硒在慢性肝病中的作用研究进展

廖莹莹,张荣臻,舒发明,毛德文

(1.广西中医药大学,广西 南宁 530001;2.广西中医药大学第一附属医院,广西 南宁 530022)

硒是一种类金属元素,以有机硒和无机硒形式存在,并通过硒蛋白在人体和动物的健康扮演至关重要的角色。硒发挥其生物学功能是通过硒蛋白氧化还原信号传导、抗氧化、免疫反应和激素代谢实现的[1]。作为一种抗氧化剂,硒蛋白中的硒代半胱氨酸可催化氧化还原活性位点,支持氧化防御系统的形成[2]。迄今为止,人类发现25种硒蛋白[3],如谷胱甘肽过氧化物酶1、硫氧还蛋白还原酶、硒蛋白P等。硒元素主要通过食物(黄豆、猪腰、鹌鹑蛋、海虾、魔芋精粉等)、补充剂及药物等途径进行摄取。然而,硒摄入过量及不足均可影响疾病的发生和发展。摄入不足时,硒缺乏诱发还原失衡和炎症发生(如大骨节病、肝脏炎性疾病)、免疫功能下降、激素代谢障碍和认知能力降低等问题。硒摄入过量增加代谢风险,引起细胞毒性,导致神经系统异常、皮肤受损、指甲脆等现象,增加血脂异常、高血压、糖尿病的患病率[4]。

硒参与几大代谢过程,充当酶辅助因子、抗氧化剂和抗炎剂。肝脏是人体重要的代谢器官,参与微量元素的储存和代谢。此外,肝脏是人体中含硒量最多的器官之一,且对硒有高敏性,将硒掺入有机化合物中对于治疗各种疾病是安全的[5]。当人体硒含量不足时,组织受到氧化损害,肝脏内的活性氧(Reactive oxygen species,ROS)过多堆积,从而促使肝脏炎症和氧化应激反应,导致肝脏疾病的发生、发展,如代谢相关性肝病、进展性肝纤维化、肝硬化、肝癌,甚至需要进行肝移植。硒蛋白中的硒代半胱氨酸具有独特的化学反应活性,并且有修复和减轻ROS引起的肝脏疾病的能力。故硒相关有机化合物可修复肝脏疾病的损害。

在新的饮食管理策略中[6],硒可作为补充剂的一种。在安全剂量内摄入和补充硒可增加血液中的硒水平,恢复抗氧化酶减少肝脏炎症、脂肪变性和纤维化。硒元素平衡对肝脏代谢稳定至关重要,含硒类化合物已成为治疗肝脏疾病的潜在药物。

1 硒与慢性肝炎

肝炎是一种由病毒感染、酒精性脂肪变性或非酒精性脂肪变性导致的肝脏炎症,可长期发展成慢性肝炎。肝炎病毒感染过程可能与微量元素的代谢受损相关。有报道[7],硒与一些病毒感染相关,如人类免疫缺陷病毒、丙型肝炎病毒(HCV)、乙型肝炎病毒和新型冠状病毒。硒参与肝脏病理变化,同时血清硒水平缺乏可诱导系统性氧化还原失衡以及血液炎症[8]。这说明,硒对于病毒性肝炎的微小RNA、病毒蛋白的表达、转录和复制起着重要的作用。

1.1 硒与慢性丙型肝炎 HCV是一种嗜肝RNA阳性病毒,感染后可引起急性或慢性肝炎,也是肝癌的重要原因之一。根据世界卫生组织统计,全球超过3%的人感染HCV[9]。尽管目前已有针对HCV的抗病毒药物,但无法完全避免HCV再次感染。一些微量元素,如铜、锌、硒和铁,被证明在HCV感染和免疫排斥中起直接作用。在慢性丙型肝炎中,硒缺乏的影响尚不清楚。研究[10]报道,HCV感染可导致血清硒水平降低,并且在HCV相关肝硬化发生后硒水平下降得更多。有报道[11],血清硒水平的下降与肝纤维化程度成正比。在慢性丙型肝炎患者中,谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性随着血清硒水平降低而降低,这揭示了由于缺乏硒水平导致慢性丙型肝炎刺激氧化应激的可能机制[12]。此外,CHC患者报告的低血清硒水平与GPx活性降低呈正相关。Murai等[13]研究证明,肝硒蛋白P mRNA诱导可以刺激IFN基因,从而抑制HCV的复制。虽无法直接证明HCV感染导致硒水平下降,但仍提高了替代硒作为治疗补充剂以增强抗氧化和抗病毒活性的可能性[14]。调整肝脏微量元素平衡可作为预防和治疗HCV感染的新方向。

1.2 硒与慢性乙型肝炎 乙型肝炎病毒(HBV)是慢性肝损伤和肝细胞癌的重要原因,其治疗方法因疾病分期而异。终末期肝病患者的最佳治疗选择是肝移植。其并发症严重,有学者指出可用营养疗法减缓乙肝病程。据报道[15],均衡摄入硒元素类食物可抗HBV,营养素硒对乙型肝炎患者有效。Cheng等[16]证明硒的有机形式Na2SeO3能够抑制肝细胞癌系的HBV蛋白的表达、转录及复制。也有研究发现,硒可以通过激活肿瘤蛋白基因53(p53)和p73,抑制HBV、HBsAg和HBeAg转录和复制,以抗HBV病毒。虽然乙型肝炎未来可能达到永久抑制病毒复制的目标[17],但当前仍是社会的重点公共卫生问题,预防和治疗乙肝仍是关键。乙型肝炎的治疗以预防为主。因中医“治未病”思想深入人心,人们开始更加重视饮食预防乙肝。饮食摄入充足的硒元素类食物可以保护HBV患者,降低发展为肝癌的风险,同时也可以增强HBV疫苗的作用。虽然目前不存在直接治愈乙肝的药物,但是早期诊断HBV感染,确保体内含有适当的硒水平,有可能提高乙肝治愈的可能性,需要引起重视。含硒食物或药物可能将会被考虑纳入为乙肝患者制定的营养和治疗管理办法中。

2 硒与非酒精性脂肪性肝病

非酒精性脂肪性肝病(Non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一种综合性代谢性疾病,其特征是肝脏脂肪变性。该疾病通常与内脏超重和血脂异常密切相关。NAFLD的发病机制复杂,与肝细胞变性坏死后炎症细胞浸润、肝细胞内甘油三酯积累及纤维化有关。一些报道指出,硒在脂质代谢和抗氧化防御中发挥着重要作用,暗示着硒与NAFLD的关联密切。硒对氧化系统的支持作用通常被认为可以减弱NAFLD的发展。但是,一些学者认为高血硒水平可能与脂肪生成相关蛋白有关,从而导致代谢相关疾病的发生,如高血脂、高血压等。另外,动物研究[18]表明,硒暴露可能导致血清肝酶水平升高、Kupffer细胞活化、肝胰岛素抵抗以及甘油三酯水平升高等现象,这些迹象提示硒的暴露与NAFLD的发生呈正相关。硒确切的作用机制尚需深入研究。尽管血清硒元素对于NAFLD的影响和机制存在争议,有研究[19]采用双向孟德尔随机化设计观察到遗传预测的硒与NAFLD呈正相关。此外,动物实验和临床试验[20]证实,适量的膳食硒可以调节NAFLD的进展。在摄入足够量硒的情况下,增加肝脏中硒蛋白活性,或血液中硒和硒蛋白浓度,可以改善NAFLD小鼠模型中的肝脏脂肪变性、损伤和纤维化,延缓NAFLD小鼠由单纯脂肪变性向非酒精性脂肪性肝炎(NASH)的进展,甚至抑制肝纤维化和肝硬化。研究[21]发现,富含硒的长双歧杆菌(SeBL)可以增强长双岐杆菌(BL)的作用,通过活化AMP依赖的蛋白激酶(AMPK)、过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPAR-α)和固醇调节元件结合蛋白1(SREBP1)信号通路来抑制脂质积累。同时,SeBL可以增加超氧化物歧化酶(SOD)活性并降低丙二醛(MDA)水平,从而减缓肝细胞的氧化应激反应。此外,添加富硒益生菌(SP)对高脂饲料喂养(HFD)小鼠脂质代谢、抗氧化状态、组织病理病变及相关基因表达的改善作用最大[22]。新生物技术的发展使得无定形硒纳米点可以激活NAFLD大鼠肝脏血管内皮生长因子受体1(VEGFR1),抑制c-Jun氨基末端激酶/p38丝裂原活化蛋白激酶(JNK/p38 MAPK)通路磷酸化,从而使肝脏和肝功能正常化[23]。研究[24]发现,血硒升高对于NAFLD和晚期肝纤维化的影响是由体内硒稳态失衡引起的,而不是膳食中硒的摄入。综上,适量的硒元素可以增强药物对抑制脂质积累的作用,促进肝细胞的氧化应激并减轻炎症反应,延缓NAFLD小鼠由单纯脂肪变性向NASH的进展,甚至抑制肝纤维化和肝硬化。靶向VEGFR1的药物可能具有通过抗炎和抗氧化作用改善肝功能和缓解肝脏疾病的潜在前景。

3 硒与肝纤维化

肝纤维化是肝硬化的先兆,早期减缓肝纤维化进展非常重要。Nakahata等[25]研究发现,肝硬化患者血清硒水平显著低于慢性肝炎患者。补充硒可以有效减缓肝纤维化的进展。研究[26-27]证明,硒可以通过抑制多种细胞因子来减轻肝脏炎症和纤维化,如转录因子α、白细胞介素-6(IL-6)、转化生长因子(TGF)-β1和金属蛋白酶。血清硒水平与晚期肝纤维化风险呈反比关系,硒可能有助于预防NAFLD发展中的肝纤维化[28],短期硒缺乏饮食干预可通过抑制磷酸激酶B /雷帕霉素(AKT/mTOR)信号通路导致肝纤维化[29]。研究[30]首次通过LSM值证实血清硒水平与肝硬化严重程度呈负相关,尤其是60岁以上的患者。此外,mTOR信号通路调控的线粒体自噬对低硒诱导肝纤维化和纳米硒预防肝纤维化具有双重保护作用。研究[31]表明,含38.4 μg/g有机硒的富硒谷胱甘肽益生菌(SGP)通过激活沉默信息调节因子1(SIRT1)和MAPK信号传导,可以减轻肝脏氧化应激和改善炎症,有效缓解肝纤维化。与单纯谷胱甘肽相比,SGP的保护作用更为显著。该研究在小鼠身上得出的结论为肝纤维化的防治提供了有价值的参考。综上所知,含硒药物和硒与新生物技术结合可预防肝纤维化,硒的补充可能对60岁以上的肝硬化患者发挥肝保护作用,且血清硒与终末期肝纤维化呈现负相关。

4 硒与肝细胞癌

肝细胞癌是肝癌最常见的类型,具有高复发率、高转移率的特点。硒与癌症之间的关联长期以来一直有争议。然而,近年来,许多研究证明了硒在抑制致癌作用、增强免疫力和抗氧化能力方面的功效。生物活性化合物的硒生物等位素修饰是设计多靶点定向配体(MTDL)的一种实用策略,可用于治疗癌症和其他疾病[32]。此外,基于MTDL的策略可以充分解决癌症的病理复杂性[33],如Se-氟比洛芬和Se-布洛芬表现出有效的抗炎和抗癌活性[34-35]。研究[36]发现一种新型有机硒化合物苯基-2-嘧啶基酮-4-烯丙基-3-氨基硒脲(CU27)在肝细胞癌细胞中可以结合c-myc bHLH/LZ结构域,阻断c-myc-max复合物的形成,并阻止其占据靶基因启动子,抑制肿瘤干细胞自我更新,同时抑制肝癌转移和索拉非尼耐药。纳米颗粒最近在改善药物吸收和治疗疾病方面发挥着潜在的作用,研究表明硒纳米粒子(SeNPs)是无毒的,可作为膳食补充剂使用,已被提出作为改善药物递送从而改善癌症治疗的有效策略。其可减少人体内氧化反应,对人肝细胞系HepG2的肿瘤发展有显著的抑制作用,并改善了diquat诱导的IPEC-J2细胞的氧化应激。黄芪多糖修饰的硒纳米颗粒复合材料(AASP-SeNPs)通过诱导ROS和线粒体介导的细胞凋亡对HepG2细胞表现出显著的抑制作用。综上,CU27可能是治疗索拉非尼耐药肝细胞癌的一种有希望的治疗方法。新型含硒纳米颗粒也将成为癌症治疗的新方式。生物源性硒化合物剂无毒、安全、稳定性好,且具有抗肿瘤的作用,有望成为拮抗肝癌的新药物,但仍需要更多的研究进一步验证。

5 结 语

由于硒具有抗炎、抗氧化和抗肿瘤作用,硒化合物已成为治疗病毒感染和肿瘤发展传播的有前途的潜在方法。然而,在我国,由于人们不重视,肝炎患者难以早期发现、诊断和治疗。随着生活方式的改变,单纯肝炎的治疗方式也在逐步改变,从抗病毒治疗向抗病毒治疗联合有效的硒饮食管理转变。此外,代谢相关脂肪性肝病(MAFLD)患者和血脂代谢异常密切相关,血脂代谢异常在血清中表现为胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇等异常,产生动脉粥样硬化,导致血管狭窄,甚至并发心脑血管疾病,所以靶向VEGFR1类药物成为治疗MAFLD的新方向之一。因此,含硒的靶向药物也有望成为治疗MAFLD的潜在药物。

最新的分子生物学技术发现微量元素代谢损伤增加,促使不同代谢异常新机制的发现。例如,纳米颗粒技术使元素含量更容易衍化。在HepG2细胞系中,研究发现硒纳米颗粒在病毒细胞和肝癌HepG2细胞系中具有良好的选择性,且通过改进制备方式可以使药物更加安全有效,因此硒纳米颗粒可能是治疗病毒性肝炎和肝细胞癌的良好药物之一。硒纳米颗粒复合物同样具有相同的作用,但仍需进一步研究评估其剂量和毒性。此外,Se-氟比洛芬、Se-布洛芬、Se-吲哚美辛等生物源性硒化合物多靶点定位体,具有有效的抗炎和抗肿瘤作用。

尽管含硒化合物已成为潜在的有希望的治疗方法,但研究仍相对较少,优化过程缓慢。为了改善这种情况,迫切需要跨学科的方法来分析小有机分子中不同硒结合物的作用,目的是提高它们在生物学水平上的有效性并在低剂量下实现更高效和特异性的药物。