硒-甲基硒代半胱氨酸的研究进展

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新型营养强化剂

L.硒.甲基硒代半胱氨酸的研究进展

刘建群,赵元,张锐,舒积成,张小平.

(1.江西中医学院现代中药制剂教育部重点实验室,南昌330004;

2.江西川奇药业有限公司,南昌330029)

摘要:L一硒一甲基硒代半胱氨酸是一种天然含硒氨基酸,具有防治癌症,抗氧化,

抗衰老,治疗心脑

血管疾病,解重金属毒等作用,已于2009年被卫生部批准为新型营养强化剂.现代

药理学研究表明不同形式

的硒具有不同的抗癌效果,L一硒一甲基硒代半胱氨酸被证明是有效的化学抗癌

剂之一.本文对L一硒一甲基

硒代半胱氨酸的来源,抗癌作用机理,测定方法及其应用进行了综述.

关键词:L一硒一甲基硒代半胱氨酸;营养强化剂;抗癌作用;研究进展

中图分类号:TS202.3文献标识码:A文章编号:1006—2513(2011)02—0152—05

ResearchprogressofL—Se—me廿1yIseIenOcysteine

asanewnutrientsupplement

LIUJian-qun,ZHAOYuan,ZHANGRui,SHUJi-cheng.,ZHANGXiao-ping

(1.KeyLaboratoryofModemPreparationofTCM,MinistryofEducation,

JiangxiUniversityofTraditionalChineseMedicine,Nanchang,330004;

2.ChuanqiPharmaceuticalCompany,Nanchang,330029)

Abstract:Asanaturalselenium—containingaminoacid,L—Se—

methylselenocysteinehasmanyfunctionssuchas

antitumor,antioxidation,antiaging,curingcardiovasculardiseasesanddisintoxicationheav

ymetalandSOON.Ithas

beenapprovedtobeanewnutrientsupplementbytheministryofhealthin2009.Thedifferentf

ormofseleniumhasdif-

ferentanticanceractivitiesaccordingtomodempharmacologystudies.L—Se—

methyIselenocysteinehasbeenprovedto

beONeofthemosteffectiveanticanceragents.ThispaperprovidesareviewofL—Se—

methylselen0cysteine0fits

sources,anticancermechanism,determinationmethodandapplications.

Kewords:L—Se—

methylse1enocysteine;nutrientsupplement;antitumor;researchprogress

硒是人体必须的微量元素.硒缺乏可导致克

山病,大骨节病,心脏疾病,甲状腺机能减退及

免疫功能低下等疾病.降低血液中硒的水平可增

加患癌症风险,硒在预防肿瘤和放化疗中有着非

常明确的帮助作用.世界上有40多个国家和地区

缺硒,我国有1亿多人缺硒或低硒,患有或极易

发生与缺硒有关的疾病.目前国内常用的补硒营

养强化剂有:硒化卡拉胶,富硒啤酒酵母,硒酸

收稿日期:2010—12—02通讯作者

基金项目:科学技术部科技型中小企业技术创新基金资助项目(09C26213601605).

作者简介:刘建群(1970一),男,教授,博士,主要从事中药活性成分研究.

钠,亚硒酸钠,硒代甲硫氨酸.研究表明有机硒

比无机硒更安全有效,尤其是甲基化硒,既有更

强的抗肿瘤作用,又有比无机硒酸盐更低的毒

性J.L一硒一甲基硒代半胱氨酸(结构见图1)

是一种天然含硒氨基酸,是第21种人体必须氨基

酸一硒代半胱氨酸的甲基化衍生物,为甲基硒的

重要前体物质,具有防治癌症,抗氧化,抗衰

老,治疗心脑血管疾病,解重金属毒等作用.与

亚硒酸钠和硒代蛋氨酸等现有补硒剂相比,L一

硒一甲基硒代半胱氨酸具有毒性小,补硒效果

好,抗癌生物活性强等优点J.L一硒一甲基硒

代半胱氨酸已于2009年被卫生部批准为新型营养

强化剂(食品添加剂新品种2009年第11号公

告),该新品种由本课题组研发,可广泛应用于

食品和医疗保健品等方面.

/OH

图1L一硒一甲基硒代半胱氨酸结构

1来源

1.1天然来源

1960年TreleaseS.F.等首次从美国黄芪中分

离得到L一硒一甲基硒代半胱氨酸3J.生长在富

硒地区的植物具有积聚L一硒一甲基硒代半胱氨

酸的能力,例如大蒜,洋葱,青花莱』,豆科植

物j,野生的韭菜等植物.富硒酵母中也含有

较高含量的L一硒一甲基硒代半胱氨酸.

1.2人工转化

人工转化的方法即利用生物将无机硒转化为

有机硒,主要包括微生物转化法,植物转化法和

动物转化法.利用这种方法产生有机硒,既可提

高硒的生理活性与吸收率,又可降低其毒性,有

利于机体吸收.

1.2.1微生物转化法

通过培养微生物使无机硒转化为L一硒一甲

基硒代半胱氨酸].主要的微生物有富硒真菌和

富硒酵母.利用富硒真菌主要是利用富硒食用

菌,在食用菌栽培基料中加入亚硒酸钠等无机硒

添加剂.富硒酵母即将酵母菌放人含有无机硒

(如NaSeO)的培养基中培养而制得.富硒酵母

食用安全,生物利用率高,能有效地提高动物或

人体内的血硒水平,可作为一种硒营养添加剂,

用于开发生产富硒保健食品.

1.2.2植物转化法

主要是通过给植物根部施硒肥和叶面喷硒肥

来提高植物含硒量.例如将生菜,蒲公英,欧芹

和菊苣用含硒营养液培养41d 后,用酶将其水解,

其提取物中L 一硒一甲基硒代半胱氨酸占0.5%～

4.4%L8].生长在含有无机硒(硒酸钠和亚硒酸

钠)溶液培养介质中的小红萝b,其含有的总硒

中大于95%是硒代半胱氨酸,硒蛋氨酸和L 一硒

一

甲基硒代半胱氨酸.富硒大蒜在癌症化学预

防方面是一种极好的饮食硒资源,将在含硒培养

液中培养的大蒜通过HPLC—ICP—MS 分析,可

检测到其中含有L 一硒一甲基硒代半胱氨酸_】.

1.2.3 动物转化法

通过动物进行硒的转化,主要是通过饲料中

加入硒,使动物产品的有机硒含量增加,部分有

机硒形式为L 一硒一甲基硒代半胱氨酸.采用该

法可生产富硒肉,蛋,奶,禽产品等J.

1.3 化学合成

目前化学合成方法主要有氯丙氨酸二硒化钠

法,叔丁氧基?；；に堪彼岱?甲硒醇钠取代

氯丙氨酸法,利用仪一氨基丙烯酸衍生物法以及

利用酶法拆分制备光学纯硒一甲基硒代半胱氨酸

的方法.

1.3.1 氯丙氨酸二硒化钠法

首先将氯丙氨酸与二硒化钠反应生成硒代胱

氨酸,然后用金属钠/液氨(一70~C)还原裂解,

再用碘甲烷烷基化得硒甲基硒代半胱氨酸.该法

涉及超低温和活泼危险金属钠,反应条件苛刻,

工艺设备要求高.

1.3.2 叔丁氧基?；；に堪彼岱?/p>

在三烷(芳)基磷或亚磷酸盐存在下,叔丁

氧?；堪彼嵊肱嫉姿岫シ从ι葿 内

酯,然后与甲硒醇或其盐反应生成叔丁氧?；?/p>

护的硒甲基硒代半胱氨酸,最后脱?；さ梦谆?/p>

硒代半胱氨酸.该法工艺冗长,产品收率低,原

料丝氨酸和?；な约涟汗?生产成本高.

专论综述

1.3.3 甲硒醇钠取代氯丙氨酸法

用甲硒醇钠取代氯丙氨酸或氯丙氨酸甲酯中

的氯,得硒甲基硒代半胱氨酸.该法氯丙氨酸原

料价格高,生产成本高¨.

1.3.4 利用0/.一氨基丙烯酸衍生物法

首先通过甲硒醇或甲硒醇盐水溶液与Or.氨基

丙烯酸衍生物发生加成反应生成B 一甲硒基一

一

氨基丙酸衍生物,然后将B 一甲硒基一仅一氨

基丙酸衍生物中的酯化合物经碳酸氢钠或氢氧化

钠或氢氧化钾水解皂化,盐酸或硫酸酸化得其羧

酸化合物,再将其中的N 一?；醚嗡峄蛄蛩峒?/p>

热水解脱去得B 一甲硒基一仅一氨基丙酸盐酸盐

或硫酸盐,最后用氨气或三乙胺中和得硒一甲基

硒代半胱氨酸.该法具有合成路线简单,产率

高,成本低等优点.

1.3.5 利用酶法拆分制备光学纯硒一甲基硒代半

胱氨酸的方法

在氢氧化钠水溶液中,将混旋硒一甲基硒代

半胱氨酸用乙酸酐乙?；?盐酸等酸化得混旋N

一

乙酰一硒一甲基硒代半胱氨酸.然后在一定的

pH,反应温度,酶用量,底物和钴离子浓度条件

下,将混旋N 一乙酰一硒一甲基硒代半胱氨酸用

猪肾?；窱 拆分得光学纯L 一硒一甲基硒代半

胱氨酸和N 一乙酰一D 一硒一甲基硒代半胱氨酸,

最后将N 一乙酰一硒一甲基硒代半胱氨酸用盐酸

加热水解,氨水等中和得光学纯D 一硒一甲基硒

代半胱氨酸.该法具有操作方便,成本较低等优

点,是一种适合工业化生产光学纯硒一甲基硒代

半胱氨酸的方法.

2 抗癌机理

2.1 诱导细胞凋亡

L 一硒一甲基硒代半胱氨酸能有效地诱导肿

瘤细胞凋亡,半胱氨酸蛋白酶对其诱导凋亡是必

需的.TaehoKim等巧的研究发现,L 一硒

一

甲基硒代半胱氨酸具有抑制细胞增殖,减少前

列腺特异性抗原分泌,诱导前列腺癌细胞凋亡的

作用.Thompson 和Sinha_l 钊发现使用L 一硒一甲

基硒代半胱氨酸作用细胞后,细胞频繁凋亡.最

初可探测到的分子凋亡体征出现在抑制DNA 合成

的高峰期之后的8～12h.

2.2 抑制细胞增殖

L 一硒一甲基硒代半胱氨酸对多种鼠乳腺肿

瘤细胞系具有抑制增殖作用,研究表明其影响肿

瘤细胞周期的S 和Gl 阶段,并且很可能依赖其

代谢形态一甲基硒化物水平¨.

2.3 抗氧化作用

谷胱甘肽过氧化物酶(GSH—Px)是公认

的具有抗氧化作用的体内含硒酶,研究资料显

示充足的GSH—Px 有助于防止癌症,心脏疾病

和病毒感染.机体细胞在进行有氧作用时,氧

经呼吸链旁路反应可产生活性氧,包括自由基

如0,HO,HO0 和非自由基含氧物HO:,

ROOH 等,这些物质能引起遗传物质(如DNA)

的损伤,因而可能导致癌症的发生.GSH—Px

可控制引起蛋白质,细胞和细胞器膜及DNA 损

伤的过氧化氢和氧自由基的水平,从而起到抑

制肿瘤发生的作用.L 一硒一甲基硒代半胱氨酸

可提高GSH—Px 含量,增强抗氧化作用,从而

起到防止癌症作用_1 卜J.

2.4 通过体内代谢产生具有化学预防或抑癌作用

的硒化合物

L 一硒一甲基硒代半胱氨酸体内代谢产物与

其抗癌及毒性作用有关,其具有抑制癌症作用的

代谢产物是甲硒醇.L 一硒一甲基硒代半胱氨酸

在低浓度时对体外培养的癌细胞抑制作用不明

显,但在体内,通过形成甲硒醇则具有很强的抑

制癌症作用.这是因为体外培养的细胞中缺乏产

生甲硒醇的B 一裂解酶和类似的活性酶181,B 一

裂解酶和类似的活性酶广泛存在于人和动物的组

织中,它们可将目标硒的前体物质在靶细胞中激

活产生甲硒醇.

3L 一硒一甲基硒代半胱氨酸的测定

刘建群等¨采用HypersilC 柱液相色谱测定

了分别以一氨基丙烯酸和仅一氨基丙烯酸甲酯

为原料与甲硒醇钠加成合成的硒一甲基硒代半胱

氨酸的含量,结果表明以仅一氨基丙烯酸甲酯为

原料的工艺合成的硒一甲基硒代半胱氨酸纯度较

高.潘红阳等..采用柱前衍生反相高效液相色谱

一

紫外检测测定了富硒脱水菜心中的L 一硒一甲

基硒代半胱氨酸的含量.张明等建立了液相色

谱串联质谱法测定青花菜中L 一硒一甲基硒代半

胱氨酸含量的方法.HPLC—ICP—MSH,法

是检测各种样品中L 一硒一甲基硒代半胱氨酸含

量的常用方法.

4L 一硒一甲基硒代半胱氨酸的应用

膳食硒的低水平摄入对人体健康有潜在的威

胁,仅靠天然食品中的硒不足以满足人体的正常

需要.要保证人体的健康以及防治相关疾病,就

应当有充足的硒的摄入,通过摄取足够的硒来预

防多种疾病的发生显得尤其重要.因此开发富含

有机硒的食品作为补硒营养源已成为国内外食品

科技研究热点.

卫生部公布的营养强化剂新品种L 一硒一甲

基硒代半胱氨酸标准如下.

名称:L 一硒一甲基硒代半胱氨酸L—se—

methylselenocysteine(L—SeMC).

功能:营养强化剂

(1)L 一硒一甲基硒代半胱氨酸的使用范围

和使用量

(2)生产工艺:以一乙酰氨基丙烯酸甲酯

和甲硒醇钠为主要原料,经加成,酶法拆分制得

的L 一硒一甲基硒代半胱氨酸.

(3)性状:外观为白色粉末状或颗粒状固

体,具蒜样气味.易溶于水,微溶于甲醇,熔点

174～176(分解).

(4)技术要求

项目指标

含量(以L—SeMC 计)/(%)

比旋度(水溶液)

砷(以As 计)/(ms/kg)

重金属(以Pb 计)/(ms/kg)

水分/(%)

pH(1%水溶液)

L 一硒一甲基硒代半胱氨酸硒具有解毒重金

属的作用,这是因为硒和金属有很强的亲和力,

是一种天然的对抗重金属的解毒剂.它在生物体

内与重金属相结合,形成金属一硒一蛋白质复合

物(络合物)而使金属排泄解毒.

L 一硒一甲基硒代半胱氨酸具有抗肿瘤作用.

它可抑制肝癌HepG2 细胞增殖,诱导其凋亡,降

低癌细胞的恶性程度.L 一硒一甲基硒代半

胱氨酸对体外培养的人食管癌EC109 细胞和乳腺

癌MDA—MB 一231 细胞的增殖有抑制作用…_2.

5 展望

L 一硒一甲基硒代半胱氨酸具有防治癌症,

抗氧化,抗衰老,治疗心脑血管疾病,解重金属

毒等多种生物活性,与现有补硒营养强化剂相

比,L 一硒一甲基硒代半胱氨酸具有毒性小,补

硒效果好,防治癌症活性强等优点.作为第三代

补硒营养强化剂和广谱抗癌剂,今后必将在食品

和医疗保健品等方面发挥重大作用.

参考文献:

[1]裴小娟,苏敏,田东萍.硒一甲基硒代半胱氨酸对人食管癌