נחושת: הגדרה, סינתזה, קליטה, הובלה והפצה

נְחוֹשֶׁת הוא אחד החיוניים (החיוניים) יסודות קורט והיא מתכת מעבר רכה, משיכה - מתכת כבדה / חצי מתכת. זה נמצא בקבוצה ה -11 של הטבלה המחזורית, יש לו את הסמל Cu, מספר אטומי 29 ואטום מסה של 63.546.נְחוֹשֶׁת מתרחש במצבי החמצון Cu +, Cu2 + ו- Cu3 +, והוא נמצא בטבע בעיקר כ- Cu + ו- Cu2 +. במערכות ביולוגיות שולט מצב החמצון דו-ערכי - Cu2 +. השם הלטיני "cuprum" נגזר מעפרות aes cyprium "מהאי קפריסין", איפה נחושת חולץ בימי קדם. באדמה, יסוד העקבות קיים בעיקר בצורה של סולפיד, ארסן, כלוריד ופחמן. בגלל המוליכות התרמית והחשמלית המצוינת שלו, נחושת משמשת בהנדסה ביותר מ -50% בצנרת ובחימום. מנקודת מבט כימית הוא משמש כזרז (מאיץ תגובות כימיות). על פי הנחיות האיחוד האירופי רק נחושת פחמתי, ציטראט, גלוקונאט, סולפט ונחושת. ליזין מורכבים עשויים לשמש למטרות תזונה. בנוסף, תרכובות נחושת מסוימות מותרות כתוספים על פי הכלל "ככל שיידרש, כמה שפחות" - lat. : קוונטי סטיס, qs - למשל, על פי הוראת חומרי הצבע כצבע מזון E 141 קומפלקסים המכילים נחושת של כלורופילים וכלורופילינים.

זמינות ביולוגית

רכיבים תזונתיים שונים מסוגלים להשפיע על מטבוליזם הנחושת על ידי גרימת שינויים בקצב קליטה, הפרשה, ו הפצה של Cu בגוף. למשל, צריכת בו זמנית של ויטמין C (חומצה אסקורבית), חלקם חומצות אמינו, גלוקוז פולימרים, חלבונים, חומצה פומרית - fumarate -,חומצה אוקסלית - אוקסלט -, ואורגני אחר חומצות, כגון ציטראט, מלט, ו חומצת חלב, מקדם נחושת קליטה. חומצה אסקורבית מסוגלת להפחית את Cu2 + ל- Cu + ובכך להגדיל את Cu קליטה.ריכוזים מוגזמים של סיבים תזונתיים, סידן, פוספט, אבץ, ברזל, מוליבדן, קדמיוםלעומת זאת, סולפיד ופיטאטים או חומצה פיטית מפחיתים את ספיגת הנחושת. ההשפעות בולטות מאוד עבור ברזל ו אבץ. יסוד העקבות האחרון יכול עוֹפֶרֶת, מצד אחד, לעיכוב של הובלת Cu לאנטרוציטים - תאי המעי הדק רירית או רירית - ומצד שני לקשר תוך-תאי לחלבון האחסון מטאלתיונין במהלך מעבר הרירית. זה מונע עומס יתר של התא מצד אחד, והעברת קו לקרום האנטרוציטים הבסיסי ובכך לקליטת Cu לזרם הדם מצד שני.מנה מנהל of נוגדי חומצה או לפניצילמין יכול להיות השפעה שלילית על אספקת הנחושת.

קליטה

נחושת קיימת במזון ובאורגניזם בצורה קשורה ולא כיון חופשי. הסיבה לכך היא תצורת האלקטרונים המיוחדת שלו, המאפשרת לה ליצור קשרים מורכבים עם תרכובות חשובות ביוכימית, כגון חלבוניםנחושת נספגת במידה רבה מה בטן ועליון מעי דק (תריסריון). מכיוון שקצב הספיגה תלוי מאוד בהרכב המזון, הוא נע בין 35 ל -70%. מחברים אחרים מצהירים כי הוא בין 20 למעל 50%, תלוי בתכולת הנחושת של דיאטה. מן חלב אם75% מהנחושת נספגת ואילו מחלב פרה נספגים כ- 23% בלבד. הסיבה לכך היא שה- Cu בפרה חלב קשור לקזאין, חלבון קריש גס שקשה לעיכול. ככלל, נשים חלבמכיל הרבה יותר נחושת מאשר פרה חלב, שיש לו תוכן נחושת של 0.09 מ"ג / ליטר בלבד. רמות הנחושת בגוף מוסדרות על ידי התאמת ספיגת המעי והפרשתו. לפיכך, במחסור בנחושת, קצב הספיגה גדל ואילו בנחושת מוגברת, אבץ, או ברזל אספקה, ספיגת או הפרשת Cu נוספת מופחתת או חסומה, בהתאמה. ניתן להסביר את ספיגת הנחושת על בסיס קינטיקה כפולה. בריכוזים נמוכים נספג נחושת באנטרוציטים של קרום הגבול של המברשת מעי דק על ידי מנגנון תחבורה פעיל, כלומר תלוי אנרגיה, רווי. בריכוזים גבוהים יותר, דיפוזיה פסיבית שולטת, כלומר הובלה דרך קרום האנטרוציטים לכיוון ה ריכוז שיפוע ללא כל אספקת אנרגיה כמו גם הובלת קרום חלבונים.מנגנון צריכת הנחושת על ידי חלבוני הובלת קרום - הובלה בתיווך נשא - טרם הובהר. עם זאת, ברור כי חלבון הובלת הממברנה DCT-1, המעורב בספיגת אבץ וברזל, חשוב גם לספיגת נחושת במעי. העובדה ש- DCT-1 משמש על ידי אבץ וברזל, כמו גם נחושת ומתכות אחרות מסבירה את האנטגוניזם של יונים אלה בתנאים קיצוניים. כאשר האספקה ​​גבוהה לצמיתות, חלק מהנחושת ב רירית תאים של מעי דק קשור למטלוטיונין, שהוא מקומי בציטופלזמה. חלבון זה אוגר את הנחושת הנספגת ומשחרר אותה ל דם רק כשצריך. בנוסף, הוא יכול לטהר רעלים מנחושת עודפים, שאחרת יוכלו לזרז את היווצרותו של חמצן רדיקלים. MNK-ATPase, מערכת נשא רוויה, אחראית על העברת Cu ממברנת האנטרוציטים הבסיסית לזרם הדם. אצל תינוקות, לעומת זאת, נחושת נספגת באמצעות דיפוזיה ובמעבורת תנועה רוויה בקושי עם מַיִם.

תחבורה ואחסון

נחושת נספגת קשורה ב דם לחלבוני הפלזמה אלבומין וטרנסקרופריין ולליגנדים בעלי משקל נמוך מולקולרי, כגון חומצת האמינו היסטידין. Transcuprein מייצג חלבון תחבורה ספציפי של Cu ויש לו זיקה גבוהה יותר לנחושת מאשר אלבומיןרמות פלזמה Cu הן כ 0.5-1.5 מיקרוגרם / מ"ל ​​בתנאים רגילים והן גבוהות ב -10% אצל נשים בהשוואה לגברים. לא צריכת מזון וגם לא צום משפיע על רמות Cu בפלזמה. מסיבות שעדיין אינן ברורות, רמות ה- Cu בפלזמה כמעט הוכפלו עד פי שלוש בסוף הֵרָיוֹן או לאחר נטילה אמצעי מניעה (גלולות למניעת הריון). רמות הנחושת בסרום נותרות גבוהות ב:

• זיהומים
• גלומרולונפריטיס - דלקת, בדרך כלל אוטואימונית, של גופי הכליה (glomeruli) כגורם מרכזי לאי ספיקת כליות כרונית הדורשת דיאליזה.
• אוטם שריר הלב (התקף לב)
• תירוטוקסיקוזיס - החמרת משבר של יתר לחץ דם (בלוטת התריס), אשר מסכן חיים באופן חמור בשל תסמיניו.
• זאבת זאבת - מחלה אוטואימונית מערכתית מקבוצת הקולגן.
• שחמת המרה - כרונית כבד מחלה המובילה להרס פרוגרסיבי איטי של הקטנים מָרָה צינורות כבד ובסופו של דבר לשחמת הכבד.
• חַד סרטן דם - מחלת גידול של דם תאים, בהם יש כפל לא מסומן של לויקוציטים (תאי דם לבנים).
• אנמיה אפלסטית - צורה מיוחדת של אנמיה (אנמיה), כאשר יש ירידה במספר כל תאי הדם עקב נרכש מח עצם אפלסיה.
• מתן אסטרוגנים

רמות פלזמה מופחתות של Cu נמצאות, למשל, במחלה Kwashiorkor, סוג של חלבון תת תזונה. בגלל היצע חסר של ודאות חומצות אמינו חיוניות, יש ירידה באלבומינים (hypoalbuminemia) בדם ובכך ירידה בלחץ האוסמוטי הקולואיד. כתוצאה מכך, לא ניתן לספוג מחדש את נוזלי הרקמות - במיוחד באזור הבטן - לנימים הוורידיים. אלבומיןונחושת הובלת היסטידין דרך הפורטל וָרִיד (vena portae) ל כבד, אשר לוקח את זה דרך הספק hCtr1. הכבד הוא האיבר המרכזי של חילוף החומרים של הנחושת ומאגר הנחושת החשוב ביותר של האורגניזם. בהפטוציטים (תאי כבד) נחושת מאוחסנת בחלקה, מכוונת לתאים תת-תאיים ספציפיים על ידי חלבוני תחבורה ציטוזוליים הנקראים מלפפות, ומשולבים בתלות תלויה בנחושת. אנזימים, כגון caeruloplasmin, cytochrome c oxidase, או superoxide dismutase. חשוב במיוחד הוא חלבון הפלזמה caeruloplasmin. זה מציג הן פונקציית אנזים והן פונקציית קשירה ותחבורה ספציפית לנחושת. כפרוקסידאז I, האנזים חיוני לחמצון דו-ערכי לברזל משולש מחד ולקשירת ברזל לפלזמה טרנספרין מצד שני. חלק מהנחושת משולב באנזים במהלך סינתזת סרולופלסמין באמצעות ATPase מחייב נחושת הממוקם במנגנון גולגי ומשוחרר שוב לדם על ידי הכבד בצורה של Cu-caeruloplasmin. הנחושת שנותרה ב הפטוציטים מאוחסנים ב metallothionein. הנחושת הקשורה ל caeruloplasmin בפלזמה מופצת לאיברים ורקמות שונות באורגניזם כנדרש. ספיגת הסלולר מתרחשת דרך קולטני Cu הקשורים לקרום. נחושת היא מתכת העקבות השלישית בשכיחותה באורגניזם אחרי ברזל ואבץ, עם תכולת גוף של 80-100 מ"ג. הריכוזים הגבוהים ביותר של נחושת נמצאים בעיקר בכבד (15%) ו מוֹחַ (10%), ואחריו לֵב וכליות. שריר (40%) ושלד (20%) מהווים כמחצית מהתוכן הכולל. רק 6% מסך תכולת הנחושת נמצאים בסרום. מתוכם, כ- 80 עד 95% הם בצורה של Cu caeruloplasmin.Cu הפצה אצל עוברים ותינוקות שונה מזה של מבוגרים. בלידה, הכבד ו טחול מהווים מחצית ממלאי הגוף. לבסוף, בכבד של הילודים יש Cu גבוה פי 3-10 ריכוז מזה של מבוגרים. מאגרי כבד אלה תקינים מבחינה פיזיולוגית ונראים כמגנים על התינוק ממחסור בנחושת במהלך החודשים הראשונים.

הַפרָשָׁה

בנוסף לספיגה, הפרשה היא אחד המשתנים הרגולטוריים החשובים ביותר עבור הומאוסטזיס Cu, או שמירה על Cu לאזן בגוף. בערך 80% מהנחושת העודפת מופרשת ב מָרָה עם הצואה. למטרה זו, אלמנט העקבות משתחרר על ידי השפלה ליזוזומלית מהמתחם Cu-metallothionein כמו גם Cu-caeruloplasmin בהפטוציטים ופלזמה, בהתאמה, וקשור בקרום התעלה שלהם ל- ATPase מחייב Cu או במקביל לגלוטתיון ( GSH) למוביל תלוי GSH. באופן זה, נחושת משוחררת אל ה מָרָה ומופרש בצואה בשיתוף חלבונים, חומצות מרה, ו חומצות אמינו.15% מעודפי הנחושת מופרשים על פני דופן המעי לומן ומסולקים גם בצואה. רק 2-4% מופרשים בכליה בשתן. במומים בצינוריות, אובדן דרך הכליות עם שתן יכול לעלות משמעותית. אובדן נחושת דרך עור הם משתנים ונאמדים בממוצע 0.34 מ"ג / ד. כמות קטנה מאוד של נחושת חוזרת לאורגניזם מהמעי דרך ה זרימה אנטרוהפטית או נספג מחדש.