Kupfer, ein essentielles Spurenelement, spielt eine vielschichtige Rolle für die Gesundheit des Gehirns. Während es für bestimmte Funktionen unerlässlich ist, deuten Forschungsergebnisse darauf hin, dass eine übermäßige oder unsachgemäße Kupferaufnahme auch schädliche Auswirkungen haben kann. Dieser Artikel beleuchtet die verschiedenen Facetten der Kupferwirkung auf das Gehirn, von seinen notwendigen Funktionen bis hin zu potenziellen Risiken im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson.
Die Bedeutung von Kupfer für das Gehirn
Kupfer ist ein wichtiger Bestandteil zahlreicher Enzyme, die für verschiedene Stoffwechselprozesse im Körper unerlässlich sind. Es unterstützt die körpereigene Radikalabwehr und schützt so unsere Zellen. Es ist am Eisenstoffwechsel, an der Bildung von Elastin und Kollagen sowie an der Bildung bestimmter Hormone beteiligt. Kupfer wird im gesamten Dünndarm (Duodenum) sowie in geringen Mengen auch im Magen aufgenommen.
Kupfer als Schlüsselelement für neuronale Funktionen
Unser Gehirn und Nervensystem verfügen über 100 Milliarden Neuronen, die mithilfe von Kupfer miteinander verknüpft sind. Der Organismus benötigt es deshalb vor allem bei der embryonalen Gehirnentwicklung. Kupfer hilft bei der Einbettung des Zentralatoms Eisen in den Blutfarbstoff und erleichtert den Eisentransport bei der Durchblutung. Dadurch ist das Spurenelement entscheidend für die einwandfreie Funktion des Herzkreislauf-Systems und es unterstützt den Erhalt der Plastizität der Blutgefäße.
Kupfer und die "innere Uhr"
Einige Enzyme benötigen Kupfer, um ihre Funktionen im Körper ausführen zu können. Eines dieser Enzyme trägt den wissenschaftlichen Namen Ecto-Nox. Dieses gibt vor, wann Körperzellen aktiv und wann sie inaktiv sind, und hat damit einen entscheidenden Einfluss auf die Energiebereitstellung in den Zellen. Kupfer spielt also eine entscheidende Rolle als Wächter unserer inneren Uhr.
Kupfer und Alzheimer-Krankheit: Eine kontroverse Beziehung
Die Forschung hat Kupfer in den letzten Jahren wiederholt mit der Ätiologie des Morbus Alzheimer in Verbindung gebracht - mit unterschiedlichen Vorzeichen.
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Kupfer als potenzieller Schutzfaktor
Mediziner der Universität Homburg/Saar haben vermutet, dass Kupfer im Gehirn die Produktion von Amyloid A bremst und dass deshalb ein Kupfermangel die Alzheimerdemenz fördert. Im Tierversuch waren die Ergebnisse überraschend. Das eingenommene Kupfer gelangte ins Gehirn und stoppte das Absterben der Nervenzellen. Patienten, die niedrige Kupferspiegel im Blut haben, schneiden schlechter im Gedächtnistest ab und solche, die hohe Kupferspiegel haben, schneiden besser ab.
Die potenziell schädliche Seite von Kupfer
Andere Forscher glauben, dass Kupfer eher schädlich für das Gehirn ist. Experimente an Mäusen zeigen, dass die tägliche Zufuhr von Kupfer über 30 Tage mit dem Trinkwasser zu einer vermehrten Ablagerung von Kupfer in den Endothelien des Gehirns führt. Die Kupferexposition schädigt die Blut-Hirn-Schranke, so dass nach einer Weile Kupfer im Gehirn akkumulieren kann. Die eigentliche schädigende Wirkung geht den Experimenten zufolge von einer Schädigung des Enzyms LRP1 (lipoprotein receptor-related protein 1) aus. Neben dieser Störung des Abtransports soll Kupfer, das infolge einer gestörten Blut-Hirn-Schranke vermehrt ins Gehirn gelangt, dort die Bildung von Beta-Amyloiden fördern und eine Entzündungsreaktion anstoßen, die den Krankheitsverlauf fördert.
Klinische Studien und Forschungsergebnisse
Eine Pilotstudie an 70 Alzheimer-Patienten, die täglich 8 mg Kupfer oder Placebo einnahmen, erzielte keine überzeugenden Ergebnisse. Die Ionophore PBT2, die neben Zink auch Kupfer bindet, ist als Wirkstoff gegen den Morbus Alzheimer im Gespräch mit vielversprechenden Ergebnissen in einer Phase II-Studie. Die Klinik für Psychiatrie und Psychiatrie des UKS in Homburg sucht nun noch etwa weitere 10 Alzheimer-Patienten, die sich im Rahmen der Kupfer-Studie behandeln lassen möchten.
Kupfer und Parkinson-Krankheit: Ein möglicher Zusammenhang
Bei der Parkinson-Krankheit sterben Dopamin produzierende Nervenzellen im Gehirn ab. Das führt zu einem Dopaminmangel, der das typische Muskelzittern verursacht. Nun haben Forscher nachgewiesen, dass Kupferionen dazu beitragen, dass ein bestimmtes Protein im Gehirn, das sogenannte Alpha-Synuclein, verklumpt. Die neuen Erkenntnisse könnten dabei helfen, Früherkennungs-Tests zu entwickeln.
Die Rolle von Kupfer bei der Verklumpung von Alpha-Synuclein
Ein Team um Olena Synhaivska von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Dübendorf in der Schweiz hat die Rolle von Kupfer bei der Entstehung von Parkinson genauer unter die Lupe genommen. Die Forscher entdeckten in der mit Kupfer versetzten Lösung eine weitere abnorme Form des Alpha-Synucleins: Bereits nach wenigen Stunden bildeten sich etwa sieben Nanometer kleine, ringförmige Gebilde. Da die Oligomer-Ringe ganz am Anfang der Umwandlung von gesundem Alpha-Synuclein zu krankhaften Verklumpungen entstehen, könnten sie als Ziel für neue Therapieansätze genutzt werden.
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Kupferstoffwechselstörungen: Morbus Wilson und Menkes-Syndrom
Es gibt auch genetisch bedingte Störungen des Kupferstoffwechsels, die erhebliche Auswirkungen auf das Gehirn haben können.
Morbus Wilson: Die Kupferspeicherkrankheit
Bei Patienten mit der Erbkrankheit Morbus Wilson ist aufgrund eines Gendefekts die Ausscheidung von Kupfer über die Galle gestört. Daher wird dieses in der Leber und anderen Organen wie dem Gehirn gespeichert und später auch ins Blut ausgeschwemmt. Durch die vermehrte Einspeicherung von Kupfer wird die Leber geschädigt und es kann zu einer Hepatitis oder Leberzirrhose kommen. Mit weiterem Fortschreiten der Erkrankung im Gehirn kommt es zudem zu neurologischen Störungen, wie z. B. Schwierigkeiten beim Schlucken, Sprechen, Schreiben oder Gehen.
Menkes-Syndrom: Der Kupfermangel
Beim Menkes-Syndrom handelt es sich um eine genetisch bedingte Störung des Kupferstoffwechsels. Diese ist gekennzeichnet durch einen Kupfermangel in Leber und Blut. Die Erkrankung äußert sich durch eine geistige und psychomotorische Retardierung; eine spärliche, spröde oder krause Behaarung sowie durch um die eigene Achse gedrehte Haare (Pili torti).
Empfehlungen zur Kupferaufnahme und Ernährung
Der Bedarf für Kupfer liegt zwischen 1,0 und 1,5 mg täglich. Laut dem Ernährungsbericht der DGE liegt die durchschnittliche Zufuhr an Kupfer über dem Schätzwert. Mangelzustände sind aber bei einer parenteralen Ernährung sowie bei Säuglingen mit einseitiger Kuhmilchernährung möglich. Bei Kupfermengen über 5 Milligramm täglich treten Übelkeit, Bauchschmerzen, Erbrechen und Durchfall auf.
Kupferreiche Lebensmittel
Besonders kupferreich sind Innereien, Schalentiere wie Krebse und Hummer, Buchweizen, Kakao, Kaffee, Tee, Schokolade und Nüsse sowie eine Reihe von Gewürzen. Kupferarm sind hingegen Milch, niedrig-ausgemahlene Mehle sowie daraus hergestellte Brot-, Back- und Teigwaren sowie Zucker.
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Die Bedeutung einer ausgewogenen Ernährung
Eine ausgewogene und vielseitige Ernährung mit Obst, Gemüse, Fisch, Meeresfrüchten, Fleisch, Vollkornprodukten, Kartoffeln und Nüssen ist empfehlenswert. Wer einen Mangel hat, spürt das mit Appetitlosigkeit, Müdigkeit und Abgeschlagenheit, Gewichtsverlust und gestörter Pigmentierung der Haare und der Haut.