Rola miedzi

Jednym z kilku istotnych dla metabolizmu człowieka pierwiastków jest miedź. Miedź jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania w warunkach tlenowych wszystkich komórek ludzkiego organizmu. Umożliwia właściwe wykorzystanie tlenu w procesach oddychania wewnątrzkomórkowego (jako kofaktor enzymów uczestniczących w transporcie tlenu). Z jednej strony uczestniczy w procesach przenoszenia tlenu, a z drugiej chroni przez wytwarzanie zwiększonej ilości wolnych rodników tlenowych.

W organizmie człowieka gromadzi się od 100 do 150 mg miedzi. Około 40% znajduje się w kościach, 24-25% w mięśniach, 9-10% w wątrobie oraz 5-6% w mózgu. W tkankach ilość miedzi pozostaje bez zmian przez prawie całe życie człowieka.

Dzienne zapotrzebowanie na miedź dla kobiet i mężczyzn wynosi około około 2-3 mg/dzień (w literaturze można znaleźć informacje, że zapotrzebowanie na miedź w niektórych przypadkach może sięgać nawet 10 mg dziennie). W okresie niemowlęcym szybki wzrost organizmu zwiększa zapotrzebowanie na miedź. Dieta oparta na mleku matki może dostarczyć odpowiednią ilość miedzi, po warunkiem, że matka spożywa odpowiednią jej ilość. Produkty spożywcze bogate w miedź to np.: produkty zbożowe, orzechy, wątroba (wątróbka), czekolada. Należy jednak pamiętać, że u niemowląt niedojrzała funkcjonalnie wątroba nie jest w stanie zagospodarować nadwyżek miedzi. Dlatego nie wolno podawać suplementów zawierających miedź niemowlętom.

Miedź jest przyswajana z treści pokarmowej w żołądku, jelicie cienkim i dwunastnicy. Wydalana jest z organizmu głównie z żółcią przez przewód pokarmowy (2500 µg/dzień), w mniejszym stopniu z moczem (do 50 µg/dzień). Właściwy bilans pomiędzy pobieraniem a wydalaniem decyduje o prawidłowej homeostazie miedzi w organizmie.

Po wchłonięciu, miedź wiązana jest z białkami, które transportują ją do wątroby - do wnętrza hepatocytów, w których jest wiązana z ceruloplazminą. Ceruloplazmina jest glikoproteiną produkowaną w wątrobie. Każda cząsteczka ceruloplazminy wiąże trwale 6 atomów miedzi.

W surowicy krwi miedź jest utrzymywana na stałym poziomie około 1mg/L i jest związana w 90-95% z ceruloplazminą, 3-5% z albuminą i transkupreiną oraz w 1% z aminokwasami i peptydami o niewielkiej masie cząsteczkowej. Związanie miedzi z ceruloplazminą jest bardzo silne, natomiast związanie z albuminą jest słabsze, ponieważ albumina łatwiej niż ceruloplazmina oddaje miedź do komórek. Dlatego albumina jest najważniejszym białkiem w procesie transportu miedzi do wszystkich tkanek organizmu.

Zaburzenia równowagi pomiędzy funkcjami albumin i ceruloplazminy prowadzą do poważnych, niekorzystnych tendencji metabolicznych.

Metabolizm miedzi w komórkach jest kontrolowany przez trzy główne grupy białek:

• białka błonowe (CTR1 i DMT1), dzięki którym jony miedzi mogą być pobrane przez komórkę;
• metalochaperony (ATOX1, CCS, białka z grupy COX oraz SCO), białka transportujące miedź w cytoplazmie do organelli;
• białka o budowie ATPaz (ATP7A i ATP7B), które regulują ilość miedzi w komórce i umożliwiają wbudowanie miedzi do cząsteczek białek enzymatycznych (do ceruloplazminy - brak tego białka jest przyczyną choroby Wilsona).

Stężenie miedzi (ilość miligrama miedzi na gram tkanki) jest wysokie w jądrach, śledzionie, nerkach oraz mózgu. Najmniejsze stężenie miedzi jest w mięśniach, kościach i płynach ustrojowych.

Ceruloplazmina i albunimy wiążące miedź musza pozostawać w równowadze, bowiem tylko wtedy miedź jest właściwie wykorzystywana w organizmie człowieka. Oba te białka wiążą i transportują miedź. Główną rolą albumin jest transport miedzi do wszystkich komórek organizmu. Natomiast zadaniem ceruloplazminy jest wychwytywanie miedzi, aby nie było jej zbyt dużo w postaci jonowej (wolnej). Taka miedź może gromadzić się w komórkach zaburzając ich funkcje. Nadmiar wolnej miedzi propaguje reakcje wolnorodnikowe, przyczyniając się do nasilenia uszkodzeń struktur błon i białek komórkowych.

Choroba Wilsona jest chorobą genetyczną, w wyniku której zahamowana jest biosynteza białka transportującego miedź we wnętrzu komórek wątroby (dziedziczone autosomalnie recesywnie mutacje genu kodującego białko ATPazę, którego funkcją jest transport miedzi wewnątrz komórek). We wnętrzu tych komórek następuje wbudowanie miedzi do ceruloplazminy. Jeżeli tego białka nie ma, miedź nie jest wiązana z ceruloplazminą, co prowadzi do wzrostu wolnej miedzi w surowicy i odkładania się jej nadmiaru w narządach np. wątrobie czy mózgu. Nadmiar zgromadzonej miedzi uszkadza te narządy.

W chorobie Wilsona występuje obniżenie stężenia ceruloplazminy w surowicy poniżej 200 mg/l. Jednak obniżenie jej stężenia nie musi wiązać się z wystąpieniem choroby Wilsona.

Najczęściej z oznaczeniem stężenia ceruloplazminy, oznacza się także stężenie wolnej miedzi w surowicy (zwiększona) i badanie wydalania miedzi z moczem (zwiększona). W ostateczności i bardzo rzadko, określa się ilość miedzi w komórkach wątroby (biopsja wątroby jest zabiegiem, którego lepiej unikać).

Rozpoznanie choroby Wilsona możliwe jest przez wykonanie powyższych oznaczeń oraz zbadanie obecności charakterystycznych objawów klinicznych jak:

• pierścień Kaysera i Fleischera, czyli złotobrązowe przebarwienie wokół rogówki,
• zmęczenie,
• nudności,
• brak apetytu,
• bóle brzucha,
• żółtaczka,
• drżenie kończyn górnych,
• ślinotok,
• trudności z chodzeniem, połykaniem, mówieniem,
• napady padaczkowe,
• migrena,
• zaburzenia psychiczne.

Obniżony poziom ceruloplazminy występuje również w zespole Menkesa (choroba kręconych włosów) - genetycznie uwarunkowanej chorobie neurodegeneracyjnej, polegającej na braku możliwości przyswajania w jelitach miedzi dostarczanej w pożywieniu. Choroba Menkesa jest chorobą sprzężoną z płcią, występującą przede wszystkim u chłopców.

Podwyższenie poziomu ceruloplazminy można stwierdzić u kobiet w ciąży, karmiących, kobiet stosujących antykoncepcję hormonalną oraz u palaczy tytoniu.

Wysoki poziom ceruloplazminy wskazuje na stany zapalne w organizmie lub martwicę tkanek (ceruloplazminę zalicza się do białek ostrej fazy).

W obecności ceruloplazminy prawidłowo przebiega metabolizm żelaza. Ceruloplazmina zaliczana jest do ferroksydaz - utlenia jony żelaza z drugiego do trzeciego stopnia (Fe+2 → Fe3+), umożliwiając połączenie się jonów żelazowych z białkami transportującymi oraz magazynującymi. Dlatego celuroplazmina jest konieczna do powstawania hemoglobiny i czerwonych ciałek krwi, które umożliwiają transport tlenu i wytwarzanie energii w mitochondriach.

Ceruloplazmina aktywnie uczestniczy w ochronie przed wolnymi rodnikami, które mogą być generowane w obecności jonów żelaza (przed udział Fe+2 w reakcji Fentona).

W chorobach neurodegeneracyjnych (choroba Parkinsona, choroba Alzheimera, aceruloplazminemia) stwierdzono związek pomiędzy obniżonym stężeniem ceruloplazminy w surowicy i odkładaniem się jonów Fe2+ w narządach. Wskutek zwiększonego magazynowania Fe2+ dochodzi do wolnorodnikowego uszkodzenia komórek i ich apoptozy (obumierania).

MIEDŹ CZĘŚĆ II – już wkrótce

autor zdjęcia Paweł Uchorczak
https://szkolakrajobrazu.pl/pawel-uchorczak