含硒化合物研究进展

含硒化合物研究进展中国新药杂志 2000年第3期第9卷综述作者：郭利恽榴红单位：军事医学科学院毒物药物研究所，北京 100850关键词：硒；硒蛋白；含硒化合物；新药摘要硒是一种重要的食物源抗氧化剂，在体内以硒代半胱氨酸形式参与谷胱甘肽过氧化物酶、碘化甲腺原氨酸脱碘酶等多种蛋白质的形成，具有重要的生理学作用。

含硒化合物具有多种药理活性，HoMePAESe是第1个口服有效的含硒抗高血压药物，ebselen已作为缺血性卒中的治疗药物进入Ⅲ期临床，其他还有抗炎、抗癌等多种含硒化合物在研究之中。

PROGRESS IN STUDIES OF SELENIUM-CONTAINING COMPOUNDSGuo Li Yun Liuhong（Institute of Pharmacology,Academy of Military Sciences,Beijing 100850）ABSTRACT Selenium is an important dietary antioxidant with physiological actions. It takes part in the formation of some crucial proteins such as glutathionine peroxidase,iodothyronine 5'-deiodinase,and thioredoxin reductase in the form of selenocysteine.Some selenium-containing compounds with pharmacological activites have been studied for the potential use in treatment of hypertension ,inflammation,and cancer.KEY WORDS Selenium; Selenoprotein; Selenium-containing compound; New drug硒是人体必需的微量元素，长期以来一直被看作是重要的食物源抗氧化剂，食物中缺硒会引起一系列疾病，如癌症、心脏病、关节炎和免疫系统功能紊乱等。

流行病学调查结果表明适量补硒有益人体健康。

近年来的研究发现它还是一些酶活性部位的基本组成部分，这些酶包括谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)硒酶家族，具有清除氢过氧化物，防止细胞损伤的作用［1］。

因此硒的药理学、生物学和生物化学性质引起了人们的兴趣，含硒药物的开发已成为一个研究热点。

1 哺乳动物体内的硒蛋白哺乳动物体内的硒主要以硒代半胱氨酸(SeCys)的形式参与蛋白组成，SeCys也因其重要性被称作第21个氨基酸。

用Se缺乏大鼠模型和75Se标记物，可测出极低浓度的含硒化合物，目前在大鼠体内已分离出27种含硒蛋白，相对分子质量为8～116ku［2,3］。

主要的硒蛋白有以下几种。

1.1 GPx GPx是哺乳动物体内第一个被证实含硒的蛋白质，分为4种：①经典四聚体GPx，主要存在于红细胞和组织中；②血浆GPx；③主要出现在胃肠道的GPx；④单聚磷脂氢过氧化物GPx，能特异性降解膜结合磷脂氢过氧化物。

1.2 碘化甲腺原氨酸脱碘酶(5′ID)5′ID是一类重要的含硒酶，可调节T3和γT3的合成和其后的代谢。

Ⅰ型5′ID主要催化甲状腺素脱碘成为三碘甲腺原氨酸。

近来又发现Ⅲ型5′ID中也含有硒。

1.3 硫氧还蛋白还原酶硫氧还蛋白还原酶(thioredoxin reductase)是一个含SeCys的黄素酶，能催化NADPH依赖的硫氧还蛋白的还原。

突变的硫氧还蛋白还原酶缺少C终端的SeCys-Gly残基，不能还原硫氧还蛋白，但对其他底物仍保留还原酶活性，表明SeCys是还原硫氧还蛋白所必需的。

1.4 硒蛋白P 硒蛋白P(Se-P)在70年代后期被鉴定为一种与血浆GPx有别的含硒蛋白质。

克隆和测定鼠肝、心和脑的Se-P cDNA氨基酸顺序表明这些基因有10个硒半胱氨酸残基编码。

在动物缺硒过程中Se-P的减少要低于GPx，但给动物补硒时Se-P的增加要先于GPx，尽管Se-P的功能尚不清楚，但其功能更为重要。

1.5 硒蛋白W 硒蛋白W(Se-W)是从补充硒的大鼠肌肉中纯化出来的一种含硒的低相对分子质量蛋白质，有4种不同形式。

1.6 前列腺上皮和精子细胞核中的2种新的硒蛋白在大鼠体内标记75Se，然后用SDS-PAGE 电泳分离，在睾丸精子细胞核中检测到一种特异的34ku的蛋白。

在前列腺的腺体上皮细胞中观察到一个标记相对强的15ku蛋白质，，约占与蛋白质结合物75Se的2/3。

氨基酸分析表明2种化合物均含硒，以SeCys的形式存在。

当硒摄入不足时，其形成优先于GPx，这说明它具有生理意义。

2 具有药理活性的含硒化合物流行病学、生物化学和药理学研究的迅速发展和相互渗透已清楚地表明了硒对人体的重要性，这也进一步推动了对硒同化作用和代谢的生化途径的研究。

一个最明显的例证是美国NIH的大数据库中最近列出了30多个有关硒代谢的项目。

而较鲜为人知的是，在过去的20年间已开展了一些含硒药物的研究，合成了许多有机硒化合物。

2.1 具有抗高血压活性的含硒化合物多巴胺β单氨合酶(DBM)是儿茶酚胺代谢的关键酶，能调节周围肾上腺素能活性。

一些DBM介导的抑制剂和假底物具有抗高血压活性，因而DBM是一个有希望的治疗靶点。

May等［4］据此设计合成了苯基氨乙基硒(PAESe)作为DBM的底物类似物。

PAESe能启动和增殖肾上腺素能小管中的还原型抗坏血酸盐的循环。

体内动力学实验表明，对原发性高血压大鼠模型腹膜下给药时，PAESe具剂量依赖性的抗高血压活性。

PAESe体内药理作用位点是肾上腺素能神经终端。

与其他作用于周围神经系统的药物一样，PAESe 的CNS透过性常会引起不良反应，而且作为高血压这类慢性病的治疗药物最好能口服给药，因此有必要开发同时具高口服活性和低CNS透过性的含硒抗高血压药。

May等［5］对PAESe进行结构修饰，发现苯环羟基化能改变这类硒化物的亲脂性，降低其CNS透过性，并成功地发现了4-OH-α-CH3 PAESe(HOMePAESe)。

HOMePAESe是第1个口服有效的含硒抗高血压药物，但其抗高血压活性持续时间较短，只有3～4 h，因此需多次用药才能维持疗效。

2.2 有抗炎活性的含硒化合物2.2.1 ebselen ebselen是目前研究最广泛的含硒化合物，化学名为2-苯基-1，2-苯并异硒吡咯-3(2H)-酮。

ebselen具有与GPx相似的酶活性，它有多种治疗作用及极低的毒性，尤其是在抗炎和抗氧化方面。

金属硫蛋白(MT)与体内锌的储存和分布密切相关，这一功能源于MT中锌簇的独特性质，它通过氧化还原机制将巯基配体氧化，从而释放出锌。

实验数据表明，ebselen异硒吡咯环上的硒可与MT 中的S-Zn键反应，反应是化学定量的，而且反应非常迅速(t1/2＜1 min)［6］。

尽管ebselen与谷胱甘肽反应更迅速，t＜1 s，但在谷胱甘肽存在下仍可与MT反应，说明该反应在体内亦可进行。

这些发现证明了ebselen新的作用方式，表明ebselen可用于治疗与锌有关的疾病。

该研究结果对今后锌的利用和分布的研究有指导意义。

ebselen还能抑制过氧亚硝酸盐引起的溶血［7］。

过氧亚硝酸(基)是一个极强的生物氧化剂，是炎症反应中的一个毒性介质。

它对巯基、抗坏血酸、脂类、氨基酸和核酸等多种分子都有强氧化性，并能引起DNA链断裂。

ebselen可与过亚硝酸基迅速反应，二级反应速率为2.8×10-6L/（mol*s），从而可抑制过氧亚硝酸基引起的溶血。

目前日本正进行ebselenⅢ期临床试验，以评估其对缺血性卒中治疗效果。

2.2.2 硒代氨基酸Roussyn等［8］比较了ebselen，SeCys和硒代甲硫氨酸(SeMet)与其相应硫化物的抗氧化活性。

研究发现0.1 mmol/L的SeMet和1 mmol/L的SeCys比相应硫化物能更有效地降低50 μmol/L过氧亚硝酸基引起的pKS DNA的开环形式，而且0.1 mmol/L SeMet能抑制75%的DNA单链断裂。

这些研究结果表明含硒化合物，尤其是SeMet比相应硫化物能更有效地保护DNA不受过氧亚硝酸基引起的损伤。

这或许是多种病理条件下(如炎症、吸烟引起的损伤及NO等血管舒张剂引起的毒性等)，蛋白中含硒氨基酸对过氧亚硝酸基引起的基因毒保护作用的基础。

在与过氧亚硝酸基的作用中，含硒化合物二级反应速率比硫代物高100～1 000倍，表明有机硒化合物对抗过氧亚硝酸基的作用是一个多机制的过程［9］。

Briviba等［10］亦研究了上述3种含硒物质对抗过氧亚硝酸基对二氢罗丹明123的氧化作用及4-OH乙酸苯酯的硝化作用的能力。

其中ebselen和SeCys对过氧亚硝酸基引起氧化的保护作用较强，IC50分别为0.2和0.3 μmol/L，而相应的硫化物IC50值达1 mmol/L，几乎高2个数量级。

在对4-OH 乙酸苯酯的硝化作用中，硒化合物也显示了较强的保护作用。

2.2.3 BXT-51072和BXT-51077 众所周知，谷胱甘肽及GPx途径在保护内皮细胞抗氧化中起重要作用，但胞质GPx对超氧阴离子、次氯酸和NO的3种炎症反应介质无活性。

因此Moutef等设计了一些新的具GPx活性的含硒化合物，发现其中BXT-51072和BXT-51077 GPx活性最强，它们能有效抑制TNF-α引起的嗜中性白细胞对内皮细胞的粘连及活化的嗜中性白细胞刺激的内皮对vWf的释放。

当有10 μmol/L上述化合物存在时，上述作用被完全抑制［11］。

研究结果表明，BXT-51072和BXT-51077对TNFα或IL-1引起的病理状态具有治疗作用。

2.3 具有抗癌活性的含硒化合物用动物肿瘤模型进行的实验研究和对人类癌症进行的流行病学研究均提示，硒是影响癌症发生危险性的因素之一。

有关补硒抑制癌症发生的作用机制有不少假说，包括对抗氧化损伤、改变肿瘤的代谢、影响内皮和免疫系统、抑制蛋白合成、抑制特定的酶活性及刺激细胞凋亡等。

Clark等［12］对1 312例有皮肤基底细胞癌和皮肤鳞状细胞癌病史的患者进行了大规模多中心、双盲、安慰剂对照试验。

受试患者分为2组，分别口服200 μg/d硒或安慰剂。

试验初终点为皮肤基底和鳞状细胞癌的复发率，次终点为总死亡率和各种癌症死亡率以及各种癌症的联合发病率。

结果表明，补硒疗法对上述两种癌的发生无明显疗效；但对次终点分析显示，与对照组相比，补硒患者总体死亡率降低，而且总体癌症致死率明显降低，总体癌症发生率及肺癌、直肠癌和前列腺癌的发生率降低，这些结果支持补硒能降低癌症危险性的假说。