Kupfer, Cu

Vorkommen:

Kupfer ist weit verbreitet und kommt z.B. in Kakaopulver (3,7 mg/100g), Sojamehl (3,0), Haselnüssen (1,7), Pilzen (1,5), Hirse (1), Hartweizengriess (0,6) und Vollkornmehlen (0,2-0,6) vor. Muttermilch ist arm an Kupfer. Neugeborene haben daher stark erhöhte Kupfergehalte in der Leber, also einen Kupferspeicher für die Stillzeit.¹

Lager- und Zubereitungsverluste:

Es gibt kaum Mineralstoffverluste. In pflanzlichen Lebensmitteln können Phytate hemmend auf die Resorption von Kupfer wirken.³ Einweichen, Keimung und Fermentation von Getreide und Hülsenfrüchten aktivieren das darin enthaltene Enzym Phytase, das Phytat abbaut und so die Kupferverfügbarkeit verbessert.

Ernährung / Gesundheit:

Kupfer ist ein Schwer- oder Halbedelmetall und für den menschlichen Organismus ein essentielles Spurenelement. Im menschlichen Körper erfüllt Kupfer vielfältige Funktionen. So trägt Kupfer zur Erhaltung von normalem Bindegewebe und zur Funktion des Immunsystems bei. Kupfer spielt ausserdem eine Rolle als Antioxidans, beim Energiestoffwechsel, im Nervensystem und beim Eisentransport. Der lateinische Name cuprum ist abgeleitet von cyprium „Erz von der griechischen Insel Zypern“, auf der im Altertum Kupfer gewonnen wurde.

Tagesbedarf auf lange Sicht:

Die Kenntnisse über einen genauen Bedarf sind unsicher. Eine angemessene Zufuhr liegt schätzungsweise bei 1 bis 1,5 mg pro Tag. Die tatsächliche Zufuhr eines Erwachsenen mit westlicher Ernährung beträgt ca. 2 mg pro Tag.¹

Mangelsymptome:

Mangelerscheinungen treten bei uns nur unter extremen Bedingungen (Darm- und Nierenerkrankungen, parenterale Ernährung, Kuhmilchernährung von Säuglingen) auf. Symptome sind Blutarmut, Immunschwäche, Knochenveränderungen, Blutgefässveränderungen und Depigmentierungen.³

Überversorgung:

Die Ausscheidung via Galle ist die wichtigste Regulationsgrösse im Kupferhaushalt. Resorbiert der Körper grössere Mengen an Kupfer, so scheidet er diese via Galle wieder aus.¹ Eine zu grosse Menge an Kupfer führt zu Arthritis und anderen Entzündungen im Bereich der Atemwege und des Verdauungstrakts und kann Bluthochdruck und Störungen des Leberstoffwechsels begünstigen. Zusätzlich sorgt ein erhöhter Kupferspiegel für die vermehrte Bildung von freien Radikalen und kann so zu Depressionen und Nervenkrankheiten führen. Bei der Erbkrankheit Morbus Wilson treten ähnliche Symptome auf. In diesem Fall ist die Funktion von Kupfertransportproteinen gestört, was die Ausscheidung von Kupfer behindert. Es gibt verschiedene Quellen in der Umwelt, die bei einer Langzeitbelastung zu einer Kupfervergiftung führen können. Dies z.B. durch einen erhöhten Kupferwert des Leitungswassers durch Verwendung alter Rohre oder durch die in der Landwirtschaft eingesetzten kupferhaltigen Fungizide und Pestizide.

Funktionen im Körper etc.:

• Blutbildung: Caeruloplasmin, das wichtigste Transportprotein für Kupfer, ist an der Oxidation von Eisen ( Fe²⁺-> Fe³⁺) beteiligt. Erst hierdurch kann das Transportprotein Transferrin das dreiwertige Eisen binden und es an den Ort der Hämoglobinsynthese bringen.¹
• Enzyme des endogenen antioxidativen Systems: Kupfer ist Bestandteil von Enzymen wie die Cytochrom-C-Oxidase oder die Superoxiddismutase. Die Cytochrom-C-Oxidase sorgt dafür, dass in der Atmungskette die Reaktionen von Sauerstoff zu Wasser reibungslos ablaufen. Ist dies nicht der Fall, entsteht vermehrt Superoxid, ein Sauerstoffradikal. Die Superoxiddismutase kann Superoxid neutralisieren.¹
• Pigmentstoffwechsel: In Form des Enzyms Tyrosinase ist Kupfer an der Bildung von Melanin beteiligt. Melanin ist ein Farbpigment in Haut und Haar und schützt vor UV-Strahlung.⁶
• Skelett und Bindegewebe: Kupfer ist am Enzym Lysyloxidase beteiligt, das die beiden Bindegewebseiweisse Kollagen und Elastin verflechtet. Dies sorgt für Struktur und Elastizität von Knochen, Bändern, Knorpel und Blutgefässen.⁶
• Zentralnervensystem: Kupfer ist beteiligt an der Bildung der schützenden Myelinschichten rund um die Nervenfasern.⁶

Aufnahme und Stoffwechsel:

Die Resorptionsrate ist von anderen Lebensmitteln abhängig. Zu hohe Konzentrationen an Ballaststoffen, Eisen, Zink, Phosphor, Cadmium, Sulfid und Phytinsäure vermindern die Resorption von Kupfer. Vitamin C, organische Säuren und Aminosäuren fördern durch eine Reduktion von Cu²⁺ zu Cu⁺ die Resorption. Generell sind die Resorptionsraten hoch und liegen bei 55-75 %. Die Resorption findet grösstenteils im Dünndarm statt.

Bei niedrigen Konzentrationen steigern aktive Transportmechanismen die Resorption und die Ausscheidung (via Galle) sinkt. Bei hohen Konzentrationen findet die Resorption dann vorwiegend durch passive Diffusion statt und die Ausscheidung steigt.³

Speicherung, Verbrauch, Verluste:

Der Körper resorbiert Kupfer schnell und scheidet es auch wieder schnell aus.³ Der Körperbestand beträgt zwischen 80 und 100 mg. Kupfer ist in Skelett (40 %), in Muskulatur (24 %),⁵ in Leber (15 %), Gehirn (10 %) und Blut gespeichert.³ Der Transport im Blut erfolgt grösstenteils mit dem Protein Caeruloplasmin. Dieses Protein spielt auch beim Eisenstoffwechsel eine Rolle.⁵

Strukturen:

Kupfer liegt in der Nahrung und im Organismus grösstenteils an Proteinen gebunden vor. Transportproteine reduzieren Kupfer vor der Aufnahme im Dünndarm von Cu²⁺ zu Cu⁺.

Literatur / Quellen:

1. Biesalski Hans Konrad und Grimm Peter: Taschenatlas der Ernährung; 3. Auflage (2004); Georg Thieme Verlag, Stuttgart und New York.
2. US-Amerikanische Nährwertdatenbank USDA.
3. Elmadfa Ibrahim und Leitzmann Claus: Ernährung des Menschen; 5. Auflage (2015); Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart.
4. Leitzmann Claus und Keller Markus: Vegetarische Ernährung; 3. Auflage (2013); Verlag Eugen Ulmer KG, Stuttgart.
5. De Groot Hilka und Farhadi Jutta: Ernährungswissenschaft; 6. Auflage (2015); Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten.
6. Zimmermann Michael, Schurgast Hugo, Burgerstein Uli P.: Burgersteins Handbuch Nährstoffe, 9. Auflage (2000); Karl F. Haug Verlag, Heidelberg.