汞-硒在生物體中的相互作用
【關(guān)鍵詞】 汞
汞(Hg)是一種重金屬元素,汞及其化合物對(duì)環(huán)境、人和動(dòng)物的健康危害極大。硒(Se)是生物必需的微量元素,具有重要的生物化學(xué)功能,與人類和動(dòng)物的健康及疾病密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)硒對(duì)汞具有一定的拮抗作用,通過(guò)研究生物體內(nèi)汞與硒的相互作用,可以進(jìn)一步了解硒對(duì)汞毒性的拮抗機(jī)制,對(duì)防治汞中毒提供有用的信息。
1 汞、硒相互作用關(guān)系
重金屬與非金屬元素間的相互作用可以表現(xiàn)為拮抗作用、相加作用與協(xié)同作用,微量元素硒對(duì)幾乎所有重金屬都能夠產(chǎn)生拮抗作用。這些作用的機(jī)理大多與硫蛋白的生物合成有關(guān),也與形成金屬配位體的結(jié)合態(tài)有關(guān),后者可明顯地呈現(xiàn)出金屬與非金屬間的拮抗作用。
一般而言,汞和硒的毒性作用能夠相互拮抗、相互抵御。1972年Koemen等[1]在對(duì)荷蘭近海海豹的研究中發(fā)現(xiàn),海豹肝臟中蓄積了大量汞,然而海豹卻沒(méi)有異常表現(xiàn),進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)海豹體內(nèi)硒含量也異常的高,從而認(rèn)為硒可能對(duì)汞有拮抗作用。Caurant F等[2]研究了大量海洋哺乳動(dòng)物體內(nèi)微量元素的含量,發(fā)現(xiàn)這些動(dòng)物體內(nèi)積蓄了很高濃度的汞和硒,但動(dòng)物本身并沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的中毒現(xiàn)象。Falnoga等[3]對(duì)生活在汞暴露程度不同環(huán)境中的死者進(jìn)行的尸體檢查中發(fā)現(xiàn),人體內(nèi)各個(gè)臟器中汞與硒的摩爾比值隨著汞含量的增加而趨近于1,有些更高,趨近于2,兩者的相關(guān)性很好,這表明汞與硒在生物體內(nèi)可能具有某種內(nèi)在的聯(lián)系。核心論文發(fā)表網(wǎng)
硒和汞兩種元素的同時(shí)補(bǔ)給能夠減緩或抑制硒或汞單獨(dú)元素中毒時(shí)大鼠的病理?yè)p害、體重降低、死亡率、染色體突變、代謝分布改變等不良現(xiàn)象。李愛(ài)芬等[4-5]關(guān)于硒酵母對(duì)汞中毒小鼠全血谷胱甘肽過(guò)氧化酶(GSH-Px)活性影響的研究結(jié)果表明,汞明顯抑制了小鼠全血GSH-Px活性,其活性僅為對(duì)照組的60.4%,而同時(shí)給汞和硒酵母的小鼠全血GSH-Px活性不但沒(méi)有降低,而且還比對(duì)照組提高了50%以上,說(shuō)明硒酵母對(duì)汞中毒引起的GSH-Px活性下降有顯著的拮抗作用,這種作用在小鼠的生長(zhǎng)和行為等方面也有著同樣的表現(xiàn)。
豐韋悅等[6]在對(duì)我國(guó)高汞低硒地區(qū)第二松花江流域29對(duì)母子體頭發(fā)中汞和硒的含量及其相關(guān)性的研究中發(fā)現(xiàn),母子體頭發(fā)中的Se/Hg摩爾比值分別為1.34和1.89;同時(shí)做的對(duì)照組長(zhǎng)春地區(qū)母子體頭發(fā)中的Se/Hg摩爾比值分別為3.03和4.12;子體發(fā)樣中汞的水平與其母體相當(dāng)或稍高,硒的水平基本上均比其母體的高,Se/Hg摩爾比值比母體的大,這表明子體在其胎兒發(fā)育階段可能從母體攝入更多的硒來(lái)抵御汞的毒性,同樣也證實(shí)了硒對(duì)汞毒性具有拮抗作用。
有研究表明,以日本鵪鶉為研究對(duì)象時(shí),飲食中補(bǔ)充Se后能夠抵御二甲基汞[(CH3)2Hg]的毒性,提高日本鵪鶉的存活率,也可以改善因單獨(dú)Hg引起的產(chǎn)量、質(zhì)量和孵化率的降低,飲食中補(bǔ)充Hg時(shí)也會(huì)抑制因單獨(dú)Se引起的產(chǎn)量、孵化率的降低和畸形胚胎百分比的升高[7]。這一結(jié)果說(shuō)明鵪鶉體內(nèi)汞和硒的毒性作用表現(xiàn)為相互拮抗作用。
2 汞、硒拮抗機(jī)制的研究體育論文發(fā)表
關(guān)于硒與汞之間的拮抗作用機(jī)制主要存在以下兩種看法[7-11]:一種認(rèn)為汞與硒直接結(jié)合以Hg-Se膠體的形態(tài)存在。Komiya等在對(duì)同時(shí)喂給HgCl2和Na2SeO3的大鼠血液進(jìn)行鏈酶蛋白酶消解和等電聚焦時(shí)發(fā)現(xiàn),血液中的反應(yīng)生成物為膠體狀的Hg-Se。 Nigro用透射電子顯微鏡和X-射線探針對(duì)斑紋海豚肝臟巨噬細(xì)胞中積累的汞和硒進(jìn)行分析,結(jié)果表明汞和硒主要以密集的顆粒形式存在于肝臟巨噬細(xì)胞中。Wagemann等對(duì)45只海豚肝臟中汞存在形態(tài)的分析進(jìn)一步證實(shí):Hg-Se是有機(jī)汞、無(wú)機(jī)汞及含汞難溶性物質(zhì)的最終存在形態(tài)。另一種說(shuō)法認(rèn)為汞與硒先相互結(jié)合,然后再與特定的蛋白質(zhì)結(jié)合成無(wú)活性的化合物,即Proteins-Se-Hg。Burk等進(jìn)行了血漿蛋白質(zhì)的凝膠過(guò)濾,發(fā)現(xiàn)同時(shí)給汞、硒實(shí)驗(yàn)組溶出的類型與各單獨(dú)給藥組不同,并顯示汞和硒移向同一組分,促進(jìn)了兩元素的直接結(jié)合,推測(cè)為Proteins- Se -Hg的結(jié)合形態(tài)。為了闡明硒對(duì)汞的解毒機(jī)理,Yoneda就大鼠體內(nèi)汞、硒兩元素同某一未知且特定的血漿蛋白結(jié)合而成的結(jié)合蛋白進(jìn)行了特征化,結(jié)果發(fā)現(xiàn)用HPLC/ICP-MS檢測(cè)同時(shí)給藥組(HgCl2和Na2SeO3)的凝肢過(guò)濾柱上出現(xiàn)了一個(gè)硒、汞結(jié)合峰,體外實(shí)驗(yàn)也已檢測(cè)出這個(gè)特定的結(jié)合蛋白,Se∶Hg=1∶1摩爾比的積累現(xiàn)象不僅存在于這一特定的結(jié)合蛋白,也存在于其它結(jié)合蛋白中,體外實(shí)驗(yàn)中,這兩元素還表現(xiàn)出同這一特定蛋白比別的血漿蛋白更高的親和力。這些結(jié)果均說(shuō)明在硒解汞毒過(guò)程中,硒與汞首先結(jié)合形成等摩爾的化合物,再與特定的蛋白結(jié)合形成無(wú)活性的結(jié)合蛋白,進(jìn)一步研究還表明,硒、汞兩元素主要通過(guò)堿性氨基酸同蛋白質(zhì)結(jié)合,并推測(cè)這一特定蛋白質(zhì)可能是一種肝磷脂結(jié)合蛋白。
硒與甲基汞毒性的拮抗機(jī)制也已有了形態(tài)學(xué)和生化方面的研究[12],兩者形成(CH3Hg)2Se是硒解(CH3)2Hg毒性時(shí)最關(guān)鍵的一步。形態(tài)學(xué)研究表明,以甲基汞處理會(huì)導(dǎo)致大鼠脊骨根纖維大量退化和神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生變化,而以甲基汞和硒處理的動(dòng)物神經(jīng)無(wú)變化,神經(jīng)纖維傷害也明顯減少;甲基汞的毒性使中樞神經(jīng)系統(tǒng)蛋白質(zhì)合成受到顯著抑制,但這種抑制被硒大部分防止或減緩。生化方面的研究表明,HgCl2處理大鼠會(huì)導(dǎo)致腎中25%~60%谷胱甘肽(GSH)代謝途徑中的酶活性和還原谷胱甘肽的濃度均降低,但在汞處理30分鐘后以同量的硒處理時(shí),抑制了這些酶活性和谷胱甘肽水平的降低。Naganuma對(duì)兔血中CH3HgCl和Na2SeO3的反應(yīng)生成物進(jìn)行了特征化,在1mL兔血中加人10nmol CH3HgCl和10nmol Na2SeO3時(shí),用苯萃取出了6.5nmol的Hg和3.2nmol的Se,Hg∶Se=2∶1的摩爾比,同(CH3Hg)2Se中Hg、Se的摩爾比相一致,因此認(rèn)為在GSH條件下,(CH3Hg)2Se的生成是Se拮抗CH3HgCl毒性的關(guān)鍵;同時(shí)發(fā)現(xiàn)分別單獨(dú)注射汞和硒時(shí),它們主要蓄積在腎臟,而兩者同時(shí)注射時(shí),則肝臟中的積累要大于腎臟。由此推斷,汞、硒有可能在生物體內(nèi)形成某種絡(luò)合物,由于這種物質(zhì)的形成,減輕了中毒癥狀,改變了汞的積累方式。
3 結(jié)論
一般情況下,硒與汞的相互作用表現(xiàn)為拮抗作用,可以認(rèn)為汞在生物體內(nèi)可以直接同硒結(jié)合,此時(shí)不論是汞或硒都作為無(wú)活性的形態(tài)而存在。生物體內(nèi)的汞-硒相互關(guān)系在人體健康、生命科學(xué)和環(huán)境保護(hù)中都具有實(shí)際意義。因此汞、硒在生物體內(nèi)的積累和硒對(duì)汞解毒機(jī)理的研究現(xiàn)在已經(jīng)成為各個(gè)領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。
【參考文獻(xiàn)】
[1] Koeman JH,van de Ven WS,de Goeij JJ,et al. Mercury and Selenium in marine mammals and birds [J].Sci Total Enviro
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