お詫びと訂正〜セレンについて〜

先々週の輪講 (5/15) で「セレンは金属の一種で…」という間違った発言をしていました。その後、「酸素と同属で…」と言った時点で、頭の中に大きな「？」が浮かんだのですが、泥沼にはまるのを恐れて、訂正を後まわしにしてしまいました。改めて、ここで訂正が遅れたことをお詫びするとともに、せめてもの罪滅ぼしにと、セレンに関する資料をまとめてみました。

1. Se: セレン
   
   非金属元素。元素記号 Se 原子番号 34 原子量 78.96。天然に硫黄鉱または黄鉄鉱などの硫化物中に少量含まれる。金属セレン・赤色セレンなどの同素体が多く、空気中では青白色の炎を発して燃焼し、悪臭を発する。ガラスの着色、光電池・整流器などに用いる。
   
   
2. 歴史
   
   • 古くは「東方見聞録^*」の中に『中国の西北部 (現在の甘粛省) に猛烈な毒草が生えている』と記載
   • 1817 年、ベルセーリウスとガーンによって、硫酸製造時に出る鉛室泥の中から発見
   • 既に発見されていたテルル (地球を意味する) と性質が似ていることから、これに対応させるため、月を意味するギリシャ語の Selene にちなんで命名
   • 1950-1970 年にかけての研究で、動物にはセレンの欠乏によって種々の 障害^**があらわれ ることが判明

   ^* マルコ＝ポーロの旅行記。1271-1295 年の中央アジア・中国への紀行で、ジパング (日本) に関する記述もあり、ヨーロッパ人の東洋への感心を高めた。(広辞苑・第四版)
   ^** 克山病、カシンベック病 (欠乏) や、アルカリ病 、暈倒 (うんとう) 病 (過剰) などがある。詳しくは 5. を参照

3. 存在
   
   • 硫化物として広く分布
   • 大気中のセレンは石油の燃焼、非鉄金属の精錬、ガラスやセメントの製造工程などから放出 (濃度 0.01〜30 ng/m³)
   • 土壌中では有機態セレン化合物のメチル化 (揮発性化合物) による大気中への放散
   • 肉類や魚介類には比較的多くセレンが含まれる (表 1)
   • ヒトの体内では Se^2-、Se⁴⁺、Se⁶⁺ として存在 (平均濃度 7 mg/70 Kg)
   
   

   表 1. 動植物体中のセレン含有量
   種類	含有量 [mg/Kg]
   穀物類	0.1 〜 2.8
   葉野菜類	0 〜 0.01
   茸類	0.03 〜 0.09
   哺乳動物の肉	1.0 〜 8.0
   海藻類	0 〜 0.02
   魚介類	0.2 〜 1.0

   
   
   
4. 吸収と排出
   
   • 日本人では、大気中や食物から 50〜300 μg/day 程度摂取
   • 必要量だけが体内に残り、過剰分は Se^2- を経て、(CH₃)₂Se、(CH₃)₃Se⁺ の形ですみやかに体外へ排出
   • 腸より血液中に入り、αグロブリンなどにより、肝臓、腎臓などの各臓器に運ばれる
   
   
5. 必須性
   
   • シュワルツとフォルツが 1957 年、セレンとラットの肝臓壊疽の因果関係を見出し、セレンの必然性を確認
   • トンプソンとスコットはセレン化合物がヒツジ、ウマ、ウシの筋ジストロフィーの治療に有効であることを発見
   • 男性の生殖能とも密接な関係
   • 欠乏症には、克山病ⁱ⁾、カシンベック病ⁱⁱ⁾、多発性硬化病ⁱⁱⁱ⁾、クワシオルコル^iv)、不妊症などが知られる
   • ガン患者の血液中のセレン濃度は、正常なヒトの値よりも 80 % 低い
   • マウスの実験において、セレンの制ガン作用^v)が知られている
   • 生体内に取り込まれた砒素、水銀、カドミウム、鉛などの有毒元素と反 応して、金属イオン相互間の毒性を軽減する拮抗作用をもつ

   ⁱ⁾ 中国の東北部から雲南省に至る地帯の風土病。致死率の高い心筋症を主体とした疾患。
   ⁱⁱ⁾ ロシアの風土病。骨の関節が変型する変型性骨関節炎。
   ⁱⁱⁱ⁾ 脱髄性疾患の一種。
   ^iv) 低タンパク栄養失調症。
   ^v) 先日 (5/24)、朝の情報番組で、セレンの制ガン作用 (「抗」ガンではありません) が紹介されていました。「にんにく」に多量に含まれており、一日にひとかけら食べるだけで効果があるそうです。
   

6. 酵素
   • 食物中のセレンは、セレノメチオニン (図 1) やセレノシステイン (図 2) のような有機態として存在
   • ポリペプチド鎖中に結合しているセレンの化学形態により、セレノシステイン系、セレノメチオニン系、セレノシスタチオン系の３系統に分類 (表 2)
   • 表 2 に示した酵素の約 80 % がセレノシステイン系であって、その半分がグルタチオンペルオキシダーゼである
   • セレノシステイン (図 2) はシステインの硫黄原子またはセリンの酸素原子がセレン原子に置換したアミノ酸
   • セレノシステインのセノール基 (-SeH) は、システインのチオール基 (-SH) に比べて低還元状態でも効率よく作用
   
   

   図 1. セレノメチオニン	図 2. セレノシステイン (Se-Cys)

   
   

   表 2. セレン含有酵素
   セレノシステイン系	グルタチオンペルオキシターゼ グリシンレダクターゼ ギ酸デヒドロゲナーゼ テトラヨードチロニン-5-デヨーディナーゼ
   セレノメチオニン系	チオラーゼ ニコチン酸デヒドロゲナーゼ 3-ヒドロキシブチル-CoA-デヒドロゲナーゼ

   
   
   
7. 毒性と薬理作用
   • 必須性と毒性の適用範囲が狭い
   • 植物では、高濃度のセレンを含む土壌で成育した場合、耐性を持つ
   • 経気道的に吸引すると急性中毒をおこす
     →眼、鼻、喉に強い刺激を感じ、めまい、咳、粘膜充血が起こる
     →重症になると、頭痛、痙攣、血圧低下、呼吸不全を引き起こす
   • 慢性中毒になると、消化器障害、発汗過多、黄疽、肝臓や腎臓障害、筋ジストロフィーなどを引き起こす
     →顔面蒼白、精神的抑鬱状態が続く
   • 高濃度のセレンを摂取すると、タンパク質、核酸、複合糖質中の硫黄原子がセレン原子に置換して正常な機能が発現できなくなる
   • 過酸化水素を分解して組織を過酸化から防御する性質をもっている反面、図 3 に示したように、生体内の酸素分子と反応して、有毒な活性酸素種 (O^-₂，H₂O₂，・OH) を発生させる
   
   

   図 3. 生体内におけるセレンの挙動