Měď: Účinky na lidský organismus. Proč je to důležitá? Jaké zásady příjmu je třeba dodržovat?

Měď je nezbytný stopový prvek, který je nedílnou součástí biologických procesů v lidském těle. Jaký význam má měď a jaká je její funkce? Které potraviny jsou zdrojem mědi a kdy je třeba její příjem omezit?

Co víme o mědi?

Měď je přirozeně se vyskytující prvek. Je v našem prostředí přítomen ve stopovém množství, nejčastěji v půdě, vegetaci, vodě a atmosféře.

Je známá pod chemickým názvem Cu, který je odvozen z latinského slova cuprum. Tento latinský název pochází z názvu ostrova Kypr, neboť právě zde byl poprvé získána měď.

Měď je prvek 11. skupiny periodické tabulky chemických prvků a nachází se ve 4. periodě.

Patří mezi ušlechtilé kovy, stejně jako další prvky této skupiny – zlato a stříbro.

V čisté formě je měď zbarvena červenohnědě s jasným kovovým leskem. Je to jeden z mála kovů, jehož přirozená barva je jiná než šedá nebo stříbrná.

Je měkká, kujná a tvárná. Má vysokou tepelnou a elektrickou vodivost (druhou nejvyšší po stříbře).

Nereaguje s vodou. Reaguje však s kyslíkem na vzduchu pomalou reakcí za vzniku vrstvy hnědého oxidu měďnatého, který chrání měď před korozí.

Po několika letech se na povrchu mědi začne vytvářet zelená vrstva oxidu měďnatého. To lze často pozorovat na starších měděných konstrukcích, příkladem může být socha Svobody.

Tabulkový přehled základních chemických a fyzikálních informací o mědi

V přírodě je měď jedním z mála kovů, které se vyskytují ve své přirozené formě – čisté a přímo použitelné formě.

Také se vyskytuje jako součást mnoha minerálů v podobě sulfidů mědi (chalkopyrit, digenit, bornit, covellit, chalkocit), sulfosolů (enargit) a uhličitanů mědi (azurit, malachit).

Také díky tomu, že se měď vyskytuje ve své původní formě, byla známa a používána již nejstaršími civilizacemi. Historie používání mědi sahá až do doby 9 000 let př. n. l.

Největší ložiska mědi se nacházejí v Chile, USA, Peru, Zambii a Kongu.

Měď pro průmyslové účely se získává primárně z měděných rud a sekundárně recyklačním procesem.

V současné době se měď používá především v elektrotechnickém průmyslu (jako součást vodičů a kabelů), kde se využívají její vodivé vlastnosti.

Používá se při výrobě mincí, šperků, vodovodních trubek, v metalurgii k výrobě slitin (bronz, mosaz) a v architektuře.

Je také součástí zemědělských přípravků (hnojiva, doplňky krmiv) a konzervačních prostředků na dřevo (protiplísňové vlastnosti). Používá se k čištění vody (z řas) nebo jako pigment.

Jaké je lékařské využití mědi?

V lékařství nachází měď opravdu široké využití, zejména díky svým účinkům proti bakteriím, plísním, roztočům a také díky svým dezinfekčním vlastnostem.

Používá se proto jako součást mnoha lékařských materiálů, přístrojů, přípravků atd.

Můžeme uvést několik příkladů využití mědi v oblasti zdravotnictví:

• Součást krytí s antibakteriálním účinkem pro hojení ran
• Gynekologie – nitroděložní tělíska s antikoncepčním účinkem
• Stomatologie – součást zubního cementu, výroba můstků a korunek
• Složení nosních sprejů s dezinfekčním účinkem
• Léčba revmatoidní artritidy
• Dezinfekce prostor, povrchů nebo oděvů ve zdravotnických zařízeních – prevence nozokomiálních infekcí
• Složka textilií – ponožky k prevenci plísňových infekcí a také matrace, matracové podložky, polštáře nebo koberce s účinkem proti roztočům
• Kosmetické krémy a masti
• Složka povrchů a obalů v potravinářském průmyslu (příprava, skladování, přeprava potravin)
• Respirační masky s antivirovým účinkem

V minulosti se měď používala v Egyptě a Sýrii jako prostředek proti parazitům, proti zvracení nebo jako adstringentní prostředek.

Znáte biologickou funkci mědi?

Měď je po železe a zinku třetím nejčastěji se vyskytujícím stopovým prvkem v lidském těle.

V těle se vyskytuje především v oxidované formě Cu+2 - iontu mědi nebo v menší míře v redukované formě Cu+1.

Hraje důležitou roli v mnoha fyziologických a biochemických procesech organismu jako kofaktor klíčových enzymů.

Tyto enzymy se dále podílejí na velkém množství enzymatických procesů v těle – katalyzují je.

Patří mezi ně buněčné dýchání, tvorba neurotransmiterů a peptidových hormonů, ochrana před volnými radikály nebo správná funkce elastinu, kolagenu a keratinu.

Další důležité funkce mědi v lidském těle:

• Je důležitá pro udržování homeostázy železa, čímž nepřímo přispívá k tvorbě krve a její srážlivosti.
• Udržuje pevnost kůže, pojivových tkání a krevních kapilár.
• Přispívá k funkci vrozeného imunitního systému.
• Udržuje normální funkci štítné žlázy.
• Díky své schopnosti přijímat nebo odevzdávat elektrony se podílí na odstraňování volných radikálů. Působí antioxidačně a naopak prooxidačně.
• Je silným antimikrobiálním prostředkem. Působí antibakteriálně proti Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis a Bacillus subtillis.
• Má také antivirové účinky proti viru bronchitidy, herpes simplex.
• Může také zabíjet spermie.

Měď – od příjmu po vylučování

Měď je esenciální stopový prvek. Je nezbytná pro život, ale může být také toxická.

Regulace jejího množství v těle je proto nezbytná a zásadní. Podílejí se na tom homeostatické mechanismy, které regulují příjem, distribuci, retenci a vylučování mědi.

Absorpce

Měď se do těla dostává v největší míře prostřednictvím potravy.

K absorpci dochází v prostředí tenkého střeva a v malé míře v žaludku, a to difuzí (zejména při vysokých koncentracích mědi) nebo prostřednictvím transportních proteinů (při nízkých koncentracích mědi).

Množství mědi, které se vstřebá do těla, závisí na její přítomnosti v přijaté potravě. Při běžném příjmu se vstřebává 55–75 % mědi obsažené ve stravě.

Vstřebávání mědi v trávicím traktu závisí především na její chemické formě. Ionty Cu+2 se ve střevních buňkách redukují na Cu+1, protože pouze v této formě jsou schopny projít buňkami.

Vstřebávání mědi mohou ovlivňovat také některé složky potravy.

Tyto látky mohou snižovat rozpustnost mědi, a tím i její biologickou dostupnost. Hovoříme například o vláknině, fytátech, vitaminu C nebo některých cukrech. Riziko sníženého vstřebávání mědi hrozí pouze v případě, že jsou přijímány v nadměrném množství.

Některé složky potravy soutěží s mědí o vazbu na transportní bílkoviny, například zinek a kadmium.

Naopak biologickou dostupnost mědi zvyšují vysoké dávky bílkovin.

Distribuce a metabolismus

Po vstřebání do krevního oběhu se měď rychle distribuuje na místa, kde je potřebná (zejména pro produkci enzymů).

Její distribuci z krevních buněk řídí protein známý jako ATP7A nebo Menkesův protein. Měď je z krvinek transportována vazbou na transportní bílkovinu albumin, transkuprein nebo aminokyseliny.

Vzhledem ke své vysoce reaktivní povaze a riziku poškození organismu se měď v buňkách nenachází ve formě volného iontu, ale vždy ve vázané formě.

Menkesova bílkovina distribuuje měď do Golgiho aparátu (kde se z ní tvoří bílkovinné enzymy) a v případě její zvyšující se koncentrace do pelet.

Pecenum je hlavním zásobním orgánem pro měď.

Menkeho protein hraje také klíčovou roli při transportu mědi přes placentu a hematoencefalickou bariéru. To je nezbytné pro vývoj dítěte (zejména mozku).

Měď se v játrech váže na bílkovinu ceruloplazmin a uvolňuje se do krevního oběhu. Tento proces vazby a uvolňování do krve je opět řízen bílkovinou známou jako ATP7B nebo Wilsonův protein.

Přibližně 90 % mědi obsažené v krvi je vázáno na ceruloplazmin. Právě ceruloplazmin je následně zodpovědný za transport mědi do tkání, kde je potřebná.

Celkový obsah mědi v těle je přibližně 70–80 mg. 10 % tohoto množství je v krvi a 90 % ve tkáních.

Za normálních podmínek jsou nejvyšší koncentrace mědi ve žluči, játrech, mozku, srdci, kostech a ledvinách.

Hladiny mědi v krvi se mírně liší podle pohlaví. U mužů se pohybují od 0,614 do 0,970 mg/l a s věkem se zvyšují, u žen od 0,694 do 1,030 mg/l.

Vylučování

Regulace vylučování mědi je hlavním mechanismem pro udržení homeostázy a fyziologické hladiny mědi v těle.

Hlavní cestou vylučování mědi z těla je přes jaterní buňky do žluči (až 98 %). Žluč je následně vylučována do střev, a měď je tak nakonec vyloučena stolicí.

Transport mědi z jater do žluči je opět řízen proteinem ATP7B (Wilsonův protein). Tento protein zabraňuje nadměrnému hromadění mědi v těle.

Další cesty vylučování jsou močí nebo odlupováním slizničních buněk. Množství mědi vyloučené těmito cestami je však zanedbatelné.

Vylučování mědi je relativně pomalý proces (pouze 10 % za 72 hodin). Nadměrný příjem mědi proto představuje velké zdravotní riziko z hlediska jejího omezeného vylučovacího potenciálu.

Jaké jsou zdroje mědi ve stravě?

Měď se do těla dostává prostřednictvím potravy nebo léků a doplňků stravy. Tělo není schopno si měď samo syntetizovat.

Je nutné, aby lidské tělo přijímalo měď v pravidelných intervalech. Nemá totiž specifický systém pro její ukládání.

Potraviny s relativně vysokým obsahem mědi jsou například houby, ovoce, zelenina (zejména zelená listová zelenina, avokádo, zelené olivy), obiloviny, ořechy, slunečnicová semínka, maso (zejména orgány – játra), ryby a mořské plody (mušle, korýši), ale také černý pepř a kakao.

Měď má potenciál interagovat s prvky, jako je železo, zinek, molybden, síra, selen nebo vitamin C. Tato interakce obvykle vede ke snížení vstřebávání mědi.

V případě doplňků stravy je měď k dispozici v jednosložkové formě nebo jako součást multivitamínových doplňků – nejčastěji jako síran měďnatý.

Potřebu suplementace mědí ve formě doplňků stravy je třeba vždy konzultovat s lékařem. Nadměrné užívání doplňků vede k poruchám fyziologické hladiny mědi.

Jaký je doporučený denní příjem mědi?

Doporučení pro průměrný denní příjem mědi nejsou vzhledem k nedostatku údajů stanovena.

Evropský úřad pro bezpečnost potravin však zveřejňuje hodnoty pro přiměřený příjem mědi. Adekvátní příjem je průměrná hodnota založená na pozorování. Předpokládá se, že odpovídá potřebám populace.

Kromě toho je stanovena také horní hranice příjmu mědi, která je pro člověka ještě tolerovatelná. Tento limit představuje maximální dlouhodobý denní příjem mědi ze všech zdrojů, při kterém neexistuje riziko nepříznivých zdravotních účinků.

Tabulkový přehled přiměřeného denního příjmu a horní hranice příjmu mědi podle věku

Poruchy homeostázy mědi v těle

Udržování hladiny mědi ve fyziologickém rozmezí je zásadní pro udržení zdraví a správného fungování organismu.

V tomto ohledu jsou nejdůležitějším prvkem regulační mechanismy, které usnadňují homeostázu – zejména regulace příjmu a vylučování mědi.

Jakákoli odchylka nebo porucha ve fungování těchto mechanismů může být potenciální příčinou nedostatku mědi v organismu nebo naopak jejího nadměrného hromadění.

Jaké jsou důsledky nedostatku mědi?

Je důležité si uvědomit, že nedostatek mědi je u člověka poměrně vzácný stav.

Nejčastějšími příčinami nedostatku mědi jsou nízký příjem v potravě nebo problémy s absorpcí.

Rizikovými skupinami lidí pro vznik takového nedostatku jsou např.:

• novorozenci s nízkou porodní hmotností
• kojenci krmení kravským mlékem
• těhotné a kojící ženy
• pacienti, kteří dostávají celkovou parenterální výživu (výživa podávaná do žíly)
• pacienti s poruchami příjmu potravy, malabsorpčním syndromem nebo Crohnovou chorobou
• pacienti s cukrovkou, chroničtí konzumenti alkoholu, vegetariáni
• osoby pravidelně užívající antacida (léky snižující kyselost žaludeční šťávy)

Viditelnými nebo nápadnými příznaky nedostatku mědi jsou slabost, únava, ztráta pigmentu (zejména z vlasů), kožní vyrážky, nepravidelný srdeční tep, nízká tělesná teplota.

Mezi systémové příznaky patří oslabení cév vedoucí ke zvýšené krvácivosti a tvorbě modřin, poruchy kostní dřeně (osteoporóza) a kloubů nebo nedostatečná funkce štítné žlázy.

Objevuje se také zvýšená náchylnost k infekcím (v důsledku sníženého počtu bílých krvinek) a nedostatek červených krvinek (anémie).

Nedostatečný příjem mědi během těhotenství vede následně k rozvoji přetrvávajících neurologických a imunologických poruch u dítěte.

Jaké jsou důsledky nadbytku mědi?

Přestože je měď pro organismus nezbytným prvkem, může být také nebezpečná. Její hromadění vede ke vzniku mnoha nežádoucích účinků.

Akutní a chronická toxicita mědi je poměrně vzácná. Nejčastěji je způsobena nehodami, kontaminací životního prostředí nebo vrozenými chybami metabolismu.

Příznaky akutního předávkování mědí jsou zažívací potíže jako nevolnost, zvracení (někdy s příměsí krve), bolesti břicha nebo pálení, kovová chuť v ústech, podráždění nebo zánět žaludku a střev, krvácení v zažívacím traktu.

Měď je silně dráždivá pro trávicí trakt. Ve vysokých dávkách způsobuje podráždění a poškození sliznice trávicího traktu a způsobuje charakteristické modrozelené zbarvení.

Dále poškození kůže (kopřivka, vyrážka), ledvin a také jater (žloutenka), přítomnost krve v moči, dýchací potíže.

Systémové příznaky zahrnují letargii, útlum centrálního nervového systému, poškození svalů, zvýšení krevního tlaku, rozpad červených krvinek a s tím související nedostatek.

V případě vdechování par obsahujících měď dochází k podráždění sliznic úst, očí a nosu, dále k suchu v krku, horečce, zimnici, bolestem hlavy a svalů. Při kontaktu mědi s kůží může dojít k alergickým reakcím.

Příznaky dlouhodobého nadměrného příjmu mědi jsou především zažívací potíže jako nevolnost, zvracení a bolesti břicha. Postupně dochází k poškození jater, ledvin a mozku, poruchám imunity a krve.

Rizikovými skupinami osob pro vznik chronické toxicity mědi jsou:

• pacienti podstupující dialýzu s použitím měděných hadiček
• lidé, kteří jsou v dlouhodobém kontaktu s pesticidy na bázi mědi
• kojenci, kteří dostávají dlouhodobou celkovou parenterální výživu

Vrozené chyby metabolismu mědi

Nejčastějšími onemocněními spojenými s poruchou metabolismu mědi v těle jsou Menkesova choroba a Wilsonova choroba.

Obě jsou vzácné vrozené poruchy.

Příčinou Menkesovy choroby je porucha proteinu ATP7A (Menkesův protein) v důsledku mutace v genu kódujícím jeho syntézu.

Protože tento protein řídí distribuci mědi z krevních buněk do krve, způsobuje jeho nedostatek také nedostatek mědi v těle a s tím související sníženou funkci enzymů závislých na mědi.

To zahrnuje enzymy, jako je ceruloplazmin, cytochrom c oxidáza, tyrozináza atd.

Toto onemocnění postihuje převážně chlapce a projevuje se v raném dětství (již po několika týdnech od narození). Prognóza onemocnění je nepříznivá. Pacienti obvykle umírají do tří let od narození.

Menkesova choroba způsobuje opožděný růst a vývoj (včetně mentálního), poškození mozku, mentální retardaci a závažné neurologické poruchy. Poškozuje také pojivové tkáně, cévy a kosti (zlomeniny, osteoporóza).

Příznaky jsou charakteristický vzhled vlasů (velmi malé kadeře a snížená pigmentace – obvykle šedivé vlasy), snížené svalové napětí, ochablý obličej nebo záchvaty.

Další vrozenou chybou metabolismu mědi je Wilsonova choroba.

Jedná se o progresivní onemocnění charakterizované poruchou transportu a nadměrným hromaděním mědi v orgánech a tkáních.

Příčinou těchto změn je porucha proteinu ATP7B (Wilsonův protein), rovněž v důsledku mutace v genu kódujícím jeho syntézu.

Tento protein se nachází především v játrech. Je zodpovědný za vazbu mědi na protein ceruloplazmin a také za vylučování mědi z těla žlučí.

Nedostatek proteinu ATP7B způsobuje hromadění volných frakcí mědi v játrech, což vede ke vzniku cirhózy. Měď se hromadí i v dalších tkáních, jako je mozek, oční rohovka, ledviny atd.

Toto hromadění způsobuje poškození mozku, změnu osobnosti, problémy se srážlivostí krve, anémii, nervové poruchy, poruchy ledvin nebo žloutenku.

Charakteristickým projevem Wilsonovy choroby a ukládání mědi v tkáních je tvorba zlatohnědého prstence kolem periferie oční rohovky - Kayser-Fleischerova prstence.

Mezi další příznaky patří svalová slabost, svalová ztuhlost (zejména v pažích), zpomalené pohyby, závratě a točení hlavy.

Léčba Menkesovy choroby spočívá v intravenózním podávání mědi (podání do žíly). Včasná diagnóza a každodenní podávání injekcí může působit jako prevence poškození nervů a může prodloužit život postiženého pacienta.

Cílem léčby Wilsonovy choroby je vyloučení příjmu mědi gastrointestinálním traktem. Toho se nejčastěji dosahuje následujícími způsoby:

• Podávání zinku jako antidota. Zinek soutěží s mědí o vazbu na transportní bílkoviny ve štěrbinách, čímž blokuje její vstřebávání.
• Podávání chelatačních látek. Vážou měď do nevstřebatelných komplexů, jako je D-penicilamin.
• Úprava stravy s vyloučením potravin s vysokým obsahem mědi.

Při včasné diagnóze Wilsonovy choroby a adekvátní léčbě mohou pacienti vést normální život, na rozdíl od smrtelné Menkesovy choroby.

Další onemocnění související s mědí

Poruchy homeostázy mědi mají za následek také oxidační stres a s ním spojenou tvorbu volných radikálů, které jsou pro organismus škodlivé.

Jejich tvorba může přispívat k rozvoji závažných neurologických poruch, jako je např. Alzheimerova choroba nebo Creutzfeldt-Jakobova choroba.

Měď souvisí také se vznikem nádorových onemocnění. Koncentrace mědi v krvi je často výrazně zvýšená v případě přítomnosti nádorů a koreluje s výskytem, vývojem, velikostí a progresí nádorů.

V souvislosti s mědí můžeme zmínit také poruchu charakterizovanou sníženou přítomností enzymu ceruloplazminu obsahujícího měď v krvi. Hovoříme o aceruloplazminemii.

Tato porucha sice nezpůsobuje významné změny v metabolismu samotné mědi, je však příčinou nadměrného a škodlivého hromadění železa v játrech a dalších orgánech.