Koper: Effecten op het menselijk lichaam. Waarom is het belangrijk? Welke principes voor inname moeten worden gevolgd?

Koper is een essentieel spoorelement dat een integraal onderdeel is van biologische processen in het menselijk lichaam. Wat is het belang van koper en wat is zijn functie? Welke voedingsmiddelen zijn bronnen van koper en wanneer moet ik mijn inname beperken?

Wat weten we over koper?

Koper is een natuurlijk voorkomend element dat in sporenhoeveelheden aanwezig is in onze omgeving, meestal in de bodem, vegetatie, water en de atmosfeer.

Het is bekend onder de chemische naam Cu, wat is afgeleid van het Latijnse woord cuprum. Deze Latijnse naam komt van de naam van het eiland Cyprus, omdat hier voor het eerst koper werd gedolven.

Koper is een element uit groep 11 van het periodiek systeem van chemische elementen en komt voor in de 4e periode.

Het is een van de edele metalen, net als de andere elementen van deze groep - goud en zilver.

In zuivere vorm is koper roodbruin gekleurd met een heldere metaalglans. Het is een van de weinige metalen die van nature een andere kleur hebben dan grijs of zilver.

Het is zacht, kneedbaar en buigzaam en heeft een hoog thermisch en elektrisch geleidingsvermogen (na zilver het hoogste).

Het reageert niet met water, maar door een langzame reactie met zuurstof in de lucht vormt het een laagje bruin koperoxide, dat koper beschermt tegen corrosie.

Na een paar jaar begint zich een groene laag koperoxide te vormen op het koperoppervlak. Dit is vaak te zien op oudere koperen constructies, zoals het Vrijheidsbeeld.

Een overzicht in tabelvorm van chemische en fysische basisinformatie over koper

In de natuur is koper een van de weinige metalen die in hun natuurlijke vorm - puur en direct bruikbaar - voorkomen.

Het komt ook voor als onderdeel van veel mineralen in de vorm van kopersulfiden (chalcopyriet, digeniet, borniet, covelliet, chalcociet), sulfosolen (enargiet) en kopercarbonaten (azuriet, malachiet).

Het feit dat koper in zijn oorspronkelijke vorm voorkomt, is ook de reden waarom het bekend was en gebruikt werd door de vroegste beschavingen. De geschiedenis van het gebruik van koper gaat terug tot 9 000 voor Christus.

De grootste koperafzettingen worden gevonden in Chili, de VS, Peru, Zambia en Congo.

Koper voor industriële doeleinden wordt voornamelijk gewonnen uit koperertsen en secundair via een recyclingproces.

Momenteel wordt koper voornamelijk gebruikt in de elektrische industrie (als onderdeel van draden en kabels), waar de geleidende eigenschappen worden benut.

Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van munten, sieraden, waterleidingen, in de metallurgie voor de productie van legeringen (brons, messing) en in de architectuur.

Het is ook een bestanddeel van landbouwproducten (meststoffen, voederadditieven) en houtconserveringsmiddelen (schimmelwerende eigenschappen). Het wordt gebruikt om water te zuiveren (van algen) of als pigment.

Wat zijn de medische toepassingen van koper?

In de geneeskunde wordt koper op zeer veel verschillende manieren gebruikt, voornamelijk vanwege de werking tegen bacteriën, schimmels, mijten en ook vanwege de desinfecterende eigenschappen.

Daarom wordt het gebruikt als bestanddeel van veel medische materialen, apparaten, preparaten, enz.

We kunnen verschillende voorbeelden geven van het gebruik van koper op medisch gebied:

• Deel van een bedekking met antibacteriële werking voor wondgenezing
• Gynaecologie - intra-uteriene hulpmiddelen met anticonceptieve werking
• Tandheelkunde - onderdeel van tandheelkundig cement, productie van bruggen en kronen
• Samenstelling van neussprays met desinfecterende werking
• Behandeling van reumatoïde artritis
• Desinfectie van ruimtes, oppervlakken of kleding in zorginstellingen - preventie van nosocomiale infecties
• Bestanddeel van textiel - sokken ter voorkoming van schimmelinfecties evenals matrassen, matrasbeschermers, kussens of tapijten met een anti-mijtwerking
• Cosmetische crèmes en zalven
• Bestanddeel van oppervlakken en verpakkingen in de voedingsindustrie (voedselbereiding, opslag, transport)
• Ademmaskers met antivirale werking

Vroeger werd koper in Egypte en Syrië gebruikt als antiparasitair, braakwerend of samentrekkend middel.

Ken je de biologische functie van koper?

Koper is na ijzer en zink het meest voorkomende spoorelement in het menselijk lichaam.

Het wordt in het lichaam voornamelijk gevonden in de geoxideerde vorm van Cu+2 - koperion of, in mindere mate, in de gereduceerde vorm van Cu+1.

Het speelt een belangrijke rol in veel fysiologische en biochemische processen van het organisme als cofactor van belangrijke enzymen.

Deze enzymen zijn ook betrokken bij een groot aantal enzymatische processen in het lichaam - ze katalyseren ze.

Hiertoe behoren celademhaling, de productie van neurotransmitters en peptidehormonen, bescherming tegen vrije radicalen of de goede werking van elastine, collageen en keratine.

Andere belangrijke functies van koper in het menselijk lichaam:

• Het is belangrijk voor het behoud van ijzerhomeostase, waardoor het indirect bijdraagt aan bloedvorming en stolling.
• Het onderhoudt de sterkte van de huid, bindweefsels en bloedvaten.
• Het draagt bij aan de functie van het aangeboren immuunsysteem.
• Onderhoudt een normale schildklierfunctie.
• Door zijn vermogen om elektronen te accepteren of af te staan, draagt het bij aan het opruimen van vrije radicalen. Het heeft antioxiderende en op zijn beurt pro-oxiderende eigenschappen.
• Het is een krachtig antimicrobieel middel en heeft een antibacteriële werking tegen Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis en Bacillus subtillis.
• Het heeft ook antivirale effecten tegen bronchitisvirus en herpes simplex.
• Het kan ook sperma doden.

Koper - van opname tot uitscheiding

Koper is een essentieel spoorelement dat essentieel is voor het leven, maar ook giftig kan zijn.

Daarom is het noodzakelijk en essentieel om het kopergehalte in het lichaam te reguleren. Er zijn homeostatische mechanismen betrokken die de opname, distributie, retentie en uitscheiding van koper regelen.

Absorptie

Koper komt voornamelijk via de voeding het lichaam binnen.

Absorptie vindt plaats in de omgeving van de dunne darm en in kleine mate in de maag, ofwel door diffusie (vooral bij hoge koperconcentraties) of via transporteiwitten (bij lage koperconcentraties).

De hoeveelheid koper die in het lichaam wordt geabsorbeerd, hangt af van de aanwezigheid van koper in de voeding. Bij een normale inname wordt 55-75% van het koper in de voeding geabsorbeerd.

De absorptie van koper in het maagdarmkanaal hangt voornamelijk af van de chemische vorm. Cu+2-ionen worden in de darmcellen gereduceerd tot Cu+1, omdat ze alleen in deze vorm de cellen kunnen passeren.

De absorptie van koper kan ook worden beïnvloed door bepaalde voedingsbestanddelen.

Deze stoffen kunnen de oplosbaarheid van koper verminderen en daarmee de biologische beschikbaarheid ervan. We hebben het dan bijvoorbeeld over vezels, fytaten, vitamine C of bepaalde suikers. Er is alleen een risico van verminderde koperopname als ze in te grote hoeveelheden worden ingenomen.

Sommige voedingsbestanddelen concurreren met koper voor binding aan transporteiwitten, zoals zink en cadmium.

Omgekeerd wordt de biologische beschikbaarheid van koper verhoogd door een hoge eiwitinname.

Distributie en metabolisme

Eenmaal geabsorbeerd in de bloedbaan, wordt koper snel gedistribueerd naar de plaatsen waar het nodig is (vooral voor de productie van enzymen).

De distributie vanuit bloedcellen wordt geregeld door een eiwit dat bekend staat als ATP7A of Menkes-eiwit. Koper wordt uit bloedcellen getransporteerd door binding aan het transporteiwit albumine, transcuprein of aminozuren.

Vanwege de zeer reactieve aard en het risico op schade aan het lichaam, wordt koper niet als een vrij ion in cellen aangetroffen, maar altijd in een gebonden vorm.

Het Menkes eiwit distribueert koper naar het Golgi-apparaat (waar het eiwit enzymen vormt) en, in het geval van toenemende concentraties, naar de pellets.

Het pecenum is het belangrijkste opslagorgaan voor koper.

Menke's eiwit speelt ook een sleutelrol in het transport van koper door de placenta en de bloed-hersenbarrière. Dit is essentieel voor de ontwikkeling van de baby (vooral de hersenen).

Koper bindt zich in de lever aan het eiwit ceruloplasmine en komt vrij in de bloedbaan. Dit proces van binden en vrijgeven in het bloed wordt weer geregeld door een eiwit dat bekend staat als ATP7B of Wilson's eiwit.

Ongeveer 90% van het koper in het bloed is gebonden aan ceruloplasmine. Het is ceruloplasmine dat vervolgens verantwoordelijk is voor het transport van het koper naar de weefsels waar het nodig is.

Het totale kopergehalte in het lichaam is ongeveer 70-80 mg. 10% hiervan bevindt zich in het bloed en 90% in de weefsels.

Onder normale omstandigheden bevinden de hoogste koperconcentraties zich in de gal, lever, hersenen, hart, botten en nieren.

Het koperniveau in het bloed verschilt enigszins per geslacht, variërend van 0,614 tot 0,970 mg/l bij mannen en toenemend met de leeftijd, en van 0,694 tot 1,030 mg/l bij vrouwen.

Uitscheiding

Regulering van de koperuitscheiding is het belangrijkste mechanisme voor het handhaven van de homeostase en fysiologische niveaus van koper in het lichaam.

De belangrijkste route voor uitscheiding van koper uit het lichaam is via de levercellen in de gal (tot 98%). De gal wordt vervolgens uitgescheiden in de darmen en koper wordt uiteindelijk uitgescheiden in de feces.

Het transport van koper van de lever naar de gal wordt weer geregeld door het ATP7B eiwit (Wilson eiwit). Dit eiwit voorkomt overmatige ophoping van koper in het lichaam.

Andere routes van uitscheiding zijn via de urine of slijmvliezen, maar de hoeveelheid koper die via deze routes wordt uitgescheiden is te verwaarlozen.

De uitscheiding van koper is een relatief langzaam proces (slechts 10% in 72 uur). Een te hoge koperinname vormt daarom een groot gezondheidsrisico, gezien het beperkte uitscheidingspotentieel.

Wat zijn de voedingsbronnen van koper?

Koper komt het lichaam binnen via de voeding of via medicijnen en supplementen. Het lichaam kan zelf geen koper aanmaken.

Het menselijk lichaam moet regelmatig koper opnemen, omdat het geen specifiek systeem heeft om het op te slaan.

Voedingsmiddelen met een relatief hoog kopergehalte zijn paddenstoelen, fruit, groenten (vooral groene bladgroenten, avocado's, groene olijven), granen, noten, zonnebloempitten, vlees (vooral organen - lever), vis en zeevruchten (schelpdieren), maar ook zwarte peper en cacao.

Koper kan een wisselwerking aangaan met elementen zoals ijzer, zink, molybdeen, zwavel, selenium of vitamine C. Deze wisselwerking leidt meestal tot een verminderde koperabsorptie.

In het geval van voedingssupplementen is koper verkrijgbaar als afzonderlijk ingrediënt of als onderdeel van multivitaminesupplementen - meestal als kopersulfaat.

De noodzaak van kopersupplementen in de vorm van voedingssupplementen moet altijd worden besproken met een arts. Overmatig gebruik van supplementen leidt tot verstoringen in de fysiologische koperniveaus.

Wat is de aanbevolen dagelijkse inname van koper?

Aanbevelingen voor de gemiddelde dagelijkse inname van koper zijn niet vastgesteld vanwege een gebrek aan gegevens.

De Europese Autoriteit voor Voedselveiligheid (EFSA) publiceert echter waarden voor een adequate inname van koper. Een adequate inname is een gemiddelde waarde gebaseerd op waarnemingen en wordt verondersteld voldoende te zijn voor de behoeften van de bevolking.

Daarnaast is er ook een bovengrens voor de inname van koper die nog aanvaardbaar is voor de mens. Deze grens staat voor de maximale dagelijkse inname van koper op de lange termijn uit alle bronnen waarbij er geen risico is op nadelige gevolgen voor de gezondheid.

Overzicht in tabelvorm van adequate dagelijkse inname en bovengrens van inname van koper naar leeftijd

Stoornissen van de koperhomeostase in het lichaam

Het handhaven van koperniveaus binnen het fysiologische bereik is essentieel voor het behoud van de gezondheid en het goed functioneren van het lichaam.

In dit opzicht zijn de regulerende mechanismen die de homeostase bevorderen - in het bijzonder de regulering van de koperopname en -uitscheiding - het belangrijkste element.

Elke afwijking of verstoring in het functioneren van deze mechanismen kan een potentiële oorzaak zijn van kopertekort in het lichaam of juist van overmatige accumulatie.

Wat zijn de gevolgen van een kopertekort?

Het is belangrijk op te merken dat kopertekort een relatief zeldzame aandoening is bij mensen.

De meest voorkomende oorzaken van een kopertekort zijn een lage inname via de voeding of absorptieproblemen.

Mensen die een risico lopen op een dergelijk tekort zijn onder andere

• pasgeborenen met een laag geboortegewicht
• zuigelingen die koemelk krijgen
• zwangere vrouwen en vrouwen die borstvoeding geven
• patiënten die totale parenterale voeding krijgen (voeding die in een ader wordt toegediend)
• patiënten met eetstoornissen, malabsorptiesyndroom of de ziekte van Crohn
• patiënten met diabetes, chronische alcoholdrinkers, vegetariërs
• mensen die regelmatig maagzuurremmers gebruiken (medicijnen die de zuurgraad van maagsap verlagen)

Zichtbare of merkbare symptomen van kopertekort zijn zwakte, vermoeidheid, pigmentverlies (vooral van het haar), huiduitslag, onregelmatige hartslag, lage lichaamstemperatuur.

Systemische symptomen zijn onder andere verzwakte bloedvaten die leiden tot meer bloedingen en blauwe plekken, beenmerg- (osteoporose) en gewrichtsaandoeningen, of een ontoereikende schildklierfunctie.

Er is ook een verhoogde vatbaarheid voor infecties (door een verminderd aantal witte bloedcellen) en een tekort aan rode bloedcellen (bloedarmoede).

Onvoldoende koperinname tijdens de zwangerschap leidt vervolgens tot de ontwikkeling van hardnekkige neurologische en immunologische stoornissen bij het kind.

Wat zijn de gevolgen van een koperoverschot?

Hoewel koper een essentieel element is voor het lichaam, kan het ook gevaarlijk zijn. Ophoping ervan leidt tot veel nadelige effecten.

Acute en chronische kopertoxiciteit is relatief zeldzaam en wordt meestal veroorzaakt door ongelukken, milieuverontreiniging of aangeboren stofwisselingsfouten.

Symptomen van acute overdosis koper zijn spijsverteringsproblemen zoals misselijkheid, braken (soms met bloed), buikpijn of een branderig gevoel, metaalsmaak in de mond, irritatie of ontsteking van maag en darmen en bloedingen in het spijsverteringskanaal.

Koper is een sterk irriterend middel voor het maagdarmkanaal. In hoge doses veroorzaakt het irritatie en schade aan het slijmvlies van het maagdarmkanaal en veroorzaakt het de karakteristieke blauwgroene verkleuring.

Het veroorzaakt ook schade aan de huid (urticaria, huiduitslag), nieren en lever (geelzucht), bloed in de urine en ademhalingsproblemen.

Systemische symptomen zijn lethargie, depressie van het centrale zenuwstelsel, spierschade, verhoogde bloeddruk, afbraak van rode bloedcellen en bijbehorende tekorten.

Inademing van koperhoudende dampen leidt tot irritatie van de slijmvliezen van de mond, ogen en neus, evenals een droge keel, koorts, rillingen, hoofdpijn en spierpijn. Allergische reacties kunnen optreden wanneer koper in contact komt met de huid.

Symptomen van langdurige overmatige koperinname zijn voornamelijk spijsverteringsproblemen zoals misselijkheid, braken en buikpijn. Geleidelijk aan treden lever-, nier- en hersenschade, immuun- en bloedstoornissen op.

Mensen die een risico lopen op het ontwikkelen van chronische kopertoxiciteit zijn

• patiënten die dialyse ondergaan met behulp van koperen slangen
• mensen die langdurig in contact komen met pesticiden op basis van koper
• zuigelingen die langdurig totale parenterale voeding krijgen

Aangeboren fouten in het kopermetabolisme

De meest voorkomende ziekten die in verband worden gebracht met defecten in het kopermetabolisme in het lichaam zijn de ziekte van Menkes en de ziekte van Wilson.

Beide zijn zeldzame aangeboren aandoeningen.

De ziekte van Menkes wordt veroorzaakt door een defect in het ATP7A-eiwit (Menkes-eiwit) als gevolg van een mutatie in het gen dat codeert voor de synthese ervan.

Omdat dit eiwit de distributie van koper vanuit bloedcellen naar het bloed regelt, veroorzaakt een tekort aan dit eiwit ook een kopertekort in het lichaam en daarmee gepaard gaande verminderde functie van koperafhankelijke enzymen.

Dit omvat enzymen zoals ceruloplasmine, cytochroom c oxidase, tyrosinase, enz.

De ziekte treft voornamelijk jongens en manifesteert zich in de vroege kindertijd (al enkele weken na de geboorte). De prognose van de ziekte is ongunstig. Patiënten overlijden meestal binnen drie jaar na de geboorte.

De ziekte van Menkes veroorzaakt vertraagde groei en ontwikkeling (ook mentaal), hersenbeschadiging, mentale retardatie en ernstige neurologische aandoeningen. De ziekte beschadigt ook bindweefsel, bloedvaten en botten (breuken, osteoporose).

Symptomen zijn karakteristieke haaruiterlijk (zeer kleine krullen en verminderde pigmentatie - meestal grijs haar), verminderde spierspanning, slap gezicht of toevallen.

Een andere aangeboren fout in de kopermetabolisme is de ziekte van Wilson.

Dit is een progressieve ziekte die wordt gekenmerkt door verminderd transport en overmatige ophoping van koper in organen en weefsels.

De oorzaak van deze veranderingen is een defect in het ATP7B-eiwit (Wilson-eiwit), ook als gevolg van een mutatie in het gen dat codeert voor de synthese ervan.

Dit eiwit bevindt zich voornamelijk in de lever en is verantwoordelijk voor het binden van koper aan het eiwit ceruloplasmine en ook voor de uitscheiding van koper uit het lichaam via de gal.

Gebrek aan ATP7B-eiwit veroorzaakt de ophoping van vrije koperfracties in de lever, wat leidt tot cirrose. Koper hoopt zich ook op in andere weefsels zoals de hersenen, het hoornvlies, de nieren, enz.

Deze ophoping veroorzaakt hersenbeschadiging, persoonlijkheidsverandering, bloedstollingsproblemen, bloedarmoede, zenuwaandoeningen, nieraandoeningen of geelzucht.

Een kenmerkend verschijnsel van de ziekte van Wilson en de afzetting van koper in de weefsels is de vorming van een goudbruine ring rond de periferie van het hoornvlies - de Kayser-Fleischer ring.

Andere symptomen zijn spierzwakte, spierstijfheid (vooral in de armen), vertraagde bewegingen, duizeligheid en duizeligheid.

De behandeling voor de ziekte van Menkes bestaat uit intraveneus koper (geïnjecteerd in een ader). Een vroege diagnose en dagelijkse injecties kunnen zenuwschade voorkomen en het leven van de getroffen patiënt verlengen.

Het doel van de behandeling van de ziekte van Wilson is om de koperopname via het maagdarmkanaal te elimineren. Dit wordt meestal op de volgende manieren bereikt:

• Toediening van zink als tegengif. Zink concurreert met koper voor binding aan transporteiwitten in de darmspleten, waardoor de absorptie wordt geblokkeerd.
• Toediening van chelaatvormers. Deze binden koper in onoplosbare complexen zoals D-penicillamine.
• Aanpassing van het dieet om voedingsmiddelen met een hoog kopergehalte uit te sluiten.

Met een vroege diagnose van de ziekte van Wilson en een adequate behandeling kunnen patiënten een normaal leven leiden, in tegenstelling tot de dodelijke ziekte van Menkes.

Andere koper-gerelateerde ziekten

Verstoringen in de koperhomeostase leiden ook tot oxidatieve stress en de daarmee gepaard gaande vorming van vrije radicalen die schadelijk zijn voor het lichaam.

De vorming van vrije radicalen kan bijdragen aan de ontwikkeling van ernstige neurologische aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer of de ziekte van Creutzfeldt-Jakob.

Koper wordt ook in verband gebracht met de ontwikkeling van kanker. De koperconcentraties in het bloed zijn vaak aanzienlijk verhoogd bij de aanwezigheid van kanker en correleren met de incidentie, ontwikkeling, grootte en progressie van tumoren.

In verband met koper kunnen we ook een aandoening noemen die wordt gekenmerkt door een verminderde aanwezigheid van het koperhoudende enzym ceruloplasmine in het bloed. We spreken dan van aceruloplasminemie.

Hoewel deze aandoening geen significante veranderingen in het metabolisme van koper zelf veroorzaakt, is het de oorzaak van overmatige en schadelijke ophoping van ijzer in de lever en andere organen.