Spurenelemente für die Gesundheit – Stellenwert von Kupfer

Welche Folgen hat ein Kupfermangel?

Gibt es einen Zusammenhang zwischen Kupferzufuhr und Alzheimer-Erkrankung?

Gibt es Wechselwirkungen zwischen Kupfer, Zink und Eisen?

Welche Erkrankungen werden durch einen Kupfermangel beeinflusst?

Wie hoch liegt der Tagesbedarf an Kupfer?



Hintergrund

Das Spurenelement Kupfer ist für den Menschen essenziell und ein notwendiger Bestandteil verschiedener Enzyme. Kupfer spielt eine wichtige Rolle für das Immunsystem und beim Eisenstoffwechsel.

Ein niedriger Kupferstatus wurde mit verschiedenen Funktionsstörungen und Erkrankungen in Verbindung gebracht. Dazu zählen u.a. Skelettveränderungen während der Entwicklung, ein erhöhtes Risiko für Osteoporose, eine geschwächte Immunantwort, vermehrt auftretende Herz-Kreislauf-Erkrankungen sowie Veränderungen im Cholesterin-Stoffwechsel (2, 5, 6).


Körperbestand

Von den insgesamt etwa 100 bis 110 mg Kupfer im menschlichen Körper befinden sich weniger als die Hälfte im Skelett, etwa ein Viertel in der Muskulatur, ca. 9 % sind in der Leber und 6 % im Gehirn lokalisiert.
Die normale Serum-Kupferkonzentration liegt bei etwa 80 -140 μg pro 100 ml.


Empfohlene Zufuhr von Kupfer

Der exakte Kupferbedarf des Menschen ist bisher nicht bekannt. Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) hat daher auch nur Schätzwerte für eine angemessene Zufuhr von Kupfer veröffentlicht. Demnach sollten Kinder ab 7 Jahre und Erwachsene täglich 1 bis 1,5 mg Kupfer zuführen. Neuere Empfehlungen stammen von der Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit:  Demnach wird für Männer die Aufnahme von 1,6 mg Kupfer pro Tag als angemessen angesehen. Für Frauen wird eine Kupferzufuhr von 1,3 mg pro Tag empfohlen (9).
In der Schwangerschaft wird unter Berücksichtigung der Anforderung an den sich entwickelnden Fötus eine erhöhte Kupfer-Aufnahme empfohlen. Auch bei stillenden Frauen liegt aufgrund der Kupferverluste über die Muttermilch ein erhöhter Bedarf vor. Daraus abgeleitet wird für schwangere und stillende Frauen eine tägliche Zufuhr von 1,5 mg Kupfer empfohlen (9).

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Die Resorption von Kupfer findet hauptsächlich im Dünndarm statt. Die Resorptionsrate von Kupfer liegt im Mittel bei 30-40 % (je nach Zusammensetzung der Nahrung). Andere Quellen sprechen von einer Resorptionsrate von ca. 50 % (9). Die Resorptionsrate schwankt sehr stark in Abhängigkeit vom Kupferstatus.
Phytate hemmen die Resorption, Aminosäuren fördern sie. Bestimmte Präbiotika, wie z. B. Frukto-Oligosaccharide und Inulin fördern die Kupferresorption (4).
Die Ausscheidung des Kupfers erfolgt hauptsächlich mit der Gallenflüssigkeit.

Der Kupfergehalte in Mineralstoffpräparaten zur Nahrungsergänzung liegt zwischen 0,4 mg und 1 mg pro Tablette.

Der obere Grenzwert (Upper level) für eine unbedenkliche Kupferaufnahme, den die europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) veröffentlicht hat, liegt bei 5 mg Kupfer pro Tag.


Kupfergehalt in Lebensmitteln

Zu den Lebensmitteln mit hohen Kupfergehalten gehören Schalentiere, Fisch, Innereien, Nüsse und Getreide.
Als gute Kupferlieferanten kommen in Frage (Angaben in mg je 100 g Lebensmittel): Emmentaler Hartkäse (1,17 mg), Emmentaler Schnittkäse (0,6-0,8 mg), Matjeshering (0,44 mg), Brathering (0,24 mg), Langusten (1,0 mg), Jakobsmuscheln (3,6 mg), Garnelen (2,31 mg), Hummer (0,7 mg), Schweineleber (5,48 mg), Cashewnüsse (3,7 mg), Haselnüsse (1,28 mg), Hirse (0,85 mg) und Vollkornbrot (0,3-0,4 mg). Gemüse enthält mit etwa 0,1 mg pro 100 g deutlich weniger Kupfer.
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Wie hoch ist die durchschnittliche Kupferaufnahme beim Menschen?

Untersuchungen über die durchschnittliche Aufnahme von Kupfer liegen z.B. aus den USA vor: Nach den Ergebnissen der "Third National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES III)’’ lag die mittlere Zufuhr von Kupfer über die Ernährung bei Männern zwischen 1,54 und 1,70 mg/Tag und bei Frauen zwischen 1,13 und 1,18 mg/Tag (4).
Die mittlere Kupferaufnahme bei Männern ab 18 Jahren in acht EU-Ländern reicht von 1,27 bis 1,67 mg pro Tag (9).


Kupfermangel

Eine langfristig hohe Zufuhr anderer Mineralstoffe und Spurenelemente kann zu einem sekundären Kupfermangel führen. Besonders bei einer lang anhaltenden oralen Zinktherapie ist das Risiko für einen Kupfermangel erhöht. Auch eine anhaltend hohe Zufuhr von Eisen kann sich negativ auf die Resorption von Kupfer auswirken.
Experten vermuten, dass es aufgrund eines Kupfermangels zu vermehrten oxidativen Stress kommen kann (7).

Die Folgen eines Kupfermangels betreffen u.a. das Blutbild: Es wurde eine Verminderung neutrophiler Granulozyten, Leukozyten und Erythrozyten im Blut beobachtet. Eine Anämie, die unzureichend auf eine Eisengabe anspricht, kann die Folge eines Kupfermangels sein. Ein ausreichender Kupferstatus scheint eine wichtige Voraussetzung für das Ansprechen auf eine Eisentherapie zu sein (1). Auch kann es infolge eines Kupfermangels zu Hautveränderungen kommen. Bei Kindern sind aufgrund von Störungen des Knochenstoffwechsels Wachstumsstörungen und Skelettveränderungen möglich (2). Auch neurologische Defizite können die Folge eines Kupfermangels sein.  Es kann auch auch Veränderungen in der Haarfarbe und der Haartextur kommen. Zudem findet sich ein erhöhtes Risiko von Aneurysma als Folge der gestörten Kollagen und Elastin-Synthese

Ein wichtiger Faktor bei der Kupferaufnahme ist das saure Milieu des Magens. Personen mit einer verminderten Magensäure (z.B. aufgrund der Einnahme von Antazida) haben ein erhöhtes Risiko für einen Kupfermangel.


Kupferüberschuss – gibt es ein Zuviel an Kupfer?

Das wichtigste und bekannteste Beispiel für ein Zuviel an Kupfer im Körper ist die Wilson-Krankheit, eine autosomal rezessiv vererbte Erkrankung. Die Wilson-Krankheit ist beim Menschen die häufigste Ursache für zu hohe Kupferspeicher und eine damit verbundene Leberschädigung (2).


Die Folgen einer zu hohen Kupferzufuhr

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Kupfer und Alzheimer Krankheit

Immer wieder diskutiert wurde ein Zusammenhang zwischen dem Kupferstatus und dem fortschreitenden Gedächtnisverlust bei Patienten mit Alzheimer-Erkrankung. In einer Placebo-kontrollierten Studie über 12 Monate wurde an 68 Patienten mit einer milden Form der Alzheimer-Erkrankung die Wirkung der Gabe von täglich 8 mg Kupfer untersucht. Wesentliches Ergebnis war, dass es unter der Kupfergabe im Vergleich zur Placebogabe zu keiner Besserung von Gedächtnisleistungen kam. Insgesamt kommen die Autoren zu dem Schluss, dass eine Kupfergabe weder einen positiven noch einen negativen Einfluss auf das Fortschreiten der Erkrankung habe (3).

Nachfolgende Untersuchungen haben ergeben, dass es verschiedene Subgruppen der Alzheimer-Erkrankung gibt, die sich nur durch eine Störung im Kupferstoffwechsel unterscheiden. Bei diesen Patienten würde sich eine Kupferzufuhr negativ auf die Demenzentwicklung auswirken. Neuere Untersuchungen sprechen dafür, dass der nicht Ceruloplasmin-gebundene Anteil des Kupfers im Serum („freies Kupfer“) einen entscheidenden Einfluss auf das Fortschreiten milder Formen einer Demenz zur Alzheimer-Erkrankung haben kann (5). Möglicherweise profitieren insbesondere Patienten mit beginnendem Alzheimer und einer gleichzeitigen Störung im Kupferstoffwechsel von einer Kupfer-armen Diät (6).


Erkrankungen, die durch Kupfer beeinflusst werden könnten

Möglicherweise hat Kupfer günstige Auswirkungen auf die Knochengesundheit und bei kardiovaskulären Erkrankungen (2).
Zu den Erkrankungen, bei denen eine Kupfergabe negative Auswirkungen haben könnte, zählt der Diabetes mellitus. Studien deuten darauf hin, dass die Kupfer-Blutkonzentrationen bei diabetischen Patienten im Vergleich zu Kontrollpersonen höher liegen. Besonders hoch lagen die Kupferwerte im Plasma bei Diabetiker mit Komplikationen, wie Retinopathie, Bluthochdruck und mikrovaskulären Erkrankungen (6, 7).
 
Es liegen Hinweise vor, dass sich auch ein Mangel an Kupfer negativ auf die den Glukosestoffwechsel auswirken kann. In Studien dokumentiert sind eine Glukose-Unverträglichkeit, eine verminderte Insulinantwort und ein erhöhter Glukosespiegel nach den Mahlzeiten (8).


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Weitere Beiträge zur Wirkung von Spurenelementen: 



Literatur

1. Collins JF, Klevay LM. Copper. Adv Nutr. 2011 Nov;2(6):520-2.
2. Hordyjewska A, Popiołek Ł, Kocot J. The many "faces" of copper in medicine and treatment. Biometals. 2014 Aug;27(4):611-21.
3. Kessler H, Bayer TA, Bach D, Schneider-Axmann T, Supprian T, Herrmann W, Haber M, Multhaup G, Falkai P, Pajonk FG. Intake of copper has no effect on cognition in patients with mild Alzheimer's disease: a pilot phase 2 clinical trial. J Neural Transm. 2008 Aug;115(8):1181-7.
4. López de Romana D, Olivares M, Uauy R, Araya M. Risiken und Nutzen von Kupfer im Licht neuer Erkenntnisse zur Kupferhomöostase. Perspectives in Medicine (2014) 2, 40-55.
5. Squitti R, Ghidoni R, Siotto M, Ventriglia M, Benussi L, Paterlini A, Magri M, Binetti G, Cassetta E, Caprara D, Vernieri F, Rossini PM, Pasqualetti P. Value of serum nonceruloplasmin copper for prediction of mild cognitive impairment conversion to Alzheimer disease. Ann Neurol. 2014 Apr;75(4):574-80.
6. Squitti R, Siotto M, Polimanti R. Low-copper diet as a preventive strategy for Alzheimer's disease. Neurobiol Aging. 2014 Sep;35 Suppl 2:S40-50..
7. Uriu-Adams JY, Keen CL. Copper, oxidative stress, and human health. Mol Aspects Med 2005; 26:268–298.

8. Siddiqui K, Bawazeer N, Joy SS. Variation in macro and trace elements in progression of type 2 diabetes. ScientificWorldJournal. 2014;2014:461591. 

9. European Food Safety Authority (EFSA). Scientific Opinion on Dietary Reference Values for copper. EFSA Journal 2015;13(10):4253.




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