男性补硒补多少含量的(硒含量高的食物是)
作者:李悦嘉,刘俊生,毕佳杰,马婧等,河北医科大学研究生学院,承德医学院研究生院,河北省生殖健康科学技术研究院河北省生殖医学重点实验室
有研究报道,目前我国不孕不育症发病率接近15%,其中约50%与男性因素有关[1]。的因素包括内分泌激素失调和精液质量下降。硒在男性生殖系统中发挥着重要作用,硒能促进睾酮合成并参与精子的发生及成熟等过程。人体中25%~40%的硒集中在生殖系统,机体硒水平对男性生殖功能和精液质量产生影响[2]。本文综述了微量元素硒与男性精液质量相关研究的进展。
一、硒的生物学特点
硒是哺乳动物必需的微量元素,人体不能自行合成硒元素,只能通过饮食摄入来补充。硒主要在小肠吸收,随后进入血液被红细胞摄取,谷胱甘肽还原酶将硒还原为硒化氢,与血浆蛋白结合形成硒蛋白,在体内发挥生物学功能。在人体内硒通过合成硒蛋白发挥抗炎和抗氧化作用,维持男性生精微环境的平衡。多肽链中含有硒代半胱氨酸(Sec)的蛋白质被定义为硒蛋白,在几种辅助蛋白的作用下,硒被转化为硒代半胱氨酰-tRNA[Ser]Sec形式,将Sec以共翻译方式插入多肽链中。人类含有25种硒蛋白,其中谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、硫氧还蛋白还原酶(TXNRD)和碘甲状腺原氨酸脱碘酶(DIO)是重要的氧化还原酶。
二、硒的生物学作用及相关机制
1.硒的抗氧化作用:硒通过合成硒蛋白发挥抗氧化作用。硒蛋白中有五种GPx:胞质GPx(GPx1)、胃肠特异性GPx(GPx2)、血浆GPx(GPx3)、磷脂氢过氧化物GPx(GPx4)和嗅觉上皮与胚胎组织特异性GPx(GPx6),这些是人类抗氧化防御系统中特征明确的主要硒酶。GPx1-3催化过氧化氢和有机氢过氧化物的还原,而GPx4可以直接还原磷脂氢过氧化物和胆固醇氢过氧化物。
TXNRD是含硒吡啶核苷酸-二硫化物氧化还原酶家族的一员,是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)依赖的包含黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)结构域的二聚体硒酶。TXNRD、硫氧还蛋白(Trx)和NADPH构成了硫氧还蛋白系统,这是一种存在于所有生物体内的细胞氧化还原系统。TXNRD通过控制Trx活性和氧化还原状态控制细胞增殖、细胞存活和凋亡,TXNRD是机体内唯一已知能还原氧化型Trx的酶,在生物对氧化应激的反应中起着至关重要的作用。硒蛋白TXNRD1能减弱H2O2的氧化应激损伤。
DIO家族是一类包含折叠二聚硫氧还蛋白的硒蛋白,能够催化碘甲状腺氨酸还原性脱碘,直接参与甲状腺激素代谢。DIOs主要分为DIO1、DIO2、DIO3,三者高度保守的活性位点均含有Sec,对维持酶活性至关重要。其中DIO1同时具有外环和内环脱碘作用,可以催化T4转化为T3、T3转化为T2;DIO2主要催化外环脱碘将T4转化为T3;DIO3主要通过内环脱碘抑制T3,将T4或T3转变为无活性的rT3或T2,三者构成甲状腺激素完整的调节系统。
2.硒与生殖内分泌:雄性生殖细胞产生精子的过程依赖于正常的支持细胞功能和间质细胞分泌的睾酮(T)。T是男性生殖的主要性激素,其浓度与精子参数呈正相关,男性机体内高T水平是精子发生的必备条件[3]。相关研究发现,硒可以通过调节细胞氧化应激以及细胞周期和凋亡相关基因的表达来影响睾丸间质细胞的增殖和凋亡。硒还可以通过激活ERK信号通路及其下游基因(StAR和3β-HSD)的表达来促进睾丸间质细胞对T的生成
作用[4]。毕慧玲等[5]研究发现,不育男性血清硒水平低于健康男性,血清黄体生成素(LH)、卵泡刺激素(FSH)和泌乳素(PRL)均高于健康男性。Ol-uboyo等[6]研究显示,不育男性血清硒和血清T水平均低于正常生育男性,血清T与硒浓度呈显著正相关。
芳香化酶P450是一种催化雄激素转化成的限速酶,其水平升高会导致总T和游离T水平降低以及血清雌二醇(E2)水平升高,而升高的E2水平又通过HPG轴的负反馈调节进一步降低T产生[7]。有研究显示,硒作为一种抗氧化剂可降低芳香酶水平并增加T[8]。结果表明,给缺硒动物补充硒能保护睾丸免受活性氧(ROS)的侵害,提高血清T浓度。临床实验表明不育男性服用含硒抗氧化剂,血清中的T水平明显增加,补硒能提高男性生育能力[9]。
3.硒与细胞因子:硒和硒蛋白具有抗氧化作用和抗炎特性。NF-κB和MAPK信号通路负责调节细胞因子、趋化因子的表达,是炎症过程中必需的免疫介质[10]。Zhang等[11]研究发现,硒可以通过抑制NF-κB和MAPK的激活来抑制细菌脂多糖诱导的乳腺上皮细胞的炎症反应。Wang等[12]研究发现,硒通过TLR2、NF-κB和MAPK信号通路下调金黄色葡萄球菌刺激的牛乳腺上皮细胞中炎症介质TNF-α、IL-1β和IL-6基因的表达。因此,我们认为缺硒会通过影响相关硒蛋白合成导致细胞内蛋白质折叠功能障碍,造成内质网应激和炎性因子分泌增加。另一方面,炎症又会降低硒蛋白表达,导致机体氧化应激水平升高,从而进一步加重炎症。
4.硒拮抗重金属生殖毒性:Alharthi等[13]研究表明,镉对雄性动物具有生殖毒性,能够抑制T产生,刺激氧化应激和炎性细胞因子产生、导致DNA损伤和生殖细胞凋亡,最终降低精子数量和运动能力。硒可以通过PPAR-γ/PI3K/Akt途径抑制镉的积累,拮抗镉引起的细胞凋亡,并改善镉暴露导致的氧化应激状态[14]。Nenkova等[15]研究发现,少弱精子症男性精浆中铁含量明显高于健康男性,而硒含量降低、丙二醛升高和谷胱甘肽降低,说明精浆中铁过多和硒减少通过氧化应激降低了精液质量。铁作为促氧化剂,能够催化O2-和H2O2形成OH自由基,精子质膜由于含有高比例的多不饱和脂肪酸最易受到OH攻击而发生脂质过氧化,导致精子功能障碍。外源性硒通过合成硒蛋白来减轻铁对男性生殖系统的毒性。铅暴露会导致氧化应激,引发炎症、热反应和自噬,造成睾丸损伤和生精障碍[16]。硒能够通过增强抗氧化系统和抑制炎症改善睾丸组织损伤,拮抗铅对男性生殖系统的毒性[17]。Cerklewski等[18]研究发现,硒和铅具有拮抗作用,适量补充膳食硒可缓解铅对大鼠的毒性。Li等[19]研究显示,膳食硒补充剂通过增加硒蛋白的表达来降低动物血清中的铅水平,并减轻铅暴露诱导的NF-κB通路的激活。
三、硒与精液质量
1.临床研究现状:有研究表明,血液硒低水平的不育男性其精液质量较差,补硒可以改善精液质量[20]。张凤凤等[21]研究显示,男性血清硒与精浆硒含量呈正相关,正常男性血清、精浆硒含量均高于不育男性,给少弱精子症患者补硒可明显改善精子活力、浓度和形态。周琦等[22]研究发现,精浆硒水平、GPx4mRNA与精子浓度、活力呈正相关,少弱精子症患者精浆硒水平和GPx4mRNA显著低于正常男性。Akinloye等[23]研究发现,少精子症患者血清硒、精浆硒浓度均低于正常健康男性。张凤凤等[24]研究发现,富硒地区男性精液质量(精子活力、浓度)较非富硒组高,精子畸形率和DNA碎片率低于非富硒组。精子DNA碎片率与精子活力和形态呈负相关,其水平过高影响精子的受精能力[25]。研究还显示,健康男性精子顶体酶活性高于少弱精子症患者,补硒可以提高精子顶体酶活性[26-27]。Be-hne等[28]对四代低硒饮食雄性大鼠的研究发现,随代数增加,大鼠血清T水平明显下降,睾丸质量降低且形态异常,精子数量减少,畸形精子数增加,而补硒可以得到有效的改善。
精浆中ROS是精子获能、顶体反应和精卵融合所必需的,高水平的ROS破坏精子质膜的流动性和精子核中DNA的完整性,损害精子的受精能力。脂质过氧化的产物丙二醛(MDA)可反映精子过氧化损伤程度。焦瑞宝等[29]研究发现,硒能够降低精子脂质过氧化水平,精浆硒与精浆MDA水平呈负相关。Nenkova等[15]的结果表明,男性精液质量差的精浆硒含量明显低于健康男性。
另外,精液硒过高可能影响精液质量。蔡文娟等[30]的研究显示,精子密度与精浆硒水平呈正相关,正常生育男性呈正态分布,机体硒水平降低会导致生精障碍,升高则破坏精子结构。Seyedi等[31]给健康金鱼饲喂硒纳米颗粒,结果显示高浓度硒组精子质量下降,精子DNA损伤明显增加。
2.硒影响精液质量的作用机制:硒对精子的生物学作用主要通过硒蛋白实现。硒以硒代半胱氨酸(Sec)形式参与构成硒蛋白,在睾丸中发挥作用的硒蛋白主要是GPx4、硒蛋白P(selenoproteinP,Sepp)和载脂蛋白E受体2(ApoER2)[32]。在附睾中发挥作用的有GPx1、GPx3和GPx4。它们在精子发生和成熟过程中保护精子免受过量ROS损伤。
GPx4是睾丸中含量最多且最重要的硒蛋白,在雄性生殖中发挥抗氧化功能。它是目前发现唯一可以特异清除细胞膜上磷脂氢过氧化物的硒蛋白。GPx4有胞质型(cGPx4)、线粒体型(mGPx4)和核型(nGPx4)三种类型。cGPx4位于睾丸和附睾上皮,发挥抗氧化功能。mGPx4位于精子中段线粒体膜上,在GPx4中占比最大。nGPx4位于精子核,可通过氧化鱼精蛋白硫醇,促进精子成熟过程中核染色质的浓缩及稳定。GPx4对精子质量具有生物标志物作用。Foresta等[33]研究发现,不育男性精浆GPx4活性远低于健康男性,GPx4表达水平与精子活力和精子浓度呈正相关,与畸形率呈负相关。
Sepp是一种血浆蛋白,由肝合成分泌入外周血后,结合于外周组织相应受体。Sepp含有长N端和富硒短C端两个结构域,它在雄性生殖中的作用是向睾丸运输硒和抗氧化,其C端分泌硒被组织细胞摄取,合成组织必需硒蛋白维持正常生理活动,N端片段结合到细胞膜上发挥抗氧化作用。缺乏Sepp或ApoER2会阻碍硒供应通路,影响硒蛋白生成,降低精液质量,从而导致男性不育[34]。相关研究表明,精浆Sepp是继GPx4后一种新的精子质量标志物。Michaelis等[35]研究发现,血清Sepp参与支持GPx4合成时的硒供应,而精浆Sepp发挥保护精子结构的作用,精浆Sepp浓度与精子密度和活精子百分率呈正相关。硒蛋白P也是反映不育男性补硒的敏感指标,它具有对硒耐受缓冲能力高,补硒时相对不易达到平台期的优点。
ApoER2主要位于睾丸支持细胞,是一种细胞表面膜受体,它的作用是摄取由肝分泌至外周血中的Sepp。Sepp分为全长型和短型,ApoER2介导全长Sepp的吸收,确保睾丸组织最大限度地吸收硒。卢东赫等[36]研究发现,敲除ApoER2基因的小鼠GPx4表达下降,精子活力下降,精子畸形率增加。
GPx1、GPx3和cGPx4是由附睾上皮细胞表达的胞质酶,其中GPx3是附睾中最丰富的GPx,占附睾GPx的95%以上,而GPx1和cGPx4低表达。GPx3表达量从附睾头端到尾端依次递减,保护精子细胞和附睾组织免受过氧化损伤[37]。
四、精液中硒与锌的相关性微量元素
锌与硒具有相似的生物学作用,包括抗炎活性、抗氧化作用和调节性激素水平等。临床研究表明,不育患者精浆中锌和硒含量低于健康男性[38]。健康和不育男性的精浆锌和硒水平呈正相关。韩瑞钰等[39]、洪烈城等[40]对成年男性精浆进行分析发现,精浆锌和硒水平呈正相关。Camejo等[41]研究发现,男性精浆中锌与硒水平呈正相关,表明精浆中锌、硒在男性生殖中很可能具有协同作用。Xu等[42]检测新加坡男性血液和精浆中的锌和硒浓度发现,血液和精浆中硒与锌浓度间存在显著相关性。Türk等[43]研究发现,在少精子症男性精浆中的锌与硒水平低于健康男性,且同一个体精浆锌、硒水平同向变化,精浆锌、硒水平与患者机体抗氧化状态呈正相关。Behne等[44]对不育男性的精浆进行分析也得到了同样的结论。由于精浆中硒和前列腺分泌的锌浓度之间呈正相关,故前列腺可能在硒的分泌中起重要作用。
最近研究证实,锌转运蛋白SLC39A8可以转运硒。SLC39A8又称为ZIP8,是二价金属离子转运体,属于溶质载体家族39中LIV-1亚家族成员。SLC39A8在亚细胞定位为线粒体、溶酶体和细胞质膜。Nebert等[45]研究发现,ZIP8是一种Zn2+/(HCO-3)2同向转运体,可将一个阳离子和两个阴离子作为电中性复合物移动到细胞中。该转运过程消耗能量,以细胞膜两侧的HSeO-3浓度梯度作为动力。Mc-Dermott等[46]研究发现,HSeO-3吸收与ZIP8水平和足够的Zn2+、HCO-3浓度密切相关,Zn浓度和ZIP8表达水平影响ZIP8对HSeO-3的吸收,研究发现ZIP8通过Zn2+/(HCO-3)(HSeO-3)电中性复合体的形式介导细胞对硒的吸收。
五、总结与展望
综上所述,硒是维持雄性生殖能力的重要元素,其生物学功能主要为抗氧化和抗炎特性。硒通过硒蛋白发挥其生物学作用,精浆GPx4和Sepp是良好的精子质量标志物。硒与锌同属第四周期元素,两者联合应用是否会产生“协同”效应还有待深入探讨。通过硒对男性生殖影响的研究,可为男性不育的临床治疗提供参考。
参考文献略。
来源:李悦嘉,刘俊生,毕佳杰,马婧,王树松.硒与精液质量[J].生殖医学杂志,2023,32(03):464-468.