一、硒的來源
硒是在1818 年被化學家Jons Berzelius 發現後,1957 年Schwarz和Foltz 發現硒可取代部分維生素E 的保護功能,有助於防止氧化所引起的組織傷害,也是第一次證明硒對動物體內具有調控生理之機能(Schwarz and Foltz, 1957)。硒主要以無機硒的形式存在日常生活當中,所謂無機硒即以無機鹽形式存在的硒,主要指亞硒酸鈉(sodium selenite)。如植物易從水中吸收無機硒,並且轉變成有機硒(Sunde et al., 1997),如甲硫硒胺酸(selenomethionine;Se-Met)。對哺乳類動物而言,硒是一種必需的營養素,有機或無機態的硒皆可被利用。動物中有機硒主要則以硒半胱胺酸(selenocysteine;SeCys)及Se-Met 為主(Beilstein and Whanger, 1986;Osman andLatshaw, 1976)。然而,在行政院環境保護署的公共衛生聲明書中提到,硒在動物或人類一旦持續攝取超過每日所需硒量的5-10 倍,就會對健康造成危害(行政院衛生署,2002)。硒是地球自然存在的固態成分,在地殼的分佈很廣但不平均,通常可以在岩石、土壤或燃煤中發現,灰色或黑色的六角形金屬態硒(Maryland, 1994)。然而,在環境中不常發現純硒,硒通常會與其他物質結合,在岩石中的硒,大部分會與硫礦物或者與銀、鉛、銅和鎳礦等結合。硒的化學性質與硫的性質相似,所以在生物體內許多的代謝路徑均為相似。
二、硒的作用
(一) 抗氧化
在生物演化過程中,粒線體是細胞內產生能量及超氧自由基(O2-)最主要的地方,在電子轉換成氧分子(O2)的過程中,約有1-5%的電子會釋出,參與超氧自由基(O2-)的形成代謝(Fanton andWard, 1982)。活性氧化物(reactive oxygen species;ROS)為具有高度氧化力的分子,ROS 之生成可由細胞內或細胞外物質所誘發,當細胞內的ROS 過量時會攻擊DNA、蛋白質和細胞膜脂質而造成無法修復的傷害。為了降低ROS 所造成的傷害,生物體含有酵素型抗氧化防禦系統及非酵素型抗氧化防禦系統。酵素型抗氧化防禦系統主要包含超氧化物歧化酵素(superoxide dismutase;SOD)、過氧化酵素(catalase; CAT)、麩胱甘肽過氧化酵素(glutathioneperoxidase;GPX);而非酵素型抗氧化防禦系統主要有維生素E(α-tocopherol)、維生素C(vitamin C)及麩胱甘肽(glutathione;GSH)(McCord and Fridovich, 1988)。生物體內發展出一套抗氧化的防禦系統來自我保護,這些機制將大部分的過氧分子,如超氧自由基(O2-)、氫氧自由基(OH-)及過氧化氫(H2O2)代謝成水,減少形成ROS(丁,1996)。硒的主要生化功能是透過含硒蛋白GPX 清除氫氧化物,亦可代謝脂肪酸過氧化物,以減少有害自由基的產生,是細胞內抗氧化機制的一員,因此與維生素E 有互補的作用(Sürmen-Gür et al., 1999)。
(二) 抗老化
研究指出頭髮中的有機成分主要是角質蛋白,而雙硫鍵的形成是角質化的重要步驟,此步驟須藉著硒來催化,當年齡增加時會使得生物體內中硒的含量減少(Thimaya and Ganapathy, 1982),並且在一些研究中指出,此現象會造成人體內細胞累積過多的超氧化物,而使細胞招致損害及加速老化(Finkel and Holbrook, 2000)。在1973 年Rotruck 等學者的研究指出,cGPX 對生物體的老化、衰老程度、營養狀況及硒的含量密切相關(Rotruck et al., 1973)。硒含量的降低會影響cGPX 的活性,cGPX 的活性減弱,體內自由基則會不斷蓄積,造成老化(Serra et al., 1992)。
(三) 抗癌及免疫
硒化合物參與細胞中許多重要的生理反應,如細胞分裂、細胞凋亡和抗氧化反應等(Behne and Kyriakopoulos, 2001;Tapiero et al.,2003),前人研究指出,於飼料中添加1~3 ppm 的硒 (sodiumselenite),可增強小鼠免疫反應,並可能具有阻止癌細胞生長的能力(Colnago et al., 1984;Spallholz et al., 1973)。硒須先形成胺基酸再組成蛋白酵素或其他小分子,才有此功效(Ganther, 1999)。這類酵素所執行的作用包括摧毀細胞代謝所產生的自由基,誘發轉型細胞的凋亡,甲狀腺素的活化與分解(Ursini et al., 1999)。
(四) 影響生殖系統
1974 年Cantor 等學者發現,添加硒於蛋雞飼料中具有增加產蛋率的效果(Cantor and Scott, 1974)。硒亦是動物及人類生長與繁殖所需,也會影響精蟲的外型與活力。缺乏硒導致射精時,正常精子數減少,且精子活力、成熟度及受精率降低 (Dimitrov et al.,2007;Olson et al., 2004;Surai et al., 1998)。