Jod - Mehr als nur Schilddrüse

Jod zählt auf unserer Erde eher zu den selten vorkommenden Elementen. Aus diesem Grund wird auch erst seit etwa 1870 daran geforscht. Ohne Jod als solches zu kennen, ist seine Wirkung auf und seine Funktion im Körper jedoch schon länger bekannt. Schilddrüsenunterfunktion soll schon vor 3.500 Jahren mit Schafschilddrüsen-Extrakten und Asche von Meeresschwämmen behandelt worden sein. Heute ist bekannt, dass Jodmangel zu Hypothyreose und damit einem Kropf (Schilddrüsenvergrößerung) und Kretinismus (Zwergwuchs kombiniert mit neurologischen Störungen) führen kann. Damit ist klar, dass eine gute Jodversorgung nicht nur für die Schilddrüse wichtig ist. In Japan, dem Land mit der höchsten Einnahme von Jod pro Kopf, kommen Krebsarten wie Brust- und Prostatakrebs signifikant weniger als in Europa vor. Dies sind weitere indirekte Beweise, dass Jod auch für das Wohlergehen anderer Gewebe als das der Schilddrüse verantwortlich ist. Die WHO hat dies erkannt und gibt eine Tagesempfehlung von 150 μg.

Während Jodid-Ionen durch Transportmoleküle (z.B. NIS) in Zellen gelangt, kann elementares Jod (J2) durch einfache Diffusion in Zellen gelangen (Arroyo-Helguera et al., 2006). Unterschiedliche Zelltypen akkumulieren Jod und Jodid selektiv, woraus man schließen kann, dass die Moleküle in den Zellen auch unterschiedliche Wirkung haben. Jod bzw. Jodid kann in unserem Körper auf verschiedene Weisen wirken:

Wirkung als Antioxidans

Entwicklungsgeschichtlich hatte Jod ursprünglich keine Hormonfunktion, da Hormone erst in Vielzellern genutzt werden und die ersten Algen, die Sauerstoff produzierten, einzellig waren. In ihnen wirkte der hoch-reaktive Sauerstoff toxisch und musste „entschärft“ werden. Algen, die bis zum heutigen Tag einen relativ hohen Jodgehalt aufweisen, nutzen zu der Entschärfung von reaktivem Sauerstoff Iodid-Ionen als schützendes Antioxidans (Venturi and Venturi, 1999).

In unseren Körperzellen befinden sich die Mitochondrien, die unter Verwendung von Sauerstoff Energie erzeugen. Während der Energieproduktion entstehen auf der einen Seite reaktive Sauerstoffmoleküle (ROS), die schädlich für den Organismus sind und entschärft werden müssen. Auf der anderen Seite können solche ROS aber auch eine wichtige Funktion bei der Zerstörung von Krankheitserregern und Krebszellen haben. Auch bei diesen Schritten können Jod-haltige Moleküle eine Rolle spielen. Die schädliche Wirkung von ROS auf Fettsäuren kann durch T4 und rT3 inhibiert werden, wobei diese Moleküle sogar eine höhere antioxidative Aktivität haben als Vitamin E, Glutathion und Ascorbinsäure (Tseng and Latham, 1984). Das aktive Schilddrüsenhormon T3 fördert die Neusynthese von Mitochondrien und steigert dadurch die ATP-Produktion. Dabei wird die oxidative Phosphorylierung (OXPHOS) gesteigert und es entsteht ROS. Dies kann zur Mitophagie genutzt werden, bei der bereits geschädigte Mitochondrien beseitigt werden (Sinha et al., 2015). Bei diesem Prozess kann T3 jedoch auch gleichzeitig den oxidativen Stress der entstehenden ROS-Moleküle reduzieren, um die Zellen vor Schaden zu bewahren (Menzies et al., 2009).

Wirkung als Jodo-Tyrosin-Hormon

In der Schilddrüse wirkt Jodid als Elektronen-Donor. Mit Hilfe von Peroxidasen überträgt Jodid Elektronen auf den Sauerstoff in H2O2. Bei dieser Reaktion entstehen die jodhaltigen Schilddrüsenhormone. Das Jodid/Peroxidase-System, bei dessen Reaktionen Jodo-Tyrosin Moleküle entstehen, wurde erst mit der Entstehung der Vielzeller zu einem Hormonsystem weiterentwickelt (De la Vieja and Santisteban, 2018).

In der Schilddrüse (und in geringerem Maße auch in anderen Geweben) werden verschiedene Jodo-Tyrosin-Hormone hergestellt (T1, T2, T3, rT3 und T4). Deren Wirkung wird über nukleäre Rezeptoren vermittelt, die die Hormone an den Rezeptor gebunden haben und die dann in den Zellkern wandern, um dort in unserem Erbgut Kontrollstellen von Genen zu aktivieren.

Wirkung als Jodo-Lipid oder Jodo-Lakton

Neben den Jodo-Tyrosin-Hormonen kommen in unseren Zellen auch noch Jodo-Lipide und Jodo-Laktone vor. Diese entstehen aus der Reaktion von elementarem Jod mit Fettsäuren (besonders AA, EPA und DHA) in Gegenwart von Wasserstoffperoxyd (Nava-Villalba and Aceves, 2014, Nava-Villalba et al., 2015). Sie aktivieren den Rezeptor PPARγ, der wie die nukleären Schilddrüsenhormon-Rezeptoren direkt die Aktivierung von Genen regeln kann. Damit wird z.B. die Anti-Tumor-Aktivität von Jod erklärt.

Dass Jod neben der Schilddrüse auch für andere Organe wichtig ist, kann man mit einem ganz einfachen Versuch feststellen: In einem Ganzkörper-Szintigramm kann man sehen, dass sich radioaktives Jod nicht nur in der Schilddrüse einlagert, sondern auch in anderen Organen. Besonders prominent erscheinen dabei die inneren Organe der Bauchhöhle, aber auch das Gehirn (Venturi et al., 2000).

Im Folgenden wird die Jod-Wirkung exemplarisch in einigen Geweben außerhalb der Schilddrüse dargestellt:

Jod und das Gehirn

Jod ist für die Entwicklung des Gehirns von essentieller Bedeutung. Wird es während der Schwangerschaft von der Mutter nicht in ausreichendem Maße an den Fötus übertragen, können schwerwiegende Entwicklungsstörungen wie der Kretinismus die Folge sein. Jodo-Tyrosin-Hormone werden aktiv durch Transporter durch die Blut-Hirn-Schranke transportiert. T4 wird in den Astrozyten zu T3 umgewandelt. Eine ausreichende Menge an Schilddrüsenhormon ist für die axodentritischen Kontakte im Stammhirn, die Differenzierung von Schwannzellen, die Ausbildung der Myelinscheiden und die neuronalen Reorganisationsprozesse verantwortlich. Man findet Jod auch bei Erwachsenen konzentriert im Plexus Choroideus. Der ist u.a. für die Synthese des Liquors verantwortlich, in dem sich auch elementares Jod findet (Remer et al., 2010).

Jod und das Immunsystem

Menschliche Leukozyten stellen Transportmoleküle her, die Jod in diese Zellen bringen. Ferner findet man in ihnen Thyreoglobin (TG) und Thyroidperoxidase (TPO). Die Stimulation dieser Zellen mit Natriumjodid und Lugol-Lösung (enthält Jodid und zusätzlich auch elementares Jod) führt zur Herstellung von Chemokinen mit entzündungshemmender und -fördernder Wirkung, die für die Immunfunktion wichtig sind. Jodo-Tyrosin-Hormone beeinflussen verschiedene Bereiche des Immunsystems: sie steigern die anti-Tumoraktivität von dentritischen Zellen, die B-Zell-Differenzierung, die Phagozytose, die Zytotoxizität von natürlichen Killerzellen und sie erhöhen die Frequenz von T-Zell-Gedächtniszellen. (Bilal et al., 2017).

Jodid hat anti-entzündliche Wirkung. Elementares Jod kann in Makrophagen, die Entstehung von Stickstoffmonoxyd (NO) und die Synthese von TNFα hemmen. Ferner wird die pro-entzündliche Wirkung von Prostaglandin E2, Interleukin-6 und Interleukin-1β unterdrückt (Aceves et al., 2013) Insgesamt kann Jod damit unser Immunsystem in vielfältiger Weise modulieren.

Jod und der Verdauungstrakt

Jod wird während der Verdauung von den Speicheldrüsen und der Magenschleimhaut in Form von IO- sezerniert und vermutlich als Verteidigungsstoff gegen Schadkeime eingesetzt. Es entsteht durch ein Peroxidase/H2O2 System (De la Vieja and Santisteban, 2018). Das ja nur selten vorkommende Jod wird dann Großteils im Dünndarm ähnlich der Gallensäuren wieder in einem enterohepatischen Kreislauf aufgenommen (Gärtner, 2007).

Jod und die Brustdrüse

In der laktierenden Brustdrüse werden die Natrium/Jod-Symporter (NIS) durch die Hormone Prolaktin und Oxytocin aktiviert. In der Folge wird Jod im Brustgewebe aktiv angereichert und in der Stillphase über die Milch an den Säugling weitergegeben. Dabei arbeiten verschiedene Jod-Transportersysteme zusammen, um Jod im Brustgewebe anzureichern und über die Milch wieder abzugeben (Torremente, 2004). Jodid wird schon vor der Laktation in der Spätphase der Schwangerschaft angereichert und dient in dieser Phase wahrscheinlich als Schutz des Brustgewebes vor Bakterien, Viren und Pilzen. Aber auch außerhalb der Schwangerschaft hat Jod für ein gesundes Brustdrüsengewebe eine wichtige Funktion. Besonders elementares Jod scheint gut gegen gutartige Zysten zu wirken (Ghent et al., 1993).

Jod und Krebszellen

Überraschenderweise findet man NIS auch in der Mehrzahl der Brustkrebszellen und es wird vermutet, dass diese einen Wachstumsvorteil durch Jodid haben. Im Gegensatz dazu scheint in Tumorzellen elementares Jod einen anti-neoplastischen Effekt zu besitzen. Dabei wird durch Jodo-Laktone u.a. eine Mitochondrien-induzierte Apoptose ausgelöst (Eskin et al., 1995). Diese Effekte sind neben Brustkrebszellen auch für Protstatakrebs-, Pankreaskrebs-, Glioblastom- , Neuroblastom- und Melanomzellen beschrieben (Rösner et al, 2016).

Fazit

Jod ist ein essentielles Element für unseren ganzen Körper. Das Hauptvorkommen im Menschen ist die Schilddrüse. Aber auch eine ganze Reihe weiterer Organe ist in der Lage, Jod zu akkumulieren. Je nach Zelltyp wirkt elementares Jod oder Jodid. Neben den Jodo-Tyrosin-Hormonen, die hauptsächlich in der Schilddrüse hergestellt werden, existieren eine Reihe anderer organischer Moleküle, die Jod binden und wichtige biologische Funktionen haben. Damit wird die Genregulation, die Proliferation, die Differenzierung und die Apoptose von verschiedenen Zelltypen kontrolliert.

Autor: Adriana

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