요오드의 갑상선 외 작용 -(1)
DonaldW. Miller, Jr., M.D./ 2006
갑상선
호르몬 생성에 필요한 요오드는 많은 생물학적 기능을 갖고 있다. 100-150mcg의 권장 섭취량은
실제 필요한 것보다 약 100배 정도 낮게 책정되어 있다. 고용량의
요오드는 면역기능 강화와 유방암 발병률 감소 등의 이로운 효과를 줄 것으로 예상된다. 요오드의 치료효과
특히 섬유낭포성 유방질환(fibrocystic breast disease) 치료에 관한 앞으로의 깊이
있는 추가 연구들이 필요하다.
대부분의
내과, 외과 의사들은 요오드를 식수 소독제 또는 수술상처 감염 예방을 위한 소독제로의 사용이나 thyroxine(T4) 및 triiodothyronine(T3)의
구성원소로만 생각한다. 그들은 요오드의 체내 역할을 갑상선 호르몬의 티로신 잔기의 페닐 고리에 유기적으로
결합하는 것으로만 생각한다. 대사 조절과 올바른 성장 및 발달을 위한
T4 및 T3 요구량을 충족하기 위해서는 갑상선에 일일
70mcg 정도 미량의 요오드만이 필요하다.
식이 요오드
부족이 갑상선종, 갑상선기능저하증, 지적장애, 크레틴병 등을 포함한 다양한 질환을 야기한다는 것은 모든 이들이 동의하는 바이다. WHO 추산 세계인구의 약 30%가 앓고 있는 요오드 결핍 질환을 예방하는
차원에서 건강정책 입안자(health policymaker)들은 요오드에 대한 하루 섭취 권장량(RDI: Reference Daily Intake)를 책정하였다. 1980년
처음으로 제안된 요오드의 RDI인 100-150mcg는 건강한
사람의 97~98% 요구량을 충족하기 위해 고려된 양이다. 의학관계자들은
갑상선 호르몬 생성을 위한 요오드 요구량을 초과하는 양은 (일일
750mcg 이상) 과잉으로 여긴다. 그러나
현재 요오드 RDI의 100배 이상 되는 양으로 섭취했을
때 요오드가 체내 갑상선 외 중요한 이점들을 제공한다는 증거들이 늘어가고 있다.
미국과 일본의 요오드 섭취량
일본인들은 요오드의 중요한 공급원인 해조류를
많이 섭취한다. 일본인들이 소비하는 요오드의 95% 이상이 kelp (brown algae), nori sheets (red algae, chlorella (green algae)
등의 해조류로부터 온다. 이 해조류 속 요오드 농도는
0.5-8.0mg/g이다. 반면에 육상식물들은 0.001mg/g의 미량의 요오드만을 함유하고
있다. 1964년 the Nutrition Section of
Japan’s Bureau of Public Health에 따르면 일본인들은 하루 평균 4.5g의 해조류를 섭취하였는데
이는 3.1mg/g (13.8mg)의 요오드에 준하는 용량이다. 이들(bureau officials)에 따르면 일본의 해조류 소비량은 현재
14.5g에 달하며, 해조류 속 요오드 함량이 과거에 측정된 값으로부터 변하지 않았다면
이는 45mg의 요오드 섭취를 의미한다. 소변 요오드 농도를
측정한 연구들은 일본인들이 mg 단위의 요오드를 섭취함을 확인하였다.
연구진들은 Hokkaido 해안가 거주민들이 해조류로부터 일일 200mg의 요오드를 섭취함을 보고하였다. 민물고기나 조개류도 요오드를
함유하고 있지만 13mg의 요오드를 얻기 위해선 이들을 15-25 파운드만큼
섭취해야 한다.
미국의
하루 요오드 섭취량은 240mcg이며 이는 International
Council for the Control of Iodine Deficiency Disorders가 정한 적절한 하루 요오드 섭취량인 150-299mcg 범위 안에 들지만 일본인들의 섭취량에 훨씬 못 미치는 양이다.
또한 이는
요오드가 낙농산업과 빵을 만드는데 널리 사용되던 30년 전 미국인들이 섭취하던 용량의 절반에 불과하다. 현재는 식염에만 첨가되어 있으며 심지어 미국가정의 45%는 요오드가
첨가되어 있지 않은 소금을 구입한다. 지난 25년간 요오드가
첨가된 식염의 사용은 65%가량 감소하였다. 결과적으로 미국
성인 여성의 15% (7명 중 1명)은 소변 요오드 농도가 50mcg/L 미만인 요오드 결핍 상태이다. 또한 미국 여성 7명 중 1명은
유방암에 걸리는 것으로 나타났다 (30년 전에는 20명 중 1명이었다). 일반적인 보건통계만으로 인과관계(cause-and-effect)결론을 내릴 순 없지만 미국의 유방암 발병률은 전세계에서 가장 높으며 일본은
현재까지도 가장 낮게 보고되고 있다. 이민을 가거나 서양식 식단을 따르는 일본인들의 경우 해조류를 섭취하는
이들에 비해 유방암 유병률이 더 높게 나타났다. 일본의 기대수명은
81.25년인 반면 미국은 77.85년이다. 일본의
유아사망률은 한 살 미만이 1000명당 3.5명으로 세계에서
가장 낮으며 미국의 유아사망률의 절반이다. 이들만으로 요오드 보충의 이점을 결론지을 수 없지만, 미국의 200배에 달하는 요오드 섭취량이 해롭지 않음을 충분히 보여준다.
항산화 작용
산소는 superoxide anion, hydrogen peroxide, hydroxyl radical 등을 포함한
활성산소를 야기한다. Hydroxyl radical 은 세포막의 지질,
DNA의 nucleotides, 단백질의 tyrosine
및 sulfhydryl groups 와 반응한다.
Kupper는 kelp를 통해 무기요오드가 어떻게 항산화제 역할을 하는지 제시하였다. 무기요오드는 하이포아요오드산(hypoiodous acid)으로 전환된
후 물로 전환되는 두 단계를 거쳐 과산화수소(hydrogen peroxide)를 중화시켜 수산화 라디칼(hydroxyl radical) 생성을 방지한다. 또한 연구진들은
이 해조류가 산화스트레스(oxidative stress)를 받을 때 요오드 흡수량이 증가하는 것을 발견하였다. 또 다른 연구진들은 요오드화물이 hydroxyl radicals의
특정 청소부로써 비타민 C처럼 사람 혈청의 항산화 상태를 높여준다는 것을 보여주었다. 요오드는 쥐의 뇌세포에서 세포막의 다가불포화지방산(polyunsaturated
fatty acids)의 이중결합에 부착해 자유라디칼과의 결합을 저해함으로써 지질과산화(lipid
peroxidation)로부터 방어해준다.
광합성을
하는 가장 원시적인 생물인 남조류(blue-green algae)는 해수에 0.05ppm의 아주 작은 양으로 존재함에도 불구하고 요오드에 대한 친화력을 갖는다. 촉매인 엽록체와 에너지원인 빛 에너지를 이용한 광합성은 이산화탄소 6분자와
물 분자 6개로부터 포도당 1분자와 부산물인 6분자의 산소를 만들어낸다. 지구 상의 산소의 가장 큰 공급원인 cyanobacteria에서 요오드는 항산화제 역할을 하는 것으로 여겨진다. 실제로
요오드가 reactive oxygen species를 중화시키는 능력은 cyanobacteria의 광합성을 가능케 해준다. 마찬가지로 광합성이
가능한 algae는 유기 요오드 분자의 식이 공급원으로써 일부 무척추동물에게 원시 갑상선(primitive thyroid gland)의 역할을 한다.
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Extrathyroidal Benefits of Iodine
American Physicians and
Surgeons Volume 11 Number 4 Winter 2006
http://www.jpands.org/vol11no4/millerd.pdf
ABSTRACT
In addition to
being an essential element in thyroid hormones, iodine has many biological
functions. The recommended dietary intake of 100.150 mcg is perhaps 100 times
too low. Potential benefits of higher amounts include enhancement of immune
function and reducing the incidence of breast cancer. Older studies of
therapeutic benefits, particularly with respect to fibrocystic breast disease,
need to be updated and expanded. Most physicians and surgeons view iodine
from the narrow perspective of its use as an antiseptic that disinfects
drinking water and prevents surgical wound infections, and its presence in
thyroxine (T4) and triiodothyronine (T3). They consider iodine’s sole function
in the body is to be organically bound to the phenyl ring of tyrosine in
thyroid hormones. The thyroid gland needs only a trace amount of iodine, 70
mcg/day, to synthesize the requisite amounts of T4 and T3 used to regulate
metabolism and ensure normal growth and development Everyone agrees that a lack
of iodine in the diet causes a spectrum of disorders that includes, in
increasing order of severity, goiter and hypothyroidism, mental retardation,
and cretinism. In an effort to prevent these iodine deficiency disorders, which
the World Health Organization estimates afflict 30 percent of the world’s
population, health policymakers all subscribe to the same reference daily
intake (RDI) for this element. First proposed in 1980, the RDI (formerly called
the recommended dietary allowance) for iodine is 100.150 mcg/day, an amount
considered sufficient to meet the requirements of nearly all, 97.98 percent of
healthy individuals. Medical authorities consider an iodine intake greater than
750 mcg/day, an amount considerably more than that needed for production of
thyroid hormones, to be .excessive.. But there is growing evidence that iodine
provides important extrathyroidal benefits when taken in milligram amounts, in
doses 100 times more than it’s RDI.
Iodine Consumption in Japan and the United States
Seaweed is a potent source of iodine, and the Japanese
eat a lot of it. More than 95 percent of the iodine mainland Japanese consume
comes from seaweed, which includes kelp (brown algae), nori sheets (red algae)
with sushi, and chlorella (green algae). The concentration of iodine in these
marine plants ranges from 0.5.8.0 mg/g. Terrestrial plants, in contrast,
contain only trace amounts of iodine, 0.001 mg/g. In 1964, the Nutrition Section
of Japan’s Bureau of Public Health found that people in Japan consumed a daily
average of 4.5 g of seaweed with measured iodine content of 3.1 mg/g, or13.8 mg
of iodine. According to bureau officials, seaweed consumption in Japan is now
14.5 g, providing 45 mg of iodine if its iodine content, which was not
measured, has remained unchanged. Studies measuring urine concentration of
iodine confirm that the Japanese consume iodine in milligram amounts. And
researchers have determined that residents on the coast of Hokkaido eat a
quantity of seaweed sufficient to provide a daily iodine intake of 200 mg/day.
Saltwater fish and shellfish contain
iodine, but one would have to eat 15.25 pounds of fish to get 13mgof
iodine. The average daily intake of
iodine in the U.S. is 240 mcg, well within the range that the International
Council for the Control of Iodine Deficiency Disorders defines as an optimal
iodine intake, 150 to 299 mcg/day. Though considered .iodine sufficient, this
amount, 0.24 mg, is a small fraction of that consumed in Japan. Also, this is
half the amount of iodine that Americans consumed 30 years ago, when iodine was
used more widely in the dairy industry and as a dough conditioner in making
bread. Now it is only added to table salt, and 45 percent of American
households buy salt without iodine, which grocery stores also sell. And over
the last 25 years those who do use iodized table salt have decreased their
consumption of it by 65 percent. As a result, 15 percent of the U.S. adult
female population, one in seven, suffers from iodine deficiency, as reflected
in a urinary iodine concentration of less than 50 mcg/L. One in seven American
women now also develops breast cancer during their lifetime (30 years ago it
was 1 in 20). Although one cannot draw cause-and-effect conclusions by looking
at single factors in the context of general health statistics, the incidence of
breast cancer in the U.S. is the highest in the world, and in Japan, until
recently, it was the lowest. Japanese women who emigrate from Japan or adopt a
Western-style diet have a higher rate of breast cancer compared with those who
eat seaweed. Life expectancy in Japan is 81.25 years, compared to 77.85 years
in the U.S. Infant mortality rate in Japan is the lowest in the world, 3.5 deaths
under age 1 per 1,000 live births, half the infant mortality rate in the United
States. While no conclusions can be drawn from such figures concerning the
benefits of iodine supplementation, they do suggest that iodine intake nearly
200 times greater than in the U.S. is unlikely to be toxic.
Iodine as Antioxidant
Oxygen breeds reactive oxygen species,
which include superoxide anion, hydrogen peroxide, and hydroxyl radical. The
hydroxyl radical wreaks havoc by reacting with lipids in cellular membranes, nucleotides
in DNA, and tyrosine and sulfhydryl groups in proteins. In Laminariales, a
species of kelp, Kupper et al. show how inorganic iodine functions as an
antioxidant. It neutralizes hydrogen peroxide in a two-step process, converting
it first to hypoiodous acid and then water, thereby preventing it from becoming
a hydroxyl radical. These investigators also found that this alga absorbs
increased amounts of iodine when placed under oxidative stress. Other
investigators have shown that iodide is a specific scavenger of hydroxyl
radicals, and that it, like vitamin C, increases the antioxidant status of
human serum. Iodine defends brain cells in rats from lipid peroxidation,
attaching to the double bonds of polyunsaturated fatty acids in cellular
membranes, rendering them less susceptible to free radicals. As an interesting
aside, cyanobacteria (blue-green algae), the most primitive organisms capable
of photosynthesis, have an affinity for iodine, although it is present in
seawater only in minute amounts, about 0.05 parts per million. Photosynthesis,
with chlorophyll as a catalyst and sunlight as an energy source, converts six
molecules of carbon dioxide and six molecules of water into one molecule of
dextrose, with six molecules of oxygen as a waste product. In cyanobacteria,
which are considered in large part the source of the oxygen in earth.s
atmosphere, iodine probably serves as an antioxidant, while it is toxic to all
other, nonphotosynthesizing bacteria. Indeed, iodine.s ability to neutralize
reactive oxygen species apparently made photosynthesis possible. Algae, which
also photosynthesize, are a dietary source of organic iodinated molecules and
thus serve as a primitive thyroid gland for some invertebrates.