Биологическое и токсическое действие на организм человека

Биологическая активность йода в организме человека, в основном, принадлежит органически связанному йоду: в виде гормонов щитовидной железы - тироксина и трииодтиронина.

L - тетраиодтиронин (тироксин)

Электроотрицательность йода по сравнению с другими галогенами наименьшая. Вследствие этого, связь углерода с йодом отличается небольшой полярностью (ОЭО углерода 2,5, а йода 2,7). Этим объясняется возможность образования ковалентной слабо полярной связи йода с углеродом (С¾I) в элементорганических соединениях, в том числе в тироксине.

В щитовидной железе эти гормоны синтезируются эпителиальными клетками фолликулов. Фолликулы - структурно-функциональные единицы щитовидной железы. Полости фолликулов заполнены коллоидом - тиреоглобулином и содержат иодид ионы (I^-). Из иодированного тиреоглобулина под влиянием окислительных ферментов (пероксидаз) образуются гормоны. Условно этот процесс можно представить следующей схемой:

I^- ® клетка - фолликулы

тиреоглобулин + I^- + пероксидаза ® иодированный тиреоглобулин ® гормон

Гормоны щитовидной железы повышают основной обмен и усиливают деятельность симпатического отдела вегетативной нервной системы. Щитовидная железа концентрирует ~50% всего йода организма, который находится в ней в связанном состоянии (в виде гормонов) и лишь 1% в виде иодид-ионов. Щитовидная железа, как и другие железы внутренней секреции в организме человека, не имеют выводного протока, и отдает свой секрет в кровеносное русло непосредственно или через лимфатические сосуды. Йод содержится также в крови, причем с постоянной концентрацией (10^-5-10^-6%) -это так называемое "йодное зеркало" крови. Если ввести в организм с пищей значительное количество неорганических солей иодидов калия или натрия, то концентрация йода в крови повысится, но через 24 часа «йодное зеркало» придет к норме. Следовательно, уровень «йодного зеркала» крови строго подчиняется закономерностям внутреннего обмена. Тем не менее установлено, что содержание йода в крови человека зависит от времени года: с сентября по январь его концентрация снижается, а с февраля наблюдается подъем; в мае-июне йодное зеркало достигает наивысшего уровня. Причины этих колебаний до сих пор не выявлены.

Йод относится к числу незаменимых биогенных микроэлементов (его содержание в организме человека составляет ~25 мг, около 4´10^-5%). Потребность в этом элементе в среднем составляет 0,1 мг в сутки. В организм человека йод поступает с пищей и питьевой водой. Из пищевых продуктов сравнительно много йода содержат: яйцо, молоко, рыба и др. Йод содержится также в пшенице, кукурузе, огородной капусте и некоторых плодах. Много йода содержится в морских водорослях (морской капусте - ламинарии). В тонне высушенной морской капусты содержится до 5 кг йода (в тонне морской воды всего 20-30 мг).

Высокое содержание йода в морских водорослях делает их одним из источников его получения. Так, в 1915 г. йод впервые был получен в России на построенном в Екатеринославе заводе, из морской водоросли - филлофоры.

Целебные свойства веществ, содержащих йод, были известны давно, еще за 3 тыс. лет до того, как был открыт этот элемент. Так, в 1567 году до н.э. в Китае было рекомендовано для лечения зоба использовать морские водоросли. По мере развития фармации и медицинской практики число лекарственных препаратов, содержащих йод, значительно выросло. Эти препараты и их фармакологическое действие изучаются в специальных курсах.

Недостаток йода в пище и питьевой воде, а также при недостаточном его всасывании в кровь, приводит к тяжелому заболеванию - эндемическому зобу. Установлено, что заболевание зобом находится в прямой зависимости от содержания йода в воде, почве, воздухе и потребляемой пище.

Вначале недостаток йода в организме приводит лишь к небольшому увеличению щитовидной железы, но, прогрессируя, эта болезнь поражает многие системы организма. Прежде всего, снижается активность щитовидной железы (гипотиреоз); наблюдаются нарушения в обмене веществ, замедляется и ослабляется сердечная деятельность, понижается артериальное давление, возникает общая слабость и апатия. Вместе с этим происходит уменьшение "сгорания" жиров, увеличивается содержание холестерина в крови и развивается отек соединительной ткани, наблюдается шелушение кожи и выпадение волос. Наибольшее распространение эта болезнь получила в горных районах и местностях сильно удаленных от моря.

Болезнь может возникнуть в любом возрасте. В раннем она затрудняет нормальный рост, наблюдается отставание физического и психического развития (кретинизм). В зрелом возрасте болезнь ускоряет наступление атеросклероза и старости.

Борьба с эндемическим зобом ведется средствами профилактики. Так, недостаток йода в пище восполняется простым и надежным способом - добавлением к поваренной соли (NaCl) микродоз йодида калия (KI) или натрия (NaI) - 25 г на 1 тонну. В качестве лечебного средства применяют препарат - антиструмин в таблетках, содержащий по 0,001 г KI (по одной таблетке после еды 1 раз в неделю) и другие препараты.

При гипотиреозе, кроме иодидов калия и натрия, принимают аминокислоты содержащие йод - тирозин, а также порошок - тиреоидин из высушенных и обезжиренных щитовидных желез скота. Препараты щитовидной железы, назначенные врачом и применяемые в лечебных целях, нормализуют функции клеток, повышают обмен углеводов, белков и жиров.

Но для организма человека вреден не только недостаток йода, но и его избыток.

В случае избыточного образования гормонов (гиперфункции щитовидной железы), наблюдается ускоренный обмен веществ, сопровождающийся повышением температуры тела, исхуданием, сердцебиением, нервозностью и увеличением щитовидной железы (базедова болезнь).

При гиперфункции щитовидной железы назначают антигормональные препараты - дийодтирозин и микродозы йода (0,0005 г I₂) или макродозы
(0,005г I₂) в отдельности или вместе с препаратами валерианы и других лекарственных веществ. Мерказолин - органический препарат, тормозит образование гормона в щитовидной железе. Из неорганических веществ - калия перхлорат (KСlO₄) тормозит проникновение йода в щитовидную железу. В медицинской практике иодорганические соединения используют для рентгенодиагностики. Установлено, что тяжелые ядра атомов йода способствуют рассеиванию рентгеновских лучей. Так, радиоактивный йод ¹³¹I в виде раствора NaI при введении внутрь позволяет получить четкие рентгеновские снимки отдельных участков тканей и органов. Преимущественно NaI с радиоактивным изотопом ¹³¹I и накапливается в щитовидной железе и разрушает часть клеток. Из искусственных изотопов йода нашел применение также ¹³³I.

Йод относится к числу незаменимых биогенных элементов, необходим и полезен нашему организму лишь в малых дозах, а в больших он токсичен. Йод, как и остальные галогены - физиологически активен, его соединения играют важную роль в процессах обмена веществ и жизнедеятельности всего организма.