文章导读
辐射在医学和工业领域有着广泛的应用，但也存在核泄漏、医疗辐射暴露等负面影响。硒是人体必需微量元素，以硒蛋白形式发挥多种生物学功能。硒和硒蛋白具有潜在辐射抗性，然而其抗辐射特性及机制缺乏系统综述，因此来自中国农业大学营养与健康研究院，北京食品营养与人类健康高精尖创新中心的黄家强博士团队在Nutrients 期刊发表了相关文章，这篇名为“Effect of Selenium and Selenoproteins on Radiation Resistance”的综述，分别对不同硒蛋白从改善氧化损伤、保护DNA、调节细胞凋亡和免疫系统等方面，详细阐述了硒蛋白的抗辐射机制。并列举介绍了硒和硒蛋白在治疗辐射相关疾病 (如肺损伤、造血系统损伤等) 中的应用。
主要内容
1、具有抗辐射活性的硒蛋白
硒蛋白可以通过不同的机制发挥抗辐射作用 (表1，图1)。谷胱甘肽过氧化物酶1 (Glutathione Peroxidases 1, GPX1) 和谷胱甘肽过氧化物酶4 (Glutathione Peroxidases 4, GPX4) 通过增强DNA修复、调节抗炎和抗癌信号通路参与抗辐射活性。GPX4在消除因辐射诱导的氧化应激中的脂质过氧化反应效果明显。GPX1和硒蛋白P (Selenoprotein P, SELENOP) 通过清除多余的自由基发挥抗辐射作用。GPX4和硒蛋白I (Selenoprotein I, SELENOI) 也可通过调节免疫系统来促进辐射诱导的细胞凋亡。同时，硒蛋白S (Selenoprotein S, SELENOS) 主要通过参与内质网相关降解 (Endoplasmic Reticulum-Associated Protein Degradation, ERAD) 途径，调节错误折叠蛋白的清除机制，减轻因辐射诱导的内质网应激反应。
表1. 不同硒蛋白的抗辐射机制
图1. 不同硒蛋白的抗辐射机制
2、硒和硒蛋白的辐射抗性机制
(1) 改善氧化损伤：辐射会刺激机体产生过量的活性氧 (Reactive Oxygen Species, ROS)，从而导致氧化应激和生物大分子损伤。其中过量的ROS会破坏DNA、脂质、蛋白质和线粒体等生物大分子物质，造成核酸损伤、脂质过氧化和蛋白质损伤，可能最终导致人体必需抗氧化酶 (如SOD和GSH-Px) 的变性。硒和硒蛋白可直接或间接清除活性氧，并作为抗氧化酶的辅助因子发挥其抗氧化作用，减少因辐射诱导的氧化损伤。
(2) 保护DNA：电离辐射会降解DNA分子，破坏核苷酸结构。为了克服这种损伤，真核生物具有一套DNA修复系统，包括同源重组 (Homologous Recombination, HR)、非同源末端连接 (Non-Homologous End Joining, NHEJ)、碱基切除修复 (Base-Excision Repair, BER)、核苷酸切除修复 (Nucleotide Excision Repair, NER) 等过程，以及其他有助于DNA修复、基因组稳定性和衰老的机制。而硒和硒蛋白能预防DNA损伤，并增强修复酶 (如DNA糖基化酶、p53、BRCA1、Gadd45) 的活性，从而促进DNA修复。
(3) 调节细胞凋亡：电离辐射可诱导细胞凋亡，包括DNA损伤、内质网应激、ROS过载等。硒和硒蛋白能抑制细胞凋亡，不同形式的硒对细胞凋亡的影响不同。硒蛋白 S是一种位于内质网 (Endoplasmic Reticulum, ER) 和质膜中的跨膜蛋白，它在内质网相关降解 (ERAD) 途径中必不可少，并可调节ER应激诱导的细胞凋亡。此外，有研究表明，GPX4在体内通过保护心磷脂免受氧化、当氧化应激时抑制线粒体释放细胞色素c等内源性凋亡通路来抑制细胞凋亡。
(4) 调节免疫系统：硒蛋白I和硒蛋白S在免疫细胞的激活和调节中发挥重要作用，通过MAPK信号通路、PI3K/AKT信号通路和炎症信号通路调节免疫反应。
3、硒和硒蛋白在辐射相关疾病治疗中的应用
(1) 肺部损伤：硒代-L-蛋氨酸、3′-3′二硒二丙酸和硒纳米颗粒 (Selenium Nanoparticles, SeNPs) 可减轻辐射诱导的肺部损伤，减少活性氧积累，降低炎症反应。
(2) 造血系统：硒可减少因辐射诱导的血液学功能障碍，保护造血功能。
(3) 胃肠道系统：硒蛋白P可降低炎症性癌症的风险，在结肠炎相关癌症中发挥抗氧化保护作用。
(4) 肾脏和肝脏：亚硒酸盐和SeNPs可保护肾脏和肝脏免受辐射损伤，SeNPs在减轻氧化损伤和炎症方面的效果较为明显。
(5) 心血管系统：硒-L-蛋氨酸和姜黄素的组合可减少辐射诱导的心血管损伤，GPX1可修复心血管功能障碍。
4、硒和硒蛋白剂量对辐射抗性的影响
硒和硒蛋白的剂量与抗辐射效果可能呈U型关系，即适量的硒摄入可抑制氧化应激、炎症和细胞凋亡，实现抗氧化、DNA修复和免疫增强；而过量或不足的硒摄入可能产生不良影响。
研究总结
硒是人体重要微量元素，硒和硒蛋白凭借抗氧化、DNA 修复和免疫调节功能，在抗辐射方面潜力巨大。它们能清除活性氧和脂质过氧化物，增强抗氧化能力，修复 DNA，调节线粒体凋亡和免疫反应，减轻多器官辐射损伤。不过，硒和硒蛋白的剂量与抗辐射效果可能呈U形关联，最佳摄入量才能发挥抗辐射作用。
作者团队介绍
黄家强博士，中国农业大学营养与健康系副教授，博士生导师。主要从事微量元素营养与健康研究，旨在阐明微量元素硒的营养功能，解析硒在解毒、抗氧化应激反应和增强机体免疫力中发挥作用的分子机制。目前主持各类科研项目10余项，包括国家自然科学基金面上、青年和国家重点研发子课题等项目。近五年以第一作者或通讯作者 (含共同) 在Adv Sci (封面)、Redox Biol、Free Radic Biol Med 和JN 等高水平期刊上发表论文30余篇。以主要完成人身份申请专利20项，授权8项，并获全国商业联合会科学技术奖特等奖、乳制品工业协会技术发明奖二等奖各一项。目前利用开发的“生物蛋白硒”在水稻、地瓜、海参、鸡蛋、小米、葡萄、猪肉、牛肉和羊奶等农产品得到了大量应用，效果显著。不仅提高了农副产品的营养价值，还起到提质增效的作用。
原文出自Nutrients 期刊：https://www.mdpi.com/2934778
期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/nutrients
Nutrients 期刊介绍
主编：Lluis Serra-Majem, University of Las Palmas de Gran Canaria, Spain; Maria Luz Fernandez, University of Connecticut, USA
期刊主题涵盖常量营养素、微量营养素、生物活性营养素、运动营养、公共卫生和饮食相关疾病等学科领域。
2023 Impact Factor：4.8
2023 CiteScore：9.2
Time to First Decision：13.5 Days
Acceptance to Publication：2.6 Days
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