Koper is een van de essentiële (vitale) sporenelementen en is een zacht, ductiel overgangsmetaal - zwaar metaal / halfmetaal. Het bevindt zich in de 11e groep van het periodiek systeem, heeft het symbool Cu, atoomnummer 29 en een atoom massa van 63.546.Koper komt voor in de oxidatietoestanden Cu +, Cu2 + en Cu3 +, en wordt in de natuur voornamelijk aangetroffen als Cu + en Cu2 +. In biologische systemen overheerst de tweewaardige oxidatietoestand - Cu2 +. De Latijnse naam "cuprum" is afgeleid van aes cyprium "erts van het eiland Cyprus“, Waar koper werd gewonnen in de oudheid. In de bodem is het sporenelement voornamelijk aanwezig in de vorm van sulfide, arsenaat, chloride en carbonaat. Vanwege zijn uitstekende thermische en elektrische geleidbaarheid, wordt koper voor meer dan 50% gebruikt in de techniek in sanitair en verwarming. Vanuit chemisch oogpunt wordt het gebruikt als katalysator (versneller van chemische reacties). Volgens EU-richtlijnen alleen kopercarbonaat, citraat, gluconaat, sulfaat en koper lysine complex kan worden gebruikt voor voedingsdoeleinden. Bovendien zijn bepaalde koperverbindingen toegestaan als additief volgens de regel "zo veel als nodig, zo min mogelijk" - lat. : quantum satis, qs - bijvoorbeeld volgens de kleurstoffenrichtlijn als kleurstof voor levensmiddelen E 141 Koperhoudende complexen van chlorofylen en chlorofylinen.
Biobeschikbaarheid
Verschillende voedingscomponenten kunnen het kopermetabolisme beïnvloeden door veranderingen in de snelheid van absorptie, uitscheiding, en distributie van Cu in het lichaam. Bijvoorbeeld de gelijktijdige inname van vitamine C (ascorbinezuur), sommige aminozuren, glucose polymeren, eiwitten, fumaarzuur - fumaraat -,oxaalzuur - oxalaat - en andere biologische zuren, zoals citraat, malaat en melk geven, bevordert koper absorptie Ascorbinezuur kan Cu2 + reduceren tot Cu + en dus Cu verhogen absorptieOvermatige concentraties van voedingsvezels, calcium, fosfaat, zink, ijzer, molybdeen, cadmium, sulfide en fytaten of fytinezuur, aan de andere kant, verminderen de opname van koper. De effecten zijn erg uitgesproken voor ijzer en zink Het laatste sporenelement kan leidenenerzijds remming van Cu-transport naar de enterocyten - cellen van de dunne darm slijmvlies of mucosa - en, aan de andere kant, aan intracellulaire binding aan het opslagproteïne metallothioneïne tijdens mucosale passage. Dit voorkomt enerzijds Cu-overbelasting van de cel en anderzijds Cu-transport naar het basolaterale enterocytmembraan en dus opname van Cu in de bloedbaan.dosis administratie of maagzuurremmers of penicillamine kan een negatief effect hebben op de koperaanvoer.
Absorptie
Koper is in de voeding en in het organisme in gebonden vorm aanwezig in plaats van als een vrij ion. De reden hiervoor is de speciale elektronenconfiguratie, waardoor het complexe bindingen kan vormen met biochemisch belangrijke verbindingen, zoals eiwitten. Koper wordt grotendeels geabsorbeerd uit de maag en hoger dunne darm (twaalfvingerige darm Omdat de opnamesnelheid sterk afhankelijk is van de voedingssamenstelling, varieert deze tussen 35 en 70%. Andere auteurs stellen dat het tussen de 20 en meer dan 50% ligt, afhankelijk van het kopergehalte van de dieet. Van moedermelk75% van het koper wordt geabsorbeerd, terwijl uit koemelk slechts ongeveer 23% wordt geabsorbeerd. Dit komt door de Cu in koeien melk is gebonden aan caseïne, een grof coagulerend eiwit dat moeilijk verteerbaar is. In de regel vrouwen melkbevat met 0.3 mg / l veel meer koper dan dat van koeien melk, dat een kopergehalte heeft van slechts 0.09 mg / l. De koperconcentraties in het lichaam worden gereguleerd door de opname en uitscheiding in de darmen aan te passen. Dus bij kopertekort neemt de absorptiesnelheid toe, terwijl bij verhoogd koper, zinkof ijzer aanvoer, wordt verdere opname of uitscheiding van Cu verminderd respectievelijk geblokkeerd. Koperopname kan verklaard worden aan de hand van duale kinetiek. Bij lage concentraties wordt koper geabsorbeerd in de enterocyten van het borstelrandmembraan van de dunne darm door een actief, dwz energieafhankelijk, verzadigbaar transportmechanisme. Bij hogere concentraties domineert passieve diffusie, dwz transport door het enterocytmembraan in de richting van de concentratie gradiënt zonder energietoevoer en membraantransport eiwittenHet mechanisme van koperopname door membraantransporteiwitten - carrier-gemedieerd transport - is nog niet precies opgehelderd. Het is echter duidelijk dat het membraantransporteiwit DCT-1, dat betrokken is bij de opname van zink en ijzer, ook belangrijk is voor de opname van koper in de darmen. Het feit dat DCT-1 zowel door zink en ijzer als door koper en andere metalen wordt gebruikt, verklaart de antagonisme van deze ionen onder extreme omstandigheden. slijmvlies cellen van de dunne darm is gebonden aan metallothioneïne, dat gelokaliseerd is in het cytoplasma. Dit eiwit slaat het geabsorbeerde koper op en geeft het af aan het bloed alleen als dat nodig is. Bovendien kan het overtollig koper ontgiften, dat anders de vorming van zuurstof Het MNK-ATPase, een verzadigbaar dragersysteem, is verantwoordelijk voor de overdracht van Cu van het basolaterale enterocytmembraan naar de bloedbaan. Bij zuigelingen wordt koper echter geabsorbeerd door diffusie en in een nauwelijks verzadigbaar co-transport met water.
Transport en opslag
Geabsorbeerd koper is gebonden in de bloed aan de plasma-eiwitten albumine en transcupreïne en liganden met een laag molecuulgewicht, zoals het aminozuur histidine. Transcupreïne vertegenwoordigt een specifiek Cu-transporteiwit en heeft een hogere affiniteit voor koper dan albumine.Plasma Cu-niveaus zijn ongeveer 0.5-1.5 µg / ml onder normale omstandigheden en zijn 10% hoger bij vrouwen dan bij mannen. Noch voedselopname noch vastend beïnvloedt plasma Cu-niveaus. Om redenen die nog steeds onduidelijk zijn, zijn de plasmaconcentraties van Cu bijna verdubbeld tot verdrievoudigd aan het einde van zwangerschap of na het nemen anticonceptiva (anticonceptiepillen). Serumkoperniveaus blijven verhoogd in:
- infecties
- Glomerulonefritis - een ontsteking, meestal auto-immuun, van de nierlichaampjes (glomeruli) als een belangrijke oorzaak van chronisch nierfalen die dialyse vereist
- Myocardinfarct (hartaanval)
- Thyrotoxicose - verergering van de crisis hyperthyreoïdie (hyperthyreoïdie), die acuut levensbedreigend is vanwege de symptomen.
- Lupus erythematosus - systemische auto-immuunziekte uit de groep van collagenosen.
- Biliaire cirrose - chronisch lever ziekte die leidt tot langzame progressieve vernietiging van de kleine gal kanalen in de lever en uiteindelijk tot cirrose.
- Acuut leukemie - tumorziekte van de bloed cellen, waarin sprake is van een ongecontroleerde vermenigvuldiging van leukocyten (witte bloedcellen).
- Aplastische anemie - een speciale vorm van anemie (anemie), waarbij het aantal bloedcellen afneemt als gevolg van een verworven beenmerg aplasie.
- Toediening van oestrogenen
Verlaagde Cu-plasmaspiegels worden bijvoorbeeld gevonden bij de ziekte Kwashiorkor, een vorm van eiwit ondervoeding Wegens onderaanbod van bepaalde essentiële aminozurener is een afname van albuminemie (hypoalbuminemie) in het bloed en dus een afname van de colloïde osmotische druk. Als gevolg hiervan kan weefselvloeistof - vooral in de buikstreek - niet opnieuw worden geabsorbeerd in de veneuze haarvaten. albumine, en histidine transporteert koper via het portaal ader (vena portae) naar de lever, die het via de hCtr1-drager opneemt. De lever is het centrale orgaan van de koperstofwisseling en de belangrijkste kopervoorraad van het organisme. In hepatocyten (levercellen) wordt koper gedeeltelijk opgeslagen, naar specifieke subcellulaire compartimenten geleid door cytosolische transporteiwitten, chaperones genaamd, en opgenomen in koperafhankelijke enzymen, zoals caeruloplasmine, cytochroom c oxidase of superoxide dismutase. Bijzonder belangrijk is het plasmaproteïne caeruloplasmine. Dit vertoont zowel een enzymfunctie als een specifieke bindings- en transportfunctie voor koper. Net als ferroxidase I is het enzym essentieel voor enerzijds de oxidatie van tweewaardig naar driewaardig ijzer en anderzijds voor de binding van ijzer aan plasma. transferrine Anderzijds wordt een deel van het koper tijdens de synthese van caeruloplasmine in het enzym opgenomen via een koperbindende ATPase die in het Golgi-apparaat is gelokaliseerd en door de lever weer in het bloed wordt afgegeven in de vorm van Cu-caeruloplasmine. hepatocyten worden opgeslagen in metallothioneïne. koper dat in plasma aan caeruloplasmine is gebonden, wordt indien nodig naar verschillende organen en weefsels in het organisme gedistribueerd. Cellulaire opname vindt plaats via membraangebonden Cu-receptoren. Koper is het derde meest voorkomende sporenmetaal in het organisme na ijzer en zink, met een lichaamsgehalte van 80-100 mg. De hoogste concentraties koper worden voornamelijk aangetroffen in lever (15%) en hersenen (10%), gevolgd door hart- en nieren. Spier (40%) en skelet (20%) zijn goed voor ongeveer de helft van de totale inhoud. Slechts 6% van het totale kopergehalte wordt in serum aangetroffen. Hiervan is ongeveer 80 tot 95% in de vorm van Cu caeruloplasmine.Cu distributie bij foetussen en zuigelingen verschilt van die bij volwassenen. Bij de geboorte, de lever en milt zijn goed voor de helft van de lichaamsinventaris. Ten slotte heeft de lever van pasgeborenen een 3-10 keer hogere Cu concentratie dan dat van volwassenen. Deze leverreserves zijn fysiologisch normaal en lijken het kind de eerste paar maanden te beschermen tegen kopertekort.
afscheiding
Naast absorptie is excretie een van de belangrijkste regulerende variabelen voor Cu-homeostase, of het behoud van Cu evenwicht Ongeveer 80% van het overtollige koper wordt uitgescheiden in het gal met de ontlasting. Voor dit doel wordt het sporenelement vrijgegeven door een lysosomale afbraak van de verbinding Cu-metallothioneïne en Cu-caeruloplasmine in respectievelijk hepatocyten en plasma, en aan hun kanaalvormige membraan gebonden aan een Cu-bindende ATPase of parallel met glutathion ( GSH) naar een GSH-afhankelijke transporter. Op deze manier komt koper vrij in de gal en uitgescheiden in de ontlasting in combinatie met eiwitten, galzuren en aminozuren.15% van het overtollige koper wordt via de darmwand in het lumen uitgescheiden en ook in de ontlasting geëlimineerd. Slechts 2-4% wordt via de nieren uitgescheiden in de urine. Bij tubulaire defecten kan het verlies via de nieren met urine aanzienlijk toenemen. Verliezen van koper via de huid zijn variabel en worden geschat op gemiddeld 0.34 mg / d. Een zeer kleine hoeveelheid koper keert via de darm terug naar het organisme enterohepatische circulatie of wordt opnieuw geabsorbeerd.
