Die Rolle von Kupfer in unserer Ernährung

Eisen, Magnesium, Calcium und Zink sind in aller Munde. Das der Körper auch Kupfer braucht, um überleben zu können, ist weniger bekannt.

Dabei erfüllt das Spurenelement wichtige Funktionen, beispielsweise bei der Bildung der roten Blutkörperchen, der Wundheilung und der Stärkung des Immunsystems.

Da der Organismus Kupfer nicht selbst herstellen kann, ist er auf die Aufnahme über die Nahrung angewiesen.

Unter bestimmten Umständen kann außerdem eine Supplementierung des Elements erforderlich sein, um einem Kupfermangel und daraus resultierenden gesundheitlichen Beeinträchtigungen vorzubeugen.

Wie wirkt Kupfer im Körper?

Kupfer ist für zahlreiche Enzyme von Bedeutung. Vielfach handelt es sich dabei um Oxidoreduktasen, die Redoxreaktionen katalysieren.

Ein wichtiger Vertreter ist beispielsweise Coeruloplasmin (Ferrooxidase I), das unter anderem für die Oxidation von Eisen(II) zu Eisen(III) benötigt wird. Hierdurch kann sich das Eisen an das Transportprotein Transferrin binden, das es vom Verdauungstrakt oder den Speichern zum Ort der Hämoglobinsynthese transportiert.

Viele elementare Funktions- und Aufbauprozesse im Körper würden ohne eine ausreichende Menge an Kupfer ins Stocken geraten. Zum Beispiel sorgt das Spurenelement für:

  • die Energiebereitstellung für Stoffwechselprozesse,

  • die Stabilität, Elastizität und das Wachstum von Bindegewebe, Muskeln, Sehnen, Bändern und Knochen,

  • die Regulation der Nervenfunktion und des Hormonhaushalts und damit der Nierenfunktion, der Durchblutung von Organen, der Herzfrequenz, des Blutdrucks, des Schlafs und der Emotionen,

  • die Eisenverwertung und die Blutbildung,

  • die Bildung des Haar- und Hautfarbstoffs Melatonin,

  • die Aminosäure-Bildung,

  • die Neutralisation freier Radikale,

  • die Bildung und Steuerung von Immunzellen.

Aus den Funktionen des Kupfers lässt sich gleichzeitig sein Zusammenhang zu unterschiedlichsten Krankheitsbildern schließen. So kann eine gute Versorgung mit dem Spurenelement aufgrund seiner antioxidativen Eigenschaften typischen Diabetesfolgen wie Durchblutungsstörungen des Herzens, der Extremitäten und der Augen vorbeugen.

Wie hoch ist der tägliche Kupferbedarf?

Die Kenntnisse zum genauen Kupferbedarf des Menschen sind bislang vergleichsweise gering. Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DEG) gibt deshalb lediglich Schätzwerte für den täglichen Bedarf an.

Ab einem Alter von sieben Jahren sind das bei gesunden Menschen 1,0 bis 1,5 Milligramm pro Tag. Unter bestimmten Umständen kann jedoch ein erhöhter Bedarf vorliegen, beispielsweise bei:

  • strengen Diäten und einseitiger Ernährung,

  • vegetarischer oder veganer Ernährung,

  • intensiver sportlicher Betätigung,

  • starkem Stress,

  • Genussmittelkonsum,

  • Magen-Darm-Erkrankungen (z. B. Zöliakie, starker Durchfall),

  • Stoffwechselerkrankungen (z. B. Diabetes),

  • Niereninsuffizienz,

  • Bluthochdruck,

  • Medikamenten und Nahrungsergänzungsmitteln, z. B. mit Vitamin C, Zink und Eisen, welche die Kupferaufnahme hemmen können.

Eine ausreichende Kupferversorgung lässt sich in aller Regel problemlos über eine ausgewogene Ernährung erreichen. Viel Kupfer findet sich beispielsweise in Fleisch, Geflügel, Meeresfrüchten, Fisch, Bohnen, Nüssen, getrocknetem Gemüse, Getreideprodukten, Rosinen und dunkler Schokolade.

Von dem über die Nahrung zugeführten Kupfer resorbiert der Körper rund 40 bis 70 Prozent. Täglich sind das etwa 2 bis 5 Milligramm.

Die Aufnahme erfolgt hauptsächlich im Magen und im Zwölffingerdarm. Dafür verantwortlich ist das Kupfer-Transport-Protein CTR-1.

Im Blut wird das absorbierte Kupfer an die Plasmaproteine Albumin und Transcuprein sowie an niedrigmolekulare Liganden wie die Aminosäure Histidin gebunden. Unter normalen Bedingungen liegt der Kupferspiegel im Plasma bei 0,5 bis 1,5 Mikrogramm pro Milliliter. Bei Frauen ist er um zehn Prozent höher als bei Männern.

Das zentrale Organ des Kupferstoffwechsels und zugleich einer der wichtigsten Kupferspeicher des menschlichen Organismus ist die Leber. Die Kupferkonzentration liegt hier bei 15 Prozent.

Im Gehirn sind es 10 Prozent, gefolgt vom Herzen und den Nieren. Knapp die Hälfte des Gesamtgehaltes an Kupfer entfällt auf die Muskulatur (ca. 40 %) und das Skelett (ca. 20 %).

Bei Föten und Säuglingen sieht die Cu-Verteilung etwas anders aus. Die Leber von Neugeborenen weist eine um das drei- bis zehnfache höhere Kupfer-Konzentration auf als die Erwachsener. Diese Reserven dienen vermutlich dem Schutz des Säuglings vor einem Kupfermangel.

Wie entsteht ein Kupferdefizit und was bewirkt er?

Sowohl eine Mangelernährung als auch eine unzureichende Aufnahme aus der Nahrung kommen als Gründe für eine Unterversorgung mit Kupfer infrage. Hauptursache sind derzeit Magen-Bypass-Operationen, insbesondere der Roux-en-Y-Magenbypass.

Bei diesem Verfahren wird der Dünndarm 50 Zentimeter unterhalb des Zwölffingerdarms durchtrennt und mit dem sogenannten Magenpouch, einem vom übrigen Magen abgetrennten Restmagen, verbunden. Dadurch wird die Nahrungspassage durch den Zwölffingerdarm ausgeschaltet, wodurch dieser kein Kupfer aus der Nahrung mehr absorbieren kann.

Neben dieser Ursache können auch eine Zöliakie und andere Krankheiten mit ungenügender Aufnahme des Spurenelements aus dem Verdauungstrakt und ein erhöhter Zinkspiegel einen Kupfermangel bewirken. Ein Zinküberschuss kann beispielsweise durch eine übermäßige Zufuhr zinkhaltiger Nahrungsergänzungsmittel, aber auch durch die Verwendung zinkhaltiger Zahnprothesen-Haftmittel entstehen.

Bei einer krankhaft erhöhten Zinkaufnahme im Darm werden außerdem vermehrt Metallothionineine gebildet, die das Kupfer binden. Dieses sammelt sich in den Enterozyten an, anstatt seinen Weg durch die Blutbahn fortzusetzen.

Weitere mögliche Gründe für einen Kupfermangel sind:

  • eine dauerhafte parenterale Ernährung ohne ausreichende Gabe von Kupfer,

  • Ernährung frühgeborener Säuglingen ohne Muttermilch 1,
  • Magen-Darm-Störungen (Darmentzündungen, chronische Diarrhoe),

  • Störungen des Immunsystems,

  • Mukoviszidose,

  • die Einnahme des Antiepileptikums Valproinsäure,

  • das Menkes-Syndrom, eine angeborene Stoffwechselstörung, die zu einem Kupfermangel und daraus resultierend schon bei Kleinkindern zu Anfällen, Entwicklungsverzögerungen und progressiver Schwäche führt,

  • ein erblicher Coeruloplasmin-Mangel.

Bei rund einem Fünftel aller Patienten mit einem Kupferdefizit lässt sich keine Ursache verifizieren. In diesen Fällen ist die Rede von einem idiopathischen Kupfermangel.

Eine Unterversorgung mit Kupfer führt vor allem zu hämatologischen und neurologischen Veränderungen. Im Blutbild besteht oft eine Anämie.

Daneben kann ein Blutplättchenmangel oder ein Defizit an weißen Blutzellen vorliegen. Letzteres liegt wahrscheinlich an einer reduzierten Zellteilung und einem sogenannten Differenzierungsblock der CD34-positiven hämatopoetischen Stammzellen.

Neurologisch stehen Schwächen in den Extremitäten, Gangunsicherheiten sowie Parästhesien im Vordergrund. Meist ist die Muskelschwäche in den Beinen am stärksten ausgeprägt.

Elektrophysiologisch ist der Kupfermangel häufig mit einer gemischten sensorisch-motorischen Polyneuropathie verbunden, wobei die Befunde einer amyotrophen Lateralsklerose (ALS) ähneln können. Ebenso sind rein sensorische oder rein motorische Neuropathien möglich.

Grundsätzlich sind bei Patienten mit Kupfermangel der Kupferspiegel im Blut und die Konzentration des Transportproteins Coeruloplasmin vermindert. Ist gleichzeitig der Zinkspiegel erhöht, kann die Kupferausscheidung über den Urin reduziert sein.

Ein lang bestehender Kupferdefizit kann zu Osteoporose führen. Die Cholesterinwerte können ebenso erhöht sein wie der Blutzuckerspiegel. Zudem besteht ein höheres Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Weitere mögliche Symptome sind:

  • Anfälligkeit für Infektionen,

  • erhöhte Cholesterinwerte,

  • niedriger Blutdruck und Herzrhythmusstörungen,

  • Wachstumsstörungen,

  • Nervenstörungen,

  • Pigmentstörungen an Haut und Haaren,

  • vorzeitige Hautalterung,

  • Bindegewebsschwäche,

  • schlecht heilende Wunden,

  • Atemnot,

  • Appetit- und Gewichtsverlust,

  • Verdauungsstörungen,

  • Müdigkeit, verminderte Leistungsfähigkeit, Konzentrationsschwäche,

  • Stimmungsschwankungen bis hin zur Depression,

  • erhöhte Anfälligkeit für chronische Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems, Diabetes und Demenz.

Was passiert bei einem Kupferüberschuss?

Bei starkem Stress holt der Körper mehr Kupfer aus den Speichern ins Blut. Bei Frauen, die weibliche Geschlechtshormone (Östrogene) einnehmen, steigt der Kupferwert ebenfalls. Gleiches gilt für die Schwangerschaft.

Ein zu hoher Kupferspiegel im Blut sagt, für sich genommen, nicht viel aus. Er kann bei zahlreichen Erkrankungen erhöht sein, ohne dass sich das auf den Verlauf der Krankheit oder die Behandlung auswirkt.

Beispiele hierfür sind Infektionen, Diabetes mellitus und Krebserkrankungen. Bislang sind sich die Mediziner uneins, ob hohe Kupferwerte allein, also ohne ursächliche Stoffwechselstörung, für den Körper schädlich sind oder nicht.

Allein durch die Ernährung kann ein gesundheitsschädlicher Kupferüberschuss mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht entstehen. Anders sieht es aus, wenn zu viele kupferhaltige Nahrungsergänzungsmittel eingenommen werden.

Die Einnahme von über 10 Gramm Kupfer in Tablettenform kann zu einer Kupfervergiftung führen. Eine einmalige Überdosierung führt meist zu Übelkeit, Erbrechen und Durchfall ohne Langzeitfolgen.

Wer über einen längeren Zeitraum mehr als 10 bis 15 Milligramm Kupfer pro Tag einnimmt, riskiert jedoch schwere, irreversible Schäden wie:

  • Hämolyse (Zerstörung der roten Blutkörperchen), Anämie,

  • Schädigungen des Lebergewebes,

  • Nierenversagen bis hin zum Koma,

  • Kreislaufversagen bis zum Schock und Koma

  • chronische Hepatitis, Leberzirrhose,

  • Gehirnschäden,

  • geistige Behinderung, Verhaltensauffälligkeiten,

  • parkinsonähnliche Symptome mit Steifigkeit, Zittern und Sprachstörungen,

  • Depressionen.

Neben der unkontrollierten Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln können auch hohe Kupferkonzentrationen in der Luft oder im Trinkwasser zur Kupfervergiftung führen. Besondere Vorsicht ist in der Schwangerschaft geboten, da ein Kupferüberschuss beim Ungeborenen schwere Schäden hervorrufen kann.

Bei Verdacht auf eine Intoxikation mit Kupfer ist es ratsam, schnellstmöglich einen Arzt zu konsultieren. Dieser kann D-Penicillin zur Anwendung bringen, das die Ausscheidung von Kupferionen über die Nieren steigert. Bei einer Überempfindlichkeit gegenüber diesen Mitteln wird häufig Triethylentetramindihydrochlorid (TTH) eingesetzt.

Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) rät grundsätzlich von kupferhaltigen Nahrungsergänzungsmitteln ab, da die langfristige zusätzliche Einnahme des Spurenelements das Risiko, verfrüht zu sterben, um bis zu 18 Prozent erhöht 2.

Wann ist eine zusätzliche Kupferzufuhr zu empfehlen?

Aufgrund der schwerwiegenden Folgen eines Kupferüberschusses ist von einer Selbstmedikation dringend abzuraten. Wer auf Empfehlung seines Arztes Kupferpräparate einnimmt, sollte möglichst ein Präparat mit organisch gebundenem Kupfer wählen. Diese Art von Supplementen ist im Allgemeinen gut verträglich und wird sehr gut resorbiert. Bewährt hat sich beispielsweise Kupfergluconat.

Von einer Kupfertherapie können vor allem Patienten mit entzündlichen Gelenkerkrankungen und Osteoporose profitieren, da das Spurenelement Enzyme aktiviert, welche die Kollagenbildung fördern und Entzündungen hemmen.

Kupfer zum Abnehmen?

Eine Studie erbrachte Hinweise darauf, dass Kupfer die Fettverbrennung ankurbelt, indem es ein Enzym hemmt, das den Signalstoff cAMP (cyclisches Adenosinmonophosphat) abbaut 3. Somit könnte eine gesteigerte Kupferaufnahme ein natürlicher Weg sein, mehr Fett zu verbrennen.

Gleichzeitig besteht jedoch die Möglichkeit, dass das Spurenelement im Körper zu einem Ungleichgewicht mit Zink und anderen Nährstoffen führt. Zudem ist bislang unbekannt, wie viel Kupfer benötigt wird, um einen optimalen Fettverbrennungseffekt zu erreichen.

Wer dennoch einen Versuch starten möchte, sollte sich auf die verstärkte Zufuhr des Spurenelements über die Nahrung beschränken, statt auf eigene Faust Kupfer-Präparate einzunehmen.

Vor- und Nachteile kupferhaltiger Nahrungsergänzungsmittel

Kupfer wird in unterschiedlichen Verbindungen angeboten, beispielsweise als:

  • Kupfercitrat,

  • Kupfercarbonat,

  • Kupfersulfat,

  • Kupfergluconat und

  • Kupferlysinkomplex.

Die Bioverfügbarkeit dieser Kupferverbindungen ist unterschiedlich. Am besten aufgenommen werden in aller Regel organische Verbindungen wie Kupfergluconat und Kupfercitrat.

Beim Dosieren ist zu berücksichtigen, dass nicht alle Kupferpräparate den gleichen Anteil an Kupfer enthalten. Zudem gilt es zu beachten, dass einige Produkte Zusatzstoffe wie Aromen, Farbstoffe und zum Teil sogar allergieauslösende Substanzen beinhalten.

Wann und wie sollten Kupferpräparate eingenommen werden?

Die höchste Bioverfügbarkeit haben kupferhaltige Nahrungsergänzungsmittel, wenn sie zwischen den Mahlzeiten, idealerweise 30 bis 60 Minuten vor dem Essen, eingenommen werden. Anderenfalls könnten Faserstoffe aus Pflanzenkost die Aufnahme in den Darm stören. Zudem empfiehlt es sich, die Tagesration auf mehrere kleine Dosen zu verteilen.

Die Magenverträglichkeit entsprechender Präparate steigt, wenn die Einnahme zum Essen erfolgt. Im Gegenzug sinkt dadurch ihre Wirksamkeit. Menschen mit empfindlichem Magen sollten Kupfer zusammen mit eiweißhaltigen Lebensmitteln einnehmen, da Eiweiße die Kupferaufnahme unterstützen.

Quellen

  1. Marriott LD, Foote KD, Kimber AC, Delves HT, Morgan JB. Zinc, copper, selenium and manganese blood levels in preterm infants. Archives of Disease in Childhood- Fetal and Neonatal Edition. 2007. 92(6): F494–F497.
  2. Mursu J, Robien K, Harnack LJ, Park K, Jacobs DR. Dietary Supplements and Mortality Rate in Older Women. The Iowa Women’s Health Study. Archives of Internal Medicine. 2011. 171(18): 1625-1633.
  3. Krishnamoorthy L, Cotruvo Jr JA, Chan J, Kaluarachchi H, Muchenditsi A, Pendyala VS, Jia S, Aron AT, Ackerman CM, Wal MNV, Guan T, Smaga LP, Farhi SL, New EJ, Lutsenko S, Chang CJ. Copper regulates cyclic-AMP-dependent lipolysis. Nature Chemical Biology. 2016. 12: 586-592.