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微量元素硒,癌细胞的“天敌”发布日期:2020-11-16 浏览次数:

近半个世纪以来,中国人癌症死亡率不断攀升。从2010年起,癌症导致的死亡,成为中国人的主要死亡原因。

2017年,约有260万人死于癌症,占中国全年死亡人数的26.07%。由于老龄化、不健康生活方式等的影响,预计未来几年这一数字将大幅增加。

微量元素硒,癌细胞的“天敌”(图1)

大量研究表明缺硒会导致患癌的概率增加,还会促进癌症的发展。而补充硒元素对癌症的发生和发展有抑制作用。

这跟硒能够抑制癌细胞的生长,稳定DNA,控制细胞的增殖、凋亡和坏死过程,调节人体的氧化应激反应和免疫系统有关。

那么,作为人体的微量元素之一,它到底神奇在哪?

近日,来自美国麻省大学医学院的研究人员在Nature Metabolism发表题为Selenium detoxification is required for cancer-cell survival的研究性论文。该研究发现硒半胱氨酸生物合成途径中的代谢酶——SEPHS2,具有解毒作用,而这一解毒作用是癌细胞生存所必须的。通过抑制SEPHS2,进而扰乱肿瘤组织中的硒利用,最终导致癌细胞因硒中毒而死亡。

微量元素硒,癌细胞的“天敌”(图2)

人体中硒的来源?

硒可以通过食物、空气、饮用水和膳食补充剂摄入。其中,饮食摄入是最主要的摄入途径。

硒的食物来源非常多,包括肉类、牛奶、鸡蛋和蔬菜等。

大多数蔬菜中硒的含量,取决于种植土壤中硒的含量。除了来自食物中的硒作为补充来源外,还可以考虑其他因素,如硒在体内的利用情况。

硒的有机形式比无机形式更具有利用性。因此,使用有机形式的硒,如小麦硒、硒代蛋氨酸或高硒酵母等,比使用无机形式的硒,如硒酸盐或亚硒酸盐更有优势。

跟其他微量元素类似,肝脏也是硒进行代谢、储存、分配的主要功能区,而小肠的后半段则是硒的主要吸取部位。

通过比较无机硒和有机硒的吸取情况,可以发现,虽然无机形式的硒,吸取效率较高,但有机硒的生物利用率明显高于无机硒。

硒在人体内的变化

硒主要在肝脏进行代谢、储存和分配,而小肠的后半段则是硒的主要吸取部位。

硒的活性主要是通过硒蛋白实现的。硒蛋白是一种活性部位具有硒代半胱氨酸残基的蛋白质。硒蛋白在体内发挥多种重要功能,如参与转运、维持内质网稳态,参与免疫调节,影响细胞凋亡和细胞氧化还原等。

硒磷酸合成酶(SEPHS2)在体内的主要作用是催化生成磷酸硒,参与硒代半胱氨酸的生物合成,参与它的硒蛋白合成。该生物合成途径中,任何一种酶的破坏,都会导致硒蛋白水平的急剧下降,包括SEPHS2本身。大量研究表明,缺硒会导致患癌的几率增加,并且会促进癌症的发展,而补硒对癌症的发生和发展有抑制作用。但高浓度的硒也会出现氧化应激反应,导致细胞组分损伤。

微量元素硒,癌细胞的“天敌”(图3)

硒与癌症的关系

代谢改变是癌症的一个重要标志,癌症的恶性转化和发展涉及到生物合成和能量产生途径的多种变化。

硒作为癌细胞所需的代谢物,在生物合成过程中发挥着关键作用,一直被科学家认为是一个有治疗潜力的药物靶点。

基于该设想,研究者们一直在试图寻找癌细胞代谢中发挥关键作用的代谢酶,以干扰癌细胞的正常生理代谢过程。

研究发现,硒磷酸合成酶(SEPHS2)可作为癌症治疗中极具吸引力的靶标,可通过药物干扰来影响癌细胞的硒排毒机制。

基因SLC7A11在嗜硒性癌细胞中的表达会导致胱氨酸摄取量增加,胱氨酸在细胞中被还原为半胱氨酸,并通过未知途径排出。

这导致硫醇(来自半胱氨酸)在细胞外积累,可将亚硒酸盐还原为挥发性硒化物,并可以诱导它们进入细胞,引起细胞毒性。

这一机制说明了癌细胞中硒摄取的增加如何阻止癌细胞的发展,表明了硒在控制癌细胞发展中具有的作用,特别是由此产生的硒蛋白。

SLC7A11受到关键癌基因如p53的调控,研究推测,这些典型的癌症通路可能因此影响硒代半胱氨酸的生物合成。

微量元素硒,癌细胞的“天敌”(图4)

同时该研究中的硒化物,作为硒代半胱氨酸生物合成的有毒中间体,很好的说明了该领域长期存在的悖论(硒作为一种必需的微量营养素,同时具有毒性和抗癌作用)。

以硒化物解毒剂SEPHS2为靶点,大家能够有效且精确地杀死癌细胞。

文章来源:国际科学


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