요오드 결핍의 측정 방법
개관
요오드 결핍 질병의 유행을 평가하는 시간
중심적인 방법은 촉진으로 갑상선 크기를 재는 것이다. 하지만 요오드 섭취에 따른 변화에 대한 민감성이
부족하기 때문에 이 방법은 요오드 첨가 소금 프로그램이 시작되면 사용성이 제한된다. 이 상황에서 소변의
요오드 수치는 요오드 섭취에 즉각적인 반응을 보이기 때문에 가장 효과적인 지표가 된다. 대부분의 국가들이
요오드 결핍 질병 조절 프로그램을 시작했기 때문에 이 글에서는 갑상선의 크기를 평가하는 것 보다 소변의 요오드 수치에 더 중점을 둘 것이다. 갑상선 크기를 평가하는 것은 요오드 결핍 질환의 심각성을 기본적으로 평가하는데 더 사용성이 높으며 조절 프로그램의
장기적인 효과를 평가하는 데에 역할이 있다. 갑상선 크기를 평가하기 위한 초음파의 도입은 상당한 발전이
되었다. 경미한 요오드 결핍에서 중도의 요오드 결핍 지역들에서 초음파를 사용하여 갑상선의 크기를 평가하는
것은 촉진으로 평가하는 것보다 갑상선 종을 진단하는 데에 더 유용하다. 초음파를 사용하여 갑상선 크기를
평가하는 국제적 기준 값이 최근에 정해졌으며 이것은 요오드 결핍 질환의 갑상선 종을 진단하는데 사용될 수 있다.
이것 외에도 두 가지 다른 기준들이 이 글에
포함되어 있다: 갑상선 자극 호르몬(TSH)과 다이로글로블린(Tg). 신생아들의 TSH 수치는 특히 요오드 결핍에 민감하다. 해석의 어려움이 남아있긴 하지만 미래에는 신생아의 TSH를 사용하여
요오드 결핍 질환을 진단하고 평가하는데에 사용될 여지가 있다; TSH 평가 프로그램은 발전하고 있는
국가들에게는 비용이 부담될 것이다. 아이들의 Tg를 측정하는
것은 요오드 수치의 민감한 지표이며 요오드 보충 이후 갑상선 기능이 개선되는 것을 진단할 수 있다. 표준화된
마른 핏덩어리 Tg 시금은 요오드 영양을 평가하고 모니터하는데 사용될 수 있다.
소변의 요오드
생물학적 특징들
신체에 흡수되는 대부분의 요오드는 소변에
나타나게 된다. 그러므로 소변의 요오드 배출량은 최근 식습관의 아주 좋은 평가 기준이 될 수 있다. 개인에게 소변의 요오드 수치는 매일 변할 수 있으며 하루 동안에도 변화할 수 있다. 하지만 이 변화는 인구들 사이에서 평준화되는 경향이 있다. 연구들에
따르면 충분한 수의 샘플들이 모였을 때 아침의 요오드 집중량이나 비정기적인 소변 샘플 (성인이나 아이)이 인구의 요오드 영양의 적당한 평가를 제공한다고 한다. 끊임없는
소변 샘플들은 구하기 어려우며 필요하지도 않다. 소변의 요오드 수치와 크레아티닌을 연관 짓는 것은 과거에
진행되었으며 비싸고 다루기도 힘들며 불필요하다. 소변의 요오드/크레아티닌
수치는 믿을 수 없으며 특히 단백질 흡수량이 낮을 때는 더 신뢰할 수 없다.
실행 가능성
이 지표의 수용은 매우 쉬우며 비정기적인
샘플을 매우 쉽게 얻을 수 있다. 소변의 요오드 시금 방법들은 사용하기에는 쉽지만 모든 단계에서 오염을
피하기 위해 세심한 관심을 필요로 한다. 특별한 실험실 공간, 유리
보호물, 시약들이 필요하다. 일반적으로 적은양의 소변만을
필요로 하지만 정확한 양은 방법에 따라 다르다. 어느 정도의 소변은 복제 검사나 외부정도관리를 위해
보존되어야 한다. 샘플은 작은 컵에 담아서 관으로 이동되며 관은 뚜껑으로 꽉 닫혀져야 한다. 샘플들은 냉장보관이 되지 않아도 되며 방부제가 첨가되지 않아도 된다. 또한
대부분의 방법에서 즉각적으로 사용되지 않아도 된다. 샘플들은 한달이나 그 이상 실험실에 놔두어도 되며
냄새가 난다면 냉장보관을 해도 된다. 증발하게 되면 소변의 요오드 수치가 올라가기 때문에 증발을 막는
것이 좋다. 샘플들은 안전하게 냉동될 수 있고 해동 될 수 있지만 분석하기 이전에는 완전히 해동되어야
한다.
많은 분석 기법이 존재한다. 정확한 측정과 매우 정교한 장비들을 사용하는 분석기법도 있으며 지역 실험실에서 사용될 수 있는 저차원적 기술이
존재하기도 한다. 대부분의 방법들은 아비산의 존재와 함께 황산암모늄에서 3가 세륨 상태로 감소시키는 촉매제의 역할을 하는 요오드화물에 의존한다. 과황산암모늄이나
염소산을 사용하여 소화나 다른 정화 단계는 소변이 오염되는 것을 막기 위해 필요한 과정이다. 여기에서
간단하게 소개된 방법들은 이후의 글에 더 설명이 되어 있다.
과황산암모늄을 사용한 방법 (방법A)
작은 샘플의 소변(0.25–0.5 ml)은 90–110 °C에서 과황산암모늄으로 소화된다; 그 후 아비산과 황산암모늄이 추가된다. 분광 광도계로 특정 시간
동안의 노란 색의 감소는 측정되며 알려진 양의 요오드로 만들어진 표준곡선에 표시된다. 이 방법은 분광
광도계와 실험용 고온반응기를 필요로 하며 두 장비 모두 그리 비싸지 않다. 하루에 한명은 약 100-150 대상 샘플들을 조사할 수 있다. 이 방법은 몇 가지
버전들이 존재하며 이 버전들은 Annex 3에 설명되어 있다.
염소산을 사용한 방법 (방법B)
소화과정에서 염소산은 과황산암모늄을 대체할
수 있으며 방법A의 비색판별법으로 사용될 수도 있다. 난점은
안전문제이다. 화학적 혼합물의 잔여물이 통기계에서 마를 시 폭발의 위험이 있기 때문이다. 이 화학물질들을 통기월에 사용하는 것이나 샘플 소화를 실시할 때 염소산 트랩을 사용하는 것을 매우 권장한다.
다른 방법들
방법 B의
변화된 방법은 색 변화를 측정하기 위해 분광 광도계를 사용하지 않고 산화 환원 지시약과 스톱워치를 사용한다. 소변은
염소산으로 소화되며 요오드의 양과 관련해서 소변의 색이 변화한다. 이것을 샘플들은 카테고리 내로 정리할
수 있도록 한다. (50 μg/l 이하, 50–100 μg/l, 100–200 μg/l, 등) 이
방법은 현재 과황산 암모늄 소화에 사용된다.
또 다른 반정량적인 방법은 과산화아세트산/H2O2을 사용하여 테트라메틸벤지딘을 요오드화물-촉매 산화하는 것에
기반이 있다. 이것은 색 조각의 색 변화를 인식하는 방법이며 세가지 범위를 가진다: <100 μg/l, 100–300
μg/l, and > 300 μg/l. 방해물질들은
충전탑의 활성탄에 의해 제거된다. 분석은 2시간 내에 진행되어야
하며 과정은 생산자의 충전탑을 필요로 한다.
다른 방법에서는 샘플들이 110 °C로 가열된 동봉된 미소판에서 과황산암모늄으로 소화된다. 그 후 샘플들은 다른 미소판으로 옮겨지며 세륨함유 황산암모늄 환원반응이 발생하며 이것은 미소판 리더기로 확인
할 수 있다. 현장 실험들은 매우 조짐이 좋다: 하루에 최대 400 소변 샘플들이 분석될 수 있다.
방법의 선택
소변의 요오드 수치를 평가할 때 중요한 기준은
신뢰성, 속도, 기술적 요구, 기계의 복잡성, 독립성, 고품질의
시약 유효성, 안전성, 비용이다. 위의 방법들이나 다른 방법들의 선택은 지역의 필요와 자원에 따라 다르다. 많은
샘플들을 분석하는 큰 실험실에서는 첨단 기술이 필요할 것이며 현장과 더 가까운 작은 실험실은 더 실용적이고 간단한 방법을 사용할 것이다. 염소산의 위험 때문에 과황산암모늄을 사용하는 방법 A를 추천한다. 방법 A는 적절하게 염소산의 방법을 대체할 수 있으며 가장 큰 차이는
소화 단계에서 염소산을 과황산암모늄으로 대체하는 것이다. 결과들은 비교가능 하다. 위에서 설명된 다른 방법들은 좋은 조짐을 보이긴 하지만 아직 완전히 테스트 되지는 않았다.
품질관리와 표준 실험실
모든 실험실들은 명백하게 정리된 내부 정도
관리가 있어야 하며 외부 감사를 위해 열려있어야 한다. 추가적으로 모든 실험실들은 표준 실험실들과 함께
외부 정도 관리에 참여해야 한다. 인지되지 못한 요오드 오염은 실험실에서 자주 일어나는 일이기 때문에
이것은 매우 중요한 과정이다. 이 필요를 충족시키기 위해 실험실 자원의 국제망이 자리잡게 되었다. 이것은 미국의 질병 관리 본부에 의해 진행되는 EQUIP(Ensuring
the Quality of Iodine Procedures)을 위한 프로그램과 공동으로 작업하고 있다. 현재 실험실의 성능 기준을 정의하고 표준 실험실의 국제적인 시스템을 발전하기 위해 활동적인 노력들이 진행되고
있다. 이 표준 실험실들은 신뢰할 수 있는 소변의 요오드 측정을 제공 할 것이며 기술적 교육과 감독을
제공할 것이다. 이 시도는 요오드 충분성을 유지시키는 것에 매우 중요한 과정이다.
수행
위에 설명된 대부분의 방법들은 신뢰도 높게
작용하지만 새로운 방법들은 현재까지도 더 많은 테스트가 필요하다. 적당한 희석으로 원하는 범위까지 도달할
수 있도록 더 신장 될 수 있다. 변화의 계수는 일반적으로 모든 방법들에서 10% 이하이다. 적당한 교육이 진행되어야 하지만 복잡하지 않다. 비정기적인 샘플이 사용되고 개인 간의 수분보충과 생물학적 특성이 다양하기 때문에 충분한 수의 인구를 측정하는
것이 권장된다. 이와 동시에 좁은 신뢰 구간을 얻기도 해야 한다. 일반적으로
샘플링 집단의 30개의 소변 분석은 충분하다.
해석
간단한 현대 방법들은 많은 수의 샘플들을
저비용으로 분석할 수 있도록 하며 구분점들과 간격들에 따라 분배할 수 있도록 한다. 구분점들은 요오드
영양을 다양한 분야의 공공 건강 중요성으로 분류할 수 있다. 샘플 대상자들의 중간값 수치는 가장 흔하게
평가되는 지표이다. 소변의 요오드 수치는 일반적으로 정상적으로 분포되지 않는다. 그러므로 평균보다 중간값을 중심치로 사용하는 것을 권장한다. 이와
유사하게 표준편차보다 백분점수를 사용하여 분포를 확인하는 것을 권장한다. 돗수 분포 곡선은 전체적인
해석에 매우 유용할 수 있으며 특히 같은 인구의 요오드 첨가 소금 수치 정보가 있다면 더 유용할 것이다.
아이들과 임신하지 않은 여성들에서 소변의
요오드 수치의 중간값이 100 μg/l 와 299 μg/l 사이라면 요오드 결핍이 아닌 것이다. 추가적으로 20% 이하의 샘플들은
50 μg/l 이하여야 한다. 임신하지 않은, 모유수유를 하지 않는 여성들에게 100 μg/l의 소변 요오드 수치의 중간값은 대략 하루 150 μg의 요오드를 섭취하는 것과 같다. 임신중 소변의 요오드 수치의 중간값이 150 μg/l와 249 μg/l 사이인 것은 요오드 결핍이 아니라는 의미이다.
이상적인 범위의 소변의 요오드 수치를 정하는
것은 어렵다. 역사적으로 학생들은 촉진으로 진단되었으며 이것은 요오드 결핍 질환의 기반을 설립하였다. 이 인구의 소변의 요오드 샘플이 분석되었고 정상적인 범위가 설립되었다. 이
정상적인 범위는 전체 인구에게 적용되었다. 더 많은 요오드를 필요로 하는 가임기의 여성이나 청소년들의
샘플을 구하는 것이 더 논리적일 수 있다. 권장량의 가장 최대치는 갑상선 기능 항진증의 위험을 고려한
것이다. 최근의 정보들에 따르면 임산부와 모유수유를 하는 여성의 정상 범위에는 그들의 추가적인 요오드
필요가 고려되어야 한다.
소변의 요오드 수치를 측정하는 것은 적절한
기술과 샘플이 존재한다면 요오드 영양의 현재 가장 실용적인 생화학적인 지표이다. 이 접근 방식은 측정하는
당시에만 요오드 영양을 평가하는 반면 갑상선 크기는 몇 년, 몇 달 동안의 요오드 영양을 나타낸다. 그러므로 검사 당시의 소변 요오드 수치의 중간값이 적당하더라도 갑상선 종은 그대로 있을 수 있다.
갑상선 크기
갑상선 크기를 진단하는 전통적인 방법은 육안
검사와 촉진이다. 초음파 검사법은 더 정확하고 객관적인 방법이다. 두
방법 모두 아래에 설명되어 있다.
갑상선 크기와 촉진
갑상선 분비선의 크기는 요오드 섭취량에 반응하여
역비례하여 변화하며 다양한 요인들에 의해 몇 년 또는 몇 달간의 지체가 진행되기도 한다. 이것은 요오드
결핍의 심각한 정도와 기간을 포함하며 요오드 보충제의 종류의 효과, 나이, 성별, 추가적인 갑상선 종 유발 물질들을 포함한다. “갑상선 종”이라는 단어는 갑상선 분비선이 부어오른 상태를 말한다. “갑상선
분비선의 엽이 엄지의 말단 지골보다 크다면 갑상선 종을 가진 것으로 판단된다.” 이것은 경험에 의존하는
방법이지만 대부분의 유행성 갑상선 종을 진단하는데 사용되어 왔고 여전히 권장되고 있다.
실행 가능성
갑상선의 촉진은 특히 요오드 관련 질병을
치료하기 위한 그 어떤 조정이 시작되기 이전에 갑상선 종이 존재하는지에 대해 진단할 때 사용된다. 비용과
관련된 부분은 비교적 실행하기 쉬운 조사와 개인을 교육시키는 것과 연관되어 있다. 이 비용들은 건강
전문가 개인의 사용성과 인구의 점근 가능성, 샘플의 크기에 따라 다르다. 실행가능성과 실행은 목표 집단에 따라 다르다:
신생아: 신생아의 갑상선 종 존재 여부를 평가하는 것(촉진이나 초음파 검사법)은 실행가능 하지도, 실용적이지도 않다.
학생들(6세에서 12세): 이 집단은 접근 가능성이 더 높기 때문에 더 선호되는 집단이다. 하지만 갑상선 발병의 가장 높은 발생은 사춘기나 가임기의 연령에 가장 높다.
몇몇의 연구들은 8세에서 10세의 아이들을 대상으로
진행하였다.
아주 어린 나이의 아이들을 조사하지 않는 이유는 아이가 더 어릴 수록
갑상선의 크기가 더 작으며 촉진을 실행하기에도 더 어렵기 때문이다. 만약 학생들의 비율이 낮다면 학생들은
대표가 될 수 없다. 이 경우에서 학교를 다니는 아이들과 그렇지 않은 아이들을 조사하는 스팟 조사가
실행되어야 한다. 그 대신 아이들은 가정에서 조사될 수 있다.
성인:
임산부들과 모유수유를
하는 여성들은 특별히 주의가 필요하다. 임산부들은 요오드 결핍 질환 조절 활동의 주된 타겟이며 그들은
요오드 결핍에 매우 민감하다. 가임기의 여성들 - 15세에서 44세 - 은 가정에서 조사받을 수 있다.
촉진의 심각성과 특수성은 0과 1의 점수이며 이것은 관찰자 간의 변이 때문이다. 경력 있는 조사자들의 연구에서 나타나듯 오분류가 많을 수 있다.
기술
조사받는 대상자는 관찰자 앞에 서며 관찰자는
시각적인 갑상선 부종이 있는지 확인한다. 대상은 위를 올려다보도록 하여 목을 길게 늘이도록 한다. 이것은 갑상선을 앞으로 밀어내는 역할을 하여 갑상선의 부종을 더 알아보기 쉽게 한다. 관찰자는 그들의 엄지를 부드럽게 기관 옆, 환상 연골 사이, 흉골의 위쪽으로 이동시킬 것이다. 기관의 두 부분 모두 확인 될
것이다. 갑상선 분비선의 크기가 진단될 것이다. 필요하다면
대상은 물과 같은 것을 삼키도록 요구 받을 수 있다. 엄지의 말단 부분과 갑상선의 엽은 비교될 것이다. 갑상선 종은 표 6에 따라 분류 될 것이다.
표 6
0점 갑상선종이 보이거나 만져지지 않는다.
1점 갑상선종이 만져지지만 일반적으로 보이지는 않는다. (갑상선이
눈에 띄도록 부어올라있지 않다)
2점 일반적으로 목의 부어오름을 명백히 확인할 수 있으며 촉진되었을 때도 그대로 부어올라있다.
초음파를 사용한 갑상선 크기의 검사
경미한 요오드 결핍에서 중도의 요오드 결핍의
지역들에서 촉진으로 갑상선 종을 진단하는 것 보다 초음파로 진단하는 것이 더 선호된다. 초음파는 안전하며
수술이 필요 없고 빠르게 진행될 수 있으며 (2-3분) 먼
지역에서도 이동 가능한 장비를 사용하여 진단할 수 있다. 초음파 검사는 촉진 보다 더 세세한 검사 결과를
제공한다. 이것은 보이지 않는 갑상선 종을 진단하거나 시간이 지나면서 갑상선 크기가 줄어드는 것을 확인하고
싶을 때 유용하다.
사용 가능성
7.5 MHz 변환기의 이동 가능한 초음파 장비(12-15키로그램)는 약 $15000이다. 전기가
필요하며 검사를 진행하는 사람은 전문가이어야 한다.
혈액 성분
두 가지 혈액 성분, TSH와 Tg,는 감시 지표로 작용할 수 있으며 필터 종이의 혈액
스팟이나 혈청 샘플들은 TSH나 Tg를 측정하는데 사용될
수 있다. 갑상선 호르몬, T4티록신, T3트리요오드사이로닌의 혈청 샘플을 알아내는 것은 일반적으로 요오드 영양을 모니터하는 것에는 추천하지 않는다. 이 검사들은 더 비싸며 다루기도 힘들고 지표들의 민감성이 낮다. 정상적인
인구의 요오드 결핍에서 혈청 내 T4는 일반적으로 낮으며 혈청 내
T3은 높다. 하지만 오버랩은 이 검사들이 정상적인 역학적 목적이 비현실적이 될 정도로
크다.
갑상선 자극 호르몬 (TSH)
생물학적 특징들
뇌하수체는
TSH를 T4의 순환 단계의 반응으로 분비한다. 혈청 TSH는 혈청 T4 집중도가 낮으면 상승하며 혈청 T4 집중도가 높을 때 낮아진다. 요오드 결핍은 순환하는 T4를 감소시키며 혈청 내 TSH를 증가시킨다. 그러므로 요오드 결핍 인구는 요오드가 충분한 인구보다 일반적으로 더 높은 혈청 내 TSH 집중도를 가진다. 하지만 차이는 크지 않고 개인 TSH 수치간의 많은 오버랩이 발생한다. 그러므로 학생들과 성인들의
혈액 TSH 집중도는 요오드 결핍의 지표로써 실용적이지 않으며 학교 기반 조사에 사용되는 것은 권장되지
않는다.
이와 반대로 신생아들의 TSH는 요오드 결핍의 아주 가치 있는 지표가 될 수 있다. 신생아
갑상선은 성인과 비교했을 때 더 낮은 요오드를 함유하며 요오드 순환 회수는 훨씬 더 높다. 이 높은
순환 회수, 요오드 결핍일 때 더 과장되는,는 TSH에 의한 증가된 자극을 필요로 한다. 그러므로 TSH 수치는 요오드 결핍 인구에서 증가한다 - 이 증상은 일시적인 hyperthyrotopinemia라고 불린다. 신생아들의 증가한 TSH 수치는 요오드 결핍의 심각성을 평가하는데 매우 가치 있다. 이것은
요오드 결핍이 뇌의 발달에 직접적으로 영향을 미친다는 사실을 강조하기도 한다.
요오드가 충분한 인구에서 약 4000명의 신생아들은 선천성갑상샘기능저하증을 앓으며 일반적으로 이것은 갑상선 형성 장애로 인한 것이다. 갑상선 호르몬의 즉각적인 교정은 영구적인 정신 지체를 피하기 위해 필요하다.
갑상선 호르몬은 중앙 신경 시스템, 특히 수초 형성, 의
정상적인 발달에 영향을 미친다. 선천성 갑상선 기능 저하증을 진단하고 빠른 치료를 진행하기 위해 대부분의
발전된 국가들은 신생아의 전체적인 스크리닝을 진행하며 필터 종이에 혈액 스팟 TSH를 확인한다.
사용 가능성
혈청 내
TSH는 갑상선 기능 부진증과 갑상선 기능 항진증의 지표로 갑상선전문 영역에서 광범위하게 사용된다.
TSH 수치를 진단하는 방법은 아주 잘 발달되어 있으며 광범위하게 사용성이 높다. 일반적으로
혈액의 한 두 방울은 필터 종이에 수집된다. 잘 소독된 장비를 사용하는 것이 매우 중요하며 혈액 스팟
수집을 위한 랜싯, 주사, 바늘은 혈청 수집용과 혈액 수집용으로
분리되어야 한다. 혈액 제품을 다루는 데에 있어서는 표준 절차를 따라야 한다. 마른 혈액 스팟으로부터 HIV나 간염이 감염될 확률은 아주 낮다.
몇 가지의 경험적 정보에 따르면 heel prick 혈액의 수치보다 제대혈 수치의 정상적인 수치가 더 높다. 마른
혈액 스팟은 안정적이다. 이것은 플라스틱 가방에 보관될 수 있으며 우편제도를 통해 이동될 수도 있다. 6주까지는 일반적으로 안정적이다. 스크리닝 프로그램의 주된 목적은
선천성 갑상선 기능 부진증을 진단하는 것이다. 요오드를 측정하는 기능은 그저 부수적인 것일 뿐이다. 데이터 분석을 위해 추가적인 비용이 필요하다. 신생아 스크리닝 프로그램을
오직 요오드 결핍을 진단하기 위해 사용하는 것은 권장하지 않는다. TSH 스크리닝은 건강 예산이 낮은
발전중인 국가들에는 적절하지 않다. 이런 국가들에서 영양 부족과 감염으로 인한 5세 이하의 사망률은 높으며 선천성 갑상선 기능 부진증을 진단하기 위한 스크리닝 프로그램은 비용 효율적이지 않다.
수행
TSH를 측정하는데 다양한 키트들은 발전된 국가들에서 구하기 쉽다. 대부분은 표준화되었으며 아주 적절하게 수행된다. 단클론성항체를 사용하는
시금들, 5 mIU/l까지의 TSH를 발견할 수 있는,은 요오드 결핍을 진단하는데 더 사용성이 높다.
해석
영구적인 산발적 선천성 갑상선 기능 부진증, 신생아 TSH의 큰 상승과 함께,은
요오드가 충분한 국가에서 약 4000분의 1의 비율로 발생한다. 갑상선 종 유발 물질에 대한 노출의 드문 경우들에서 요오드 결핍은 이 발병률의 아주 큰 이유이다. TSH 수치가 상승한 신생아들의 수의 증가는 임신중 요오드 결핍의 심각성에 비례한다. 심각하게 유행적인 지역에서는 40% 이상일 수도 있다. 민감한 TSH 시금이 출생 후
3-4일 내에 수집된 샘플에 사용될 때 <3% TSH 수치의 빈도 >5 mlU/l 는 요오드 충분성을 나타낸다. 포비돈 요오드와
같은 베타 요오드가 함유되어 있는 소독제가 분만 이전에 사용되었거나 아기의 배꼽 근처 영역에 사용되었다면 해석은 조금 혼란스러워 질 수 있다. 베타 요오드는 신생아의 샘플의 TSH 수치를 높인다.
다이로글로블린
생물학적 특징
Tg는 갑상선 호르몬의 합성의 선도자인 갑상선 단백질이며 작은 양의 Tg는 건강한 개인의 혈액에서 발견될 수 있다. 요오드 결핍으로 인한
갑상선 과형성과 갑상선종은 혈청 내의 Tg 수치를 증가시키며 이 때 혈청 내 Tg는 몇 년 또는 몇 달 동안의 요오드 영양을 나타낸다. 이것은
즉각적인 요오드 수치를 검사하는 소변의 요오드 수치 검사와 대비된다. 혈청 내 Tg 시금은 최근에 건조된 전혈 스팟(DBS)의 사용에 적용되었다. 시금은 먼 지역의 샘플링도 사용성 있게 한다. 학생들의 DBS Tg의 측정은 요오드 수치의 민감한 지표이며 요오드 보충 이후 개선되는 갑상선 기능을 모니터하는데 사용될
수 있다.
해석
DBS Tg 시금의 표준 물질은 WHO에서
구할 수 있다. ≤ -20 °C의 온도에서 1년까지 안정적으로 보관이 가능하다. DBS Tg의 국제적인 표준 범위는 요오드가 충분한 5세에서 14세의 아이들에게 설립되었으며 요오드 영양을 모니터하는데 사용될 수 있다. 요오드가
충분한 학생들의 DBS Tg 기준 구간은 4–40 μg/l이다.
수행
DBS Tg는 소변의 요오드 수치와 갑상선 크기 등의 요오드 수치를 평가하는 다른 지표들과
잘 연관된다. DBS Tg는 이 검사들을 완성시키며 최근의 요오드 섭취량을 측정하기 위해 소변의 요오드
수치 검사와 함께 사용될 수 있으며 장기적인 해부학적 반응을 평가하기 위해 갑상선의 크기와 함께 사용될 수도 있다.
사용가능성
방법은 간단하다. 전혈 한 방울은 좋은 품질의 필터 종이에 직접적으로 적용된다. 스팟들은
상온에서 건조되며 그 후 저밀도 폴리에틸렌 봉투에 담긴다; 4 °C에서
냉장 보관되는 것이 권장되지만 기온이 낮은 건조한 상온에서 몇 주간 보관될 수 있다.
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indicators of impact
4.1 Overview
Assessment of thyroid size by palpation is the time-honoured method of assessing IDD prevalence. However, because of the lack of sensitivity to acute changes in iodine intake, this method is of limited usefulness in assessing the impact of programmes once salt iodization has com- menced. In this case, urinary iodine is the most useful indicator because it is reflective of the current intake of iodine in the diet (23).
Since most countries have now started to implement IDD control pro- grammes, urinary iodine rather than thyroid size is emphasized in this manual as the principal indicator of impact. Thyroid size is more useful in baseline assessments of the severity of IDD, and also has a role in the assessment of the long-term impact of control programmes.
The introduction of ultrasonography for the assessment of thyroid size has been a significant development. In areas of mild to moderate IDD, measurement of thyroid volume using ultrasound is preferable to palpation for grading goitre. New international reference values for thyroid volume by ultrasound have recently become available and can be used for goitre screening in the context of IDD monitoring (24).
Two other indicators are included in this chapter: thyroid stimulating hormone (TSH), and thyroglobulin (Tg). While TSH levels in neonates are particularly sensitive to iodine deficiency, and although difficulties in interpretation remain, there is a potential future for the use of neonatal TSH in the identification of IDD and their control; although the cost of implementing a TSH screening programme is too high for most devel- oping countries. Measurement of Tg in children is a sensitive indicator of iodine status and improving thyroid function after iodine repletion. A standardized dried blood spot Tg assay has been developed and can be used for assessing and monitoring iodine nutrition in the field (25).
4.2 Urinary iodine
Biological features
Most iodine absorbed in the body eventually appears in the urine. There- fore, urinary iodine excretion is a good marker of very recent dietary iodine intake. In individuals, urinary iodine excretion can vary some- what from day to day and even within a given day. However, this varia- tion tends to even out among populations.
Studies have convincingly demonstrated that a profile of iodine con- centrations in morning or other casual urine specimens (child or adult) provides an adequate assessment of a population’s iodine nutrition, pro- vided a sufficient number of specimens are collected. Round the clock urine samples are difficult to obtain and are not necessary.
Relating urinary iodine to creatinine, as has been done in the past, is cumbersome, expensive, and unnecessary. Indeed, urinary iodine/ creatinine ratios are unreliable, particularly when protein intake – and consequently creatinine excretion – is low.
Feasibility
Acceptance of this indicator is very high, and casual urine specimens are easy to obtain. Urinary iodine assay methods are not difficult to learn or use, but meticulous attention is required to avoid contamination with iodine at all stages. Special laboratory areas, glassware, and reagents should be set aside solely for this determination.
In general, only small amounts (0.5–1.0 ml) of urine are required, although the exact volume depends on the method. Some urine should also be kept in reserve for replicate testing or for external quality con- trol. Samples are collected in small cups and transferred to tubes, which should be tightly sealed with screw tops. They do not require refrigera- tion, addition of preservative, or immediate determination in most meth- ods. They can be kept in the laboratory for months or more, preferably in a refrigerator to avoid unpleasant odour.
Evaporation should be avoided, because this process artificially increases the concentration. Samples may safely be frozen and refrozen, but must be completely defrosted before aliquots are taken for analysis.
Many analytical techniques exist, varying from very precise measure- ment with highly sophisticated instruments, to semi-quantitative ‘low tech’ methods that can be used in regional, country, or local laborato- ries. Most methods depend on iodide’s role as a catalyst in the reduction of ceric ammonium sulfate (yellow colour) to the cerous form (colour- less) in the presence of arsenious acid (the Sandell-Kolthoff reaction). A digestion or other purification step using ammonium persulfate or chlo- ric acid is necessary before carrying out this reaction, to rid the urine of interfering contaminants.
A brief description of some of the methods introduced in this section is presented in the following pages.
Methods with ammonium persulfate (method A)
Small samples of urine (0.25–0.5 ml) are digested with ammonium per- sulfate at 90–110 °C; arsenious acid and ceric ammonium sulfate are then added. The decrease in yellow colour over a fixed time period is then measured by a spectrophotometer and plotted against a standard curve constructed with known amounts of iodine (26). This method requires a heating block and a spectrophotometer, which are both inex- pensive instruments. About 100–150 subject samples can be run in a day by one experienced technician. Several versions of this method exist and details of one of these are given in Annex 3.
Methods with chloric acid (method B)
Chloric acid can be substituted for ammonium persulfate in the diges- tion step, and the colorimetric determination carried out as for method A (27). A disadvantage is the safety concern, because the chemical mix- ture can be explosive if residues dry in ventilating systems. Handling these chemicals in a fume cupboard and using a chloric acid trap when performing sample digestion is strongly recommended (see Annex 3).
Other methods
A modification of method B uses the redox indicator ferroin and a stop- watch instead of a spectrophotometer to measure colour change (28). Urine is digested with chloric acid and colour changes in batches of sam- ples measured relative to standards of known iodine content. This places samples in categories (e.g., below 50 μg/l, 50–100 μg/l, 100–200 μg/l, etc.) that can be adjusted to desired levels. This method is currently being adapted to ammonium persulfate digestion.
Another, semi-quantitative method is based on the iodide-catalysed oxidation of 3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine by peracetic acid/H2O2 to yield coloured products that are recognized on a colour strip indicating three ranges: <100 μg/l, 100–300 μg/l, and > 300 μg/l (29). Interfering substances are removed by pre-packed columns with activated charcoal. Analyses must be run within two hours, and the procedure requires the manufacturer’s pre-packed columns.
In still another method, samples are digested with ammonium persul- fate on microplates enclosed in specially designed sealed cassettes and heated to 110 °C (30). Samples are then transferred to another micro- plate and the ceric ammonium sulfate reduction reaction carried out and read on a microplate reader. Field tests are promising: up to 400 urine samples can be analysed in one day, depending on manufacturers’ sup- plies.
Choice of method
Criteria for assessing urinary iodine methods are reliability, speed, tech- nical demands, complexity of instrumentation, independence from sole- source suppliers, availability of high quality reagents, safety, and cost. The choice among the above and other methods depends on local needs and resources. Large central laboratories processing many samples may prefer ‘high-tech’ methods, while smaller operations closer to the field may find the simplest methods more practical.
Due to the potential hazards of chloric acid, method A (see Annex 3) using ammonium persulfate is currently recommended. It can adequate- ly replace the chloric acid method, since the main difference is the sub- stitution of ammonium persulfate for chloric acid in the digestion step. Results are comparable.
The other methods described above show promise but are not yet fully tested.
Quality control and reference laboratories
All laboratories should have clearly defined internal quality control pro- cedures in place, and should be opened to external audit. In addition, all laboratories should participate in an external quality control programme in conjunction with a recognized reference laboratory. This is impor- tant because unrecognized iodine contamination has been a common occurrence in UI laboratories. An international network of resource lab- oratories (IRLI1) was established to fill this need. It closely collaborates with the Programme for Ensuring the Quality of Iodine Procedures (EQUIP) run by the Centers for Disease Control of the United States of America.2
Active efforts are now in progress, both to define performance criteria for laboratories and to develop a global system of reference laboratories. These reference laboratories will provide reliable measurements of urinary iodine, and will conduct technical training and supervision. This initia- tive is a major priority for ensuring sustainability of iodine sufficiency.
Performance
Most of the above methods perform reliably, although some of the newer ones need further testing as of this date. With appropriate dilutions, they can be extended upward to examine whatever range is desired. The coefficient of variation is generally under 10% for all methods. Proper train- ing is necessary but not complicated.
Since casual specimens are used, it is desirable to measure a suffi- cient number from a given population to allow for varying degrees of subject hydration and other biological variations among individuals, as well as to obtain a reasonably narrow confidence interval (see Annex 4). In general, 30 urine determinations from a defined sampling group are sufficient.
Interpretation
Simple modern methods make it feasible to process large numbers of samples at a low cost and to characterize the distribution according to different cut-off points and intervals. The cut-off points proposed for classifying iodine nutrition into different degrees of public health signifi- cance are shown in Table 4 and Table 5.
The median value for the sampled population is the most commonly assessed indicator. Urinary iodine values from populations are usually not normally distributed. Therefore, the median rather than the mean should be used as the measure of central tendency. Likewise, percentiles rather than standard deviations should be used as measures of spread. Frequency distribution curves can also be very useful for full interpreta- tion, particularly if there is salt iodine level data available for the same population.
In children and non-pregnant women, median urinary iodine con- centrations of between 100 μg/l and 299 μg/l define a population which has no iodine deficiency.1 In addition, not more than 20% of samples should be below 50 μg/l. In non-pregnant, non-lactating women, a uri- nary iodine concentration of 100 μg/l corresponds roughly to a daily iodine intake of about 150 μg under steady-state conditions.
During pregnancy, median urinary iodine concentrations of between 150 μg/l and 249 μg/l define a population which has no iodine deficiency (6).
Establishing the ideal range of values for urinary iodine is difficult. Historically, schoolchildren were assessed by palpation, establishing a pre-intervention baseline for the prevalence of IDD. This population was also sampled for urinary iodine, thus establishing a normal range. This normal range has been extrapolated to the full population. It may be more logical to sample women of reproductive age, or adolescent girls – thus providing more information on populations that may include those with or on the verge of greater need. The upper limit of the recom- mended range for these populations reflects concern about the risk of hyperthyroidism when high levels are introduced to a previously endem- ic population.
Recent data have suggested that the normal range for pregnant and lactating women should reflect their additional need and the risk that these needs may not be met if population levels are too low.
Urinary iodine concentration is currently the most practical biochem- ical marker for iodine nutrition when carried out with appropriate tech- nology and sampling. This approach assesses iodine nutrition only at the time of measurement, whereas thyroid size reflects iodine nutrition over months or years. Therefore, even though populations may have attained iodine sufficiency on the basis of median urinary iodine concentration, goitre may persist, even in children.
4.3 Thyroid size
The traditional method for determining thyroid size is inspection and palpation. Ultrasonography provides a more precise and objective method. Both methods are described below.
4.3.1 Thyroid size by palpation
The size of the thyroid gland changes inversely in response to altera- tions in iodine intake, with a lag interval that varies from a few months to several years, depending on many factors. These include the severity and duration of iodine deficiency, the type and effectiveness of iodine supplementation, age, sex, and possible additional goitrogenic factors.
The term “goitre” refers to a thyroid gland that is enlarged. The state- ment that “a thyroid gland each of whose lobes have a volume greater than the terminal phalanges of the thumb of the person examined will be considered goitrous” is empiric, but has been used in most epidemiologi- cal studies of endemic goitre and is still recommended (see Table 6).
Feasibility
Palpation of the thyroid is particularly useful in assessing goitre preva- lence before the introduction of any intervention to control IDD, but much less so in determining impact. Costs are associated with mounting a survey, which is relatively easy to conduct, and training of personnel. These costs will vary depending upon the availability of health care per- sonnel, accessibility of the population, and sample size. Feasibility and performance vary according to target groups, as follows:
Neonates: It is neither feasible nor practical to assess goitre among neonates, whether by palpation or ultrasound. Performance is poor.
School-age children (6–12 years): This is the preferred group, as it is usually easily accessible. However, the highest prevalence of goitre occurs during puberty and childbearing age. Some studies have focused on children 8 to 10 years of age.
There is a practical reason for not measuring very young age groups. The smaller the child, the smaller the thyroid, and the more difficult it is to perform palpation.
If the proportion of children attending school is low, schoolchildren may not be representative (Annex 4). In these cases, spot surveys should be conducted among those who attend school and those who do not, to ascertain if there is any significant difference between the two.
Alternatively, children can be surveyed in households. For further dis- cussion, see Chapter 5 on survey methods.
Adults: Pregnant and lactating women are of particular concern. Preg- nant women are a prime target group for IDD control activities because they are especially sensitive to marginal iodine deficiency. Women of childbearing age – 15 to 44 years – may be surveyed in households.
The specificity and sensitivity of palpation are low in grades 0 and 1 due to a high inter-observer variation. As demonstrated by studies of experienced examiners, misclassification can be high.
Technique
The subject to be examined stands in front of the examiner, who looks carefully at the neck for any sign of visible thyroid enlargement. The sub- ject is then asked to look up and thereby to fully extend the neck. This pushes the thyroid forward and makes any enlargement more obvious.
Finally, the examiner palpates the thyroid by gently sliding their own thumb along the side of the trachea (wind-pipe) between the cricoid car- tilage and the top of the sternum. Both sides of the trachea are checked. The size and consistency of the thyroid gland are carefully noted.
If necessary, the subject is asked to swallow (e.g. some water) when being examined – the thyroid moves up on swallowing. The size of each lobe of the thyroid is compared to the size of the tip (terminal phalanx) of the thumb of the subject being examined.1 Goitre is graded according to the classification presented in Table 6.
Table 6
Simplified classification of goitrea by palpation
Grade 0 no palpable or visible goitre
Grade 1 A goitre that is palpable but not visible when the neck is in the normal position (i.e., the thyroid is not visibly enlarged)
Grade 2 A swelling in the neck that is clearly visible when the neck is in a normal position and is consistent with an enlarged thyroid when the neck is palpated
4.3.2 Thyroid size by ultrasonography
In areas of mild to moderate IDD, the sensitivity and specificity of palpa- tion are poor and measurement of thyroid size using ultrasound is pref- erable. Ultrasonography is a safe, non-invasive, specialized technique that can be quickly done (2–3 minutes per subject) and is feasible even in remote areas using portable equipment. Ultrasonography provides a more precise measurement of thyroid volume compared with palpation. This becomes especially significant when the prevalence of visible goi- tres is small, and in monitoring iodine control programmes where thy- roid volumes are expected to decrease over time.
Feasibility
Portable (weight 12–15 kg) ultrasound equipment with a 7.5 MHz transducer currently costs about US $15 000. A source of electricity is needed, and the operator needs to be specially trained in the technique.
4.4 Blood constituents
Two blood constituents, TSH and Tg, can serve as surveillance indica- tors. In a population survey, blood spots on filter paper or serum samples can be used to measure TSH and/or Tg.
Determining serum concentrations of the thyroid hormones, thyroxin (T4) and triiodothyronine (T3), is usually not recommended for moni- toring iodine nutrition, because these tests are more cumbersome, more expensive, and less sensitive indicators.
In iodine deficiency, the serum T4 is typically lower and the serum T3 higher than in normal populations. However, the overlap is large enough to make these tests impractical for ordinary epidemiological purposes.
4.4.1 Thyroid stimulating hormone (TSH)
Biological features
The pituitary secretes TSH in response to circulating levels of T4. Serum TSH rises when serum T4 concentrations are low, and falls when they are high. Iodine deficiency lowers circulating T4 and raises the serum TSH, so iodine-deficient populations generally have higher serum TSH concentrations than do iodine-sufficient groups.
However, the difference is not great and much overlap occurs between individual TSH values. Therefore, the blood TSH concentration in school-age children and adults is not a practical marker for iodine deficiency, and its routine use in school-based surveys is not recom- mended.
In contrast, TSH in neonates is a valuable indicator for iodine defi- ciency. The neonatal thyroid has a low iodine content compared to that of the adult, and hence iodine turnover is much higher. This high turnover, which is exaggerated in iodine deficiency, requires increased stimulation by TSH. Hence, TSH levels are increased in iodine-deficient popula- tions for the first few weeks of life – this phenomenon is called transient hyperthyrotopinemia (25).
The prevalence of neonates with elevated TSH levels is therefore a valuable indicator of the severity of iodine deficiency in a given popula- tion. It has the additional advantage of highlighting the fact that iodine deficiency directly affects the developing brain.
In iodine-sufficient populations, about one in 4000 neonates has con- genital hypothyroidism, usually because of thyroid dysplasia. Prompt correction with thyroid hormone is essential to avoid permanent mental retardation.
Thyroid hormone affects proper development of the central nervous system, particularly its myelination; a process that is very active in the perinatal period. To detect congenital hypothyroidism and initiate rap- id treatment, most developed countries conduct universal screening of neonates with bloodspot TSH taken on filter papers, or occasionally with blood spot T4 followed by TSH.
Feasibility
Serum TSH is widely used in the field of thyroidology as a sensitive marker for both hypothyroidism and hyperthyroidism. Methods for determining TSH concentrations, from either dried whole blood spots on filter paper or from serum, are well established and widely available. Typically, a few drops of whole blood are collected on filter paper from the cord or by prick of the heel or other site.
It is essential that sterile equipment be used, either lancets for blood spot collection or needles and syringes for collecting whole blood from which the serum is separated. Standard procedures for handling blood products or objects contaminated with blood should be followed. The risk of contracting HIV or hepatitis infection from dried blood spots is extremely low.
Some experimental data suggest normal values for cord blood are higher than those for heel prick blood. Blood spots, once dried, are sta- ble. They can be stored in a plastic bag and transported even through normal postal systems and are usually stable for up to six weeks.
It must be emphasized that the primary purpose of screening pro- grammes is to detect congenital hypothyroidism, and its use as an indica- tor of iodine nutrition will be a spin-off. Hence, the only additional cost will be for data analysis. It is not recommended that a neonatal screening programme be set up solely to assess community iodine deficiency.
TSH screening is inappropriate for developing countries where health budgets are low. In such countries, mortality among children under five is high due to nutritional deficiencies and infectious diseases, and screen- ing programmes for congenital hypothyroidism are not cost effective.
Performance
A variety of kits for measuring TSH are available commercially in devel- oped countries. Most have been carefully standardized, and perform adequately. Assays that utilize monoclonal antibodies, which can detect TSH as low as 5 mIU/l in whole blood spots, are more useful for recog- nizing iodine deficiency.
Interpretation
Permanent sporadic congenital hypothyroidism, with extremely elevated neonatal TSH, occurs in approximately one of 4000 births in iodine- sufficient countries. Other than infrequent cases of goitrogen exposure, iodine deficiency is the only significant factor to increase this incidence.
The increase in the number of neonates with moderately elevated TSH concentrations (above 5 mlU/l whole blood) is proportional to the degree of iodine deficiency during pregnancy. It may be higher than 40% in severe endemic areas. When a sensitive TSH assay is used on samples collected three to four days after birth, a <3% frequency of TSH values >5 mlU/l indicates iodine sufficiency in a population (34).
Interpretation is complicated when antiseptics containing beta- iodine, such as povidone iodine (BetadineTM), are used for cleaning the perineum prior to delivery or even the umbilical area of the baby. Beta- iodine increases TSH levels in the neonate in both cord blood and heel prick specimens.
4.4.2 Thyroglobulin (Tg)
Biological features
Tg is a thyroid protein that is a precursor in the synthesis of thyroid hormone, and small amounts of Tg can be detected in the blood of all healthy individuals. The thyroid hyperplasia and goitre characteristic of iodine deficiency increases serum Tg levels, and, in this setting, serum Tg reflects iodine nutrition over a period of months or years. This con- trasts to urinary iodine concentration, which assesses more immedi- ate iodine intake. A serum Tg assay has recently been adapted for use on dried whole blood spots (DBS) (35,36). The assay makes sampling practical even in remote areas. Measurement of DBS Tg in school-age children is a sensitive indicator of iodine status in a population and can be used to monitor improving thyroid function after iodine repletion.
Interpretation
Standard reference material for the DBS Tg assay is now available from WHO. It is stable when stored for up to one year at temperatures ≤ -20 °C. An international reference range for DBS Tg has been estab- lished in iodine-sufficient five to 14 year-old children that can be used for monitoring iodine nutrition. The DBS Tg reference interval for iodine- sufficient school-age children is 4–40 μg/l.
Performance
DBS Tg correlates well with urinary iodine and thyroid size (35,36), the other recommended indicators for monitoring iodine status in popula- tions. It complements these tests, and can be used in conjunction with urinary iodine to measure recent iodine intake, and thyroid volume to assess long-term anatomic response.
Feasibility
The method is simple and robust. A drop of whole blood from a finger stick (or a venipuncture sample) is spotted directly onto good-quality filter paper.1 The spots are allowed to dry at room temperature (≈20 °C), and then stored in sealed low-density polyethylene bags; preferably refrigerated at 4 °C, but they also can be stored for several weeks at cool, dry room temperatures, before analysis.
