Jod jest niezbędnym dla życia pierwiastkiem śladowym, którego rozpowszechnienie w środowisku jest nierównomierne. Największe ilości jodu znajdują się w oceanach, gdzie jego stężenie wynosi ok. 50 μg/L. Jodki obecne w morzach i oceanach po utlenieniu przechodzą do atmosfery, skąd w postaci opadów trafiają ponownie do wód i gleby. Stąd czerpane są przez rośliny i stają się pokarmem dla ludzi i zwierząt. Tereny oddalone od wybrzeży, zwłaszcza polodowcowe, wysokogórskie: Alpy, Andy, Himalaje oraz zalewowe, np. rejon rzeki Ganges w Azji Południowo-Wschodniej są z kolei bardzo ubogie w jod. Zawartość jodu w pokarmach zależy od ilości tego pierwiastka w ziemi uprawnej; na terenach ubogich w jod jego ilość w przeliczeniu na suchą masę roślinną wynosi 10 μg/kg, podczas gdy na glebach zasobnych w jod 1 mg/kg. Produktami spożywczymi o dużej zawartości jodu są ryby morskie, owoce morza, algi i rośliny rosnące na glebach o dużej zawartości jodu. Ilość jodu w mleku zależy od dostępności tego pierwiastka w paszy dla zwierząt oraz używania jodowych środków dezynfekcyjnych w mleczarniach. W niektórych krajach, gdzie do wypieku pieczywa używa się jodowych środków spulchniających, źródłem jodu staje się również chleb. Europa, której terytorium w dużym stopniu pokrywał lodowiec, należy do kontynentów umiarkowanego i lekkiego niedoboru jodu, ale jednocześnie największy odsetek jej mieszkańców spośród wszystkich kontynentów jest nim dotkniętych: 52% ogólnej populacji i 52,4% dzieci w wieku szkolnym. Dla porównania szacuje się, że w Afryce niedobór jodu dotyczy 41,5% ogólnej populacji, w południowej Azji – 30%, w Ameryce Północnej i Południowej – 11%. Według oceny Światowej Organizacji Zdrowia (World Health Organization – WHO) z 2007 r. współcześnie ok. 2 biliony ludzi ma niedostateczną podaż jodu w diecie, w tym ok. 30% dzieci w wieku szkolnym (1).

Jod jest pierwiastkiem niezbędnym do produkcji hormonów tarczycy. Dobowa produkcja tyroksyny (T₄) wynosi 80-90 μg, a trijodotyroniny (T₃) 32 μg: jod stanowi odpowiednio 65 i 58% ich ciężaru. Jest dostarczany z pożywieniem w postaci jodków i jodanów, które są wchłaniane głównie w jelicie cienkim i częściowo w żołądku po uprzedniej redukcji do nieorganicznego anionu I^-. Niektóre organiczne związki jodu, np. tyroksyna, są absorbowane w 70% w jelicie cienkim w postaci niezmienionej. Stężenie I^- w surowicy wynosi ok. 10 μg/L; z krążenia jest wychwytywany aktywnie głównie przez tarczycę, w niewielkiej ilości przez ślinianki, błonę śluzową żołądka i splot naczyniówkowy. W okresie laktacji jod jest również w znacznym stopniu gromadzony w sutkach i wydzielany do pokarmu: w warunkach prawidłowej podaży pierwiastka w diecie jego zawartość w mleku wynosi 146 μg/L. Większość znajdującego się w krążeniu jodu ulega wydaleniu przez nerki, śladowe ilości usuwane są z kałem, potem i wydychanym powietrzem. Jod wychwytywany jest aktywnie przez gruczoł tarczowy wbrew gradientowi elektrochemicznemu i uzyskuje stężenie 20-50-krotnie większe niż w surowicy dzięki aktywności symportera sodowo-jodowego (ang. sodium/iodine symporter – NIS) – białka zlokalizowanego w błonie podstawnej tyreocytów. W warunkach dostatecznej podaży jodu 10% wchłoniętego z przewodu pokarmowego pierwiastka gromadzi się w tarczycy; w stanach niedoboru ten odsetek może wzrosnąć nawet do 80%. Przy prawidłowej podaży jodu, jego pula zgromadzona w tarczycy w postaci zmagazynowanych hormonów oraz jodowanych tyrozyn jest duża i wynosi 8-10 g, a w postaci pierwiastka stabilnego 10-20 mg. Stanowi to zabezpieczenie na wypadek niedoboru jodu w diecie.

Zgodnie z rekomendacjami WHO (2) dobowe spożycie jodu powinno wynosić:

– dzieci do 5. r.ż.: 90 μg,

– dzieci w wieku 6-12 lat: 120 μg,

– dzieci ≥ 12 lat i dorośli: 150 μg,

– kobiety ciężarne i karmiące: 250 μg.

Wytyczne Amerykańskiego Instytutu Medycznego (The United States Institute of Medicine – IOM) są zbliżone, ale zalecają, aby kobiety ciężarne spożywały 220 μg, a karmiące 290 μg jodu dziennie. Konieczność większej podaży jodu u kobiet ciężarnych wynika ze zwiększonej o ok. 50% produkcji hormonów tarczycowych, przechodzenia jodu do jednostki płodowo-łożyskowej i zwiększonego klirensu nerkowego tego pierwiastka. Kobieta karmiąca wydziela ok. 0,6-0,8 l pokarmu na dobę, w którym zawartość jodu wynosi ok. 146 μg/l, co sprawia, że do pokarmu w ciągu doby przechodzi ok. 115 μg jodu (3, 4).

W przypadku zmniejszenia dziennej podaży jodu poniżej 100 μg dochodzi do wzrostu wydzielania TSH; w efekcie zwiększa się ekspresja NIS i wychwyt jodu oraz następuje preferencyjna synteza T₃. Dochodzi również do zmniejszenia klirensu nerkowego jodu. Kiedy spożycie jodu spada poniżej 50 μg, bezwzględna ilość przyswajanego przez tarczycę pierwiastka ulega obniżeniu, pula jodu wewnątrztarczycowego się zmniejsza poniżej 10-20 mg i w wielu przypadkach rozwija się wole.

Konsekwencje niedoboru jodu zostały wstępnie zdefiniowane przez Hetzela (5) na podstawie badań prowadzonych w Papui-Nowej Gwinei w latach 60. ubiegłego stulecia i obejmują:

– dla wszystkich grup wiekowych: wole i zwiększoną wrażliwość na skutki promieniowania nuklearnego,

– dla płodu i noworodka: ryzyko poronienia, martwego urodzenia, wad wrodzonych, większej śmiertelności okołoporodowej, kretynizmu endemicznego,

– dla dzieci i nastolatków: upośledzenie rozwoju umysłowego i somatycznego,

– dla dorosłych: upośledzenie funkcji psychicznych, mniejszą wydolność w pracy, rozwój wola guzowatego obojętnego lub nadczynnego, niedoczynność tarczycy w warunkach ciężkiego i umiarkowanego niedoboru jodu.

W warunkach łagodnego i umiarkowanego niedoboru jodu obserwuje się również częstsze występowanie raka pęcherzykowego tarczycy, który ma bardziej agresywny przebieg od raka brodawkowatego.

Wole jest najbardziej charakterystycznym następstwem niedoboru jodu. Występowanie wola na określonym terenie u dzieci w wieku szkolnym przekraczające 5% określa się terminem endemii.

Ryzyko jego rozwoju pojawia się w warunkach zmniejszenia dziennego spożycia jodu poniżej 50 μg. Bezpośrednią przyczyną są wtórne do niedoboru jodu: nadmierna stymulacja TSH, uaktywnienie wewnątrztarczycowych czynników wzrostowych – insulinopodobnego czynnika wzrostowego pierwszego (ang. insulin-like growth factor-1 – IGF-1) i naskórkowego czynnika wzrostowego (ang. epidermal growth factor – EGF) oraz niedobór czynnika antyproliferacyjnego – transformującego czynnika wzrostowego beta (ang. transforming growth factor-β – TGF-β). W związku z niejednorodną wrażliwością tyreocytów na działanie czynników wzrostowych dochodzi do ich miejscowego rozplemu i tworzenia się guzków. Nadmierna stymulacja sprzyja również mutacjom i powstawaniu rozrostów monoklonalnych – gruczolaków. Część mutacji może mieć charakter aktywujący receptor TSH lub białko błonowe G_s; dochodzi wówczas do rozwoju guzków autonomicznych i nadczynności tarczycy.

Historia naturalna choroby obejmuje okres od wola rozlanego obojętnego, guzowatego nietoksycznego po wole guzowate nadczynne.

Wzrost jodochwytności tarczycy, będący mechanizmem adaptacji do niedoboru jodu, nasila skutki ewentualnego skażenia radioaktywnego powstałego w wyniku awarii reaktorów atomowych lub wybuchów jądrowych.

Skutki niedoboru jodu mogą potęgować obecne w niektórych roślinach i zanieczyszczeniach przemysłowych goitrogeny, substancje interferujące w metabolizm tarczycy. Na przykład, właściwości kompetycyjnego hamowania wychwytu jodu ma goitryna zawarta w kapuście, brokułach i kalafiorach, tiocyjanki powstające w toku metabolizmu cyjanków obecnych w siemieniu lnianym, manioku i batatach oraz nadchloran potasu – produkt przemysłowy, będący komponentą paliwa rakietowego, fajerwerków i folii bąbelkowej (6). Efekt wolotwórczy i sprzyjający rozwojowi niedoczynności tarczycy mogą mieć również niedobory pokarmowe: deficyt żelaza, selenu oraz witaminy A. Niedobór żelaza zmniejsza aktywność peroksydazy tarczycowej, której składnikiem jest hem zawierający kationy żelazowe. Selenoenzymy, tj. obecna w tarczycy peroksydaza glutationu, ma właściwości redukujące i zabezpiecza gruczoł przed toksycznym działaniem nadmiaru nadtlenków. Inne selenoenzymy – dejodynazy – dostarczają 80% znajdującej się w krążeniu T₃. Witamina A hamuje aktywność genu dla podjednostki β-TSH: jej niedobór stwierdzono na terenach endemii wola (7).

Niedoczynność tarczycy z niedoboru jodu rozwija się w warunkach jego długotrwałego ciężkiego deficytu, kiedy dzienne spożycie spada poniżej 20 μg. Obecnie występuje bardzo rzadko – w niektórych rejonach Indonezji, Andach, Himalajach i centralnej Afryce. Nie jest obserwowana w krajach europejskich. Najbardziej tragiczne skutki ciężkiego niedoboru jodu dotyczą życia płodowego, kiedy sumuje się niedobór hormonów tarczycy (HT) matki i dziecka. W okresie życia wewnątrzłonowego HT wpływają na rozwój mózgu, oddziałując na procesy neurogenezy, migracji neuronów, mielinizacji i tworzenia synaps. W pierwszym trymestrze ciąży prawie wyłącznym źródłem HT dla płodu jest organizm matki, po 20. tygodniu tarczyca dziecka produkuje już znaczące ilości własnej T₄ (8). W warunkach niedoboru matczynych i płodowych HT dochodzi do nieodwracalnego uszkodzenia mózgu dziecka określanego jako kretynizm endemiczny (9). Wyróżnia się dwa rodzaje kretynizmu:

– neurologiczny, w którym dominuje upośledzenie umysłowe, głuchota i spastyczność mięśni, ale u noworodka stwierdza się stan eutyreozy i dalszy rozwój somatyczny przebiega prawidłowo. Uważa się, że jego dominującą przyczyną jest hipotyreoza matki w okresie ciąży,

– postać z towarzyszącą niedoczynnością tarczycy i obrzękiem śluzakowatym (myxedematous cretinism), w której poza upośledzeniem umysłowym występują objawy hipotypozy, tj. zahamowanie wzrostu i dojrzewania płciowego. Niedobór selenu jest jednym z uznanych czynników etiopatogenetycznych części przypadków kretynizmu endemicznego.