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Der Einfluss der Jod- und Fluorbelastung im Trinkwasser auf die Schilddrüsengesundheit und die Intelligenz von Kindern im Schulalter: Eine Querschnittsuntersuchung.
| Duenger | Liu S, Yu X, Xing Z, Ding P, Cui Y, Liu H. | 16(17)2913.
China China-IQ Iod Kinder im schulpflichtigen Alter Chemische Koexpositionen IQ-Wert Urin-F Studie am Menschen
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Abstract

Die vollständige Originalstudie ist online verfügbar unter
https://www.mdpi.com/2072-6643/16/17/2913

Jod und Fluor, beides Halogene, kommen häufig gemeinsam in Gewässern vor. Weltweit leiden fast 200 Millionen Menschen an Fluorose, und in elf Ländern und Gebieten nehmen Jugendliche mehr Jod zu sich als zur Vorbeugung von Jodmangelkrankheiten erforderlich ist. Es wird vermutet, dass ein Überschuss an Jod und/oder Fluor die Schilddrüsenfunktion und die intellektuelle Entwicklung, insbesondere bei Kindern, beeinträchtigen kann. Der kombinierte Effekt beider Elemente wurde in dieser Bevölkerungsgruppe jedoch bisher weniger untersucht. In dieser Studie wurden 399 Schulkinder in Tianjin, China, untersucht. Dazu wurden Trinkwasserproben aus den Wohngebieten der Kinder entnommen und die Probanden anhand ihrer Jod- und Fluorwerte gruppiert. Die Schilddrüsenfunktion wurde anhand der Schilddrüsenhormonwerte, des Schilddrüsenvolumens und des Vorhandenseins von Schilddrüsenknoten beurteilt. Der Intelligenzquotient (IQ) wurde mit dem Raven-Test (CRT) ermittelt. Die Monoamin-Neurotransmitterwerte dienten dazu, einen möglichen Zusammenhang zwischen Schilddrüsenfunktion und Intelligenz zu untersuchen. Multiple lineare Regressions- und Restricted Cubic Spline (RCS)-Analysen zeigten, dass Jod und Fluor bei Schulkindern positiv mit dem Schilddrüsenvolumen und der Häufigkeit von Schilddrüsenknoten korrelierten und negativ mit dem IQ. Ähnliche Ergebnisse wurden in den sekundären Subgruppen basierend auf den Jod- und Fluoridkonzentrationen im Urin erzielt. Interaktionsanalysen ergaben einen synergistischen Effekt von Jod und Fluor. Eine Pfadanalyse zeigte, dass Jod und Fluor negativ mit der Sekretion von freiem Trijodthyronin (FT3) und freiem Tetrajodthyronin (FT4) assoziiert waren, welche wiederum negativ mit der Sekretion des Thyreoidea-stimulierenden Hormons (TSH) assoziiert waren. Jod und Fluor könnten den IQ von Schulkindern über die oben genannten Pfade beeinflussen, die die Schilddrüsenhormonsekretion beeinflussen; von diesen korrelierten FT3 und TSH negativ mit dem IQ, während FT4 positiv mit dem IQ korrelierte. Die Beziehung zwischen Schilddrüsenhormonen und Monoamin-Neurotransmittern könnte die Hypothalamus-Hypophysen-Schilddrüsen-Achse betreffen. Dabei korrelieren die FT4-Hormonkonzentrationen positiv mit den Konzentrationen von Dopamin (DA), Noradrenalin (NE) und 5-Hydroxytryptophan (5-HT), während die FT3-Hormonkonzentrationen positiv mit der DA-Konzentration korrelieren. Monoamin-Neurotransmitter könnten eine vermittelnde Rolle bei den Auswirkungen von Jod und Fluorid auf die Intelligenz von Schulkindern spielen. Diese Studie weist jedoch einige Einschränkungen auf, da die Daten aus einer Querschnittsstudie in Tianjin, China, stammen und die Wechselwirkungen von Jod und Fluor in unterschiedlichen Dosierungen auf die Schilddrüsengesundheit und die Intelligenz von Schulkindern in anderen Regionen nicht berücksichtigt wurden.

 

Schlüsselwörter: Jod; Fluor; Trinkwasser; Schulkinder; Schilddrüse; Intelligenz

1. Einleitung

Als Halogene weisen Fluor und Iod ähnliche chemische Eigenschaften auf. Sie kommen häufig gemeinsam in der Umwelt vor. In China findet sich iodreiches Grundwasser (TI > 100 µg /L) hauptsächlich in der Ebene des Huanghuaihai-Yangtse-Deltas, im Felsvorland der südlichen Gebirge und auf dem Lössplateau in Nordwestchina [ 1 ]. Fluorreiches Grundwasser ist in 29 Provinzen, Städten und autonomen Regionen Nord-, Nordost- und Nordwestchinas weit verbreitet [ 2 , 3 ]. Iod, eines der essentiellen Spurenelemente, spielt eine wichtige Rolle für Wachstum und Entwicklung des Menschen. Es reguliert die Entwicklung des kindlichen Nervensystems durch Beeinflussung der Schilddrüsenhormonsekretion [ 4 ]. Eine geringe Fluoraufnahme trägt zur Reduzierung von Karies bei [ 5 ], eine übermäßige Aufnahme kann jedoch die Entwicklung des kindlichen Nervensystems beeinträchtigen [ 6 ]. Frühere Studien haben gezeigt, dass weltweit fast 200 Millionen Menschen an Fluorose leiden [ 5 ]. Die Jodzufuhr von Jugendlichen in elf Ländern und Regionen liegt über dem zur Vorbeugung von Jodmangel erforderlichen Wert [ 7 ]. Daher stellt eine übermäßige Fluor- und/oder Jodbelastung eine ernsthafte Bedrohung für Wachstum und Entwicklung dar, insbesondere für Jugendliche [ 8 ].

Epidemiologische Studien haben gezeigt, dass die Kombination hoher Fluor- und Jodkonzentrationen synergistisch zu Körperschäden führen kann. Die Exposition gegenüber hohen Dosen von Fluor und Jod beeinträchtigt die Schilddrüsengesundheit und kann beispielsweise zur Bildung von Kropf und Schilddrüsenknoten beitragen [ 8 , 9 ]. Der Hauptmechanismus besteht darin, dass Fluor die Jodkonzentration in den Schilddrüsenfollikelzellen durch Störung der Schilddrüsenhormone oder Hemmung der Jodaufnahme verringern kann. Dies kann zu Hypothyreose, Schilddrüsenhyperplasie und Kropf führen [ 10 , 11 , 12 , 13 , 14 ]. Fluor kann die Struktur und Funktion der Schilddrüse bereits im Kindesalter beeinflussen [ 15 , 16 ]. Darüber hinaus zeigen einige Studien, dass die IQ-Werte von Schulkindern in Gebieten mit endemisch hohem Fluorid- und Jodgehalt niedriger sind als die von Schulkindern in Gebieten mit endemisch hohem Fluoridgehalt oder Jodmangel [ 17 ]. Unser Team führte eine Vorstudie zu den Auswirkungen von übermäßigem Jod und Fluor auf Schilddrüsenzellen und die Schilddrüsengesundheit von Tieren durch [ 18 , 19 ]. Derzeit liegen jedoch nur wenige Studien an menschlichen Populationen vor, insbesondere zu den kombinierten Auswirkungen einer hohen Jod- und Fluoraufnahme auf die intellektuelle Entwicklung von Kindern. Der zugrundeliegende Mechanismus ist noch unklar.

Einige Studien deuten darauf hin, dass Fluor und Jod antagonistische Wirkungen auf die Schilddrüse haben können und dass die Korrelation zwischen TSH und Fluorid im Urin (UF) durch Jod im Urin (UI) beeinflusst wird [ 20 ]. Das heißt, Fluor stimuliert die Schilddrüsenhormonsekretion bei Jodmangel und hemmt sie bei Jodüberschuss [ 18 , 21 ]. Es ist bekannt, dass Veränderungen der Schilddrüsenhormone eng mit der Intelligenz zusammenhängen [ 22 ]. Ein weiteres Hormon, das mit Jod, Fluor und Intelligenz in Verbindung stehen könnte, ist Dopamin (DA) [ 19 ]. Überschüssiges Jod kann den DA-Spiegel im Serum und im Hippocampus senken [ 23 ]. DA ist eine der Schlüsselsubstanzen für die menschliche Intelligenz und reguliert Monoamin-Neurotransmitter [ 24 ]. DA kann die Sekretion von TSH und TSH-Untereinheiten regulieren [ 25 ]. Als Inhibitor von TSH kann DA einen interaktiven Effekt auf die Intelligenz haben [ 19 ].

Diese Studie analysierte daher die Auswirkungen unterschiedlicher Jod- und Fluoridkonzentrationen im Trinkwasser auf die Schilddrüsenfunktion, die Intelligenz und die Monoamin-Neurotransmitter bei Schulkindern. Zudem wurde der mögliche Mechanismus erforscht, durch den Schilddrüsenhormone und Monoamin-Neurotransmitter die Intelligenz von Schulkindern bei hoher Fluor- und Jodzufuhr beeinflussen. Ziel war es, eine epidemiologische Grundlage für zukünftige Forschungen zu Jod- und Fluorverbindungen im Zusammenhang mit Intelligenz und Schilddrüsenfunktion zu schaffen.

2. Materialen und Methoden

2.1. Studienpopulation und Stichprobenziehung

In dieser Studie wurden vier Gebiete in Tianjin untersucht. Die Jodkonzentration im Wasser wurde in drei Kategorien eingeteilt: < 300 µg/L [26] ( Nicht - Endemiegebiet ) und > 300 µg /L (Endemiegebiet). Gemäß der Norm für Trinkwasser in ländlichen Gebieten wird die Fluoridkonzentration im Wasser in zwei Kategorien eingeteilt: 0.8 mg/L und 1.5 mg/L [ 27 ]. < 0.8 mg/L kennzeichnet ein Gebiet mit niedriger Fluoridkonzentration, 0.8–1.5 mg/L ein Gebiet mit mittlerer Fluoridkonzentration und > 1.5 mg/L ein Gebiet mit hoher Fluoridkonzentration. Laut den historischen Daten zur Seuchenbekämpfung in Tianjin lässt sich die Stadt in vier Gebiete unterteilen: Gebiete mit niedrigem Jod- und Fluoridgehalt (NL), Gebiete mit mittlerem Jod- und Fluoridgehalt (NM), Gebiete mit hohem Jod- und Fluoridgehalt (NH) und Gebiete mit hohem Jod- und Fluoridgehalt (HH). Insgesamt wurden 399 Kinder im Alter von 7 bis 12 Jahren per Zufallsauswahl aus Schulen in diesen vier Gebieten ausgewählt. Alle Studienteilnehmer unterzeichneten gemeinsam mit ihren Eltern die Einverständniserklärung, und die Ethikkommission des Zentrums für Seuchenkontrolle und -prävention Tianjin genehmigte die Studie.

Die Probanden in den vier Gebieten wurden anhand des internen Expositionsindex, der Jod- und Fluoridkonzentration im Urin in Gruppen eingeteilt. Die Jodkonzentration im Urin wurde in 200-µg/L-Schritten unterteilt : niedrige Jodkonzentration ( < 200 µg /L) und hohe Jodkonzentration ( > 200 µg /L). Die Fluoridkonzentration im Urin wurde in 1.4-mg/L-Schritten [ 28 ] unterteilt: niedrige Fluoridkonzentration ( < 1.4 mg/L) und hohe Fluoridkonzentration ( > 1.4 mg/L). Die Probanden wurden in vier Gruppen eingeteilt: Gruppe mit niedriger Jod- und niedriger Fluoridkonzentration im Urin (LL), Gruppe mit niedriger Jod- und hoher Fluoridkonzentration im Urin (LH), Gruppe mit hoher Jod- und niedriger Fluoridkonzentration im Urin (HL) und Gruppe mit hoher Jod- und hoher Fluoridkonzentration im Urin (HH).

2.2. Entnahme von Trinkwasser-, Urin- und Blutproben sowie anthropometrische Messungen

Trinkwasserproben wurden in Dörfern und Schulen, in denen die Schüler wohnen, entnommen. Bei zentraler Wasserversorgung wurden zwei Leitungswasserproben entnommen; bei dezentraler Wasserversorgung wurde jeweils eine Trinkwasserprobe im Osten, Westen, Süden, Norden und in der Mitte des Dorfes entnommen.

Alle Studierenden sammelten Morgenurin zur Bestimmung von Jod und Fluorid. Die Jodkonzentrationen im Trinkwasser und im Urin wurden mittels katalytischer Spektrophotometrie mit As <sup>3+ </sup>-Ce <sup>4+ </sup> gemäß der chinesischen Norm WS/T 107.1-2016 [ 29 ] bestimmt. Die Fluoridkonzentration im Urin wurde mittels ionenselektiver Elektrode nach der chinesischen Norm WS/T 89-2015 [ 30 ] ermittelt.

Insgesamt wurden 5 ml venöses Nüchternblut entnommen, in ein Antikoagulans-Vakuumröhrchen überführt und bis zur weiteren Verwendung bei -80 °C gelagert. Die Konzentrationen von freiem Triiodthyronin (FT3), freiem Thyroxin (FT4) und Thyreoidea-stimulierendem Hormon (TSH) wurden mittels direkter Chemilumineszenz im Allgemeinen Krankenhaus der Medizinischen Universität Tianjin bestimmt. Die Gehalte an Noradrenalin (NE), Adrenalin (E), Dopamin (DA) und Serotonin (5-HT) wurden mit ELISA-Kits (Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute, Nanjing, China, Kat.-Nr. H096-1-1; H208-1-1; H170-1-1; H104-1-1) und einem Mikroplattenlesegerät von Biotek Synergy 2 (Winooski, VT, USA) gemessen.

Die Größe und das Gewicht wurden mit einer standardisierten Methode gemessen [ 31 ], wobei der Fehler bei der Größe innerhalb von 1 cm und der Fehler beim Gewicht innerhalb von 0.1 kg kontrolliert wurde.

2.3. Schilddrüsenvolumenmessung und Untersuchung von Schilddrüsenknoten

Die Schilddrüsen-Ultraschalluntersuchung wurde von Fachpersonal mit einem Ultraschallgerät mit 7.5-MHz-Schallkopf durchgeführt. Das Kind lag in Rückenlage, der Hals war überstreckt. Wir maßen die maximale Breite (W) im Querschnitt und bestimmten die maximale Länge (L) und Tiefe (D) im Längsschnitt. Die Formel zur Berechnung des Schilddrüsenvolumens lautet: Tvol = 0.479 × (W<sub>links</sub> × L<sub>links</sub> × D<sub>links</sub> + W<sub>rechts</sub> × L<sub>rechts</sub> × D<sub>rechts</sub>) [ 32 ]. Anhand der chinesischen Diagnosekriterien für endemischen Kropf (WS 276-2007) [ 33 ] wurde beurteilt, ob ein Kropf vorlag oder nicht. Die Diagnosekriterien lauten wie folgt: 7 Jahre < 4.0 ml, 8 Jahre < 4.5 ml, 9 Jahre < 5.0 ml, 10 Jahre < 6.0 ml, 11 Jahre < 7.0 ml und 12 Jahre < 8.0 ml.

2.4. Biochemische Untersuchung der Schilddrüsenfunktion

Laut Beschreibung des direkten Chemilumineszenzverfahrens im SIEMENS-Testkit liegen die normalen Referenzbereiche für FT3, FT4 und TSH bei 3.5–6.5 pmol/L, 11.5–22.7 pmol/L bzw. 0.64–6.27 mIU/L. Nach bisherigen Erkenntnissen wurden folgende Krankheitsbilder beschrieben [ 34 ]: manifeste Hyperthyreose (TSH < 0.64 mIU/L, FT4 > 22.7 pmol/L und/oder FT3 > 6.5 pmol/L); subklinische Hyperthyreose (TSH < 0.64 mIU/L, FT3 und FT4 normal); manifeste Hypothyreose (TSH > 6.27 mIU/L, FT4 < 11.5 pmol/L); subklinische Hypothyreose (TSH > 6.27 mIU/L, FT4 normal).

2.5. Intelligenzbewertung

Der IQ wurde mit dem CRT-RC2 ermittelt, einem Testverfahren zur Intelligenzmessung [ 35 ], das in China weit verbreitet ist und den Vorteil bietet, weniger von sprachlichen und ethnischen Unterschieden beeinflusst zu werden [ 36 ]. Er umfasst sechs Gruppen mit insgesamt 72 Fragen: A, AB, B, C, D und E. Alle Tests wurden von geschulten Prüfern in der Schule durchgeführt und dauerten gemäß der Anleitung maximal 40 Minuten. Die Testergebnisse werden in Form von Punktwerten dargestellt. Dabei gilt: > 130 Punkte = exzellent, 120–129 Punkte = überdurchschnittlich, 110–119 Punkte = gut, 90–109 Punkte = normal, 80–89 Punkte = durchschnittlich und 70–79 Punkte = grenzwertig.

2.6. Untersuchung weiterer damit zusammenhängender Faktoren

Wir untersuchten auch andere mögliche Störfaktoren: Alter, Geschlecht, jährliches Pro-Kopf-Einkommen der Familie, Bildungsniveau der Eltern, Angstzustände, Anspannung, Reizbarkeit, psychische Traumata, Alkoholkonsum, Rauchen und Passivrauchen der Mutter während der Schwangerschaft sowie Geburtsbedingungen (Geburtskomplikationen, Hypoxie, Frühgeburt, niedriges Geburtsgewicht und Übertragung).

2.7. Statistische Analyse

In dieser Studie wurden 399 Kinder im Schulalter untersucht, 395 Kinder erhielten eine Schilddrüsen-Ultraschalluntersuchung und es wurden 354 Blutproben entnommen. Alle eingeschlossenen Kinder lebten seit mindestens drei Jahren in der Region; bei einem Kind fehlten die Ergebnisse eines Intelligenztests. Für die erhobenen kontinuierlichen Variablen wurde ein PP-Test durchgeführt. Deskriptive Statistiken wurden erstellt, wobei für normalverteilte Variablen Mittelwert und Standardabweichung (SD), für schiefverteilte Variablen Median und Quartile ( 25. und 75. Perzentil ) und für klassifizierte Variablen die Häufigkeit [Anteil (%)] angegeben wurden. Die Varianzanalyse diente dem Vergleich quantitativer Variablen, die die statistischen Voraussetzungen erfüllten. Der nichtparametrische Hypothesentest wurde zur Analyse von Unterschieden zwischen schiefverteilten quantitativen Variablen eingesetzt, und der Chi-Quadrat-Test diente der Analyse von Unterschieden zwischen klassifizierten Variablen. Zur Analyse des Zusammenhangs zwischen Schilddrüsenhormonen, Intelligenz, Schilddrüsengesundheitszustand und Monoamin-Neurotransmittern in verschiedenen Gebieten mit unterschiedlichen Fluorid- und Jodidkonzentrationen im Trinkwasser sowie unterschiedlichen Fluorid- und Jodidkonzentrationen im Urin wurden univariate und multivariate stückweise lineare Regression und multivariate logistische Regression eingesetzt.

Die eingeschränkte kubische Spline-Regression (RCS) wurde verwendet, um den linearen Zusammenhang zwischen Fluorid- und Jodkonzentration im Urin sowie im Trinkwasser und Schilddrüsenhormonen, Intelligenz, Schilddrüsenfunktionsstatus und Monoamin-Neurotransmittern zu analysieren. Die Ergebnisse wurden in zwei Modelle unterteilt: (1) ein einfaches Modell ohne Berücksichtigung weiterer Faktoren; (2) ein Modell, das die Störfaktoren mittels multipler linearer und multipler logistischer Regression berücksichtigt. Die Pfadanalyse diente dazu, den vermittelnden Effekt von Schilddrüsenhormonen und Monoamin-Neurotransmittern im Zusammenhang zwischen Fluorid- und Jodkonzentration im Urin und IQ zu erklären. Die RCS wurde außerdem verwendet, um den Zusammenhang zwischen Jod- und Fluoridkonzentration im Urin, Schilddrüsenknoten und Schilddrüsenhormonen zu analysieren. Da die Anzahl der abhängigen Variablen über 100 lag, wurde die Anzahl der Spline-Funktionsknoten auf 5 festgelegt. Der Tangentenpunkt normalverteilter Variablen wurde als Mittelwert, der Tangentenpunkt schiefer und klassifikatorischer Variablen als Median gewählt [ 37 ]. In allen Analysen wurde das Signifikanzniveau α des zweiseitigen Tests auf 0.05 festgelegt. Die potenzielle Interaktion zwischen Jod und Fluorid im Urin wurde durch Addition und Multiplikation des Interaktionsmodells analysiert. Wir berechneten das relative Überschussrisiko der Interaktion (RERI) und den attributablen Anteil (AP). Wenn das 95%-Konfidenzintervall von RERI und AP die Null enthielt, lag keine Interaktion vor [ 38 , 39 ].

Die Datenanalyse erfolgte mit der Software R Version 4.3.0 ( http://www.r-project.org , abgerufen am 27. Dezember 2023) und SPSS 24.0 (IBM, Chicago, IL, USA).

3. Ergebnisse

3.1. Merkmale der Teilnehmer

In dieser Studie wurden insgesamt 399 Kinder untersucht, darunter 201 Jungen (50.38 %) und 198 Mädchen (49.62 %). Wie Tabelle 1 zeigt , betrug das Durchschnittsalter der Kinder 9.47 ± 1.15 Jahre; der BMI lag bei 16.74 (15.23; 18.90) kg/m² ; die Jodkonzentration im Urin betrug 229.30 (160.65; 337.20) µg /L; die Fluoridkonzentration im Urin betrug 1.29 (0.89; 1.84) mg/L; und das Schilddrüsenvolumen betrug 1.26 (1.02; 2.24) ml. Die Schilddrüsenhormonkonzentrationen waren wie folgt: TSH: 2.75 (2.06; 3.77) µIU /ml; FT3: 6.72 ± 0.76 pmol/L; FT4: 16.88 ± 1.88 pmol/L. Der IQ betrug 112.16 ± 13.55. Die Konzentrationen der Monoamin-Neurotransmitter (siehe Tabelle 1 und Tabelle S1) sind wie folgt: 5-Hydroxytryptamin (5-HT): 127.44 (79.08; 245.91) ng/mL; Noradrenalin (NE): 1094.07 (853.77; 1366.29) ng/L; Dopamin (DA): 5.77 (2.86; 11.54) mg/mL; und Adrenalin (E): 350.30 (268.68; 517.98) ng/L. Schulkinder in Gebieten mit unterschiedlicher Jod- und Fluoridkonzentration im Urin leiden unter Schilddrüsenknoten, Kropf, Intelligenzminderung, Schilddrüsenfunktionsstörungen, bestimmten Trinkwasserarten, dem Konsum von Meeresfrüchten, der Häufigkeit von Passivrauchen (wöchentlich), sportlicher Betätigung (wöchentlich), Stress, Passivrauchen der Mütter während der Schwangerschaft, dem Familieneinkommen und dem Bildungsniveau des Vaters. Es zeigten sich signifikante statistische Unterschiede hinsichtlich Alter, freiem T3 (FT3), freiem T4 (FT4), Gesamtcholesterin (Tvol), IQ, Harnfluss (UI), Harnfluorid (UF), Schilddrüsenknoten, Kropf, Schilddrüsenfunktionsstörung, Trinkwasserarten und der Behandlungsgeschichte im Kopf-Hals-Bereich bei Schulkindern in verschiedenen Gruppen mit unterschiedlicher Jod- und Fluoridkonzentration im Urin ( p < 0.05). Siehe Tabelle 1 und Tabelle S1.

Tabelle 1. Grundlegende Merkmale der Studienpopulation.

3.2. Einfluss unterschiedlicher Jod- und Fluoridkonzentrationen im Trinkwasser auf die Schilddrüsengesundheit von Schulkindern

Im Vergleich zur NL-Kontrollgruppe zeigten sich in der NM-Gruppe keine statistisch signifikanten Unterschiede hinsichtlich der Schilddrüsengesundheitsparameter. Die NH-Gruppe wies signifikante protektive Effekte auf Schilddrüsenknoten (rohe OR: 0.12 (0.01–0.94)) und Schilddrüsenfunktionsstörungen (adjustierte OR: 0.33 (0.12–0.93)) auf, insbesondere auf Tvol, FT4 und TSH (adjustierte B-Werte : -0.31 (-0.50–-0.12), -1.08 (-1.64–-0.53) bzw. -0.66 (-1.15–-0.17)). Schilddrüsenknoten und eine abnorme Schilddrüsenfunktion (adjustierte OR: 5.27 (1.84~15.12); 5.68 (2.63~12.25)) zeigten ein signifikant hohes Risiko in der HH-Gruppe, Tvol (adjustiertes B : 2.96 (2.75~3.16)) zeigte eine signifikante positive Korrelation und der FT3-Wert (adjustiertes B : -0.38 (-0.62~-0.14)) zeigte eine signifikante positive Korrelation, siehe Tabelle 2.

Tabelle 2. Auswirkungen von Jod und Fluorid im Trinkwasser auf die Schilddrüsengesundheit von Schulkindern.

3.3. Einfluss unterschiedlicher Jod- und Fluoridkonzentrationen im Trinkwasser auf die Intelligenz von Kindern im Schulalter

Es zeigten sich signifikante Unterschiede in den Serumkonzentrationen von 5-HT und DA zwischen den verschiedenen Gruppen ( p < 0.01; siehe Tabelle 1 ). Im Vergleich zur NL-Gruppe wies die HH-Gruppe eine signifikante negative Korrelation für 5-HT auf; der adjustierte B-Wert betrug -55.61 (95 %-KI: -104.67, -6.54). In den NM- und NH-Gruppen zeigte die DA-Konzentration eine signifikante positive Korrelation; die adjustierten B-Werte betrugen 3.34 (0.78–5.89) bzw. 3.08 (0.42–5.75) (siehe Tabelle 3 ).

Tabelle 3. Auswirkungen von Jod und Fluorid im Trinkwasser auf die Intelligenz von Schulkindern.

Die Intelligenzwerte der Kinder im Schulalter unterscheiden sich in den einzelnen Gruppen. Dies zeigt sich vor allem darin, dass der Anteil hochbegabter Testteilnehmer mit 110 Punkten oder mehr in der NH-Gruppe (13.78 %) und der HH-Gruppe (10.03 %) niedriger ist als in der NL-Gruppe (16.79 %) und der NM-Gruppe (16.54 %). Im Vergleich zur NL-Gruppe beträgt der adjustierte B-Wert des IQ in der HH-Gruppe -5.85 (95 %-KI: -10.13, -1.57) (siehe Tabelle 3 ). Der IQ-Wert der HH-Gruppe unterscheidet sich signifikant von den anderen Gruppen (adjustiertes p < 0.05) (siehe Tabelle S2 ).

3.4. Zusammenhang zwischen Jod im Urin, Fluor im Urin und der Schilddrüsengesundheit von Kindern im Schulalter

Das Schilddrüsenvolumen (Tvol) der HH-Gruppe unterschied sich signifikant von den anderen Gruppen (adjustierter p-Wert < 0.01) und betrug 2.67 ml (P <sub>25</sub> , P <sub>75</sub> : 1.22–4,26). Im Vergleich zur LL-Gruppe betrug der adjustierte B-Wert 1.55 (95 %-KI: 1.21–1.89). Auch der Anteil der Patienten mit Schilddrüsenknoten (6.52 %), Kropf (3.26 %) und Schilddrüsenanomalien (11.78 %) war in der HH-Gruppe signifikant unterschiedlich (adjustierter p-Wert < 0.05). Im Vergleich zur LL-Gruppe betrug die adjustierte Odds Ratio (OR) für Schilddrüsenknoten 2.85 (95 %-KI: 1,22–6.69) und für Schilddrüsenanomalien 2.99 (95 %-KI: 1.56–5.71). Die FT3-Konzentration in der HH-Gruppe betrug 6.47 ± 0.80 pmol/L und war damit die niedrigste aller Gruppen. Der Unterschied war signifikant (adjustierter p-Wert < 0.01). Im Vergleich zur LL-Gruppe betrug der adjustierte B-Wert -0.35 pmol/L (95%-KI: -0.53, -0.16) (siehe Tabelle 4 und Tabelle S3 ).

Tabelle 4. Der Einfluss von Jod und Fluorid im Urin auf die Schilddrüsengesundheit bei Schulkindern.

Im RCS-Rough-Modell stieg Tvol mit zunehmender Jodkonzentration im Urin, wenn die Jodkonzentration im Urin mehr als 227.59 betrug. ug/L und erreichte ein Plateau, nachdem die Jodkonzentration im Urin etwa 500 betrug. ug/L, und dieser Trend war statistisch signifikant (insgesamt p < 0.001, siehe Figure 1A) Wenn UI < 234.01 ug/L, der OR-Wert der Schilddrüsenknoten stieg zunächst an und sank dann wieder. Bei UI > 234.01 ug/L, es bestand eine signifikante positive Korrelation zwischen der Jodkonzentration im Urin und der Prävalenz von Schilddrüsenknoten (insgesamt). p < 0.001, siehe Figure 1B). Bei 225.12 ug/L < UI < 480.37 ug/L, die TSH-Konzentration korrelierte positiv mit dem Jodgehalt im Urin, während bei UI > 480.37 uDie TSH-Konzentration (g/L) korrelierte negativ mit der Jodausscheidung im Urin, und dieser nichtlineare Zusammenhang war statistisch signifikant (nichtlinear). p: 0.045, Figure 1C). Wenn UI > 158.97 ug/L, die FT3-Konzentration korrelierte negativ mit der UI-Konzentration (insgesamt). p <0.001, Figure 1D) Im groben Modell korreliert das Tvol positiv mit der Fluoridkonzentration im Urin, wenn diese über 1.29 mg/L liegt. Der Trend ähnelt dem des Jodgehalts im Urin (insgesamt). p <0.001, Figure 1E) Bei einer Fluoridkonzentration im Urin von über 1.30 mg/L korreliert der OR-Wert der Schilddrüsenknoten positiv mit der Fluoridkonzentration im Urin, und der Einfluss ist ähnlich dem des Jods im Urin (insgesamt). p: 0.003, Figure 1F). Bei UF > 1.49 mg/L korrelierte die FT3-Konzentration negativ mit der Fluoridkonzentration im Urin (insgesamt). p: 0.008, Figure 1G). Siehe Abbildungen S2–S5 für mehr Daten.

Nährstoffe 16 02913 g001aNährstoffe 16 02913 g001b

Abbildung 1. Grobmodellierte nichtlineare Zusammenhänge zwischen der Jod- und Fluoridkonzentration im Urin sowie der Schilddrüsengesundheit. ( A ) Zusammenhang zwischen Gesamtjodmenge (Tvol) und Harnfluoridkonzentration (UI); ( B ) Zusammenhang zwischen Schilddrüsenknoten und UI; ( C ) Zusammenhang zwischen TSH und UI; ( D ) Zusammenhang zwischen freiem T3 (FT3) und UI; ( E ) Zusammenhang zwischen Tvol und Fluoridkonzentration im Urin (UF); ( F ) Zusammenhang zwischen Schilddrüsenknoten und UF; ( G ) Zusammenhang zwischen FT3 und UF.

Nach Berücksichtigung von Störfaktoren zeigte sich weiterhin eine signifikante positive Korrelation zwischen Schilddrüsenvolumen (Tvol) und Jodkonzentration im Urin (UI) bei Werten über 228.07 µg /L. Zudem korrelierte Tvol stark mit Jod ( p < 0.001, Abb. 2A ). Bei UI > 154.20 µg /L korrelierte die FT3-Konzentration weiterhin negativ mit der UI-Konzentration und zeigte zudem eine starke Korrelation mit Jod ( p = 0.038, Abb. 2B ). Nach Berücksichtigung von Störfaktoren korrelierte Tvol weiterhin positiv mit der Fluoridkonzentration im Urin (UF) bei Werten über 1.49 mg/L ( p < 0.001, Abb. 2C ). Nach Berücksichtigung von Störfaktoren verlor der Zusammenhang zwischen Schilddrüsenknoten und FT3 sowie UF seine statistische Signifikanz, während FT4 bei UF > 1.49 mg/L eine signifikante negative Korrelation aufwies ( p = 0.017, Abb. 2D ). Weitere Daten finden Sie in den Abbildungen S2–S5 .

Nährstoffe 16 02913 g002aNährstoffe 16 02913 g002b

Abbildung 2. Nichtlinearer Zusammenhang zwischen Jod- und Fluoridkonzentration im Urin sowie Schilddrüsenfunktion nach Bereinigung um Störfaktoren. ( A ) Zusammenhang zwischen Gesamtjod (Tvol) und Harnfluoridkonzentration (UI) nach Bereinigung um Störfaktoren; ( B ) Zusammenhang zwischen freiem T3 (FT3) und UI nach Bereinigung um Störfaktoren; ( C ) Zusammenhang zwischen Gesamtjod (Tvol) und Fluoridkonzentration im Urin (UF) nach Bereinigung um Störfaktoren; ( D ) Zusammenhang zwischen freiem T4 (FT4) und UF nach Bereinigung um Störfaktoren.

3.5. Zusammenhang zwischen Jod im Urin, Fluorid im Urin und Intelligenz von Schulkindern

Im Vergleich zur LL-Gruppe zeigten die IQ-Werte der Schulkinder in der LH-Gruppe und der HH-Gruppe signifikante Unterschiede. Die Intelligenzwerte der beiden letztgenannten Gruppen lagen bei 107.86 ± 13.78 bzw. 110.90 ± 13.65, und der B-Wert betrug -6.72 (95%-KI: -12.87, -0.58) bzw. -3.68 (95%-KI: -7.04, -0.33) (siehe Tabelle 5 ).

Tabelle 5. Der Einfluss von Jod und Fluorid im Urin auf die Intelligenz von Schulkindern.

Im RCS-Modell hat Jod bei einer UI > 291.33 µg /L einen signifikanten negativen Einfluss auf die Intelligenz ( p = 0.047, siehe Abb. 3A ). Fluor hat bei einer UF > 1.47 mg/L ebenfalls einen gewissen negativen Einfluss ( p = 0.075, siehe Abb. 3B ). Nach Berücksichtigung von Störfaktoren ist der Einfluss von Jod auf die Intelligenz signifikant reduziert ( p = 0.077, siehe Abb. 3C ), während der Einfluss von Fluor signifikant verstärkt ist. Bei einer UF > 1.28 mg/L hat Fluor einen signifikant negativen Einfluss auf die Intelligenz von Schulkindern ( p = 0.064, siehe Abb. 3D ). Weitere Daten finden sich in den Abbildungen S2–S5 .

Nährstoffe 16 02913 g003

Abbildung 3. Nichtlinearer Zusammenhang zwischen der Jod- und Fluoridkonzentration im Urin und der Intelligenz. ( A ) Zusammenhang zwischen IQ und UI nach Bereinigung um Störfaktoren; ( B ) Zusammenhang zwischen IQ und UF nach Bereinigung um Störfaktoren; ( C ) Zusammenhang zwischen IQ und UI nach Bereinigung um Störfaktoren; ( D ) Zusammenhang zwischen IQ und UF nach Bereinigung um Störfaktoren.

Im RCS-Modell war der Zusammenhang zwischen Jod- und Fluoridkonzentration im Urin und vier Monoamin-Neurotransmittern statistisch nicht signifikant. Nach Adjustierung für Störfaktoren zeigte sich, dass bei einer Jod- und Fluoridkonzentration im Urin (UI) > 228.50 µg /L die Dopaminkonzentration mit steigender Jodkonzentration im Urin abnahm ( p = 0.045; siehe Abb. 4A ). Bei einer Fluoridkonzentration im Urin (UF) > 1.27 mg/L bestand ein U-förmiger Zusammenhang zwischen Dopamin- und Fluoridkonzentration im Urin ( p = 0.030; siehe Abb. 4C ). Zwischen der 5-HT- und der Jodkonzentration im Urin bestand ein umgekehrt U-förmiger Zusammenhang. Die höchste Jodkonzentration wurde bei 291.33 µg /L erreicht, und hohe Jodkonzentrationen führten zu einer verminderten 5-HT-Sekretion ( p = 0.087; siehe Abb. 4B ). Weitere Daten finden sich in den Abbildungen S2–S5 .

Nährstoffe 16 02913 g004aNährstoffe 16 02913 g004b

Abbildung 4. Nichtlinearer Zusammenhang zwischen den Konzentrationen von Jod und Fluorid im Urin und Monoamin-Neurotransmittern. ( A ) Zusammenhang zwischen Dopamin (DA) und Harnfluorid (UI) nach Bereinigung um Störfaktoren; ( B ) Zusammenhang zwischen Serotonin (5-HT) und Harnfluorid (UI) nach Bereinigung um Störfaktoren; ( C ) Zusammenhang zwischen Dopamin (DA) und Fluorid (UF) nach Bereinigung um Störfaktoren.

3.6. Die Rolle von Schilddrüsenhormonen und/oder Monoamin-Neurotransmittern unter dem Einfluss von Jod und Fluor auf die Intelligenz und Schilddrüsengesundheit von Kindern im Schulalter

In dieser Untersuchung zeigte sich, dass die kombinierte Wirkung von Jod und Fluor erhebliche gesundheitliche Auswirkungen auf Schulkinder hat, darunter kognitive Beeinträchtigungen und ein erhöhtes Risiko für Schilddrüsenerkrankungen, insbesondere Kropf und Schilddrüsenknoten. Zu den untersuchten biochemischen Parametern zählten hauptsächlich die Schilddrüsenhormonsekretion und der Serumgehalt an Monoamin-Neurotransmittern bei Schulkindern. Um die Rolle von Schilddrüsenhormon und Monoamin-Neurotransmittern bei den genannten, durch hohe Jod- und Fluorbelastung verursachten Gesundheitsschäden genauer zu analysieren, wurde eine Pfadanalyse durchgeführt. Dabei wurden jedoch die im Fragebogen enthaltenen gemischten Faktoren nicht berücksichtigt; es wurde lediglich der Zusammenhang zwischen den biochemischen Parametern und den Untersuchungsergebnissen analysiert.

Die Ergebnisse der Pfadanalyse zeigen, dass Jod und Fluor die Schilddrüsenhormone beeinflussen. Jod wirkt sich hauptsächlich auf freies T3 (FT3) aus und reguliert dessen Sekretion negativ, was mit den Ergebnissen der vorherigen RCS-Analyse übereinstimmt. Es besteht eine positive Korrelation zwischen FT3 und FT4 sowie eine negative Rückkopplungskorrelation zwischen FT4 und TSH. Jod bewirkt Veränderungen der drei genannten Schilddrüsenhormone, die alle die Intelligenzbewertung von Kindern beeinflussen. FT3 und TSH wirken sich negativ, FT4 hingegen positiv auf den IQ aus. Veränderungen der Schilddrüsenhormonkonzentration im Blut können die Neurotransmitterausschüttung über die Hypothalamus-Hypophysen-Schilddrüsen-Achse beeinflussen. Die Pfadanalyse zeigt, dass FT4 die Sekretion von Dopamin (DA), Noradrenalin (NE) und Serotonin (5-HT) positiv beeinflussen kann, während FT3 hauptsächlich die DA-Sekretion positiv beeinflusst. Adrenalin ist nicht in die Modelloptimierung einbezogen, jedoch ist die Adrenalinausschüttung eng mit der Noradrenalinausschüttung verknüpft, und die Korrelation zwischen beiden wird im Modell berücksichtigt. Die Ergebnisse der Pfadanalyse zeigen jedoch, dass die vier untersuchten Monoamin-Neurotransmitter keinen signifikanten Einfluss auf den IQ haben. Dies schließt jedoch eine vermittelnde Rolle der Monoamin-Neurotransmitter bei den durch die kombinierte Wirkung von Jod und Fluor verursachten kognitiven Beeinträchtigungen von Schulkindern nicht aus (siehe Abbildung 5A und Tabelle S4 ). Zusammenfassend lässt sich der Einfluss von Jod und Fluor auf die Schilddrüsenfunktion von Schulkindern in Abbildung 5B darstellen.

Nährstoffe 16 02913 g005

Abbildung 5. Pfadanalysen von Schilddrüsenhormonen und/oder Monoamin-Neurotransmittern in Kombination mit jod- und fluorinduzierten kognitiven Beeinträchtigungen und Schilddrüsenerkrankungen. ( A ) Pfadanalysenmodell: Zusammenhang zwischen Fluorid- und Jodkonzentration im Urin, Schilddrüsenhormonen, Monoamin-Neurotransmittern und Intelligenz; ( B ) mögliche gemeinsame Wirkungswege von Jod und Fluor auf die Intelligenz von Schulkindern über Schilddrüsenhormone und/oder Monoamin-Neurotransmitter; ( C ) Pfadanalysenmodell: Einfluss von Fluorid- und Jodkonzentration im Urin sowie Schilddrüsenhormonen auf die Schilddrüsengesundheit; ( D ) mögliche Wirkungswege von Jod und Fluor über Schilddrüsenhormone oder mit direkter Wirkung auf die Schilddrüsengesundheit von Schulkindern. * p < 0.05; ** p < 0.01.

Die Ergebnisse der Pfadanalyse zeigten, dass die Jodkonzentration im Urin das Schilddrüsenvolumen positiv beeinflusste, die FT3-Hormonsekretion negativ und das FT4-Hormon das Schilddrüsenvolumen positiv beeinflusste. In diesem Modell bestand eine signifikante positive Korrelation zwischen Schilddrüsenvolumen und Schilddrüsenknoten sowie eine signifikante positive Korrelation zwischen Jod und Fluorid im Urin, FT3 und FT4 und eine signifikante negative Korrelation zwischen FT4 und TSH. Darüber hinaus zeigte das angepasste Modell die Wirkungswege von Jod und Fluor auf die Schilddrüsengesundheit von Schulkindern unter dem kombinierten Einfluss beider Spurenelemente. Siehe Abbildung 5 C, D und Tabelle S5.

3.7. Wechselwirkung zwischen Jod und Fluor auf die Schilddrüse und die Intelligenz von Kindern im Schulalter

Nach Analyse der Wechselwirkung zwischen Fluorid und Jod im Urin und deren Einfluss auf Schilddrüsenknoten, Kropf, Intelligenzquotient (IQ), Schilddrüsenvolumen (Tvol), TSH, FT3, FT4, Noradrenalin (NE), Serotonin (5-HT), Dopamin (DA) und Östradiol (E) bei Schulkindern mittels additiver und/oder multiplikativer Interaktionsmodelle zeigen die Ergebnisse, dass Jod und Fluorid im Urin interaktive Effekte auf Schilddrüsenknoten und den IQ von Schulkindern haben. Im additiven Modell beträgt die Odds Ratio (OR) der Interaktion zwischen Fluorid im Urin (UI) und Fluorid im Urin (UF) 3.19 (95 %-KI: 1.38–7.36) bzw. 1.01 (1.00–1.01), und der relative Risikoindex (RERI) beträgt 1.37 (0.74–2.01) bzw. 0.97 (0.82–1.13). Die AP-Werte betrugen 3.08 (0.32–5.83) und 0.97 (0.82–1.11), was darauf hindeutet, dass UI und UF additive synergistische Effekte auf die Schilddrüsenknoten und den IQ von Kindern mit akademischen Qualifikationen haben könnten, wie in Tabelle 6 dargestellt.

Tabelle 6. Wechselwirkung zwischen Jod und Fluor auf die Schilddrüse und die Intelligenz von Kindern im Schulalter.

4. Diskussion

Sowohl Jod als auch Fluor haben bestimmte Auswirkungen auf die menschliche Schilddrüse, und es besteht eine Wechselwirkung zwischen ihnen.9,40In dieser Studie wurde außerdem eine signifikante Korrelation zwischen Jod und Fluorid im Urin festgestellt. Gebiete mit hohen Fluorid- und Jodkonzentrationen hatten einen signifikanten Einfluss auf die Schilddrüsenhormonsekretion und die Schilddrüsengesundheit. Zahlreiche frühere Studien haben gezeigt, dass Jod für das Schilddrüsenvolumen von großer Bedeutung ist.32,41,42Es besteht ein U-förmiger, nichtlinearer Zusammenhang zwischen Jod und Tvol. Wenn die Jodkonzentration einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, kann dies bei Kindern zu Kropf führen.32Gegenwärtig wird angenommen, dass durch Jodüberschuss verursachter Kropf durch eine negative Rückkopplung aufgrund der Jodregulation von Schilddrüsenhormonen bedingt ist.43Die erhöhte Jodzufuhr induziert den akuten Wolff-Chaikoff-Effekt, der zu einer verminderten Synthese von Schilddrüsenhormonen führt. Mit sinkenden Schilddrüsenhormonspiegeln steigt der Thyrotropinspiegel, was die diffuse Proliferation der Schilddrüsenfollikel stimuliert und schließlich zu einem Kropf führt.43,44In dieser Studie wurde festgestellt, dass ein hoher Jodgehalt im Trinkwasser einen größeren Einfluss auf die Schilddrüse hat. In einer Umgebung mit übermäßigem Fluoridgehalt im Wasser erhöhte sich das Risiko für Schilddrüsenknoten und Schilddrüsenanomalien bei Schulkindern um das 43- bzw. 17-Fache. Pro Einheit Jod im Wasser stieg das Schilddrüsenvolumen (Tvol) durchschnittlich um 2.96 ml, während die Sekretion von freiem T4 (FT4) und TSH sich nicht signifikant veränderte; lediglich die Sekretion von freiem T3 (FT3) sank durchschnittlich um 0.38 pmol/l. Möglicherweise besteht ein Antagonismus zwischen Jod im Trinkwasser und Fluor in der Schilddrüse, wobei der Einfluss von Fluor auf die Schilddrüse den Einfluss von Jod abschwächen könnte. Bei übermäßigem Jodgehalt im Wasser sank das Risiko für Schilddrüsenknoten und Schilddrüsenfunktionsstörungen um das 0.12- bzw. 0.33-Fache pro Einheit Fluor im Wasser, während Tvol, FT4 und TSH um 0.31 ml, 1.08 pmol/l bzw. 0.66 sanken.uIm Durchschnitt betrug der Wert IU/ml, der Effekt war jedoch schwach, was die Aktivität von TSH durch Hemmung der Aktivität der Schilddrüsensäurecyclase beeinflussen könnte.45,46Laut einer klinischen Studie liegt ein TSH-Wert > 2.5 vor. uIU/ml ist ein unabhängiger Risikofaktor für Schilddrüsenknoten bei Kindern [47Generell sind die meisten Schilddrüsenknoten gutartig; allerdings ist bei Kindern und Jugendlichen, bei denen Schilddrüsenknoten festgestellt werden, das Risiko bösartiger Tumore im Vergleich zu Erwachsenen um das 2- bis 3-Fache erhöht.48,49Darüber hinaus können Jod und Fluor auch die Hypothalamus-Hypophysen-Schilddrüsen-Achse beeinflussen.50,51] und die Entwicklung der Hypophysen-TH-Achse bei Kindern und Jugendlichen, die auch an der Entstehung und Entwicklung von Schilddrüsenknoten beteiligt ist [52,53Es gibt ein interessantes Phänomen bei den Trinkwasserarten. In Gebieten mit hohem Jod- und Fluorgehalt wird hauptsächlich Leitungswasser getrunken, während in Gebieten mit niedrigem Jod- und Fluorgehalt hauptsächlich abgefülltes Trinkwasser konsumiert wird. In Gebieten mit jodhaltigem und fluorarmem Wasser hingegen verzehren die Befragten mehr Meeresfrüchte. Nach Berücksichtigung der oben genannten Störfaktoren in der NH-Gruppe verlor der Einfluss eines hohen Fluorgehalts auf Schilddrüsenknoten seine Signifikanz. Dies deutet darauf hin, dass ein solcher Lebensstil die Schilddrüsengesundheit der Befragten beeinträchtigen kann. Da die Jod- und Fluorkonzentration im Urin positiv mit der Jod- und Fluoraufnahme über das Trinkwasser korreliert, …28,54In dieser Studie wurde die Jod- und Fluoridkonzentration im Urin als interner Expositionsindex verwendet. Es zeigte sich, dass das Schilddrüsenvolumen (Tvol) mit jeder Einheit Jod und Fluorid im Urin um etwa 1.53 ml zunahm. Die Wahrscheinlichkeit für Schilddrüsenknoten oder -anomalien war bei Schulkindern mit hohen Jod- und Fluoridkonzentrationen im Urin 1.78- bzw. 1.98-mal höher als bei Kindern mit niedrigen Jod- und Fluoridkonzentrationen. Steigt die Jod- und Fluoridkonzentration im Urin im Durchschnitt um eine Einheit, sinkt die FT3-Konzentration um etwa 0.35 pmol/l. Das Schilddrüsenvolumen in der Gruppe mit hohen Jod- und Fluoridkonzentrationen im Urin ist etwa doppelt so hoch wie in den anderen Gruppen. Dies deutet darauf hin, dass Jod und Fluor zur Zunahme des Schilddrüsenvolumens beitragen, was mit den Ergebnissen der Untersuchung von Jod und Fluorid im Trinkwasser übereinstimmt. Die FT3-Hormonkonzentration in der Gruppe mit hoher Jod- und Fluoridausscheidung im Urin war ebenfalls niedriger als in den anderen Gruppen, was mit den Ergebnissen der Jod- und Fluoridausscheidung im Trinkwasser übereinstimmte. Patienten mit Schilddrüsenknoten und Schilddrüsenfunktionsstörungen konzentrierten sich auf die Gruppe mit hoher Jod- und Fluoridausscheidung im Urin. Diese Studie liefert eine epidemiologische Grundlage für die kombinierte Wirkung von Jod und Fluor auf Schilddrüsenhormone und die Schilddrüsengesundheit bei Kindern und Jugendlichen. Die Wirkungsmechanismen von Jod und Fluor auf Schilddrüsenerkrankungen bei Kindern bedürfen weiterer Forschung.

Besonderes Augenmerk dieser Studie liegt jedoch auf dem kombinierten Effekt von Jod und Fluor auf die Intelligenz von Schulkindern. Durch die Anpassung des nichtlinearen Zusammenhangs zwischen Jod- und Fluoridkonzentration im Urin sowie der Intelligenz konnte gezeigt werden, dass die Werte für Jod, Fluor und die Intelligenzbewertung von Schulkindern tatsächlich negativ korreliert sind, wie bereits angenommen. Im Vergleich zu anderen Regionen sind die Intelligenzwerte der Befragten in Gebieten mit hohem Jod- und Fluoridgehalt im Trinkwasser niedriger, und mehr Befragte befinden sich im Normbereich, während die Anzahl der Befragten mit einem höheren IQ geringer ist. Mit jeder Einheit, die die Fluorid- und Jodkonzentration im Trinkwasser steigt, sinkt der IQ um 5.85 Punkte, was mit den Ergebnissen vieler vorangegangener Studien übereinstimmt.19,26,40,55,56]. Dabei manifestiert sich der Einfluss der Fluorexposition auf die Intelligenz im Schulalter hauptsächlich in ihrem Schwellenwert- und Sättigungseffekt, und eine mäßig übermäßige Fluorexposition steht hauptsächlich im Zusammenhang mit dem Verlust hervorragender Intelligenz [26Fluor kann die Blut-Hirn-Schranke überwinden und ins Gehirn eindringen.57], und das angesammelte Fluor wird zu einer Beeinträchtigung der Lernfähigkeit und zu Gedächtnisdefekten führen [58], was zu Nervenschäden im zentralen Nervensystem führen und Kognition, Verhalten und Neuropsychiatrie verändern wird [26,59In dieser Studie wurde die Rolle von Monoamin-Neurotransmittern in den oben genannten Einflusswegen diskutiert. Es wurde festgestellt, dass DA-bezogene Gene den Zusammenhang zwischen Fluorid im Urin und Intelligenzmessung beeinflussen können, wobei insbesondere ANKK1 Taq1A, COMT Val 158 Met und MAOA uVNTR eine hochdimensionale Interaktion mit dem IQ zeigen.56DA wird allgemein als an Lernprozessen, Gedächtnis, der Entwicklung der fluiden Intelligenz und der kognitiven Plastizität von Kindern im Schulalter beteiligt angesehen.60,61Fluor kann die DA-Konzentration im Striatum und Kleinhirn von Ratten beeinflussen und zu einer Veränderung der Dopaminrezeptorexpression führen.62Im Modell dieser Studie korreliert die DA-Konzentration im Serum von Schulkindern positiv mit der Fluoridkonzentration im Trinkwasser in Gebieten mit niedriger Jodversorgung. Die Beziehung zwischen Fluorid im Urin und DA wird durch Schilddrüsenhormone vermittelt, und es wird vermutet, dass eine Veränderung dieses Signalwegs einen Einfluss auf Schulkinder haben könnte. Im Gegensatz zu Fluor ist der Einfluss von Jod auf die Intelligenz von Schulkindern jedoch komplexer, und sowohl Jodmangel als auch Jodüberschuss können die negativen Auswirkungen von Fluor auf die Intelligenz verstärken.17,21Es wird berichtet, dass Jodmangel Schilddrüsenerkrankungen, die durch Fluor verursacht werden, verschlimmern kann.16], und einige Studien deuten darauf hin, dass hohe Jodkonzentrationen die Wirkung von Fluor auf die Schilddrüse verringern können.9,18].

Darüber hinaus ergab diese Studie, dass Schilddrüsenhormone einen direkten Einfluss auf die Intelligenz von Schulkindern haben. TSH und FT3 korrelieren negativ mit dem IQ, während FT4 positiv mit dem IQ korreliert. Erhöhte Serum-TSH-Werte können eine primäre Hypothyreose diagnostizieren, und eine niedrige FT4-Konzentration bei normalem oder niedrigem Serum-TSH-Wert deutet auf eine hypothalamisch-hypophysäre Hypothyreose hin. Die Funktion des hypothalamisch-hypophysären Schilddrüsensystems beeinflusst die intellektuelle Entwicklung von Kindern.63Einige Studien haben außerdem festgestellt, dass die direkte Korrelation zwischen TSH und IQ nicht signifikant ist.40,64] aber ein niedriger FT4-Wert steht tatsächlich im Zusammenhang mit Neurodysplasie bei Kindern [65T3 ist ein Schilddrüsenhormon mit höherer Aktivität. In einer normalen Schilddrüse sind 90 % der Schilddrüsenhormonrezeptoren mit T3 besetzt.66], während der FT3-Wert in einer Gruppe mit jugendlicher bipolarer Störung sogar noch niedriger ist. Der Einfluss des Schilddrüsenhormons auf den IQ erfolgt wahrscheinlich über die Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse (HPG-Achse) [67,68Darüber hinaus können Schilddrüsenhormone die Funktionen von Serotonin und Katecholaminen im Gehirn beeinflussen, und der Serotoninspiegel im Plasma korreliert positiv mit der FT3-Konzentration.69Tierstudien haben gezeigt, dass Schilddrüsenhormone den Serotoninspiegel im zerebralen Kortex über 5-HT erhöhen können.70], und auch andere Neurotransmitter werden von Schilddrüsenhormonen beeinflusst, darunter Dopaminrezeptoren und Signaltransduktionsprozesse sowie Genregulationsmechanismen [71Die noradrenerge Neurotransmissionsaktivität einiger Rezeptoren nimmt im Zustand der Hypothyreose ab, und der Anstieg der Schilddrüsenhormone kann auch deren Fähigkeit zur Reizaufnahme erhöhen.72,73Die Schlussfolgerung der oben genannten Studie stimmt im Wesentlichen mit der dieser Studie überein, d. h., die durch Jod und Fluor verursachten Veränderungen des Schilddrüsenhormonspiegels beeinflussen den Spiegel der Monoamin-Neurotransmitter im Serum von Schulkindern; der Einfluss der Monoamin-Neurotransmitter auf die Emotionen, die Intelligenz und die Kognition von Schulkindern wird jedoch hauptsächlich über die Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse (HPG-Achse) und die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse (HPA-Achse) vermittelt.68Obwohl die Pfadanalyse der Monoamin-Neurotransmitter in dieser Studie keinen direkten Einfluss auf den IQ zeigt, wird sie die Ergebnisse der Intelligenzbewertung indirekt beeinflussen, indem sie die Kognition und Emotion von Kindern im Schulalter beeinflusst.70,71].

Diese Studie weist jedoch einige Einschränkungen auf. Erstens untersuchte sie lediglich die kombinierten Effekte von Jod und Fluor auf die Schilddrüse, Monoamin-Neurotransmitter und den IQ von Schulkindern anhand biochemischer Endoexpositionsindikatoren und Fragebögen. Zwar wurden mögliche Wirkungswege und nichtlineare Zusammenhänge durch statistische Analysen und Modellierungen ermittelt, die zugrundeliegenden Mechanismen dieser Zusammenhänge konnten jedoch nicht erforscht werden. Zukünftige Studien könnten die möglichen Wirkmechanismen von Jod und Fluor mittels In-vitro- und In-vivo-Experimenten untersuchen. Zweitens stammen die Daten dieser Studie hauptsächlich aus einer Querschnittsstudie in Tianjin, China. Es ist möglich, dass die Wechselwirkungen der Effekte von Jod und Fluor auf die Schilddrüsengesundheit und die Intelligenz von Schulkindern in anderen Regionen aufgrund unterschiedlicher Jod- und Fluoraufnahme abweichen. Zukünftig sollen weitere Studiendaten aus verschiedenen Regionen dieses Forschungsfeld bereichern.

5. Schlussfolgerungen

Die Hauptauswirkungen von hohem Jod- und Fluorgehalt im Trinkwasser auf die Gesundheit von Schulkindern zeigen sich in der Intelligenz und der Schilddrüsenfunktion. Die Beeinträchtigung der Schilddrüsenfunktion kann hauptsächlich durch eine Veränderung der Schilddrüsenkapazität aufgrund der Speicherung und Freisetzung von Jod und Fluor durch die Schilddrüse bedingt sein, was wiederum zu einer Veränderung der Schilddrüsenhormone und einem erhöhten Risiko für Schilddrüsenknoten und Kropf führt. Die Beeinträchtigung der Intelligenz kann hauptsächlich mit den oben genannten Veränderungen der Schilddrüse zusammenhängen. Jod und Fluor beeinflussen die Intelligenzbewertung von Schulkindern direkt oder indirekt über Monoamin-Neurotransmitter, indem sie die Veränderungen in der Schilddrüse und den Schilddrüsenhormonen beeinflussen. Sie wirken sich direkt oder indirekt auf die Ergebnisse der Intelligenzbewertung von Schulkindern aus, indem sie Schilddrüsenhormone und Monoamin-Neurotransmitter über die HPG- und HPA-Achse durch die Blut-Hirn-Schranke regulieren.

Zusatzmaterialien

Die folgenden ergänzenden Informationen können unter https://www.mdpi.com/article/10.3390/nu16172913/s1 heruntergeladen werden: Abbildung S1: Normalitätstest quantitativer Variablen; Abbildung S2: Unbereinigtes Modell der RCS-Kurve für Jod im Urin; Abbildung S3: Angepasstes Modell der RCS-Kurve für Jod im Urin; Abbildung S4: Unbereinigtes Modell der RCS-Kurve für Fluorid im Urin; Abbildung S5: Angepasstes Modell der RCS-Kurve für Fluorid im Urin; Tabelle S1: Grundlegende Merkmale der Studienpopulation; Tabelle S2: Mehrfachvergleiche der Differenzfaktoren in den Gruppen mit Jod- bzw. Fluoridgehalt im Trinkwasser; Tabelle S3: Mehrfachvergleiche der Differenzfaktoren in den Gruppen mit Jod- bzw. Fluoridgehalt im Urin; Tabelle S4: Zusammenfassung der Regressionskoeffizienten des Pfadanalysemodells zwischen Schilddrüsenhormonen, Monoamin-Neurotransmittern und IQ bei Schulkindern unter dem kombinierten Einfluss von Jod und Fluorid; Tabelle S5. Zusammenfassung der Regressionskoeffizienten für das Pfadanalysemodell der Faktoren, die die Schilddrüsengesundheit von Schulkindern unter dem kombinierten Einfluss von Jod und Fluorid beeinflussen.

Autorenbeiträge

Konzeptualisierung: SL, YC und HL; Datenaufbereitung: SL und YC; Formale Analyse: SL; Finanzierung: SL, YC und HL; Untersuchung: SL, YC, XY, ZX und PD; Methodik: YC und HL; Projektleitung: YC und HL; Ressourcen: YC und HL; Betreuung: YC und HL; Validierung: SL, YC und HL; Visualisierung: YC; Erstellung des Originalentwurfs: SL und XY; Überarbeitung und Redaktion: SL und XY. Alle Autoren haben die veröffentlichte Version des Manuskripts gelesen und ihr zugestimmt.

Förderung

Diese Arbeit wurde unterstützt von der National Natural Science Foundation of China (Nr. 82173641); vom Wissenschafts- und Technologieprojekt des Gesundheitswesens von Tianjin, China (Nr. TJWJ2022MS045); und vom Tianjin High-Level Personnel Training Program (Nr. TJSQNYXXR-D2-151).

Erklärung des Institutional Review Board

Diese Studie wurde in Übereinstimmung mit der Deklaration von Helsinki durchgeführt und von der Ethikkommission des Tianjin Centre for Disease Control and Prevention (TJCDC2014002; 6. März 2013) genehmigt.

Einverständniserklärung

Diese Studie wurde von der Ethikkommission des Tianjin Centers for Disease Control and Prevention genehmigt und gemäß den ethischen Richtlinien der Deklaration von Helsinki durchgeführt. Alle ausgewählten Kinder gaben nach Einwilligung ihrer Erziehungsberechtigten ihr Einverständnis zur Teilnahme. Von allen Studienteilnehmern wurde eine Einverständniserklärung eingeholt.

Datenverfügbarkeitserklärung

Die in dieser Studie präsentierten Originalbeiträge sind im Artikel und im ergänzenden Material enthalten ; weitere Anfragen können an die entsprechenden Autoren gerichtet werden.

Interessenskonflikte

Die Autoren erklären, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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*
Autoren, an die die Korrespondenz gerichtet werden sollte.
Duenger 2024, 16(17), 2913; https://doi.org/10.3390/nu16172913
Eingegangen: 9. Juli 2024 / Überarbeitet: 22. August 2024 / Angenommen: 24. August 2024 / Veröffentlicht: 31. August 2024
(Dieser Artikel gehört zur Sektion) Mikronährstoffe und die menschliche Gesundheit)

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Liu S, Yu X, Xing Z, Ding P, Cui Y, Liu H. Die Auswirkungen der Exposition gegenüber Jod und Fluor im Trinkwasser auf die Schilddrüsengesundheit und Intelligenz bei Kindern im Schulalter: Eine Querschnittsuntersuchung. Duenger2024; 16(17):2913. https://doi.org/10.3390/nu16172913