Jod u biologiji

[thumb|[Dijagram ciklusa joda koji prikazuje kako se jod kruži kroz ekosistem, uključujući žive organizme. Sve slike imaju jedinice teragrama (Tg).|500x500px]]
Jod je esencijalni element u tragovima u biološki sistemima. Odlikuje se time što je najteži element koji je obično potreban živim organizmima, kao i drugi najteži poznati element koji koristi bilo koji oblik života (samo volfram, komponenta nekoliko bakterijskih enzima, ima veći atomski broj i atomsku težinu). Komponenta je biohemijskih puteva u organizmima iz svih bioloških carstava, što ukazuje na njegov fundamentalni značaj kroz evolucijsku historiju života.

Jod je ključan za pravilno funkcionisanje endokrinog sistema kičmenjaka, a igra manje uloge u brojnim drugim organima, uključujući probavni i reproduktivni sistem. Adekvatan unos spojeva koji sadrže jod važan je u svim fazama razvoja, posebno tokom fetalnog i neonatalnog perioda, a ishrana deficit joda može imati ozbiljne posljedice po rast i metabolizam.

## Funkcije kičmenjaka
### Štitna žlijezda
Hormoni štitne žlijezde imaju fundamentalnu ulogu u biologiji, djelujući na mehanizme gena kako bi regulirali bazni metabolizam. T3 djeluje na ćelije tankog crijeva i adipocite, kako bi povećao apsorpciju ugljikohidrata i oslobađanje masnih kiselina. Nedostatak hormona štitnjače može smanjiti osnovni metabolizam i do 50%, dok prekomjerna proizvodnja hormona štitnjače može povećati bazni metabolizam za 100%. T4 uglavnom djeluje kao prekursor T3, koji je (uz manje izuzetke) biološki aktivni hormon.
Preko hormona štitnjače, jod ima nutritivnu vezu sa selenom. Porodica selen-zavisnih enzima koji se nazivaju dejodinaze pretvara T4 u T3 (aktivni hormon) uklanjanjem atoma joda iz vanjskog tirozinskog prstena. Ovi enzimi također pretvaraju T4 u obrnuti T3 (rT3), uklanjanjem atoma joda iz unutrašnjeg prstena, a također pretvaraju T3 u 3,3'-dijodotironin (T2) uklanjanjem atoma unutrašnjeg prstena. Oba potonja produkta su inaktivirani hormoni koji u suštini nemaju biološke efekte i brzo se pripremaju za odlaganje. Porodica enzima koji nisu zavisni od selena zatim dalje dejodira produkte ovih reakcija.

Ukupna količina joda u ljudskom tijelu je još uvijek kontroverzna, a 2001. godine, M.T. Hays je u časopisu *Throid* objavio da je "iznenađujuće da ukupni sadržaj joda u ljudskom tijelu ostaje nesiguran nakon mnogo godina interesa za metabolizam joda. Samo je sadržaj joda u štitnoj žlijezdi precizno mjeren fluorescentnim skeniranjem, a sada se dobro procjenjuje na 5-15 mg u normalnoj ljudskoj štitnoj žlijezdi. Ali slične metode nisu dostupne za druga tkiva i za ekstratireoidne organe. Mnogi istraživači izvijestili su o različitim brojkama od 10-50 mg ukupnog sadržaja joda u ljudskom tijelu." 

Selen također igra vrlo važnu ulogu u proizvodnji glutationa, najmoćnijeg antioksidansa u tijelu. Tokom proizvodnje hormona štitnjače, vodik-peroksid se proizvodi u velikim količinama, te stoga visok nivo joda u nedostatku selena može uništiti štitnjaču (često se opisuje kao osjećaj upale grla); peroksidi se neutraliziraju proizvodnjom glutationa iz selena. Zauzvrat, višak selena povećava potrebu za jodom, a nedostatak će nastati kada je prehrana bogata selenom, a siromašna jodom.

### Vantiroidni jod
[thumb| Slijed scintiskeniranja ljudi sa 123-jodidom nakon intravenske injekcije (s lijeva na desno) nakon 30 minuta, 20 sati i 48 sati. Visoka i brza koncentracija radioaktivnog jodida evidentna je u ekstratireoidnim organima poput cerebrospinalne tekućine (lijevo), želučane i oralne sluznice, pljuvačnih žlijezda, arterijskih zidova, [jajnika i timusa. U štitnoj žlijezdi, koncentracija I je progresivnija, kao u rezervoaru (od 1% nakon 30 minuta i nakon 6, 20 sati, do 5,8% nakon 48 sati ukupne ubrizgane doze).]]

[thumb|upright|Tumor [feohromocitom se vidi kao tamna sfera u centru tijela (nalazi se u lijevoj nadbubrežnoj žlijezdi). Slika je snimljena MIBG scintigrafijom, a tumor je prikazan zračenjem radiojoda u MIBG-u. Prikazane su dvije slike istog pacijenta, sprijeda i straga. Slika štitne žlijezde u vratu nastala je zbog neželjenog unosa radiojoda iz lijeka koji sadrži radioaktivni jod od strane štitne žlijezde u vratu. Akumulacija sa strane glave nastaje zbog unosa jodida u pljuvačne žlijezde. Radioaktivnost se također vidi iz apsorpcije u jetri, te izlučivanja i akumulacije u mokraćnom mjehuru.]] Ekstra-tireoidni jod postoji u nekoliko drugih organa, uključujući mliječne žlijezde, oči, želučanu sluznicu, cerviks, cerebrospinalnu tekućinu, arterijske zidove, jajnike i pljuvačne žlijezde. U ćelije ovih tkiva, jodidni ion (I−) ulazi direktno putem natrij-jodidnog simportera (NIS). Različiti odgovori tkiva na jod i jodid javljaju se u mliječnim žlijezdama i štitnoj žlijezdi pacova. u raznim tkivima koja mogu apsorbirati jod. Pokazalo se da molekularni jod (I2) ima supresivni učinak na benigne i kancerogene neoplazije u raznim tkivima koja mogu apsorbirati jod. Pokazalo se da molekulsk2) ima supresivni učinak na benigne i kancerogene neoplazije.

### Ostale funkcije
Također je pokazano da jod i tiroksin stimulišu spektakularnu apoptozu ćelija larvalnih škrga, repa i peraja tokom metamorfoze kod vodozemaca, kao i transformaciju njihovog nervnog sistema iz vodenog, biljojednog punoglavaca u onaj kopnenog, mesojednog odraslog jedinke. Vrsta žaba *Xenopus laevis* pokazala se kao idealan modelni organizam za eksperimentalno proučavanje mehanizama apoptoze i uloge joda u razvojnoj biologiji.

## Funkcije beskičmenjaka
Vjeruje se da su se hormoni štitnjače razvili kod Urbilateri mnogo prije razvoja samih štitnjača, a mehkušci, bodljokošci, cephalochordata i ascidije koriste takve hormone. Žarnjaci također reagiraju na hormone štitnjače uprkos tome što su parahoksozoa, a ne Bilateria.

Insekti koriste hormone slične hormonima štitnjače koristeći jod.

Tirozin i fosforilirani tirozini stvoreni sa tirozin-kinazom su fundamentalne signalne molekule kod svih životinja i u hoanoflagelatima.

## Neživotinjske funkcije 
Poznato je da je jod ključan za život mnogih jednoćelijskih organizama. Fosforilirani tirozini stvoreni sa tirozi-kinazom su fundamentalni signalni molekuli kod svih životinja i kod Hoanoflagelata

Mnoge biljke koriste hormone slične štitnjači za regulaciju rasta.

Bakterije koje nastanjuju crijeva koriste jod iz hormona štitnjače domaćina.

Hormoni slični štitnjačinim mogu biti povezani s razvojem višećelijnosti. Jodotirozini su vrlo reaktivni s drugim molekulama. što ih je možda učinilo važnim molekulama ćelijske signalizacije u ranoj evolucijskoj historiji. iako enzimi znatno povećavaju prinose.

Lahkoća reakcije s vodom može objasniti zašto je jod toliko uobičajen u ćelijskoj signalizaciji u svim domenima života.
Mnogi fotosintetski mikrobi su u stanju da reduciraju neorganski jodat do jodida u svojim ćelijskim zidovima ali većina toga se oslobađa u okolinu, a ne u citoplazmu, u spojevima kao što je metil-jodid. Mnogi mikroorganizmi koji reduciraju sulfate i bakterije koje oksidiraju željezo također reduciraju jodat u jodid  kao i mnogi fakultativni anaerobni organizmi, što ukazuje na to da bi ovo moglo biti naslijeđeno među anaerobnim organizmima.

Molekularni jod (I2) je toksičan za većinu jednoćelijskih organizama jer narušava ćelijsku membranu  međutim, Alfaproteobakterije i Chanoflagelata su otporne. Organizmi poput *Escherichia coli* bivaju ubijeni molekulskim jodom, ali im je potreban jod iz hormona štitnjače domaćina,

Evropska agencija za sigurnost hrane (EFSA) naziva kolektivni skup informacija Dijetetskim referentnim vrijednostima, s referentnim unosom populacije (PRI) umjesto RDA i prosječnim potrebama umjesto EAR; AI i UL definirani su isto kao u Sjedinjenim Američkim Državama. Za žene i muškarce starije od 18 godina, PRI za jod postavljen je na 150 μg/dan; PRI tokom trudnoć ili dojenja iznosi 200 μg/dan. Za djecu od 1 do 17 godina, PRI se povećava s godinama od 90 do 130 μg/dan. Ovi PRI su usporedivi s američkim RDA, s izuzetkom onog za laktaciju. EFSA je pregledala isto sigurnosno pitanje i postavila svoju UL za odrasle na 600 μg/dan, što je nešto više od polovine vrijednosti u SAD-u. Zanimljivo je da je Japan 2010. godine smanjio svoju dozvoljenu količinu joda za odrasle sa 3.000 na 2.200 μg/dan, ali ju je zatim 2015. godine ponovo povećao na 3.000 μg/dan.

Od 2000. godine, prosječni unos joda iz hrane u Sjedinjenim Američkim Državama iznosio je 240 do 300 μg/dan za muškarce i 190 do 210 μg/dan za žene. Prosječan dnevni unos u Japanu kreće se od 1.000 do 3.000 μg/dan; prethodne procjene sugerirale su prosječan unos i do 13.000 μg/dan.

### Označavanje
Za potrebe označavanja hrane i dodataka prehrani u SAD-u, količina u porciji izražava se kao postotak Dnevne vrijednosti (%DV). Za jod konkretno, 100% dnevne vrijednosti smatra se 150 μg, a ta brojka je ostala na 150 μg u reviziji od 27. maja 2016. godine. 
Tabela starih i novih preporučenih dnevnih vrijednosti za odrasle data je na Referentni dnevni unos.

### Izvori hrane
Prirodni izvori joda uključuju mnoge morske organizme, kao što su alge i određeni morski plodovi, kao i biljke uzgajane na tlu bogatom jodom. Prema izvještaju Inicijative za obogaćivanje hrane iz 2016. godine, 130 zemalja ima obavezno obogaćivanje soli jodom, a dodatnih 10 ima dobrovoljno obogaćivanje. 

## Nedostatak
Širom svijeta, nedostatak joda pogađa dvije milijarde ljudi i vodeći je uzrok intelektualne invalidnosti. Mentalna invalidnost je posljedica koja se prvenstveno javlja kada bebe ili mala djeca postanu hipotireoidni zbog nedostatka joda u ishrani (novi hipotireoidizam kod odraslih može uzrokovati privremeno mentalno usporavanje, ali ne i trajno oštećenje).

U područjima gdje ima malo joda u ishrani, obično u udaljenim unutrašnjim područjima i polusušnim ekvatorskim klimama gdje se ne jede morska hrana, nedostatak joda također dovodi do hipotireoze, čiji su najozbiljniji simptomi epidemijska gušavost (oticanje štitne žlijezde), ekstremni umor, mentalno usporavanje, depresija, debljanje i niska bazna tjelesna temperatura.

Dodavanje joda kuhinjskoj soli (tzv. jodirana sol) uveliko je eliminiralo najteže posljedice nedostatka joda u bogatijim zemljama, ali nedostatak ostaje ozbiljan javnozdravstveni problem u zemljama u razvoju. Nedostatak joda je također problem u određenim dijelovima Evrope; u Njemačkoj se procjenjuje da se svake godine potroši milijarda dolara na zdravstvenu zaštitu u borbi protiv i liječenju nedostatka joda.

* **Rak dojke**: Mliječna žlijezda aktivno koncentrira jod u mlijeko za dobrobit dojenčeta u razvoju i može razviti hiperplaziju sličnu guši, koja se ponekad manifestira kao fibrocistična bolest dojke, kada je nivo joda nizak. Studije pokazuju da nedostatak joda, bilo dijetalni ili farmakološki, može dovesti do atipija dojke i povećane učestalosti malignoti kod životinjskih modela, dok tretman jodom može preokrenuti displaziju, pri čemu je utvrđeno da je elementarni jod (I2) efikasniji u smanjenju duktusnih hiperplazija]] i perilobulske fibroze kod pacova kojima nedostaje joda nego jodid (I&minus;). Poznato je da jod izaziva apoptozu u ćelijama raka dojke. Laboratorijski dokazi su pokazali učinak joda na rak dojke koji je djelimično neovisan o funkciji štitnjača, pri čemu jod inhibira rak modulacijom estrogenog puta. Genska sekvenca ćelijske linije raka dojke koja reagira na estrogen pokazuje da kombinacija joda i jodida mijenja ekspresiju gena i inhibira estrogeni odgovor putem pojačane regulacije proteina uključenih u metabolizam estrogena. Klinički nije utvrđeno hoće li jod/jodid biti koristan kao adjuvantna terapija u farmakološkoj manipulaciji estrogenim putem kod žena s rakom dojke. smanjenje stope smrtnosti od raka želuca nakon profilakse jodom. U predloženom mehanizmu, jodidni ion funkcionira u želučanoj sluznici kao antioksidativna redukcijska vrsta koja detoksicira otrovne reaktivne vrste kisika, poput vodik-peroksida.

## Mjere opreza i toksičnost
### Elementarni jod
Elementarni jod je oksidirajući iritant, a direktan kontakt s kožom može uzrokovatiN. Nema kontroliranih podataka koji to pokazuju lezije, tako da se s kristalima joda treba pažljivo rukovati. Rastvori s visokom koncentracijom elementarnog joda, poput tinktura joda, mogu uzrokovati oštećenje tkiva ako se koriste za čišćenje i antisepsu duže vrijeme. Iako se elementarni jod koristi u formulaciji Lugolovog rastvora, uobičajenog medicinskog dezinfekcijskog sredstva, on postaje trijodid nakon reakcije sa kalij-jodidom koji se koristi u rastvoru i stoga je netoksičan. Samo mala količina elementarnog joda će se rastvoriti u vodi, ali trijodidi su lako rastvorljivi; kalij-jodid stoga služi kao katalizator faznog prenosa u tinkturi. To omogućava da se Lugolov jod proizvodi u koncentracijama od 2% do 15% joda.
Elementarni jod (I2) je otrovan ako se uzima oralno u velikim količinama; 2-3 grama je smrtonosna doza za odraslu osobu. 

Jodna para je vrlo iritantna za oko, sluznice i respiratorni trakt. Koncentracija joda u zraku ne smije prelaziti 1&nbsp;mg/m3 (vremenski ponderirani prosjek od osam sati).

Kada se pomiješa sa amonijak omi vodom, elementarni jod formira dušik-trijodid, koji je izuzetno osjetljiv na udarce i može neočekivano eksplodirati.

### Jodidni ion
U poređenju sa elementarnim oblikom, kalij-jodid ima srednju smrtonosnu dozu (LD50) koja je relativno visoka kod nekoliko životinja: kod zečeva je 10 g/kg; kod pacova 14 g/kg, a kod miševa 22 g/kg. Podnošljiva gornja granica unosa joda, koju je utvrdio Odbor za hranu i ishranu, iznosi 1.100 μg/dan za odrasle. Sigurna gornja granica unosa koju je postavilo Ministarstvo zdravlja, rada i socijalne zaštite u Japanu iznosi 3.000 μg/dan. Međutim, japanska prehrana, bogata jodom kelpa, sadrži 1.000 do 3.000 μg joda dnevno, a istraživanja pokazuju da tijelo može lako eliminirati višak joda koji nije potreban za proizvodnju hormona štitnjače. Literatura izvještava da se čak 30.000 μg/L (30&nbsp;mg/L) joda sigurno izlučuje urinom u jednom danu, s nivoima koji se vraćaju u standardni raspon za nekoliko dana, ovisno o unosu morskih algi. Jedna studija je zaključila da je raspon ukupnog sadržaja joda u tijelu kod muškaraca bio od 12,1&nbsp;mg do 25,3&nbsp;mg, sa prosjekom od 14,6&nbsp;mg. Pretpostavlja se da kada se tireostimulirajući hormon potisne, tijelo jednostavno eliminira višak joda, te kao rezultat toga, dugotrajna suplementacija visokim dozama joda nema dodatni učinak kada se tijelo napuni dovoljno joda. Nije poznato da li je štitna žlijezda faktor koji ograničava brzinu stvaranja hormona štitne žlijezde iz joda i tirozina, ali pod pretpostavkom da nije, kratkotrajna udarna doza od jedne ili dvije sedmice na podnošljivom gornjem nivou unosa može brzo obnoviti funkciju štitne žlijezde kod pacijenata s nedostatkom joda.
Prekomjerni unos joda pokazuje simptome slične onima nedostatka joda. Uobičajeni simptomi su abnormalni rast štitne žlijezde i poremećaji u njenom funkcionisanju, kao i u rastu organizma u cjelini. Toksičnost jodida je slična (ali ne i ista) kao i toksičnost iona drugih halogena, kao što su bromid ili fluorid. Višak broma i fluora može spriječiti uspješan unos, skladištenje i korištenje joda u organizmima, jer oba elementa mogu selektivno biohemijski zamijeniti jod.
Višak joda može biti i citotoksičniji u kombinaciji s nedostatkom selena. Suplementacija jodom kod populacija s nedostatkom selena je teorijski problematična, dijelom i zbog toga. je 21. proteinogena aminokiselina i uzrok je toksičnosti jodidnih iona kada postoji istovremeni nedostatak biološki dostupnog selena. Selenocistein prirodno postoji u svim carstvima života kao gradivni blok selenoproteina.

### Reakcije preosjetljivosti
Neke osobe razviju preosjetljivost na spojeve joda, ali nema poznatih slučajeva ljudi koji su direktno alergični na sam elementarni jod. Značajnije reakcije osjetljivosti koje su uočene kod ljudi uključuju:
* Primjena tinktura joda može izazvati osip.
* Neki slučajevi reakcije na povidon-jod (Betadin) dokumentovani su kao hemijska opekotina.

Medicinska upotreba jodnih spojeva (tj. kao kontrastnog sredstva) može izazvati anafilaksijski šok kod visoko osjetljivih pacijenata, vjerovatno zbog osjetljivosti na hemijski nosač. Slučajevi osjetljivosti na jodna spojeve ne bi se trebali formalno klasificirati kao alergije na jod, jer to održava pogrešno uvjerenje da pacijenti reaguju na jod, a ne na specifični alergen. Osjetljivost na spojeve koji sadrže jod je rijetka, ali ima značajan učinak s obzirom na izuzetno raširenu upotrebu jodiranog kontrastnog sredstva; međutim, jedini neželjeni učinak kontrastnog sredstva koji se uvjerljivo može pripisati slobodnom jodidu su jodidni zaušnjaci i druge manifestacije jodizma.

## Također pogledajte 
* Biologija i farmakologija hemijskih elemenata
* Kalcij u biologiji
*Magnezij u biologiji
* Kalij u biologiji
* Selen u biologiji
* Natrij u biologiji
## Reference
Kategorija:Biološki sistemi
Kategorija:Biologija i farmakologija hemijskih elemenata
Kategorija:Dijetetski minerali
Biologija 
Kategorija:Ishrana
Kategorija:Fiziologija