Метаболизм и функция йода в щитовидной железе

Йод является основным элементом синтеза гормонов щитовидной железы (thyroid hormones, THs) в организме человека. Как недостаток, так и избыток йода может спровоцировать ряд патологических состояний. От момента зачатия до взрослого возраста недостаточное поступление йода может привести к функциональным нарушениям и аномалиям развития различных органов, включая головной мозг. С другой стороны, избыток йода также нежелателен, поскольку может стать причиной дисфункции щитовидной железы и таких заболеваний, как гипотиреоз, гипертиреоз, зоб, аутоиммунные состояния.

Авторы статьи «Йодная лихорадка: риск избыточного или недостаточного йодирования при профилактическом использовании йода для блокирования щитовидной железы в случае ядерной катастрофы» (Valeria Calcatera et al. “The Iodine Rush: Over- or Under-Iodination Risk in the Prophylactic Use of Iodine for Thyroid Blocking in the Event of a Nuclear Disaster”, 2022 г.) приводят данные обобщенного анализа, опубликованные до 2022 года, о роли йода и риске избыточного и недостаточного йодирования.

Основная роль йода связана с физиологией щитовидной железы: синтезом тиреоидных гормонов и модуляцией функции щитовидной железы. Кроме того, последние исследования выявили антиоксидантные, противомикробные и противоопухолевые свойства этого элемента (Sorrenti S, et al. Iodine: Its Role in Thyroid Hormone Biosynthesis and Beyond. Nutrients, 2021).

Больше релевантной информации доступно в Профилактика использования йода в условиях ядерной катастрофы

В течение первых 12 недель беременности плод полностью зависит от THs матери. На более поздних сроках плод начинает самостоятельно синтезировать:

• Т4 — тироксин (3,5,3',5'-tetraiodo-L-thyronine);
• T3 — трийодтиронин (3,5,3'-triiodo-L-thyronine).

Продукция Т3 и Т4, в свою очередь, регулируется:

• ТРГ — тиреотропин-рилизинг гормоном (Thyrotropin Releasing Hormone, TRH), который вырабатывается в гипоталамусе;
• ТТГ — тиреотропным гормоном (Thyroid-Stimulating Hormone, TSH), который вырабатывается передней долей гипофиза.

ТРГ и ТТГ играют существенную роль в развитии плода, обеспечивая развитие нейронной сети центральной нервной системы (ЦНС) и соматическое развитие, участвуют в дыхательной цепи митохондрий, стимулируют синтез белка, регулируют углеводный и липидный обмен. Обмен йода регулируется преимущественно ТРГ и ТТГ, а также концентрацией самого йода: дефицит йода стимулирует выработку ТТГ, что приводит к дополнительному поглощению йода, а избыток йода подавляет активность фермента тиреопероксидазы (enzyme thyroperoxidase, TPO), что снижает синтез ТГ.

Источники йода

В почвах и, соответственно, продуктах различных географических регионов существует достаточно большая вариабельность содержания и биодоступности йода. Большинство продуктов содержит небольшое количество природного йода и не является значимым источником в рационе. Следует отметить, что содержание йода в морских растениях выше, чем в наземных.

Основными источниками йода являются:

• соль;
• морепродукты;
• рыба;
• водоросли.

Соль является предпочтительным средством обогащения организма йодом за счет содержания йодата (potassium iodate) или йодида калия (potassium iodide).

Всемирная организация здравоохранения рекомендует следующий расчет добавления йода в соль:

• 14 мг/кг при высоком потреблении йода населением (14 г/день);
• 65 мг/кг при низком потреблении йода населением (3 г/день).

Уровень йода в питьевой воде зависит от географического региона, близости к морю, уровня грунтовых вод и сельскохозяйственных стоков. Обычно уровень йода в питьевой воде составляет 1–10 мкг/л. (Johnson C. The Geochemistry of Iodine and Its Application to Environmental Strategies for Reducing the Risk from Iodine Deficiency Disorders, 2003). Опресненная вода может привести к полной потере йода.

На содержание йода в растительной пище влияет близость зоны выращивания к морской воде, количество йода в почве, поливной воде и йодсодержащих удобрениях. В целом овощи и фрукты являются бедным источником йода. Яйца и молочные продукты являются основным источником йода. Однако на уровень йода также влияют кормовые добавки, используемые в сельском хозяйстве. Кроме того, концентрация йода в молоке зависит от сезона: зимой его содержание выше, поскольку удой молока в зимний сезон уменьшается.

В пищевых добавках йод присутствует в форме йодида калия и йодида натрия. Обычно количество йода в витаминных и минеральных добавках составляет 150 мкг. Однако международные стандарты в различных регионах отличаются друг от друга и часто превышают предельно допустимый уровень потребления. (EFSA. Overview on Tolerable Upper Intake Levels as Derived by the Scientific Committee on Food and the EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies, 2017).

Следует отметить, что многие диеты приводят к снижению необходимого уровня йода. К таким диетам относятся вегетарианские, веганские, низкосолевые диеты и диеты с учетом непереносимости лактозы.

Рекомендуемое потребление йода

Большинство пищевых продуктов имеют низкое содержание йода и не обеспечивают его адекватного потребления. Обеспечение населения йодом осуществляется преимущественно за счет йодирования соли. В 2021 году обязательное йодирование соли осуществлялось в 124 странах. Добровольное йодирование было разрешено в 21 стране. В результате такой стратегии 88% населения земного шара было охвачено этой программой.

Для мониторинга йодного статуса используют следующие биомаркеры:

• концентрация йода в моче (urinary iodine concentration, UIC);
• концентрация тиреоглобулина в крови (thyroglobulin concentration in blood);
• диагностика зоба (goiter rate).

В 2006 году Институтом медицины (Institute of Medicine) были разработаны рекомендуемые диетические нормы потребления для всех возрастных групп (Recommended Dietary Allowance, RDA):

• 0–6 месяцев 100 мкг/день;
• 7–12 месяцев 130 мкг/день;
• 1–5 лет 90 мкг/день;
• 5–12 лет 120 мкг/день;
• 12 лет 150 мкг/день.

Доказано, что йодирование соли является достаточным способом предотвращения дефицита йода во всех группах населения. Однако не следует забывать и о случаях, связанных с избытком йода в организме. Избыток йода может быть вызван употреблением чрезмерно йодированной соли, питьевой воды, молока животных, морских водорослей и пищевых добавок. Именно по этой причине определены максимально рекомендуемые дозы йода.

Йод играет ключевую роль в физиологии щитовидной железы, являясь основным компонентом тиреоидных гормонов. Как дефицит, так и чрезмерное потребление йода могут вызывать заболевания щитовидной железы и связанные с ними осложнения, включая задержку роста, неврологические и интеллектуальные нарушения развития.

Дополнительные релевантные факты доступны в Йод: профилактическое применение в случае ядерной катастрофы

Недостаточное потребление йода и заболевания щитовидной железы

До 12 недели беременности плод полностью зависит от уровня материнских тиреоидных гормонов. Если питание матери во время беременности не обеспечивает адекватного поступления йода, могут развиться нарушения функции щитовидной железы плода, что, в свою очередь, влияет на развитие нейронной сети плода и в конечном итоге ведет к развитию умственной отсталости различной степени. Это состояние называется кретинизмом и сопровождается другими соматическими и неврологическими нарушениями: задержкой роста, признаками гипотиреоза. Различают две формы кретинизма: микседематозную и неврологическую.

Неврологическая форма кретинизма связана с материнским гипотиреозом на ранних сроках беременности с последующим адекватным поступлением йода в организм новорожденного и проявляется в виде:

• умственной отсталости;
• глухонемоты;
• изменения походки;
• спастичности;
• эутиреоза.

Микседематозный кретинизм, напротив, вызван дефицитом йода у матери на поздних сроках беременности и проявляется в виде:

• умственной отсталости;
• низкого роста;
• гипотиреоза.

Тяжелый дефицит йода в организме матери приводит к увеличению показателей мертворождения, самопроизвольных абортов, аномалий развития плода и неонатальной детской смертности. Эти осложнения можно снизить на 50% приемом добавок йода до зачатия или во время беременности ( Mahomed K, et al., “The Cochrane Collaboration, Editor. The Cochrane Database of Systematic Reviews.”, 1997).

У детей с легким дефицитом йода отмечаются:

• нарушения исполнительных функций;
• снижение показателей интеллекта;
• ухудшение способности к чтению;
• снижение когнитивных навыков;
• уменьшение языковых навыков.

Снижение потребления йода в детстве приводит к снижению выработки тиреоидных гормонов и, соответственно, увеличению продукции тиреотропного гормона гипофизом. ТТГ, в свою очередь, приводит к увеличению размера щитовидной железы, вызванному гиперплазией клеток. Такая гиперплазия ткани щитовидной железы называется зобом и проявляется в двух формах:

• диффузный зоб;
• моноузловой зоб.

Лица с дефицитом и потреблением йода ниже 50 мг в сутки обычно имеют:

• нормальный или сниженный уровень Т3;
• сниженный уровень Т4;
• повышенный уровень ТТГ.

Симптомы йододефицитного гипотиреоза широко варьируют в зависимости от возраста пациента. У новорожденного с гипотиреозом в первые недели жизни отмечаются:

• вялость;
• нарушение сосания;
• выпуклость глаз;
• макроглоссия;
• длительная желтуха;
• вздутие живота;
• пупочная грыжа;
• утолщение кожных складок;
• психомоторная недостаточность;
• запоры.

В детском и подростковом возрасте характерна клиническая картина микседемы:

• замедление темпов роста;
• задержка развития костей и зубов;
• диспропорция туловища и конечностей;
• вялость;
• гипотония;
• гипорефлексия;
• депрессивное состояние;
• снижение концентрации внимания;
• ухудшение памяти;
• непереносимость холода;
• сухая и бледная кожа;
• выпадение волос;
• запоры;
• брадикардия.

Последствия избытка йода

Избыток регулярного потребления йода вызывает значительно меньшую инвалидизацию. Основные причины воздействия высоких доз йода связаны с питанием, а именно чрезмерным потреблением йодированной соли, молока и морских водорослей. Иногда передозировка йода происходит во время радиологических исследований с использованием йодсодержащих контрастных веществ. Действительно, резкое или регулярное поступление йода может привести к гипотиреозу, гипертиреозу, зобу и аутоиммунным заболеваниям щитовидной железы. Когда щитовидная железа подвергается воздействию высоких доз йода, выработка гормонов щитовидной железы временно приостанавливается. Этот эффект известен как эффект Вольфа-Чайкова (Wolff-Chaikoff effect). Такая реакция сохраняется несколько дней, после чего восстанавливается нормальный синтез Т4 и Т3. Благодаря этому естественному механизму адаптации можно переносить большие дозы йода без клинических проявлений. Чрезмерное употребление йода описано как фактор риска развития аутоиммунных заболеваний щитовидной железы и послеродового тиреоидита. Из-за нарушения механизма адаптации щитовидной железы в регионах с повышенным потреблением йода также может наблюдаться развитие зоба.

Помимо эффектов, которые избыток йода оказывает на щитовидную железу, следует отметить влияние на другие системы. Например, слюнные железы способны накапливать йодид. Это приводит к повреждению их клеточной инфильтрации и сиалоадениту — воспалению слюнных желез. (Southern AP, et al., “Treasure Island (FL: StatPearls Publishing”, 2022). Среди других осложнений отмечаются кожная сыпь, расстройства желудочно-кишечного тракта, тошнота, рвота, диарея, делирий и ступор.

И избыток, и недостаток потребления йода следует рассматривать как провоцирующие факторы для нормального функционирования сложного метаболического механизма адаптации щитовидной железы. Кроме того, отдельного рассмотрения заслуживает влияние на организм человека радиоактивного йода, являющегося побочным продуктом процессов ядерного деления. Ознакомиться с обзором этой темы можно в статье Йод: профилактическое применение в случае ядерной катастрофы

References

Calcaterra V, Mameli C, Rossi V, Massini G, Gambino M, Baldassarre P, Zuccotti G. The Iodine Rush: Over- or Under-Iodination Risk in the Prophylactic Use of Iodine for Thyroid Blocking in the Event of a Nuclear Disaster. Front Endocrinol (Lausanne). 2022;13:901620. doi:10.3389/fendo.2022.901620.

Sorrenti S, Baldini E, Pironi D, Lauro A, D’Orazi V, Tartaglia F, Tripodi D, Lori E, Gagliardi F, Praticò M, Illuminati G, D’Andrea V, Palumbo P, Ulisse S. Iodine: Its Role in Thyroid Hormone Biosynthesis and Beyond. Nutrients. 2021;13(12):4469. doi:10.3390/nu13124469.

Johnson CC. The geochemistry of iodine and its application to environmental strategies for reducing the risk from iodine deficiency disorders (IDD). Nottingham, UK: British Geological Survey; 2003. Report No.: CR/03/057N.

European Food Safety Authority (EFSA). Overview on tolerable upper intake levels as derived by the Scientific Committee on Food (SCF) and the EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA). Parma: EFSA; 2017.

Mahomed K, Gülmezoglu AM. Maternal iodine supplements in areas of deficiency. Cochrane Database Syst Rev. 1997;(4):CD000135. doi:10.1002/14651858.CD000135.pub2.

Southern AP, Jwayyed S. Iodine Toxicity. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2022.

Author: Olena Vyrva, MD

Вопросы и ответы

Q1. Почему йод необходим для функции щитовидной железы?
Йод является основным компонентом, необходимым для синтеза Т3 и Т4. Как недостаточное, так и чрезмерное потребление йода может нарушать функцию щитовидной железы и быть связано с рядом тиреоидных заболеваний.

Q2. Какие биомаркеры используются для оценки йодного статуса?
В статье указаны концентрация йода в моче, концентрация тиреоглобулина в крови и частота зоба как биомаркеры для мониторинга йодного статуса.