Katarzyna Żyła Wrocław, 22.11.2013

dietetyka

II rok, 2013/2014

ŹRÓDŁA I ROLA JODU W ŻYWIENIU CZŁOWIEKA

Jod jest pierwiastkiem chemicznym o symbolu I, liczbie porządkowej 53 i masie atomowej 126,9045 j.m.a., stosunkowo słabo rozpowszechnionym w skorupie ziemskiej. W postaci związków chemicznych występuje w wodzie morskiej, aerozolach nadmorskich i w niektórych naturalnych solankach. Stanowi także znaczącą domieszkę naturalnej kopaliny – saletry chilijskiej (nitratynu). Pewne ilości jodu stwierdzono także w fosforytach, łupkach

bitumicznych oraz solach potasowych i kamiennych. W sposób wybiórczy mogą go również

koncentrować niektóre organizmy roślinne i zwierzęce (np. algi morskie) [14].

O odkryciu nowego pierwiastka – jodu - doniósł Courtois w 1813 r. W 1824 Angelini, a rok później Cantu wykazali, że woda z szeregu źródeł, słynnych ze swego leczniczego

działania przeciwko wolu, zawiera jodki. Od 1820 roku Dumas i Coindet rozpoczęli

doświadczenia nad wpływem jodu na wole. W 1831 Boussignault wykazał związek

pomiędzy występowaniem wola w różnych miejscowościach w Andach a spożywaniem soli kuchennej, pochodzącej z różnych kopalni, w zależności czy w danej kopalni występowała domieszka jodków, czy nie. Boussignault był pierwszym, który zaproponował wprowadzenie do użytku soli kuchennej tylko z dodatkiem jodków. Jego prace przeszły bez echa i za właściwego pioniera teorii jodowej uważa się Chatina [4].

Jod i jego związki posiadają szereg zastosowań w medycynie i przemyśle, np. do wytwarzania kwasu octowego i niektórych polimerów. Ze względu na wysoką liczbę atomową, niską toksyczność oraz łatwość przyłączania związków organicznych jest częścią wielu rentgenowskich materiałów kontrastowych. Jod znajduje się na Ziemi głównie pod postacią dobrze rozpuszczalnych w wodzie jonów I-, które koncentrują się w oceanach i basenach solankowych. Podobnie jak w przypadku innych chlorowców , wolny jod występuje głównie jako cząsteczka dwuatomowa I₂ , po czym zostaje utleniony, przez np. występujący w powietrzu tlen. Na ziemi oraz w całym wszechświecie jod, przez wysoką liczbę atomową, jest stosunkowo rzadkim elementem. Jednakże, jego występowanie w wodach oceanicznym nadało mu rolę biologiczną [3].

Jod posiada szczególne właściwości biologiczne, dzięki temu jest wykorzystywany przede wszystkim w żywieniu. Jest to najcięższy istotny element wykorzystywany powszechnie przez cały wszystkie żywe organizmy do podejmowania funkcji życiowych. Jod jest rzadkością w wielu glebach , w wyniku jego początkowego niskiego stężenia w elementach skorupy ziemskiej, a także ługowanie rozpuszczalnego jodku przez wodę deszczową. Doprowadziło to do wielu problemów niedoboru tego pierwiastka u zwierząt lądowych i populacji śródlądowych ludzkich . Problem niedoboru jodu dotyka około dwóch miliardów ludzi i jest wiodącym czynnikiem prowadzącym do zaburzeń hormonalno- nerwowych [3].

Funkcje i rola jodu

Badania pokazują, że niedobór jodu jest wiodącą, możliwą do skutecznej eliminacji poprzez działania profilaktyczne, przyczyną upośledzenia umysłowego. Nawet umiarkowany niedobór, szczególnie u kobiet w ciąży i noworodków, obniża inteligencję o 10 do 15 punktów IQ, obniżając nieobliczalne potencjał rozwoju narodu. Najbardziej widoczne i poważne skutki to wole, kretynizm i karłowatość [1, 3].

Jod jest głównym składnikiem biorącym udział w mechanizmie chroniącym przed ekstremalnym rozwojem komórek, reguluje rozwój komórek w okresie rozwoju płodu i karmienia piersią. Ponadto odtruwa organizm, jest antyseptykiem bakterii grzybów, wirusów – odtruwa biologiczne toksyny zatruwające pokarm. Jest antyseptykiem chroniącym żołądek przed rozwojem Helicobacter pylori, bakterią przyczyniającą się do owrzodzenia przewodu trawiennego [11].

Jednakże główną rolą jodu w biologii człowieka jest regulacja procesów kierowanych przez tarczycę. Pierwiastek ten jest składnikiem hormonów tarczycy: tyroksyny (T4) i trójjodotyroniny (T3). Oba hormony powstają poprzez reakcję kondensacji aminokwasu tyrozyny i zawierają, odpowiednio, tyroksyna – 4, a trójjodotyronina – 3 atomy jodu w cząsteczce. Są także najistotniejszym składnikiem białka tyreoglobuliny [2, 7].

Tyroksyna może być także prekursorem to wytworzenia trójjodotyroniny. Pod wpływem enzymu dejodynazy, która odszczepia cząsteczkę jodu, następuje konwersja T4 do T3. Ze względu na to, że dejodynazy należą do selenoprotein, selen odgrywa rolę w

lokalnej i układowej gospodarce hormonów tarczycy. Na obszarach ubogich w jod,

współistnienie niedoboru selenu nasila niedoczynność tarczycy prowadzącą do

obrzęku śluzowatego. Jednocześnie odpowiednia suplementacja selenu chroni gruczoł

tarczowy przed uszkodzeniami będącymi wynikiem nadmiernej podaży jodu, co

sugeruje, że niedobór selenu powinien zostać uzupełniony wcześniej niż niedobór jodu

w sytuacji niewystarczającej ilości obu pierwiastków. Co więcej, selen jest antyoksydantem, który wpływa na aktywność peroksydazy glutationowej, która z kolei bierze udział w neutralizacji nadtlenku wodoru, który powstaje jako produkt uboczny w procesie tworzenia hormonów tarczycy [2, 7].

Hormony tarczycy warunkują prawidłowy rozwój i funkcjonowanie organizmu

ludzkiego we wszystkich okresach życia człowieka – szczególną rolę odgrywają w

okresie życia płodowego. Od odpowiedniego stężenia hormonów tarczycy zależy

wiele ważnych procesów życiowych, takich jak : prawidłowy rozwój płodu, rozwój i

czynność mózgu oraz obwodowego układu nerwowego, gospodarka wapniowo-fosforanowa,

metabolizm białek, tłuszczów i węglowodanów, bilans wodny, przemiany energetyczne i produkcja ciepła, rozwój i dojrzewanie układu kostnego, a także regulacja siły mięśniowej [2, 6].

W czasie ciąży łożysko przechwytuje jod podnosząc go w wodach płodowych do pięciokrotnie wyższego poziomu niż posiada go matka. Poza tym ponieważ ogromna ilość komórek zamiera i wymienia się, jod spełnia bardzo ważną rolę dla właściwego rozwoju płodu. Szczególnie wiele jodu do rozwoju potrzebuje mózg, dlatego niski poziom jodu może utrudniać jego rozwój. Naukowcy twierdzą, że jedynym elementem, który ustrzega przed kretynizmem, niedoczynnością tarczycy płodu, oraz opóźnieniem umysłowego rozwoju jest jod spożywany w jakiejkolwiek postaci w odpowiednim okresie czasu przed poczęciem [11]

Hormony tarczycy odgrywają rolę w transkrypcji genów regulujących podstawową przemianę materii. Całkowity niedobór hormonów tarczycy może zmniejszyć podstawową przemianę materii nawet do 50%, podczas gdy w nadmierna produkcja tych hormonów może zwiększyć podstawową przemianę materii na wet o 100%. [12]

Przemiany jodu w organizmie człowieka

Jod dostaje się do organizmu człowieka głównie przez przewód pokarmowy - ze spożytym pokarmem i wodą pitną. Zawartość jodu w ciele ludzkim wynosi 10-15 mg, z czego 80% znajduje się w tarczycy (8-12mg), w przeważającej części zmagazynowany w tyreoglobulinie. Pozostała część tego pierwiastka znajduje się w śliniankach, błonie śluzowej żołądka, wątrobie, nerkach, gruczołach sutkowych, jajnikach, łożysku mięśniach, skórze, mięśniach szkieletowych, włosach, przysadce, tkance tłuszczowej oczodołu i mięśniu okrężnym oka [7, 12].

Ryc. 1 Metabolizm jodu

Jod, pod postacią jodków, absorbowany jest z przewodu pokarmowego i dostaje się

do osocza. Zdolność tarczycy do koncentracji jodku jest wyrażana stosunkiem stężenia

tego pierwiastka w tarczycy do stężenia w surowicy (T/S). Wartość tego stosunku w

warunkach fizjologicznych wynosi około 50/1. Transport jonów jodkowych do

tyreocyta i ich organifikacja są kluczowymi etapami biosyntezy hormonów tarczycy

[7, 12].

Wychwytywanie jodków przez tarczycę regulowane jest zarówno przez czynniki endogenne, takie jak: TSH (tyreotropina), NIS (symporter sodowo-jodowy) czy zawartość jodków w samej tarczycy jak i czynniki egzogenne, tj.: nadchlorany (ClO^4-), tiocyjaniany (SCN^-), azotany (NO^3-), nadtechnecjany(TcO^4-), immunoglobuliny stymulujące tarczycę, tyreostatyki i leki (np. węglan litu) hamujące syntezę hormonów tarczycy. TSH i małe stężenie jodków w tarczycy pobudza wychwytywanie jodków przez ten gruczoł, podczas gdy lit oraz nadmiar jodu hamują ten proces. [7, 12].

Do krwi hormony dostają się na zasadzie dyfuzji prostej, choć udział aktywnego

transportu też jest brany pod uwagę. Stosunek wydzielonej do krwi T4 do T3 wynosi około 5:1. Proces ten jest zależny od TSH. Hormony tarczycy po wydzieleniu do krwi, wiążą się w ponad 99% z białkami nośnikowymi:

- TBG (globuliny wiążące hormony tarczycy)

- TBPA (prealbuminy wiążące hormony tarczycy)

- TBA (albuminy wiążące hormony tarczycy) [7, 12].

Niedobór jodu

W warunkach niedoboru jodu dochodzi do zmian prawie na wszystkich etapach jego

organifikacji w tarczycy m.in.:

• wzrasta wychwyt 24-godzinny radiojodu nawet do 80%

• zwiększa się aktywność 5`-dejodynazy w tyreocytach – powodująca wzrost T3

• biosynteza hormonów tarczycy jest przyspieszona

• zmniejsza się ilość Tg w koloidzie tarczycowym

• zwiększa się ponowne zużycie jodu uwolnionego w procesie odjodowania jodotyrozyn

• względna nadprodukcja T3 przy jednocześnie zmniejszonej produkcji T4

prowadzi w efekcie do zmniejszonej ekspresji hormonu tarczycy w komórkach

tyreotropowych przysadki, co w konsekwencji doprowadza do zwiększonej biosyntezy

i uwalniania do krwiobiegu TSH, W warunkach względnego nadmiaru TSH ujawnia się jego efekt proliferacyjnynnasilony dodatkowo tym, że tyreocyt zawierający mało jodu wykazuje nadreaktywność na działanie TSH. Jednocześnie w następstwie wewnątrztarczycowego niedoboru jodu, zwiększa się uwalnianie miejscowych czynników wzrostowych takich, jak EGF, VEGF, IGF-1, a zmniejsza się antyproliferacyjne działanie TGF-β. TSH stymuluje przerost tyreocytów (hypertrophia), a uwolnione czynniki wzrostowe powodują zwiększenie liczby tyreocytów (hyperplasia) [2, 7]

Końcowym efektem niedoboru jodu jest powstanie wola. Początkowo ma ono charakter wola miąższowego i nie towarzyszą mu zaburzenia czynności tarczycy. Z upływem lat zmiany wsteczne prowadzą do tworzenia się torbieli, rozplemu tkanki łącznej i pojawienia się drobnych zmian guzkowych w tarczycy. W każdym wieloletnim wolu z niedoboru jodu, występuje populacja komórek funkcjonujących autonomicznie. Namnażanie się tych komórek, stymulowane przez miejscowe czynniki wzrostowe, prowadzi do rozwoju wola guzowatego, a to wiąże się z ryzykiem rozwinięcia się nadczynności tarczycy i raka tarczycy [2, 7].

Minimalna ilość jodu, zapobiegająca powstawaniu wola z niedoboru tego pierwiastka, wynosi 1 μg/kg masy ciała. Zalecana podaż dobowa jodu, zazwyczaj dwukrotnie wyższa od minimalnej, uwzględnia efekt rozcieńczenia, klirens nerkowy oraz działanie substancji wolotwórczych i innych czynników związanych z zanieczyszczeniem środowiska. Wykazano, że na obszarach nie dotkniętych endemią wola, dobowe wydalanie jodu z moczem wynosi 100-150 μg ; stąd również dobowa podaż jodu powinna wynosić nie mniej niż 100 μg, optymalnie 150 μg [13] .

Niektóre produkty spożywcze zawierają substancje wolotwórcze, które mogą ograniczać przyswajanie jodu z żywności. Substancje te należą do tioglikozydów i występują w rodzinie roślin krzyżowych. Do tej pory zidentyfikowano około 80 naturalnych związków należących do tej grupy. Ich działanie wolotwórcze polega na blokowaniu wiązania jodu i tworzenia z tyrozyny tyroksyny niezbędnej do produkcji hormonów tarczycy. Długotrwałe spożywanie roślin krzyżowych, a więc przede wszystkim kapusty, kalafiora, brukselki i soi, przy jednocześnie niewielkiej zawartości jodu w diecie, może przyczyniać się do istnienia niedoborów jodu. Czynniki wolotwórcze zawarte są również w rzepie i brukwi. Dotyczy to przede wszystkim warzyw surowych. Gotowanie bowiem zmniejsza zawartość tych niekorzystnych substancji o ponad 30%. Osoby, u których rozwinęło się wole proste lub stwierdzono niedobór jodu, powinny znacznie ograniczyć spożywanie tych warzyw oraz orzeszków ziemnych i gorczycy, bogatych w substancje wolotwórcze [11].

Nadmiar jodu

Nadmiar jody w diecie stanowi równocenne zagrożenie dla zdrowia i życia człowieka jak jego niedobór. Jod w postaci czystej jest toksyczny. W kontakcie ze skórą wywołuje silne podrażnienia, rany i zmiany martwicze. Po spożyciu powoduje pojawienie się ciemno zabarwionych wymiotów, bólu brzucha, ciemnych plam w ustach i szumu w uszach. W cięższych przypadkach może wystąpić wstrząs, majaczenie i stupor. Duże dawki jodu mogą uszkadzać ściany żołądka i jelit, a także nerki. Długotrwałe zażywanie zwiększonych dawek jodu prowadzi do rozwoju jodzicy. Dawka śmiertelna dla człowieka wynosi 3-4g [11, 12].

Źródła jodu w diecie

Głównym rezerwuarem jodu na ziemi stały się sedymenty oceaniczne i kontynentalne skały osadowe pochodzenia morskiego. Prawdopodobnie z sedymentów pod wpływem ekstremalnie wysokich ciśnień uwalnia się jod, który zasila podmorskie źródła. Z tego właśnie powodu najlepszym źródłem jodu w diecie człowieka są organizmy morskie. Najwięcej tego pierwiastka zawierają ryby świeże, jak dorsz czy mintaj. Z tabeli 1 przedstawiającej produkty zawierające największa ilość jodu w każdej grupie spożywczej wynika, że również ryby wędzone oraz przetwory rybne, pomimo, że zawierają mniej jodu od ich świeżych odpowiedników, odznaczają się większa zawartością jodu niż inne grupy spożywcze [5, 14].

Ponadto źródłem jodu są glony i morszczyny morskie, z których coraz częściej wytwarza się naturalne susze i ekstrakty apteczne bogate w jod. Morskie algi, zwłaszcza z rodzin: morszczynowatych (Fucaceae) i listownicowatych (Luminariaceae), są głównym źródłem lotnych organicznych związków jodu poprzez zdolność do wybiórczej koncentracji jodu [10, 14].

Organizmy morskie są jedynym naturalnym pewnym źródłem jodu w żywności, ponieważ zawartość tego pierwiastka w warzywach, owocach, produktach zbożowych oraz mlecznych jest zmienna i zależy w dużym stopniu od miejsca uprawy lub hodowli. Gdy gleba jest uboga w ten składnik mineralny, rośliny na niej rosnące również będą zawierały go niewiele. Zawartość jodu w mleku i produktach mlecznych zależy z kolei od jego obecności w paszy spożywanej przez krowy [6, 8].

W celu dostarczenia tego deficytowego składnika mineralnego w wielu krajach joduje się sól kuchenną, wzbogaca w jod gotowe produkty, stosuje preparaty zawierające jod, zwłaszcza w stosunku do osób najbardziej zagrożonych (przede wszystkim kobiet w ciąży), joduje paszę dla zwierząt. Jest to najbardziej skuteczna, gwarantująca wzrost spożycia jodu przez całą populację, forma zapobiegania niedoborom, stąd też w Polsce od 24 lipca 1996 r. istnieje obowiązek jodowania soli kuchennej 3-19 mg/kg soli. Taka ilość jodu jest zupełnie bezpieczna dla zdrowia i nie powinna budzić obaw. Obowiązek jodowania nie dotyczy soli stosowanej do celów przemysłowych, np. przy produkcji wędlin czy też pieczywa. Należy pamiętać, że sól ta ma jednak to do siebie, że w czasie obróbki cieplnej (zwłaszcza w trakcie gotowania, pieczenia, smażenia, itp.) - jod się z niej ulatnia (zwłaszcza gotowanie najzdrowsze dla układu trawiennego powoduje jej duży ubytek). Co więcej jod w przechowywanej w magazynach i sklepach soli też się naturalnie ulatnia, toteż częstokroć można kupić sól “przeterminowaną”, o czym zwykle konsument nie jest informowany [6, 8].

Bogatym źródłem jodu są także zioła. Zliczają się do nich:

• bylica estragon (Artemisia dracunculus L.)

• dziki bez czarny (Sambucus nigra L.)  

• zielony orzech włoski ( Juglans regia L).

W przypadku orzecha włoskiego surowcem bogatym w jod są zielone części rośliny takie jak liście oraz zielone skorupki orzechów. Można z nich przygotowywać domowym sposobem nalewki, odwary i napary, które oprócz uzupełniania jodu i łagodzenia dolegliwości z tym związanych, również pomagają w wielu innych dolegliwościach [11].

Tab. 1 Porównanie produktów z różnych grup spożywczych z największą zawartością jodu [9]

Grupa produktów	Produkt	Zawartość jodu w μg/ 100 g produktu
Mleko i przetwory mleczne	mleko	mleko odtłuszczone w proszku
		mleko pełne w proszku
		mleko zagęszczone słodzone
		mleko owcze
	napoje mleczne	kefir 2% tłuszczu
		serwatka płynna
	sery podpuszczkowe dojrzewające	ser, Ementaler pełnotłusty
		ser, Parmezan
		ser, Rokpol pełnotłusty
		ser, Cheddar pełnotłusty
		ser, Gouda tłusty
		ser, Trapistów pełnotłusty
		ser, Trapistów tłusty
		ser, Tylżycki pełnotłusty
		ser, Tylżycki tłusty
		ser, Edamski tłusty
		ser, Camembert pełnotłusty
		ser, Brie pełnotłusty
	sery twarogowe	serek twarogowy, ziarnisty
	sery topione	ser topiony, edamski
Jaja	żółtko jaja kurzego	12,0
	jaja kurze całe	9,5
Mięso i przetwory mięsne	skóra z indyka	8,0
Ryby i przetwory rybne	ryby świeże	dorsz, świeży mintaj, świeży gładzica-płastuga, świeża halibut biały, świeży tuńczyk, świeży makrela, świeża łosoś, świeży sardynka, świeża śledź, solony sola, świeża śledź, świeży flądra, świeża pstrąg tęczowy, świeży
	ryby wędzone	makrela, wędzona łosoś, wędzony śledź wędzony „Pikling”
	przetwory rybne	sardynka w oleju sardynka w pomidorach tuńczyk w oleju śledź marynowany tuńczyk w wodzie
Tłuszcze	oliwa z oliwek	5,0
Przetwory zbożowe	otręby pszenne	31,0
	chleb chrupki	14,0
	ziarno żyta	7,2
	ziarno pszenicy	6,7
Warzywa	brokuły	15,0
	groch, nasiona suche	13,9
	szpinak	12,0
	rzodkiewka	8,0
	rzepa	7,5
	szparagi	7,0
	soja, nasiona suche	6,3
	bób	6,0
Owoce	figi suszone	4,0
Orzechy	orzechy laskowe	17,0
	orzechy arachidowe	13,0
	orzechy włoskie	9,0
Cukier i wyroby cukiernicze	czekolada mleczna	5,5
	kakao 16%, proszek	2,8
Napoje	wino białe, wermut	35,0
	wino czerwone	35,0

Literatura:

[1] Condliffe P. G., Delong G. R., Robbins J, 1989, Observations on the neurology of endemic cretinism, Iodine and the brain. New York, Plenum Press, 231.

[2] Delange F., Fisher D. A., Malvaux P., 1985, Thyroid hormone effects on growth and development, Pediatric thyroidology, 75-89.

[3] Donald G., McNeil Jr., 2006,  In Raising the World’s I.Q., the Secret’s in the Salt , New York Times, http://www.nytimes.com/ [dostęp 2013-10-26].

[4] Dunn J. T., Hetzel B. S., Stanbury J. B., 1987, The Prevention and Control of Iodine

Deficiency Disorders, Annual Review of Nutrition Vol. 9: 21-38

[5] Fehn S., Muramatsu U., Yoshida Y., 2001, Recycling of iodine in forearc areas: evidence from iodine brines in Chiba, Japan, Earth Planet Sci. Lett., 192, 583–593.

[6] Karbownik M., Lewiński A., 1997, Profilaktyka jodowa u kobiet w ciąży i w okresie

fizjologicznej laktacji, Endokrynol Pol Supl. 1do 1/1997, 48: 27-35.

[7] Karbownik M., Lewiński A., 1996, Wstęp do tyreologii- podstawy fizjologii i patologii

gruczołu tarczowego, Endokrynol Pol, supl. 1 do 1/1996, 47: 1-14.

[8] Kozłowska-Wojciechowska M., Makarewicz-Wujec M., Znaczenie jodu w diecie,

http://www.resmedica.pl  [dostęp: 11-11-2013]

[9] Kunachowicz H., Nadolna I., Przygoda B., 2005, Tabele składu i wartości odżywczej żywności Wydaw. Lekarskie PZWL, Warszawa.

[10] Lovelock J.E., 1975, Natural halocarbons in the air and in the sea, Nature 256, 193–194

[11] Łatak J. M., Jod niezbędnym składnikiem organizmu, http://www.edgarcayce.hg.pl [dostęp: 11-11-2013]

[12] Nauman J., 1997, Jod- metabolizm w tarczycy, molekularne mechanizmy działania i

zastosowanie w przypadku awarii jądrowej, Endokrynol Pol 1997, 48, supl 1: 17-26.

[13] Pantofliński J., 2008, Badania przesiewowe tarczycy wśród dorosłych mieszkańców regionu krakowskiego [praca doktorska], Katedra i Klinika Endokrynologii Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków.

[14] Przewłocki K., Ślizowski K, 2007, Występowanie jodu w środowisku naturalnym, Gospodarka surowcami mineralnymi, Tom 23, zeszyt 2.