納米硒在動物營養(yǎng)中的研究進(jìn)展

偉哥 · 發(fā)表于 2008-10-25 16:27:57

隨著科學(xué)工作者對納米技術(shù)的深入研究，對納米顆粒的特性有了進(jìn)一步認(rèn)識，納米顆粒具有與原物質(zhì)明顯不同的性質(zhì)。近來有關(guān)納米硒的研究越來越多，現(xiàn)作一簡介。
1納米硒的理化性質(zhì)
硒在地質(zhì)化學(xué)中屬于超微量元素，天然的硒只有一種穩(wěn)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(zhì)的認(rèn)識是模糊的。通常情況下，無機(jī)化學(xué)反應(yīng)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(jī)硒有耐受性，原因是它可將無機(jī)硒轉(zhuǎn)化為對這些微生物無毒性的處于膠體狀態(tài)的紅色元素硒(Carbisu等，1995)。
研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)能夠控制紅色元素硒原子的聚合，從而形成以蛋白質(zhì)為核、紅色元素硒為膜和以蛋白質(zhì)為分散劑的納米粒子。這種以蛋白質(zhì)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(wěn)定，不轉(zhuǎn)化形成灰或黑色元素硒，易溶于水(高學(xué)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(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制方式通過腸壁進(jìn)人體內(nèi)，另一種是以被動擴(kuò)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(jìn)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(jìn)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(jié)合進(jìn)入紅細(xì)胞，但有較大比例被釋放，其余的與血漿蛋白結(jié)合，血漿中與硒結(jié)合的蛋白質(zhì)主要是α和β—球蛋白。電泳研究結(jié)果表明，小雞服用H2Se03后2 h內(nèi)，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(nèi)，52％～70％的75Se被α—2和γ球蛋白所運(yùn)載。
在動物體內(nèi)，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(jī)制
3．1納米硒增強(qiáng)免疫力的機(jī)制
適量的納米硒有利于淋巴細(xì)胞增殖與分化及對絲裂原的反應(yīng)，有利于淋巴細(xì)胞分泌淋巴因子，增強(qiáng)T細(xì)胞與NK細(xì)胞在體外殺傷癌細(xì)胞的能力。機(jī)體缺硒時，吞噬細(xì)胞吞噬和殺滅病原體的能力受到嚴(yán)重影響。納米硒可提高機(jī)體的抗體水平，增強(qiáng)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(guān)，同時與抗原種類、劑量、性別以及個體發(fā)育有關(guān)。
3．2納米硒對酶的調(diào)控
納米硒顆?？商岣呙傅幕钚?，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(chǎn)生的脂質(zhì)過氧化物堆積所造成的細(xì)胞及亞細(xì)胞的損傷，維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整與功能正常。故納米硒能抑制過氧化反應(yīng)，清除有害自由基，分解過氧化物和修復(fù)分子損傷。硒的攝取量與體組織中GSH—px活性呈正相關(guān)。因而，當(dāng)機(jī)體的攝人量達(dá)到需要量時，便可起到保護(hù)肝臟、心臟，延緩衰老的作用。當(dāng)機(jī)體攝入的硒達(dá)到中毒水平時，硒的水平卻與GSH—px活性呈負(fù)相關(guān)。中毒后引起貧血，紅細(xì)胞、白細(xì)胞顯著減少，血紅蛋白下降，嗜酸性細(xì)胞、嗜堿性細(xì)胞增加。
納米硒參與輔酶Q的合成，加強(qiáng)α—酮戊二酸氧化酶的活性。當(dāng)納米硒在體內(nèi)比值過高時，會與許多以NAD為輔酶的脫氧酶疏水基發(fā)生作用，使脫氫酶喪失活性，生物氧化鏈上的節(jié)被破壞，細(xì)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(fā)現(xiàn)動物體內(nèi)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(zhuǎn)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(diào)節(jié)這些組織中細(xì)胞內(nèi)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(jìn)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(jī)體內(nèi)存在大量不飽和脂肪酸。它們極易受到過氧化作用產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化物。機(jī)體對脂質(zhì)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?zhǔn)椒磻?yīng)；另一類是非酶促反應(yīng)，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(yīng)清除脂質(zhì)過氧化物。當(dāng)硒缺乏時，該酶的活性降低，引起脂質(zhì)自由基和過氧化物的積累，破壞細(xì)胞，進(jìn)而導(dǎo)致組織的損傷。
4．2納米硒與VE的協(xié)同作用
納米硒和VE是動物機(jī)體內(nèi)抗氧化的兩條防御途徑，兩者間存在著協(xié)同作用。納米硒至少在3個方面有節(jié)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(zhuǎn)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(xì)胞脂質(zhì)膜上多不飽和脂肪酸的可能性，這意味著可減少保護(hù)脂質(zhì)膜所需的VE的量；3)有助于血漿中VE的存留，但機(jī)制不清楚。
4．3納米硒增強(qiáng)機(jī)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(nèi)可吸附病原菌從而增強(qiáng)機(jī)體的免疫力。硒影響幼齡動物免疫器官的生長發(fā)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(nèi)組織細(xì)胞的分化和器官的生長。對缺硒動物補(bǔ)硒或在免疫器官機(jī)能受到抑制時補(bǔ)硒，可促進(jìn)淋巴細(xì)胞的增長和組織器官的發(fā)育。納米硒與細(xì)胞膜和吞噬細(xì)胞的活性直接相關(guān)。許多試驗證明，缺硒時吞噬細(xì)胞的殺菌能力降低。硒對動物機(jī)體的體液免疫有增強(qiáng)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(qiáng)動物對疫苗或其他抗原產(chǎn)生抗體的能力。硒除能增強(qiáng)體液免疫功能外，還能增強(qiáng)細(xì)胞免疫功能，表現(xiàn)在增強(qiáng)淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化和遲發(fā)型T細(xì)胞依賴性變態(tài)反應(yīng)。
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(xué)活性物質(zhì)，從而能促進(jìn)其抗氧化能力和運(yùn)輸硒的功能。許多試驗表明，硒為大鼠、小鼠產(chǎn)生精子所必需，缺Se鼠的睪丸組織對硒蛋白具有很強(qiáng)的親和力。用缺硒日糧飼喂的母鼠所生的雄鼠，其附睪內(nèi)精子數(shù)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(xì)胞尾部中段，該處含有線粒體，鼠精細(xì)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(zhì)膜附著疏松、不規(guī)則。以后的研究證明，環(huán)繞在線粒體周圍的富含硒代胱氨酸的多肽能起連結(jié)作用，在精細(xì)胞生成過程中能使線粒體螺旋穩(wěn)定(何欣等，1998)。
5納米硒在動物營養(yǎng)中的應(yīng)用前景
目前，關(guān)于納米硒對動物的營養(yǎng)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(diào)節(jié)作用，具有抑制腫瘤生長作用，對肝損傷具有保護(hù)作用，具有抗氧化作用，有參與生物體代謝的物理化學(xué)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(yōu)點，在動物營養(yǎng)中的應(yīng)用有著光明的前景。