Kupfer – Ernährungstherapeutische Aspekte

Aufnahme/ Absorption

Kupfer wird im gesamten Dünndarm (Duodenum) sowie in geringen Mengen auch im Magen aufgenommen. Bei einem Mangel kann die durchschnittliche Aufnahme von etwa 55 bis 75 % noch gesteigert werden. Bei einem dauerhaft hohen Angebot wird ein Teil in den Mukosazellen des Dünndarms gebunden und gespeichert.

Körperbestand und Speicher

Bei Bedarf wird das Spurenelement wieder an das Blut abgegeben. Auf diesem Weg kann überschüssiges Kupfer entgiftet werden. Die Leber ist das zentrale Organ des Stoffwechsels und der wichtigste Speicher. Der Körperspeicher beim Erwachsenen beträgt zwischen 80 und 100 mg. Dabei liegt Kupfer überwiegend gebunden an Proteine vor. Die höchsten Konzentrationen befinden sich neben der Leber (15 %) in Gehirn (10 %), Herz und Nieren. Etwa die Hälfte des Körperbestands entfällt auf Muskulatur (40 %) und Skelett (20 %).

Transport und Ausscheidung

Überschüssiges Kupfer wird überwiegend mit der Gallenflüssigkeit ausgeschieden. Geringe Mengen gehen über Stuhl und Urin verloren. Bei tubulären Defekten können die Verluste über die Nieren mit dem Urin signifikant ansteigen.

Allgemeines

Kupfer zählt zu den essenziellen Spurenelementen. Als Bestandteil von Enzymen unterstützt es die körpereigene Radikalabwehr und schützt so unsere Zellen. Es ist am Eisenstoffwechsel, an der Bildung von Elastin und Kollagen sowie an der Bildung bestimmter Hormone beteiligt. Zahlreiche Enzyme des Stoffwechsels sind auf Kupfer als Cofaktor angewiesen. Zudem gibt es zahlreiche Kupfer-abhängige Metalloenzyme.

Antioxidantien

Die Superoxiddismutase (SOD) ist ein wichtiges Enzym des Radikalstoffwechsels. Es entgiftet Superoxidradikale.

Enzymatische Funktion

Das Enzym Ferrooxidase I transportiert etwa 60 % des Kupfers im Plasma und bringt das Spurenelement von den körpereigenen Speichern zu den Wirkorten. Die Ferrooxidase II oxidiert Eisen – eine wichtige Reaktion für den Energiestoffwechsel. Die Dopamin-beta-Hydroxylase ist an der Synthese und Umwandlung von Katecholaminen beteiligt. Die kupferabhängige Thioloxidase bildet Disulfidbrücken aus, was unter anderem in Keratin für Stabilität und Form der Zellen sorgt. Zu guter Letzt baut die Uratoxidase (Uricase) Harnsäure ab.

Gehirn und Nervensystem

Die Cytochrom C-Oxidase wiederum ist in der Elektronentransportkette (limitierender Faktor) in den Mitochondrien lokalisiert und bildet Phospholipide in der Myelinschicht der Nerven aus.

Haut, Haare und Nägel

Die Tyrosinase ist an der Bildung von Melanin (Pigmentierung von Augen, Haut und Haaren) beteiligt.

Knochen, Zähne und Gelenke

Die Lysyl-Oxidase ist an der Ausbildung von Elastin-/Kollagenquervernetzungen und an der Bildung von Bindegewebe (insbesondere Blutgefäße Herz) und Knochen beteiligt. Die Tyrosinase ist an der Bildung von Melanin (Pigmentierung von Augen, Haut und Haaren) beteiligt. Diamin-/ Amin-Oxidasen ihrerseits inaktivieren zahlreiche Hormone (Histamin, Tyramin, Dopamin, Serotonin, Putrescin) und bilden Adrenalin sowie Noradrenalin.

Bariatrische Chirurgie

Problem: Mängel Kupfer treten nach bariatrischen Eingriffen häufig auf [Sal 2010].

Ursachen: Die Aufnahme von Kupfer ist indes bei unzureichender Bildung von beeinträchtigt.

Empfehlung: Für Kupfer werden 2 mg täglich in Form einer Nahrungsergänzung empfohlen [DGAV, 2018].

Vorkommen

Besonders kupferreich sind Innereien, Schalentiere wie Krebse und Hummer, Buchweizen, Kakao, Kaffee, Tee, Schokolade und Nüsse sowie eine Reihe von Gewürzen. Kupferarm sind hingegen Milch, niedrig-ausgemahlene Mehle sowie daraus hergestellte Brot-, Back- und Teigwaren sowie Zucker. Kupferhaltige Leitungssysteme und hartes Wasser liefern bis 0,1 mg Kupfer pro Liter Wasser, dieses kann jedoch die 10-fache Menge bei niedrigem pH und weichem Wasser enthalten.

Nach den EU-Richtlinien dürfen nur Kupferkarbonat, -zitrat, -glukonat, -sulfat sowie Kupferlysinkomplex zu Ernährungszwecken verwendet werden. Zudem sind bestimmte Kupferverbindungen als Zusatzstoffe zugelassen, zum Beispiel nach der Farbstoffrichtlinie als Lebensmittelfarbstoff E141 – Kupferkomplexe der Chlorophylle.

Bedarf

Der Bedarf für Kupfer liegt zwischen 1,0 und 1,5 mg täglich (siehe Referenzwerte der DGE). Hierbei handelt es sich um einen Schätzwert. In Schwangerschaft und Stillzeit ist der Bedarf nicht erhöht. Laut dem Ernährungsbericht der DGE liegt die durchschnittliche Zufuhr an Kupfer über dem Schätzwert. Insofern sind Mangelerscheinungen durch eine unzureichende Zufuhr über die Nahrung eher selten.

Mangelerscheinungen

Mangelzustände sind aber bei einer parenteralen Ernährung sowie bei Säuglingen mit einseitiger Kuhmilchernährung möglich. Hier kann es zu Blutarmut, vermehrten Schäden durch Radikale, Störungen des Nervensystems, erhöhten Cholesterinspiegeln oder Anorexie kommen. Weitere Symptome äußern sich in einer verminderten Pigmentation von Haut und Haaren. Beim sogenannten Menkes-Syndrom (angeborene Kupfermangelerkrankung) können die Kupferverluste selbst durch Kupfergabe nicht ersetzt werden, in dessen Folge der Tod bereits im Kindesalter eintritt.

Menkes-Syndrom: Beim Menkes-Syndrom handelt es sich um eine genetisch bedingte Störung des Kupferstoffwechsels. Diese ist gekennzeichnet durch einen Kupfermangel in Leber und Blut. Auch einige spezifische Kupferenzyme (Cytochrom C-Oxidase, Coeruloplasmin, Lysyloxidase) sind nur unzureichend vorhanden. Die Erkrankung äußert sich durch eine geistige und psychomotorische Retardierung; eine spärliche, spröde oder krause Behaarung sowie durch um die eigene Achse gedrehte Haare (Pili torti). Die Erkrankung äußert sich bereits im Säuglingsalter und führt meist im 4. oder 5. Lebensjahr zum Tod.

Risikogruppen: Als Risikogruppen für einen Mangel gelten dennoch Personen mit starker einseitiger Ernährung (unzureichende Zufuhr) und Personen mit Erkrankungen des Magen-Darm-Traktes (verminderte Aufnahme). Auch massive Blutverluste, Resorptionsstörungen, länger andauernde künstliche Ernährung, die längerfristige Einnahme von Zinkpräparaten oder die einseitige Ernährung mit Kuhmilch können zu einer Unterversorgung an Kupfer führen.

Toxizität

Bei Kupfermengen über 5 Milligramm täglich treten Übelkeit, Bauchschmerzen, Erbrechen und Durchfall auf. Eine langfristige Überdosierung führt zu Leberschäden. Bei der Kupferspeicherkrankheit Morbus Wilson kommt es infolge einer verminderten Kupferausscheidung zur Kupferüberladung. Dieses wird vermehrt in Leber, Gehirn und Nieren gespeichert und ruft im weiteren Verlauf Funktionsstörungen und -verluste der Organe hervor.

Symptome einer chronischen Überdosierung können eine gestörte Blutbildung, erhöhte Cholesterinspiegel, neurologische und psychische Störungen, Immunschwäche, Knochenveränderungen (Osteoporose, Frakturen), Blutgefäßveränderungen oder auch Haut- und Haardepigmentierungen sein.

Morbus Wilson: Morbus Wilson ist eine vererbte Störung des Kupferstoffwechsels und der Coeruloplasminsynthese, die mit einer gestörten Ausscheidung von Kupfer über die Gallenwege einhergeht. Kupfer wird in der Leber gespeichert, gelangt ins Gehirn, in die Nieren und die Hornhaut des Auges. Infolge der verminderten Ausscheidung kommt es im Laufe der Jahre zu einer Ansammlung von Kupfer im Organismus. Erste Symptome treten in der Regel zwischen dem 5. und 30. Lebensjahr auf. Bei Kindern steht die Schädigung der Leber im Vordergrund (Hepatitis, Leberzirrhose). Bei Jugendlichen und jungen Erwachsenen treten neurologische Erkrankungen in den Vordergrund: Sprach- und Schreibstörungen, Zittern der Gliedmaßen, Gang- und Schluckstörungen, psychische Veränderungen. Ziel der Therapie ist die Entleerung der Körperkupferdepots. Dies wird medikamentös (D-Penicillamin, Trien, orale Zinktherapie) erreicht, wobei die Medikamente eine kompetitive Hemmung der Kupferaufnahme bewirken. Begleitend ist eine kupferarme Kost angebracht, die das Meiden kupferhaltiger Lebensmittel wie Innereien, Nüsse, Pilze, Vollkorn, Kakao, Schokolade und Meeresfrüchte beinhaltet. Auch Kochsalz, Pfeffer und sonstige Gewürze enthalten viel Kupfer und sollten deshalb sparsam verwendet werden. Unterstützend kann zudem die Supplementierung mit antioxidativen Substanzen wie Vitamin E wirken.

Beeinflussung der Bioverfügbarkeit

Bei der Zubereitung von Speisen treten kaum Verluste auf. Auch ist Kupfer gegenüber den meisten anderen Nahrungsinhaltsstoffen stabil. Die Bioverfügbarkeit sinkt, wenn gleichzeitig hohe Mengen an Ballaststoffen, Milch, Getreide, Mineralstoffen (Kalzium, Zink, Eisen, Molybdän, Phosphat) oder Sulfiten aufgenommen werden. Die Aufnahme steigt mit zunehmender Menge an Aminosäuren, organischen Säuren und Vitamin C.

Interaktionen

Medikamente: Kupfer wird durch eine Reihe von Medikamenten beeinflusst. Auch bestimmte Vitamine und Mineralstoffe sowie Nahrungsbestandteile wie beispielsweise Kasein wirken auf den Kupferstoffwechsel. Einige Medikamente erhöhen die Kupferausscheidung (z. B. Antazida, Antirheumatika, Dimercaprol) oder den Serumkupferspiegel (z. B. Kontrazeptiva, Phenytoin). Die verschiedenen Nährstoffe und Nahrungsbestandteile hemmen unter anderem die Kupferaufnahme (siehe Abschnitt Bioverfügbarkeit) oder beeinflussen die Ausscheidung sowie den Umsatz von Kupfer.