Terveydelle välttämätön hivenaine

Kupari on välttämätön – elintärkeä – hivenaine, jota kaikki elollinen toiminta tarvitsee. Kuparin välttämättömyys perustuu siihen tosiasiaan, että se toimii sekä katalyyttisena että rakenteellisena osana monissa proteiineissa. 1 Vähintään 20 eri entsyymillä on kuparista riippuvaisia toimintoja, vaikkakaan niitä ei tarkkaan tunneta.

Tällaisia entsyymejä ovat:

  • Superoksidi-dismutaasi (SOD), entsyymi, jota on lähes kaikissa ihmisen soluissa. Suojaa elimistöä oksidatiivisilta vaurioilta. Esiintyy suurina pitoisuuksina aivoissa, kilpirauhasessa ja maksakudoksessa.
  • Lysyylioksidaasi, entsyymi joka on mukana sidekudoksen kestävyyden kannalta tärkeissä poikkisidosrakenteissa. Entsyymin heikentynyt toiminta voidaan yhdistää kudosten rakenteellisiin häiriöihin, luusto ja verenkiertojärjestelmä mukaan lukien.
  • Sytokromi-c-oksidaasi, entsyymi, joka katalysoi keskeistä soluhengityksen vaihetta, hapen pelkistymistä vedeksi. Toiminta on aktiivisinta sydämessä ja vilkasta myös aivoissa ja maksassa.

Kuparin merkitys välttämättömänä kivennäisaineena on tunnustettu vuodesta 1928 alkaen. Parhaiten merkitystä havainnollistaa kuitenkin Menkesin oireyhtymä, erittäin harvinainen geneettinen häiriötila, jonka seurauksena kupari ei imeydy elimistöön. Menkesin oireyhtymän seurauksia ovat heikentynyt henkinen kehitys, poikkeavuudet sidekudoksen kehittymisessä (iho, luusto ja hiukset), kasvuhäiriöt ja kätkytkuolema. Tämä geneettinen sairaus osoittaa selvästi, miten tärkeä merkitys kuparilla on normaalin kehityksen kannalta. 2

Lisää tietoa kuparin merkityksestä on saatu tutkittaessa kuparivajeen ja kuparilisän vaikutuksia eläinmalleilla ja ihmisillä. Tutkimukset osoittavat kuparilla olevan runsaasti tehtäviä, jotka ovat keskeisiä normaalin fysiologisen toiminnan ja hyvän terveyden kannalta.

img-health-kids-470x330

Suojaa oksidatiiviselta stressiltä

Kuparilla on superoksidi-dismutaasin kautta keskeinen antioksidanttinen merkitys taistelussa oksidatiivista stressiä vastaan, sillä se auttaa neutralisoimaan vapaita radikaaleja, jotka muuten aiheuttaisivat vakavia soluvaurioita. Eläinkokeet ovat osoittaneet toistuvasti, että kuparinpuutos lisää rasvojen hapettumista. 3 Tutkimukset osoittavat myös, että kuparilisä voi tehostaa ihmisensuojautumismekanismia hapettumista vastaan. 4 5 Monien kuparinpuutoksesta aiheutuvien seurausten oletetaan liittyvän kasvaneeseen oksidatiiviseen stressiin.

Aivot ja keskushermosto

Kuparilla vaikuttaisi olevan useita keskushermoston, erityisesti aivokudoksen, terveyttä edistäviä vaikutuksia. Kupari on välttämätön myeliinin eli neuroneita peittävän suojakerroksen muodostumisen ja säilymisen kannalta. Kuparista riippuvaiset entsyymit ovat välttämättömiä myös hermoston välittäjäaineiden synteesissä. Välittäjäaineet ovat kemiallisia viestinviejiä, jotka mahdollistavat hermosolujen välisen viestinnän. 6

Verenkiertoelimistön terveys

Useat tutkimustulokset osoittavat, että kuparilla on keskeinen rakenteellinen ja toiminnallinen merkitys verenkiertoelimistön toiminnassa. Kupari on tärkeä sydämen ja verisuonten rakenteellisen eheyden kannalta. Valtimoiden kollageeni- ja elastaanisäikeiden poikkisidoksissa tarvitaan kuparista riippuvaista entsyymiä, lysyylioksidaasia. Kuparinpuutoksen todistetusti aiheuttamia anatomisia muutoksia ovat mm. sydämen suurentuminen, valtimoiden sileän lihaskudoksen rappeutuminen sekä sydänkammion ja sepelvaltimon laajentuma (suonten seinämän heikkenemisestä johtuva verisuonten osittainen epänormaali laajeneminen). 7

Kuparinpuutoksella on useita kielteisiä vaikutuksia sydämen ja verisuonten toimintaan. Vähän kuparia sisältävää ruokavaliota noudattanella miehillä esiintyi sydämen rytmihäiriöitä. Kupari vaikuttaa myös normaaliin kolesteroliaineenvaihduntaan: terveillä aikuisilla, jotka noudattivat vähän kuparia sisältävää ruokavaliota, LDL-kolesterolin (huono kolesteroli) taso nousi ja HDL-kolesterolin (hyvä kolesteroli) taso laski. 8 9 Vähäisen kuparinsaannin on lisäksi osoitettu vaikuttavan haitallisesti glukoosi­aineenvaihduntaan ja verenpaineen säätelyyn. 10 Kuparia tarvitaan myös veren hyytymisjärjestelmässä. Hyytymistekijät V ja VIII ovat toiminnassaan riippuvaisia kuparista ja tutkimukset osoittavat, että valtimotukokset ovat yleisempiä eläimillä, joita on ruokittu vain vähän kuparia sisältävällä ravinnolla. 11 Lisäksi sydäninfarktiin kuolleilla potilailla on osoitettu olevan huomattavasti pienemmät kuparipitoisuudet sydänkudoksessaan kuin muista syistä kuolleilla. 12 Ei kuitenkaan tiedetä, onko kuparinpuutos aiheuttanut infarktin vai onko se seurausta taustalla olevasta sydänsairaudesta. Monet ihmisillä todetuista epätoivotuista muutoksista liittyvät alle 1 mg kuparia päivässä sisältävään ruokavalioon. Siksi oletetaan, että lievä kuparinpuutos saattaa olla osatekijänä sydän- ja verisuonitautien kehittymisessä. 13

Raudan kuljettaminen ja anemia

Kupari edistää myös normaalia punaisten verisolujen muodostumista. Se auttaa muuntamaan raudan käyttökelpoisimpaan muotoon ferriraudaksi ja kuljettamaan sen kudoksiin ja niistä pois. Kuparinpuutos saattaa johtaa anemiaan ja raudan ylikuormitukseen kudoksissa. 14 Anemia onkin itse asiassa yleisin oire kuparinpuutoksesta. 1

Terve luusto

Kuparilla on myös luuston terveyden kannalta keskeinen merkitys. Lysyylioksidaasin toiminnassa sitä tarvitaan edistämään luustoa tukevan vahvan ja joustavan sidekudoksen muodostumista. Vastasyntyneillä joilla on alhainen syntymäpaino ja pienillä lapsilla luuston poikkeavuudet liittyvät kuparinpuutokseen. Postmenopausaalisille naisille tehdyssä poikittaistutkimuksessa veren korkea kuparipitoisuus oli sidoksissa lannerangan suurempaan luuntiheyteen 15 ja veren alentuneita kuparipitoisuuksia on havaittu henkilöillä, joilla on luunmurtumia. 16

Lisäksi eräs äskettäin tehty tutkimus osoittaa, että 0,7 mg kuparia ravinnosta päivittäin saatuna lisää jo kuudessa viikossa merkittävästi luuston resorption nopeutta (indikaattori luukadon nopeutumiselle) terveillä aikuisilla miehillä ikäryhmässä 20-59. Vaikutus oli käänteinen myöhemmin toteutetun kuuden viikon jakson aikana, jolloin kuparinsaanti oli 6.0 mg päivässä. 17

Immuunijärjestelmä

Immuunijärjestelmässä kuparilla on useita tehtäviä. 18 Kuparinpuutoksella on merkittävä vaikutus joihinkin valkosolukantoihin (neutrofiilit ja makrofagit) ja neutropenia (neutrofiilien määrän väheneminen) saattaa ihmisillä olla oire kuparinpuutoksesta. 19 Immuunijärjestelmän toimintaa on tutkittu kuparinpuutoksesta kärsivillä imeväisikäisillä ennen ja jälkeen kuparin lisäämisen ravintoon. 20 Kuparin lisäämisen jälkeen tiettyjen valkosolujen fagosyyttinen toiminta eli niiden kyky eliminoida virasta materiaalia kasvoi. Terveille nuorille miehille tehdyssä tutkimuksessa päivittäinen ravinnosta saatu 0,66 mg:n kuparilisä johti muiden immuunisolujen hitaampaan lisääntymiseen (perifeerisen veren mononukleaarisolut) tutkimusjakson aikana. 21 Kuparinpuutos on myös liitetty lasten vakavien hengitystietulehdusten esiintymistiheyden kasvuun. 22

Kuparin yleiset saantisuositukset

Kupari on välttämätön ravintoaine ja elimistön entsyymijärjestelmien aineosa. Jos siis haluamme pysyä terveinä, meidän on saatava kuparia ravinnostamme. Eri viranomaistahot kansallisella ja kansainvälisellä tasolla ovat määritelleet suositukset terveyden kannalta riittävästä kuparinsaannista:

  • Pohjoismainen pysyvä elintarvikekomitea määritteli vuonna 1996 aikuisille kuparin saantisuositukseksi (RDA) 2 mg päivässä. 23
  • EU:n alueella väestön saantisuositus on 1.1 mg päivässä. 24
  • US National Academy of Sciences (USA:n tiedeakatemia) määritteli kuparille ensimmäiset saantisuositukset vuonna 2001. Aikuiselle suositus on 0.9 mg, raskaana oleville naisille 1.0 mg ja imettäville äideille 1.3 mg päivässä. NAS määritteli samalla turvallisen saannin ylärajaksi (Tolerable Upper Limit) 10 mg päivässä. 25
  • Maailman terveysjärjestön (WHO) mukaan suun kautta nautittavan kuparin hyväksyttävän vähimmäismäärän (Acceptable range of oral intake, AROI) alaraja on aikuisille 20 µg/painokilo ja pienille lapsille 50 µg/painokilo päivässä. Terveelle aikuiselle (paino 50-70 kg) määrä on 1.0 – 1.4 mg päivässä. 26

Tutkimuksen perusteella voidaan olettaa, että suuri osa ihmisistä saa kuparia erittäin vähän. Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa tutkittiin kemiallisella analyysillä 849 henkilön ruokavalion sisältämän kuparin määrä. Tulokset osoittavat, että yli 30 prosentissa tapauksista kuparia saadaan päivässä alle 1,0 mg. 27 Irlannissa tehdyn tutkimuksen tulokset kertoivat, että miehistä keskimäärin 23 % ja naisista 8 % sai päivittäin suositusarvoja vähemmän kuparia. 28

Myös Maailman terveysjärjestön (WHO) julkaisemassa raportissa todettiin, että käytettävissä olevien maailmanlaajuisten tietojen perusteella erityisesti Euroopan ja Amerikan väestöllä on suurempi riski kärsiä liian vähäisen kuin liian suuren kuparinsaannin aiheuttamista ongelmista. 29 Syy siihen miksi päivittäiset saantisuositukset eivät toteudu, on tärkeimpien kuparinlähteiden puuttuminen tyypillisestä länsimaisesta ruokavaliosta. Kasvis- ja maitoperäisestä ravinnosta saatavan kuparin osuus on näin ollen suurempi, kuin mitä niiden suhteellisen alhaiset pitoisuudet ja heikko hyväksikäytettävyys antavat olettaa. Kasviksista saadaan keskimäärin 60 % länsimaisen ravinnon sisältämästä kuparista. 30 Lukuisat tutkimukset osoittavat, että vegetaristien ja vegaanien ravinto sisältää eniten kuparia. 31

Ravinnon kuparinlähteet 32

Ruoka-aine Keskim. kuparipitoisuus [mg/kg]
Naudanliha 1.1
Lammas 1.6
Naudan maksa 39
Naudan munuainen 3.7
Omena 0.25
Banaani 0.95
Peruna 0.96
Porkkana 0.61
Salaatti 0.72
Leseet 0.19
Jauho 1.5
Kaakaojauhe 36.4
Lehmänmaito 0.06

Kenellä on riski saada liian vähän kuparia?

Tyhjät kalorit on tunnettu käsitteenä jo pitkään – vain harvoissa ruoka-aineissa on yhtä vähän kuparia kuin rasvoissa. Runsaasti pitkälle jalostettua valmisruokaa ja / tai pikaruokaa ja vain vähän kasviksia sisältävä ruokavalio altistaa riittämättömälle kuparinsaannille. Esimerkiksi jalostetut viljatuotteet sisältävät kokojyväviljaahuomattavasti vähemmän kuparia, koska merkittävä osa kuparista häviää lese- ja kuoriosan poistamisen myötä.

Muita merkittäviä riskiryhmiä ovat:

  • Keskoset, sillä sikiöt varastoivat kuparia viimeisten raskauskuukausien aikana
  • Kroonisen ripulin aiheuttamasta aliravitsemuksesta kärsivät vastasyntyneet
  • Raskaana olevat ja imettävät äidit, joka välttelevät kuparipitoisia ruokia
  • Kroonisista ruoansulatusongelmista kärsivät henkilöt, joiden elimistöön ei ehkä imeydy riittävästi kuparia
  • Ikääntyneet ihmiset, joiden ravinnonsaanti on vähentynyt ja joilla runsas lääkitys heikentää ravintoaineiden hyväksikäytettävyyttä ja kiihdyttää niiden poistumista elimistöstä
  • Ihmiset, jotka käyttävät suuria määriä rauta- ja sinkkivalmisteita
Lähteet:
  1. Uauy R et al Essentiality of copper in humans Am J Clin Nutr 1998;67(suppl): 952S-9S.
  2. Menkes JH et al A sex-linked recessive disorder with retardation of growth,
    peculiar hair, and focal cerebral and cerebellar  degeneration Pediatrics 1962; 29: 764-79.
  3. Mazur A et al Copper deficiency and lipoprotein oxidation Atherosclerosis 1998; 137: 443-445.
  4. Jones AA et al Copper supplementation of adult men; effects on blood copper enzyme activities and indicators of cardiovascular disease risk Metabolism 1997; 46: 1380-1383.
  5. Rock E et al The effects of copper supplementation on red blood cell oxidizability and plasma antioxidants in middle-aged healthy volunteers Free Radic Biol Med 2000; 28: 324-329.
  6. Prohaska JR Brkate B Copper deficiency alters rat dopamine beta-monooxygenase mRNA and activity J Nutr 1999;129: 2147-2153.
  7. Saari JT Schuschke DA Cardiovascular effects of dietary copper deficiency.
    Biofactors 1999;10(4):359-75.
  8. Klevay LM Increased cholesterol in plasma in a young man during experimental copper depletion. Metabolism 1984 Dec;33(12):1112-8.
  9. Lukaski HC Effects of dietary copper on human autonomic cardiovascular function. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 1988;58(1-2):74-80.
  10. Klevay LM Lack of a recommended dietary allowance for copper may be hazardous to your health. J Am Coll Nutr 1998 Aug;17(4):322-6.
  11. Klevay LM Atrial thrombosis, abnormal electrocardiograms and sudden death in mice due to copper deficiency Atherosclerosis 1985: 54(2): 213-4.
  12. Zama N Cardiac copper, magnesium and zinc in recent and old myocardial
    infarction Biol Trace Elem Res 1986 10: 201-8.
  13. Klevay LM Cardiovascular disease from copper deficiency – a history J Nutr 2000: 130: 4895-4925.
  14. Saari JT Schuschke DA Cardiovascular effects of dietary copper deficiency.
    Biofactors 1999;10(4):359-75.
  15. Howard et al Low serum copper a risk factor added to low diet calcium in
    postmenopausal bone loss J Trace Element Exp Med 5: 23-31 1992.
  16. Conlan D et al Serum copper levels in elderly patients with femoral neck fractures Age Aging 1990; 19:212-214.
  17. Baker A et al Effect of copper intakes on biochemical markers of bone metabolism in healthy adult males Eur J Clin Nutr 1999; 53: 408-412.
  18. Percival SS Copper and immunity Am J Clin Nutr 1998: 67: 1064S-8S.
  19. Williams D Copper deficiency in humans Semin Hematol 1983; 20: 118-72.
  20. Heresi G et al Phagocytosis and immunoglobulins levels in hypocupremic infants Nutr Res 1985; 5: 1327-34.
  21. Kelley DS Effects of low copper diet on humans and immune response Am J Clin Nutr 1995; 62: 412-6.
  22. Castillo-Duran et al Controlled trial of copper supplementation during the recovery from marasmus Am J Clin Nutr 1983; 37: 898-903.
  23. Pettersson, R. och Sandstrom, B.: (1995) ”Copper”. I: Oskarsson A (red.), ”Risk evaluation of essential trace elements: essential versus toxic levels of intake. Report NORD 1995:18.”; Nordic Council of Ministers, Copenhagen, sid. 149-167.
  24. Scientific Committee for Food. Nutrient and Energy Intakes for the European Community. Luxembourg: ”Office for Official Publications of the European Communities, 1993.
  25. ”Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes for Vitamin A, Vitamin K, Arsenic, Boron, Chromium, Copper, Iodine, Iron, Manganese, Molybdenum, Nickel, Silicon, Vanadium and Zinc”; Washington, DC, National Academy Press; 2001: 7. 1-7.27.
  26. ”Copper” I: ”Trace Elements in Human Nutrition and Health, World Health Organization”; Geneva, 1996 sid.123-143.
  27. Klevay, L.M. m.fl.: ”Copper in the western diet In trace Elements in Man and Animals”; 8 uppl.: M. Anke, D. Meissner och C.F. Mills sid. 207-210 Gersdorf, Tyskland: Verlag Media Touristik.
  28. Hannon, E.M.: ”The North/South Ireland Food Consumption Survey: mineral intakes in 18-64 year-old adults”; Public Health Nutrition 2001; 4(5A): 1081-1088
  29. ”Environmental Health Criteria 200. Copper.” Världshälsoorganisationen, Geneve 1998
  30. Johnson, M.A.; Kays, S.E.: ”Copper: its role in human nutrition”; Nutr Today 1990: 25: 6-14.
  31. Haddad, E.H. m.fl.: ”Dietary intake and biochemical, hematologic and immune status of vegans compared with non-vegetarians”; Am J Clin Nutr 1999; 70:586S-593S.
  32. Jorhem, L.; Sundstrom, B.: ”Levels of lead, cadmium, zinc, copper, nickel, chromium, manganese, and cobalt found in foods on the Swedish market 1983-1990”; J Food Compos Anal 1993; 6: 223-241/Lurie, D.G. m.fl. ”The copper content of foods based on a critical evaluation of published analytical data”; J Food Comp Anal 1989; 2: 298-316.