Минеральные элементы

Название элемента произошло от лат Cuprum (Кипр). Медь известна со времен древних цивилизаций. Медь - один из самых старых металлов, который применяется человек: артифакты из меди обнаруживаются в 8700 д.н.э. С лечебной целью использовалась с 400 г до н.э. Еще гиппократ предписывал ее соедения для лечения легочных и других заболеваний. Использование препаратов меди для лечения болезней достигло своего пика в девятнадцатом веке.

Транспортные металлы занимают уникальную нишу в аэробной физиологии. Уникальные свойства транспортных металлов сильно зависят от их электронной конфигурации их наружной поверхности. Эти металлы могут существовать в различных окисленных состояниях, которые критичны для их функции, в качестве катализаторов.  Тем не менее, во время этих  реакций, ественных для аэробного метаболизма, могут образовываться токсичные реактивные кислородные частицы. Метаболизм и транспорт этих металлов жестко контролируется организмом. Незначительное прекращение транспорта металла в обмене веществ приводит к заболеванию и смерти. Железо, медь, цинк - это наиболее обильные и хорошо изученные транспортные металлы. Медь в следовых количествах может быть обнаружена во всех клетках, как в окисленной форме Cu (II), так и восстановленной Сu (I) проходящих в клетке

Медь способна проникать во все клетки, ткани и органы. Максимальная концентрация меди отмечена в печени, почках, мозге, крови, однако медь можно обнаружить и в других органах и тканях.

В медицине применяют сернокислую медь (как противмикробное и прижигающее свредство). Препараты солей меди используют наружно для промываний, спринциваний, в виде мазей при воспалительных процессах слизистых оболочек, в физиотерапии. Медь в сочетании с железом используется при лечении детей с гипохромной анемией.
Медь содержащие препараты используются также в лечении и профилактике заболеваний опорно-двигатльного аппарата, гипотиреоза. Широкое распространение получило медной внутриматочной спирали в качестве средства контрацепции.
​
​

Медь входит в состав многих важнейших ферментов, таких как цитохромоксидаза, тирозиназа, аскорбиназа и др. Медь присутствует в системе антиоксидантной защиты организма, являясь кофактором фермента супероксиддисмутазы, участвующей в нейтрализации свободных радикалов кислорода. Этот биоэлемент повышает устойчивость организма к некоторым инфекциям, связывает микробные токсины и усиливает действие антибиотиков. Медь обладает выраженным противовоспалительным свойством, смягчает проявления аутоиммунных заболеваний (например, ревматоидного артрита), способствует усвоению железа.Медь участвует в кроветворении и тканевом дыхании.

Медь имеет большое значение для поддержания нормальной структуры костей, хрящей, сухожилий (коллаген), эластичности стенок кровеносных сосудов, легочных альвеол, кожи (эластин). Медь входит в состав миелиновых оболочек нервов. Действие меди на углеводный обмен проявляется посредством ускорения процессов окисления глюкозы, торможения распада гликогена в печени. 

Сложно оценить специфические требования меди в пищи, потому что отсутствуют подходящие средства для оценки статуса меди в организме,  также и как факторы, которые влияют на биодоступность меди с пищей, также ограничены. Церулоплазмин содержит 95% от меди, обнаруживаемой в плазме, и часто служит маркером статуса меди в организме. Однако, уровни церулоплазмина меняются при беременности и воспалении, а мРНК церлуплазмина регулируется эстрогеном, инфекцией и гипоксией, среди прочих факторов. 

Медь, как и железо, может отдавать и принимать электроны. Таким образом, также, как и железо может существовать в двух состояниях-  Сu+ и Сu2+ - которые наиболее стабильны. Ферменты меди, хотя и не так многочисленны, как цинка, но выполняют множество функций в основном с связи с мембранными ферментами. Места прикрепления меди в церулоплазмине обладают способностью окислять железо с Fe2+ до  Fe3+, что подготавливает ионы железы связывать трансферрин и доставлять его в органы и ткани. Эти реакции связывают железо с метаболизмом меди и объясняют, как отсутствие меди в диете нарушает транспорт меди и вызывает анемию у людей. 

Цинк и медь играют важную роль в костном метаболизме и здоровье костей в результате их роли, как кофакторов различных ферментов, требуемых для синтеза или модификации костного матрикса. Медь - необходимый ко-фактор для лизил оксидазы, фермента, который связан с кросс-связями коллагена. Медь и цинк оба являются компонентами супероксиддисмутазы и может защищать кость от оксидативного повреждения. Генетические дефекты связанные дефицитом цинка (акродерматитная энетеротия) или дефицитом меди (заболевание Менкеля) приводят к задержки роста, снижению и наружению роста костей.

Медь играет роль в формировании соединительной ткани, защите от свободных радикалов и часть ферментов вовлечены в энергетический метаболизм.  

Функции меди:

• Выделение энергии в митохондриях
• Мобилизация и транспортировка железа из мест хранения в костный мозг
• Синтез коллагена и эластина в соединительных тканях
• Антиоксидант (как медь/цинк-супероксиддисмутаза и церулоплазмин)
• Синтез меланина в коже
• Синтез эпинефрина и ноэпинефрина в надпочечниках и нервной системе
• Расщепление серотонина, гистамина и допамина

​

Биодоступность из пищевых источников и взаимодействие продуктов и доступность меди отается критическим вопросом. Показано, что молоко снижает биодоступность меди. Переходные комплексы из молока при нагревании имеют такую же конфигурацию, как медь, и таким образом блокируют всасывание меди. Высокие дозы цинка также снижают доступность боидоступность меди, в то время, когда их одновременно добавляются в пищевые добавки. Пациенты с низким содержанием меди нуждаются в оценке содержания меди в рационе, и других продуктов, принимаемых в то же время, и пищевых добавок, получаемых ими. 

В желудочно-кишечном тракте абсорбируется до 95% поступавшей в организм меди ( приблизительно 2 мг) (причем в желудке ее максимальное количество), затем в двенадцатиперстной кишке, тощей и подвздошной кишке. Она  проходит через слизистую оболочку покрывающую кишечник с помощью двувалентного транспортера металлов DMT1. В крови медь связывается с сывороточным альбумином (12-17%), аминокислотами — гистидином, треонином, глутамином (10-15%), транспортным белком транскуприном (12-14%) и церулоплазмином (до 60-65%). Медь, таким образом, высвобождается в плазму в большинстве своем связанная с альбумином или гистидином. Лучше всего организм усваивает двухвалентную медь. 

Считается, что оптимальная интенсивность поступления меди в организм составляет 2-3-5 мг/сутки, и эквивалентное количество выделяется с желчью в стуле. 

Приблизительно 15% всей всасываемой меди транспортируется в ткани, когда остальная часть - 85% выделяется из организма. Последняя 98% которой выводится с желчью в кале, 2% - мочой.  Таким образом, не вся употребленная медь всасывается, а кишечные клетки, которые удерживают издержки меди, обновляются каждые 24-48 часов. Медь связанная с альбумином или гистидином входит в гепатоциты через высоко-аффинный транспортер, hCtr1.

Ведущую роль в метаболизме меди играет печень, поскольку в ней синтезируется белок церулоплазмин, обладающий ферментативной аткивностью и участвующий в регуляции гомеостаза меди. В ответ на повышенные концентрации меди в гепатоцитах, увеличивается экскреция меди с желчью. Не существует кишечно-печеночной рециркуляции меди и если медь в невсосавшемся комплексе попадает в желчь, она выводится стулом.

Печень - это основной орган для накопления меди, вслед за ней идут мышцы и кости.

Выявлено новое заболевание, связанное с метаболизмом железа, ассоциированное с мутацией медь-содержащим белком церулоплазмином,  при котором важную роль играет церулоплазмин в качестве ферроксидазы и регулятора обмена железа. В то же время, пациенты, имеющие дефицит церулоплазмина имеют нормальную концентрацию и кинетику меди. Эти данные предполагают, что церулоплазмин может быть источником меди, и он не является транспортером меди.   

Дефицит меди  - редкое состояние, но оно обычно наблюдается как врожденное состояние или плохо питающихся младенцев и детей с хронической диареей. Дефицит меди наблюдался у пациентов, длительно находящихся на полном парентеральном питании. 
​
Дефицит меди в организме может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента (1 мг/сутки и менее), а порог токсичности для человека равен 200 мг/сутки.  Часто наблюдается остеопороз, могут возникать переломы в краях метафизов. Явный дефицит меди сопровождается гипокупремией и низким уровнем церулоплазмина (до 30% от нормы и ниже). Признаки дефицита — нормоцитарная и гипохромная анемия (иногда нормохромная и микроцитарная), анемия характеризуется гипохромностью и нормоцитозом со сниженным количеством ретикулоцитов, гипоферримией и тромбоцитопенией, ана рефрактерна к терапии железом,  лейкопения и нейтропения.
​
Иммунная система нуждается в меди для выполнения нескольких функций. Несколько исследований показали, что интерлейкин 2 снижается при дефиците меди, и, возможно, из-за этого снижается пролиферация Т-клеток. Число нейтрофилов снижается в периферической крови человека при тяжелом дефиците меди. Не только снижается их количество, но также и их способность продуцировать супероксид-анион и убивать чужеродных миокроорганизмов. Недостаток вызывает усиление предрасположенности к аллергодерматозам; нарушение пигментации волос, витилиго; ожирение, диабет; ускорение старения организма и повышение часты инфекционных заболеваний.

Младенцы, употребляющие повышенное количество коровьевого молока находятся в риске дефицита меди. Коровье молоко не только содержит меньше меди, чем человеческое, но также биодоступность у него также снижена. Высокое потребление железа или цинка снижает всасывание меди и может стать причиной индивидуального дефицита меди. 
Другие младенцы также могут быть в риске дефицита меди:
1) с дефицитом меди в печени;
2) длительная диарея;
3) кишечная мальабсорбция.

Повышенная опасность дефицитных состояний:

• Высокие дозы железа, молибдена или цинка
• Новорожденные, вскормленные только коровьим молоком (молоко содержит малое количество меди)
• Длительный прием антацидов
• Желудочно-кишечные заболевания: хроническая диарея, воспаление кишечника
• Окислительный стресс (курение, загрязнение окружающей среды, ревматоидный артрит).

Последствия дефицитных состояний:

• Анемия с лейкопенией и нейтропенией
• Повышенная восприимчивость к окислительным поражениям
• Гиперхолестеринемия, гипертриглицеридмемия и непереносимость глюкозы
• Может увеличиться хрупкость стенок кровеносных сосудов и повыситься риск аневризмы
• Нарушения иммунных реакций и активации Т-лимфоцитов
• Неравильный рост скелета и остеопороз
• Выпадение волос, пигментация кожи и витилиго
• Слабость и усталось.

Оценка статуса меди происходит путем определения содержания меди сыворотки крови и церулоплазмина. Они в сыворотке повышаются в течение беременности обычно в 2 раза при воспалительных состояниях, инфекционных заболеваниях, гематологических болезнях, диабете, коронарных и сердечнососудистых расстройствах, уремии и злокачественных заболеваниях. Курение и некоторые лекарства также увеличивают концентрацию меди в сыворотке. Церулоплазмин — реагент острой фазы и его повышение, вероятно, ответственно за увеличение меди в сыворотке при вышеупомянутых условиях.

Множество функциональных тестов доступно: сывороточный церулоплазмин, эритроцитарная супеорксиддисмутаза, лейкоцит/тромбоцитораное цитохром С оксидазное отношение.  Сывороточный церуплозамин может использоваться для оценки оксидазной актиувности на различных субстаратах или иммуноддифузионных тестах. Однако, церуплазмин не очень полезный маркер у взлослых, и он может поддаваться влиянию различных факторов, в основным инфекции, так как он участвует в острофазовой воспалительной реакции. Cu/Zu SOD - цитозольный металлопротеин, который катализирует восстановление супероксидазы. Новые данные показывают, что это тоже не самый надежный маркер для оценки статуса меди. Цитохром С оксидазная активность в тробоцитах и лейкоцитах - другой маркер, который сейчас исследуется, но данных пока недостаточно, чтобы называть его надежным.

В организм медь поступает в основном с пищей. В некоторых овощах и фруктах содержится от 30 до 230 мг% меди. Много меди в нерыбных морских продуктах, мясе, рыбе, бобовых, семенах, злаковых, орехах, печени, капусте, картофеле, крапиве, кукурузе, моркове, шпинате, яблоках, какао-бобах, гречневая, овсяная и перловая крупы, абрикосы, груши, крыжовник.
​
Питательные вещества (железо, цинк, аскорбиновая кислота и углеводы) влияют на биодоступность меди, если включены в диету в больших количествах. В большей или меньшей степени уровень содержания меди в рационе может, в свою очередь влиять на метаболизм некоторых из этих питательнхы веществ.
​
Ежеденевное употребление 1500 мг аскорбиновой кислоты приводило к снижению церулоплазмина. Адсобции меди не мешает 600 мг аскорбиновой кислоты, но при этом снижается церуплазмин и пердположительно может нарушаться его оксидазная активность. В эксперименте тип углеводов в рационе влияет на степень и тяжесть дефицита меди. Особенно неблагоприятны эффекты сахарозы и фруктозы.

Лица, которые потребляют высокое количество цинка и низкое белка - находятся в риске дефицита меди. Высокое потребление клетчатки повышает потребность в меди. Диета западных стран содержит низкое количество меди, или пониженное. Дефицит меди обычно является результатом  низкого статуса при рождени, неадекватного диетического приема, плохой адсорбии, повышенной потребности во время роста или повышенных потерь.

При беременности повышается потребность в употреблении этого минерала, приблизительно до 18 мг/сутки, в большинство которого идет в печень плода.  

Медь обычно хорошо переносится, и дозы до 5 мг в день являются безопасными для здоровья взрослых. Дозы более 7 мг/сут уже токсичны.
Ислишняя медь происходит не только в результате повышенного всасывания, но и нарушенной экскреции. Значительное количество меди, попавшей в желудочно-кишечный тракт, раздражает нервные окончания в желудке и кишечнике и вызывает рвоту, эпигастральное жжение и диарею. Повышение уровня меди вызывает дисфункцию печени - желтуху, билиарную обструкцию.
Наиболее частые заболевания, сыязвание, накоплением меди:
1) Болезнь Вилсона, генетическое заболевание, развивающееся в мутации Р-типа АТФ-азы и связан с изличним накоплением меди в гепатоцитах. При болезни Вилсона, в результате гепатоцитарного "протекания" из печени, медь накапливается в базальных ганглиях. Таким же образом, кольца Кайзера-Фляйшера возникают из-за отложения меди в роговице. Токсические уровни приводят к циррозу и фиброзу печени, в результате кислородно-радикального повреждения.
2) Заболеваниях почек. Пациенты на гемодиализе, в результате почечной недостаточности диализатный раствор накапливает излишнюю медь. 
3) Обструкция билиарного тракта. 
Излинее потребление может также способстовать токсичности меди, что проявляется в тяжелой анемии, тошноте и рвоте, абдоминальной боли и диареи. 
Медный токсикоз можт быстро прогрессировать до комы и смерти, если вовремя не распознается. 
Индианский детский цирроз (ICC) - известный, как индианский инфантильный цирроз или идиопатический медный токсикоз, был ассоциирован с медью, которую дети получали с посуды, в которой нагревали детское молоко. Молоко хранили и нагревали в  латунном или медном контейнере. 
Токсичность меди можно понизить путем приема МоО₄^2- , SO₄^2- и Zn²⁺.