汞-硒在生物體中的相互作用

【關鍵詞】  汞

　　汞（Hg）是一種重金屬元素，汞及其化合物對環境、人和動物的健康危害極大。硒（Se）是生物必需的微量元素，具有重要的生物化學功能，與人類和動物的健康及疾病密切相關。研究發現硒對汞具有一定的拮抗作用，通過研究生物體內汞與硒的相互作用，可以進一步了解硒對汞毒性的拮抗機制，對防治汞中毒提供有用的信息。

1  汞、硒相互作用關系
    
　　重金屬與非金屬元素間的相互作用可以表現為拮抗作用、相加作用與協同作用，微量元素硒對幾乎所有重金屬都能夠產生拮抗作用。這些作用的機理大多與硫蛋白的生物合成有關，也與形成金屬配位體的結合態有關，后者可明顯地呈現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]在對荷蘭近海海豹的研究中發現，海豹肝臟中蓄積了大量汞，然而海豹卻沒有異常表現，進一步研究發現海豹體內硒含量也異常的高，從而認為硒可能對汞有拮抗作用。Caurant F等[2]研究了大量海洋哺乳動物體內微量元素的含量，發現這些動物體內積蓄了很高濃度的汞和硒，但動物本身并沒有表現出明顯的中毒現象。Falnoga等[3]對生活在汞暴露程度不同環境中的死者進行的尸體檢查中發現，人體內各個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2，兩者的相關性很好，這表明汞與硒在生物體內可能具有某種內在的聯系。核心論文發表網 
    
　　硒和汞兩種元素的同時補給能夠減緩或抑制硒或汞單獨元素中毒時大鼠的病理損害、體重降低、死亡率、染色體突變、代謝分布改變等不良現象。李愛芬等[4-5]關于硒酵母對汞中毒小鼠全血谷胱甘肽過氧化酶(GSH-Px)活性影響的研究結果表明，汞明顯抑制了小鼠全血GSH-Px活性，其活性僅為對照組的60.4%，而同時給汞和硒酵母的小鼠全血GSH-Px活性不但沒有降低，而且還比對照組提高了50%以上，說明硒酵母對汞中毒引起的GSH-Px活性下降有顯著的拮抗作用，這種作用在小鼠的生長和行為等方面也有著同樣的表現。
    
　　豐韋悅等[6]在對我國高汞低硒地區第二松花江流域29對母子體頭發中汞和硒的含量及其相關性的研究中發現，母子體頭發中的Se／Hg摩爾比值分別為1.34和1.89;同時做的對照組長春地區母子體頭發中的Se／Hg摩爾比值分別為3.03和4.12；子體發樣中汞的水平與其母體相當或稍高，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育階段可能從母體攝入更多的硒來抵御汞的毒性，同樣也證實了硒對汞毒性具有拮抗作用。
    
　　有研究表明，以日本鵪鶉為研究對象時，飲食中補充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Hg引起的產量、質量和孵化率的降低，飲食中補充Hg時也會抑制因單獨Se引起的產量、孵化率的降低和畸形胚胎百分比的升高[7]。這一結果說明鵪鶉體內汞和硒的毒性作用表現為相互拮抗作用。

　　2  汞、硒拮抗機制的研究體育論文發表 
    
　　關于硒與汞之間的拮抗作用機制主要存在以下兩種看法[7-11]：一種認為汞與硒直接結合以Hg-Se膠體的形態存在。Komiya等在對同時喂給HgCl2和Na2SeO3的大鼠血液進行鏈酶蛋白酶消解和等電聚焦時發現，血液中的反應生成物為膠體狀的Hg-Se。 Nigro用透射電子顯微鏡和X-射線探針對斑紋海豚肝臟巨噬細胞中積累的汞和硒進行分析，結果表明汞和硒主要以密集的顆粒形式存在于肝臟巨噬細胞中。Wagemann等對45只海豚肝臟中汞存在形態的分析進一步證實：Hg-Se是有機汞、無機汞及含汞難溶性物質的最終存在形態。另一種說法認為汞與硒先相互結合，然后再與特定的蛋白質結合成無活性的化合物，即Proteins-Se-Hg。Burk等進行了血漿蛋白質的凝膠過濾，發現同時給汞、硒實驗組溶出的類型與各單獨給藥組不同，并顯示汞和硒移向同一組分，促進了兩元素的直接結合，推測為Proteins- Se -Hg的結合形態。為了闡明硒對汞的解毒機理，Yoneda就大鼠體內汞、硒兩元素同某一未知且特定的血漿蛋白結合而成的結合蛋白進行了特征化，結果發現用HPLC/ICP-MS檢測同時給藥組(HgCl2和Na2SeO3)的凝肢過濾柱上出現了一個硒、汞結合峰，體外實驗也已檢測出這個特定的結合蛋白，Se∶Hg=1∶1摩爾比的積累現象不僅存在于這一特定的結合蛋白，也存在于其它結合蛋白中，體外實驗中，這兩元素還表現出同這一特定蛋白比別的血漿蛋白更高的親和力。這些結果均說明在硒解汞毒過程中，硒與汞首先結合形成等摩爾的化合物，再與特定的蛋白結合形成無活性的結合蛋白，進一步研究還表明，硒、汞兩元素主要通過堿性氨基酸同蛋白質結合，并推測這一特定蛋白質可能是一種肝磷脂結合蛋白。

　硒與甲基汞毒性的拮抗機制也已有了形態學和生化方面的研究[12],兩者形成(CH3Hg)2Se是硒解(CH3)2Hg毒性時最關鍵的一步。形態學研究表明，以甲基汞處理會導致大鼠脊骨根纖維大量退化和神經細胞發生變化，而以甲基汞和硒處理的動物神經無變化，神經纖維傷害也明顯減少；甲基汞的毒性使中樞神經系統蛋白質合成受到顯著抑制，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處理大鼠會導致腎中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，抑制了這些酶活性和谷胱甘肽水平的降低。Naganuma對兔血中CH3HgCl和Na2SeO3的反應生成物進行了特征化，在1mL兔血中加人10nmol CH3HgCl和10nmol Na2SeO3時，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，因此認為在GSH條件下，(CH3Hg)2Se的生成是Se拮抗CH3HgCl毒性的關鍵;同時發現分別單獨注射汞和硒時，它們主要蓄積在腎臟，而兩者同時注射時，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形成某種絡合物，由于這種物質的形成，減輕了中毒癥狀，改變了汞的積累方式。
　　3  結論
   
　　一般情況下，硒與汞的相互作用表現為拮抗作用，可以認為汞在生物體內可以直接同硒結合，此時不論是汞或硒都作為無活性的形態而存在。生物體內的汞-硒相互關系在人體健康、生命科學和環境保護中都具有實際意義。因此汞、硒在生物體內的積累和硒對汞解毒機理的研究現在已經成為各個領域的重要研究內容。

【參考文獻】
  　　[1] Koeman JH，van de Ven WS，de Goeij JJ，et al. Mercury and Selenium in marine mammals and birds [J].Sci Total Enviro