Kobber: Effekter på menneskekroppen, hvorfor er det viktig og hvilke prinsipper bør man følge ved inntak?

Kobber er et essensielt sporstoff som er en integrert del av biologiske prosesser i menneskekroppen. Hvilken betydning har kobber, og hvilken funksjon har det? Hvilke matvarer er kilder til kobber, og når bør jeg begrense inntaket?

Hva vet vi om kobber?

Kobber er et naturlig forekommende grunnstoff som finnes i spormengder i miljøet vårt, hovedsakelig i jord, vegetasjon, vann og atmosfæren.

Det er kjent under det kjemiske navnet Cu, som er avledet av det latinske ordet cuprum. Det latinske navnet kommer fra navnet på øya Kypros, ettersom det var der kobber først ble utvunnet.

Kobber er et grunnstoff i gruppe 11 i det periodiske systemet for kjemiske grunnstoffer og befinner seg i 4. periode.

Det er et av edelmetallene, i likhet med de andre grunnstoffene i denne gruppen - gull og sølv.

I ren form er kobber rødbrunt med en klar metallisk glans, og det er et av de få metallene som har en annen naturlig farge enn grå eller sølv.

Det er mykt, formbart og duktilt og har høy termisk og elektrisk ledningsevne (nest høyest etter sølv).

Det reagerer ikke med vann, men reagerer langsomt med oksygen i luft og danner et lag med brunt kobberoksid som beskytter kobberet mot korrosjon.

Etter noen år begynner det å danne seg et grønt lag av kobberoksid på kobberets overflate, noe man ofte kan se på eldre kobberkonstruksjoner, for eksempel Frihetsgudinnen.

Tabellarisk oppsummering av grunnleggende kjemisk og fysisk informasjon om kobber

I naturen er kobber et av de få metallene som forekommer i naturlig form - rent og direkte anvendelig.

Det forekommer også som en del av mange mineraler i form av kobbersulfider (kopperkopyritt, digenitt, bornitt, covellitt, chalkositt), sulfosoler (enargitt) og kobberkarbonater (azuritt, malakitt).

Det faktum at kobber forekommer i sin opprinnelige form, er også grunnen til at det ble kjent og brukt av de tidligste sivilisasjonene. Kobberets historie går tilbake til 9 000 f.Kr.

De største kobberforekomstene finnes i Chile, USA, Peru, Zambia og Kongo.

Kobber til industrielle formål utvinnes primært fra kobbermalm og sekundært gjennom en resirkuleringsprosess.

I dag brukes kobber hovedsakelig i elektroindustrien (som bestanddel i ledninger og kabler), der kobberets ledende egenskaper utnyttes.

Det brukes også til produksjon av mynter, smykker, vannrør, i metallurgien til produksjon av legeringer (bronse, messing) og i arkitekturen.

Det inngår også i landbruksprodukter (gjødsel, fôrtilsetningsstoffer) og trebeskyttelsesmidler (soppdrepende egenskaper). Det brukes til å rense vann (fra alger) eller som pigment.

Hva er den medisinske bruken av kobber?

Kobber har mange bruksområder i medisinen, hovedsakelig på grunn av sin virkning mot bakterier, muggsopp og midd, men også på grunn av sine desinfiserende egenskaper.

Det brukes derfor som bestanddel i mange medisinske materialer, apparater, preparater osv.

Vi kan gi flere eksempler på bruk av kobber innen det medisinske området:

• Del av et belegg med antibakteriell effekt for sårheling
• Gynekologi - intrauterint utstyr med svangerskapsforebyggende effekt.
• Tannpleie - del av tannsement, produksjon av broer og kroner
• Sammensetning av nesespray med desinfiserende effekt
• Behandling av revmatoid artritt
• Desinfeksjon av områder, overflater eller klær i helseinstitusjoner - forebygging av nosokomiale infeksjoner
• Komponent i tekstiler - sokker for å forebygge soppinfeksjoner samt madrasser, madrassunderlag, puter eller tepper med middhemmende effekt
• Kosmetiske kremer og salver
• Komponenter på overflater og emballasje i næringsmiddelindustrien (tilberedning, lagring, transport)
• Åndedrettsmasker med antiviral effekt

Tidligere ble kobber brukt i Egypt og Syria som et middel mot parasitter, oppkast eller som et sammentrekkende middel.

Kjenner du til kobberets biologiske funksjon?

Kobber er det tredje vanligste sporstoffet i menneskekroppen etter jern og sink.

Det finnes i kroppen hovedsakelig i oksidert form som kobberionet Cu+2 eller, i mindre grad, i redusert form som Cu+1.

Det spiller en viktig rolle i mange fysiologiske og biokjemiske prosesser i kroppen som kofaktor for viktige enzymer.

Disse enzymene er også involvert i et stort antall enzymatiske prosesser i kroppen - de katalyserer dem.

Disse inkluderer cellulær respirasjon, produksjon av nevrotransmittere og peptidhormoner, beskyttelse mot frie radikaler og riktig funksjon av elastin, kollagen og keratin.

Andre viktige funksjoner som kobber har i menneskekroppen:

• Det er viktig for å opprettholde jernhomeostasen, og bidrar dermed indirekte til bloddannelse og koagulering.
• Det opprettholder styrken i huden, bindevevet og blodkapillærene.
• Det bidrar til funksjonen til det medfødte immunforsvaret.
• Opprettholder normal skjoldbruskkjertelfunksjon.
• På grunn av sin evne til å ta opp eller avgi elektroner bidrar det til å fjerne frie radikaler. Det har antioksidantegenskaper og dermed også prooksidantegenskaper.
• Det er et kraftig antimikrobielt middel med antibakteriell aktivitet mot Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis og Bacillus subtillis.
• Det har også antivirale effekter mot bronkittvirus og herpes simplex.
• Det kan også drepe sædceller.

Kobber - fra inntak til utskillelse

Kobber er et essensielt sporstoff som er livsnødvendig, men som også kan være giftig.

Regulering av nivåene i kroppen er derfor nødvendig og viktig. Homeostatiske mekanismer er involvert som regulerer opptak, distribusjon, retensjon og utskillelse av kobber.

Opptak

Kobber kommer hovedsakelig inn i kroppen gjennom maten.

Opptaket skjer i miljøet i tynntarmen og i liten grad i magesekken, enten ved diffusjon (spesielt ved høye kobberkonsentrasjoner) eller via transportproteiner (ved lave kobberkonsentrasjoner).

Mengden kobber som tas opp i kroppen, avhenger av forekomsten av kobber i kosten. Ved normalt inntak absorberes 55-75 % av kobberet i kosten.

Opptaket av kobber i mage-tarmkanalen avhenger hovedsakelig av kobberets kjemiske form. Cu+2-ioner reduseres til Cu+1 i tarmcellene fordi det bare er i denne formen de kan passere gjennom cellene.

Opptaket av kobber kan også påvirkes av visse komponenter i kosten.

Disse stoffene kan redusere kobberets løselighet og dermed biotilgjengeligheten. Det kan for eksempel dreie seg om fiber, fytater, vitamin C eller visse sukkerarter. Det er bare hvis de inntas i for store mengder at det er fare for redusert kobberopptak.

Noen matvarekomponenter konkurrerer med kobber om binding til transportproteiner, for eksempel sink og kadmium.

Omvendt øker biotilgjengeligheten av kobber ved høyt proteininntak.

Fordeling og metabolisme

Når kobber er absorbert i blodet, fordeles det raskt til de stedene der det trengs (spesielt for enzymproduksjon).

Fordelingen fra blodcellene styres av et protein kjent som ATP7A eller Menkes-proteinet. Kobber transporteres fra blodcellene ved å binde seg til transportproteinet albumin, transcuprein eller aminosyrer.

På grunn av kobberets svært reaktive natur og risiko for skade på kroppen, finnes det ikke som et fritt ion i cellene, men alltid i bundet form.

Menkes-proteinet distribuerer kobber til Golgi-apparatet (der det danner proteinenzymer) og, ved økende konsentrasjoner, til pellets.

Pecenum er det viktigste lagringsorganet for kobber.

Menkes protein spiller også en nøkkelrolle i transporten av kobber over morkaken og blod-hjerne-barrieren, noe som er avgjørende for utviklingen av barnet (spesielt hjernen).

Kobber bindes til proteinet ceruloplasmin i leveren og frigjøres i blodet. Denne prosessen med binding og frigjøring i blodet styres igjen av et protein som kalles ATP7B eller Wilsons protein.

Omtrent 90 % av kobberet i blodet er bundet til ceruloplasmin, og det er ceruloplasminet som er ansvarlig for å transportere kobberet til vevet der det trengs.

Det totale kobberinnholdet i kroppen er ca. 70-80 mg. 10 % av denne mengden finnes i blodet og 90 % i vevet.

Under normale forhold finnes de høyeste konsentrasjonene av kobber i galle, lever, hjerne, hjerte, bein og nyrer.

Kobbernivået i blodet varierer noe etter kjønn, fra 0,614 til 0,970 mg/l hos menn og økende med alderen, og fra 0,694 til 1,030 mg/l hos kvinner.

Utskillelse

Regulering av kobberutskillelsen er den viktigste mekanismen for å opprettholde homeostase og fysiologiske nivåer av kobber i kroppen.

Hovedveien for utskillelse av kobber fra kroppen er via levercellene til gallen (opptil 98 %). Gallen skilles deretter ut i tarmen, og kobberet skilles til slutt ut i avføringen.

Transporten av kobber fra leveren til gallen styres igjen av ATP7B-proteinet (Wilson-proteinet). Dette proteinet forhindrer overdreven opphopning av kobber i kroppen.

Andre utskillelsesveier er via urin eller slimhinneceller, men mengden kobber som skilles ut på disse måtene, er ubetydelig.

Utskillelsen av kobber går relativt langsomt (bare 10 % på 72 timer), og et for høyt kobberinntak utgjør derfor en stor helserisiko på grunn av kobberets begrensede utskillelsespotensial.

Hvilke kobberkilder finnes i kosten?

Kobber kommer inn i kroppen gjennom mat, legemidler og kosttilskudd. Kroppen er ikke i stand til å syntetisere kobber på egen hånd.

Det er nødvendig for kroppen å få i seg kobber med jevne mellomrom, da den ikke har noe eget system for å lagre det.

Matvarer med relativt høyt kobberinnhold inkluderer sopp, frukt, grønnsaker (spesielt grønne bladgrønnsaker, avokado, grønne oliven), kornprodukter, nøtter, solsikkefrø, kjøtt (spesielt organer - lever), fisk og sjømat (skalldyr), men også sort pepper og kakao.

Kobber kan interagere med grunnstoffer som jern, sink, molybden, svovel, selen og vitamin C. Denne interaksjonen fører vanligvis til redusert kobberopptak.

Når det gjelder kosttilskudd, er kobber tilgjengelig som en enkelt ingrediens eller som en del av multivitamintilskudd - oftest som kobbersulfat.

Behovet for kobbertilskudd i form av kosttilskudd bør alltid diskuteres med en lege. Overdreven bruk av kosttilskudd fører til forstyrrelser i de fysiologiske kobbernivåene.

Hva er anbefalt daglig inntak av kobber?

Det er ikke fastsatt noen anbefalinger for gjennomsnittlig daglig inntak av kobber på grunn av mangel på data.

Den europeiske myndighet for næringsmiddeltrygghet publiserer imidlertid verdier for et adekvat inntak av kobber. Et adekvat inntak er en gjennomsnittsverdi basert på observasjoner. Det antas å være tilstrekkelig for befolkningens behov.

I tillegg finnes det også en øvre grense for kobberinntak som fortsatt er akseptabelt for mennesker. Denne grensen representerer det maksimale daglige langtidsinntaket av kobber fra alle kilder der det ikke er noen risiko for negative helseeffekter.

Tabellarisk oppsummering av adekvat daglig inntak og øvre grense for inntak av kobber etter alder

Forstyrrelser i kobberhomeostasen i kroppen

Det er viktig å holde kobbernivåene innenfor det fysiologiske området for å opprettholde kroppens helse og funksjon.

I denne forbindelse er reguleringsmekanismene som letter homeostasen - spesielt reguleringen av kobberinntak og -utskillelse - det viktigste elementet.

Ethvert avvik eller forstyrrelse i disse mekanismene kan være en potensiell årsak til kobbermangel i kroppen eller, tvert imot, til overdreven opphopning av kobber.

Hva er konsekvensene av kobbermangel?

Det er viktig å merke seg at kobbermangel er en relativt sjelden tilstand hos mennesker.

De vanligste årsakene til kobbermangel er lavt inntak gjennom kosten eller absorpsjonsproblemer.

Personer som er i faresonen for å utvikle en slik mangel, er blant annet:

• nyfødte med lav fødselsvekt
• spedbarn som får kumelk
• gravide og ammende kvinner
• pasienter som får total parenteral ernæring (ernæring gitt i en blodåre)
• pasienter med spiseforstyrrelser, malabsorpsjonssyndrom eller Crohns sykdom
• pasienter med diabetes, kroniske alkoholikere og vegetarianere
• personer som regelmessig tar syrenøytraliserende midler (legemidler som reduserer surhetsgraden i magesaften).

Synlige eller merkbare symptomer på kobbermangel er svakhet, tretthet, tap av pigment (spesielt i håret), hudutslett, uregelmessig hjerterytme og lav kroppstemperatur.

Systemiske symptomer omfatter svekkede blodårer som fører til økte blødninger og blåmerker, benmargs- (osteoporose) og leddlidelser, eller utilstrekkelig skjoldbruskkjertelfunksjon.

Det er også økt mottakelighet for infeksjoner (på grunn av redusert antall hvite blodlegemer) og mangel på røde blodlegemer (anemi).

Utilstrekkelig kobberinntak under svangerskapet fører senere til utvikling av vedvarende nevrologiske og immunologiske forstyrrelser hos barnet.

Hva er konsekvensene av kobberoverskudd?

Selv om kobber er et essensielt grunnstoff for kroppen, kan det også være farlig. Opphopning av kobber fører til mange negative effekter.

Akutt og kronisk kobbertoksisitet er relativt sjelden og skyldes oftest ulykker, miljøforurensning eller medfødte metabolismefeil.

Symptomer på akutt kobberoverdose er fordøyelsesproblemer som kvalme, oppkast (noen ganger med blod), magesmerter eller svie, metallsmak i munnen, irritasjon eller betennelse i mage og tarm og blødninger i fordøyelseskanalen.

Kobber er sterkt irriterende for mage-tarmkanalen, og i høye doser forårsaker det irritasjon og skader på slimhinnene i mage-tarmkanalen og gir den karakteristiske blågrønne fargen.

Det forårsaker også skader på hud (urticaria, utslett), nyrer og lever (gulsott), blod i urinen og luftveisproblemer.

Systemiske symptomer omfatter slapphet, depresjon i sentralnervesystemet, muskelskader, økt blodtrykk, nedbrytning av røde blodlegemer og tilhørende mangeltilstander.

Innånding av kobberholdige damper fører til irritasjon av slimhinnene i munn, øyne og nese, samt tørr hals, feber, frysninger, hodepine og muskelsmerter. Allergiske reaksjoner kan oppstå når kobber kommer i kontakt med huden.

Symptomer på langvarig for høyt inntak av kobber er hovedsakelig fordøyelsesproblemer som kvalme, oppkast og magesmerter. Etter hvert oppstår lever-, nyre- og hjerneskader, immun- og blodsykdommer.

Personer som står i fare for å utvikle kronisk kobbertoksisitet er:

• pasienter som gjennomgår dialyse ved hjelp av kobberslanger
• personer som er i langvarig kontakt med kobberbaserte plantevernmidler
• spedbarn som får langvarig total parenteral ernæring

Medfødte feil i kobbermetabolismen

De vanligste sykdommene som er forbundet med defekter i kobbermetabolismen i kroppen, er Menkes sykdom og Wilsons sykdom.

Begge er sjeldne medfødte sykdommer.

Menkes sykdom skyldes en defekt i ATP7A-proteinet (Menkes-proteinet) på grunn av en mutasjon i genet som koder for syntesen av proteinet.

Fordi dette proteinet styrer fordelingen av kobber fra blodcellene til blodet, fører mangel på dette proteinet også til kobbermangel i kroppen og dermed redusert funksjon av kobberavhengige enzymer.

Dette omfatter enzymer som ceruloplasmin, cytokrom c-oksidase, tyrosinase osv.

Sykdommen rammer hovedsakelig gutter og manifesterer seg i tidlig barndom (allerede noen uker etter fødselen). Prognosen for sykdommen er ugunstig. Pasientene dør vanligvis innen tre år etter fødselen.

Menkes sykdom fører til forsinket vekst og utvikling (også mentalt), hjerneskade, psykisk utviklingshemning og alvorlige nevrologiske forstyrrelser. Den skader også bindevev, blodårer og knokler (brudd, benskjørhet).

Symptomene er karakteristisk hårutseende (svært små krøller og redusert pigmentering - vanligvis grått hår), redusert muskelspenning, slapt ansikt eller kramper.

En annen medfødt feil i kobbermetabolismen er Wilsons sykdom.

Dette er en progressiv sykdom som kjennetegnes av nedsatt transport og overdreven opphopning av kobber i organer og vev.

Årsaken til disse endringene er en defekt i ATP7B-proteinet (Wilson-proteinet), også på grunn av en mutasjon i genet som koder for syntesen av det.

Dette proteinet finnes hovedsakelig i leveren og er ansvarlig for å binde kobber til proteinet ceruloplasmin og for utskillelsen av kobber fra kroppen gjennom gallen.

Mangel på ATP7B-protein fører til akkumulering av frie kobberfraksjoner i leveren, noe som kan føre til skrumplever. Kobber akkumuleres også i andre vev som hjerne, hornhinne, nyrer osv.

Denne opphopningen fører til hjerneskader, personlighetsforandringer, blodproppsproblemer, anemi, nervesykdommer, nyresykdommer og gulsott.

En karakteristisk manifestasjon av Wilsons sykdom og avleiringen av kobber i vevet er dannelsen av en gullbrun ring rundt hornhinnens periferi - Kayser-Fleischer-ringen.

Andre symptomer er muskelsvakhet, muskelstivhet (spesielt i armene), langsommere bevegelser, svimmelhet og ørhet.

Behandlingen av Menkes sykdom består av intravenøs kobber (injiseres i en blodåre). Tidlig diagnose og daglige injeksjoner kan forebygge nerveskader og forlenge livet til den som rammes.

Målet med behandlingen av Wilsons sykdom er å eliminere kobberopptaket gjennom mage-tarmkanalen. Dette oppnås oftest på følgende måter:

• Administrering av sink som motgift: Sink konkurrerer med kobber om å binde seg til transportproteiner i tarmspaltene og blokkerer dermed kobberopptaket.
• Administrering av kelateringsmidler som binder kobber til uabsorberbare komplekser, for eksempel D-penicillamin.
• Endring av kostholdet for å utelukke matvarer med høyt kobberinnhold.

Ved tidlig diagnostisering av Wilsons sykdom og adekvat behandling kan pasientene leve et normalt liv, i motsetning til den dødelige Menkes sykdom.

Andre kobberrelaterte sykdommer

Forstyrrelser i kobberhomeostasen fører også til oksidativt stress og dermed dannelse av frie radikaler som er skadelige for kroppen.

Dannelsen av frie radikaler kan bidra til utviklingen av alvorlige nevrologiske lidelser som Alzheimers sykdom og Creutzfeldt-Jakobs sykdom.

Kobber er også knyttet til utvikling av kreft. Kobberkonsentrasjonen i blodet er ofte betydelig forhøyet ved forekomst av kreft og korrelerer med forekomst, utvikling, størrelse og progresjon av svulster.

I forbindelse med kobber kan vi også nevne en sykdom som kjennetegnes av redusert forekomst av det kobberholdige enzymet ceruloplasmin i blodet. Vi snakker om aceruloplasminemi.

Selv om denne lidelsen ikke forårsaker vesentlige endringer i selve kobbermetabolismen, er den årsaken til overdreven og skadelig opphopning av jern i leveren og andre organer.