اليود في فهم الأحياء

اليود هوعنصر شحيح في الأجهزة الحيوية. ويتميز بأنه أثقل عنصر تحتاجه الكائنات الحية وكذلك ثاني أثقل عنصر معروف لاستخدامه في أي شكل من أشكال الحياة (التنگستن فقط، مكون في عدد قليل من الإنزيمات البكتيرية، له عدد ووزن ذري أعلى). وهوأحد مكونات المسارات الكيميائية الحيوية في الكائنات الحية من جميع الممالك الحيوية، مما يشير إلى أهميته الأساسية طوال تاريخ الحياة التطوري.

ويعتبر اليود عنصراً أساسياً لقيام جهاز الغدد الصماء في الفقاريات بوظائفه الطبيعية، ويلعب أدواراً أقل في عدد من الأعضاء الأخرى، منها الجهازين الهضمي والتناسلي. يجب تناول كميات كافية من المركبات المحتوية على اليود في جميع مراحل النمو، خاصة خلال الفترة الجنينية ولحديثي الولادة، وقد تؤدي الوجبات الغذائية ناسيرة اليود لعواقب وخيمة على النمووالأيض.

الوظائف

الغدة الدرقية

في فهم أحياء الفقاريات، تتمثل الوظئفة الأساسية لليود في كونه أحد مكونات هرمونات الغدة الدرقية، الثيروكسين (T4) وثيرونين ثلاثي اليود (T3). تتكون هذه الجزيئات من منتجات التكثيف-بالإضافة لحمض التايروسين، وتُخزن قبل إطلاقها في پروتين يحتوي على اليود يمى الثيروگلوبين. يحتوي هرموني T3 وT4 على أربع وخمس ذرات من اليود لكل جزيء، على التوالي؛ يمثل اليود 65% من وزن جزيء T4 و59% من وزن T3. تمتص الغدة الدرقية بنشاط اليود من الدم لإنتاج وإطلاق هذه الهرمونات إلى الدم، ويسمى الهرمون المنظم لتلك العمليات بالهرمون المحفز للدرقية (TSH)، الذي تنتجه الغدة النخامية. الهرمونات الدرقية هي جزيئات قديمة للغاية من الناحية التطورية، التي تخلقها معظم العضيات متعددة الخلايا، والتي تتمتع ببعض التأثير على العضيات وحيدة الخلية.

تلعب الهرمونات الدرقية دوراً أساسياً في فهم الأحياء، بناءً على آليات النسخ الجيني لتنظيم معدل الأيض الأساسي. يعمل هرمون T3 a على خلايا الأمعاء الدقيقة والخلية الدهنية لزيادة امتصاص الكربوهيدرات وإطلاق الأحماض الدهنية، على التوالي. قد يقلل نقص الهرمونات الدرقية من معدل الأيض القاعدي لأكثر من 50%، بينما يؤدي الإنتاج المفرط للهرمونات الدرقية غلى زيادة معدل الأيض القاعدي بنسبة 100%. يعمل هرمون T4 كمركب طليعي لهرمون T3، وهوهرمون نشط حيوياً (مع بضعة استثناءات).

عن طريق الهرمونات الدرقية، يتمتع اليود بعلاقة غذائية مع السلنيوم. يطلق على عائلة الإنيزمات المعتمدة على السلنيوم والتي تحول T4 إلى T3 (الهرمون النشط) بإزالة ذرة يود من حلقة التايروسين الخارجية. كما تحول هذه الإنزيمات هرمون T4 إلى معكوس T3 (rT3) بإزالة الحلقة الداخلية لذرة اليود، وأيضاً هرمون معكوس T3 إلى 3,3'-Diiodothyronine (T2) بإزالة ذرة الحلقة الداخلية. جميع من هذين المنتجين الأخيرين هما هرمونات معطلة ليس لها أي آثار حيوية أساسية وتُعد بسرعة للتخلص منها. عائلة الإنزيمات التي لا تعتمد على السلينيوم تقوم بعد ذلك بنزع اليود من منتجات هذه التفاعلات.

كما يلعب السلنيوم دوراً شديد الأهمية في إنتاج الگلوتاثيون، مضاد الأكسدة الأقوى في الجسم. أثاء إنتاج الهرمونات الدرقية، يُنتج پروكسيد الهيدروجين بكميات كبيرة، وبالتالي فإن إرتفاع اليود في غياب السلنيوم قد يدمر الغدة الدرقية (غالباً ما يوصف بأنه يشبه الشعور بالتهاب الحلق)؛ تُحيد الپروكسيدات بإنتاج الگلوتاثيون من السلنيوم. في اللقاء، يزيد فائض السلنيوم من الطلب على اليود، ويؤدي اتباع نظام غذائي غني بالسلنيوم ومنخفض اليود إلى الإصابة بنقص اليود.^[]

اليود خارج الدرقية

ورم القواتم كما يظهر كبؤرة مظلمة في وسط الجسم (في الغدة الكظرية اليسرى). الصورة تعبير عن تخطيط ومضاني MIBG، توضح الورم بواسطة إشعاع نظير اليود في MIBG. الصورتان لنفس المريض من الأمام والخلف. يعود شكل الغدة الدرقية في الرقبة إلى الامتصاص غير المرغوب فيه لليود المشع من دواء يحتوي على اليود المشع بواسطة الغدة الدرقية الموجودة في الرقبة. التراكم على جانبي الرأس ناتج عن امتصاص الغدة اللعابية لليوديد. ويُرصد النشاط الإشعاعي أيضاً من خلال امتصاص الكبد لليود وإفرازه وتراكمه في المثانة.

يحتوي الجسم على حوالي 15-20 ملگ من اليود، تهجرز معظمها في الأنسجة الدرقية (70-80%). يتواجد اليود خارج الدرقية في الكثير من الأعضاء الأخرى، منها الغدد الثديية، العينين، جدران المعدة، عنق الرحم، السائل الدماغي الشوكي، جدران الشرايين، المبيضين والغدد اللعابية. في خلايا هذه الأنسجة يدخل أيون اليوديد (I⁻) مباشرة بواسطة ناقل الصوديوم-اليود (NIS). تحدث استجابات الأنسجة المتنوعة لليود واليوديد في الغدد الثديية والغدة الدرقية للفئران. يرتبط دور اليود في الأنسجة الثديية بتطور الأجنة وحديثي الولادة لكن دوره في الأنسجة الأخرى غير معروف جيداً. وقد ثبت حتى يعتبر مضاداً للأكسدة and antiproliferant في مختلف الأنسجة التي يمكنها امتصاص اليود. تبين حتى اليود الجزيئي (I₂) يتمتع بتأثير كابت للأورام الحميدة والخبيثة.

وظائف أخرى

كما تبين حتى اليود والثايروكسين يحفزان الاستموات المشهدي لخلايا لخياشيم، ذيل وزعانف اليرقات أثناء التحول الشكلي في البرمائيات، فضلاً عن تحول أجهزتهم العصبية من شراغيف عاشبة لأجهزة عصبية لحيوانات برية بالغة لاحمة. تبين حتى ضفادع القيطم الأفريقي هي عضية نموذجية للدراسة التجريبية حول آليات الاستمواد ودور اليود في فهم الأحياء التطوري.

علاوة على ذلك، يمكن إضافة اليود إلى الروابط المزدوجة لحمضي الدوكوساهكسانويك والأراكيدونيك للأغشية الحيوية، مما يجعلها أقل تفاعلاً لجذور الأكسجين الحرة.

التوصيات الغذائية

في عام 2000، قام معهد الطب الأمريكي بتحديث متوسط الجرعات، والكميات اليومية الموصى بها من اليود. بالنسبة للأشخاص الذين تتراوح أعمارهم بين 14 وأكثر، فإن الكمية اليومية الموصى بها من اليود يبلغ 150 ميكروگرام/يومياً؛ وبالنسبة للحوامل فيوصل بتناول 220 ميكروگرام/يومياً، بينما تبلغ النسبة الموصى بها للمرأة أثناء الرضاعة 290 ميكروگرام/يومياً. وبالنسبة للأطفال من عمر 1-8 سنوات، فإن الكمية اليومية الموصى بها تبل 139 ميكروگرام/يومياً. لاعتبارات السلامة، فقد حدد معهد الطب الأمريكي الكميات الغذائية المرجعية من الڤيتامينات والمعادن عند توافر الأدلة. بالنسبة للبالغين فإن الكمية الغذائية المرجعية هي 1.100 ميكروگرام/يومياً. تم تقييم الكمية الغذائية المرجعية بتحليل تأثير المكملات على الهرمون المحفز للدرقية.

اعتباراً من عام 2000، كان متوسط اليود المتضمن في الأغذية داخل الولايات المتحدة من 240 إلى 300 ميكروگرام/يومياً للرجال ومن 190 إلى 210 ميكروگرام/يومياً للنساء. وفي اليابان يستهل أعلى من هذه الكميات بكثير بسبب كثرة تناول الأعشاب البحرية أوالكومبو. ويتراوح متوسط الكمية المتناولة اليومية في اليابان بين 1.000 إلى 3.000 ميكروگرام/يومياً؛ واقترحت تقديرات سابقة بأن متوسط الكمية المتناولة من اليود تصل إلى 13.000 ميكروگرام/يومياً.

المصادر الغذائية

تتضمن المصادر الطبيعية لليود الكثير من العضيات البحرية، مثل طحالب الكـِلب وبعض المأكولات البحرية، بالإضافة للنباتات التي تنموفي تربة غنية باليود.الملح المعالج باليود هوملح معزز باليود. وفقاً لتقرير مبادرة تعزيز الأغذية لعام 2016، يوجد لدى 130 دولة برنامج تعزيز إلزامي للملح و10 دول أخرى لديها برنامج تعزيز طوعي.^[]

نقص اليود

عالمياً، يؤثر نقص اليود على مليوني شهص وهوسبب رئيسي للإصابة بالتخلف العقلي. تحدث الإعاقة العقلية بشكل أساسي عند إصابة الرضع أوالأطفال الصغار بقصور الدرقية نتيجة عدم تناول اليود الغذائي (قد يتسبب قصور الدرقية الحديث لدى البالغين في التباطؤ العقلي، لكنه ليس ضرراً دائماً).

في المناطق التيقد يكون فيها اليود متواجداً بكميات قليلة في الطعام، عادة ما تكون الأماكن الداخلية النائية أوالمناخات الإستوائية شبه المدارية حيث لا توجد مأكولات بحرية، فقد يتفاقم نقص اليود إلى قصور الدرقية، ومن أعراضه الأكثر خطورة الدراق (تورم الدرقية)، التعب الشديد والتباطؤ العقلي والاكتئاب وزيادة الوزن وانخفاض درجة حرارة الجسم الأساسية.

إضافة اليود إلى ملح الطعام (يُعهد بالملح المعالج باليود) قضى إلى حد كبير على أخطر عواقب نقص اليود في الدول الأكثر ثراءاً، لكن النقص لا يزال يمثل معضلة خطيرة على الصحة العامة في العالم النامي. كما يعتبر نقص اليود معضلة في بعض مناطق أوروپا؛ في ألمانيا، تُقدر تكاليف الرعاية الصحية المنفقة سنوياً للقضاء وعلاج نقص اليود بمليون دولار.

اليود وخطر السرطان

pmid: 29437784 DOI: 10.1530/ERC-17-0515

سرطان الثدي. هجرز الغدد الثديية اليود بنشاط في اللبن من أجل تطور الرضيع، مما قد يؤدي إلى تطور الحالة إلى تضخم شبيه بتضخم الغدة الدرقية، وقد يظهر أحياناً في صورة سقم الثدي الكيسي الليفي، عند انخفاض مستويات اليود. تشير الدراسات إلى حتى نقص اليود، سواء في الغذاء أوبشكله الدوائي، قد يؤدي إلى لانمطية الثدي ويزيد من حدوث الأورام الخبيثة في النماذج الحيوانية، بينما قد يؤدي علاج اليود إلى عكس خلل التنسج، حيث وُجد حتى اليود الأولي (I₂) أكثر تأثيراً في الحد من السرطانات القنوية والتليف الفقري في الفئرات التي تعاني من نقص اليود عن اليوديد (). حول الملاحظة التي تشير إلى حتى النساء اليابانيات اللائي يتناولن الأعشاب البحرية الغنية باليود لديهم معدل منخفض نسبياً من سرطان الثدي، يُقترح استخدام اليود لوقاية من سرطان الثدي. ويُعهد حتى اليود يحفظ استموات خلايا سرطان الثدي. أظهرت الأدلة المعملية تأثير اليود على سرطان الثدي، وهومستقل جزئياً عن وظيفة الغدة الدرقية، مع تثبيط اليود للسرطان من خلال تعديل مسار الإستروجين. تبين المصفوفة الوراثية ملامح خط خلايا سرطان الثدي المستجيبة للإستروجين حتى مزيج اليود واليوديد يغير من التعبير الجيني ويمنع استجابة هرمون الاستروجين من خلال الپروتينات التي تنظم عملية المشاركة في استقلاب الاستروجين. ولم يتم تحديد ما إذا كان اليود/يوديد سيكون مفيدًا كعلاج مساعد في المعالجة الدوائية لمسار الإستروجين لدى النساء المصابات بسرطان الثدي.
سرطان المعدة. عثر بعض الباحثين وجود علاقة وبائية بين نقص اليود، تضخم الغدة الدرقية الناجم عن ناقص اليود، وسرطان المعدة؛ وانخفاض في معدل الوفيات الناجمة عن سرطان المعدة بعد العلاج الوقائي باليود. في الآلية المقترحة، يعمل أيون اليود في جدران المعدة كمضادة للأكسدة مقللاً الأنواع التي تزيل سموم أنواع الأكسجين التفاعلية السامة]]، مثل پروكسيد الهيدروجين.

الاحتياطات والسمية

اليود الأولي

اليود الأولي هومهيج مؤكسد، وعند اتصاله بشكل مباشر مع الجلد قد يسبب الآفات، لذلك يجب التعامل مع بلورات اليود بحذر. المحاليل التي تحتوي على هجريزات مرتفعة من اليود الأولي مثل صبغة اليود قد تسبب ضرراً للأنسجة إذا استخدمت للتنظيف والتعقيم لفترات طويلة. على الرغم من استخدام اليود الأولي في تحضير محلول لوگول، مطهر طبي شائع، فإن يتحول إلى ثلاثي اليوديد الذي يتفاعل مع يوديد الپوتاسيوم في المحلول وبالتي يصبح غير سام. لا تذوب في الماء سوى كميات قليلة جداً من اليود الأولي، وتسمح إضافة يوديد الپوتاسيوم بذوبان كميات أكبر من اليود الأولي عن طريق تفاعل I2-I3. يسمح هذا بإنتاج يوديد لوگول بقوة أكبر 2%-15% من اليود.

بخار اليود هومادة مهيجة جداً للعين، وللأغشية المخاطية، وللجهاز التنفسي. يجب ألا يتجاوز هجريز اليود في الهواء 1 ملگ/م³.

عند خلطه بالأمونيا والماء، يشكل اليود الأولي ثلاثي يوديد النتروجين، وهوحساس للغاية للصدمات، وقد ينفجر بطريقة غير متسقطة.

أيون اليود

يؤدي زيادة تناول اليود إلى أعراض شبيهة بأعراض نقص اليود. الأعراض الشائعة هي النموغير الطبيعي للغدة الغدة الدرقية واضطراب وظائفها، وكذلك في نموالكائن الحي ككل. تشبه سمية اليود مع سمية أيونات (لكنها لا تماثلها) الهالوجينات الأخرى، مثل البروميدات أوالفلوريدات. يمكن حتى تمنع زيادة البروم والفلور امتصاص اليود وتخزينه واستخدامه بنجاح في الكائنات الحية، حيث يمكن لكلا العنصرين حتى يحلوا محل اليود كيميائياً-حيوياً بشكل انتقائي.

ردود العمل التحسسية لمركبات اليود

قد تطور فرط الحساسية لدى بعض الأشخاص مركبات اليود لكن لا توجد حالات معروفة لأشخاص يتحسسون مباشرة لليود الأولي نفسه. ومن أشهر التفاعلات التحسسية التي لوحظت لدى البشر:

قد يتسبب استخدام صبغة اليود في ظهور الطفح الجلدي.
وُثقت بعض حالات التفاعل للپوڤيدون اليودي (البيتادين) حيث تسبب في حروق كيميائية.
تناول الأغذية المحتوية على اليود، وخاصة المأكولة البحرية مثل المحاريات، قد يسبب الشرى.

قد يتسبب الاستخدام الطبي لمركبات اليود (كعامل تبيان) في حدوث صدمة تاقية لدى السقمى السقمى الذين يعانون من حساسية عالية، ويفترض حتى ذلك بسبب حساسية الناقل الكيميائي. لا ينبغي تصنيف حالات الحساسية لمركبات اليود رسمياً على أنها حساسية من اليود، لأن هذا يرسخ الاعتقاد الخاطئ بأن يتحسسون السقمى لليود، وليس لمسببات الحساسية المحددة. تعد الحساسية للمركبات المحتوية على اليود نادرة ولكن لها تأثير كبير بالنظر إلى الاستخدام واسع النطاق لوسائط تباين اليود.

المصادر

^ Venturi, Sebastiano (2011). "Evolutionary Significance of Iodine". Current Chemical Biology. 5 (3): 155–162. doi:10.2174/187231311796765012. ISSN 1872-3136.
^ Widmaier, Eric; Strang, Kevin; Raff, Hershel (2016). Human Physiology: The Mechanisms of Body Function (Fourteenth ed.). New York: McGraw Hill. p. 340. ISBN .
^ Nussey; Whitehead (2001). "Endocrinology: An Integrated Approach". NCBI. Oxford: BIOS Scientific Publishers. Retrieved 9 February 2017.
^ Eskin, Bernard A.; Grotkowski, Carolyn E.; Connolly, Christopher P.; Ghent, William R. (1995). "Different tissue responses for iodine and iodide in rat thyroid and mammary glands". Biological Trace Element Research. 49 (1): 9–19. doi:10.1007/BF02788999. PMID 7577324.
^ Patrick L (2008). "Iodine: deficiency and therapeutic considerations" (PDF). Altern Med Rev. 13 (2): 116–27. PMID 18590348. Archived from the original (PDF) on 2013-05-31.
^ Aceves C, Anguiano B, Delgado G (August 2013). "The extrathyronine actions of iodine as antioxidant, apoptotic, and differentiation factor in various tissues". Thyroid. 23 (8): 938–46. doi:10.1089/thy.2012.0579. PMC 3752513. PMID 23607319.
^ Jewhurst K, Levin M, McLaughlin KA (2014). "Optogenetic Control of Apoptosis in Targeted Tissues of Xenopus laevis Embryos". J Cell Death. 7: 25–31. doi:10.4137/JCD.S18368. PMC 4213186. PMID 25374461.
^ Venturi, S.; Venturi, M. (2014). "Iodine, PUFAs and Iodolipids in Health and Disease: An Evolutionary Perspective". Human Evolution. 29 (1–3): 185–205. ISSN 0393-9375.
^ Tamura K, Takayama S, Ishii T, Mawaribuchi S, Takamatsu N, Ito M (2015). "Apoptosis and differentiation of Xenopus tail-derived myoblasts by thyroid hormone". J Mol Endocrinol. 54 (3): 185–192. doi:10.1530/JME-14-0327. PMID 25791374.
^ Cocchi, M.; Venturi, S. (2000). "Iodide, antioxidant function and Omega-6 and Omega-3 fatty acids: a new hypothesis of a biochemical cooperation?". Progress in Nutrition. 2: 15–19.
^ Pellerin, P (1961). "La technique d'autoradiographie anatomique à la température de l'azote liquide". Path Biol. 232 (9): 233–252.
^ Ahn, Byeong-Cheol (2011). "Physiologic and False Positive PathologicUptakes on Radioiodine Whole Body Scan" (PDF).
^ Thomas, Alfred (2002). "Fats and Fatty Oils". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a10_173.
^ United States National Research Council (2000). . National Academies Press. pp. 258–259. doi:10.17226/10026. ISBN . PMID 25057538.
^ Zava, Theodore T.; Zava, David T. (2011). "Assessment of Japanese iodine intake based on seaweed consumption in Japan: A literature-based analysis". Thyroid Research. 4: 14. doi:10.1186/1756-6614-4-14. PMC 3204293. PMID 21975053.
^ "Sources of iodine". International Council for the Control of Iodine Deficiency Disorders.
^ "MedlinePlus Medical Encyclopedia: Iodine in diet".
^ McNeil, Donald G. Jr (2006-12-16). "In Raising the World's I.Q., the Secret's in the Salt". New York Times. Retrieved 2008-12-04.
^ Felig, Philip; Frohman, Lawrence A. (2001). "Endemic Goiter". Endocrinology & metabolism. McGraw-Hill Professional. ISBN .
^ "Micronutrients - Iodine, Iron and Vitamin A". UNICEF.
^ De la Vieja, A.; Santisteban, P (2008). "Role of iodide metabolism in physiology and cancer". Endocr. Relat. Cancer. 25 (4): R225–R245. doi:10.1530/ERC-17-0515. PMID 29437784.
^ Stoddard II, F. R.; Brooks, A. D.; Eskin, B. A.; Johannes, G. J. (2008). "Iodine Alters Gene Expression in the MCF7 Breast Cancer Cell Line: Evidence for an Anti-Estrogen Effect of Iodine". International Journal of Medical Sciences. 5 (4): 189–96. doi:10.7150/ijms.5.189. PMC 2452979. PMID 18645607.
^ Venturi, S.; Grotkowski, CE; Connolly, CP; Ghent, WR (2001). "Is there a role for iodine in breast diseases?". The Breast. 10 (1): 379–82. doi:10.1054/brst.2000.0267. PMID 14965610.
^ Smyth PP (July 2003). "The thyroid, iodine and breast cancer". Breast Cancer Research: BCR (review). 5 (5): 235–8. doi:10.1186/bcr638. PMC 314438. PMID 12927031.
^ Smyth PP (2003). "Role of iodine in antioxidant defence in thyroid and breast disease". BioFactors (review). 19 (3–4): 121–30. doi:10.1002/biof.5520190304. PMID 14757962.
^ Shrivastava, A. (2006). "Molecular Iodine Induces Caspase-independent Apoptosis in Human Breast Carcinoma Cells Involving the Mitochondria-mediated Pathway". Journal of Biological Chemistry. 281 (28): 19762–19771. doi:10.1074/jbc.M600746200. ISSN 0021-9258. PMID 16679319.
^ Josefssson, M.; Ekblad, E. (2009). "Sodium Iodide Symporter (NIS) in Gastric Mucosa: Gastric Iodide Secretion". In Preedy, Victor R.; Burrow, Gerard N.; Watson, Ronald (eds.). Comprehensive Handbook of Iodine: Nutritional, Biochemical, Pathological and Therapeutic Aspects.
^ Abnet CC, Fan JH, Kamangar F, Sun XD, Taylor PR, Ren JS, Mark SD, Zhao P, Fraumeni JF Jr, Qiao YL, Dawsey SM (2006). "Self-reported goiter is associated with a significantly increased risk of gastric noncardia adenocarcinoma in a large population-based Chinese cohort". International Journal of Cancer. 119 (6): 1508–1510. doi:10.1002/ijc.21993. PMID 16642482.
^ Behrouzian, R.; Aghdami, N. (2004). "Urinary iodine/creatinine ratio in patients with stomach cancer in Urmia, Islamic Republic of Iran". East Mediterr Health J. 10 (6): 921–924. PMID 16335780..
^ Golkowski F, Szybinski Z, Rachtan J, Sokolowski A, Buziak-Bereza M, Trofimiuk M, Hubalewska-Dydejczyk A, Przybylik-Mazurek E, Huszno B (2007). "Iodine prophylaxis--the protective factor against stomach cancer in iodine deficient areas". Eur J Nutr. 46 (5): 251–6. doi:10.1007/s00394-007-0657-8. PMID 17497074.
^ Böhm I, Silva Hasembank Keller P, Heverhagen JT (2016). Iodine Allergy" – The Neverending Story" (PDF). RöFo. 188 (8): 733–4. doi:10.1055/s-0042-110102. PMID 27459005.
^ D. O. Lowe; S. R. Knowles; E. A. Weber; C. J. Railton; N. H. Shear (2006). "Povidone-iodine-induced burn: case report and review of the literature". Pharmacotherapy. 26 (11): 1641–5. doi:10.1592/phco.26.11.1641. PMID 17064209.
^ Katelaris, Constance (2009). Iodine Allergy' label is misleading". Australian Prescriber. 32 (5): 125–128. Archived from the original on 2016-03-03. .