余海立 張小麗 張彥 阮之陽 唐銅 張雙慶

摘 要：目的：探討長期缺硒對大鼠血漿氨基酸的影響。方法：選取20只SPF級3 w齡雄性斷乳Sprague-Dawley大鼠隨機分為2組：對照組喂養(yǎng)正常飼糧（0.18 mg Se/kg）、缺硒組喂養(yǎng)低硒飼糧（0.02 mg Se/kg）。應用L-8900氨基酸分析儀檢測血漿氨基酸水平。結(jié)果：第300天缺硒組大鼠血漿磷酸絲氨酸、?；撬?、天門冬氨酸含量顯著降低;第532天缺硒組大鼠血漿絲氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、組氨酸含量顯著升高，甘氨酸含量顯著降低。結(jié)論：長期缺硒引起大鼠氨基酸代謝發(fā)生顯著變化。

關(guān)鍵詞：硒;氨基酸;代謝

補硒對于防治疾病和維持健康的重要意義[1-2]。硒水平與脂質(zhì)代謝、葡萄糖代謝的研究逐漸增多，F(xiàn)ang等[3]研究了血硒水平和糖脂代謝的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)血硒水平和血清膽固醇水平呈正相關(guān)。Zhao等[4]研究發(fā)現(xiàn)，硒可以調(diào)節(jié)2型糖尿病小鼠空腹血糖、糖化血紅蛋白、胰島素和瘦素水平，改善糖耐量，并調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝。硒可以調(diào)節(jié)血漿和肝臟中胰島素水平，并以組織特異性調(diào)節(jié)肝臟和和肌肉中蛋白質(zhì)、脂質(zhì)代謝水平[5]。硒水平與糖脂代謝的研究逐漸增多，但缺硒或者補硒對于氨基酸代謝的研究較少。Sun等[6]利用富硒小球藻喂養(yǎng)褶皺臂尾輪蟲建立的長壽輪蟲模型，發(fā)現(xiàn)富硒輪蟲體內(nèi)谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶活性升高，氧化應激水平降低，說明硒可以增加輪蟲氨基酸代謝水平，可能通過將能量代謝途徑從三羧酸循環(huán)轉(zhuǎn)向糖酵解途徑，從而減少活性氧的生成，對輪蟲起到抗衰老作用。富硒酵母利用無機硒經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化合成有機硒，與普通酵母相比，富硒酵母中賴氨酸、亮氨酸、纈氨酸含量顯著升高，富硒酵母適應環(huán)境壓力的能力顯著提升[7]，目前缺少長期缺硒對氨基酸代謝影響的研究。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，缺硒300 d對大鼠血漿、小腦中D-絲氨酸、L-絲氨酸水平無顯著影響[8]，本研究應用氨基酸分析儀檢測長期缺硒大鼠氨基酸代謝變化，篩選代謝途徑變化，分析硒水平對代謝通路變化的影響和生物學意義。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

SPF級雄性3 w齡斷乳Sprague-Dawley大鼠，體質(zhì)量（48.3±5.9）g，湖北省三峽大學實驗動物中心，生產(chǎn)許可證號：SCXK（鄂）2017-0012，飼養(yǎng)于三峽大學實驗動物中心（使用許可證號：SYXK（鄂）2017-0061）。

飼料：大鼠低硒飼糧和正常飼糧，由南通特洛菲有限公司按照美國AIN93標準生產(chǎn)純化型標準飼糧，經(jīng)60Co輻照滅菌，-20 ℃保存，其飼糧組成和營養(yǎng)成分見表1。經(jīng)檢測，低硒飼糧和正常飼糧硒水平分別為0.02、0.18 mg/kg。氨基酸標準混合溶液、PF系列標準緩沖溶液、氨基酸分析儀配套茚三酮顯色液，日本和光純藥工業(yè)株式會社;磺基水楊酸，國藥控股有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

L-8900全自動氨基酸分析儀，株式會社日立制作所;LEOPARD C1450-230V高速離心機，萊普特科學儀器（北京）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 動物飼養(yǎng)及分組 雄性3 w齡斷乳大鼠按照體質(zhì)量隨機等分為缺硒組和對照組，每組10只，分別飼喂低硒飼糧和正常飼糧，試驗開始至第60天使用G型飼糧，試驗第61～532天使用M型飼糧，自由飲水，試驗期532 d。

1.3.2 樣品收集 大鼠禁食不禁水12 h后，第300天和532天眼靜脈叢采血，置于肝素鈉抗凝離心管中，1 520×g離心10 min，分離血漿，-80 ℃保存用于游離氨基酸含量檢測。

1.3.3 飼料硒含量測定 參照GB/T 13883-2008 第一法氫化物原子熒光光譜法進行測定。

1.3.4 血漿游離氨基酸含量測定 取血漿1 000 μL，加入1 000 μL的50 g/L磺基水楊酸，渦旋10 min，4 ℃條件下14 100×g離心10 min沉淀蛋白，取500 μL上清加入500 μL 的50 g/L磺基水楊酸混勻，過0.22 μm濾膜后用于氨基酸含量檢測，進樣量20 μL。

1.3.5 統(tǒng)計分析 采用軟件SPSS 23.0，試驗數(shù)據(jù)以平均值±標準差表示，組間比較采用t檢驗分析，P < 0.05表示差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果與分析

由表2可知，飼養(yǎng)至第300天，與對照組相比，缺硒組大鼠血漿磷酸絲氨酸、?；撬?、天門冬氨酸含量顯著下降（P < 0.05）。飼養(yǎng)至第532天，與對照組相比，缺硒組大鼠血漿絲氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、組氨酸含量顯著升高（P < 0.05），甘氨酸含量顯著降低（P < 0.05）。

3 結(jié)論

硒是維持生理代謝的重要元素之一，Beata等[9]研究發(fā)現(xiàn)，缺硒小鼠血清中15種代謝物發(fā)生顯著性變化，多數(shù)變化的生物途徑與氨基酸代謝有關(guān)。缺硒32 w C57BL/6小鼠絲氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、脯氨酸、甘氨酸和異亮氨酸的水平升高，表明缺硒改變了小鼠甘氨酸，絲氨酸和蘇氨酸代謝，苯丙氨酸，酪氨酸和色氨酸的生物合成。Yim等[10]研究發(fā)現(xiàn)，缺硒5 w C57BL / 6J雄性小鼠肝臟和大腦代謝物變化，硒缺乏導致硒蛋白表達急劇下降，多種代謝物顯著變化，影響了小鼠體內(nèi)氨基酸生物合成、氨基酸代謝、氮代謝、谷胱甘肽代謝等生物途徑。前期研究發(fā)現(xiàn)，缺硒300 d對大鼠血漿、小腦中D-絲氨酸、L-絲氨酸水平無顯著影響[8]。本研究檢測缺硒300 d和532 d大鼠血漿氨基酸水平，發(fā)現(xiàn)長期缺硒引起了部分氨基酸代謝的顯著改變。缺硒飲食會顯著降低甲硫氨酸亞砜還原酶B1、谷胱甘肽過氧化物酶1等硒蛋白的表達[10]。硒蛋白缺乏引起體內(nèi)活性氧水平增加，導致氧化應激[11]，氨基酸可以降低氧化應激水平，調(diào)節(jié)代謝穩(wěn)態(tài)[12]。磷酸絲氨酸參與硒蛋白的合成過程[13]，天門冬氨酸促進硒蛋白發(fā)揮抗氧化作用[14]，牛磺酸可以減少微量元素通過尿液的流失，調(diào)節(jié)體內(nèi)硒元素穩(wěn)態(tài)。絲氨酸是良好的抗氧化劑，可以降低體內(nèi)氧化應激水平[15]，本研究發(fā)現(xiàn)，缺硒大鼠體內(nèi)絲氨酸顯著增加，可能是機體應對體內(nèi)硒水平下降的代償機制。另外，絲氨酸為硒蛋白的合成提供碳骨架，硒蛋白合成減緩也可能是絲氨酸升高的原因。硒和甘氨酸均能降低過氧化氫誘導的細胞損傷[16]，體內(nèi)硒水平下降可能會引起甘氨酸水平的變化。異亮氨酸[17]、亮氨酸[18]、纈氨酸[19]具有良好的抗氧化活性，可以調(diào)節(jié)機體氧化應激水平。苯丙氨酸[20]、組氨酸[21]是機體必需氨基酸，參與機體多種代謝途徑。缺硒使硒蛋白表達降低，氨基酸代謝的變化可能是機體調(diào)節(jié)氧化還原穩(wěn)態(tài)的代償機制，有待進一步研究。

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Effects of Long-Term Selenium Deficiency on Amino Acid Levels in Rats

YU Hai-li 1，ZHANG Xiao-li1，ZHANG Yan1，RUAN Zhi-yang1，TANG Tong1，ZHANG Shuang-qing2

（1 The Hubei Provincial Key Laboratory of Yeast Function，Yichang 443003，China;

2 National Institute for Nutrition and Health，Chinese Center for Disease Control and Prevention，Beijing 100050，China）

Abstract：Objective To investigate effects of long-term selenium （Se）deficiency on amino acids in rats.Method Totally 20 male weaned rats aged 3 weeks were randomly divided into two groups.Se-deficient group was fed low Se diet （0.02 mg Se/kg）and normal group was fed normal diet （0.18 mg Se/kg）.L-8900 amino acid analyzer was used to analyze the levels of plasma amino acids.Result The contents of phosphoric acid，taurine and aspartic acid in selenium-deficient rats were significantly decreased on day 300.The levels of serine，valine，isoleucine，leucine，phenylalanine，histidine and glycine in the selenium-deficient group were significantly increased and the levels of glycine were significantly decreased on day 532.Conclusion Long-term selenium deficiency can cause significant changes in amino acid metabolism in rats.

Keywords：selenium;amino acid;metabolism