体内外同步观察丝氨酸对硒化合物代谢及营养性影响的研究

Deficiency or overexpression of selenoproteins could increase the possibility of diabetes, and serine is indispensable for in vivo synthesis of selenoproteins. Single-isotope animal model, multi-isotope tracing and HPLC-ICP-MS employed together make it possible to observe simultaneously the effects of serine on metabolism and nutrition of different selenium compounds. In this study, the effects of serine on synthesis of selenite、SeMet and MeSeCys will be observed in Se-deficient HepG2 cells. In addition, mixed solution of 82Se-selenite, 77Se-SeMet and 76Se-MeSeCys will be administered to 80Se Se-dificient rats with or without serine until their selenium saturation in vivo will be reached. Concentration of Se or GPXs, abundance of each isotope in GPXs in blood and urine will be monitored by HPLC-ICP-MS and also the effects of serine will be analyzed. It helps further studies of effects of serine on metabolism and bioavailability selenium compounds, as well as selenium-supplement in Se-deficient population.

硒蛋白表达不足或过度均可增加糖尿病的风险,机体合成硒蛋白必须有serine参与。单同位素大鼠模型、多同位素示踪和HPLC-ICP-MS的联用，让同步观察serine对不同硒化合物代谢与营养性的影响成为可能。 本研究拟以缺硒HepG2细胞为模型，运用多同位素示踪和HPLC-ICP-MS检测，同时观察serine对selenite、Semet和MeSeCys硒蛋白合成的影响及量效关系。并在建立硒80Se大鼠模型的基础上，连续同时给予含等量硒的82Se-selenite、77Se-SeMet和76Se-MeSeCys混合液，直至大鼠机体硒达到饱和状态。以HPLC-ICP-MS对血/尿中硒组分连续监测，初步分析丝氨酸的影响。为今后体内深入研究丝氨酸对含硒化合物代谢与利用影响以及丝氨酸对缺硒人群补硒效果的量效关系开展预实验，并提供实验技术。

【研究背景】当人体补充超营养水平的硒用来预防前列腺癌等癌症时，同样增加患糖尿病的风险。动物研究表明，极有可能因硒蛋白过度表达有关。动物性食物中以SeCys为主而植物性食物中以SeMet为主。我国膳食中的硒主要为SeMet。缺硒地区居民的干预以亚硒酸钠为主。而SeCys不能直接掺入蛋白质。不同硒化合物在机体内先生成H2Se，在丝氨酸的参与下合成Sec-tRNA[Ser]Sec，才能掺入蛋白合成硒蛋白而发挥营养作用。本研究拟为缺硒地区寻找新的干预措施提供科学依据。.【研究目标】利用细胞模型和大鼠模型，探索丝氨酸对不同硒化合物合成硒蛋白的促进作用。.【研究内容】1，细胞实验：1）以体外培养的HeLa细胞和HepG2细胞为模型，假定分别以10%或5%胎牛血清培养的细胞为适硒或缺硒细胞，分别观察细胞处于缺硒、适硒和超营养水平硒时，丝氨酸分别对亚硒酸钠、硒代蛋氨酸和甲基硒代半胱氨酸合成GSH-Px和硒蛋白P的促进作用及剂量效应关系；2）同样以HeLa细胞和HepG2细胞为癌症细胞模型，观察丝氨酸对甲基硒酸、硒代蛋氨酸和甲基硒代半胱氨酸抗癌活性的影响。2，动物实验：用低硒饲料喂养Wistar大鼠，建立缺硒动物模型，在动物体内初步观察细胞处于缺硒状态时，丝氨酸对亚硒酸钠、硒代蛋氨酸和甲基硒代半胱氨酸合成硒蛋白（GSH-Px）的促进作用。.【研究主要结果】1，细胞实验：1）与单独给与硒化合物比，联合给与硒化合物+丝氨酸（以每分子的硒化合物合成硒蛋白所需要的丝氨酸所需要的理论分子数作为固定摩尔比），不同硒水平下，HepG2细胞合成的GSH-Px和硒蛋白P均有所增加（P<0.05）；2）无论HepG2细胞处于低硒、适硒和超营养状态，丝氨酸对细胞合成硒蛋白均有促进作用，且呈现明显的剂量-效应关系；3）与HeLa细胞相比，丝氨酸对具有代谢功能的HepG2细胞合成硒蛋白促进作用更显著（P<0.05）；4）丝氨酸可增强甲基硒酸对HeLa细胞的抗癌作用但却降低了硒代蛋氨酸的抗癌活性；对HepG2细胞，丝氨酸却抑制了甲基硒酸的抗癌活性。2，动物实验：初步结果表明，情况可能很复杂，但也观察到了丝氨酸可增加缺硒大鼠补硒后肝脏合成GSH-Px水平（P<0.05）。.【研究初步结论】丝氨酸对不同的硒化合物在肝脏细胞合成硒蛋白具有促进作用，且具有明显的剂量效应关系，但还有待动物实验结果加以验证。