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生命中的化学元素
1.9.1.1 7-1-1 碘
7-1-1 碘

碘是人体甲状腺激素组成中必不可少的成分,也是人类发现的第二个生物必需微量元素。早在1852年法国化学家Chatin就通过环境调查和分析确定了甲状腺肿和缺碘的关系。

甲状腺有着两叶腺体,位于人脖子前面喉管的两侧,由无数个囊状的甲状腺滤泡组成,其中含有呈胶状的甲状腺球蛋白,它是一种含碘的蛋白质。在需要时,甲状腺球蛋白能很快被水解成有生物活性的甲状腺素,进入血液并到达全身各组织。甲状腺素是一种极其重要的激素,它包括有3,5,3′,5′-四碘甲状腺原氨酸,被称为T4;此外还有着少量的3,5,3′-三碘甲状腺原氨酸,叫T3,其生物活性比T4更大。从T3,T4的结构(见图7-1)就可看出,酪氨酸可以说是碘的“载体”,也是含碘氨基酸的前体物质。

图7-1 L-3,5,3′-三碘甲状腺原氨酸(T3)和L-3,5,3′,5′-四碘甲状腺原氨酸(T4

甲状腺素对机体的作用极为广泛,它不仅能调节机体内许多物质的新陈代谢,而且对机体的生长发育也有重要影响,包括促进蛋白质的合成、活化各种酶、调节能量的转换等。甲状腺激素不仅存在于人体中,而且也存在于动物中,但起着不同的作用。例如,甲状腺素对人可促进组织代谢,对青蛙却能刺激幼体蝌蚪发育成为青蛙,小山羊如切除甲状腺就会停止性发育。

人主要从食物和水中摄取碘,每天100~200微克,其中1/3进入甲状腺。碘在人体中的总量只有10~25毫克,但70%~80%都在甲状腺中,而甲状腺的重量还不到人体重的0.03%~0.04%,其中的碘浓度与身体其他部分的碘浓度相比,要高近1万倍。人体对碘的吸收是高效的,消化器官中的碘几乎能迅速地完全被吸收。人体中的碘主要从尿中排泄,大便、汗、奶汁和唾液中也会出现少量碘。成年人从尿中排泄的碘的正常值下限为75微克/天,如一天的尿碘排泄量在40微克以下,医生会怀疑该人是否有碘缺乏症。人体究竟一天需要摄取多少碘呢?对成年人来说,平均每天需要100~150微克;青少年和儿童生长旺盛,需要160~200微克;而孕妇则需200~400微克。以碘元素总量计,人一生中对碘的需要大约仅相当于一汤匙的量。联合国儿童基金会主席因此说过:“碘缺乏病是这样容易控制,以至于即使有一个婴儿因此而患先天智力缺陷,也是我们的责任。”

碘在人体内的生理功能完全是通过甲状腺激素来完成的,它参与能量代谢,增加耗氧量,促进营养物质分解,支持和促进神经系统的发育,维持生命活动。人体因缺碘会导致一系列障碍,统称为碘缺乏病。在人的一生不同时期中,碘缺乏病会有不同的症状表现:胎儿、婴幼儿严重缺碘就导致先天性地方克汀病,其主要症状是痴呆、身材矮小、智力低下、先天畸形、聋哑或瘫痪等,也会造成新生儿甲状腺肿;成人缺碘就会使甲状腺激素T3和T4合成产生障碍,因为得不到足够的碘,就使得甲状腺组织增生以求增加合成,结果刺激甲状腺增生、肥大,引起甲状腺肿。

碘缺乏病是当今世界上分布最广泛、危害人群最多的一种全球地方病,据统计,全世界碘缺乏病区的人口高达10亿之多。尤其是喜马拉雅山区发病最为严重,也是世界上最大的病区,其中印度的病区发病率高达90%,尼泊尔女子中几乎达100%,在不丹和锡金,甚至不认为它是病。由于我国的地理、地质条件也使得许多生活在贫瘠山区的百姓天生无奈地会缺碘,从呱呱坠地起就陷入了缺碘的困境。根据以往统计,全国1000多万智力缺陷残疾人中,因缺碘造成的约占80%。我国每年出生婴儿近2000万,至少有30%生活在碘缺乏地区。1978年黑龙江省就调查到有一个“傻子屯”,全村1313人,甲状腺肿病人900人,克汀病患者161人。有些严重的缺碘地区还有着“一代肿,二代傻,三代、四代断根芽”的说法。

人体内碘的来源主要来自食物,占总摄入量的80%~90%,其余来自饮水。此外,人也可以通过呼吸从空气中摄入少量的碘。在沿海地区,水和空气中碘含量都比较高,估计可从中各获得4%的碘。海产品中含有较多的碘,只要每周能吃一两次海鱼,即可满足人体对碘的需求。对于甲状腺肿病的防治,最为有效的是在食盐中加碘。我国从1996年开始实施在食盐中加碘,加入的主要是碘酸钾(KIO3),每千克食盐中加碘20~40毫克。在我国的发病区,由于坚持供应碘盐,已有2000万人治愈。全国1500个病区县中,已有近一半的县基本得到了控制。

在非洲扎伊尔的一些地区,还从当地的食物木薯中发现了能致甲状腺肿的物质。木薯和甘薯一样,其块根可食。但是,木薯中含有一种叫亚麻苦苷的物质,这种物质在人体中参与硫氰酸盐的合成,而硫氰酸盐具有阻碍甲状腺吸收碘的作用。试验证明,用木薯中提取的亚麻苦苷饲喂新西兰母羊,结果生下的小羊羔也患上了甲状腺肿。全世界大约有3亿人在食用木薯,同样,在马来西亚的沙捞越州也发现木薯是致甲状腺肿的食物。硫氰酸盐在人体内可加速碘的排泄,使体内碘含量降低而致病,根据尿中碘/硫氰酸盐的比值,医生就可估计是否有患甲状腺肿的危险,如这个值接近或低于3即可发生甲状腺肿。含有能在体内参加生成硫氰酸盐的物质的植物还有大头菜、野生萝卜等,它们含有葡萄糖硫苷,葡萄糖硫苷降解后就会生成硫氰酸盐。大豆中含有一种叫皂角苷的物质,它能预防动脉粥样硬化,但又能促进人体内碘的排泄。长期过量食豆腐很容易引起碘的缺乏,所以食豆腐应同时食用海带。皂角苷是植物中一种抗营养因子,它是一种表面活性剂物质,人参中也有,它也能促进重金属的排泄。

缺碘可使人患上甲状腺肿。然而,摄入碘过多也会使人患甲状腺肿,叫高碘甲状腺肿。高碘甲状腺肿最早发现于日本北海道地区,当地食物中含有丰富的碘,居民中的发病率为6%~12%,学生中发病率最高曾达25%。20世纪70年代后期,我国也发现在从河北到山东的黄河河口沿岸宽70~80千米以内的低洼地带中,不同程度地分布有高碘甲状腺肿。如果由于患病长期服用或注射含碘药物,或是长期食用高碘食物等,也会因此患上高碘甲状腺肿。值得注意的是怀孕妇女如长期接受碘制剂治疗,碘还会透过胎盘危及胎儿,造成胎儿的甲状腺肿大,这就可能导致分娩时肿大的甲状腺压迫气管而造成婴儿窒息死亡。因此,对于碘吸收已过多的这些人就应注意不能再吃含碘盐。在20世纪90年代后期,我国不少地区曾因服用“碘营养品”使大批学生出现恶心、呕吐、头痛、胸痛等急性碘中毒症状,为此,卫生部专门发文规定除了碘盐外,不准生产、供应其他加碘食品。

吸收碘过多或服用过量甲状腺素不仅会造成甲状腺肿,而且还会使人新陈代谢加快,加速体内能量物质氧化分解,造成甲状腺亢进。近年来,随着社会生活节奏的不断加快,饮食中含碘量增多,甲亢的发病率明显增加,且特别“钟情”于年轻女性,这和她们较男性更容易出现自身免疫调节异常及面临工作、生活双重压力有关。持续压力会改变促甲状腺素释放激素及垂体的促甲状腺素分泌状态,引起甲状腺激素大量分泌,这种激素可以抑制免疫细胞,从而诱发甲状腺机能亢进症。另外,如甲状腺分泌不足,就会造成甲减症,其症状就完全和甲亢症相反。

据报道,上海市2003年甲状腺癌的发病率为5.87/10万,而目前是6.89/10万。其中40岁以下的年轻女性患者是男性的2~5倍,患者中大多有嗜好吃海鲜等含碘量高食物的习惯。在我国召开的“第一届中意甲状腺外科论坛”的与会专家认为女性因多吃含碘高的海鲜诱发了甲状腺疾病高发。“巧合”的是这10年正好是自1996年开始在全国范围内全面推广碘盐的时期。因此,国内已有呼吁停止普遍吃加碘盐。卫生部多次组织有关专家论证,初步形成了调整现行食盐加碘量的意见,将现行加碘量适当下调。2009年5月至12月,卫生部疾病预防控制局联合中国疾病预防控制中心又进行了沿海地区居民碘营养状况的调查,范围包括上海、辽宁、浙江和福建4个省市。调查发现,我国沿海地区居民从碘盐中摄取的碘量占到了膳食摄碘总量的63%。一旦停止供应碘盐,大多数人群将会重新回到缺碘状态,而补碘的益处要远大于碘过量的风险。2010年7月卫生部监督局发函,就食品安全国家标准《食用盐碘含量》和《食品添加剂碘酸钾》向各有关单位公开征求意见,拟将食盐碘强化量从20~60毫克/千克修改为食用盐中碘含量的平均水平(以碘元素计)20~30毫克/千克。

中国营养学会制定的《中国居民膳食营养素参考摄入量》里,碘营养素的最高摄入量为每天800微克,摄入量在这一数字以下都是安全的。现在居民家中的碘盐通常是每千克盐当中加20~60毫克,这个剂量是很低的,按每天食用6克食盐计算,如碘全部摄入仅120~360微克。其实碘盐在烹调过程中是很容易损失掉碘的。而对经常食用海鲜的人而言,即使不食用碘盐也可能会引发碘的过量问题,因为海鱼含碘特别丰富,每千克鱼类含碘要达500~1000微克。

为什么说补碘的益处要远大于碘过量的风险?那是因为碘是与人类智力有关的营养元素。美国斯坦福大学的著名心理学家特曼(Terman)教授,根据2900个人的智商测定表明:大多数人的智商在90~110(占人群的46%),叫这类人的智力为中才;110~120的(占16%)叫聪明;120~130的(占10%)叫智力优秀;140以上的就可算是天才了。而80~90的(占16%)叫智力落后,70~80的是临界状态(占8%),在70以下就是智力低下,50以下就可能是智力障碍了。根据英国和芬兰科学家做的一项统计,在世界范围内,智商最高的人群是中国、新加坡、韩国和日本的国民,他们的平均智商达105,其次智商高的人群分布在欧洲、北美、澳大利亚和新西兰,他们的平均智商是100。上海居民智商平均值达108.72,所以上海地区人群在吃碘盐前的智商已属于很高水平。表7-2是有关方面对国内碘缺乏病区智商调查的一个结果:

表7-2 国内碘缺乏病区智商调查结果