硒与免疫力:值得思考的问题

25.09.20
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图像1

均衡饮食是促进人类健康的关键。在人体必需的营养素中,硒在世界许多国家都被证明是缺乏的。

在动物和人类中,缺硒与免疫力下降和对各种疾病的易感性增加有关,包括最近由 COVID 19 引起的流行病。

生产富硒鸡蛋、肉类和牛奶可能是解决人类缺硒问题的一个重要方法。

 

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Peter SURAI 教授
Feed-Food Ldt,英国

 

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Michele DE MARCO 博士
全球科学和技术经理
安迪苏

 

导言

许多世纪以前,希波克拉底对健康与营养之间关系的观察,引发了对影响我们健康的因素的讨论。

然而,在过去的几十年里,我们的生活方式,包括饮食、压力、吸烟、医疗护理、运动和遗传,显然是我们健康状况的主要决定因素,但我们的饮食也起着举足轻重的作用。最近,大多数发达国家的营养实践已将重点从解决营养缺乏问题转向满足营养需求,以便终生保持良好的健康状况。

然而,人们摄入的食物不尽相同,他们通过多种多样的方式来满足自身的营养需求。食物是微量营养素和天然抗氧化剂的主要来源,包括维生素 E、维生素 C、类胡萝卜素、类黄酮、硒(Se)等。

有必要考虑到,人体内的所有抗氧化剂都发挥着非常重要的功能,是维持体内氧化还原平衡、防止氧化应激和保持良好健康状态的关键,所有这些都有助于预防疾病。

人体内的主要抗氧化剂组成一个 "团队",负责抗氧化防御。

在这个被称为抗氧化系统的团队中,硒蛋白形式的硒发挥着举足轻重的作用,被定义为抗氧化防御的 "总管"。

全球 Se 缺乏症与人类对 Se 的需求

包括必需微量元素在内的微量营养素缺乏症影响着全球多达 30 亿人。

微量元素的膳食供应在很大程度上取决于其在土壤中的浓度。多达七分之一的人因膳食中 Se 摄入量不足而受到影响,众所周知,这也会影响牲畜的健康。

硒营养的主要问题是各种食物中的硒浓度差异很大,这与种植农作物和蔬菜以及饲养牲畜的土壤中的硒浓度直接相关。

此外,植物对硒的可获得性取决于许多因素,包括土壤的 pH 值、氧化还原电位和矿物质成分、人工施肥量和降雨量。由于植物和动物性饲料中的 Se 含量取决于其在土壤中的可获得性,因此人类食物中该元素的含量在很大程度上因地区而异。

在这方面,由于持续的气候变化,预计降雨量会增加,土壤 pH 值会降低,从而增加牲畜和人类 Se 状态变差的可能性。

最近的一项气候变化预测表明,未来全球土壤中的硒将流失,其中 66% 的耕地可能流失多达 8.7% 的硒。这些损失将进一步加剧全球的硒缺乏症。

世界卫生组织 (WHO)、美国农业部 (USDA) 和欧洲食物安全局 (EFSA) 建议,成年人的膳食硒摄入量为 55-85 微克/天(欧盟的膳食硒建议摄入量为 55 微克/天,美国各类人群的膳食硒建议摄入量从 55 微克/天到 70 微克/天不等)。

缺硒和每天从膳食中摄入的 Se 不足会导致地方性疾病或其他重大环境健康问题,例如克山病(一种经常在中国克山出现的退行性心脏病)和卡斯钦-贝克病(一种导致关节变形的骨关节病)。不同国家/地区每天从膳食中摄入的硒含量差别很大。

Se deficiency has been reported in parts of China (Keshan disease areas), Saudi Arabia, the Czech Republic, Burundi, New Guinea, Nepal, Croatia and Egypt for daily Se intake rates <30 μg/day.

此外,许多其他国家,如印度、比利时、巴西、英国、法国、塞尔维亚、斯洛文尼亚、土耳其、波兰、瑞典、德国、西班牙、葡萄牙、丹麦、斯洛伐克、希腊、荷兰、意大利、中国、奥地利和爱尔兰,也被确定为 Se 缺乏地区,因为其每日 Se 摄入量低于世界卫生组织建议的 55 微克/天。

全世界约有 76% 的国家位于缺硒地区,成人每天的硒摄入量低于 55 微克/天。

缺 Se 对人类健康的负面影响

硒是人类和动物身体机能所必需的元素。

Se 对健康的有益影响众所周知,其中包括保护身体组织免受氧化应激,通过调节机体的免疫和炎症反应维持对感染的防御,调节生长和发育,以及可能的抗癌特性。

硒缺乏会导致人体组织中各种硒蛋白的表达量减少,进而影响主要的新陈代谢过程,包括抗氧化防御和氧化还原平衡,而这些都是参与免疫能力和预防不同疾病的主要因素。

因此,Se 的极度缺乏与 Keshan 病和 Kashin-Beck 病的发生有关。此外,一般人体内 Se 含量过低,也会增加患癌症、心血管疾病(CVD)、老年痴呆症、认知能力下降/痴呆症、甲状腺自身免疫性疾病、生育/生殖问题、类风湿性关节炎和其他各种疾病的风险。

膳食中硒摄入不足也被证明会损害免疫能力,降低对各种病毒和细菌疾病的防御能力,并削弱对有毒重金属的抵抗力。

硒与免疫力

过去 20 年中积极积累的信息表明,Se 是主要的免疫调节剂之一。

硒会影响免疫系统的所有组成部分,包括天然非特异性和特异性体液和细胞介导反应的发展和表达。

一般来说,Se 缺乏似乎会导致免疫抑制,而最佳的 Se 补充似乎会增强和/或恢复免疫功能。

事实上,Se 的缺乏已被证明会抑制对微生物和病毒感染的抵抗力,损害中性粒细胞的功能、抗体的产生、T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞对有丝分裂原的增殖以及 T 淋巴细胞和 NK 细胞的细胞破坏。

营养与病毒感染之间的关系也得到了研究。

看来,Se 的缺乏可能是导致动物和人类对病毒和细菌性疾病的易感性增加的一个重要因素。

事实上,由于 Se 的缺乏,宿主体内活性氧(ROS)的大量产生和氧化应激的增加会导致病毒变异率的增加(图 1),进而导致具有新致病特性的病毒病原体的出现。

因此,Se 的缺乏与病毒基因型的变异有关,病毒可由此从良性毒株转变为高毒性毒株。

据报道,在动物和人类中,缺Se的人比健康人发生这种RNA病毒变异的速度更快,持续时间更长。

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图 1.Se 对病毒性疾病的影响

 

如上所述,病毒感染通常会损害抗氧化防御能力,因为它同时会增加 ROS 的产生,并降低受感染细胞中抗氧化酶的生物合成。

与产生 ROS 有关的病毒包括人类免疫缺陷病毒(HIV)、乙型肝炎病毒(HBV)、丙型肝炎病毒(HCV)、Epstein-Barr 病毒(EBV)、1 型单纯疱疹病毒(HSV-1)、水泡性口炎病毒(VSV)、呼吸道合胞病毒(RSV)、1 型人类 T 细胞白血病病毒(HTLV-1)和流感病毒。

免疫反应与炎症过程密切相关,而炎症过程又与 ROS 的产生和氧化还原控制过程相互关联。

此外,病毒感染往往与常量营养素和微量营养素缺乏有关。

事实上,缺硒在感染病毒的病人中很常见。

例如,ROS 的产生可通过增加 NF-κB 的活性来增加炎症细胞因子的表达,看来 Se 很可能通过氧化还原功能来调节炎症和免疫过程。

体内产生过多的 ROS 会对所有生物分子(包括多不饱和脂肪酸、蛋白质和 DNA)造成破坏,从而导致蛋白质聚集和基因表达错误。

例如,柯萨奇病毒是一种肠道病毒,可导致克山病。

有证据表明,补充 Se 可以通过增强病毒免疫力和防止病毒基因组 RNA 的遗传适应性来预防克山病的发生,而病毒基因组 RNA 的遗传适应性会降低病毒的毒力和心脏的病理变化。

在动物实验中发现,在感染非心源性柯萨奇病毒 B 株后,心脏会受到损伤,尽管这只是在缺乏 Se 的小鼠身上,而喂食含 Se 足量食物的小鼠则没有心脏损伤的迹象。

与Se充足的同窝小鼠相比,Se缺乏的小鼠心脏上的病毒载量更高,抗原特异性T细胞反应也更低。

事实上,良性的柯萨奇病毒 B3(CVB3)和甲型流感病毒都能在缺硒的宿主体内迅速变异成毒力强大的病毒。同样,最近的一项研究表明,对受到低致病性禽流感病毒(H9N2)挑战的鸡补充 Se 可增加抗病毒反应基因的表达,从而减少受感染禽类的病毒脱落。

膳食中的大量微量营养素,包括硒,在维持 "最佳 "免疫反应方面发挥着重要作用。作为硒蛋白的一种成分,Se 是中性粒细胞、巨噬细胞、NK 细胞和 T 淋巴细胞等主要免疫细胞有效运作所必需的。

 

大量摄入硒有助于缓解氧化压力,防止免疫和炎症反应失控。

一种由新型冠状病毒(COVID-19 或 SARS-CoV-2)引起的流行病,与 2002 年出现的严重急性呼吸系统综合征(SARS)和中东呼吸系统综合征(MERS)属于同一类 β 冠状病毒,目前正在全球蔓延,威胁着人类健康和世界经济。

事实证明,SARS-CoV-2 的发生、发展、持续时间和严重程度取决于病毒与个人免疫系统之间的相互作用。

SARS-CoV2 与其他 RNA 病毒一样[4],很可能会引发氧化应激,进而导致 ROS 生成的升高和失控,这似乎会引起细胞因子风暴,即在 SARS-CoV2 感染期间,免疫效应细胞释放大量促炎细胞因子和趋化因子,导致致命的失控性全身炎症反应,SARS-CoV2 患者会出现炎症亢进。

由于老年人和患有各种疾病(包括糖尿病、高血压和心血管疾病)的人本来就处于氧化应激状态,这种病毒感染会增加这种应激,这就是 COVID-19 在这些类别的病人中严重的原因之一。

目前,SARS-CoV-2 还没有有效的治疗方法,但高免疫能力被认为是降低这种疾病风险的最重要因素。

在这方面,最佳的营养状况至关重要,各种营养缺乏都会增加感染 SARS-CoV-2 的风险。

事实上,Se 膳食缺乏症被认为是感染 SARS-CoV-2 和影响治疗效果的一个重要风险因素。

The effect of the Se status on the cure rates of COVID-19 has recently been shown in China. Indeed, a significant association between cure rate and background selenium status in cities outside Hubei (R2 = 0.72, F test P < 0.0001) has been reported.

另一项在德国进行的类似研究报告称,COVID-19 患者的血液中缺乏人体必需的微量元素 Se,同时硒转运体硒蛋白 P (SELENOP) 的浓度较低,分泌型硒蛋白谷胱甘肽过氧化物酶 3 (GPx3) 的酶活性也较低。

研究发现,与健康的欧洲成年人相比,硒的缺乏尤为明显,这同时反映在所有三种不同的硒状态生物标志物的读数都相对较低。

与 COVID-19 的幸存者相比,非幸存者样本中的 Se 缺乏更为严重,这一观察结果可能表明,Se 与应对病毒和成功康复有一定关系。

应对人类饮食中缺硒问题的策略:从农场到餐桌

有几种潜在的方案可以提高人类的硒摄入量。

这些方法包括直接补充片剂(无机盐,但最常见的补充剂是使用含有 SeMet 和其他一些有机硒化合物的高硒酵母)、土壤施肥、补充主食(如面粉)以及生产富含硒的功能性食品(如富含硒的蛋、肉和奶)。

在为特定人群选择最佳食物补充策略时,应考虑几个重要因素。

一般来说,膳食 Se 的主要来源因国家而异。

例如,在英国,肉类和肉制品提供了 32% 的每日所需 Se 消费量,乳制品和蛋类提供了 22% 的每日所需 Se 消费量(图 2)。

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图 2.1997 年英国人从不同食物中摄入 Se 的估计量。

 

另一方面,俄罗斯人膳食中约 50%的硒来自面包和谷物,而肉类、牛奶和鸡蛋分别提供了约 20%、10% 和 5%的硒日消费量。

白面包、猪肉、鸡肉和鸡蛋占美国人膳食中 Se 摄入量的一半。肉和肉制品(30%)、面包和面包卷(24%)、鱼/鱼制品(11%)以及牛奶和酸奶(9%)是爱尔兰人每日平均硒摄入量的主要来源。

在日本的高山社区,鱼类是膳食中摄入 Se 最多的食物(占每日总摄入量的 48%),其次是蛋类(24%)和肉类(17%)。

在沿海社区,鱼类占每天摄入 Se 总量的 58%,其次是肉类(18%)和蛋类(16%)。在这两个地区,大米和小麦产品的总摄入量约为 10%。

在动物衍生产品中,富含 Se 的鸡蛋是满足日常需求的理想选择,因为出于以下原因,鸡蛋是普通人群 Se 的重要来源:

   在大多数国家,鸡蛋是一种传统的、负担得起的食品,所有年龄段的人都或多或少地定期食用,没有社会和宗教障碍;
,鸡蛋是一种特别安全的补充 Se 的工具,因为从鸡蛋中摄入有毒剂量的 Se 需要每天长期食用 25 个以上的鸡蛋,而这种情况极不可能发生;
可以选择在鸡蛋中同时富含几种重要的关键营养素,包括欧米伽-3 脂肪酸、维生素 E 和类胡萝卜素;
一般来说,用一个富含 Se 的鸡蛋通常可以提供(25-35 μg Se),即人体摄入量的 50%左右。也就是说,约为人体硒 RDA(55-70 μg Se/天)的 50%。

在市场上出现用于动物日粮的有机硒之前,鸡蛋富含硒的主要问题是无机硒(亚硒酸盐或硒酸盐形式)向鸡蛋的转移效率低。事实上,即使在蛋鸡日粮中添加高剂量的亚硒酸盐,也无法使鸡蛋中大量富含这种微量元素。值得注意的是,几乎所有的富硒鸡蛋品牌都使用有机硒作为蛋鸡硒的主要来源,饲料中的有机硒含量为 0.3-0.5 毫克/千克。

一般来说,富含硒的鸡蛋每枚含硒量高达 30 微克。

由于膳食中 Se 的最大安全摄入量(平均 NOAEL:"未观察到不良影响水平")为 819 微克,因此,为了使 Se 过量产生任何有害影响,每天必须长期食用 25 个以上的鸡蛋。

如果考虑到食品和营养委员会(2000 年)确定的硒的最大安全膳食摄入量,即 400 微克,那么一个人每天需要长期食用 13 个鸡蛋,这种情况是难以想象的。

在大多数欧洲国家和其他发达国家,人们通常每天食用不到一个鸡蛋,而在这种情况下,鸡蛋的安全系数超过 10 倍。

 

各国的鸡蛋生产观察结果表明如下:

   Se-蛋生产的成本通常不超过饲料总成本的 2-5%。
在蛋鸡中添加有机 Se 可提高老龄蛋鸡的产蛋量,改善蛋壳质量和内部蛋品质量(Haugh 单位),并提高饲料报酬率(FCR)。这些参数的回报率和利润率为 1:3-5。因此,"富Se "产品的生产技术可以生产出高价值的终端产品,这可以作为一种有效的推广工具,转化为生产者的免费投资。
在现有的改良鸡蛋(欧米茄-3、富含维生素 E、富含碘等)中额外添加 Se,可以进一步提高鸡蛋的质量和市场潜力,而不会大幅提高价格。
各国的标签规定大相径庭;不过,如果鸡蛋中的 Se 含量增加两倍,则符合大多数国家的 "富含 Se "类别。
有些国家(如东欧和亚洲)允许声称 Se 对健康有益,但在大多数地区,只能在标签上标明 Se 的含量,并与 RDA 进行比较。即使是这样有限的标签,对生产者来说也是一个很大的优势。

全球硒蛋产量的增长前景广阔。然而,Se-鸡蛋生产的一个重要限制因素是公众对 Se 对动物和人类健康的有益影响缺乏了解。事实上,生产硒蛋的公司应加大对公众教育的投入,以扩大硒蛋的市场。

各种肉类(猪肉、牛肉和鸡肉)以及牛奶和奶制品也是人体营养中 Se 的重要天然来源。然而,肉类中的硒浓度差异很大,这取决于国家的地理来源和使用的硒补充剂。事实上,众所周知,膳食中补充亚硒酸盐或硒酸盐并不能有效提高肉类中的 Se 浓度,只有在鸡、猪或牛的膳食中添加 SeMet 形式的有机 Se 才能大幅提高肉类中的 Se 浓度。

研究表明,在鸡、猪和牛的日粮中添加 0.3-0.5 毫克/千克的有机硒,可生产出至少含 25-30 微克/克的肉类(100 克肉可提供 >50% 的 RDA)。还有大量证据表明,在奶牛、山羊和绵羊的食物中添加有机硒也有助于生产富含硒的牛奶和奶制品(奶粉、奶酪、酸奶等)。

因此,在牲畜日粮中使用有机硒为改善普通人群的硒状况并使其达到 RDA 水平提供了一个很好的机会。

事实上,大多数膳食中的硒含量已至少达到 RDA 的 50%,如果在人们的日常膳食中添加富含硒的鸡蛋、肉类或牛奶及奶制品,就可以解决全球硒缺乏的问题。这将有助于改善普通人群的抗氧化状况和免疫能力,增强对各种病原体/疾病的抵抗力。然而,这些益处仍需要医疗机构的进一步支持。

结论

总之,还应提及的是,在牲畜日粮中使用有机 Se 将提高全人类的健康水平,同时还能在牲畜生产中带来经济和福利方面的好处,如提高动物的抗病能力,改善和/或保持在紧张的商业蛋、肉和奶生产条件下饲养的动物的生产和繁殖性能。

此外,还有迹象表明,通过富集 Se,还可以在质量特性、新鲜度和货架期方面提高产品质量。

因此,畜牧业生产中的有机 Se 概念可以成为一种整体方法,以避免全球 Se 缺乏的风险,并通过免费投资实现从农场到餐桌的不同和多样化收益。

事实上,饮食比柳叶刀更能治病。

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