下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
食物中自然碘含量往往较低，每份食物为3～80μg。海产品的碘含量是最高的，一碗海带汤中就含有高达5mg的碘；各种鱼贝类的碘含量有一定差异，每千克50μg至2mg不等；但所谓的“海盐”，是由海水蒸发制得的，碘在受日光照射的蒸发过程中大量损失，含量往往很低，甚至低到无法测出 [7] 。
牛奶也属于富碘食物。事实上牛奶中的碘含量本来较低，但在牲畜经强化加碘喂养、牛奶以含碘灭菌剂灭菌后，牛奶中碘含量增加。碘含量的多少取决于奶牛饲料是否补碘、挤奶时是否使用碘伏给奶牛乳头消毒、是否使用含碘灭菌剂等因素，奶牛饲料成分中如果含有芥子苷等抑制碘被乳腺吸收的成分，也会影响牛奶碘含量 [8] 。牛奶含碘量各地区间差异很大，北欧地区150～200μg/kg。我国牛奶碘含量未在营养成分表中标注，通过检测正常日粮和不同水平高碘日粮喂养的奶牛乳汁碘浓度，得到的数据是未强化加碘喂养的奶牛，乳汁碘含量（18±5）μg/kg，饲粮碘含量分别为10mg/kg、20mg/kg、30mg/kg、40mg/kg的高碘日粮实验组，乳汁碘含量分别约为150μg/kg、250μg/kg、300μg/kg、360μg/kg，均未超过国家标准 [9] 。
因为各地区水源和土壤碘含量都有差异，不同地区生产的农作物碘含量差异也很大，每升饮用水碘含量从几微克到几十微克不等，高水碘地区甚至可以达到几百微克；碘缺乏地区的作物，碘含量仅有10μg/kg干重，而富碘地区的作物碘含量则能够达到1mg/kg。地理环境相似的地区，人群饮食习惯不同碘的摄入量也会有差异。例如芬兰和冰岛地理环境相似，但芬兰地区人民饮食中海鲜较少，每天的碘摄入量约为200μg。冰岛地区食用海鲜较多，每天的碘摄入量290～390μg。日本地区喜食海带、紫菜一类食品，每天碘摄入量能达到500μg甚至数克。许多内陆地区天然碘营养状态属于碘缺乏水平，包括亚非中部、东欧、中欧、北美五大湖等。这些地区的人和动物，必须从食物中额外加碘，或食用富碘地区生产的作物才能缓解碘缺乏的状态 [10] 。
在工业化的国家，食物中的碘往往来自于强化加碘。美国、瑞士等国家食物碘主要来源是面包和牛奶，但最经济有效的补碘方式是通过食盐加碘的途径补碘，这也是碘全球协作组织（Iodine Global Network, IGN）推荐的补碘方式。截至2015年6月，全球已有超过120个国家采取了食盐加碘措施，碘盐覆盖率在全球水平上达到了70%以上。在2011年调查的128个国家中，有37个国家碘盐覆盖率达到90%以上，52个国家碘盐覆盖率在50%～89% [11] 。食盐加碘具有经济、有效的优点，通过食盐加碘项目消除碘缺乏病只需要人均很少的花费；食盐加碘的浓度也易于控制和检测，在烹饪过程中损失很小，仅有不到10% [12] 。食盐加碘中碘的常见形式有I - 和IO 3 - ，又以IO 3 - 更加稳定。陈建安等检测了加入碘酸钾的散装碘盐，暴露在空气中常温常湿存放13年碘的损失率，在前22个月内检验盐碘浓度14次，发现碘下降0.031%；存放36个月时碘下降9.10%；存放60个月时碘下降10.28%；直至10年时碘含量才下降了30.40% [13] 。我国从1989年起选择碘酸钾作为食盐碘化剂，鉴于IO 3 - 比I - 具有更强的氧化性，有学者认为以碘酸钾补碘会造成人体过氧化损伤，但事实上，碘盐中碘以IO 3 - 形式存在，与蔬菜混合后，在10min内即转化为I - ，转化率为100%；体外模拟人唾液、胃液等环境中碘的转化也发现，在有还原剂（维生素C）存在的情况下，IO 3 - 完全转化为I -[14] 。关于碘酸钾补碘安全性的叙述详见第17章。
根据居民膳食消费量、食物碘含量、饮用水推荐摄入量、中国食物成分表及盐碘和水碘监测数据推算中国居民膳食碘摄入量，计算公式：膳食碘摄入量 = Σ（Ci×FCi），其中，Ci为食物、食盐及饮用水中的碘含量，FCi为食物、食盐及饮用水的消费量，推算在水碘＜150μg/L的地区，使用加碘食盐的居民，碘摄入量来源中食盐贡献率为84.2%，食物贡献率为13.1%，饮用水贡献率为2.7%；使用非加碘食盐食物贡献率为78.7%（来自含碘量低的其他食物而非海产品等高碘食物，如深色蔬菜），饮用水贡献率为21.3% [16] 。以2009年上海的总膳食研究为例，使用碘盐的家庭碘摄入量经估算为226μg/d，但使用非碘盐的家庭碘摄入量仅83mg/d [17] 。而在水碘＞150μg/L的地区，无论食用加碘或不加碘食盐，居民膳食碘平均摄入量均高于推荐摄入量，在水碘＞300μg/L地区，则超过可耐受最高摄入量之间。在高碘地区，饮用水是膳食碘的最大来源（60.4%），食盐的贡献率下降至35.2%，食物贡献率仅为4.4% [18] 。
除饮食外，膳食补充剂也是补碘的重要途径。美国国家健康与营养评估调查（NHANE）Ⅲ期结果显示，12%的男性和15%的非妊娠女性常规服用含碘膳食补充剂，通过膳食补充剂摄入的碘每天约140μg。我国居民尤其是妊娠妇女，使用膳食补充剂碘也日益普遍。其他的碘来源包括净水片、实用樱桃红色素、放射成像造影剂及部分药物（如每200mg胺碘酮片含75mg碘）。除此之外，含碘消毒剂也是碘的来源之一。含碘消毒剂对革兰阳性和革兰阴性细菌、真菌和病毒都具有消毒作用，在医疗活动中广泛应用，手术中常用的皮肤消毒剂聚维酮碘，碘含量就高达10mg/mL [19] 。
饮食及环境中许多物质，具有抑制碘吸收或被甲状腺摄取、利用碘功能，这些物质在非碘缺乏的情况下，导致甲状腺能够利用的碘减少而发生甲状腺肿，因此称为致甲状腺肿物质。致甲状腺肿物质包括两种：直接作用于甲状腺的致甲状腺肿物质和间接作用于甲状腺的致甲状腺肿物质。
1．直接作用物质：主要通过以下几种方式发挥其功能：①抑制钠-碘同向转运体（Sodium-Iodide Sympoter, NIS）和碘向甲状腺内的转运，NIS是甲状腺细胞基底侧膜跨膜蛋白，主动转运碘离子，使甲状腺碘离子浓度达到血浆的20～50倍。NIS基因位于第19号染色体上，编码643个氨基酸构成的蛋白，通过释放能量，逆电化学梯度同向转运钠离子和碘离子 [20] 。NIS在摄取碘的同时还转运高锝酸根离子（TcO 4 - ）、高氯酸根离子（ClO 4 - ）和硫氰酸根离子（SCN - ），也可以转运其他卤族元素，但对碘的亲和力远高于其他卤族元素 [21] 。硫氰酸盐是常见工业污染产物，硫氰酸盐、异硫氰酸盐与碘竞争结合NIS，吸烟导致血清硫氰酸盐水平升高，抑制甲状腺摄取碘；另外硫氰酸盐也竞争性抑制乳腺具有分泌功能的上皮细胞的NIS，导致哺乳期乳汁碘降低 [22] 。高氯酸盐存在于自然水源，也对NIS有竞争性抑制作用，但是每天服用高氯酸盐3mg长达6个月并未影响甲状腺碘摄取和血清甲状腺激素水平 [23] 。②抑制甲状腺内氧化。③抑制碘与甲状腺球蛋白的结合与有机化过程，例如酚醛塑料、二硫化物、十字花科蔬菜中的嚅唑烷硫酮等。④抑制蛋白水解、脱碘、激素释放。
许多食物都含有致甲状腺肿物质。十字花科蔬菜如甘蓝、菜花、白萝卜、油菜籽等，产氰植物如木薯、青豆、亚麻籽、高粱、红薯等，代谢产物都与碘竞争性结合NIS从而抑制碘的吸收。木薯是很多发展中国家的主食之一，含有亚麻油苷，如果没有充分浸泡或煮熟，进入胃肠道后就会被水解产生氰化物。大豆和小米含有类黄酮，能够干扰甲状腺过氧化物酶活性，婴儿饮食如果以大豆为主又没有补碘，会导致甲状腺肿和甲状腺功能减退，但是豆制品不会影响健康成年人的甲状腺功能 [24] 。
2．间接作用物质：内分泌环境干扰物如多氯联苯（Polychlorinated Biphenyl, PCBs）也具有干扰甲状腺激素水平平衡的作用。PCBs会降低血清T 4 水平，尤其中胎儿和新生儿生长发育阶段危害尤大。PCBs的作用机制很复杂，下丘脑-垂体-甲状腺-外周组织激素轴多水平层面都有作用。对于甲状腺的直接作用不同于其他物质，不与碘竞争性结合NIS，而是通过改变NIS基因的表达来发挥作用。
其他营养元素的缺乏会加重碘缺乏，如硒、铁、维生素A等。谷胱甘肽过氧化物酶和脱碘酶是硒依赖酶，硒缺乏的情况下，过氧化物不能及时被清除，导致甲状腺损伤 [25] ；脱碘酶缺乏干扰甲状腺激素合成过程；因此这些营养的缺乏也会导致黏液水肿型克汀病。铁缺乏导致血红素依赖性甲状腺过氧化物酶活性，干扰甲状腺激素的产生。因此在地方性甲状腺肿病区，缺铁性贫血患者单纯补碘的效果不显著，联合补铁之后补碘收效明显 [26] 。妊娠妇女易患缺铁性贫血，碘缺乏地区妊娠期铁营养状态不佳往往伴随血清高TSH和低T 4 血症。维生素A参与抑制垂体TSHβ基因过表达的过程，因此维生素A缺乏会进一步刺激碘缺乏儿童血清TSH水平升高，加重甲状腺肿。
碘可以以几种不同的化学结构形式被吸收，健康的成年人服碘后迅速并几乎完全（90%）被胃肠道吸收 [27] 。碘在胃肠道的吸收、转运依靠被动转运，也有少部分可以通过肠道黏膜表面NIS和钠-多维生素转运体（Sodium-Multivitamin Transporter, SMVT）主动转运。碘酸根离子因其存储过程中性质稳定，在胃肠道迅速还原为碘离子被吸收，长期被作为食盐加碘的主要化学类型 [15] 。有机碘通常经消化分解后以碘离子的形式吸收，但也有一部分直接以有机碘的形式吸收。例如口服甲状腺素片，有70%的碘是以与甲状腺激素结合的形式被吸收。碘在血液中的清除主要依靠甲状腺和肾脏，肾脏清除率通常是稳定的，甲状腺清除率很大程度依赖于碘的摄入量。碘摄入充足时，健康人甲状腺通常摄取＜20%吸收的碘。慢性碘缺乏状态下，甲状腺的摄取则可超过80%。在哺乳期，乳腺具有摄取和浓缩碘的功能，并通过乳汁供给新生儿。此外，唾液腺、胃黏膜和眼脉络丛也具有摄取少量碘的功能。
碘在胃肠道中30min以内即可被吸收进入循环系统，一个健康成年人体内最多可储存20mg碘，其中因70%～80%存储于甲状腺，大约存储8000μg碘，主要以双碘酪氨酸（DIT）和单碘酪氨酸（MIT）的形式存在。在甲状腺之外的外周碘池中碘的总量约250μg，绝大多数存在于细胞外液，浓度为10～15μg/L，在乳汁、红细胞和胃肠道分泌液中浓度较大，尤其是唾液和胃液，唾液和胃液中的碘也在胃肠道被重新吸收利用 [28] 。碘进入血液中后周转的速度很快，根据国际辐射防护委员会（International Commission on Radiological Protection, ICRP）发布的数据，循环系统正常的情况下，血浆中碘的半衰期约10h，碘在甲状腺的流动性很低，每天仅有1%参加碘的体内循环，半衰期约80d，在外周组织约12d。但不同人种之间有一定差异，北美的一项实验发现该地区人口碘的半衰期约57d，较此水平低20% [29] 。甲状腺功能对碘的半衰期影响很大，甲状腺功能亢进和减退都会缩短碘的半衰期。甲状腺功能亢进患者的碘半衰期约38d，甲状腺功能减退患者约29d，甲状腺无功能的患者（包括甲状腺切除术后患者）碘的半衰期仅有1～18d。
慢性碘缺乏时，甲状腺碘储备可能降至20μg以下。在碘充足地区，成年人甲状腺每天摄取约60μg碘来平衡损失，维持甲状腺激素的合成。循环系统中甲状腺激素从外周组织释放碘，碘离子通过这个途径循环回到血浆碘储备池，重新被甲状腺利用或经肾脏排出。甲状腺激素在外周组织经脱碘酶的作用发生脱碘，被释放的碘重新进入循环系统，也可以被甲状腺重新利用。血液中碘主要以碘离子的形式存在，在肾脏几乎全部可以滤过，至少90%进入体内的碘经尿液排出，被滤过的碘又有60%～70%以被动吸收的方式重新吸收。仅有一小部分经粪便、汗液和皮肤蒸发的途径排出。
甲状腺合成甲状腺激素需要通过NIS摄取碘，通过顶膜面转运碘的分子向滤泡腔胶质转运碘，通过TPO使碘发生氧化、有机化结合到Tg上并介导碘酪氨酸偶联，通过脱碘酶使碘重新被利用 [30] 。
甲状腺细胞依赖NIS摄取碘，携带NIS基因突变个体可能发生先天性甲减或严重甲状腺肿，补碘之后不缓解。甲状腺腺瘤和甲状腺癌因NIS受体表达减少，或者亚细胞定位在细胞膜减少，因此在放射性核素检查时吸收放射碘减少，形成“冷结节”的影像学表现。TSH能够刺激NIS基因的表达，延长NIS蛋白的半衰期，并促进NIS蛋白向细胞膜的转运。SLC26A、SLC5A8和CLCN5等基因是顶膜面介导碘向滤泡腔外流的基因，在甲状腺激素合成过程中也起着不可或缺的作用。SLC26A基因编码Pendrin蛋白，表达在甲状腺细胞顶膜面的蛋白，是将碘从甲状腺滤泡细胞向滤泡腔胶质转运的主要分子。SLC26A在肾脏和内耳也有表达，突变会导致Pendred综合征，主要表现为感觉神经性耳聋和幼年时期发生的严重甲状腺肿 [31] 。但是在动物模型中敲除SLC26A基因并未导致甲状腺肿，这说明在甲状腺滤泡细胞中能够将碘向胶质转运的蛋白不仅仅是SLC26A。CLCN5 [32] 也可以介导碘从顶膜面向胶质流出。
碘被利用合成甲状腺激素的过程需要Tg。Tg由长8.5kb的mRNA编码，翻译后形成330kd的蛋白，从甲状腺滤泡细胞胞内转运到滤泡腔顶膜面。两个Tg在酪氨酸残基连接形成同型二聚体，一个同型二聚体中约含134个酪氨酸，其中25～30个可以发生碘化，增加一个碘原子形成MIT，增加两个碘原子形成DIT。两个DIT或者一个MIT和一个DIT在TPO的介导下形成由醚键连接的二碘环状结构 [33] ，分别形成T 4 和T 3 ，此时的T 4 和T 3 还是作为Tg的一部分存在的，直到胞吞作用形成胶质小滴，在溶酶体的作用下Tg水解形成T 4 、T 3 、DIT和MIT，进入甲状腺细胞。在第5、第1290、第2553位酪氨酸碘化形成T 4 ，第2746位碘化形成T 3 。一个Tg分子可以产生3～4个T 4 , 5个Tg中有一个能够形成T 3 。健康成年人每天合成的甲状腺激素大约85μg，碘元素占T 4 分子质量的65%，占T 4 分子质量碘59%。Graves病的患者，形成的T 4 基本保持不变，但形成T 3 的Tg数量则会翻倍。Tg形成T 3 增加与碘化程度无关，是TSH刺激的结果。这个过程还需要氧化还原反应的参与。甲状腺滤泡细胞顶膜面表达双氧合酶（Dual Oxidase, DUOX），DUOX1和DUOX2产生过氧化氢 [34] ，供给TPO利用过氧化氢，将氧化的碘原子合成到Tg的酪氨酸残基二聚体上。DUOX2基因的成熟和胞内定位的过程，需要DUOX成熟因子DUOXA2的辅助 [35] 。碘过量抑制DUOX2基因的糖基化，这可能是Wolff-Chaikoff效应的机制之一。
碘化的Tg在甲状腺细胞内水解形成T 4 、T 3 、DIT和MIT后，DIT和MIT上的碘原子会在碘化酪氨酸脱卤酶（Iodotyrosine Dehalogenase, DEHAL1）的作用下重新被游离，供甲状腺细胞再次利用 [36] 。DEHAL1蛋白，别称碘化酪氨酸脱碘酶（Iodotyrosine Deiodinase, IYD），能够将MIT和DIT的碘原子游离供甲状腺重新利用。IYD的转录受cAMP信号的刺激表达增加，在NADPH的辅助下，将MIT和DIT脱碘，对MIT的亲和性更高。IYD基因突变可导致甲状腺功能减退、甲状腺肿和DIT水平升高。抗甲状腺药物甲巯咪唑、卡比马唑、丙硫氧嘧啶等抑制甲状腺激素的作用，有一部分就是通过干扰这一过程实现的。
甲状腺利用碘的过程，需要许多甲状腺特有的蛋白参与，除了最重要的Tg、TPO、DUOX1和DUOX2还需要促甲状腺激素受体（TSHR）来传导TSH的刺激信号，多种甲状腺特有的转录因子参与基因表达的调控，如甲状腺转录因子TTF1 （NKX2-1）、TTF2（FOXE1）、PAX8、FOXM1等。
甲状腺利用碘的速率受TSH调节，也受碘本身的调节。碘可以提供更多的原料来合成甲状腺激素，充足的甲状腺激素抑制垂体释放TSH，抑制了甲状腺细胞的生长。碘也可以在甲状腺内形成碘化有机物XI，如碘代内酯（Iodolactone），通过Wolff-Chaikoff效应等机制直接抑制甲状腺细胞的生长和活性。这种直接作用只有在碘摄入浓度较高，甚至达到毒性浓度时才发生，当碘的浓度进一步增加，甲状腺的血供和合成激素释放都受到抑制，利用这种特征，卢戈氏液（含5%碘、10%碘化钾）被用于Graves病的术前治疗。