碘对于人体的生理功能作用和代谢情况

碘是人体必需的微量元素,是合成甲状腺激素必不可少的重要原料,在维持机体健康的过程中发挥着重要的作用。

碘 (Iodine) 是一种非金属化学元素,元素符号是I,原子序是53。碘常温下为固态分子晶体,加热后易升华。碘元素多以氧化态出现,如碘离子 (I)、碘酸根 (IO3) 和各种过碘酸离子。

碘广泛分布于自然界中,土壤、岩石、水、空气及植物中都含有微量碘,且分布极不平衡。消化道是人体吸收碘的主要途径,此外皮肤、呼吸道、黏膜也可以收碘。

碘晶体
碘晶体

健康成人体内的碘总量为20~50 mg,平均为30 mg。碘在人体内每天都在代谢,在碘摄入停止的情况下,体内储备的碘仅够维持2~3个月。

甲状腺激素

碘的生理功能是通过甲状腺激素 (thyroid hormone) 完成的。食物中的碘化物, 在消化道转化为离子碘后, 能迅速经肠道上皮细胞吸收进入血浆, 在血浆内离子碘与蛋白质结合, 一部分被甲状腺泡上皮细胞摄取和浓集, 另一部分主要通过肾脏排出体外。碘参与合成甲状腺素, 当机体摄入碘后很快进入甲状腺。在促甲状腺激素 (TSH) 刺激下,碘由血液进入甲状腺的滤泡细胞内,甲状腺利用碘和酪氨酸合成甲状腺激素。甲状腺激素包括三碘甲腺原氨酸 (triiodothyronine, T3)四碘甲腺原氨酸即甲状腺素 (tetraiodothyronine, thyroxine, T4) 两种,T3为主要活性形式。甲状腺激素以甲状腺球蛋白 (thyroglobulin, Tg) 的形式贮存在甲状腺滤泡腔中。

甲状腺激素合成
甲状腺素在单一甲状腺滤泡中的合成(作者:Mikael Häggström)

甲状腺激素生理功能

1. 促进身体生长发育

甲状腺激素是人体重要激素,与生长激素具有协同作用,调控生长发育。甲状腺激素可刺激骨化中心的发育成熟,使软骨骨化,促进长骨和牙齿生长。此外,由于甲状腺激素能促进蛋白质的合成和维生素的吸收利用,活化100多种重要的酶,促进生物氧化和代谢,因此能够促进发育期儿童身高、体重的增加,促进骨骼和肌肉的生长和性发育。

2. 参与脑发育

在脑发育的关键时期(从妊娠开始至出生后2岁),神经系统的发育依赖甲状腺激素。神经元的增殖、迁移、分化,神经突起的分化和发育,特别是树突、树突棘、突触及神经联系的建立,以及神经纤维的髓鞘形成等,都需要甲状腺激素的参与。碘缺乏会导致甲状腺激素合成不足,影响神经元分化与发育,使脑细胞数量减少,体积减小。在脑发育关键时期摄入碘不足或碘缺乏会导致不同程度的脑发育迟滞(如地方性克汀病等),以后即使再补充碘或甲状腺激素也不可逆转。

住在严重缺碘地区的人比住在没有碘缺乏地区的人智商可能要低13.5分。

3. 调节新陈代谢

甲状腺激素对蛋白质、脂肪、糖的合成和分解代谢均有促进作用。通过增加耗氧量、产生能量、影响基础代谢率,从而增强物质代谢和能量代谢,维持新陈代谢和保持体温。

4. 对其他器官、系统功能的影响

甲状腺激素是维持机体基础活动的激素,因此对机体几乎所有系统都有不同程度的影响,如心血管系统和消化系统。

碘的代谢

碘有无机碘和有机碘之分, 无机碘如碘化钾、碘化钠、碘酸钾等, 有机碘是指与有机物相结合的碘, 如碘伏产品、氨基酸碘等, 通常与脂肪、氨基酸或蛋白质相结合, 被吸收后参与体内蛋白质和脂肪代谢。

膳食和水中的碘主要为无机碘化物,经口进入人体后,在胃及小肠上段被迅速、完全吸收(一般在进入胃肠道后1小时内大部分吸收,3小时内几乎完全被吸收)。食物中的有机碘一部分可直接吸收,另一部分则需在消化道转化为无机碘后,才可吸收。与氨基酸结合的碘可直接被吸收,而同脂肪酸结合的有机碘可不经肝脏,由乳糜管进入血液循环再利用。肺、皮肤及粘膜也可吸收极微量的碘。膳食钙、镁以及一些药物如磺胺等,对碘的吸收有一定阻碍作用。蛋白质、能量不足时也会妨碍胃肠道内碘的吸收。被吸收的碘很快转运至血液,遍布于全身各组织中。

甲状腺是富集碘能力最强的器官,24小时内可富集摄入碘的15%~45%。甲状腺内碘浓度是血液的的40倍,占全身总碘量的70%~80%,其余分布于血浆、肌肉、肾上腺、皮肤、中枢神经系统、卵巢、胸腺等。正常情况下,血浆中碘的半衰期大约为10小时。血碘被甲状腺摄取后,在甲状腺滤泡上皮细胞内生成甲状腺激素。甲状腺激素中的碘在脱碘酶的作用下脱落成为碘离子,还可重新被甲状腺摄取作为合成甲状腺激素的原料。

正常情况下,人体内约90%的碘通过肾脏从尿中排出;10%左右的碘通过唾液腺、胃腺分泌及胆汁等排泄,最后从粪便排出;剩余的少量碘通过皮肤汗液、毛发及肺呼吸排出。通过乳汁排出的碘,对母体向婴儿供碘有重要的作用,使母乳喂养的婴儿能得到所需碘。乳汁中含碘量为血浆的2~3倍,母体哺乳会消耗体内较多的碘。

参考资料

  • 《中国居民补碘指南》,中华医学会地方病学分会/中国营养学会/中华医学会内分泌学分会
  • 维基百科:碘
  • 碘营养状况与甲状腺疾病,吴恋等,《中国医学科学院学报》

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