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粪菌移植供体和受体如何选择：——两项随机临床试验的结果

谷禾健康

粪菌移植（FMT）这几年很热，表面看，它的逻辑很直白：将健康人的肠道菌群移植到患病者体内，期望借此改善肠道微生态，帮助缓解疾病症状。但是，同样是 FMT，为什么有些人效果明显，甚至症状得到了长期缓解，而有些人却反应并没有达到预期？

其关键在于供体菌群能否在受体肠道定植并长期维持。

定植并不只是看移植后肠道菌群更像供体，而是看供体菌株是否能在受体体内站稳脚跟、稳定下来，并在长期的群落动态中维持。这个过程背后，涉及到很多因素——包括供体和受体肠道环境的相似度、供体菌群的多样性、移植方式等等。

目前，越来越多的研究开始聚焦于供体菌株的定植效率。换句话说，供体菌群是否真的能够在受体肠道环境中稳定生长，功能性地替代或补充原有群落。这是 FMT 成功的一个关键因素。

而定植的成败又受到多方面因素的共同影响，包括微生物物种之间的兼容性、菌株之间的互补性，以及肠道环境本身的特性。在不同的疾病状态下，影响定植效率的因素可能截然不同。

近期的两项大型随机对照试验（FOCUS Trial 和 Gut Bugs Trial）对这两种疾病背景下 FMT 的效果进行了深入分析，其研究结果发表在《Gut Microbes》期刊上。

​研究表明，在溃疡性结肠炎的队列中，供体和受体菌群的相似性越高，定植效果越好；而在肥胖的队列中，更大的相似性反而可能降低定植效率，反而更互补的供体-受体匹配可能更有利。

本文我们将通过这两项试验的数据，探讨影响 FMT 定植效率的关键因素，并分析其如何在不同的疾病背景下产生不同的效果。随着对 FMT 机制的深入了解，未来我们也许能在个性化医疗的框架下，根据患者的疾病背景和微生物特点，更精确地选择供体和设计治疗方案，从而提高 FMT 的疗效。

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01
就算没有供体配对表，也能用菌株把谁给了谁反推出来

许多FMT 研究会先用群落层面的指标（如 PCoA、α 多样性）说明受体菌群是否更像供体。但这类指标回答的仍是整体相似性问题。尤其在单供体 FMT 中，供体来源相对明确。

在多供体 FMT 设计的实际应用中，还有更棘手更具体的问题：

• 多供体 FMT 之后，从供体带来的菌株到底留下来了多少？
• 留下来的那些又更可能来自哪个供体？

后面所有“哪些因素影响定植”的统计分析，都是围绕这个问题展开的。本章先把作者怎么定义与计算定植效率讲清楚。

多供体FMT第一道坎：究竟谁给了谁？

单供体 FMT 比较直观：受体出现一个新菌株，大概率来自那位供体。

但在溃疡性结肠炎(UC) 的 FOCUS 试验里，每次用的是 4–7 位供体混合。于是会出现两个麻烦：

1. 受体里出现的某个菌株，到底来自哪位供体？
2. 同一个物种在多个供体都有，但菌株不同；只看物种层面没法追来源。

所以作者先做了一个基础动作（逻辑很简单）：

把受体治疗后样本里的菌株，拿去和每位供体的菌株做DNA 相似度比对，足够像就可以算供体匹配菌株（donor-matching strain）。

再统计一个受体样本里，能匹配上的供体菌株有多少——这就是后面要用到的定植相关指标的基础。

怎么“用菌株匹配”拼出每个受体的供体来源

这一步相当于在反向破案。

先定一条线——多像才算同一菌株

作者用 StrainPhlAn3 估计每个样本在每个物种里的“主导菌株”，再算菌株间 DNA 距离，并做了归一化（不同物种的菌株差异天生不一样，不能直接比）。

下图对比了两类距离：

• 同一个人不同时点的样本（粉色，应该更像）
• 不同人之间的样本（灰色，通常更不像）

然后画了一条阈值线：0.2。
作者把距离 ≤0.2 当成是“同一菌株/高度匹配”的层级。

注：这条线很重要，因为后续所有“某受体匹配到某供体菌株”的判断，都建立在这个阈值上。

不同队列/测序条件下最优阈值不同，且优化阈值能显著提升配对预测的整体表现

你可以把它理解成：作者先用数据告诉你，同一个人的前后样本（或者同来源）通常会落在怎样的距离范围，再在这个分布上划一个相对保守的界限，用它来决定是不是同一株。

安慰剂组里也会出现看似匹配的噪音，所以要剔除模糊供体菌株

你会注意到一个事实：安慰剂组里也可能出现一些供体匹配菌株 ——这显然不能被解释为真的做了 FMT。这类匹配可能来自背景噪音、算法阈值的误差、或某些菌株本来就在群体里很常见导致碰巧接近。

所以作者在 Figure 1b 做了关键一步：

把安慰剂组里出现的这些模糊供体菌株（ambiguous donor strains）当作噪音来源，从 FMT 组数据里移除，再重新画热图。这样就尽量避免把“背景共有菌株”误判成“FMT 导致的定植”。

这也是多供体、菌株匹配分析里比较严谨的一点：不是匹配上了就算，而是还要问一句，在没有 FMT 的情况下，这种匹配会不会也出现？

反推每个受体可能接到了哪些供体

剔噪后，下图统计每个受体匹配到的菌株分别来自哪些供体，用不同颜色表示不同供体贡献。

FOCUS 的 FMT 组里，28/32 名受体在 8 周能检测到“只在 FMT 组出现且基线不存在”的供体匹配菌株。
也就是说：大多数人确实能看到来自供体的新菌株信号。

在结果里把定植拆成了两类：新增与替换

同样叫“定植”，机制可能不同。

对每个发生定植的物种—菌株事件，看受体基线有没有这个物种：

• 替换（replacement）基线就有这个物种 → 供体菌株可能替代了受体原来的同种菌株
• 新增（novel）基线没有这个物种 → 供体带来的是受体原本缺失的成员

注： 这两类在生态学上差别很大：

替换意味着同物种内的菌株竞争、基因型差异、以及原有菌株的生态位被重新占据；

新增更像是受体原来缺失的成员被补齐，或者说受体生态系统里存在可被填补的空位。

这一步很必要，因为它会影响你怎么理解后面供受体相似/不相似：

• 如果主要是替换，供受体在物种层面可能本来就更像；
• 如果主要是新增，供受体的互补性（差异）可能更重要。

这也解释了为什么后面在不同疾病队列里，相似性指标的方向可能不一样。

那么，“定植效率”在本文里到底是什么

把“能住下来多少菌”变成一个数字。

当研究人员能数清，受体里到底出现了多少个“可追踪的供体匹配菌株事件”后，就能把它汇总成一个可建模的因变量：

供体的定植效率（engraftment efficiency）。

注：可以粗略地理解为供体带来的、能被追踪到的菌株，在受体体内“留下来”的程度。

后面所有模型（相关性、线性模型、线性混合模型）基本都是：用 定植效率 当结果，看看它和哪些因素有关。

到这里，作者先解决了“没配对表也能继续分析”的卡点。接下来进入论文真正想回答的核心：

哪些因素决定菌株能不能定植？

这种规律在不同疾病人群里是不是完全不同？

02
两项随机试验：UC 与肥胖队列验证“谁能定植、为什么”

两个队列：UC vs 肥胖

作者选了两项双盲、随机、安慰剂对照的多供体 FMT 临床试验：

• FOCUS Trial（UC，溃疡性结肠炎）
• Gut Bugs Trial（肥胖）

为什么要用两项试验来说？

这里研究人员认为，如果“哪些因素决定定植”是一条普遍规律，那么换一个疾病队列也应该差不多；如果规律会变，那说明定植机制是队列/疾病特异的。

FOCUS：强干预、长疗程、但测序相对浅

FOCUS试验对象：患有溃疡性结肠炎（UC）的成年人。

FOCUS（UC）试验采用多供体粪菌制备的灌肠剂及胶囊，给UC患者的治疗方案很猛：

• 先做一次结肠镜FMT灌注
• 接着 8 周内做 40 次灌肠
• 治疗前有肠道准备，但没有抗生素预处理
• 每位受体一次治疗用 4–7 位供体混合（总供体 n=14），而且不同受体的供体组合并不相同。

采样与数据方面，作者为了让前后对比简单且可比，主要选了：

受体：基线 + 8 周（FMT 组与安慰剂组）

供体：个人供体样本 + 混合供体批次样本

对菌株来说，这是一个供体数量可变、竞争更复杂的输入环境。

Gut Bugs：供体数固定、胶囊给药、测序深

Gut Bugs Trial是另一种更标准化的多供体：

• 连续两天，共28粒双层包裹耐酸胶囊
• 同样做肠道清洁，没有抗生素预处理
• 每位受体固定接受4位同性别匹配供体（供体总库 n=9），供体数不随受体改变

采样时间点：基线与6周（尽量对齐“即时干预后”）。

这些结构差异会怎么影响定植效率？

两项试验虽然都叫多供体，但 FOCUS 的结构更像供体数量可变的混合生态输入，Gut Bugs 更像供体数量固定的标准化输入。

在 FOCUS 里，受体面对的是 4–7 个供体生态位的竞争，而且批次大小（batch size，即每位受体的供体数量）在模型里被作者作为固定效应单独纳入（因为它会影响每个供体成分能否留下来）。

在 Gut Bugs 里，供体数恒定为 4，所以作者明确说明：不把 batch size 当作固定效应。

这会让后面的相关性（比如β多样性与定植效率的方向）更可能呈现队列差异。

再看分析结构：为什么FOCUS能盲法预测配对，而Gut Bugs更多是验证

Methods 里还特别强调了一个分析流程上的差异：

FOCUS 试验：作者在一开始不知道真实供体—受体配对的前提下，先用供体菌株匹配去反推每个受体可能用了哪些供体（盲分析）。之后才从原试验作者处拿到真实配对，用于验证与后续分析。

Gut Bugs 试验：真实配对关系在此前已发表，因此无法再做同样的盲法预测；它在该文章中的角色更像是验证集，验证这套菌株匹配框架在另一种疾病队列里是否还能工作、结论是否一致。

FOCUS更偏向从0推断供体贡献，Gut Bugs更偏在已知答案下验证规律是否可迁移。

03
核心发现两队列不一样：FOCUS 更像兼容性，Gut Bugs 更像补缺口

FMT的定植不是供体越强越好，也不是受体越空越好，而是供体携带的菌株库、受体基线生态位，以及两者的匹配关系共同决定。

同样是健康供体，有的人就是更容易送进去

很多人会以为：多供体混在一起，最后效果应该差不多“平均掉”。但原文首先用数据把这个想法打破：供体之间的平均定植效率差异显著（p＜0.001）。

更直观的是 FOCUS（UC）队列里两个常见供体的对比：

• D043 对其受体的平均定植效率约 15.73%
• D031 约 4.92%

可以看到供体之间差异显著，比如说FOCUS里面：D043、D053 高，D033、D040 低；Gut Bugs里面：DF16 高、DF12 低。

而且这两位供体都被大量使用（分别对应 n=29、n=26 个受体）。这意味着：不是谁用得多谁就看起来强，而是供体本身确实存在可重复的可定植性差异 。

反转：用“匹配度”量化后，两队列规律不同

这个供体适不适合这个受体，它不靠主观印象，在这里研究人员用β 多样性把匹配变成可计算、可检验的量，并发现两队列的关键信号落在不同层面。

在 FOCUS（UC）队列中，供受体的功能谱越接近，供体菌株越容易留下来：

• 供受体功能 β 多样性（COG 的 Bray-Curtis）对定植效率是显著负向影响（b = -68.7, p = 0.034）。换句话说：差异越大越不利，越相似越有利。

研究人员还进一步做了“按单个 COG 类别差异”去解释的线性模型，但没有找到某一个功能单独驱动的证据，因此提出更合理的解释：这更可能反映的是整体功能的互补性/匹配，而不是某一个功能类别单打独斗。

在 Gut Bugs（肥胖）队列中，功能 β 多样性并没有显著影响定植效率（下图显示相关性不显著）。也就是说，至少在这个队列与这套数据里，“功能越像越好”并不是主导信号。

但 Gut Bugs 的匹配信号并不是不存在，而是体现在更接近缺口的指标上：

• 物种层面的 Jaccard β 多样性（按“有/无”来算差异）在 LMM 中呈显著正向效应（b = 15.3, p = 0.031）：供受体在“物种存在/不存在”层面越不一样，定植效率越高。

Jaccard更像在问：受体缺不缺这个物种席位。缺得越多，供体带来的成员越容易补进去。

简单来说，就是UC 队列更像功能上别差太远更容易留下（兼容性/匹配）；肥胖队列更像物种上更不一样反而更容易留下（互补性/空位）。

这不是一句话能简化的供体筛选公式

到这里你已经知道为什么会被概括成相反规律：FOCUS(UC)更强调兼容性/匹配（尤其功能层面），Gut Bugs（肥胖）更像互补性/空位（物种有无层面的缺口）。

但这不等于能把它简化成一个选供体公式。下一章节的P/B模型会提示：供体强弱不仅是供体自身属性，还会受受体本身的影响（存在交互项）。换句话说，匹配本身就是关键变量。

04
超级供体不只是人，更可能是一种菌群类型的信号

原文还提到 D043 有一个很醒目的特征：

它是所有供体里面唯一的一个，平均 Prevotella/Bacteroides（P/B）比 > 1（也就是 Prevotella 更占优势）的供体，这个特征在一些研究里被联系到所谓“超级供体”现象。作者在这里比较谨慎：他们并不武断地说D043 就是超级供体，而是提醒你，它被用得多，也可能本身更容易定植。

α多样性不是越高越好，更像一个最低门槛

很多 FMT 文章都喜欢讲多样性，但这篇文章的结论更接近真实世界：多样性有用，但不是线性万能解释。

在 UC 的 FOCUS 队列里，作者观察到一个挺像门槛的现象：当供体 α 多样性（Shannon）比较低（大约 < 2.5）时，供体—受体配对更容易出现 0% 定植效率。

图中比例差异很明显：低于 2.5 时 86.5% 配对为 0%，高于 2.5 时下降到 44.9%.

也可以这样理解，供体群落太单薄，可输出的菌株本来就少，想在受体里留下来更难。

关键是：当供体多样性在常见范围内时，供体多样性与定植效率并没有稳定线性相关（FOCUS：p = 0.955；Gut Bugs 也未显著）。研究人员还强调，两项试验里都出现过“受体 α 多样性反而高于供体”的情况。于是，简单用“供体更丰富→就更能定植”来解释就站不住了。

P/B 比：一个很能用的群落标签（供体端与受体端）

作者用了一个相对好理解、也常用于描述群落结构的指标：Prevotella/Bacteroides 比例（P/B 比） 。有的人肠道菌群里 Prevotella 占优势，有的人 Bacteroides 占优势。

在两项试验的线性混合模型（Figure 6）里，P/B 比给出了比较稳定的信号：

供体 P/B 比越高，定植效率越高 FOCUS（b = 6.28, p = 0.023），Gut Bugs（b = 3.83, p = 0.036）。

但 P/B 比并不是说，供体越偏 Prevotella 越好这么简单。

受体端与交互：同一供体，在不同受体身上不一定一样

模型同时显示：受体端的 P/B 比、以及供受体之间的组合关系，会显著改变这种供体优势的作用方式。

首先看 Gut Bugs（肥胖）队列：受体 P/B 比对定植效率是显著负向的（b = -0.424, p = 3.77×10^-3）。这意味着在这个队列里，受体本身越偏 Prevotella（P/B 越高），总体上越不利于供体菌株定植。可以理解为：当受体群落已经更偏向某一类“Prevotella 型结构”时，可被外来菌株占据的生态位更少（或同类竞争更强），因此总体定植更难发生。

再看 FOCUS（UC）队列：作者不仅看到供体 P/B 的正向主效应，还看到了一个显著的供体×受体 P/B 交互项（b = -0.899, p = 0.017）。

交互项为负的意思是：偏 Prevotella 的供体并非对所有受体都同样有效；当受体本身也偏Prevotella 时，供体的这种优势更可能被抵消，甚至变成同生态位的竞争。

可以这样理解：供体端的某些群落结构会加分，但受体端也会把关，而且不同疾病背景下，把关方式不一样。

05
个性化 FMT 的落地方案

总体思路：对的人 + 对的生态位规则

肠道菌群检测报告可以作为个性化 FMT 的入门级决策与随访工具：一方面用于治疗前分层与配对，另一方面用于治疗后量化是否定植、改了什么，并将结果回收为下一轮配对的证据。

该研究作者甚至强调应建立针对每种疾病的特异方法学，并提出 FMT 的真正潜力应以个体化医学实现：根据疾病/亚型，把受体与一个或多个最可能带来有益菌定植的供体进行配对。

这意味着：

同一份菌群报告，在不同疾病里“怎么解读、怎么用来配对”，规则不应相同。

个性化 FMT 的核心是两件事：

• 先用检测把受体分型（生态位画像）
• 再用检测把定植与改变量化（形成可复盘的证据）

这里的落地流程（四步闭环）：

筛受体 → 筛供体 → 做匹配 → 评估与复盘

治疗前——患者分层（用哪套匹配方案）

一份肠道菌群检测用于分病种策略选择，同时缩小供体候选池：

• 菌群平衡

把菌群平衡指标作为受体“微生态脆弱程度”的一个粗筛维度，用于确定是否需要更强的干预（如多次给药、路线选择、随访更密集等），以及作为后续是否改善的评估指标之一。

• 菌群多样性

把多样性作为“受体可被改造程度/生态位可用性”的基础变量。前面的研究也讨论到，跨疾病的 Meta分析中受体 α 多样性与定植常存在关系，但在不同队列呈现不同交互与权重，所以不能只用一个阈值做所有病种的决策，更合理的是在某病种人群里建立自己的判读边界。

• 关键物种缺失

哪些常见核心菌群、产丁酸相关菌、黏液层相关菌、有益菌等缺位，决定了后续更偏向新增还是替换。

简单来说，先别急着挑供体，用检测回答：这个受体的底盘是缺位型还是紊乱型，以及属于哪种疾病队列的生态规则。

供体筛选：从安全合格走向微生态特征可量化

传统供体筛选主要是安全（病原体/寄生虫等），而该研究认为，供体的物种组成、功能结构，以及与受体的互补/相似关系，会影响定植效率。

因此供体筛选至少要增加两层可量化标准：

基础质量指标：供体的 α 多样性、关键结构特征（例如 P/B 比在研究里被作为指标之一，也可以同时用其他的相关指标）。

报告列出多种有益菌（如 Lactobacillus、Bifidobacterium等）的丰度与检出情况，可作为供体是否具备可提供的功能模块的证据（例如 产丁酸相关菌群）。

有害菌总体是否过高、以及抗生素耐药风险评估等，可作为长期可用供体库管理的一部分。

供体稳定性：如果供体多次采样，观察其菌群波动（稳定供体更利于可复现）。

供体受体匹配：建立按疾病分轨的匹配规则

该研究给出的最重要启示，是同样的供受体差异度指标，在不同疾病队列里方向可能相反：

炎症性肠病类疾病（更强调功能兼容）

匹配优先级：供受体在功能维度不要差太远（避免来者水土不服），同时供体能补足受体缺失的关键菌群。

可以用谷禾检测报告里的菌群平衡、多样性等指标先做受体分层。炎症类可考虑供体中抗炎/屏障模块相关指标更好的（例如肠道屏障、LPS等指标），并避免在受体本已存在风险提示的方向上进一步加重。

屏障不足者在方案上更强调先稳环境再引入，并把屏障改善作为疗效评估的一部分，而不只追求菌的变化。

如果条件允许，可以用宏基因组做供受体功能匹配。

代谢类疾病（更强调生态位空缺）

匹配优先级：在安全与稳定的前提下，供体应能提供受体缺失的菌群模块；供受体在物种组成上适度拉开差异，可能更利于新菌株进入。

对多供体方案，可进一步用供体间互补减少内耗，避免多个供体在同一生态位高度重叠、彼此竞争导致有效输出下降。

匹配不是一个公式，而是一个分病种的规则库。

当疾病队列的生态位规则复杂、且个体差异大时，多供体更像提高覆盖率的工程策略；但最终仍需靠检测把贡献拆开、把有效组合沉淀下来。

治疗后评估——用同一套指标呈现是否定植

随访时不只看整体更像谁，还可以拓展一些：

• 供体匹配菌株出现了多少？来自哪些供体？
• 主要是替换还是新增？
• 定植效率与症状/指标改善是否同向？若不同向，提示“定植≠疗效”，需要转向“关键功能/关键菌株”视角优化方案。

这一步形成反馈：把这位患者用什么供体组合更容易定植沉淀为可复用规则，推动下一次配对更精确。

注：做前后评估要尽量保持同一检测平台与标准化流程。

06
结 语

• FMT的关键不仅是移进去，还有能不能定植。
• 供体确实有强弱差异，但强弱不一定等于多样性更高，可能与菌群结构类型（如P/B）有关。
• 供受体关系可能需要按疾病分策略：溃疡性结肠炎更像看兼容性（尤其功能相似），肥胖更像看互补与缺口。
• 未来更可能走向“分病种 + 个体化匹配”的FMT设计，而不止是一套供体标准通吃。

这项研究真正的价值，不只是告诉我们某个供体更强，而是把FMT推进到更精细的层面： 从看群落像不像推进到追踪菌株能不能留下来，并提示不同疾病人群的肠道微生态规则不同。

当我们开始用整个肠道微生态的思路去理解FMT， 就不仅是找一个最强供体，未来更可行的路径是：分病种建立可验证的匹配策略，把治疗做成一套可测量、可比较、可迭代的闭环：治疗前的受体分层，治疗中的供受体匹配，治疗后的定植追踪与反馈，从而让 FMT 更接近可计算的精准干预。

主要参考文献

Behling, Anna H., et al. “Cohort-specific determinants of donor strain engraftment following multi-donor faecal microbiota transplantation in two randomised clinical trials.” Gut Microbes 17.1 (2025): 2597628.

硒的生理功能、缺乏危害，与肠道微生物群的互作及补充策略

谷禾健康

硒（Selenium）是一种人体必需的微量元素，参与多种生理过程，是多种活性酶和蛋白质的重要组成部分。它在抗氧化防御、免疫调节、甲状腺激素代谢、心血管保护以及神经系统功能甚至生殖能力维护中发挥着关键作用。

适量的硒对于维持人体健康至关重要，而其缺乏或过量都会对机体造成负面影响。硒缺乏被证实与多种疾病密切相关，如克山病、卡斯钦-贝克病、甲状腺功能障碍、免疫力下降和某些癌症。缺硒会削弱机体的抗氧化能力，导致活性氧的过量生成，从而引起细胞损伤与慢性炎症反应，最终增加多种代谢及心血管疾病的风险；而过量摄入则可能引起硒中毒。

近年来，越来越多的研究发现，硒与肠道微生物群之间存在密切的双向调节关系。约四分之一的肠道细菌含有编码硒蛋白的基因，如梭菌和肠杆菌。同时硒作为多种细菌酶的重要辅因子，影响其代谢功能；硒还对病原菌（如大肠杆菌）具有特定的抗菌活性，同时提高具有潜在保护作用的有益菌水平。

肠道菌群能够代谢多种无机和有机硒，过量细菌摄取硒可能导致宿主硒蛋白缺乏，部分细菌还会通过硒来改变致病性。并且硒与肠道微生物群的作用在炎症性肠病（IBD）、癌症、甲状腺功能障碍、糖尿病、心血管疾病和神经发生性疾病等疾病中存在重要影响。

在此背景下，科学合理的硒补充显得尤为重要。日常生活中，主要的硒来源包括富硒粮食、巴西坚果、海产品、动物内脏、蛋类及蘑菇等天然食物；此外，还可以通过富硒酵母、有机硒补充剂、硒强化食品等途径进行补充。然而，硒的安全剂量范围较窄，长期过量摄入可能导致中毒反应，因此补硒应遵循个体化、适量与安全的原则。

本文将系统探讨硒的生理功能、缺乏及过量危害、其与肠道微生物群的相互调节机制以及其与肠道菌群协作在疾病改善中的潜在作用，并总结安全有效的补硒策略，旨在为理解硒的健康作用机制及临床应用提供全面的参考。

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硒在人体的生理作用

硒（Selenium）作为一种人体必需的微量元素，扮演着至关重要的角色，其生理作用涵盖多个方面。它不仅是多种生物活性酶和蛋白质的组成部分，如谷胱甘肽过氧化物酶和硫氧还蛋白，还在抗氧化、免疫防御、甲状腺功能调节、心血管保护以及糖代谢调节等方面发挥着重要作用。硒主要以体内的硒蛋白形式发挥其生物功能，以下是硒在人体内的主要生理功能：

硒及其作用机制的促进健康效应

1
抗氧化功能

证据较充分

研究表明，近一半的硒蛋白具有抗氧化功能，包括谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）、硫氧还蛋白还原酶（TrxR）、碘甲状腺原氨酸脱碘酶 (DIOs)、硒蛋白P、硒蛋白M、硒蛋白H、硒蛋白O和硒蛋白V。

▸ 硒可将过氧化物转化为无毒性的氧化状态

硒通过直接、间接和联合作用三种机制发挥抗氧化作用。作为GPX的重要组成部分，硒通过催化谷胱甘肽（GSH）还原为氧化形态（GSSG），将有毒过氧化物转化为无毒的羟基化合物，从而将H2O2分解为H2O，保护细胞和组织免受过氧化物损伤。

硒蛋白还与细胞膜表面的肝素结合，有效抵抗过氧化物如过氧化亚硝酸盐。在间接作用中，硒蛋白促进其他抗氧化酶如GPX和TrxR的表达与活性，这对保护细胞（如线粒体、微粒体和溶酶体）尤为重要。

过氧化物酶在人体内过氧化氢去除中的作用

▸ 硒还与维生素E有协同作用

此外，硒与抗氧化剂维生素E具有协同作用。维生素E通过防止不饱和脂肪酸氧化成过氧化氢来发挥抗氧化作用，而外源性抗氧化剂则是抵御自由基损害的第二道防线。

近年来，研究人员通过体内富集和体外修饰获得了多种硒化合物，包括硒富集酵母、硒多糖、硒纳米颗粒和外源硒蛋白，这些化合物均显示出显著的抗氧化活性。

2
免疫调节功能

证据较充分

硒在淋巴结、肝脏和脾脏等富含免疫细胞的组织中极为丰富。研究表明，硒广泛存在于所有免疫细胞中，并在保护胸腺、维持淋巴细胞活性和促进抗体形成中发挥重要作用。硒同时参与先天免疫和适应性免疫，对多种免疫细胞具有调节作用。

▸ 硒可以影响免疫细胞的活性和分化

硒可以调控NK细胞、巨噬细胞、树突状细胞、粒细胞、肥大细胞和小胶质细胞的先天免疫活性。它还影响T细胞的增殖和分化，并通过调节Tfh细胞和5-脂氧化酶活性来影响B细胞的分化和存活能力。

硒在免疫系统中的作用

总之，硒缺乏会影响免疫系统的各个方面，而硒补充可以增强细胞免疫、体液免疫和非特异性免疫功能。这可能是通过提升含硒的GPX活性，减少免疫细胞中过氧化脂的积累，从而增强免疫细胞功能实现的。

3
甲状腺功能的维持

证据较充分

甲状腺是人体最大的内分泌腺，分泌甲状腺激素（TH），影响几乎所有细胞，调节生长、发育和新陈代谢。主要激素为三碘甲状腺原氨酸（T3）和甲状腺素（T4）。

▸ 硒调节甲状腺激素的平衡

硒能够帮助将甲状腺素T4转化为其更活跃的形式T3。硒还通过影响甲状腺去碘酶的活动，调节甲状腺激素的平衡，对代谢和生长具有重要意义。

4
大脑、神经保护

证据一般

大脑的代谢高度依赖硒水平，人脑中的硒含量约为90–110 ng/mg湿重，低于肝脏。然而，在硒耗尽的情况下，大脑中的硒水平仍能保持。这表明硒对大脑功能的重要性。肝脏合成硒蛋白P、谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）和血清蛋白W是大脑中表达最丰的三种蛋白，暗示它们在大脑功能中可能扮演关键角色。

▸ 硒水平影响阿尔兹海默病和帕金森病

硒缺乏可能导致神经系统和运动障碍。阿尔茨海默病（AD）患者的血浆硒水平和红细胞GPX活性显著降低。因此，外源性硒补充被发现能够减轻神经退行性疾病并逆转AD模型中的记忆缺陷。

帕金森病（PD）作为一种与运动控制失调相关的神经退行性疾病，也与硒水平有关，硒能减少大鼠PD模型中的运动缓动。此外，癫痫患者的血清硒水平通常低于健康人群。

硒对大脑功能的影响机制

5
糖代谢调节

证据较充分

研究表明，硒通过多种途径影响2型糖尿病（T2DM）。在一项为期7.7年的随机双盲对照试验中，每日口服200微克硒的人群其T2DM发病率高于安慰剂组。另一项剂量反应荟萃分析显示，硒暴露增加了T2DM风险，因其补充剂增加了肝脏中Sepp1的生成，而Sepp1是已知的胰岛素抵抗诱导因子。Sepp1可减少肝细胞中的胰岛素受体酪氨酸磷酸化，并降低肌细胞中的丝氨酸磷酸化，从而损害胰岛素信号传导和葡萄糖代谢。

▸ 硒水平过高和缺乏都会增加2型糖尿病风险

一项针对13460名个体的荟萃分析显示，血清硒含量低于97.5 μg/L和高于132.5 μg/L的人群中，2型糖尿病（T2DM）的患病率较高，且高硒水平个体的发病率上升更为明显。其他研究也表明，糖尿病患者的血浆硒浓度显著低于对照组。

硒对2型糖尿病的影响机制

这些发现表明，T2DM与硒水平之间并不存在简单的线性关系，较高和较低的硒水平均是T2DM的潜在风险因素。适当的硒补充对于维持人类葡萄糖稳态至关重要。

研究发现，硒纳米颗粒通过降低血浆葡萄糖水平帮助预防高血糖，并提高糖尿病大鼠的血浆和胰腺胰岛素水平，修复受损的胰腺组织。此外，硒纳米颗粒还降低氧化应激，并增强过氧化物酶谷胱甘肽的活性。

6
抗癌作用

证据一般

多项研究表明，癌症发病率与硒缺乏密切相关。硒有助于预防肿瘤、抑制肿瘤生长、限制细胞分裂，并逆转恶性表型。

▸ 硒诱导癌细胞凋亡

硒的抗癌效果是多种机制共同作用的结果。有机硒化合物作为调控因子，可以影响致癌基因的表达，诱导癌细胞程序性死亡，并左右细胞的免疫功能。硒通过促进细胞凋亡发挥重要的抗癌作用。甲基硒酸（MSeA）能下调Bcl-xL和Mcl-1，增加半胱天冬酶介导的凋亡。

注：在LNCaP人类前列腺癌细胞中，硒诱导p53 Ser-15磷酸化并促使凋亡。MSeA还诱导DU145细胞浸润伴随Akt和ERK1/2磷酸化降低，与细胞G1停滞及p27kip1和p21cip1表达增高相关。硒诱导细胞生长停滞与细胞周期蛋白D1降低及JNK激活相关。

▸ 减少肿瘤细胞侵袭和转移、刺激DNA损伤修复

硒还通过抑制基质金属蛋白酶（MMP）-2、MMP-9和尿激酶型纤溶酶原激活剂（uPA）减少肿瘤细胞的侵袭与转移，进而发挥其抗癌效果。

刺激DNA损伤修复也是硒的重要抗癌机制。硒蛋白如谷胱甘肽过氧化物酶在抗氧化和维持细胞还原环境中发挥关键作用，能通过增强血清蛋白生成加速DNA修复。SeM通过抗氧化活性增强p53，保护细胞免受DNA损伤。

注：然而，研究发现硒补充并未预防基底细胞癌，反而增加了鳞状细胞癌和非黑色素瘤皮肤癌的发病率。

总之，硒作为抗癌剂在结肠癌、皮肤癌、乳腺癌、肝癌、肺癌和直肠癌中的效果已被广泛记录，显示出其巨大的临床潜力。

7
心血管保护

证据一般

各种心血管疾病的病理基础，如冠心病和高血压，都是动脉粥样硬化。

▸ 硒具有抗动脉粥样硬化的作用

流行病学研究和临床观察表明，硒具有抗动脉粥样硬化的作用，补充硒可以显著减少动脉粥样硬化的形成。含硒的抗氧化酶在心肌组织中发挥作用，帮助清除有害物质，从而保护心肌细胞膜和线粒体等细胞器的正常功能。

硒对心血管疾病的影响机制

此外，研究还显示饮食中的硒含量与高血压呈负相关。

8
重金属解毒

证据一般

研究表明，硒能影响抗氧化性和螯合作用，从而抑制重金属毒性，如汞、镉、砷、铬、铊、铅和银。

金属离子是多种蛋白质所必需的，参与电子转移、氧气运输、催化等生物过程。然而，体内重金属的积累会引发肝脏和肾脏毒性、神经毒性、生殖毒性和免疫毒性等多种不良反应，导致严重的健康问题。氧化应激是重金属的主要毒性机制。

例如研究发现，汞处理红细胞中的H2O2和超氧化物阴离子随剂量增加而增加，汞诱导的活性氧（ROS）可导致细胞坏死和凋亡。

▸ 硒能够减轻重金属的生物毒性

硒通过血清蛋白参与抗氧化防御，主要针对GPX和Trx系统这两大氧化防御体系。硒补充通过维持硒酶活性，减少重金属诱导的活性氧产生、蛋白质氧化和脂质过氧化，保护细胞免受免疫抑制、细胞毒性和内源性凋亡。

此外，硒还能直接与重金属特别是汞、镉和砷相互作用，这些重金属通常与含硫基团高度亲和，可能导致蛋白质结构变形。然而，硒对重金属的亲和力更高，能够封存金属离子，从而降低其生物利用性。

9
其他生物功能

▸ 硒会影响尤其是男性的生殖健康

此外，硒与生殖健康密切相关，尤其在男性中，影响睾丸组织、精子胚细胞数量、精子形成、精子形态和。严重的硒缺乏可能导致男性不育。

▸ 预防骨关节病变

硒补充还能预防骨髓病变并促进修复，对卡斯钦-贝克病和关节炎等疾病具有预防和治疗效果。

小结

因此，硒及其化合物能够作用于人体的多个器官和组织，促进和提升其功能，同时展现出广泛的生物活性。从细胞层面到系统层面，硒在维持健康和防治疾病中发挥着重要的作用，表明其潜在的应用价值和重要性。

健康人体的硒浓度及其缺乏或过量的危害

人体中的硒含量

▸ 健康人体的硒浓度

一名健康成人体内平均含有约10-20毫克的硒，血液中的正常硒浓度为80–140 ng/mL。尽管这数量相对较小，但在生理功能中却发挥着不可或缺的作用。

血液中硒浓度与人体健康

▸ 硒的人体分布

硒广泛分布于各组织和体液中，但在不同器官中的含量差异显著：

•肝脏：作为硒的主要储存器官之一，肝脏含硒量高，负责重要的代谢和解毒功能。

•肾脏：肾脏同样富含硒，帮助调节体内矿物质平衡和排除代谢废物。

•甲状腺：甲状腺中的硒浓度较高，参与甲状腺激素的合成与代谢。

•肌肉和心脏：硒在肌肉组织（尤其是心肌）中也具有较高浓度，对心血管健康至关重要。

•生殖系统：在睾丸和卵巢等生殖器官中，硒的存在有助于支持生殖功能，促进精子的生成和激素的合成。

硒的吸收、代谢和分布

硒在人体具有重要的生理功能，但其缺乏与过量都会对健康产生显著的负面影响。以下是基于相关文献和我们已有的知识，详细总结硒缺乏和过量对人体健康的影响。

硒缺乏的危害

⑴克山病和卡斯钦-贝克病

凯山病是一种伴有肺水肿的青少年心肌病，主要由硒的缺乏和柯萨奇B病毒变异株引起。该病首次在中国东北黑龙江省克山县被发现，随着时间推移，这些症状在中国东北至西南地区普遍存在，该地区土壤缺乏硒。

凯山病可能引发癌症、高血压、中风，还可能导致湿疹、银屑病、关节炎和白内障。补充硒可以减轻这些症状。维生素E缺乏被认为与凯山病的发生有关，因此建议同时补充维生素E。

卡斯钦-贝克病也是由硒缺乏引起，主要影响5至15岁的儿童，特别是生活在硒水平较低的地区。该病为慢性骨软骨病，主要分布于中国东北及西南部。

硒和碘被视为该病的主要营养缺乏。此外，卡斯钦-贝克病的其他原因包括真菌产生的三聚霉菌（如Alternaria和Fusarium sp.）污染饮食中的大麦，以及饮用水中的富尔维酸。

注：针对儿童卡斯钦-贝克病，有多种硒补充剂可供选择，如硒酸钠、硒酸钠与维生素E、硒酸钠与维生素C、硒盐及硒富集酵母，与安慰剂/无治疗相比，这些补充剂在治疗中十分有效。

⑵免疫功能受损

硒缺乏会导致免疫系统的功能下降，增加感染的风险。研究表明，硒的补充能够改善HIV感染者的免疫应答，降低结核病的发病率。

⑶心血管疾病

硒的缺乏与心脏疾病的发展有一定关联。低硒水平可能导致细胞内氧化应激增加，从而促进动脉粥样硬化等心血管疾病。

⑷甲状腺功能障碍

硒在甲状腺激素的合成中发挥重要作用，缺乏硒可能导致甲状腺功能减退，影响代谢和生长。

⑸神经系统受损

缺乏硒可能对神经系统功能产生负面影响，增加神经退行性疾病的风险，如阿尔茨海默病等。

⑹糖代谢紊乱

硒缺乏与糖尿病的发生之间存在一定关系。这种关系主要是通过影响胰岛素的功能以及调节炎症反应来影响糖代谢过程。

⑺其他症状

硒缺乏还可能引起其他症状，包括：

•肌肉无力；

•碘缺乏加重；

•贫血；

•类风湿关节炎；

•生育能力下降；

•多种癌症，包括肺癌、前列腺癌、乳腺癌、食管癌和胃癌。

导致硒含量过低的原因

▸ 导致硒含量低的主要原因:

•饮食中硒含量不足；

•炎症性肠病（溃疡性结肠炎和克罗恩病）；

•肠外营养，适用于通过静脉接受营养的病患者；

•肾脏疾病；

•阿尔茨海默病；

•格雷夫斯病（甲状腺功能亢进）或甲状腺功能减退（甲状腺功能减退）；

•针对健康状况（如苯酮尿症，一种罕见的先天缺陷，会导致体内苯丙氨酸氨基酸堆积）的特殊饮食。

▸ 以下药物也可能降低硒水平：

•皮质类固醇，用于减轻炎症的药物。

•避孕药；

•氯氮平，一种用于治疗精神分裂症的抗精神病药物。

硒过量的危害

虽然硒缺乏会带来许多危害，适量摄入对健康有益，但过犹不及，硒过量也会产生一些不利影响。

⑴硒中毒

硒的过量摄入可能导致硒中毒，症状包括：

•恶心；

•呕吐；

•腹泻；

•胃痛；

•皮疹（皮炎）；

•低血压；

•心跳加速

硒中毒还可能导致蒜味的口气、皮肤病、脱发、指甲脆弱等症状。严重时，可导致呼吸困难、心肌梗死和肾功能衰竭。

⑵代谢紊乱

过量的硒摄入可能干扰体内其他微量元素（如铅、镉和砷）的代谢，降低其排出，导致多种健康问题。

⑶糖尿病风险上升

糖尿病与硒之间的关系并非那么简单，研究发现T2DM与硒水平之间并不是简单的线性关系，较高和较低的硒水平均是T2DM的潜在风险因素。

⑷男性甲状腺激素（T3）水平下降

一项研究中，过量补充硒（每天300微克）使男性甲状腺激素（T3）降低。然而，更大规模的研究无法复制这些结果。

⑸血液脂肪水平增加

高血硒水平可能与总胆固醇、低密度脂蛋白（LDL）、高密度脂蛋白（HDL）、ApoB和A1（A-A1）升高相关。

⑹健康负担

大规模的随机对照试验表明，长期硒过量补充与死亡率相关，显示出U形关系，即过高或过低的硒水平均与死亡率增加相关。

小结

总之，硒在人体健康中扮演着双刃剑的角色。适量的硒摄入对免疫、心血管和甲状腺健康等多方面有积极作用，而不足或过量则可能导致严重的健康问题。

建议维持适宜的硒摄入水平，以促进身体健康并预防潜在的疾病风险。在某些环境（如土壤缺硒或污染）中，适当评估和监测硒的摄入是非常重要的。

硒的膳食来源及在人体的吸收与代谢

▸ 自然界中硒主要分为元素硒、无机硒和有机硒

自然界中的硒主要存在三种形式（元素硒、无机硒和有机硒）。

元素硒对生物体来说难以吸收和利用。无机硒以硒化物（Se2+）、硒酸盐（Se4+或Se6+）的形式存在，具有较低的生物利用度。

生物体中的有机硒主要分为两类：一类是含硒氨基酸，如硒半胱氨酸（SeCys）和硒甲硫氨酸（SeMet）；另一类是含硒蛋白，具有与代谢相关的生理活性。

▸ 硒的膳食来源

▸ 不同地区硒含量差异显著

人体中的硒主要来源于饮食，而食物中的硒则来自土壤。土壤中硒的存在和浓度主要取决于母质的成分。

土壤中硒的分布极不均匀，不同国家甚至同一国家不同地区内的土壤硒含量差异显著。根据世界卫生组织发布的数据，目前全球有40多个国家和地区，涉及5亿至10亿人口，处于不同硒缺乏状态。

全球及中国土壤中硒含量的分布图

在世界地图上，红色表示硒充足，粉色表示硒缺乏，白色表示无硒含量数据；中国地图上，绿色越深表示硒越充足。

▸ 硒的浓度因食物而异

一般来说，硒的浓度因食物而异，动物性食品>蔬菜>谷物>水果。谷物是硒的主要来源，但其硒含量相对较低，范围在0.01至0.55微克/克之间。动物性食品中的硒含量介于0.08至0.7 微克/克之间，蔬菜和水果中低于0.1微克/克。

富含硒的食物及其成分比例

巴西坚果、小麦胚芽、燕麦等谷物、牛肉、鸡肉、贝类、鱼类、海鲜、牛奶和香菇和纽扣蘑菇是硒的优质来源。

巴西栗，又称巴西坚果，是硒含量最高的来源之一。一些草本植物如双黄耆和十字花科植物（西兰花）中也存在较高水平的硒。

▸ 不同形式的硒生物利用度不同

硒的生物利用度主要取决于其化学形式。一般来说，有机形式的硒吸收更快，硒氨基酸的生物利用度通常高于无机硒，常用于血清蛋白的生物合成。并且虽然植物中的硒浓度较低，但其比动物食品中的硒更具生物利用度。

硒半胱氨酸（Sec）是另一种主要来源于动物食品的有机硒化合物。无机硒主要通过硫同化途径在植物体内积累，但也存在于水中。人类摄入的硒酸和硒矿最终会转化为SeMet。

▸ 营养成分比例也会影响硒的生物利用度

此外，饮食中的蛋白质、脂肪和重金属含量也会影响硒的生物利用度。

▸ 不同人群的硒需求

适度摄入硒和均衡饮食对于维持健康至关重要。人体对硒的需求也因不同年龄阶段而异。婴幼儿、儿童、成人和老年人由于生理和代谢特性的不同，对硒的需求也各不相同。

▸ 中老年人和孕妇的硒需求量更高

例如，儿童和青少年在生长发育过程中需要增加硒的摄入，以支持快速的身体和大脑发育。成年人需要足够的硒来维持免疫功能和抗氧化防御，而老年人则因消化和吸收能力下降，可能需要调整硒的摄入。世界卫生组织建议成年人每天硒摄入量为55微克，耐受上限为400微克/天。

中国营养学会对不同人群推荐的硒的估计平均需求（EAR）、推荐营养摄入量（RNI）和最高耐受摄入量（UL）见下表；其他国家和世界卫生组织（WHO）推荐的每日硒摄入量也展示在下面第二个表中。

中国营养学会推荐的硒摄入量

其他国家和世卫组织推荐的每日硒摄入量

▸ 硒的吸收与代谢

膳食硒包括无机硒（如硒酸盐和硒酸盐）和有机硒（如硒甲硫氨酸和硒半胱氨酸），不同形式的硒具有不同的吸收机制。无机硒：硒酸盐通过钠/硒酸盐共转运物质吸收，而硒石则通过简单扩散的方式吸收。有机硒：硒化合物及含硒氨基酸通过依赖钠的氨基酸转运机制被肠道吸收。总体而言，人体吸收有机硒的效率高于无机硒。

▸ 硒的吸收发生在十二指肠、盲肠和结肠

硒的吸收发生在十二指肠、盲肠和结肠。在肠细胞中，SeMet和SeCys通过主动运输被吸收，而硒酸则通过被动运输（SLC26基因家族的阴离子改变因子）吸收。吸收后，所有形式的硒通过肠道细胞内的反应转化为H2Se并通过血液结合的LDL（主要是VLDL）运输。

▸ 硒主要在肝脏中进行代谢，并运输到大脑、肾脏等器官

肝脏是硒代谢的关键器官，大多数含硒蛋白的合成都在这里进行。在肝脏中，H2Se被转化为SePhp，并以SeCys的形式掺入血清蛋白中。通过受体介导的胞吞作用——apoE2和巨型磷酸，主要通过SELENOP形式运输到睾丸、肾脏和大脑等其他组织。

硒的代谢途径

▸ 未被吸收的硒被掺入胆汁、肠道分泌物中

硒的主要排泄形式是通过尿液，但在过量摄入的情况下，也可能通过呼吸道排泄。当硒以三甲基硒（CH₃）₃Se的形式从尿液中排出时，肺部会以挥发性二甲基硒（CH₃）₂Se排出。在适度摄入的情况下，肾脏主要去除的单甲基化化合物是一种硒酸，即1β-甲基硒N-乙酰-D-半乳糖胺。未被吸收的硒还会掺入胆汁、胰腺和肠道分泌物中，最终通过粪便排出。

硒与肠道微生物群间的相互作用

硒与肠道微生物群之间存在复杂的相互作用，这种关系在维持宿主健康方面发挥着重要作用。肠道微生物通过调节肠道细胞的成熟与增殖，促进食物消化，防止有害细菌，并调节免疫反应，从而对人体生理产生重要影响。膳食成分，尤其是微量元素，能够影响胃肠道内微生物的定植和结构。硒的含量会影响微生物群落的多样性，并对不同微生物群类别产生多种影响。硒在许多微生物群中具有独特的作用。

同时，微生物组编码超过数百万个基因，执行多种宿主无法实现的代谢功能，包括合成某些维生素和生物活性化合物、合成必需和非必需氨基酸、代谢不可消化的碳水化合物，以及通过肠脑轴传递神经、激素和免疫信号。此外，它还参与营养物质的吸收，并作为病原体的上皮屏障。

过去十年间，一些研究评估了硒在约600个细菌和古细菌基因组中的应用。富含硒蛋白的生物体主要是δ-变形菌(Deltaproteobacteria)和梭菌(Clostridia)，尤其是Syntrophobacter fumarroxidans，其原核硒蛋白瘤数量最高。

让我们一起来深入了解硒与肠道微生物群之间的复杂相互作用。

▸ 硒作为肠道菌群调节剂

饮食中的硒会影响宿主的硒状态和硒蛋白的表达。同时，肠道微生物群能够利用摄入的硒来合成自身的硒蛋白。硒的摄入影响微生物群的组成和定殖，可能干扰微生物多样性并产生独特影响。

▸ 硒的摄入影响部分菌群合成硒蛋白

约四分之一的细菌具有编码硒蛋白的基因，其中包括大肠杆菌、梭菌和肠杆菌类，它们能够定殖于人类和动物的胃肠道。硒半胱氨酸合酶（SelA）是一种吡磷酸依赖酶（PLP），它催化细菌中由UGA解码的tRNASec（SelC）生成硒半胱氨酸-tRNA，该tRNASec由硒磷酸合成酶（SelD）生成。

除了SelB外，SelA、SelC和SelD作为特异性翻译因子，也是细菌Sec解码的组成部分，允许Sec纳入特定的UGA密码子，并插入Sec元素序列。

硒蛋白通过提高造血PGD2合酶（HPGDS）的表达，影响肠道微生物群，HPGDS催化免疫细胞（如巨噬细胞和T细胞）中PGD2的合成。PGD2经过自发脱水和异构化生成前列腺素J2（Δ13-PGJ2）和Δ12-PGJ2，其中Δ12-PGJ1可转化为15-脱氧-Δ12,14-前列腺素J2（15d-PGJ2），从而缓解炎症。作为转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）的配体，PGD2代谢物可结合HPGDS启动子中的PPAR反应元件，进而上调其表达，从而形成前馈回路。

▸ 细菌酶的关键辅因子，影响代谢功能

锰、锌、硒和铁是细菌酶的关键辅因子，负责DNA复制和转录、抗氧化作用以及细胞呼吸。铁和锌是几乎所有生物体在代谢和氧化还原过程中使用的金属。某些物种需要硒来维持正常代谢功能，例如大肠杆菌的结构中有三种血清蛋白。

▸ 提高具有潜在保护作用的有益菌水平

有研究比较了不同剂量的硒膳食补充剂（缺乏、充足和过量）对小鼠肠道微生物群的影响。与缺乏硒饮食相比，适量的硒补充显著减少了Dorea属的丰度。

注：Dorea属是肠道微生物群中常见的一种，能够产生氢气和二氧化碳，并在多发性硬化症、炎症性肠病患者，甚至结直肠癌、自闭症谱系障碍以及肥胖人群中高丰度富集。

同时，提高了对结肠炎和肠道屏障功能障碍具有潜在保护作用的微生物水平（如AKK菌和Turicibacter）。硒补充还显著增加了肠道微生物的多样性和丰富度，有益菌的相对丰度随之提升，特别是Lactobacillus、Ruminococcaceae和Christensenellaceae的丰度显著增加。

此外，硒的补充能够促进短链脂肪酸的生成，特别是丁酸和丙酸等关键脂肪酸的合成。这些短链脂肪酸在增强肠道的抗氧化能力、减少炎症反应以及改善肠道屏障功能方面发挥着重要作用。

▸ 硒能够特异性抵抗病原菌如大肠杆菌

硒在复杂的肠道菌群环境中对病原菌（如大肠杆菌）具有特定的抗菌活性，同时不影响其他微生物群落的丰度。

硒的施用部分恢复了肠道微生物群，并促进了暴露于甲基汞的大鼠的甲基汞分解和排泄。约五分之一的肠道微生物能够表达血清蛋白，而硒的可用性也影响其表达，血清蛋白对细菌和哺乳动物宿主的多种活性至关重要。膳食硒会影响肠道微生物群的组成和胃肠道定植，从而影响宿主的硒状态和血清蛋白表达。

▸ 对肠道微生物群的影响取决于硒摄入量

肠道微生物群的调节受硒状态和其衍生物的生物转化影响。在硒摄入充足的情况下，肠道与宿主细菌之间的有益关系促进了硒化合物（如硒盐转化为SeMet和SeCys）的生物转化，维持稳态。

硒缺乏会导致大肠杆菌、梭菌和肠杆菌等细菌对硒的摄取增加，促进硒化合物的转化，结果是宿主的血清蛋白表达减少、硒免疫细胞激活减少、促炎细胞因子增加，以及炎症性肠病和癌症风险上升。

另一方面，过量摄入硒会增加Turicibacter、Akk菌和乳酸菌的吸收，促使硒酸盐的生物转化，并增加挥发性Se化合物的排放。

肠道微生物群的调节取决于硒状态

▸ 微生物群作为影响硒状态的环境

研究表明，肠道微生物群能够调节宿主对硒的摄取和生物转化，同时也可能影响硒的生物利用度。

▸ 肠道菌群能够代谢多种无机和有机硒

一项研究发现，肠道微生物群能够代谢多种无机和有机硒化合物，并将其纳入细菌蛋白中。含有SeMet的蛋白质作为宿主动物的硒储存，累积在肠道微生物群中。

此外，主要的尿素代谢物SeSug1被转化为可供营养利用的硒化合物。最后，部分生物硒化合物如SeCN、MeSeCys和SeSug1在肠道微生物群中提高了生物利用度。

▸ 过量细菌摄取硒可能导致宿主硒蛋白缺乏

尽管宿主与肠道微生物群通过共生关系相互受益，但在微量营养素供应有限时，它们可能成为竞争对手。

同时，肠道微生物群偏向于硒化合物的生物转化，肠道细菌对硒的过量摄取会影响宿主的硒蛋白表达，导致在硒受限条件下硒蛋白水平降低两到三倍。目前，尚未确认这种效应对人类和动物的不利后果。鉴于益生菌的显著增殖，应研究这些生物体内的硒代谢，以评估是否需要推荐更高的硒摄入。

▸ 部分细菌会根据硒来影响致病性

一些细菌物种能够通过硒影响细菌致病机制。在这种细菌感染中，宿主的免疫反应、微生物病原体、微生物群和宿主的硒状态之间存在复杂的相互作用。具有硒依赖酶的细菌能够在哺乳动物肠道的厌氧条件下存活，利用宿主的硒来增强其毒力和致病性。

硒缺乏会降低个体的免疫功能，使不需要硒的细菌得以存活，进而引发感染和疾病。同时，宿主的微生物群也可能因硒的存在而有所不同，硒可以通过竞争或产生对致病细菌有害的代谢物来防止依赖硒的细菌感染。

★ 硒、微生物群与疾病间存在重要联系

硒蛋白和血清蛋白在某些疾病的发病机制中可能发挥重要作用，特别是在炎症性肠病（IBD）、癌症、甲状腺功能障碍和神经发生性疾病中。硒状态可能影响核因子κB（NF-κB）转录因子和过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARs）的表达，这些因子参与免疫细胞激活，导致不同阶段的炎症。

▸ 硒、微生物群与炎症性肠病

炎症性肠病（IBD）包括克罗恩病和溃疡性结肠炎，其特征是肠道菌群失调，导致肠道活动和分泌发生变化、内脏过敏（痛觉过敏）以及肠脑通讯功能衰竭。约30.9%的肠炎患者存在硒缺乏，这表明硒在改善IBD中的重要性，主要归因于其在降低炎症反应中的作用。

▸ 缺少硒会加剧氧化应激

核因子红细胞2相关因子2（Nrf2）似乎也参与上皮细胞的氧化还原稳态。在IBD动物模型中，缺乏Nrf2会增加炎症性细胞因子（如TNFα和IL-6）和COX-2的表达。而在足够的硒浓度下，Nrf2可促进TXNRD和GPX的表达。此外，研究表明血浆硒浓度与Nrf2相关基因表达呈正相关。缺乏Nrf2还会增强NF-κB活性，从而加剧氧化应激。

在IBD患者中，具有促炎活性的细菌，如大肠杆菌和梭杆菌会增加，而具有抗炎活性的细菌如Faecalibacterium prausnitzii、Clostridide leptum、prausnitzii和双歧杆菌会减少。其它细菌门与IBD患者摄入硒有关。克罗恩病和溃疡性结肠炎患者的膳食硒分别与厚壁菌门的存在呈正相关，与疣状菌门呈负相关。

▸ 补充硒或与益生菌联合使用可以改善肠炎

研究了用硒纳米颗粒（ULP-SeNPs）对DSS诱导的小鼠急性结肠炎的保护作用，发现主要益处包括减少结肠CD68、调节IL-6和TNF-α、巨噬细胞失活，以及抑制NF-κB的核易位。

使用SeCys和硒半胱氨酸治疗的动物显示活性氧和腺二铝（MDA）浓度降低，肠道中SOD和GPX活性增加，表明其对肠道黏膜具有保护作用。此外，SeCys治疗组的IL-1、MCP、IL-6和TNF-α水平显著下降。

报告指出，与仅补充L.casei的动物相比，使用含硒纳米颗粒的Lactobacillus casei ATCC 393能更好地保护免受肠道屏障功能障碍和大肠杆菌（Escherichia coli）K88肠道毒素感染相关的氧化应激，表明L.casei 393-SeNPs在维持肠道上皮完整性方面的能力。

▸ 硒、微生物群与癌症

研究显示，饮食中的硒不仅影响肠道微生物群的组成，还影响其胃肠道的定植，从而影响宿主的硒状态和血清蛋白表达。肠道微生物群对硒蛋白及其他与氧化还原稳态相关的分子的影响，可能调控氧化应激、凋亡、炎症和免疫反应，从而直接影响癌症风险。

▸ 硒缺乏的状态下会导致炎症细胞因子水平升高

Dorea属的细菌是肠道微生物群中最常见的物种之一，在缺乏硒的情况下会增加，并与肠易激综合征、癌症、多发性硬化症和非酒精性肝病有关。硒缺乏和血清蛋白表达不足会通过较高水平的炎症性细胞因子，尤其是在结肠水平，损害先天和适应性免疫反应。

肠道微生物群对血清蛋白及其他与氧化还原稳态相关分子的影响，可能影响氧化应激、凋亡、炎症和免疫反应的调控，而这些反应似乎直接影响癌症风险和发展。

▸ 富含有机硒的益生菌能有效消除结肠癌中的致病菌

另一方面，富含有机硒的益生菌可能成为消除炎症性肠病和结肠癌中致病细菌的有效替代方案。研究显示，口服富含硒的酿酒酵母可减少小鼠小肠中嗜酸性粒细胞过氧化物酶活性、组织病理损伤和氧化应激。

因此，强烈建议开展涉及硒富集以及营养保健品中血清蛋白和硒代谢物生物功能及生物可及性/生物利用度/生物活性的临床研究，以验证前期研究结果。

▸ 硒、微生物群与甲状腺功能障碍

甲状腺是体内硒含量最高的组织之一，多种参与甲状腺代谢的蛋白质中含有硒，包括GPX（I型和II型）、DIOs和TXNRD。结肠常驻微生物能代谢硒，微生物通过调节碘的吸收、降解和肠肝循环影响甲状腺水平。此外，一些矿物质在宿主与微生物群的相互作用中，尤其是硒、铁和锌，发挥重要作用。

▸ 菌群稳态对甲状腺功能和甲状腺激素的平衡至关重要

除了促进免疫系统健康，健康的肠道微生物群还积极影响甲状腺功能。虽然自身免疫性甲状腺疾病（AITDs）中的菌群失调已被发现，但甲状腺癌患者中也存在致癌和炎症细菌株数量增加的现象。

此外，肠道微生物群的组成对甲状腺所需的微量营养素，如硒和锌的可用性有重大影响，这些矿物质是将甲状腺素（T4）转化为三碘甲状腺原氨酸（T3）的脱碘反应的辅因子。缺乏这些矿物质可能源于任何阶段的限制性或不均衡饮食，导致甲状腺激素产生减少。

▸微生物群对硒的摄取影响甲状腺素的可用性

微生物群影响硒的摄取，可能改变L-甲状腺素的可用性以及丙硫尿嘧啶（PTU）的毒性。在正常硒水平下，甲氧还蛋白还原酶系统和SH-Px能保护甲状腺细胞免受过氧化物活性影响，而硒缺乏时，H2O2的凋亡反应则会增强。例如，乳杆菌（Lactobacillus）水平的降低可能干扰碘甲状腺原氨酸脱碘酶 (DIOs)的形成，导致甲状腺功能障碍。

一些乳杆菌物种能够在细胞内保持硒酸钠，如SeCys和SeMet，从而提供更具生物利用度的硒形式，而无机形式的硒通常被人类细胞吸收较差。因此，甲状腺疾病患者中乳杆菌的减少可能降低硒的生物利用度，并降低其在激活甲状腺激素转化中的作用。此外，硒还能防止其他激素合成过程中的氧化损伤。

▸ 乳杆菌有助于提高硒在人体的浓度

一项队列研究证实了肠道微生物群、甲状腺癌与甲状腺结节之间的关系。研究中，甲状腺癌组和甲状腺结节组的丁酸单胞菌属(Butyricimonas)和乳杆菌相对丰度显著降低（p < 0.001）。作者指出，乳杆菌是肠道中重要的属，能够提高包括硒在内的多种金属在人体细胞中的浓度。

在人体和大鼠研究中，肠道微生物群的多样性和结构可能在调节药物控制的甲状腺代谢中发挥多重作用。尽管已有研究证实甲状腺疾病与肠道微生物的关系，其他研究表明小肠细菌过度生长可能损害甲状腺功能。然而，硒缺乏症、甲状腺与肠道微生物群的致病作用尚未彻底确立，因此强烈建议进行更多临床研究。

▸ 硒、微生物群与心血管疾病

肠道微生物群的代谢潜力被确认是心血管疾病发展的一个促成因素。肠道微生物群产生脂多糖（LPS）和肽聚糖等信号分子，通常通过模式识别受体（PRR）与宿主的黏膜表面细胞相互作用。

▸ 甘氨酸甜菜碱还原酶的活性依赖于硒

此外，它们还通过三甲胺（TMA）/三甲胺-N-氧化物（TMAO）和短链脂肪酸等途径与宿主相互作用。其中一些分子已被证实能与胃饥饿素、瘦素、胰高血糖素样肽1（GLP-1）和肽YY（PYY）相互作用，并刺激副交感神经系统，从而影响心血管疾病相关的代谢过程。

TMAO因其可能促进动脉粥样硬化、心血管代谢疾病、动脉高血压、缺血性中风、心房颤动、心力衰竭和急性心肌梗死而备受关注。肠道微生物群代谢磷脂酰胆碱和L-肉碱，产生三甲胺（TMA），随后由宿主肝酶进一步转化为TMAO。多种酶参与将膳食成分转化为TMA的过程。其中，甘氨酸甜菜碱还原酶（GrdH）是一种需要硒的酶，负责甘氨酸甜菜碱生成的TMA。

▸ 硒、微生物群与血糖失调

一项研究发现，喂养高脂饮食的小鼠血浆中脂多糖（LPS）浓度较高。脂多糖是革兰氏阴性细菌的易位标志物，与胰岛素抵抗、肥胖和糖尿病密切相关。在此背景下，双歧杆菌的存在与肠道中较低的LPS浓度相关，从而降低代谢疾病的发生率。此外，双歧杆菌还降低了2型糖尿病（DM2）患者的肠道通透性。

▸ 双歧杆菌与硒联合使用改善葡萄糖耐受性

双歧杆菌与硒联合使用时对糖尿病的作用更为显著。富含硒酸钠的双歧杆菌（B.longum DD98，Se-B）能改善糖尿病小鼠的口服葡萄糖耐受性，提高胰岛素敏感性并保护胰腺β细胞。

这些效应呈剂量依赖性，表明适当剂量对B.longum DD98和Se-B的疗效至关重要。还评估了在糖尿病C57BL/6小鼠中硒与微生物联合补充的效果，报告称使用富含硒的提取物可缓解因氧化应激引发的肝损伤。

▸ 硒有助于提高丁酸盐丰度来改善胰岛素抵抗

预防和治疗胰岛素抵抗的其他机制与短链脂肪酸（SCFAs）产生相关，特别是丁酸盐。在2型糖尿病鼠中增加丁酸盐浓度，辅以益生菌，可以降低糖化血红蛋白（HbA1c）水平，改善葡萄糖耐受性和胰岛素抵抗。

此外，施用硒纳米颗粒（0.9mg/kg）可增加丁酸盐及益生细菌如乳杆菌和粪杆菌的含量。口服B.longum DD98和Se-B后，在小鼠粪便中发现高浓度的丁酸、醋酸和异丁酸。

丁酸盐对于胰岛素的积极作用似乎与GLP-1水平升高有关，GLP-1进一步降低2型糖尿病患者的血糖。研究显示，益生菌VSL #3能预防和治疗小鼠的肥胖与糖尿病，机制涉及益生菌-肠道菌群-丁酸-GLP-1轴，促进代谢效率。因补充B.longum DD98和Se-B也促进GLP-1分泌并保护β细胞，因此有学者推测硒在该轴上可能作为调节糖尿病有害影响的因子。

▸ 硒、微生物群与神经系统疾病

随着研究发现某些肠道细菌能产生类激素和单胺类神经递质，微生物群-肠道-大脑轴的机制逐渐明晰。这种双向互动使大脑、胃肠功能与免疫反应之间可以相互影响。

▸ 硒具有一定的神经保护作用，配合益生菌使用效果更佳

神经退行性疾病的特征是活性氧（ROS）的产生增加，血脑屏障功能下降。由于硒的抗氧化特性，一些硒蛋白具有神经保护作用。例如，硫氧还蛋白还原酶（TXNRD）维持氧化还原平衡，保护多巴胺能细胞，这些细胞在帕金森病的病理生理中易受氧化应激影响。

有研究显示，与单独施用酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）相比，补充富硒酵母（Selemax）可降低自身免疫性脑脊髓炎（EAE）发病率，增加CD103⁺树突状细胞数量，并减轻肠道炎症。

此外，富硒酵母通过促进中枢神经系统中tau蛋白表达发挥神经保护作用。Tau是维持神经元微管及MAPs（MAP1、MAP2）稳定性的关键蛋白。在阿尔茨海默病（AD）三重转基因小鼠模型中，连续3个月补充富硒酵母显著改善了空间学习、记忆和神经活动。

在一项人类研究中，含乳杆菌（Lactobacillus）、两歧双歧杆菌（Bifidobacterium bifidum）和长双歧杆菌（Bifidobacterium longum）（各2×109 UFC）及硒协同补充（200微克/天，硒酸钠）在阿尔茨海默病患者中改善了认知功能和代谢特征。

如何判断硒含量是否充足及科学补充？

了解并判断自身硒含量是否处于健康范围，对于维持机体平衡与疾病预防非常重要。硒含量取决于摄入量、保留量和代谢情况。因此，硒含量可以通过摄入、保留/排泄和浓度等生物标志物以及功能性生物标志物在三个层面进行评估。

硒的生物标志物

摄入评估

硒摄入量可通过食物摄入评估方法，如食物频率问卷进行估算，食物中的硒含量则依据食物成分表计算。

▸ 通过膳食摄入评估硒不够精确

由于食物成分表的精确度有限，加之土壤硒含量差异较大，评估饮食中硒的实际摄入仍具挑战。此外，饮食中的硒还会影响肠道微生物定植，从而调节宿主硒状态及硒蛋白的表达。

体内硒的评估

体内硒含量可通过摄入量与尿液、粪便中排泄量之差评估，这需连续数天收集排泄物。另一种方法是测定尿液中硒与肌酐浓度的比值，以减少排泄变异带来的误差。肾脏是吸收后硒的主要排出途径。遗传、环境、体型、年龄及性别等因素均会影响硒的保留与排泄。

▸ 尿液硒有助于成为评估职业暴露的敏感指标

尿液中硒浓度的测量被认为是群体研究中硒状态的潜在可行生物标志物，并且硒摄入增加会导致尿液中硒排泄迅速上升。因此，尿液硒可能是评估短期职业性硒暴露的敏感指标，但其特异性与代谢动力学仍有待深入研究。

此外，尿液中硒的浓度可用于识别硒状态的区域差异，可能反映土壤类型不同食物中硒含量的差异。

▸ 指甲和头发中的硒可反映长期水平

指甲中硒浓度被视为评估硒状态的高级生物标志物，可反映长达一年的长期暴露，而血液指标仅代表短期状态。趾甲因生长缓慢、采集方便、受外部污染影响小，被广泛用于大型流行病学研究。

为提高其实用性，样本采集、质量控制和分析方法的标准化至关重要。指甲中硒与血清蛋白P（SELENOP）及有机硒形式（尤其是SeCys）呈正相关，而与无机硒（如亚硒酸和硒酸）呈负相关，这可能与富含半胱氨酸的指甲蛋白易与硒结合有关。

头发硒常用于长期监测硒状态，具有成本低、样本易储存等优点。头发和指甲中的硒主要为排泄形式，更适用于饮食模式相对稳定的人群研究。

▸ 血浆硒是反映硒浓度较准确的标志物

由于硒在血浆中较为稳定，血浆硒浓度被认为是评估人体硒状态的理想生物标志物。一项系统综述建议在成人补充研究中采用该指标。血浆硒测定能有效反映高基线个体补充后摄入量的变化。此外，红细胞和全血硒浓度也被认为是反映长期硒状态的有用指标。

硒功能的生物标志物

硒功能的生物标志物包括血清蛋白P（SELENOP），其占血浆中硒的20–70%；谷胱甘肽过氧化物酶3（GPX3）占血浆中硒的10%至25%，以及谷胱甘肽过氧化物酶（GPX1），可在红细胞、淋巴细胞、口腔细胞和组织活检样本上检出。

▸ 血清蛋白P是评估低硒摄入人群的重要标志物

血清蛋白P（SELENOP）被认为是硒摄入量较低人群中硒状态的有用生物标志物，但在补充前已高硒水平的人群中不适用。SELENOP已被证明是可靠且敏感的硒状态生物标志物，能够提供剂量反应，用于估算达到血浆中硒水平所需的硒摄入量。

谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）是细胞抗氧化防御系统中的关键硒蛋白。推荐的硒摄入量基于维持血浆GPX3最佳活性的血清蛋白层级结构计算，同时考虑达到生理正常硒水平所需的摄入量。

硒补充策略

硒的膳食来源我们前文中有讲过，为了更方便大家我们这里再作简单归纳：

⑴天然食物来源

植物性食品：

•巴西坚果：最丰富的天然来源；

•富硒蔬菜：大蒜、洋葱、蘑菇、西兰花等具有强硒富集能力；

•谷物作物：硒含量取决于种植土壤条件，一般范围0.1-1.0μg/g。

动物性食品：

•海产品：鱼类硒含量49-739μg/kg新鲜重量；

•内脏器官：肝、肾等可达1500μg/kg；

•奶制品和蛋类：硒水平受动物饲料影响显著。

⑵人工强化与补充策略

土壤施肥：

使用亚硒酸钠等硒肥，显著提高作物硒含量。

优点：成本低、覆盖广；

缺点：硒利用率受土壤pH、有机质等影响。

动物饲料添加：

直接添加亚硒酸钠或硒酸盐至饲料，通过富硒肥料→植物→动物的食物链传递。

食品加工强化：

开发硒强化食盐、调味品等日常食品；

通过富含硒的食品补充：如富硒的大米、富硒的鸡蛋、富硒的蘑菇、富硒的茶、富硒的麦芽等。

⑶膳食补充剂形式

无机硒补充剂：

•亚硒酸钠：常用补充形式，生物利用度较高；

•硒酸钠：吸收效率优于亚硒酸钠。

有机硒补充剂：

•富硒酵母：酿酒酵母在硒强化培养基中培养，硒主要以硒代蛋氨酸形式存在，硒含量可达3000μg/g，是当前最常用的补充形式。

•特定有机硒化合物：硒代蛋氨酸（SeMet）、甲基硒代半胱氨酸（SeMCys）、γ-谷氨酰-硒甲基硒代半胱氨酸。

新型补充剂：

•靶向性硒纳米制剂；

•缓释控释型硒补充剂；

•复合型抗氧化补充剂。

剂量与个性化补充

⑴推荐摄入量

最低需求：20μg/天（预防克山病）；

推荐膳食供给量（RDA）：50-60μg/天。

⑵安全阈值

上限摄入量：400μg/天（预防敏感个体风险）；

可观察不良反应水平：850μg/天；

中毒剂量：≥1262μg/天出现临床硒中毒症状。

⑶个体化因素

基础硒状态：缺乏个体补充效果显著，充足个体可能无效甚至有害；

遗传因素：硒蛋白基因多态性影响硒需求；

健康状况：糖尿病、癌症等疾病状态改变硒代谢。

⑷特殊生理状态

孕期哺乳期：保证胎儿/婴儿硒需求，但不超过安全上限；

老年人：维持抗氧化功能，预防年龄相关疾病。

⑸疾病辅助治疗

癌症患者：200μg/天可能改善生活质量，但需注意皮肤癌风险；

HIV感染：补充改善免疫状态，减少机会性感染；

自身免疫性甲状腺炎：200μg/天硒代蛋氨酸改善抗体水平。

结语

综观现有研究，硒不仅是维持生命活动的关键营养素，更是连接宿主代谢、免疫调控与肠道微生态的重要枢纽。它的作用早已超越传统意义上的抗氧化功能，而体现出复杂的系统性影响——既可通过硒蛋白调节炎症与代谢通路，又能借助肠道菌群实现间接的免疫与能量调控。硒与微生态的互作揭示了营养、代谢与疾病之间更为精细的耦合关系，也为理解“营养–肠道–健康”轴提供了新的生物学视角。

从应用层面看，硒可能成为调节肠道稳态与疾病防治的重要介质。合理利用不同形态的硒结合益生菌干预，有望在炎症性肠病、代谢疾病及神经退行性疾病等多领域实现营养精准化治疗。然而，硒的双刃性决定了补充策略必须建立在精准评估与个体差异分析的基础上，否则可能适得其反。

未来，应整合多组学技术和系统生物学方法，深入揭示硒在肠道生态网络中的动态平衡机制，明确宿主–微生物–营养三者间的信号通路。此外，将硒研究与临床实践相结合，探索其在疾病预防、药物增效及衰老干预中的潜在价值，也将成为实现“营养干预精准化”的关键方向。

硒不仅是维系健康的微量元素，更是揭示人体与微生态共生逻辑的重要线索。深入认识硒的多维作用，或将推动未来营养学、微生态医学与精准治疗的融合发展。

注：本账号发表的内容仅是用于信息的分享，在采取任何预防、治疗措施之前，请先咨询临床医生。

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