子多。精子本身就含有硒蛋白,硒存在于精细胞尾部中段,该处含有线粒体,鼠精细胞由于硒的缺乏会引起线粒体杂乱无章,胞浆含量过多,核心处原生质膜附着疏松、不规则。以后的研究证明,环绕在线粒体周围的富含硒代胱氨酸的多肽能起连结作用,在精细胞生成过程中能使线粒体螺旋稳定(何欣等,1998)。

 纳米硒在动物营养中的应用前景 目前,关于纳米硒对动物的营养作用研究主要集中在免疫方面。纳米红色元素硒对动物免疫功能有明显的调节作用,具有抑制肿瘤生长作用,对肝损伤具有保护作用,具有抗氧化作用,有参与生物体代谢的物理化学活性。纳米硒以其特有的活性高、急性毒性低、生物利用率高和显著提高动物的免疫力等优点,在动物营养中的应用有着光明的前景。

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