Risiken und Nutzen von Kupfer im Licht neuer Erkenntnisse zur Kupferhomöostase

Abstract

Das essentielle Spurenelement Kupfer ist an einer Vielzahl biologischer Prozesse beteiligt, die für die Erhaltung des Lebens unverzichtbar sind. Im Überschuss kann es jedoch auch toxisch sein, wobei der häufigste chronische Effekt in einer Schädigung der Leber besteht. Die Resorption von Kupfer im Verdauungstrakt sowie seine Ausscheidung über die Galle werden durch wirkungsvolle Regulationsmechanismen kontrolliert. Beim Menschen wird Kupfer, abhängig von der Kupferzufuhr, dem Vorliegen weiterer Faktoren in der Nahrung, die seine Resorption fördern oder hemmen können, und dem Kupferstatus, zu 12 bis 60 % resorbiert. Aktuelle Daten lassen vermuten, dass Kupfermangel mit höherer Prävalenz vorkommen könnte als bisher angenommen wurde, wohingegen Kupfertoxizität unter normalen Lebensumständen eher selten ist. Das Menkes-Syndrom und die Wilson-Krankheit sind genetische Störungen, die mit schwerem Kupfermangel bzw. mit Kupfertoxizität assoziiert sind.

Die Auswirkungen eines milden Kupfermangels oder -überschusses sind bisher noch nicht ausreichend beschrieben, was hauptsächlich auf das Fehlen sensitiver und spezifischer Indikatoren zurückzuführen ist. Die am häufigsten verwendeten Indikatoren sind die Kupferkonzentration und die Ceruloplasminspiegel im Serum, jedoch lassen sich mit ihnen nur vergleichsweise starke Änderungen des Kupferstatus nachweisen. Von den vielen Proteinen, die als potenzielle Marker für den Kupferstatus untersucht werden, hat das Chaperon der Cu/Zn-Superoxiddismutase (CCS1) vielversprechende Ergebnisse geliefert. Um seine Eignung als Indikator für Kupfermangel im Frühstadium zu bestätigen, sind jedoch noch weitere Daten zu seinem Verhalten unter verschiedenen Bedingungen erforderlich. Die Bestimmung des Kupferbedarfs sowie einer Obergrenze für die unbedenkliche Zufuhr (Tolerable Upper Intake Level, UL) ist ein komplexer Prozess, da Kupfermangel und Kupferüberschuss gleichermaßen zu Gesundheitsschäden führen (U-förmige Kurve). Im Regelwerk für die Risikobewertung essentieller Spurenelemente, das im Rahmen des Internationalen Programms für Chemikaliensicherheit (International Programms on Chemical Safety, IPCS) geschaffen wurde, wird ein homöostatisches Modell zur Ermittlung des adäquaten Bereichs für die orale Zufuhr (Adequate Range of Oral Intake, AROI) essentieller Spurenelemente vorgeschlagen. Der Tiefstpunkt der sich ergebenden U-Kurve dient zur Definition des AROI. In diesem Bereich wird durch physiologische Mechanismen eine normale Homöostase aufrechterhalten und es sind im Grunde keine gesundheitsschädlichen Auswirkungen nachweisbar. Derzeit werden Werte für die empfohlene tägliche Zufuhr mit der Nahrung (RDI) und die ausreichende Zufuhrmenge (AI) herangezogen, um Empfehlungen für die Kupferzufuhr in verschiedenen Lebensphasen und -umständen zu formulieren. Die hier vorgelegten Daten, die am Menschen und an nicht-menschlichen Primaten erhoben wurden, weisen darauf hin, dass der aktuelle UL-Wert für Kupfer überprüft werden sollte. Die Entwicklung einer wissenschaftlichen Grundlage für den UL-Wert für Kupfer und die Bewertung der Relevanz des Kupfermangels im globalen Rahmen sind die zentrale Herausforderung bei zukünftigen Forschungsarbeiten zum Thema Kupfer.