Funcțiile biologice ale cuprului

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fără surse!
Această intrare sau secțiune despre fiziologie nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți .
Comentariu : multe secțiuni nu au surse
Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citări din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .

Cuprul este un element necesar pentru sănătatea tuturor formelor de viață (eucariote și procariote), cu excepția arheilor . În corpul uman este esențial pentru buna funcționare a organelor și a proceselor metabolice ; un sistem complex de homeostazie reglează prezența acestui metal , eliminând cantitățile în exces. În orice caz, aportul de prea mult sau prea puțin cupru, ca în cazul fiecărui element nutritiv și esențial, duce la o stare corespunzătoare de exces sau deficiență a organismului cu efectele aferente asupra sănătății.

Cerința zilnică de cupru a fost stabilită de diferite instituții de sănătate din întreaga lume; această cerință poate fi diferită pentru adulți, femei însărcinate, copii și sugari. De exemplu, Academia Națională de Științe a stabilit pentru SUA un aport zilnic recomandat ( ADR , alimente dietetice recomandate) pentru cupru de 0,9 mg pentru adulți, 1,0 mg pentru femeile însărcinate și 1,3 mg pentru femeile care alăptează [1] .

Element esential

Cuprul este un mic nutrient necesar pentru sănătatea plantelor și animalelor. Este, de asemenea, necesar pentru funcțiile vitale ale microorganismelor aerobe .

Cuprul face parte din proteine și metal - enzime care îndeplinesc diferite funcții metabolice: intră în joc în dezvoltarea și întreținerea oaselor , a țesuturilor conjunctive , a creierului , a inimii și a altor organe. Cuprul este, de asemenea, implicat în formarea de celule roșii din sânge , absorbția și transportul fierului , metabolismul colesterolului și glucozei, precum și în sinteza și eliberarea proteinelor și enzimelor. Cuprul stimulează sistemul imunitar pentru combaterea infecțiilor și repararea țesuturilor; combate, de asemenea, radicalii liberi care pot provoca leziuni grave ale celulelor .

Esențialitatea cuprului a fost descoperită în 1928: s-a arătat că șobolanii , dacă erau hrăniți cu un lapte scăzut de cupru, nu erau în măsură să producă suficient globule roșii [2] ; anemia lor a fost vindecată prin adăugarea de pulberi care conțin cupru din surse vegetale sau animale.

Cupru pentru făt, sugari și copii

Cuprul este necesar pentru creșterea și dezvoltarea fătului , sugarului și copilului [3] . Fătul acumulează cupru în ficat în timpul celui de-al treilea trimestru de sarcină . La naștere, un copil sănătos are concentrația de cupru de patru ori mai mare decât un adult: laptele matern este relativ scăzut în cupru și alimentează în ficatul copilului o scădere rapidă după naștere pentru a furniza un cupru adecvat în perioada de lactație. Aceste contribuții sunt necesare funcțiilor metabolice, cum ar fi respirația celulară, sinteza țesuturilor conjunctive și a pigmentului de melanină , metabolismul fierului, apărarea împotriva radicalilor liberi , expresia genelor și funcționarea normală a inimii și a sistemului imunitar . Nou-născuții au mecanisme biochimice speciale pentru reglarea cuprului în corpul lor în așteptarea mecanismelor definitive, care vor funcționa pentru tot restul vieții, să se dezvolte și să se maturizeze.

Deficitul sever de cupru la femeile însărcinate crește riscul de probleme de sănătate pentru fetuși și bebeluși, inclusiv greutate scăzută la naștere, slăbiciune musculară și probleme neurologice . Cu toate acestea, acest deficit de cupru poate fi evitat printr-o dietă echilibrată . Deoarece disponibilitatea cuprului în organism poate fi împiedicată de un exces de fier și zinc , trebuie să se asigure că prescripția suplimentelor alimentare care conțin fier și zinc în timpul sarcinii este însoțită de o cantitate semnificativă de cupru. Sugarii alăptați au o cantitate suficientă de cupru, conținut în ficat și prezent în lapte, pentru primele 4-6 luni de viață [4] ; la înțărcare, dieta trebuie să includă surse adecvate de cupru.

Laptele de vacă și unele formule vechi pentru sugari sunt sărace în cupru; din acest motiv majoritatea laptelor artificiale sunt acum adăugate cu cupru. Copiilor bine hrăniți li se administrează o cantitate adecvată de cupru. În caz contrar, atunci când există un deficit de cupru suspectat, diagnosticul este clar și fiabil, iar administrarea suplimentelor sub supraveghere medicală favorizează în general o recuperare completă a stărilor de sănătate.

Homeostazie

Cuprul este absorbit, transportat, distribuit, depozitat și excretat în organism în conformitate cu mecanisme complexe de homeostază care asigură un aport constant și suficient de cupru, evitând în același timp excesul de concentrații.

Dacă aportul de cupru este insuficient pentru o vreme, corpul se folosește de provizii din ficat. Dacă această situație continuă, se dezvoltă simptome de deficit de cupru. Excesul de cupru vă poate afecta sănătatea. În orice caz, datorită reglării homeostatice, corpul uman este capabil să echilibreze aprovizionarea cu cupru necesară sănătății. Multe aspecte ale homeostaziei de cupru sunt cunoscute la nivel molecular [5] [6] . Cuprul este esențial pentru capacitatea sa de a se comporta ca un electron donor sau acceptor în funcție de faptul dacă ei starea de oxidare este Cu 1 sau Cu + 2 [7]. De aceea , cuprul este implicat în reacții redox care au loc în procesele metabolice , cum ar fi de respirație mitocondrială , sinteza melaninei și a reticulării (reticulării) a colagenului . Cuprul face parte din enzimele antioxidante cum ar fi superoxidul cupru-zinc dismutază (Cu / Zn-SOD) și joacă un rol în homeostazia fierului ca cofactor în ceruloplasmină.

O listă a enzimelor cheie care conțin cupru este prezentată mai jos, împreună cu funcția lor [8] :

Transportul și metabolismul cuprului în organismele vii fac în prezent obiectul multor cercetări. La nivel celular, cuprul este transportat prin peretele celular și în celulă de către transportori selectivi [6] . În fluxul sanguin, cea mai mare parte a cuprului este transportată de ceruloplasmină; procentul de cupru legat de ceruloplasmină poate varia de la 70 la 95%, în timp ce restul se leagă de albumină și alte proteine. Cuprul intracelular este direcționat către locurile în care sunt sintetizate enzimele care conțin cupru și către organite datorită proteinelor specializate numite metalochaperone . Un alt grup al acestor transportoare transportă cuprul în compartimentele celulare. Există alte mecanisme pentru eliberarea cuprului din celulă; transportatorii specializați returnează excesul de cupru în ficat pentru depozitare suplimentară sau excreție prin bilă . Datorită acestor mecanisme, existența ionilor de cupru nelegați este puțin probabilă în majoritatea populației, adică a celor care nu sunt afectați de defecte metabolice de origine genetică.

Cuprul este transportat în celulă prin peretele celular de către o proteină cunoscută sub numele de Copper Transporter 1 sau Ctr1; aceasta se leagă rapid de o proteină chaperonă intracelulară. Proteina Atox1 furnizează cuprul către căile secretoare și interacționează fie cu ATP7B (o proteină ATPase care transportă cuprul) în ficat, fie cu ATP7A în alte celule. ATP7B direcționează cuprul către ceruloplasmina conținută în plasmă sau bilă împreună cu o chaperonă recent descoperită, Murr1. ATP7A direcționează cuprul din aparatul Golgi către proteine ​​dopamin-beta-monooxigenază, peptidilglicină-alfa-amilantă monooxigenază, liziloxidază și tirosinază, în funcție de tipul celulei. CCS este chaperona de cupru pentru superoxidul dismutazei Cu / Zn care protejează celulele împotriva speciilor reactive de oxigen; transportă cuprul în citoplasmă și spațiul intermitocondrial. Proteina Cox17 transportă cuprul către mitocondrii către citocrom-c-oxidaza prin intermediul chaperonelor Cox11, Sco1 și Sco2. Pot exista alte chaperone de cupru și ar putea include metalotioneine și proteine ​​precursoare beta-amiloide (APP).

Absorbția cuprului

La mamifere absorbția cuprului are loc în stomac și în intestinul subțire , deși apar diferențe între specii în ceea ce privește tractul de absorbție maximă; pentru oameni se crede că este stomacul și duodenul . Rata de absorbție a cuprului variază de la 15 la 97%, în funcție de cantitatea de cupru, de forma în care se găsește și de conținutul dietei [9] [10] [11] [12] [13] . Printre diferiții factori care influențează absorbția se numără, de exemplu, ingestia de proteine ​​animale, citrat și fosfat care măresc absorbția. Sărurile de cupru, inclusiv gluconatul , acetatul și sulfatul sunt mai bine absorbite decât oxizii .

Nivelurile ridicate de zinc și cadmiu conținute în dietă pot inhiba absorbția cuprului, precum și cantități mari de acid fitic și zaharuri simple ( fructoză , zaharoză ). Unele forme de cupru nu sunt solubile în sucurile stomacale și nu pot fi absorbite în stomac sau în intestinul subțire, iar unele alimente conțin fibre nedigestibile care se leagă de cupru. Aporturile mari de vitamina C sau fier afectează absorbția cuprului, demonstrând că micronutrienții trebuie consumați în mod echilibrat. Este posibil ca persoanele cu probleme digestive cronice să nu absoarbă cantități suficiente de cupru chiar și în prezența unei diete bogate în acest metal.

Excesul de cupru, precum și cel al altor ioni metalici, precum zincul și cadmiul, este îndepărtat din metalotioneina enterocitelor , celulele predominante din mucoasa intestinului subțire.

Distribuția cuprului

Cuprul eliberat de celulele intestinale se deplasează spre capilarele prezente pe membrana seroasă , unde se leagă de albumină, glutation și aminoacizi în circulația venoasă portală [14] [15] . Există dovezi că o mică proteină, trans cupreina , joacă un rol specific în transportul cuprului în plasmă . Multe sau toate aceste proteine ​​care leagă cuprul pot participa la transportul cuprului în serul sanguin .

Cuprul din circulația portalului este colectat în principal de ficat, unde este încorporat în proteinele care necesită acest metal. Cuprul este transportat în țesuturi nehepatice prin intermediul albuminei și aminoacizilor sau se excretă în bilă. Prin eliberarea cuprului, ficatul exercită un control homeostatic.

Excreția de cupru

Bila este calea preferată pentru excreția de cupru și este vitală pentru controlul nivelurilor de cupru în ficat [16] [17] [18] . Majoritatea cuprului conținut în scaun provine din excreția biliară, restul provine din cupru neabsorbit sau din descuamarea celulelor mucoasei .

Dietă

Cuprul este un oligoelement esențial care trebuie preluat prin alimente.

Practic tot cuprul consumat de oameni poate proveni din alimente [19] [20] [21] . Cele mai bune surse sunt fructele de mare, în special crustaceele și carnea (ficatul), cerealele , leguminoasele (fasole și linte) și ciocolata . Fructele uscate sunt foarte bogate în cupru și același lucru se poate spune despre grâu (grâu și secară ) și unele fructe, inclusiv lămâi și stafide . Alte surse de cupru sunt cerealele, cartofii, mazărea, carnea roșie, ciupercile, unele legume cu frunze (varză), unele fructe precum nucile de cocos, papaya și merele. Ceaiul, orezul și puiul sunt relativ sărace în cupru, dar pot furniza suficient cupru atunci când sunt consumate în cantități mari.

O altă sursă de cupru este apa , care poate alimenta 20-25% din necesități. Cuprul este un element care apare în mod natural în scoarța terestră și, prin urmare, există în apele subterane și de suprafață, deși concentrația sa variază în funcție de zona geografică. O dietă echilibrată cu o mare varietate de alimente diferite este cel mai bun mod de a evita deficitul de cupru.

Suplimente alimentare

Suplimentele alimentare pot evita deficitul de cupru, dar trebuie administrate numai sub supraveghere medicală. Suplimentarea poate fi necesară în cazul bebelușilor prematuri sau greutate mică la naștere, sau hrănite cu formula pentru sugari săraci din cupru sau lapte de vacă în primul an de viață. Suplimentele de cupru sunt, de asemenea, uneori prescrise în următoarele cazuri:

  1. boli care afectează digestia ( diaree sau alte infecții, alcoolism ),
  2. consum insuficient de alimente,
  3. pacienții care iau medicamente care blochează utilizarea cuprului,
  4. pacienți anemici tratați cu suplimente de fier,
  5. suplimente de zinc,
  6. osteoporoză .

Deficiența și excesul de cupru: condiții non-genetice

Dacă aportul de cupru este insuficient, rezervele prezente în ficat se epuizează, iar deficiența acestui metal poate duce la boli sau leziuni tisulare (în cazuri extreme, moarte). Toxicitatea datorată deficitului de cupru poate fi tratată cu o dietă adecvată sau cu suplimente supravegheate medical. Dimpotrivă, un exces de cupru (mult peste limitele stabilite de Organizația Mondială a Sănătății ), precum și pentru orice altă substanță, poate provoca toxicitate . Toxicitatea acută este în general asociată cu ingestia accidentală; simptomele se diminuează atunci când alimentele bogate în cupru nu mai sunt consumate.În 1996, Programul Internațional pentru Siguranța Chimică, un institut asociat OMS , a declarat că „există riscuri mai mari pentru sănătate din cauza deficitului de cupru decât pentru aportul excesiv”. Condițiile de sănătate asociate cu deficitul și excesul de cupru (de origine non-genetică) sunt descrise mai jos.

Deficitul de cupru

La om și animale, deficitul de cupru afectează în principal sângele și sistemul hematopoietic , sistemul cardiovascular , țesuturile și oasele conjunctive , sistemul nervos și imunitar [3] [22] [23] . Simptomele deficitului de cupru includ osteoporoza, osteoartrita , artrita reumatoidă , tulburările cardiovasculare, cancerul de colon probleme cronice care implică oase, țesuturi conjunctive, inimă și vase de sânge [5] [22] [24] . Mai mult, deficiența de cupru dobândită a fost recent implicată în mieloneuropatia progresivă care apare la vârsta adultă [25] și în dezvoltarea unor tulburări grave ale sângelui, inclusiv sindromul mielodisplazic .

Un deficit ușor de cupru, despre care se crede că este mai răspândit decât se credea anterior, poate afecta sănătatea umană într-un mod mai subtil [26] : rezistență mai mică la infecții, oboseală generală, funcții neurologice reduse, risc crescut de boli coronariene și osteoporoză. Deficitul de cupru modifică rolul altor constituenți celulari implicați în activități antioxidante, cum ar fi fierul, seleniul , glutationul și, în consecință, joacă un rol important în bolile în care stresul oxidativ este ridicat [27] [28] [29] . Din fericire, deficitul de cupru poate fi confirmat de concentrații foarte mici de metal în serul sanguin și de ceruloplasmină în sânge.

În populație, deficitul de cupru poate afecta persoanele cu sindrom Menkes, copiii cu greutate redusă la naștere, sugarii hrăniți cu lapte de vacă în loc de laptele matern, femeile însărcinate și care alăptează, pacienții care primesc nutriție parenterală totală (adică cu substanțe nutritive administrate venos), diabeticii , persoanele cu tulburări de alimentație și alcoolici. Vârstnicii și sportivii pot fi expuși riscului din cauza unor nevoi speciale care cresc necesarul zilnic necesar. Vegetarienii pot avea un aport scăzut de cupru din cauza consumului de alimente vegetale cu biodisponibilitate scăzută a cuprului. Fetusii și sugarii de la mame cu deficit sever de cupru prezintă un risc crescut de greutate mică la naștere, slăbiciune musculară și probleme neurologice. Deficiențele de cupru pentru aceste categorii de oameni se pot manifesta ca anemie, anomalii osoase, probleme de creștere, infecții frecvente ( gripă , răceală, pneumonie ), coordonare slabă în mișcare și energie scăzută.

Excesul de cupru

Excesul de cupru, care este încă subiectul multor cercetări în curs, poate provoca dureri de stomac, greață și diaree și poate provoca leziuni și boli ale țesuturilor. Cantități mari de cupru au fost asociate indirect cu unele tulburări neurologice [30] , deși datele nu sunt univoce: se pare că cuprul are un rol pozitiv în bolile neurologice, cum ar fi boala Alzheimer . [31] Capacitatea oxidativă a cuprului, după ingestia sa în cantități excesive, poate fi responsabilă de peroxidarea lipidelor sau a altor macromolecule [32] .

La om, ficatul este principalul organ care suferă consecințele excesului de cupru [23] . Alte organe țintă sunt oasele, sistemul nervos central și sistemul imunitar. Aportul excesiv de cupru afectează, de asemenea, corpul indirect, prin interacțiunea cu alți nutrienți: de exemplu, provoacă anemie, deoarece interferează cu transportul și / sau metabolismul fierului [3] .

Expunere acută

În cazurile raportate de ingestie de concentrații mari de săruri de cupru în doze în general necunoscute, dar raportate ca fiind de 20-70 grame de cupru, a fost observată o progresie a simptomelor, inclusiv dureri abdominale, cefalee, greață, amețeli., Vărsături și diaree, tahicardie , dificultăți de respirație, anemie hemolitică , hematurie , sângerări masive gastro-intestinale, insuficiență hepatică și renală și deces. Episoadele de tulburări gastro-intestinale acute după ingestia simplă sau repetată de apă potabilă cu concentrații foarte mari de cupru (peste 3-6 mg / L) se caracterizează prin vărsături și iritații la stomac. Simptomele dispar atunci când cuprul din apă este redus.

Au fost efectuate trei studii care arată că pragul pentru tulburările gastro-intestinale acute este de aproximativ 4-5 mg / L pentru adulții sănătoși, deși nu este clar dacă simptomele se datorează cuprului și / sau gustului metalic, amar și sărat al apei. [ 33] [34] [35] [36] .

Expunere cronică

Toxicitatea pe termen lung nu a fost bine studiată la om, dar este rară la populația normală care nu prezintă defecte ereditare în homeostazia cuprului [37] . Există câteva indicații că expunerea cronică se poate manifesta prin efecte sistemice pe lângă leziunile hepatice. [38] . Nu s-au observat efecte asupra enzimelor serice hepatice, a bio-markerilor stresului oxidativ și a altor indicatori biochimici asupra voluntarilor tineri și sănătoși cărora li s-au administrat doze de 6-10 mg / zi de cupru până la 12 săptămâni [39] [40] [41 ] [42] . Sugarii în vârstă de 3-12 luni care au consumat apă conținând 2 mg / L timp de 9 luni nu au diferit de un grup de control în ceea ce privește simptomele tractului gastro-intestinal, rata de creștere, predispoziția bolii, enzimele serice hepatice, nivelurile de bilirubină și alți indicatori biochimici [43] . Ceruloplasminul seric a fost momentan crescut la sugarii de 9 luni și similar cu martorii la 12 luni, sugerând adaptarea homeostaziei și / sau maturizarea răspunsului homeostatic [6] .

Bioindicatori de cupru

Deși un număr de indicatori sunt utili în diagnosticarea deficitului de cupru, nu există un bio-marker fiabil pentru excesul de cupru dietetic decât concentrația sa în ficat; cu toate acestea, este o măsură intruzivă, care se efectuează în general numai în cazurile de presupusă otrăvire a cuprului. Nivelurile crescute de cupru seric sau ceruloplasmin nu sunt sigure, deoarece pot rezulta și din inflamație, boli, sarcină și alți factori de stres biologici. Nivelurile de enzime care conțin cupru, cum ar fi citocrom-c-oxidaza, superoxidul dismutaza și diaminaza oxidaza, variază nu numai în raport cu nivelul de cupru, ci și cu o varietate de alți factori psihologici și biochimici și, prin urmare, nu sunt indicatori univoci exces de cupru [44] .

Un nou „candidat” pentru detectarea atât a deficienței cât și a excesului de cupru este o proteină chaperonă, care furnizează cuprul antioxidantului SOD1 (super-oxid cu-Zn dismutază). Se numește CCS (Copper Chaperone for SOD1) și datele despre animale susțin utilizarea acestuia ca marker în celule accesibile, cum ar fi heterocitele, în timp ce studiile la om sunt în desfășurare.

Boli ereditare

Bolile genetice rare ( boala Wilson, boala Menkes , ciroza infantilă indiană și toxicoza idiopatică a cuprului) se datorează mutației genelor responsabile de producerea proteinelor implicate în absorbția și distribuția cuprului [45] . În acest fel, ajutăm fie acumularea de cupru în ficat, fie neabsorbția acestuia de către organism. Aceste boli sunt ereditare și nu pot fi dobândite; Reglarea nivelului de cupru din dietă sau apă potabilă nu vindecă cauzele, deși terapiile pot acționa asupra simptomelor.

Bolile rezultă din defecte în două „pompe” de cupru similare: CuATPase-ul lui Menkes și CuATPase-ul lui Wilson [46] . Menkes CuATPase se exprimă în țesuturi precum fibroblaste care dau naștere pielii, rinichilor, placentei , creierului, intestinelor și sistemului vascular; în timp ce CuATPaza lui Wilson se exprimă în principal în ficat, dar și în glandele mamare și alte țesuturi specializate.

Boala Menkes

Boala Menkes este o afecțiune genetică care duce la deficit de cupru: a fost descrisă pentru prima dată de Dr. John Menkes în 1962. Este un defect rar (1 din aproximativ 200.000 de nașteri) care afectează în principal bărbații. Cu boala Menkes, ficatul nu poate absorbi cuprul necesar supraviețuirii. Moartea are loc înainte de vârsta de 10 ani, deși mulți pacienți au ajuns la adolescență și la începutul anilor 20.

Proteina produsă de gena Menkes este responsabilă pentru transportul cuprului prin mucoasa tractului gastro-intestinal și bariera hematoencefalică [6] [47] . Defectele genei care codifică ATPaza de cupru determină cuprul să rămână prins în pereții intestinului subțire. Prin urmare, cuprul nu poate fi pompat din celulele intestinale în sânge, care îl va duce la ficat și ulterior la restul corpului [47] [48] . Boala cauzează, prin urmare, un deficit sever de cupru, în ciuda aportului adecvat. Simptomele bolii includ părul și fuzzul depigmentat, aspru și fragil, probleme neonatale, cum ar fi incapacitatea de a controla temperatura corpului, întârzierea mintală , defecte scheletice și creșterea anormală a țesuturilor conjunctive. Pacienții cu boala Menkes prezintă anomalii neurologice, aparent din cauza lipsei de enzime dependente de cupru necesare pentru dezvoltarea creierului [49] [50] , cum ar fi activitatea redusă a citocrom-c-oxidazei. Aspectul părului (depigmentat, aspru și fragil) se datorează lipsei unei cuproenzime neidentificate. Activitatea redusă a lizil oxidazei creează o polimerizare defectă a colagenului și elastinei , cu anomalii corespunzătoare ale țesutului conjunctiv, inclusiv anevrismul aortic , pielea slăbită și fragilitatea oaselor.

Există, de asemenea, o variantă a bolii Menkes numită boala cornului occipital [51] , această variantă provoacă simptome mai ușoare și, în general, oferă o speranță de viață mai lungă.

Boala Wilson

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: boala Wilson .

Boala Wilson este o afecțiune genetică rară ( cromozomul 13) transmisă într-o manieră autosomală recesivă care determină acumularea de cupru în ficat [52] [53] [54] . Boala este acum tratabilă. Boala Wilson se datorează unei mutații a unei proteine ​​care transportă cuprul de la ficat la bila pentru excreție [53] : de aceea există o încorporare slabă a cuprului în ceruloplasmină și excreția biliară defectă a acestuia. Mutația afectează funcțiile CuATPazei lui Wilson și produce o acumulare de metal nu numai în ficat, ci și în creier și într-o măsură mai mică în rinichi, ochi și alte organe. Boala afectează aproximativ 1 din 30.000 de nou-născuți și poate prezenta o imagine clinică clară în orice moment de la copilărie până la maturitate: manifestarea bolii variază de la 3 la 50 de ani.

Simptomele timpurii includ tulburări hepatice, neurologice sau psihiatrice și, mai rar, probleme renale, scheletice sau endocrine. Boala progresează odată cu creșterea icterului și dezvoltarea encefalopatiilor , anomalii severe ale coagulării sângelui , ocazional intravascular și insuficiență renală . Se manifestă un tip particular de tremur la nivelul extremităților superioare, încetinirea mișcării și modificări comportamentale; Inelele Kayser-Fleitscher (un inel maro la marginea exterioară a irisului observat la 90% dintre pacienți) devin evidente pe măsură ce cuprul începe să se acumuleze în ficat și afectează sistemul nervos. Moartea vine aproape întotdeauna dacă boala nu este tratată; Din fericire, identificarea mutației din gena ATPazei Wilson (care stă la baza majorității cazurilor de boală Wilson) a făcut posibilă diagnosticarea acesteia printr-un test ADN. Dacă sunt diagnosticați și tratați devreme, pacienții cu boala Wilson pot trăi mult timp.

Alte sindroame ereditare

Alte boli care par a fi legate de modificări ale metabolismului cuprului includ ciroză indiană la copil (ICC), toxicoză endemică din cupru tirolez (ETIC) și ciroză idiopatică de cupru (TIC), cunoscută și ca ciroză infantilă non-indiană. TIC este o tulburare genetică recunoscută la începutul secolului al XX-lea în regiunile Tirol ( Austria ) și regiunea Pune ( India ) ICC, ITC, ETIC sunt boli ale copilăriei care sunt similare în etiologie și aspect. Se pare că au o componentă genetică și o contribuție a aportului ridicat de cupru. Ipoteza predominantă este că TIC se datorează unui defect genetic (care determină un metabolism defect al cuprului) asociat cu un aport ridicat de cupru, datorită încălzirii și stocării laptelui în recipiente de alamă sau de la concentrații mari de cupru în „apă”. . Questa ipotesi è supportata dalla frequenza di consanguineità nella maggior parte dei casi, assente in aree con elevate quantità di rame nell'acqua potabile e dove queste sindromi non accadono.

Salute di piante e animali

Oltre a essere un nutriente essenziale per l'uomo, il rame è vitale per la salute di piante e animali e gioca un ruolo importante in agricoltura [55] [56] .

Piante

La concentrazione di rame nei suoli non è uniforme. In molte aree, i terreni hanno una concentrazione insufficiente di rame e spesso richiedono integrazioni di rame prima che la coltura, come i cereali, venga fatta crescere. La carenza di rame nel suolo è un problema per la produzione di cibo, poiché porta a una diminuzione delle rese e della qualità del raccolto. Fertilizzanti azotati possono peggiorare la carenza di rame nei suoli. Il riso e il grano, i due più importanti cibi da raccolto del mondo, sono molto sensibili alla carenza di rame: lo stesso vale per altri importanti cibi tra cui agrumi, l' avena , gli spinaci e carote . Altri cibi come le noci di cocco , la soia e gli asparagi non sono particolarmente sensibili alla carenza di rame.

La strategia più efficace per contrastare la carenza di rame è fornire rame sotto forma di sali, spesso come solfato . Fanghi sono spesso usati in qualche area per arricchire terreni agricoli con materiale organico e metalli in tracce, tra cui il rame.

Animali

Bovini e ovini presentano segnali di una carenza di rame nel loro organismo. La lordosi è una malattia delle pecore associata alla carenza di rame e causa costi enormi per gli allevatori, soprattutto in Europa , Nord America e Paesi tropicali. Nei maiali , il rame ha dimostrato essere un notevole promotore della crescita.

Effetti sull'uomo e sull'ambiente: il VRA

Il rame esiste da sempre in natura, ma nel corso degli ultimi secoli si sono aggiunte emissioni “antropogeniche”, cioè dovute all'opera dell'uomo: basta pensare all'usura dei freni delle automobili e ai sali utilizzati in agricoltura. È stato necessario valutare se questi apporti possono comportare pericoli per l'uomo e l'ambiente: per questo nel 2000 l'industria europea del rame ha iniziato una procedura volontaria di valutazione del rischio (Voluntary Risk Assessment, VRA [57] [58] [59] ) legata alla produzione e all'utilizzo del rame metallico, delle polveri di rame e di quattro suoi composti.

L'intero processo di valutazione è stato concordato con l' Istituto Superiore di Sanità , essendo l'Italia il paese incaricato della revisione per conto della Commissione europea e degli Stati Membri dell'Unione. Nel 2008 il dossier VRA è stato infatti approvato dal Technical Committee for New and Existing Substances (TCNES) della Commissione Europea; lo Scientific Committee on Health and Environmental Risk (SCHER) della Commissione Europea ha svolto una valutazione finale e ha ulteriormente approvato le conclusioni sulla caratterizzazioni dei rischi per l'ambiente e la salute umana. La VRA copre gli aspetti della produzione, utilizzo e fine vita del rame e mostra che il quadro legislativo vigente garantisce in generale l'ambiente, la salute degli addetti all'industria e la popolazione europea.

Le principali conclusioni raggiunte dalla Commissione Europea e dagli esperti degli Stati Membri sono le seguenti [60] [61] [62] :

  • l'utilizzo dei prodotti di rame risulta, in generale, sicuro per l'ambiente e per la salute dei cittadini dell'Europa.
  • il valore soglia perché si verifichino effetti acuti è di 4.0 mg/l di rame nell'acqua potabile, mentre il livello cui il grande pubblico è in generale esposto risulta di 0.7 mg/l. Ciò è coerente con il livello guida del rame di 2.0 mg/l, stabilito dall'Organizzazione Mondiale della Sanità.
  • per gli adulti, l'assunzione minima giornaliera di rame attraverso la dieta è di 1 mg, con una soglia massima di 11 mg. L'assunzione media reale si colloca tra 0.6 e 2 mg, suggerendo così che un aspetto problematico possa essere quello di una carenza.
  • in Europa i livelli di sicurezza per la presenza del rame nelle acque dolci e marine sono rispettivamente di 7.8 e 2.6 µg/l. Il livello di sicurezza per la presenza del rame nel suolo è di 79 mg/kg di peso secco. I livelli di sicurezza nei sedimenti delle acque dolci, di estuario e marine sono rispettivamente di 87, 144 e 338 mg di Cu per kg di peso secco. I livelli di rame effettivamente misurati in Europa nelle acque, nei sedimenti e nei suoli risultano generalmente molto al di sotto di queste soglie di sicurezza.
  • rischi ambientali sono possibili nel 14% dei siti industriali, laddove i trattamenti in loco delle acque sono insufficienti o dove gli effluenti nell'acqua presentano un basso livello di diluizione.
  • rischi professionali per la salute sono possibili in alcuni siti industriali, specialmente per i lavoratori occupati nella produzione di composti chimici e polveri di rame.
  • il rame non è un materiale CMR (cancerogeno, mutageno, dannoso per la riproduzione) o PBT (persistente, bio-accumulante, tossico).

Note

  1. ^ Ward, EM, Keen, CL, McArdle HL “A review: the impact of copper on human health”
  2. ^ Hart, EB, Steenbock, H., and Waddell, J. 1928. Iron nutrition. VII: Copper is a supplement to iron for hemoglobin building in the rat. J. Biol. Chem. 77:797–812.
  3. ^ a b c Ralph, A., and McArdle, HJ 2001. Copper metabolism and requirements in the pregnant mother, her fetus, and children. New York: International Copper Association
  4. ^ Copper Alliance | Our mission is to defend and grow markets for copper based on its superior technical performance and its contribution to a higher quality of life worldwide
  5. ^ a b Stern, Bonnie R. et al., 2007, Copper and Human Health: Biochemistry, Genetics, And Strategies For Modeling Dose-Response Relationships, Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B, 10:157–222
  6. ^ a b c d Stern, Bonnie R., Essentiality and Toxicity In Copper Health Risk Assessment: Overview, Update And Regulatory Considerations, 2010, Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A, 73:114–127
  7. ^ A. Mikolay, S. Huggett, L. Tikana, G. Grass, J. Braun, DH Nies: “Survival of Bacteria on Metallic Copper Surfaces in a Hospital Trial” (Appl Microbiol Biotechnol, (2010) 87:1875-1879)
  8. ^ Stern, Bonnie R., Essentiality and Toxicity In Copper Health Risk Assessment: Overview, Update And Regulatory Considerations, 2010, Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A, 73:114–127
  9. ^ Strickland, GT, Beckner, WM, and Leu, ML 1972a, Absorption of copper in homozygotes and heterozygotes for Wilson's disease and controls: Isotope tracer studies with 67Cu and 64Cu, Clin. Sci. 43:617–625
  10. ^ Strickland, GT, Beckner, WM, Leu, ML, and O'Reilly, S. 1972b, Turnover studies of copper in homozygotes and heterozygotes for Wilson's disease and controls: Isotope tracer studies with 67Cu, Clin. Sci. 43:605–615
  11. ^ Turnlund, JR, Keyes, WR, Anderson, HL, and Acord, LL, 1989, Copper absorption and retention in young men at three levels of dietary copper by use of the stable isotope 65Cu, Am. J. Clin. Nutr. 49:870–878
  12. ^ Turnlund, JR 1998, Human whole-body copper metabolism, Am. J. Clin. Nutr. , 67:960S–964S
  13. ^ Ehrenkranz, RA, Gettner, PA, and Nelli, CM, 1989, Nutrient balance studies in premature infants fed premature formula or fortified preterm human milk, J. Pediatr. Gastrointest. Nutr. 8:58–67
  14. ^ Marceau, N., Aspin, N., and Sass-Kortsak, A., 1970, Absorption of copper 64 from gastrointestinal tract of the rat. Am. J. Physiol. 218:377–383
  15. ^ Bligh, SW, Boyle, HA, McEwen, AB, Sadler, PJ, and Woodham, RH 1992, 1H NMR studies of reactions of copper complexes with human blood plasma and urine. Biochem. Pharmacol. 43:137–145
  16. ^ Cousins, RJ, 1985, Absorption, transport, and hepatic metabolism of copper and zinc: special reference to metallothionein and ceruloplasmin. Physiol. Rev. 65:238–309
  17. ^ Winge, DR, and Mehra, RK, 1990, Host defenses against copper toxicity. Int. Rev. Exp. Pathol. 31:47–83
  18. ^ Turnlund, JR, 1998, Human whole-body copper metabolism. Am. J. Clin. Nutr. 67:960S–964S
  19. ^ Georgopoulos, PG, Roy, A., Yvonne-Lioy, MJ, Opiekun, RE, and Lioy, PJ 2001. Environmental copper: Its dynamics and human exposure issues. J. Toxicol. Environ. Health B 4:341–394
  20. ^ Sadhra, SS, Wheatley, AD, and Cross, HJ 2007. Dietary exposure to copper in the European Union and its assessment for EU regulatory risk assessment. Sci. Total Environ. 374:223–234
  21. ^ World Health Organization. 1998. Copper. Environmental Health Criteria 200. Geneva: IPCS, WHO
  22. ^ a b Danks, DM 1988. Copper deficiency in humans. Annu. Rev. Nutr. 8:235–257
  23. ^ a b International Programme on Chemical Safety. 1998. Environmental Health Criteria No. 200: Copper. Geneva: World Health Organization
  24. ^ Cordano, A. 1978. Copper deficiency in clinical medicine. In Monographs of the American College of Nutrition, Vol. 2, Zinc and copper in clinical medicine, eds. KM Hambidge and BL Nichols, Jr., pp. 119–126. Proceedings of the 17th Annual Meeting. New York: SP Med. Sci. Books
  25. ^ Spinazzi, M., De Lazzari, F., Tavolato, B., Angelini, C., Manara, R., Armani, M. (2007). Myelo-optico-neuropathy in copper deficiency occurring after partial gastrectomy. Do small bowel bacterial overgrowth syndrome and occult zinc ingestion tip the balance? Journal of Neurololgy,254, 1012-1017.
  26. ^ Stern, BR 2007. U-shaped dose-response curve for risk assessment of essential trace elements:Copper as a case study. San Francisco: JohnWiley and Sons
  27. ^ Johnson, MA, Fischer, JG, and Kays, SE 1992. Is copper an antioxidant nutrient? Crit. Rev. Food Sci. 32:1–31
  28. ^ Kägi, JH, and Schaffer, A. 1988. Biochemistry of metallothionein. Biochemistry 27:8509–8515
  29. ^ Stern, BR, 2007. U-shaped dose-response curve for risk assessment of essential trace elements: Copper as a case study. San Francisco: John Wiley and Sons
  30. ^ Llanos, RM, and Mercer, JF 2002. The molecular basis of copper homeostasis copper-related disorders. DNA Cell. Biol. 21:259–270
  31. ^ Nicolosi C. “Alzheimer: terapia di rame? Dove si può trovare sostegno” (Corriere della sera, 5 marzo 2006)
  32. ^ Bremner, I. 1998. Manifestations of copper excess. Am. J. Clin. Nutr. 67:1069S–1073S
  33. ^ Araya, M., McGoldrick, MC, Klevay, LM, Strain, JJ, Robson, P., Nielsen, F., Olivares, M., Pizarro, F., Johnson, LA, and Poirier, KA 2001. Determination of an acute no-observed-adverse-effect level (NOAEL) for copper in water. Regul. Toxicol. Pharmacol. 34:137–145
  34. ^ Araya, M., Chen, B., Klevay, LM, Strain, JJ, Johnson, L., Robson, P., Shi, W., Neilsen, F., Zhu, H., Olivares, M., Pizarro, F., and Haber, LT 2003a. Confirmation of an acute no-observed-adverse-effect level (NOAEL) and low-observed-adverse-effect level (LOAEL) for copper in bottled drinking water in a multi-site international study. Regul. Toxicol. Pharmacol. 38:389–399
  35. ^ Pizarro, F., Olivares, M., Gidi, V., and Araya, M. 1999a. The gastrointestinal tract and acute effects of copper in drinking water and beverages. Rev. Environ. Health 14:231–238
  36. ^ Pizarro, F., Olivares, M., Uauy, R., Contreras, P., Rebelo, A., and Gidi, V. 1999b. Acute gastrointestinal effects of graded levels of copper in drinking water. Environ. Health Perspect. 107:117–121
  37. ^ Olivares, M., and Uauy, R. 1996. Limits of metabolic tolerance to copper and biological basis for present recommendations and regulations, Am. J. Clin. Nutr. 63:846S-852S
  38. ^ Institute of Medicine. 2000. Copper in drinking water, ed. Board on Environmental Studies and Toxicology CoLS. Washington, DC: National Academy Press, National Research Council
  39. ^ Araya, M., Olivares, M., Pizarro, F., Gonzalez, M., Speisky, H., and Uauy, R. 2003b. Gastrointestinal symptoms and blood indicators of copper load in apparently healthy adults undergoing controlled copper exposure. Am. J. Clin. Nutr. 77:646–650
  40. ^ O'Connor, JM, Bonham, MP, Turley, E., McKeown, A., McKelvey-Martin, VJ, Gilmore, WS, and Strain, JJ 2003. Copper supplementation has no effect on markers of DNA damage and liver function in healthy adults (FOODCUE project). Ann. Nutr. Metab. 47:201–206
  41. ^ Pratt, WB, Omdahl, JL, and Sorenson, JR 1985. Lack of effects of copper gluconate supplementation. Am. J. Clin. Nutr. 42:681–682
  42. ^ Turley, E., McKeown, A., Bonham, MP, O'Connor, JM, Chopra, M., Harvey, LJ, Majsak-Newman, G., Fairweather-Tait, SJ, Bugel, S., Sandstrom, B., Rock, E., Mazur, A., Rayssiguier, Y., and Strain, JJ 2000. Copper supplementation in humans does not affect the susceptibility of low density lipoprotein to in vitro induced oxidation (FOODCUE project). Free Radical Biol. Med. 29:1129–1134
  43. ^ Olivares, M., Pizarro, F., Speisky, H., Lönnerdal, B., and Uauy, R. 1998. Copper in infant nutrition: Safety of World Health Organization provisional guideline value for copper content of drinking water. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 26:251–257
  44. ^ Milne, DB 1998. Copper intake and assessment of copper status. Am. J. Clin. Nutr. 67:1041S-1045S
  45. ^ Copper Alliance | Our mission is to defend and grow markets for copper based on its superior technical performance and its contribution to a higher quality of life worldwide
  46. ^ Stern, Bonnie R. et al., 2007, Copper and Human Health: Biochemistry, Genetics, And Strategies For Modeling Dose-Response Relationships, Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B, 10:157–222
  47. ^ a b Kaler, SG 1998. Metabolic and molecular bases of Menkes disease and occipital horn syndrome. Pediatr. Dev. Pathol. 1:85–98
  48. ^ Kaler, SG 1996. Menkes disease mutations and response to early copper histidine treatment. Nat. Genet. 13:21–22
  49. ^ Kaler, SG 1994. Menkes disease. Adv. Pediatr. 41:263–304
  50. ^ Stern, BR 2007. U-shaped dose-response curve for risk assessment of essential trace elements: Copper as a case study. San Francisco: John Wiley and Sons
  51. ^ https://rarediseases.info.nih.gov/diseases/4017/occipital-horn-syndrome
  52. ^ Mercer, JF 2001. The molecular basis of copper-transport diseases. Trends Mol. Med. 7:64–69
  53. ^ a b Llanos, RM, and Mercer, JF 2002. The molecular basis of copper homeostasis and copper-related disorders. DNA Cell Biol. 21:259–270
  54. ^ Gitlin, JD 2003. Wilson disease. Gastroenterology, 125:1868–1877
  55. ^ Copper Alliance | Our mission is to defend and grow markets for copper based on its superior technical performance and its contribution to a higher quality of life worldwide
  56. ^ E. Grilli, S. Notarcola, F. Sarabia Blanco, A. Sbrana, A. Zanini: “La nobiltà sconosciuta”, 2002
  57. ^ www.eurocopper.org/rame/copper-ra.html , su eurocopper.org . URL consultato il 26 novembre 2010 (archiviato dall' url originale il 23 maggio 2012) .
  58. ^ ECI: “The copper VRA” , su eurocopper.org . URL consultato il 26 novembre 2010 (archiviato dall' url originale l'8 febbraio 2011) .
  59. ^ IIR - Istituto Italiano del Rame - The Italian Copper Institut Archiviato il 9 marzo 2011 in Internet Archive .
  60. ^ European Chemical Agency (ECHA) “The Voluntary risk assessment report” , (in inglese)
  61. ^ ECI: “The Copper voluntary risk assessment” Archiviato il 13 giugno 2010 in Internet Archive ., (brochure in inglese)
  62. ^ ECI: “The Copper voluntary risk assessment” , (traduzione della brochure ECI)

Voci correlate

Collegamenti esterni

Medicina Portale Medicina : accedi alle voci di Wikipedia che trattano di medicina
Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Funzioni_biologiche_del_rame&oldid=117527040#Carenza_di_rame "