Kupfergehalt im Gehirn: Ursachen, Auswirkungen und therapeutische Ansätze

Kupfer ist ein essentielles Spurenelement, das für zahlreiche Körperfunktionen unerlässlich ist. Es spielt eine wichtige Rolle im Eisenstoffwechsel, bei der Bildung von Elastin und Kollagen, bei der Unterstützung der körpereigenen Radikalabwehr und bei der Bildung bestimmter Hormone. Kupfer unterstützt als Bestandteil von Enzymen die körpereigene Radikalabwehr und schützt so unsere Zellen. Der tägliche Bedarf liegt zwischen 1,0 und 1,5 mg. Es ist jedoch wichtig, ein ausgewogenes Verhältnis zu wahren, da sowohl ein Mangel als auch ein Überschuss an Kupfer negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben können, insbesondere auf das Gehirn.

Kupferstoffwechsel und Verteilung im Körper

Kupfer wird im gesamten Dünndarm (Duodenum) sowie in geringen Mengen auch im Magen aufgenommen. Bei einem Mangel kann die durchschnittliche Aufnahme von etwa 55 bis 75 % noch gesteigert werden. Bei Bedarf wird das Spurenelement wieder an das Blut abgegeben. Auf diesem Weg kann überschüssiges Kupfer entgiftet werden. Die Leber ist das zentrale Organ des Stoffwechsels und der wichtigste Speicher. Der Körperspeicher beim Erwachsenen beträgt zwischen 80 und 100 mg. Dabei liegt Kupfer überwiegend gebunden an Proteine vor. Die höchsten Konzentrationen befinden sich neben der Leber (15 %) in Gehirn (10 %), Herz und Nieren. Überschüssiges Kupfer wird überwiegend mit der Gallenflüssigkeit ausgeschieden. Geringe Mengen gehen über Stuhl und Urin verloren.

Kupfer im Gehirn: Funktionen und Bedeutung

Das Gehirn enthält einen erheblichen Anteil des gesamten Körperkupfers. Kupfer ist an verschiedenen neurologischen Prozessen beteiligt, darunter die Synthese von Neurotransmittern, die Energieproduktion und die Funktion von Antioxidantien. Zahlreiche Enzyme des Stoffwechsels sind auf Kupfer als Cofaktor angewiesen. Die Superoxiddismutase (SOD) ist ein wichtiges Enzym des Radikalstoffwechsels. Das Enzym Ferrooxidase I transportiert etwa 60 % des Kupfers im Plasma und bringt das Spurenelement von den körpereigenen Speichern zu den Wirkorten. Die Ferrooxidase II oxidiert Eisen - eine wichtige Reaktion für den Energiestoffwechsel. Die Dopamin-beta-Hydroxylase ist an der Synthese und Umwandlung von Katecholaminen beteiligt. Die kupferabhängige Thioloxidase bildet Disulfidbrücken aus, was unter anderem in Keratin für Stabilität und Form der Zellen sorgt. Die Lysyl-Oxidase ist an der Ausbildung von Elastin-/Kollagenquervernetzungen und an der Bildung von Bindegewebe (insbesondere Blutgefäße Herz) und Knochen beteiligt. Die Tyrosinase ist an der Bildung von Melanin (Pigmentierung von Augen, Haut und Haaren) beteiligt.

Ursachen für veränderte Kupferkonzentrationen im Gehirn

Verschiedene Faktoren können zu veränderten Kupferkonzentrationen im Gehirn führen, darunter genetische Defekte, Ernährung, Umweltfaktoren und bestimmte Erkrankungen.

Genetische Ursachen

• Morbus Wilson: Diese seltene, autosomal-rezessiv vererbte Stoffwechselstörung führt zu einer verminderten Kupferausscheidung über die Galle. Infolge der verminderten Ausscheidung kommt es im Laufe der Jahre zu einer Ansammlung von Kupfer im Organismus. Das Kupfer lagert sich zunächst in der Leber ab und später auch in bestimmten Gehirnregionen, besonders in den Basalganglien, was zu Leberschäden und neurologischen Symptomen führt. Neurologisch tritt als Erstes zumeist ein Parkinsonsyndrom oder eine choreoathetoide Dyskinesie auf.
• Menkes-Syndrom: Diese genetisch bedingte Störung des Kupferstoffwechsels ist gekennzeichnet durch einen Kupfermangel in Leber und Blut. Auch einige spezifische Kupferenzyme (Cytochrom C-Oxidase, Coeruloplasmin, Lysyloxidase) sind nur unzureichend vorhanden.

Ernährung und Umweltfaktoren

• Kupfermangel: Eine unzureichende Kupferzufuhr über die Ernährung oder eine verminderte Aufnahme aufgrund von Erkrankungen des Magen-Darm-Trakts kann zu einem Kupfermangel führen.
• Kupferüberschuss: Eine langfristige übermäßige Kupferaufnahme kann zu einer Anreicherung von Kupfer im Gehirn führen, was möglicherweise die Blut-Hirn-Schranke schädigen und den Abtransport von Beta-Amyloiden behindern kann.
• Umweltbelastungen: Die Exposition gegenüber bestimmten Umweltgiften, wie beispielsweise Kupferionen, kann die Verklumpung von Proteinen im Gehirn fördern und neurodegenerative Prozesse auslösen.

Auswirkungen von verändertem Kupfergehalt im Gehirn

Veränderte Kupferkonzentrationen im Gehirn können eine Reihe von neurologischen Störungen und Erkrankungen verursachen oder dazu beitragen.

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Morbus Wilson

Bei Morbus Wilson beeinträchtigen die Kupferablagerungen die Funktion des betroffenen Gewebes und führen nach einiger Zeit zu vielfältigen Beschwerden. Die Zeichen einer Leberschädigung reichen von leicht erhöhten Leberwerten über eine Fettleber bis hin zu einer lebensbedrohlichen Leberentzündung oder Leberzirrhose. Die neurologischen Symptome ähneln einem Parkinsonsyndrom mit Steifigkeit, Zittern und Sprachstörungen. Auch psychische Veränderungen wie Verhaltensauffälligkeiten oder Depressionen können auftreten.

Neurodegenerative Erkrankungen

• Alzheimer-Krankheit: Studien deuten darauf hin, dass sowohl ein Kupfermangel als auch ein Kupferüberschuss im Gehirn zur Pathogenese der Alzheimer-Krankheit beitragen können. Ein Kupfermangel könnte die Produktion von Amyloid A bremsen, während ein Kupferüberschuss die Bildung von Beta-Amyloiden fördern und Entzündungsreaktionen auslösen könnte.
• Parkinson-Krankheit: Forscher haben nachgewiesen, dass Kupferionen dazu beitragen, dass ein bestimmtes Protein im Gehirn, das sogenannte Alpha-Synuclein, verklumpt. Verklumpungen dieses Proteins wurden schon früher mit dem Absterben der Nervenzellen bei Parkinson in Verbindung gebracht.

Andere neurologische Störungen

Ein Kupfermangel kann zu einer Reihe von neurologischen Symptomen führen, darunter:

• Störungen des Nervensystems
• Leistungs- und Konzentrationsschwäche
• Müdigkeit
• Depression

Diagnose von Kupferstoffwechselstörungen

Die Diagnose von Kupferstoffwechselstörungen umfasst in der Regel eine Kombination aus klinischer Untersuchung, Blut- und Urintests, Leberbiopsie und Gentests.

• Klinische Untersuchung: Ein sichtbares Zeichen von Morbus Wilson kann der Kayser-Fleischer-Kornealring sein, die kupferfarbene Verfärbung des Auges rund um die Hornhaut, die bei einer augenärztlichen Untersuchung festgestellt werden kann.
• Blut- und Urintests: Zudem wird die Kupferkonzentration im Urin und im Blutserum gemessen.
• Leberbiopsie: Eine Leberbiopsie sichert die Diagnose.
• Gentest: Da es sich bei Morbus Wilson um einen Gendefekt handelt, kann zudem ein Gentest sinnvoll sein.

Therapeutische Ansätze

Die Behandlung von Kupferstoffwechselstörungen zielt darauf ab, den Kupfergehalt im Körper zu normalisieren und die Symptome zu lindern.

Morbus Wilson

• Medikamentöse Therapie: Hierbei kommen Trientine oder D-Penicillamin zum Einsatz. Die Einnahme von Zink sorgt dafür, dass weniger Kupfer über den Darm aufgenommen wird.
• Kupferarme Ernährung: Begleitend ist eine kupferarme Kost angebracht, die das Meiden kupferhaltiger Lebensmittel wie Innereien, Nüsse, Pilze, Vollkorn, Kakao, Schokolade und Meeresfrüchte beinhaltet. Auch Kochsalz, Pfeffer und sonstige Gewürze enthalten viel Kupfer und sollten deshalb sparsam verwendet werden.
• Lebertransplantation: Bei schwerem Leberversagen kann eine Lebertransplantation nötig sein. Diese heilt die Krankheit vollständig, da die neue Leber Kupfer normal ausscheiden kann.

Kupfermangel

• Ernährungsumstellung: Eine ausgewogene Ernährung mit ausreichend kupferhaltigen Lebensmitteln kann einem Kupfermangel entgegenwirken.
• Nahrungsergänzungsmittel: In einigen Fällen kann die Einnahme von Kupferpräparaten erforderlich sein, um den Kupferspiegel im Körper zu erhöhen.

Präventive Maßnahmen

Für Familienmitglieder von Betroffenen mit Morbus Wilson empfehlen Experten Vorsorgeuntersuchungen. Wird die Erkrankung vor dem Auftreten erster Symptome entdeckt, kann oft schon die Einnahme von Zink den Ausbruch verhindern.

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Kupfer in der Ernährung: Empfehlungen und Quellen

Der Bedarf für Kupfer liegt zwischen 1,0 und 1,5 mg täglich (siehe Referenzwerte der DGE). Hierbei handelt es sich um einen Schätzwert. In Schwangerschaft und Stillzeit ist der Bedarf nicht erhöht. Laut dem Ernährungsbericht der DGE liegt die durchschnittliche Zufuhr an Kupfer über dem Schätzwert.

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.

Wie das Forschungsteam um Dr. Weiai Jia betont, könne eine gezielte Integration kupferreicher Nahrungsmittel insbesondere im höheren Lebensalter sinnvoll sein. Gerade ältere Menschen mit eingeschränktem Appetit oder einseitiger Ernährung nähmen oft zu wenig Mikronährstoffe auf. Walnüsse, Cashews und MandelnHülsenfrüchte wie Linsen, Kichererbsen und schwarze BohnenVollkornprodukte, etwa Weizenkleie, Haferflocken oder RoggenbrotDunkle Schokolade (ab etwa 70 % Kakaoanteil)Pilze - insbesondere Champignons und ShiitakeKartoffeln und SüßkartoffelnAustern, Krabben oder Hummer.

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