碘——腦營養(2)
目前所知,內陸的哺乳動物(包括靈長類)在「正常飲食」的情況下,都沒有出現過缺碘癥狀——只有現代人類例外。
現代人缺碘會出現甲減、甲狀腺結節、乳腺結節、嗜睡症等問題,尤其是在嬰兒期缺碘會造成永久性的腦功能障礙(比如認知能力不足),更嚴重的還會導致侏儒症、聾啞、智障、痴呆……
據估計全球有30億人生活在「缺碘地區」,也就是說這些地方的「正常飲食」無法滿足人類對碘的需求……於是許多國家不得不強制給食鹽加碘。
如今地球上仍有大約10億人嚴重缺碘。
為什麼我們不能像牛羊猴子猩猩那樣,愉快地吃著身邊自然就有的東西,不用顧慮什麼「碘鹽」什麼「甲狀腺」的問題?
還是說:
我們人類的「正常飲食」本不是這樣的?本該有穩定而豐富的碘?
甲狀腺素
眾所周知,碘是甲狀腺用來生產、分泌甲狀腺素(由碘原子+酪氨酸構成,主要形式為T4和T3,也有少量的T2和T1)的,甲狀腺素(主要是T3)則會調節全身細胞的代謝率。
於是缺碘的話,T3水平會低,全身代謝水平下降,進而腦的生長與活動就可能會受到抑制……
但除了影響代謝率之外,甲狀腺素對於生命體(尤其是其腦組織)來說還有很多(甚至更根本的)功能:
改變身體各個部位的基因表達,尤其在神經系統中:T3在與相應的細胞核受體結合後,能直接啟動與腦部尤其是新皮層發展相關的基因(比如神經生長因子),促進寡突膠質細胞的分化、軸突和樹突的生長、突觸的發生、軸突的髓鞘化……由此推動整個神經系統的發展。
甲狀腺素還會參與調控神經遞質,對神經突觸的正常工作來說也不可或缺。
協調激素反應,調節激素平衡。除了改變相關的基因表達外,T3還能與膽固醇和維生素A一起合成孕烯醇酮——這是體內許多激素(比如皮質醇、黃體酮、DHEA、睾酮、雌激素)的前體——從而參與身體的激素活動。
輔助生酮,從而間接促進腦部發育——是的,酮體遠不止是腦的燃料,還是其關鍵的建材(尤其在嬰兒期),是腦合成各種脂類的重要基質——比如膽固醇、棕櫚酸、硬脂酸(這些脂類占腦組織乾重的55~60%)。(以後再談。)
從而,甲狀腺素能在整體上調節身體的形態發生(morphogenesis)——即身體各部位,尤其是腦具體怎樣發展,發展到怎樣的程度。
不同的動物在甲狀腺素的分泌上有著不同的節律。有研究者認為,物種特有的甲狀腺素節律參與決定了其身體的特異化——比如,人類母親體內甲狀腺素的水平和節律就能夠影響胎兒的發育,從而使其能依照「人樣」成長。
所以,碘是動物身體組織發生巨大形變時的關鍵營養素。
兩棲動物在「變態發育」(從素食的蝌蚪變成肉食的青蛙)時就需要碘。
試驗發現,給蝌蚪注射碘能直接增大其腦容量(hypertrophy);相反,去除其甲狀腺則會導致腦部萎縮。
於是,飲食中碘水平的變化,能引起生命體基因表達的變化,這種變化在生物進化的時間尺度上,有類似於基因突變的效果:造成身體、行為、生殖特徵的變化,尤其是——腦組織的變化。
而最近兩百萬年來,腦組織變化最大的物種應該就是人類了……
強大的抗氧化劑
然而除了甲狀腺之外,人體內還有許許多多的地方都需要碘——有碘的主動運輸機制(從而會短暫聚集碘離子)的有:白細胞、唾液腺、淚腺、脈絡叢、眼睛、腎皮質、腎上腺皮質、胃黏膜、腸黏膜、鼻咽、皮膚、乳腺、子宮、卵巢、胎盤……
這麼多地方都需要碘,也許首先是因為:
碘(碘離子)能抗氧化,而且效率比尿酸、谷胱甘肽、維生素E、維生素C都要高……
細胞會主動吸納碘離子,碘離子可以貢獻出電子來中和細胞中產生的活性氧簇(然後變成碘原子);在過氧化酶的幫助下,碘離子還能將過氧化氫還原成水,同時釋放出電子繼續抗氧化。
2 I?(碘離子)→ I2(碘分子)+ 2 e?(電子)= ? 0.54 Volt;
2 I? + Peroxidase(過氧化酶)+ H2O2(過氧化氫)+ 2 Tyrosine(酪氨酸)→ 2 Iodo-Tyrosine(碘化酪氨酸)+ H2O(水)+ 2 e?;2 e? + H2O2 + 2 H+(氫離子)→ 2 H2O。我們看到,在此過程中碘還會將氨基酸或者多不飽和脂肪酸碘化,從而產生碘蛋白或者碘化內酯(比如DHA碘化內酯、AA碘化內酯),後者在人體細胞的結構或代謝上有著重要的功能:
比如AA碘化內酯(還有δ碘化內酯)能抑制局部生長因子,調節細胞周期循環,抑制細胞(尤其是腺體細胞)增殖——這也許可以幫助理解,為何缺碘會導致各種腺體出現結節……
細胞還會吸納T4、反T3、T2、T1,然後用脫碘酶從中提取出碘離子來抗氧化(一個T4分子可以貢獻出1~2個碘離子)——從這個角度,可以將T4、反T3、T2、T1都看作是給全身輸送碘離子,這個強效抗氧化劑的載具。
碘離子完成抗氧化任務後變成的碘原子,還可以與DHA和AA上的雙鍵結合(與前述的碘化內酯不同),繼續保護它們不受自由基的傷害。
由此,碘可以有效清除全身的活性氧簇,保護細胞膜上嬌弱的脂類不被氧化;而在脂類,尤其是其中最為嬌貴的多不飽和脂肪酸最為集中的腦部,更是需要大量的碘——這應該是人腦得以富集起海量的DHA(和AA)卻還能保持穩定的關鍵。
碘高度集中於神經元之間的突觸中——這裡也是DHA最為密集的地方。
作為腦內也許最重要的抗氧化劑,碘可以減少腦內炎症,降低C反應蛋白水平,保證瘦素敏感。 缺碘會影響睡眠(睡眠是腦最「還原」的狀態)。
碘與人腦進化
於是,除了DHA之外,要進化出大容量的腦、高密度的神經連接,還需要甲狀腺素的驅動和碘離子的庇護,即,還需要碘——這可能是對人腦來說最重要的礦物質。
於是,人類進化的過程中,其周圍環境中應該有穩定而豐富的碘。
那是哪兒呢?
一開始,地球上的碘主要集中在地下,不過這些碘會通過火山噴發和地殼裂隙進入大氣——尤其是在地殼活動劇烈的上新世(530萬年~260萬年),海量的碘奔向天日——也是在這個時間,南方古猿們伴隨著53號元素一起登場,揭開了人類演化的序幕。
大氣中的碘隨著雨水落下,進入溪流、江河、湖泊,最終匯入大海——海洋就這樣在200萬年前,成了地球生物圈的主力碘源——穩定而豐富。
濱海的水中,碘含量約為60μg/L,河流入海口則為5μg/L,河流上游則少於0.2μg/L。
海水中碘的主要形式是碘酸根離子、碘離子,還有小部分的碘原子和其他一些含碘化合物。海魚體內的碘往往是淡水魚體內的40~100倍。
而人類也開始在不斷變遷的環境中接觸到越來越多的碘,並最終在富碘的海濱地帶,完成了腦灰質的最後擴展。
已知的晚期海德堡人遺址、早期智人遺址(還有早期的尼安德特人遺址)多是在海濱地帶——無論是在東非、南非、地中海沿岸還是摩洛哥……(以後再談。)
上新世之後的海邊——碘和DHA——正確的時間,正確的地點。
唯人缺碘
於是,我們有了遠超其他陸獸的相對腦容量,我們在腦內富集了遠超其他陸獸的DHA——我們也有了遠超其他陸獸的碘需求量。
我們成了唯一會缺碘的陸地哺乳動物……
除了會造成甲狀腺和乳腺的問題,缺碘更還會(通過低的甲狀腺素水平)抑制人類胎兒、嬰兒的腦部發育。
聯合國兒童基金會通過對80個發展中國家(佔世界人口的80%)的調查,在2002年的報道中說:缺碘會讓兒童的智商平均下降13點。
現代智人的平均腦容量,比10萬年前的少了130g(從1490g下降到1360g)——也許DHA和碘的普遍缺乏都不是其背後的原因,但也許是呢……
缺碘會降低人體的抗氧化能力。沒有碘來有效清除活性氧簇時,身體會轉而求諸那些後備選手:尿酸、谷胱甘肽、維生素E、維生素C……身體對這些抗氧化劑的需求量會大大增加,但因為它們的抗氧化效率不如碘高(尤其在保護脂類方面),許多器官(尤其是腦和甲狀腺)的功能可能會因此加速衰退。
缺碘、甲減與高尿酸水平、痛風之間有正相關關係。
缺碘會降低女性的生育功能,使其更容易停經、流產等——即使甲狀腺素水平是正常的。
缺碘會造成特定的免疫力缺陷——即使T4、T3、TSH水平是正常的。
……
就這樣,我們再不能像猴子猩猩那樣悠然自得於純內陸的生活。
怎樣補碘
那麼我們應該攝入多少碘呢?
既然碘遠遠不止為甲狀腺所需要,我們需要的量就應該高於標準的推薦量(每天150μg)——後者更多地是為了預防明顯的缺碘問題(比如甲狀腺腫大)而設置的底限。
高水平的碘除了能促進生成碘內酯化的產生,還能提高周邊組織內T4向T3的轉化率。
加上:許多植物性食品(比如玉米、大豆、捲心菜、油菜)中都有甲狀腺腫素,會與碘結合,促進碘的尿出……
再加上:人在現代生活中會接觸到大量有害的鹵族元素(氟、溴),會與碘在體內競爭……
又加上:現代人的身體面臨的氧化壓力會不會比以前要大多了……
所以我們在確保體內沒有會讓免疫系統攻擊甲狀腺的自身抗體(甲狀腺球蛋白抗體、甲狀腺過氧化物酶抗體)的情況下,在保險的範圍內,寧可多攝入一些碘。
那是多少呢?
許多極端的醫學實踐,會使用每天10mg以上(甚至50mg)的碘來作為一種治療手段;之前也有論文稱,日本人每天的碘攝入量也在同樣的數量級上——由此,我曾推薦過每天13mg的碘攝入量……
有一種古老的醫治痛風的方法:將盧戈氏碘液(碘和碘化鉀的水溶液)塗抹在痛風患處(皮膚會迅速吸收碘),可以在幾小時內消除急性癥狀。
但要達到這樣的水平,只有每天吃海帶,別無其他選擇。而對海帶的這般依賴,看上去的確不是那麼自然當然……
每天10mg以上的碘攝入量,應該不是人類飲食的正常狀態……
後來有新的論文說,日本人憑藉吃海藻每天攝入的碘其實是在1~3mg間(或者說平均每天1.2mg)——這個數量級看起來確實合理多了。
再看一下:
海洋食品中,含碘最多的就是海藻(紫菜、裙帶菜、海帶、紅藻),每100g新鮮藻類(非干品)往往就含有500~2000μg左右的碘;
海藻天然會大量聚集碘和硒,海帶所屬的褐藻更是其中翹楚:其含碘密度往往能達到海水中的3萬倍。達到其乾重的1~3%。
其次是海貝(貽貝、牡蠣、鮑魚、花蛤),每100g貝肉一般含有50~100μg的碘(貽貝能達到346μg);
再次是各種海魚(鯷魚、馬鮫魚、秋刀魚、沙丁魚、鰻魚),每100g一般含有5~50μg的碘(太平洋鱈魚能達到350μg,明太魚有131μg)。
設想早期智人在潮汐帶採集大量的貝類來食用(吃上海魚則要晚多了),那麼他們每天攝入的碘量可能會在500~1000μg之間——也許偶爾會超出1mg,但應該很難達到3mg。
到底要攝入多少碘,才能滿足人體的全面需求?
我們暫時沒有答案,只能說:
500~1000μg是目前看起來還算合理的區間;
這甚至都沒有超出營養官方認為的安全上限:每天1100μg——雖然我們不在乎這個上限……
或者說:如果能每天吃一兩斤海貝肉,或者隨便吃點什麼海藻,那麼就不必計較碘的攝入量——不過最好還是粗略估計著,寧可偏多一點……
雖然碘鹽中的碘含量也還可以——在國內,一般每1g加碘鹽含有20~30μg的碘,於是每天攝入5g碘鹽的話,理論上也能補充100~150μg的碘——但還是推薦吃海鹽或岩鹽,然後從完整的食物中攝入碘(因為碘極易揮發,曬出的海鹽中碘含量並不可觀)。
另外,人類的皮膚也能直接吸收碘——越是缺碘,吸收就越快——泡海水應該也算不錯的補碘方式。
雖然人體的呼吸系統也能攝入海邊空氣中的碘,但是量很少——據估計,一般只會佔人整體碘攝入量的5%左右——所以只是生活在海邊,並不能保證不會缺碘。
人體的消化系統還能直接吸收食物里現成的甲狀腺素(來自動物的甲狀腺和血液)——這很可能是早期人類獲取碘的主要方式。
海貝、海藻、海水——作為唯一會缺碘的「陸獸」,還是像這樣沾些「海氣」吧。
和水溶性維生素一樣,碘在人體內也不會被刻意保存,所以「尿碘高」是完全正常的(低則反而有問題),即使這個指標超過了所謂的「正常值」——300μg/L。
50萬年前,人類走向海濱,走向DHA和碘——這兩種來自海洋與火山的元素解除了智慧的封印,完全釋放了人腦發展的基因潛力。
獲得了小小聰明的人類,卻從此自覺可以無所不往,漸漸背離了海濱;數萬年後,他們早已忘了潮汐帶的恩澤,只是記得要吃碘鹽……
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