Funktion – Pathophysiologie
Kupfer übt seine Hauptfunktionen als Bestandteil zahlreicher
Enzyme aus und ist somit an vielen Stoffwechselprozessen beteiligt. Wichtige Cu-Enzyme sind: Ferrioxidase I (=
Coeruloplasmin, Oxidation von Fe
2+ zu Fe
3+), Cytochromoxidase (oxidatve Phosphorylierung),
Superoxiddismutase (Schutz vor Radikalen),
Lysyloxidase (Vernetzung von
Elastin und Kollagen), Tyrosinase (Pigmentierung), Butyryl-CoA-Dehydrogenase (Fettsäureoxidation), Cholesterolhydrolasen (Cholesterolabbau) und Dopamin-β-hydroxylase (Adrenalin-/Noradrenalinsynthese,
Katecholamine).
Die bekannteste Kupferstoffwechselstörung ist der
Morbus Wilson (hepatolentikuläre Degeneration), eine autosomal vererbte Erkrankung (Defekt im ATPase-Gen ATP-7B, auch Wilson-Gen genannt) mit einer Inzidenz von 1 : 30.000 bei Lebendgeborenen, die durch Transport- und Ausscheidungsstörungen des Kupfers gekennzeichnet ist. Im
Serum ist Kupfer sehr stark vermindert,
Coeruloplasmin in der Regel ebenfalls, dagegen ist der Kupfergehalt des
Urins und bestimmter Organe, hauptsächlich der Leber, des Gehirns und der Hornhaut (Kayser-Fleischer-Ring) sehr stark erhöht. Klinisch werden, abhängig vom Grad der Kupfereinlagerung, eine chronische Lebererkrankung (Steatose bis
akutes Leberversagen) sowie neurologische und psychiatrische Symptome, Nierenschäden, kardiologische Störungen und Beeinträchtigungen des Skeletts (
Osteoporose,
Arthrose) beobachtet. Die Behandlung erfolgt mit D-Penicillamin (
Penicillamin), BAL (Dimercaprol, British Anti-Lewisite) oder Thiomolybdat mit dem Ziel, das Kupfer auszuschleusen. Auch eine Therapie mit
Zink (Senkung der Kupferresorption infolge der Interaktion) ist möglich.
Kupfermangel, erkennbar an erniedrigten Kupferwerten im
Serum und im
Urin und in der Leber, ist selten und meist die Folge unzureichender Zufuhr, erhöhten Bedarfs, von Kupferverlusten, gestörter Absorption oder der Interaktion, z. B. mit
Zink,
Eisen oder Chelatbildnern, sowie dem Vorliegen von genetischen Defekten. Typische Mangelerscheinungen sind hypochrome
Anämie bei Kindern (gestörte Erythropoese), Störungen in der Cholesterin- sowie in der Elastin- und Kollagensynthese (Gefäßschäden,
Osteoporose) oder Pigmentstörungen (
Menkes-Syndrom, „kinky hair disease“,
Albinismus).
Erhöhte Kupferwerte im
Serum, die meist unspezifisch und diagnostisch nur begrenzt verwertbar sind, findet man bei akuten und chronischen Infektionen, verschiedenen Tumoren, schweren Leber- und Pankreasschädigungen und Galleabflussstörungen, bei Herz-Kreislauf-Krankheiten und Herzinfarkt sowie bei Stress oder im Schock und bei erhöhter Zufuhr. Serumkupfer ist auch in der Schwangerschaft und bei Therapie mit
Estrogenen oder hormonellen Kontrazeptiva etwa zweifach erhöht.
Die Toxizität des Kupfers ist zwar gering, doch sind
Vergiftungen durch erhöhte Zufuhr aus der Arbeitsumwelt, über Cu-haltige Gefäße und Wasserleitungen oder leicht lösliche Kupferverbindungen sowie in suizidaler Absicht möglich. Akute Vergiftungen äußern sich in Erbrechen, Übelkeit und Durchfall, in schweren Fällen sind
Ikterus und Hämolyse, auch
Koma und Tod möglich. Chronische Vergiftungen durch Trinkwasser, das aus Brunnen über Cu-haltige Leitungen oder Boiler transportiert wird, kommen auch heute noch vor. Typisch sind ein Anstieg des Kupfers im
Serum, die Speicherung in der Leber mit schwerster Leberschädigung, die besonders bei Kleinstkindern unter dem Krankheitsbild der „Indian Childhood Cirrhosis“ zum Tod führen kann.