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Ernährungsmedizin Jodstoffwechsel und Schilddrüse Wolfgang Zechmann Lamparte (Lamprey) mit Reis Aufgabe der Schilddrüse C-Zellen: Calcitonin (medulläres Schildrüsencarcinom) Schilddrüsenzellen (Follikelzellen, Thyreozyten): Bildung und Speicherung der Schilddrüsenhormone Thyroxin (T4) und Trijodthyronin (T3) mit Hilfe von Jod aus der Nahrung Schilddrüsenhormon ist wichtig für: > Energieversorgung der Körperzellen > Wachstum und Entwicklung „Gaspedal für den Stoffwechsel“ Schilddrüsenhormone sind lebensnotwendig! Strukturformel der Schilddrüsenhormone 3,5,3´,5´-Tetrajodthyronin (Thyroxin, L-Thyroxin, Levothyroxin,T4) I HO- I -O- I I -CH2 – CH - COOH | NH2 Tyrosin 5-Dejodase 3,5,3´-Trijodthyronin (Liothyronin, T3) I HO- I -O- I -CH2 – CH - COOH | NH2 Schilddrüsenhormonwirkung an der Zielzelle intranukleäre T3-Rezeptoren vermitteln die T3-abhängige Genexpression durch Bindung von T3 kernständiger TSH-Rezeptor der Rezeptor-Hormon-Komplex erkennt bestimmte Nukleotidsequenzen, sog. Thyroid-Hormone-Response-Elements, die in den regulatorischen Bereichen T3-responsiver Gene liegen Erhöhung des Sauerstoffverbrauches ATP >>>> TRa und TRb Rezeptoren ( zB. Myocard / Fettzellen) Schilddrüsenhormone im Plasma, HWZ, Konversion Thyroxin: „Prohormon“ freie und gebundene Schilddrüsenhormone Wirkungen der Schilddrüsenhormone (1) Kohlenhydratstoffwechsel Beschleunigung der intestinalen Resorption Steigerung der Glukoneogenese Steigerung des Kohlenhydratabbaus Stimulation von Glykogensynthese und Glykogenolyse Verstärkung der Insulinwirkung und des Insulinabbaus Wirkungen der Schilddrüsenhormone (1) Kohlenhydratstoffwechsel Beschleunigung der intestinalen Resorption Steigerung der Glukoneogenese Steigerung des Kohlenhydratabbaus Stimulation von Glykogensynthese und Glykogenolyse Verstärkung der Insulinwirkung und des Insulinabbaus, Anstieg des Insulinbedarfes Fettstoffwechsel Steigerung der Fettmobilisierung Abbau von Speicherfetten (bei Hypothyreose erhöhte Lipidsynthese, Cholesterinanstieg) Eiweißstoffwechsel anabol bei Euthyreose katabol bei Hyperthyreose Wirkungen der Schilddrüsenhormone (1) Kohlenhydratstoffwechsel Beschleunigung der intestinalen Resorption Steigerung der Glukoneogenese Steigerung des Kohlenhydratabbaus Stimulation von Glykogensynthese und Glykogenolyse Verstärkung der Insulinwirkung und des Insulinabbaus, Anstieg des Insulinbedarfes Fettstoffwechsel Steigerung der Fettmobilisierung Abbau von Speicherfetten (bei Hypothyreose erhöhte Lipidsynthese, Cholesterinanstieg) Eiweißstoffwechsel anabol bei Euthyreose katabol bei Hyperthyreose Knochenstoffwechsel Aktivierung von Osteoblasten und Osteoklasten Voraussetzung für normale Reifung des Skelettes Hyperthyreose > Osteoporose, Hypothyreose > Minderwuchs Wirkungen der Schilddrüsenhormone 2) ZNS und Muskulatur normale Gehirnreifung (Kretinismus) neuromuskuläre Übertragung Verminderung (Hypothyreose) oder Beschleunigung (Hyperthyreose) z.B: Achillessehnenreflex Myopathie Apathie bzw. Übererregbarkeit Wirkungen der Schilddrüsenhormone 2) ZNS und Muskulatur normale Gehirnreifung (Kretinismus) neuromuskuläre Übertragung Verminderung (Hypothyreose) oder Beschleunigung (Hyperthyreose) z.B: Achillessehnenreflex Myopathie Apathie bzw. Übererregbarkeit Myocard Steigerung der Kontraktilität und Erregbarkeit Zunahme von Blutdruckamplitude, Schlagvolumen und Herzfrequenz Erhöhung des Sauerstoffverbrauches (cave: zu rasche Substitution) Wirkungen der Schilddrüsenhormone 2) ZNS und Muskulatur normale Gehirnreifung (Kretinismus) neuromuskuläre Übertragung Verminderung (Hypothyreose) oder Beschleunigung (Hyperthyreose) z.B: Achillessehnenreflex Myopathie Apathie bzw. Übererregbarkeit Myocard Steigerung der Kontraktilität und Erregbarkeit Zunahme von Blutdruckamplitude, Schlagvolumen und Herzfrequenz Erhöhung des Sauerstoffverbrauches (cave: zu rasche Substitution) Keimdrüsen, Fortpflanzung Wachstum und Entwicklung Hypothyreose: Minderwuchs (dysproportional), Kretinismus Hyperthyreose: vermehrtes Längenwachstum Wirkungen der Schilddrüsenhormone 2) ZNS und Muskulatur normale Gehirnreifung (Kretinismus) neuromuskuläre Übertragung Verminderung (Hypothyreose) oder Beschleunigung (Hyperthyreose) z.B: Achillessehnenreflex Myopathie Apathie bzw. Übererregbarkeit Myocard Steigerung der Kontraktilität und Erregbarkeit Zunahme von Blutdruckamplitude, Schlagvolumen und Herzfrequenz Erhöhung des Sauerstoffverbrauches (cave: zu rasche Substitution) Keimdrüsen, Fortpflanzung Wachstum und Entwicklung Hypothyreose: Minderwuchs (dysproportional), Kretinismus Hyperthyreose: vermehrtes Längenwachstum Axolotl Metamorphose der Amphibien 2011 „Axolotl Roadkill“ Helene Hegemann wichtig für die Schilddrüsenhormonwirkung 3„ 3 Alanin Propionsäure HO- -O- 5„ 1. L-Form 2. Jodatome 3,5 und 3´ 3. Alaninseitenkette (Thyronin) bzw.Länge der Seitenkette von 3 C-Atomen Essigsäure 5 Ameisensäure Amin Jodverbindungen schon in sehr frühen Entwicklungsstufen essentiell Lamparte mit Reis funktionell essentieller Baustein für Schilddrüsenhormone Jod in der Evolution Thyroxin vor der Schilddrüse Jod stand am Festland nicht immer und überall zur Verfügung, daher wurde ein eigenes Organ notwendig um Jod zu speichern und Schilddrüsenhormon auf Vorrat zu produzieren und zu speichern. Änderung der Schilddrüsenform bei verschiedenen Spezies 500 Mio Jahre Neunauge Abbildung 1 Jodaufnahme Nahrungsjod Follikelzelle Blut Jodid Na/J Symporter Follikellumen Kolloid Trapping Jodid Jodid Jodstoffwechsel und Schilddrüsenhormon- Dünndarm Tg Tg Harn Niere Synthese / Sekretion „Jodurie“ Tg Mikroanatomie der Schilddrüse Leber Tg Stuhl Zielzelle TSHRezeptoren Tg Tg basale Zellmembran apikale Tg W.Zechmann, 2008 Abbildung 1 Follikelzelle Nahrungsjod Blut Na/J Symporter Jodid Schilddrüsenhormonsynthese Trapping Dünndarm Jodid Follikellumen Selen Kolloid GlutathionPeroxidase Jodid H2O2 Thyreoidale J- Tg Eisen Peroxidase Tg Niere Harn J2 Tg „Jodurie“ 3-MIT 3,5-DIT Tyrosin Tg jodiertes Tg Exozytose T3 T4 J Tg Leber T3/T4 Tg Stuhl Zielzelle TSHRezeptoren Tg Tg Tg W.Zechmann, 2008 Schilddrüsenhormone, Synthese Tyrosin (semi-essentielle Aminosäure) HO- -CH2 – CH - COOH | NH2 Thyreoglobulin Glykoprotein 660 000 D 140 Tyrosyl-Reste 25% Schilddrüsenhormone, Synthese I -CH2 – CH - COOH | NH2 HO- MIT+DIT Trijodthyronin, T3 DIT+DIT Tetrajodthyronin,T4 T4 - I (5-Dejodase) T3 I HO- I Thyreoglobulin Glykoprotein 660 000 D 140 Tyrosyl-Reste 25% -CH2 – CH - COOH | NH2 Schilddrüsenhormone, Synthese I -CH2 – CH - COOH | NH2 HO- Thyroxin I I Thyreoglobulin HO- -O- I I -CH2 – CH - COOH Glykoprotein 660 000 D | 140 Tyrosyl-Reste NH2 I HO- I 25% -CH2 – CH - COOH | NH2 Abbildung 1 Follikelzelle Nahrungsjod Blut Jodid Na/J Symporter Schilddrüsenhormonsynthese Trapping Dünndarm Jodid Follikellumen Selen GlutathionPeroxidase Jodid H2O2 Peroxidase Tg Jodisation Harn J2 Tg „Jodurie“ Leber Tg Eisen Thyreoidale J- Niere Kolloid 3-MIT 3,5-DIT Tyrosin Jodination Tg jodiertes Tg Exozytose T3 T4 J Tg T3/T4 Peptidasen, Proteinasen 5-Dejodase Selen Selen Tg Stuhl 3-MIT 3,5-DIT Zielzelle T3 T4 J Selen jodiertes Tg Endozytose Tg Jodid Tg T3 Tg 5-Dejodase Konversion T4 Schilddrüsenhormonsekretion Tg W.Zechmann, 2008 Abbildung 1 Follikelzelle Nahrungsjod Blut Jodid Na/J Symporter Schilddrüsenhormonsynthese Trapping Dünndarm Jodid Follikellumen Selen GlutathionPeroxidase Jodid H2O2 Peroxidase Tg Jodisation Harn J2 Tg „Jodurie“ Tg Eisen Thyreoidale J- Niere Kolloid 3-MIT 3,5-DIT Tyrosin Tg jodiertes Tg Exozytose T3 T4 J Jodination Tg Selen Selen T3/T4 Leber Peptidasen, Proteinasen 5Dejodase Stuhl Tg 3-MIT 3,5-DIT Zielzelle Mitochondrien T3 T4 J Selen R T3 jodiertes Tg Endozytose Tg Jodid Tg T3 Tg 5-Dejodase R DNA Konversion T4 T4 Schilddrüsenhormonsekretion Tg W.Zechmann, 2008 Abbildung 1 Follikelzelle Nahrungsjod Blut Jodid stimulierende Antikörper blockierende Antikörper Dünndarm Jodid Kolloid Na/J Symporter Autoimmunerkrankungen Follikellumen Trapping Jodid Tg TSH-Rezeptorautoantikörper (TRAK) „Schwangerenhyperthyreose“ durch ß-hCG Tg TSH-RezeptorNiere Harn Polymorphismen „Jodurie“ Mutationen autonome Adenome SD-Carcinome Tg Leber Tg Stuhl TRAK , ß-hCG TSH Zielzelle TSHRezeptoren Tg Tg Signaltransduktionsysteme zB. cAMP PIP2/Calcium Tg W.Zechmann, 2008 Abbildung 1 Follikelzelle Nahrungsjod Blut Jodid Na/J Symporter Schilddrüsenhormonsynthese Trapping Dünndarm Follikellumen Selen GlutathionPeroxidase wichtige Spurenelemente Jodid Jodid H2O2 für die Schilddrüsenhormonsynthese J- Harn Jod Thyreoidale Peroxidase J2 Tg „Jodurie“ Selen Tg 3-MIT 3,5-DIT Tyrosin Jodisation Eisen Stuhl Tg jodiertes Tg Exozytose T3 T4 J Tg Selen Selen T3/T4 Leber Tg Eisen Jodination Niere Kolloid Peptidasen, Proteinasen 5-Dejodase Tg 3-MIT 3,5-DIT Zielzelle Mitochondrien T3 T4 J Selen R T3 jodiertes Tg Endozytose Tg Jodid Tg T3 Tg 5-Dejodase R DNA Konversion T4 T4 Schilddrüsenhormonsekretion Tg W.Zechmann, 2008 Regelkreis der Schilddrüsenfunktion Übergeordnete Zentren Hypothalamus Jodmangel Jod Blockierung TSH TRH Hyperplasie Hypophyse der Thyreozyten Hypertrophie TSH Körperzellen Stimulation Schilddrüse Stimulation Thyroxin (T4) Trijodthyronin(T3) freies T4 (fT4), fT3 Vergrößerung der Schilddrüse: Kropf (Struma) normale Größe: Frauen bis 18 ml, Männer bis 25 ml Struma diffusa Struma nodosa Struma diffusa et nodosa Tastbefund: Grad I,II,III Vergletscherung Europas während der Eiszeit Kropfendemiegebiete weltweit Schweregrad des Jodmangels nach WHO ausreichende tägliche Jodzufuhr: 150-300 µg pro Tag Jodmangel: 1. Struma 2. mentale und neurologische Entwicklungsstörungen bei Kindern! weltweit 2,2 Milliarden Menschen mit Jod unterversorgt 0,04 € pro Jahr Buddhafries aus Pakistan Gandhara, 2./3. Jahrhundert n.Chr. Folge des Jodmangels: Endemische Struma Tibet 1997 Dr.Höss, Thiersee, Tirol 1991 Selenmangel, Eisenmangel Selen: Zentraler Baustein antioxidativer Enzyme z.B. Eisen Glutathionperoxidase thyreoidale Peroxidase 5-Dejodase TPO Selenocystin (21. Aminosäure) im aktiven Zentrum verschiedener Proteine eingebaut Hämgruppe mit Fe im Zentrum H2O2, freie Radikale Ferritin <30µg/l Triggerung der Hashimotothyreoiditis rheumatoide Arthritis...... Mangelkrankheiten: Keshan-Krankheit (dilatative Cardiomyopathie) Kashin-Beck-Krankheit Zentralrußland, China bei genetischer Disposition: Hashimoto Thyreoiditis papilläre Schilddrüsencarcinome? Behebung des Jodmangels in Österreich 1898 Wagner Jauregg propagiert: Jodzusatz zum Speisesalz! 1923 ministerielle Empfehlung: 5mg KJ/kg “Vollsalz” 1939 Verbot von Jodsalz 1944 Stumme Einführung einer generellen Jodsalzprophylaxe 5mg KJ/kg Salz 17.4.1963 21.1.1977 112. Bundesgesetz über 10mg KJ/kg Vollsalz (auch den Verkehr mit Speisesalz im gesackten Viehsalz) Futtermittelverordnung Jodiertes (= gesacktes) Viehsalz 30-76mg KJ/kg 1989 Novelle zum Speisesalzgesetz 20mg KJ/kg Vollsalz Kaliumjodat (stabiler) ? Österr. Speisesalzgesetz: unjodiertes Salz nur auf besonderes Verlangen Im Regal frei zugänglich darf nur jodiertes Salz stehen Jodsalzverwendung in Deutschland • Angaben zu Jodsalzverwendern in Deutschland • 80% der Privathaushalte (Jodsalz/ Jodsalz mit Fluorid, Jodsalz mit Fluorid + Folsäure • 70-80% der Gastronomiebetriebe • 60-80% der Bäcker- und Fleischerbetriebe • 50-60% der Lebensmittelindustrieunternehmen (jedoch z. T. nur in einzelnen Produkten) Die Nachhaltigkeits-Kriterien der WHO, d.h. Jodsalzverwendung in mehr als 90% der Haushalte und in allen (mehr als 95%) Bereichen der Lebensmittelverarbeitung und des Speisenangebots, sind somit in Deutschland noch nicht erreicht 160 10 mg KJ/kg Salz 20 mg KJ/kg Salz 140 µg Jod/g Kreatinin 120 100 Mediane Jodausscheidung 80 n=39.913 60 W. Buchinger et al. Thyroid 1997 40 20 0 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 Jodurie bei Würzburger Probanden n = 466 M.Luster, 2005/2006 nicht vorbehandelte Probanden Optimale Jodversorgung: 41,8 % Jodmangel Grad I 32,5 % Jodmangel Grad II: 17,9 % Jodmangel Grad III: 5,2 % Überversorgung: 2,6 % Stadium Kein JM Grad 0-I Grad I Grad II Grad III Jodurie µg J/g Kreatinin >150 100-150 50-100 25-50 < 25 empfohlene Jodaufnahme pro Tag • • • • • Alter (Jahre) Neugeborene 0-1 Kinder 1-6 7-10 Jugendl./Erw. 11-51+ Schwangere Stillende Menge (µg) 40-80 90140 180-200 230 260 aber auch ein zuviel an Jodid kann schädlich sein !! Wann soll die Jodzufuhr vermindert werden? • Autoimmunthyreoiditis Hashimoto • Z.n. oder V. auf Struma maligna • Struma mit funktioneller Autonomie Konsequenz: normale Jodzufuhr aber Vermeidung von vermehrter Jodzufuhr. kompensiert funktionelle Autonomie dekompensiert Regelung des Schilddrüsenhormonspiegels Hypophyse fT4,fT3 obere Normgrenze TSH Grenzbereich X 0,3 bis <0,01 mU/l TSH TSH TSH normal TSH <0,01 mU/l Schilddrüse SD-Hormon Thyroxin Jahre Blut kompensiert funktionelle Autonomie fT4,fT3 obere Normgrenze TSH dekompensiert Grenzbereich 0,3 bis <0,01 mU/l TSH TSH normal TSH <0,01 mU/l Jahre Nur vorübergehend vermehrte Hyperthyreose 1898 Wagner Jauregg propagiert: Jodzusatz Mostbeck A, Galvan G, Bauer P, Eber O, Atefiezum K, Speisesalz! Dam K, Feichtinger H, Fritzsche H, Haydl H, 5mg Köhn H, König B, 1923 ministerielle Empfehlung: KJ/kg “Vollsalz” Koriska K, Kroiss A, Lind P, Markt B, Maschek W, Pesl H, 1939 Verbot von Jodsalz Ramschak-Schwarzer S, Riccabona G, Stockhammer M, 1944 Stumme Zechmann W. Einführung einer generellen Jodsalzprophylaxe 5mg KJ/kg Salz The Incidence of Hyperthyreoidism in Austria 17.4.1963 112. Bundesgesetz über (auch from 1987 to 1995 before and10mg afterKJ/kg an Vollsalz Increase in den Verkehrin mit1990 Speisesalz im gesackten Viehsalz) Salt Iodization 21.1.1977 Futtermittelverordnung Eur J Nucl Med. 1998; 25: 367-74 Jodiertes (= gesacktes) Viehsalz 30-76mg KJ/kg 1989/90 Novelle zum Speisesalzgesetz 20mg KJ/kg Vollsalz Kaliumjodat (stabiler) ? Differenziertes Schilddrüsenkarzinom • Operation (Thyreoidektomie, meist Lymphadenektomie) • hochdosierte Radiojodtherapie • Jodganzkörperszintigramme in der Nachsorge Jodrestriktion • präoperativ falls Bösartigkeit bekannt (Cave Röntgenkontrastmittel, jodhaltige Nahrungsmittel) • postoperativ vor der Radiojodtherapie • In der Nachsorge: jeweils 4-6 Wochen vor Jodganzkörperszintigrammen • Jodarme Ernährung !! Notwendige Massnahmen zur Jodrestriktion • Vermeiden von Röntgenkontrastmittel (ca 12g Jod pro Applikation = 80000fache Tagesdosis ) • Vermeiden von jodhältigen Medikamenten (Betaisodona-Produkte, Amiodaron, Augentropfen) • Vitaminpräparate (zB. Centrum), Geriatrica • Vermeiden von vermehrt jodhältigen Nahrungsmitteln (Mineralwässer, Meeresfisch, Meeresfrüchte, Fertiggerichte, Suppenbeutel usw.) • Cave: Tetra Pak Produkte - Grüner Tee Jodgehalt einiger Nahrungsmittel Nahrungsmittel mit weniger als 20µg Jod/100g Nahrungsmittel mit mehr als 20µg Jod/100g (in Klammer Jodgehalt in µg/100g) Karotten, Kartoffel, Salat, Tomate Camembert (63), Edamer (29), Apfel, Birne, Kiwi, Weintrauben Emmentaler (33), Schafkäse (114) Reis (poliert),Teigwaren Meeresfische: Sardinen (25). Seelachs (40), Brot, Kornflakes Thunfisch in Öl (72) Butter, Vollmilch Vollmilchschokolade (29) Fleisch, Wurstwaren, Eier Fischstäbchen, Scholle, Süßwasserfische Speiseöle, Marmeladen Getränke mit weniger als 20 µg Jod/1000 ml Getränke mit mehr als 20 µg Jod/1000 ml Tee, Kaffee Nur bestimmte Mineralwässer (µg/1000ml): Fruchtsäfte, Wein, Bier, Eistee, Limonaden Güssinger (50) Radenska (57) Bestimmte Mineralwässer Bestimmte Mineralwässer (z.B. Alpquell, Gasteiner, Römerquelle …) (z.B. Peterquelle (182), Sicheldorfer (1320)) Jodgehalt österreichischer Vollmilch (Dez.2008) Jodgehalt von Nahrungsmitteln und Getränken www.sandoz.at Produkte Service&Broschüren Schilddrüse Jodgehalt von Nahrungsmitteln und Getränken Nahrungsmittel Jodgehalt Jodgehalt Getränke Selengehalt in Lebensmitteln Selengehalt von Lebensmitteln Selengehalt von Lebensmitteln Plazentapermeabilität Ist die alimentäre Jodzufuhr während einer Schwangerschaft ausreichend? Schwangerschaft Für eine nachhaltige Jodmangelprophylaxe zur Sicherstellung einer optimalen Jodzufuhr von Schwangeren und Stillenden sind folgende Maßnahmen unabdingbar: 1. Ausschließliche Verwendung von jodiertem Speisesalz bzw. jodiertem Kochsalzersatz im Haushalt. 2. Bevorzugung der unter Verwendung von jodiertem Speisesalz hergestellten Lebensmittel, insbesondere Brot und Fleischwaren. 3. Regelmäßiger Verzehr von Seefisch und Milch. 4. Tägliche Supplementation von 100 (–150) μg Jod (z.B. in Tablettenform) nach vorheriger Jodanamnese. Herausgegeben vom Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) und dem Arbeitskreis Jodmangel (AKJ) (Deutschland) Schwangerschaft Femibion Schwangerschaft 1 •800 µg Folat (400 µg Folsäure und eine entsprechende Menge an Metafolin®) •Alle B-Vitamine, Vitamin C und E •150 µg Jod Ab der 13.Schwangerschaftswoche Femibion Schwangerschaft 2 •400 µg Folat (200 µg Folsäure und eine entsprechende Menge an Metafolin®) •Alle B-Vitamine, Vitamin C und E •150 µg Jod Nutrifem basic (Nahrungsergänzungsmittel) •800 µg Folsäure •25 µg Selen •200µg Jod versprechen Sie keine Gewichtsabnahme unter Thyroxinsubstitution Trijodthyronin ist zum Abnehmen gefährlich Jodid ist kein Ersatz für Thyroxin Selen ist kein Ersatz für Thyroxin bei Mb. Hashimoto kein Jodid zusätzlich durch jodreiche Mahlzeiten alleine kann der Jodmangel nicht ausgeglichen werden (Schwangerschaft !!) Jodsalz im Haushalt verwenden!
