Měď
Abstrakt
Měď je esenciální
stopový prvek, kov. Deplece vzácně, nadměrný přívod je toxický. Je
kofaktorem mnoha metaloenzymů (např. cytochrom-c-oxidáza,
superoxiddismutáza, urikáza, dopamin-beta-hydroxyláza,
tyrosináza, ceruloplazmin). Je důležitý při
oxidačně-redukčních reakcích, při syntéze melaninu a kolagenu,
při transportu Fe, metabolismu katecholaminů, má
antioxidační účinky. Resorpce v organismu pomocí metalothioneinu
(soutěží o vazebné místo s Zn a Cd). V krvi je měď vázána na albumin, histidin
a transkuprein, odtud je aktivně vychytávána hepatocyty. V játrech se
zabudovává do ceruloplasminu (genetická porucha vede k Wilsonově chorobě).
Volná měď je toxická, ukládá se v játrech, mozkových buňkách, renálních
tubulech. Deficit vzniká při poruchách výživy, dlouhodobé parenterální výživě,
hyperkatabolismu. Projevy: porušená chuť, poruchy pigmentace, mozkové funkce,
hematologické a kostní změny (Menkesův syndrom poruchy ve vstřebávání Cu).
Toxické účinky: gastroenteritida, intravaskulární hemolýza, jaterní cirhosa,
renální selhání, neurologické
poruchy. Léčba Penicilaminem,
exkrece močí.
Chemické vlastnosti
Název: Latinsky: Anglicky: Značka: Protonové číslo: Atomová hmotnost: Skupina: Perioda: Skupenství: Oxidační číslo: |
Měď Cuprum Copper Cu 29 63,55 I.B 4 pevné I, II |
Měď je po Fe a Zn třetím
nejhojněji zastoupeným esenciálním stopovým prvkem v lidském těle. Je
nezbytná pro správnou funkci každé buňky lidského organismu. Je široce
rozšířena v biologických tkáních, kde se nachází ve formě organických
komplexů, většinou metalloproteinů a metaloenzymů.
Nejdůležitější proteiny obsahující měď u lidí jsou: (v závorkách jsou uvedeny
další užívané názvy).
Cu-obsahující enzymy
·
Aminooxidázy
·
Aminooxidáza
(flavin-obsahující) - monoaminoxidáza, tyraminoxidáza
·
Aminooxidáza
(Cu-obsahující)- diaminooxidáza, histamináza
·
Lyzyloxidáza
·
Peptidylglycin-α-amidating
monooxygenáza (PAM)
·
Monophenol
monooxygenáza (tyrozináza)
Cu-vázající proteiny
·
Metalothionein
·
Albumin
·
Transkuprein
·
Krevní srážecí
faktor V
·
Nízkomolekulární
ligandy
·
Aminokyseliny
·
Peptidy
Role v metabolismu
Většina fyziologických
funkcí Cu vychází z reakcí, které katalyzují enzymy obsahující Cu. Lyzyloxidáza
je klíčovým enzymem při síťování (cross-lin-king) pojivových tkání. Katalyzuje
oxidaci lyzolových a hydroxylyzylových zbytků v polypeptidových řetězcích
elastinu a kolagenu. Má tak zásadní význam pro pevnost, pružnost a ohebnost
vláknitých bílkovin pojivové tkáně. Je důležitá při výstavbě kostí,
mineralizaci kostry, podílí se na zabezpečení integrity pojivových tkání
v srdci a cévním systému.
Důležitou roli má Cu
v metabolismu Fe a erytropéze. Oxidázová aktivita ceruloplazminu
v plazmě je esenciální pro oxidaci Fe2+ na Fe3+, což
umožňuje mobilizaci zásobního Fe z feritinu, jeho vestavění do transferinu
a použití pro syntézu hemoglobinu. Jako součást krevního srážecího faktoru
V je důležitá pro srážení krve.
Přítomností v enzymu
tyrosináze je Cu zapojena do syntézy melaninu, podílí se na pigmentaci kůže,
vlasů a očí a prostřednictvím cytochromoxidázy je zapojená do energetiky
v respiračních řetězcích.
Na úrovni CNS ovlivňuje
tvorbu myelinu v nervové tkáni a tvorbu katecholaminů. Z dalších
fyziologických funkcí Cu je to působení v termoregulaci, důležitá je role
v antioxidačních systémech (ceruloplazmin, superoxiddismutáza) a ovlivnění
imunitních funkcí.
Metabolismus
Resorpce Cu
z gastrointestinálního traktu se pohybuje mezi 12-50 %. Měď je resorbována
v žaludku a tenkém střevě. Vysoký příjem vitamínu C, Fe a Zn významně
redukuje resorpci Cu. Měď, která vstoupí do nitra buněk sliznice
gastrointestinálního traktu je vázána na metalothionein, který reguluje
rychlost transportu Cu z buněk do vnitřního prostředí. Resorpce Cu je
silně ovlivňována jejím obsahem v dietě. Resorpce klesá ze 75 % při 0,4 mg
Cu/den až na 12 % při 7,5 mg Cu/den.
Po resorpci je Cu
transportována vázána primárně na albumin přes aminodusík a imidazolový dusík
histidinu, transkuprein a nízkomolekulární ligandy. Tato primárně vázaná Cu je
rychle vychytávána játry, v menší míře pak ledvinami. Centrální úlohu
v metabolismu a homeostáze Cu mají játra. V játrech je Cu
inkorporována do ceruloplazminu a část do metalothioneinu, především při
vysokém příjmu Cu. Měď vázaná na ceruloplazmin je uvolňována do krve a
přenášena k buňkám se specifickými receptory pro ceruloplazmin. Po
navázání ceruloplazminu na receptory na povrchu buňky je Cu uvolněna
z vazby na ceruloplazmin a vstupuje do buňky.
Měď je vylučována především
žlučí ve formě špatně vstřebatelných komplexů do gastrointestinálního traktu
(menší množství Cu může být znovu resorbováno ve střevě), dále se do střeva
dostává určité množství Cu z pankreatické a intestinální tekutiny a
společně s neresorbovanou Cu z diety je vyloučeno stolicí. Vylučování Cu
gastrointestinálním traktem je jedním z hlavních regulačních mechanismů
udržování rovnováhy mezi příjmem a potřebou Cu.
Distribuce v organismu, obsah ve tkáních
V lidském organismu se
nachází 790 – 2350 μmol (50 – 150 mg). Nejvyšší koncentrace mědi je
v játrech, která slouží jako depotní orgán, dále je měď ve větším množství
v myokardu, svalech, ledvinách, slezině, mozku, pankreatu a kostní dřeni.
Orientační koncentrace Cu ve
tkáních a orgánech (hodnoty na kg čerstvé tkáně), Geigy Scientific Tables, 1981
|
|
mg.kg-1 |
Svalovina |
Dospělí
|
1,3-2,7 |
Srdce |
Dospělí |
3,4 |
Játra |
Dospělí |
5-10 |
Ledviny |
Dospělí |
2-4 |
Slezina |
Dospělí |
1,2-13 |
Kostní dřeň |
Dospělí |
1,0-1,4 |
Plíce |
Dospělí |
1,1-3,0 |
Pankreas |
Dospělí |
1,3-1,7 |
Mozek |
Dospělí |
1,4-5,3 |
Vlasy |
Děti (0-15 let) |
2,7-152 |
|
Dospělí (nad 16
let) |
3,6-177 |
Deficit
Deficit mědi u lidí se
nevyskytuje příliš často. Může se objevit u kojenců s umělou výživou, při
nevhodně stopovými prvky zajištěné realimentaci po těžkých malnutričních a
katabolických stavech a v průběhu dlouhodobé parenterální výživy. Častěji se
deficit Cu objevuje v rámci enteropatií a malabsorpce nejrůznějšího
původu.
Deficit Cu snižuje krevní
hemoglobin, vzniká mikrocytární hypochromní anémie, leukopenie, kostní změny a
osteoporóza. Anémie nereaguje na podání železa. Na kostech jsou známky osteoporózy,
pohárkovitě rozvlákněné metafýzy dlouhých kostí a periostální apozice provázené
zvýšenou aktivitou alkalické fosfatázy v séru, po substituci mědi projevy
mizí. Snižuje tvorbu katecholaminů, v nervové tkáni
snižuje tvorbu myelinu a objevují se nekrózy. Působí zpomalení mentálního
vývoje. Zvyšuje hladinu sérových triacylglycerolů, fosfolipidů a cholesterolu,
vede ke snížení poměru mononenasycených a nasycených mastných kyselin
v séru. Působí snížení tvorby inzulinu a poruchu glukózové tolerance. Deficit
mědi také působí poruchy pigmentace, poruchy tvorby kolagenu a elastinu vedoucí
ke vzniku pseudorachitidy, zpoždění růstu a narušení elasticity arterií,
fibrózu a hypertrofii myokardu.
Hodnocení stavu zásobení
K určení stavu zásobení
organismu mědí se využívá stanovení mědi a ceruloplazminu
v krevním séru. Některými autory je rovněž doporučováno využití SOD. Koncentrace Cu a ceruloplazminu je dobrým
indikátorem silného deficitu, ale nemusí být dostatečně citlivé při marginálním
zásobení. Navíc je nutno brát v úvahu, že ceruloplazmin je protein akutní
fáze zánětu a tedy k jeho zvýšení v krevním séru společně s mědí
dochází za řady situací. Ceruloplazmin se zvyšuje v rámci reakce organismu
na stres a různé typy zátěže, jeho zvýšení spolu s Cu provází cholestázu,
podléhá vlivu estrogenů a klesá v rámci snížené proteosyntézy při
bílkovinné malnutrici a jaterní insuficienci v oblasti proteosyntézy. Řada
prací prokazuje hyperkuprémii v krvi při generalizovaném nádorovém bujení.
Referenční rozmezí
Potřeba - doporučené dávky
Cu v dietě
Věk |
Dávka |
0
- 4 měsíců |
0,4-0,6
mg/den |
4
- 12 měsíců |
0,6-0,7
mg/den |
1
- 4 roky |
0,7-1,0
mg/den |
4
- 7 let |
1,0-1,5
mg/den |
7
- 10 let |
1,0-2,0
mg/den |
>
10 let |
1,5-2,5
mg/den |
Dospělí |
1,5-3,0
mg/den |
Zdroje
Hlavním zdrojem mědi pro lidský
organismus je zelená zelenina, ústřice, ryby a vnitřnosti. Dále jsou to ořechy,
sušené ovoce a čokoláda. Běžná smíšená strava je dostatečným zdrojem mědi.
Toxicita
Toxické projevy zvýšeného
příjmu mědi se objevují až tehdy, když se příjem mědi zvýší 200-500násobně nad
doporučený příjem. Vdechovaná ve formě aerosolu nebo jemného prachu vyvolává
příznaky akutní intoxikace „horečku z kovů“ s příznaky stejnými jako
v případě Zn tj. kašlem, třesavkou, teplotou, malátností a bolestí hlavy.
Perorální požití gramových
dávek rozpustných solí Cu vede k iritaci zažívacího traktu se zvracením a
průjmy. Následné vysoké koncentrace Cu v séru provází ikterus
s poškozením jater, ledvin a intravazální hemolýzou s častým fatálním
průběhem.
Chronickou otravu Cu může
způsobit i její vysoký obsah v pitné vodě, který bývá považován za jeden
z možných faktorů vyvolávajících jaterní cirhózu indických dětí.
Genetické poruchy
metabolismu mědi:
Choroba Menkesova je
fatální onemocnění charakterizované mentální retardací, abnormálními vlasy a
maldistribucí Cu. Koncentrace Cu a ceruloplazminu v krvi je nízká, obdobně
jako koncentrace Cu v játrech a mozku, ale Cu se kumuluje ve střevní
mukóze, svalech, slezině a ledvinách. Syntéza ceruloplazminu,
superoxiddismutázy a cytochromoxidázy je narušena.
Choroba Wilsonova představuje
samostatnou jednotku v patofyziologii Cu (popsána Wilsonem v r. 1912). U této choroby
existují dvě základní poruchy metabolismu mědi: omezení inkorporace Cu do
ceruloplazminu v játrech a omezení vylučování Cu žlučí. To vede k pozitivní
bilanci Cu a její akumulaci v játrech. Zvyšuje se na ceruloplazmin nevázaná měď
v plazmě, což vede ke zvýšenému vylučování ledvinami a k jejímu ukládání do
dalších tkání, především rohovky (tvoří zde Kayserův-Fleischerův prstenec), do
mozku (především v oblasti bazálních ganglií), do ledvin, svalů a kostí.
Toxický účinek intracelulárně nahromaděné Cu vede k poškození a nekróze buněk.
Přesto, že se jaterní symptomatologie Wilsonovy choroby
může objevit v kterémkoliv věku, je nejčastější výskyt mezi 8-20 lety. Projevy
připomínají chronickou hepatitidu, cirhózu, ale i akutní selhání jater. Mezi
neurologickými projevy dominuje dysartrie, dysfagie, celková rigidita a tremor.
Významné jsou i psychiatrické příznaky: abnormální chování, změna osobnosti,
poruchy paměti.
V laboratorní diagnostice je typické výrazné snížení
ceruloplazminu v séru, kde je Cu většinou snížená. Můžeme však zjistit i
normální nebo zvýšenou hodnotu. Potom se jedná o tzv. volnou, na ceruloplazmin
nevázanou měď, která je toxická a svědčí pro dekompenzaci choroby s častou
průvodní intravaskulární hemolýzou. Vylučování Cu močí je zvýšeno a po podání penicilaminu
dochází k dalšímu mnohonásobnému zvýšení vylučování. Ve stolici je snížený
obsah Cu jako důsledek její snížené exkrece žlučí. V játrech lze prokázat
zvýšený obsah Cu s hodnotami více než 4,7 μmol/g (300 μg).
Lokus pro Wilsonovu chorobu byl lokalizován na dlouhém
raménku chromozomu 13. Genetická diagnostika je zvlášť indikována v rodinách s
výskytem Wilsonovy choroby k odhalení asymptomatických homozygotů.
Wilsonova
choroba se vyskytuje v mnohočetných klinických i laboratorních formách s
frekvencí cca 1:30000. Představuje závažné ohrožení života. Jen včasná
diagnostika a účinná doživotní léčba mohou předejít vzniku orgánových
komplikací. Je třeba vyšetřit i sourozence postiženého jedince vzhledem k
pravděpodobnosti výskytu metabolického defektu Cu v rodině. Případy opožděné
diagnózy Wilsonovy choroby nejsou ani nyní vzácné.
Dětská cirhóza – je hereditární onemocnění charakterizované rychlou
akumulací mědi v játrech.
Literatura
·
World Health
Organization 1996: Trace elements in human nutrition and health., 343 s.
·
Lentner, C.
1981: Geigy Scientific Tables, Volume 1. CIBA-GEIGY Limited, Basle, 295 s.
·
Zadák, Z.:
Výživa v intenzivní péči. Grada Publishing a.s., 2002, 488 s.
·
Shils M. E.,
Olson, J. A., Shike, M., Ross, A. C. 1999: Modern Nutrition in Health and
Disease: Turnlund, R. J.: Copper. 9th edition, Williams & Wilkins, s.241-252
·
Biesalski, H. K.
, Grimm, P. 1999: Taschenatlas der Ernahrung. Georg Thieme Verlag Stuttgart,
342 s.
·
Uderwood, E. J.,
Suttle, N. F. 1999: The mineral nutrition of livestock. 3rd edition,
CABI Publishing, 614 s.
Další informace
·
Stopové prvky - biochemické
funkce
·
Stopové prvky - efekt příjmu
·
Stopové prvky - přepočty
·
Stopové prvky a VR
·
Analýzy stopových prvků
·
Penicilamin
·
Antidota specifická - přehled
Autorské poznámky