Iod, metabolismul iodului și tulburările de deficit de iod revizuite
Farhana Ahad
Departamentul de fiziologie, SKIMS Medical College, Bemina, Srinagar și Departamentul de științe alimentare, Universitatea din Kashmir, Srinagar
Shaiq A. Ganie
Departamentul de fiziologie, SKIMS Medical College, Bemina, Srinagar și Departamentul de științe alimentare, Universitatea din Kashmir, Srinagar
Abstract
Iodul este un micronutrient vital necesar în toate etapele vieții; viața fetală și copilăria timpurie fiind cele mai critice faze ale cerinței. Dieta este singura sursă de iod, care la rândul său este dependentă de conținutul de iod din apă și sol. Iodul este metabolizat în corpul uman printr-o serie de etape care implică hipotalamusul, hipofiza, glanda tiroidă și sângele. Progresele recente în fiziologie și știința moleculară au revoluționat înțelegerea noastră asupra metabolismului iodului la nivel celular și subcelular. La rândul său, acest lucru ne-a îmbunătățit cunoștințele despre tulburările de deficit de iod (IDD), prevenirea, gestionarea și controlul acestora. Acest articol încearcă să revizuiască acest subiect important în lumina progreselor recente și oferă o prezentare cuprinzătoare a subiectului.
INTRODUCERE
Iodul este un micronutrient de o importanță crucială pentru sănătatea și bunăstarea tuturor indivizilor. Este un oligoelement, dintre care doar 5 g sunt suficienți pentru a satisface nevoile de viață ale unei persoane cu o durată de viață de 70 de ani (1). Iodul este concentrat în cea mai mare parte în glanda tiroidă (2). Un corp adult sănătos conține 15-20 mg de iod, dintre care 70-80% este stocat în glanda tiroidă. Aportul zilnic de iod de către o persoană se ridică la 500 micrograme; necesarul zilnic fiziologic în timpul vieții adulte este de 150 micrograme; în timpul sarcinii și alăptării este de 200 micrograme; iar în perioada neonatală este de 40 micrograme (3). În mod normal, aproximativ 120 micrograme de iodură sunt preluate de glanda tiroidă pentru sinteza hormonilor tiroidieni (4).
Oceanele sunt principalele depozite de iod din lume și foarte puțin din iod se găsește în sol. Depunerea de iod în sol are loc datorită volatilizării din apa oceanului, proces ajutat de radiațiile ultraviolete. Regiunile de coastă ale lumii sunt mult mai bogate în conținut de iod decât solurile aflate în interiorul țării; aici problema devine mai agravată de lipirea continuă a iodului din sol (5). Prin urmare, culturile cultivate în astfel de soluri rămân insuficiente în iod; chiar și apele subterane din aceste zone sunt deficitare în iod (2). Acest lucru explică distribuția endemică a tulburărilor de deficit de iod (IDD) în lume.
Metabolizarea iodului
Iodul se obține în principal din surse alimentare, în special din legume cultivate pe sol bogat în iod; cerința rămasă este îndeplinită din apa potabilă (1). Algele marine, cum ar fi wakame, nori sau mekabu, care sunt utilizate pe scară largă în unele culturi asiatice pentru prepararea supelor, salatelor și condimentelor, sunt surse bogate de iod. Iodul se găsește în natură sub diferite forme: săruri anorganice de sodiu și potasiu (ioduri și iodate); iodul diatomic anorganic (iod molecular sau I) și iodul monoatomic organic (5). (Tabelul 1)
tabelul 1
Sursa de iod *
Glanda tiroidă joacă un rol central în metabolismul iodului. Glanda cuprinde foliculi multipli căptușiți de celule foliculare care stau pe o membrană bazală. Foliculii sunt umpluți de un material vâscos clar numit coloid. Coloidul este o cicloproteină numită tiroglobulină (4).
Captarea iodului este primul pas în metabolismul iodului (Fig. 1). Procesul începe cu absorbția iodurii din capilar în celula foliculară a glandei printr-un sistem de transport activ. Acest lucru se produce împotriva gradienților chimici și electrici de către proteina simportată de sodiu/iod (NIS) găsită în membrana basolaterală a celulei foliculare; energia necesară acestui proces este legată de Na + dependentă de ATPază; - pompa K (3).
Sinteza și eliberarea hormonilor tiroidieni
Sinteza și secreția de tiroglobulină este al doilea pas. Apare printr-un alt proces independent în interiorul celulei foliculare; sinteza începe pe reticulul endoplasmatic dur ca unități peptidice cu greutate moleculară 330.000 (produsul principal de traducere al ARN-ului său mesager). Mai târziu, aceste unități se combină într-un dimer, urmat de adăugarea de resturi de carbohidrați, după care molecula se mută în aparatul Golgi. Molecula de tiroglobulină completă conține aproximativ 140 de reziduuri de tirozină, care servesc ca substrat pentru sinteza hormonilor tiroidieni (3,4). Tiroglobulina este conținută în vezicule mici care se deplasează apoi către suprafața apicală a membranei plasmatice înainte de a fi eliberată în lumenul folicular.
Al treilea pas este oxidarea iodurii. Iodura din celula foliculară se deplasează spre suprafața apicală a membranei plasmatice, pentru a intra în lumenul folicular; acest transport printr-un transportor independent de iodură/clorură de sodiu numit pendrin. Iodura (I ') este apoi oxidată imediat la iod de (I) (3,4) .
Aceasta este urmată de organizarea tiroglobulinei, unde are loc iodarea reziduurilor de tirozină prezente în molecula de tiroglobulină. Iodarea apare mai întâi în poziția 3 pentru a forma monoiodotirozină (MIT) și apoi în poziția 5 pentru a forma diioditirozină (DIT). Iodarea tirozinei este urmată de reacția de cuplare, prin care două molecule de cuplu DIT formează hormonul tiroxinei (T4); și o moleculă de MIT se cuplează cu o moleculă de DIT pentru a forma hormonul triiodotironinei (T3) (3,4). Reacția este catalizată de peroxidaza tiroidiană (TPO) (5,7). Hormonii tiroidieni sunt depozitați în interiorul foliculilor tiroidieni sub formă de coloid timp de câteva luni. Hormonii depozitați pot îndeplini cerințele organismului timp de până la 3 luni (3,4).
Coloidul care conține tiroglobulină iodată suferă endocitoză, prin care este salvat din lumenul folicular de către celulele epiteliale; acest lucru este facilitat de receptorul TG megalin care este prezent pe membrana apicală. Coloidul pătrunde acum în citoplasmă sub formă de picături coloidale, care se deplasează spre membrana bazală, eventual, prin intermediul funcției de microtubuli și microfilamente. Următoarele picături coloidale se fuzionează cu vezicule lizozomice care conțin enzime proteolitice. Proteazele ajută la digerarea moleculei de tiroglobulină eliberând T4, T3, DIT și MIT în citoplasmă. În timp ce T4 și T3 se difuzează prin suprafața bazală în fluxul sanguin, MIT și DIT sunt deiodatate rapid de enzima deiodinază. Acest mecanism ajută la recuperarea iodurii pentru reciclare împreună cu tirozina pentru reciclare (3,4).
În fluxul sanguin, T4 și T3 pot circula în formă legată sau liberă; în timp ce 99 la sută din T4 și T3 circulă sub formă legată, mai puțin de 1 la sută circulă într-o formă nelegată. Proteinele de legare includ globulina de legare a tiroxinei (TBG), prealbumină de legare a tiroxinei (TBPA) și albumina de legare a tiroxinei (TBA). Legarea hormonilor în afară de a servi ca rezervor ajută și la prevenirea pierderii urinare a hormonilor. Hormonii nelegați sunt biologic activi. Aproximativ 80% din T3 circulant, cel mai activ hormon tiroidian este derivat din deiodarea periferică a hormonului T4 (3).
Secreția tiroidiană este reglată de glanda pituitară prin TSH care funcționează pe un mecanism de reacție reglat la nivelul T4 în sânge. O scădere a nivelului T4 stimulează hipofiza să-și mărească secreția de TSH, care la rândul său stimulează glanda tiroidă să elibereze T4 în circulație pentru a menține nivelurile normale ale hormonului din sânge (4).
Glanda tiroidă secretă 80 micrograme de iod sub formă de hormoni T3 și T4 pe zi; 40 de micrograme de iod secretat apar în lichidul extracelular (ECF) pe zi. T3 și T4 sunt metabolizate în ficat, care eliberează aproximativ 60 micrograme de iod în ECF și 20 micrograme de iod în bilă pentru a fi excretate în scaune. În medie, 480 micrograme de iod se elimină în urină și 20 micrograme în scaune pe zi (4).