碘代谢检测分析方法在甲状腺疾病中的应用

韩建华，邱 玲

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院检验科，北京100730

2001年，世界卫生组织、国际防治碘缺乏病理事会、联合国儿童基金会共同颁布了不同年龄人群碘缺乏病流行程度的判定标准［1］，并首次提出碘超足量和碘过量的定义。碘是与铁、铜、锌、硒等共同构成人体生长发育的重要营养微量元素之一，其作为元素周期表中ⅦA卤族元素家族的一员，除了具有很强的氧化能力外，尚有智力元素之称。

碘在人体内最主要的生理作用就是合成甲状腺激素，其缺乏可导致甲状腺激素产生减少，引起甲状腺肿。而碘过量的长期摄入或一过性 (如富碘药物)摄入，则有可能出现甲状腺功能亢进、甲状腺功能减退、自身免疫性甲状腺炎、甲状腺癌等疾病［2-4］。目前碘在甲状腺疾病中的作用引起人们越来越多关注，但绝大多数国内检验领域尚缺乏碘检测的相关平台和技术［2-3］，而由于先前检测分析手段的局限或不足，碘检验方法难于在临床推广。本文总结了碘及其营养代谢物质检测分析方法在甲状腺疾病中的研究，以期为探讨碘营养对甲状腺疾病的影响提供帮助。

碘代谢研究现状

碘的摄入与代谢饮食摄入的碘主要来源于碘盐、海鱼、海藻和谷物，尽管后者中碘含量甚微。进食后的碘在肠腔中转化为碘离子，大部分 (＞90%)被小肠上皮快速吸收;吸收后的碘可广泛分布于细胞外液的基质中，其中约15%经进食获得的碘在24 h内被甲状腺吸收，过量的碘则由肾脏从尿中排出［5］。碘在血中转化很快，正常情况下，血浆碘的半衰期为10 h，但是当甲状腺过度活跃时 (如碘缺乏或甲状腺功能亢进)，其半衰期会缩短［6］。

为了在全球实现消除碘缺乏病的目标，1991年世界卫生大会推荐以普遍食盐加碘 (universal salt iodization，USI)为主要策略来消除碘缺乏病［2］。1994年国务院颁布《食盐加碘消除碘缺乏病危害管理条例》，提出食用加碘盐的规定。经过多年不断的调研、反馈、讨论和论证，中国2000年消除碘缺乏病规划纲要规定，我国碘盐含碘浓度 (以碘离子计)加工为50 mg/kg，出厂不低于40 mg/kg，销售不低于30 mg/kg，用户不低于20 mg/kg，以保证不同年龄阶层得到国际推荐的平均每日碘摄取量，使重点人群的碘营养水平达到国内标准和国际要求。

碘代谢与甲状腺碘在人体内生物学功能的实现主要是通过参与合成甲状腺激素并通过甲状腺激素的多重生理调节机制来完成的。碘是甲状腺激素的重要组成成分，健康成人体内约含有20 mg碘，其中70%～80%分布在甲状腺。在碘摄入足量的地区，成人甲状腺每天需捕获60～80 μg碘来平衡丢失的和用于甲状腺激素合成的碘。碘转移进入甲状腺的过程依靠基底膜上的跨膜蛋白-钠碘转运体 (Na+/I－Symporter，NIS)来完成［7］:NIS将甲状腺细胞顶层的碘转移到滤泡腔中，甲状腺过氧化物酶 (thyroperoxidase，TPO)和过氧化氢将碘氧化并连接到甲状腺球蛋白的胺基残端，成为甲状腺激素的前体物质单碘甲状腺素(monoiodotyrosine，MIT)和二碘甲状腺素 (diiodotyrosine，DIT)，经过TPO催化，2个DIT生成甲状腺素(T4)，1个MIT和1个DIT生成三碘甲状腺原氨酸(T3)，碘分别占T4和T3分子量的65%和59%。在血液中，甲状腺激素主要以非共价结合甲状腺球蛋白形式存在，而甲状腺激素T4和T3则通过一系列复杂途径进行降解，T4半衰期约为5 d，T3半衰期约为1.5～3 d。甲状腺激素的合成和释放是由垂体分泌的促甲状腺激素 (thyroid stimulating hormone，TSH)来调节的，所以为研究碘代谢在人体生理调节中的作用，除了研究碘本身外，甲状腺激素T4、T3、TSH、TPO及甲状腺球蛋白等的研究分析也应包含其中。

碘代谢检测方法

检测前影响因素人类最早认识碘的重要性是从发现甲状腺肿开始，在20世纪80年代以前，一直采用地方性甲状腺肿发生率来描述健康人群中碘缺乏的传播范围。随着对碘缺乏危害性的深入认识，国际普遍建议用碘缺乏性疾病 (iodine deficiency disorders，IDD)来代替甲状腺肿的说法，检测方式也趋于使用尿碘 (urinary iodine，UI)进行评估分析。从甲状腺肿的功能性评估指标到UI这种目标生物标志物的使用，甲状腺疾病的评估逐渐实现了标准化并有利于各研究之间的比较，这是碘代谢相关研究发展的一个里程碑。由于碘在血中半衰期很短，仅凭血碘检测结果无法得知机体碘代谢的真实状态，故临床上在碘代谢相关研究中一般不使用血碘来评估碘的营养情况，而通常使用平均UI浓度来进行评估。

体内碘含量的检测中，对于样本留取应注意以下几方面:(1)由于碘由饮食摄入，受试者最好在检测前1周 (至少3d)进行正常饮食，不要饮酒或含酒精饮料，检查前应尽量停止服用各种药物;(2)进行血碘检测时，采用酒精而非碘酒清洁皮肤;(3)为防止防腐剂的干扰，检测尿碘时不应添加防腐剂，且24 h尿样本收集过程中最好放置于2～8℃冰箱中冷藏保存，以减少微生物生长，维持尿液pH恒定，如无条件也可放置于阴凉通风处，温度不宜超过25℃，且样本留取过程中应避免混有血、脓或阴道分泌物等。

直接滴定法工业检测碘的方法最早使用的是国家标准推荐的直接滴定法《GB/T 13025.7－1999制盐工业通用试验方法碘离子的测定》，其原理为:在酸性溶液中，样本中的碘酸根氧化碘化钾析出碘，用硫代硫酸钠标准溶液滴定，测定碘离子的含量。随后其被新的国家标准《GB/T 13025.7－2012制盐工业通用试验方法碘的测定》所替代。新方法中规定直接滴定法适用于添加碘酸盐的加碘食用盐中碘的测定，氧化还原滴定法适用于添加碘化物或含有还原物质的加碘食用盐中碘的测定，光度法适用于碘的快速测定。可见，工业检测碘的方法突出的是快速、简单、准确、可行，但对于临床的诊断研究来说其方法学远远不能满足需求。

砷铈催化分光光度对于UI的检测，国家卫生行业标准推荐使用《WS/T 107－2006尿中碘的砷铈催化分光光度测定方法》，其检测原理为:采用过硫酸铵溶液在100℃条件下消化尿样，利用碘对砷铈氧化还原反应的催化作用，使反应中黄色的铈Ce4+被还原成无色的Ce3+，碘含量越高，反应速度越快，所剩余的Ce4+则越少，控制反应温度和时间后，于420 nm波长下测定体系中剩余Ce4+的吸光度值，求出碘含量。该方法仪器设备成本低，适合推广，但方法全为手工操作，步骤繁琐，且检测时间长，试剂有毒性［8］，目前已逐渐被其他先进的检测方法代替。

离子色谱脉冲安培法色谱法具有较传统比色法更强的抗干扰性和灵敏度，因而在临床检验中得到越来越多的应用［9］。对于UI的测定，离子色谱法具有操作简单快速、结果稳定、灵敏度高、对操作者健康和环境无害等优点。由于碘离子是一种常见的疏水性离子，离子色谱法选择亲水性的分离柱，可以保证碘离子的较快洗脱，节省分析所需时间。而对于离子色谱法普遍担心的直流安培存在电极逐渐污染而灵敏度降低的现象，采用脉冲安培检测法则可不断活化电极表面，以保证稳定的灵敏度［10］。

基于全自动生化分析仪的比色法2010年国内出现了UI定量检测的试剂盒产品，该试剂盒除能手工操作外，还提示可以使用全自动生化分析仪操作。刘玉文等［11］根据该试剂盒的检测原理，结合全自动生化分析仪的特性，采用双试剂多点定标，速率法分析，建立了全自动生化分析仪检测UI的方法，并提出全自动生化分析仪测定UI的通用仪器参数。从试验数据和技术指标结果发现，该方法的各项技术指标均很好地达到了《研制生物样品监测检验方法指南》规定的要求，且测定结果与行标法具有很好的一致性，是一个准确的定量测定尿碘的方法。

电感耦合等离子质谱法目前，国内外公认的准确测定UI的方法是电感耦合等离子质谱法 (inductively coupled plasma mass spectrometer，ICP-MS)［12］。ICP-MS以ICP作为离子化源，样品在ICP高温下电离产生大量离子，通过接口引入到质谱仪中，应用离子按不同质荷比 (M/Z)分离的质谱分离检测技术，进行元素的定性与定量测定。ICP-MS凭借高灵敏度、高精密度、宽线性、简单谱图、样品需要量少、可同时测定各个元素的各种同位素等优势，在20世纪90年代逐渐进入医药卫生领域［13］。

美国疾病预防控制中心2000年在实验室操作手册中收纳了由 Caldwell等［14］制定的 ICP-MS测定 UI方法，作为其实验室测定UI的协议方法，并于2004年进行修订，为具有ICP-MS仪器的疾病预防控制中心机构提供了发挥资源作用的一个途径，并可作为UI检测质量保障和评价其他方法改进的手段。另外，沈雅珍等［15］和商玮等［16］报告了ICP-MS测定血清中20多种元素 (包括碘)的方法，并用牛血清标样GBW 09131为质控标准物质，检验方法的可靠性。目前，ICP-MS仪器技术已日趋完善，与其他方法相比，在各类样品中碘元素测定方面具有很多优势，随着ICP-MS仪器的逐渐普及和研究工作的不断深入，ICP-MS分析技术将在我国碘缺乏病科学研究和防治活动中发挥重要作用。

碘代谢结果分析

UI是有效反映碘摄取能力的指标，因为饮食摄入的碘绝大部分都被机体所吸收，且在碘摄入足量的健康者中，＞90%的碘可在吸收后24～48 h从尿中排出。UI的表达方式可使用24 h UI排泄率、即时UI浓度和UI浓度与尿肌酐浓度比值来表示，3种表达方式各有利弊，实际工作中应根据具体情况使用。国际上通常使用平均UI浓度来评估人群体内碘的营养水平，并对碘的营养状况进行分析。

综上，碘与甲状腺疾病的关系密切，只有准确地检测分析出体内碘含量，才能有效评估人群碘摄入量及其营养状态，从而对我国食盐加碘政策推广和了解碘在甲状腺疾病中的作用起到很好地监督评价作用。随着ICP-MS仪器的逐渐普及和研究工作的不断深入，高科技的分析技术将在我国碘缺乏病科学研究和防治工作中发挥越来越重要的作用。

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