Cuivre: définition, synthèse, absorption, transport et distribution

Cuivre est l'un des éléments essentiels (vitaux) oligo-éléments et est un métal de transition souple et ductile - métal lourd / semi-métal. Il est dans le 11e groupe du tableau périodique, a le symbole Cu, le numéro atomique 29 et un atomique masse de 63.546.Cuivre se produit dans les états d'oxydation Cu +, Cu2 + et Cu3 +, et se trouve dans la nature principalement sous forme de Cu + et Cu2 +. Dans les systèmes biologiques, l'état d'oxydation 2-valent - Cu2 + prédomine. Le nom latin «cuprum» est dérivé du minerai aes cyprium »de l'île de Chypre", où cuivre a été extrait dans les temps anciens. Dans le sol, l'oligo-élément est présent principalement sous forme de sulfure, d'arséniate, chlorure et carbonate.En raison de son excellente conductivité thermique et électrique, le cuivre est utilisé dans l'ingénierie à plus de 50% dans la plomberie et le chauffage. D'un point de vue chimique, il est utilisé comme catalyseur (accélérateur de réactions chimiques) .Selon les directives européennes, seuls le carbonate de cuivre, le citrate, le gluconate, le sulfate et le cuivre lysine complexe peut être utilisé à des fins nutritionnelles. En outre, certains composés de cuivre sont autorisés comme additifs selon la règle «autant que nécessaire, aussi peu que possible» - lat. : quantum satis, qs - par exemple, selon la directive sur les colorants en tant que colorant alimentaire E 141 Complexes contenant du cuivre de chlorophylles et de chlorophyllines.

biodisponibilité

Divers composants alimentaires sont capables d'influencer le métabolisme du cuivre en provoquant des changements dans le taux de absorption, l'excrétion et distribution de Cu dans le corps, par exemple, l'apport simultané de vitamine C (acide ascorbique), certains acides aminés, glucose polymères, protéines, l'acide fumarique - fumarate -,l'acide oxalique - oxalate - et autres produits organiques des acides, comme le citrate, le malate et lactate, favorise le cuivre absorption. L'acide ascorbique est capable de réduire Cu2 + en Cu + et ainsi d'augmenter Cu absorption.Concentrations excessives de fibres alimentaires, calcium, phosphate, zinc, fer, molybdène, cadmium, le sulfure et les phytates ou l'acide phytique, par contre, réduisent l'absorption du cuivre. Les effets sont très prononcés pour fer et un zinc. Ce dernier oligo-élément peut conduire, d'une part, à l'inhibition du transport du Cu dans les entérocytes - cellules du petit intestin muqueuse ou muqueuse - et, d'autre part, à la liaison intracellulaire à la métallothionéine de protéine de stockage pendant le passage muqueux. Cela évite la surcharge en Cu de la cellule d'une part, et le transport du Cu vers la membrane entérocytaire basolatérale et donc l'absorption de Cu dans la circulation sanguine d'autre part.dose administration of antiacides ou la pénicillamine peut avoir un effet négatif sur l'approvisionnement en cuivre.

Absorption

Le cuivre est présent dans les aliments et dans l'organisme sous forme liée plutôt que sous forme d'ion libre. La raison en est sa configuration électronique spéciale, qui lui permet de former des liaisons complexes avec des composés biochimiquement importants, tels que protéines.Le cuivre est largement absorbé par les estomac et supérieur intestin grêle (duodénum). Le taux d'absorption étant fortement dépendant de la composition de l'aliment, il varie entre 35 et 70%. D'autres auteurs indiquent qu'elle se situe entre 20 et plus de 50%, selon la teneur en cuivre du régime. De lait maternel, 75% du cuivre est absorbé, alors que du lait de vache, seulement 23% environ sont absorbés. C'est parce que le Cu dans la vache lait est lié à la caséine, une protéine coagulante grossière difficile à digérer. En règle générale, les femmes lait, à 0.3 mg / l, contient beaucoup plus de cuivre que la vache lait, qui a une teneur en cuivre de seulement 0.09 mg / l. Les niveaux de cuivre dans le corps sont régulés en ajustant l'absorption et l'excrétion intestinales. Ainsi, en cas de carence en cuivre, le taux d'absorption est augmenté, tandis qu'en cuivre augmenté, zincou fer L'absorption du cuivre peut être expliquée par la double cinétique. À de faibles concentrations, le cuivre est absorbé dans les entérocytes de la membrane de bordure en brosse du intestin grêle par un mécanisme de transport actif, c'est-à-dire dépendant de l'énergie, saturable.À des concentrations plus élevées, la diffusion passive domine, c'est-à-dire le transport à travers la membrane concentration gradient sans apport d'énergie ni transport membranaire protéines. - Le mécanisme de l’absorption du cuivre par les protéines de transport membranaire - le transport médié par les porteurs - n’a pas encore été précisé avec précision. Cependant, il est clair que la protéine de transport membranaire DCT-1, qui est impliquée dans l'absorption du zinc et du fer, est également importante pour l'absorption intestinale du cuivre. Le fait que le DCT-1 soit utilisé par le zinc et le fer ainsi que par le cuivre et d'autres métaux explique l'antagonisme de ces ions dans des conditions extrêmes. muqueuse cellules du intestin grêle est lié à la métallothionéine, qui est localisée dans le cytoplasme. Cette protéine stocke le cuivre absorbé et le libère dans le sang seulement en cas de besoin. De plus, il peut détoxifier l'excès de cuivre, qui serait autrement capable de catalyser la formation de oxygène La MNK-ATPase, un système porteur saturable, est responsable du transfert de Cu de la membrane de l'entérocyte basolatéral vers la circulation sanguine. Chez les nourrissons, cependant, le cuivre est absorbé par diffusion et dans un co-transport à peine saturable avec d'eau.

Transport et stockage

Le cuivre absorbé est lié dans le sang aux protéines plasmatiques albumine et la transcupréine et à des ligands de bas poids moléculaire, tels que l'acide aminé histidine. La transcupréine représente une protéine de transport spécifique du Cu et a une affinité plus élevée pour le cuivre que albumineLes niveaux de plasma Cu sont d'environ 0.5 à 1.5 µg / ml dans des conditions normales et sont 10% plus élevés chez les femmes que chez les hommes. Ni prise alimentaire ni jeûne affecte les niveaux plasmatiques de Cu. Pour des raisons encore peu claires, les concentrations plasmatiques de Cu sont presque doublées pour tripler à la fin de grossesse ou après avoir pris contraceptifs (pilules contraceptives). Les niveaux de cuivre sérique restent élevés dans:

  • Infections
  • Glomérulonéphrite - une inflammation, généralement auto-immune, des corpuscules rénaux (glomérules) en tant que cause majeure d'insuffisance rénale chronique nécessitant une dialyse
  • Infarctus du myocarde (crise cardiaque)
  • Thyrotoxicose - aggravation de la crise hyperthyroïdie (hyperthyroïdie), qui met la vie en danger en raison de ses symptômes.
  • Lupus érythémateux - maladie auto-immune systémique du groupe des collagénoses.
  • Cirrhose biliaire - chronique foie maladie conduisant à une lente destruction progressive du petit bile conduits dans le foie et finalement à la cirrhose.
  • Aigu leucémie - maladie tumorale du sang cellules, dans lesquelles il y a une multiplication non contrôlée de leucocytes (globules blancs).
  • L'anémie aplasique - forme particulière d'anémie (anémie), où il y a une réduction du nombre de toutes les cellules sanguines en raison d'un moelle osseuse aplasie.
  • Administration d'œstrogènes

Une diminution des taux plasmatiques de Cu se trouve, par exemple, dans la maladie Kwashiorkor, une forme de protéine malnutrition. En raison de la sous-offre de certains les acides aminés essentiels, il y a une diminution des albumines (hypoalbuminémie) dans le sang et donc une baisse de la pression osmotique colloïdale. En conséquence, le liquide tissulaire - en particulier dans la région abdominale - ne peut pas être réabsorbé dans les capillaires veineux. albumineet l'histidine transportent le cuivre via le portail veine (vena portae) à la foie, qui le prend via le support hCtr1. Le foie est l'organe central du métabolisme du cuivre et le stock de cuivre le plus important de l'organisme. Dans les hépatocytes (cellules hépatiques), le cuivre est partiellement stocké, dirigé vers des compartiments subcellulaires spécifiques par des protéines de transport cytosoliques appelées chaperons, et incorporé dans des enzymes, comme la caéruloplasmine, la cytochrome c oxydase ou la superoxyde dismutase. La caéruloplasmine, une protéine plasmatique, est d'une importance particulière. Cela présente à la fois une fonction enzymatique et une fonction de liaison et de transport spécifique pour le cuivre. En tant que ferroxidase I, l'enzyme est essentielle pour l'oxydation du fer bivalent en fer trivalent d'une part et pour la liaison du fer au plasma transferrine Une partie du cuivre est incorporée dans l'enzyme lors de la synthèse de la caéruloplasmine via une ATPase de liaison au cuivre localisée dans l'appareil de Golgi et est à nouveau libérée dans le sang par le foie sous forme de Cu-caéruloplasmine. les hépatocytes sont stockés dans la métallothionéine. Le cuivre lié à la caéruloplasmine dans le plasma est distribué à divers organes et tissus de l'organisme selon les besoins. L'absorption cellulaire se fait par les récepteurs du cuivre liés à la membrane. Le cuivre est le troisième métal-trace le plus abondant dans l'organisme après le fer et le zinc, avec une teneur corporelle de 80 à 100 mg. Les concentrations les plus élevées de cuivre se trouvent principalement dans le foie (15%) et cerveau (10%), suivi de Cœur et les reins. Le muscle (40%) et le squelette (20%) représentent environ la moitié du contenu total. Seulement 6% de la teneur totale en cuivre se trouve dans le sérum. Sur ce total, environ 80 à 95% sont sous forme de caéruloplasmine Cu. distribution chez les fœtus et les nourrissons diffère de celle des adultes. À la naissance, le foie et rate représentent la moitié de l'inventaire corporel. Enfin, le foie des nouveau-nés a un Cu 3 à 10 fois plus élevé concentration que celle des adultes. Ces réserves hépatiques sont physiologiquement normales et semblent protéger le nourrisson d'une carence en cuivre au cours des premiers mois.

Excrétion

En plus de l'absorption, l'excrétion est l'une des variables régulatrices les plus importantes de l'homéostasie du Cu ou du maintien du Cu équilibre dans le corps.Environ 80% de l'excès de cuivre est excrété dans le bile avec les excréments. À cette fin, l'oligo-élément est libéré par une dégradation lysosomale du composé Cu-métallothionéine ainsi que Cu-caéruloplasmine dans les hépatocytes et le plasma, respectivement, et lié au niveau de leur membrane canaliculaire à une ATPase de liaison au Cu ou en parallèle avec le glutathion ( GSH) à un transporteur dépendant du GSH. De cette manière, le cuivre est libéré dans le bile et excrété dans les selles en association avec des protéines, acides biliaireset acides aminés.15% de l'excès de cuivre est sécrété à travers la paroi intestinale dans la lumière et également éliminé dans les selles. Seuls 2 à 4% sont excrétés par voie rénale dans l'urine. Dans les défauts tubulaires, les pertes par les reins avec l'urine peuvent augmenter considérablement. Pertes de cuivre via le peau sont variables et sont estimées en moyenne à 0.34 mg / j. Une très petite quantité de cuivre retourne à l'organisme à partir de l'intestin via le circulation entérohépatique ou est réabsorbé.