硒

历史

硒 之英文全名为 Se lenium ，取自希腊文Σελήνη（月亮女神塞勒涅的名字），为月亮之意。因为它是一种固体非金属，故此用 石 字部首，并赋予 西 字音译。

  灰黑色的硒粉

性质

化学性质

硒可以和硝酸或硫酸反应。硒可以在空气中燃烧，产生二氧化硒，伴有蓝色火焰。

硒也可以和大多数金属反应，如 ：

硒和碱金属氰化物共熔，得到硒氰酸盐，如 ：

和过渡金属氰化物在液氨中反应，会有不同的反应发生，如 ：

对人体的影响

硒是人体必需的微量矿物质营养素 ，多以氧化态(Se(Ⅱ)、Se(Ⅳ)、和Se(Ⅵ)存在，化学性质与硫相似，许多含硫氨基酸，如甲硫胺酸(Met)、半胱氨酸(Cys)、胱氨酸也可用硒取代硫。

硒在动物组织中最常以甲硒胺酸（selenomethionine，简称SeMet）和硒半胱氨酸（selenocysteine，简称SeCys）的形态存在，其中甲硒胺酸无法由人体合成，仅能由植物合成后经摄食再经消化代谢而获得，故食材动植物来源组成将决定硒在饮食中的形式，此外，人体中甲硒胺酸可以取代甲硫胺酸；但硒半胱胺酸不能取代半胱胺酸。硒在生理上的功能除了抗氧化外，还调控了甲状腺的代谢和维他命C的氧化还原态，也曾被提出和抗癌相关的可能性。在食材成分含量里，同种植物性食材含硒成分变化相当大，乃因各原植物生长地的土壤中硒的浓度不同，当地的动物也随之反映相应情形，因此硒营养缺乏或过量情形常有地域性关系。

然而， 纯硒元素 和 金属硒化物 的毒性相对上不大，而且有些为重要的微量元素之一。严重缺乏可引致克山症和溪山症。它们的病征有：心肌坏死、萎缩、软骨组织坏死。另外又与甲状腺肿、呆小症和习惯性流产有关。

含量与分布

人体本身的硒总含量为15mg。男性体内的硒多集中在睾丸及前列腺输精管中，会随精液一起排出体外。人体与动物有二个硒储存库，一为身体蛋白质的甲硒胺酸（SelenoMethionine，SeMet），它的储存量视饮食中SeMet量而定，其提供硒的量，取决于甲硫胺酸的转换率；二为肝脏酵素榖胱甘肽过氧化酶（glutathione peroxidase，GPX）的硒。

食物来源

硒存在于土壤中，而世界各地的土壤硒含量皆不相同，各地植物所含的硒浓度也因此不同。一般而言，食物中的瘦肉、柿子、蒜头、海产、葱、南瓜等含有多量的硒。动物制品的硒含量（约0.4-1.5μg/g）比植物体高；一般植物谷类的硒含量范围可在0.8μg/g；在海洋生物中，硒类的含量也比植物多，但由于鱼类(尤其是体内含汞的鱼类)会形成汞─硒复合体，造成对硒的生物利用性极低，故虽然硒在鱼类的含量多但对于鱼类本身的利用性极低；至于肉类会提供0.1-0.4μg/g；乳制品的硒含量则为<0.3μg/g。

另外，全谷物和核果种子也是好的来源。在饮水中提供的硒摄取量十分有限，除非水流经含硒量高的土壤地区才可能有较高的含量。

植物中的硒是因硒取代硫而进入植物体，硒型态有甲硒胺酸、硒胺酸与其代谢产物等。动物生长需要硒，在摄食植物时获得甲硒胺酸。饮食中硒的形式取决于动植物食品的组合。

建议量

民众的实际硒摄取量会因地而异，美国平均每日81μg、加拿大每日113–220μg ，高于RDA。均饮食估计可提供约104-124 μg的硒。成人之上限摄取量(UL)订为400μg。

硒的建议量在1980年只能根据估计而得，称为Estimated safe and adequate dietary intake(ESADDI)；2000年则根据需要量之科学研究而订定每日建议摄取量(RDA)。

硒的营养来源:

影响硒营养需求量的因素

RDA（建议摄取量 Recommanded Dietary Allowances）：美国原始的饮食标准，代表同年龄层中，97~98％人的营养需求量。

AI（足够摄取量 Adequate Intake）：未能有足够的实验资讯建立EAR的情形下，所推估维持健康状态的量，常用在一岁以下的婴儿。

UL（Tolerable Upper Intake Level 上限摄取量）：对于97~98％的人不可能产生不良健康影响之每日最大营养摄取量

对硒的特殊需求者

以全静脉注射营养（TPN，Total Parenteral Nutrition）为唯一营养来源者，需要硒的营养补充剂。

有严重肠胃道疾病（例如：克隆氏症）或曾移去一大段小肠者有硒营养缺乏的风险。

碘营养缺乏者。研究指出硒缺乏会恶化碘缺乏的症状，适当补充硒可以缓解碘缺乏症状以及在神经系统的影响。

使用化疗药物者需要硒营养的补充。有研究指出，多种型态的硒可以减少化疗药物（例如：顺铂，cisplatin）所引发肾和骨髓的伤害。

资料来源：

吸收

有机和无机形式的硒都可以很有效率的被吸收，只是发生在不同的肠道部位；吸收率并非调控动物体硒之恒态的机制。十二指肠是硒主要的吸收位置，空肠和回肠则有少量的吸收，但胃则没有吸收硒之能力。甲硒胺酸的吸收效率比亚硒酸盐(selenite)来的好。含有硒的氨基酸吸收是利用氨基酸运送系统，吸收率可达到80％。甲硒胺酸的吸收率比硒胺酸好。在某些研究中亚硒酸盐的吸收率可达到85％以上，因与肠道中物质的交互作用，吸收率较有变化。一但吸收后，保留程度高于硒酸盐。硒酸盐(selenate)的吸收又比亚硒酸盐好，几乎被完全吸收；但并入组织前，大部分会由尿中排除。

维生素A、维生素C、维生素E都会增加硒的吸收，当在小肠腔的榖胱甘肽(glutathione, GSH)浓度低时也会增加吸收。重金属(例：水银)和植酸被认为会抑制硒的吸收。

高剂量的维生素C、锌及重金属（例如：汞）会减少硒的吸收；但若在饮食中合并食用硒及维生素C，硒可以和饮食中的氨基酸形成保护结构进而不影响其吸收 。

运输

小肠吸收之硒会和运输蛋白结合经血液携带至肝和其他组织。肾脏、肝脏、心脏、胰脏和肌肉都是硒含量较高的组织，肺脏、脑部、骨骼和红血球也含有硒。目前如何调控硒从组织释放到血浆里或是组织从血浆里吸收的作用机制仍然不明。存在血浆中的硒，与许多不同分子结合成不同的形式存在着。其中最多的就是硒半胱氨酸（Selenocysteine, Sec ）：由硒原子取代原本在半胱氨酸中的硫原子而存在，由硒蛋白质P（Selenoprotein P）这个运输蛋白所携带，而这个运输形式在血浆中也占了一半以上。其它类型的运输形式还有甲硒氨酸（Selenomethionine），由硒原子取代原本在甲硫氨酸中的硫原子而存在，也是由硒蛋白质P所携带；除了这两种有机硒之外，也有无机硒的运输形式：硒酸盐、亚硒酸盐、硒化氢，与在人体血液中α球蛋白及β球蛋白的巯基( sulfhydryl groups)结合，例如：极低密度脂蛋白(VLDL)和低密度脂蛋白(LDL)。

而前述各种带有硒且存在于血浆中的分子，均会被细胞所吸收。而细胞则释放甲基化的硒化物至血浆中，再经由尿液将其排出体外。

分子特性

代谢

含硒氨基酸和无机态硒都会在组织中进行代谢。从饮食而来的甲硒胺酸其利用情形和甲硫胺酸相似，可储存在氨基酸代谢池中，用于合成蛋白质，也可代谢成硒半胱氨酸和硒胱胺酸。

硒胺酸可以从饮食中直接得到，或是经由甲硒胺酸代谢而来。硒半胱氨酸经由 β-硒半胱氨酸裂解酶 作用之后产生游离态硒。游离态硒可以从谷胱甘肽(GSH)得到氢，然后生成硒化物(selenide)。硒化物有两个代谢途径，其一是经过甲基化作用后借由尿液排出体外，或是形成硒代磷酸盐(selenophosphate)，这是体内重要含硒酵素的前驱物，例如5"-脱碘酶(5"-deiodinase)或榖胱甘肽过氧化酶(glutathione peroxidase)。

从食物中得来的硒酸盐在体内可转换成亚硒酸盐，更进一步代谢成 硒代谷胱甘肽 （selenodiglutathione）及硒离子，后者成为硒蛋白或酵素的原料。

生化功能

硒最主要的功能是作为各种en:selenoprotein硒蛋白的组成分，进而影响其酵素活性或功能。

谷胱甘肽过氧化酶(glutathione peroxidase, GPX)

甲状腺素脱碘酶(Iodothyronine Deiodinases,IDI或DI)

“硫氧化还原蛋白”还原酶(Thioredoxin Reductase，TrxR)

硒代磷酸盐合成酶(Selenophosphate Synthetase)

硒蛋白质P(Selenoprotein P)

硒蛋白质W(Selenoprotein W)

硒蛋白生合成分子机制

硒蛋白的硒胺酸是在转译过程合成并直接利用的，称为转译插入反应（translational incorporation）。合成途径需要的蛋白质有：硒胺酸合成酶selenocysteine synthase、硒半胱胺酸专用延长因子selenocysteine-specific elongation factor、selenocysteine-specific tRNA(tRNASec)、硒代磷酸盐合成酶 selenophosphate synthetase。硒胺酸对应的基因密码是UGA，此密码通常当做终止密码，但若配合mRNA序列3’端未转译区域具有独特的二级结构SECIS(selenocysteine insertion sequence)，则成为转译硒胺酸的密码。

自然界中有许多细菌、植物或动物都能利用硒化氢(hydrogen selenide)合成多种有机化合物，如大蒜中的selenide garlic就是含有高单位的Se-methylselenocysteine。人类需要直接摄取有机的硒化物。自然界中甲硒胺酸(selenomethionine)插入硒蛋白质中是直接取代甲硫胺酸(methionine)的位置而得。也就是说在含甲硒胺酸的蛋白质合成过程是直接把甲硒胺酸当作甲硫胺酸编入，并没有特殊密码。人类再利用甲硒胺酸释出的硒，先合成磷酸硒(selenophosphate)再生成硒半胱胺酸(selenocysteine, Sec)或其他小分子，再利用UGA的密码将Sec编入人体的特殊蛋白硒蛋白质。人体硒的储存者可能是硒蛋白质 P(selenoprotein p)，在已被发现的14种硒蛋白质中只有硒蛋白质 P含有10到12个Sec，其Sec数可以随血中硒的浓度而改变。其他的硒蛋白质都只有单一个Sec。所以硒带蛋白质 P可能是人类硒的储存池，当食物中硒供应不足时硒蛋白质 P就会释出硒供人体利用，但是 至今仍无法证实其功能。

合成反应主要有四个步骤(图示 )

步骤一：tRNASec与Serine经由Seryl-tRNA synthetase作用，生成Seryl-tRNASec。

步骤二: 硒离子和ATP经由硒代磷酸盐合成酶反应生成硒代磷酸盐。

步骤三：Seryl-tRNASec和硒代磷酸盐经由硒胺酸合成酶作用，产生含硒氨基酸残基Selenocysteyl-tRNASec。

步骤四：转译时由SBP2和SECIS结合，继而和tRNASec-eEFsec复合物结合，再与核糖体作用而诱导硒胺酸插入蛋白质(图示 )。

缺乏与毒性

缺乏症候群

动物缺硒

硒缺乏会引起牲畜类动物疾病。硒缺乏造成硒蛋白质酵素活性下降。若硒以外之营养状况良好，硒缺乏仅造成轻微的临床症状。若伴有营养不良、化学药物、感染等压力，则会动物会出现严重病症。例如：硒缺乏加上维生素 E缺乏可导致大鼠与猪的之脂质过氧化与肝脏坏死，使猪、牛、羊的心脏损伤。在受感染的小鼠体内，硒缺乏可导致非致病性的coxsackie B3病毒转变为具致病性的病毒，而造成小鼠的心肌炎。

人体缺硒

人体摄取不足时，会造成克山病(Keshan disease)和溪山症(Kashin-Beck disease)。

毒性

化合物形式与毒性

元素态的硒和大部分的金属硒化物毒性较小，因为生物可用性(bioavailability)小。硒酸盐和亚硒酸盐的毒性较大，硒化氢(hydrogen selenide)的毒性最大，是一种气状的硒化合物。有机态硒化物如甲硒胺酸和硒胺酸与含硫氨基酸相似,因此毒性较无机态硒为低，但其吸收率高，虽不致造成急性毒害，但长期大量摄取，会产生与无机硒相似的中毒症状。

硒中毒(selenosis)可能发生在工人以及摄取过多硒的族群。目前订定硒的上限摄取量为每天400μg；硒的副作用发生最低量(LOAEL)为910 μg。摄食过量时，极易导致毛发异样、指甲脱落、脚趾甲异样等副作用，不过并无饮食硒中毒的案例。

中毒的严重程度与所摄取的硒含量成正比的关系。中毒的症状包含：反胃呕吐、疲劳、腹泻、头发与指甲损坏、异常刺痛感等，也会干扰硫的正常代谢以及抑制蛋白质合成。服用含有高量硒的药物会造成急性硒中毒，严重过量会导致肝硬化, 肺水肿(pulmonary edema)，甚至丧命。治疗硒在体内不平衡所造成的症状目标：1.降低关节炎症状；2.降低血压；3.改善皮肤、毛发及指（趾）甲问题。

食物硒含量取决于土壤硒含量。美国虽有高硒地区，但农业部(USDA)已确认这些地区，并禁止饲养动物作为食物来源。美加地区食物运销系统发达，可确保个人不会只摄食到当地农产，保障民众硒摄取量不致过高或过低。

硒中毒的生化指标

硒蛋白质含量在硒需要量达到后，即呈现饱和状态，不再随硒摄取量增加而上升，因此无法被用于评估硒的毒性。测量组织（血液、血浆）的硒含量有助于评估硒中毒的危险性。尿液硒排除量在特定控制之条件下，可作为硒毒性的指标。临床症状如毛发、指甲易碎裂脱落等常被报导，是主要的评估终点。硒的甲基化代谢物因测量误差大，且受许多因素影响，不适用于硒中毒指标。

与其他营养素的关系

体内含铅量增多时会有硒浓度下降的现象。铜不足会降低榖胱甘肽过氧化酶和5"-脱碘酶的活性。硒与甲硫胺酸的利用有关。从食物摄取的硒有一部分是甲硒胺酸的形式，可作为合成蛋白质的材料。当甲硫胺酸供应不足时，甲硒胺酸会成为它的替代物而用在蛋白质的合成，而不会代谢成为硒离子以供利用，间接引发硒的不足。铁的缺乏会减少榖胱甘肽过氧化酶的合成，减少组织中的硒浓度。维生素E和榖胱甘肽过氧化酶同样有抗氧化的功能，在使细胞膜和DNA免于自由基的攻击机制上，硒和维生素E常一起作用，在功能上也有互补作用，其中一者浓度较高会减低另一浓度较低者所造成的影响 。

有机硒化学

硒，特别是在II氧化态的硒与碳形成稳定的键，其结构类似于相应的有机硫化合物。硒和硫有类似的性质，因此，许多有机硫化合物都有硒的版本。

硒醇

硒醇和醇类一样有易挥发性，和硫醇同样有异味，且醇类都会有硒醇衍生物，如正丁醇的衍生物为正丁硒醇，硫醇亦然，如乙硫醇的衍生物为乙硒醇。

硒醚

参阅

地球的地壳元素丰度列表

塞勒涅

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