Χαλκός: Επιδράσεις στον ανθρώπινο οργανισμό. Γιατί είναι σημαντικός; Ποιες αρχές πρόσληψης πρέπει να ακολουθούνται;

Ο χαλκός είναι ένα απαραίτητο ιχνοστοιχείο που αποτελεί αναπόσπαστο μέρος των βιολογικών διεργασιών στο ανθρώπινο σώμα. Ποια είναι η σημασία του χαλκού και ποια η λειτουργία του; Ποιες τροφές είναι πηγές χαλκού και πότε πρέπει να περιορίσω την πρόσληψή του;

Τι γνωρίζουμε για τον χαλκό;

Ο χαλκός είναι ένα στοιχείο που απαντάται στη φύση. Υπάρχει σε ίχνη στο περιβάλλον μας, συνηθέστερα στο έδαφος, τη βλάστηση, το νερό και την ατμόσφαιρα.

Είναι γνωστός με τη χημική ονομασία Cu, η οποία προέρχεται από τη λατινική λέξη cuprum. Αυτή η λατινική ονομασία προέρχεται από το όνομα του νησιού Κύπρος, καθώς εκεί εξορύχθηκε για πρώτη φορά χαλκός.

Ο χαλκός είναι στοιχείο της ομάδας 11 του περιοδικού πίνακα των χημικών στοιχείων και βρίσκεται στην 4η περίοδο.

Είναι ένα από τα ευγενή μέταλλα, όπως και τα άλλα στοιχεία αυτής της ομάδας - ο χρυσός και ο άργυρος.

Στην καθαρή του μορφή, ο χαλκός έχει χρώμα κοκκινωπό-καφέ με έντονη μεταλλική λάμψη. Είναι ένα από τα λίγα μέταλλα των οποίων το φυσικό χρώμα είναι διαφορετικό από το γκρι ή το ασημί.

Είναι μαλακός, εύπλαστος και όλκιμος. Έχει υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα (δεύτερη υψηλότερη μετά τον άργυρο).

Δεν αντιδρά με το νερό. Ωστόσο, αντιδρά με το οξυγόνο στον αέρα με μια αργή αντίδραση σχηματίζοντας ένα στρώμα καφέ οξειδίου του χαλκού, το οποίο προστατεύει τον χαλκό από τη διάβρωση.

Μετά από μερικά χρόνια, ένα πράσινο στρώμα οξειδίου του χαλκού αρχίζει να σχηματίζεται στην επιφάνεια του χαλκού. Αυτό μπορεί να παρατηρηθεί συχνά σε παλαιότερες κατασκευές από χαλκό, με παράδειγμα το Άγαλμα της Ελευθερίας.

Πίνακας με βασικές χημικές και φυσικές πληροφορίες για το χαλκό

Στη φύση, ο χαλκός είναι ένα από τα λίγα μέταλλα που απαντούν στη φυσική τους μορφή - καθαρό και άμεσα χρησιμοποιήσιμο.

Εμφανίζεται επίσης ως μέρος πολλών ορυκτών με τη μορφή σουλφιδίων χαλκού (χαλκοπυρίτης, διγενίτης, γεννίτης, κοβελίτης, χαλκοσίτης), σουλφοσολών (εναργίτης) και ανθρακικών χαλκού (αζουρίτης, μαλαχίτης).

Το γεγονός ότι ο χαλκός εμφανίζεται στην αρχική του μορφή είναι επίσης ο λόγος για τον οποίο ήταν γνωστός και χρησιμοποιήθηκε από τους πρώτους πολιτισμούς. Η ιστορία της χρήσης του χαλκού χρονολογείται από το 9 000 π.Χ..

Τα μεγαλύτερα κοιτάσματα χαλκού βρίσκονται στη Χιλή, τις ΗΠΑ, το Περού, τη Ζάμπια και το Κονγκό.

Ο χαλκός για βιομηχανικούς σκοπούς εξάγεται πρωτίστως από μεταλλεύματα χαλκού και δευτερευόντως μέσω μιας διαδικασίας ανακύκλωσης.

Σήμερα, ο χαλκός χρησιμοποιείται κυρίως στην ηλεκτρολογική βιομηχανία (ως συστατικό καλωδίων και καλωδίων), όπου αξιοποιούνται οι αγώγιμες ιδιότητές του.

Χρησιμοποιείται στην κατασκευή νομισμάτων, κοσμημάτων, σωλήνων νερού, στη μεταλλουργία για την παραγωγή κραμάτων (χαλκός, ορείχαλκος) και στην αρχιτεκτονική.

Αποτελεί επίσης συστατικό γεωργικών προϊόντων (λιπάσματα, πρόσθετα ζωοτροφών) και συντηρητικών ξύλου (αντιμυκητιακές ιδιότητες). Χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό του νερού (από φύκια) ή ως χρωστική ουσία.

Ποιες είναι οι ιατρικές χρήσεις του χαλκού;

Στην ιατρική, ο χαλκός βρίσκει ένα πραγματικά ευρύ φάσμα χρήσεων, κυρίως λόγω των επιδράσεών του κατά των βακτηρίων, των μούχλας, των ακάρεων και επίσης λόγω των απολυμαντικών ιδιοτήτων του.

Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται ως συστατικό πολλών ιατρικών υλικών, συσκευών, παρασκευασμάτων κ.λπ.

Μπορούμε να αναφέρουμε αρκετά παραδείγματα χρήσης του χαλκού στον ιατρικό τομέα:

• Μέρος ενός καλύμματος με αντιβακτηριακή δράση για την επούλωση πληγών
• Γυναικολογία - ενδομήτριες συσκευές με αντισυλληπτική δράση
• Οδοντιατρική - μέρος του οδοντιατρικού τσιμέντου, παραγωγή γεφυρών και στεφανών
• Σύνθεση ρινικών σπρέι με απολυμαντικό αποτέλεσμα
• Θεραπεία της ρευματοειδούς αρθρίτιδας
• Απολύμανση χώρων, επιφανειών ή ρουχισμού σε εγκαταστάσεις υγειονομικής περίθαλψης - πρόληψη νοσοκομειακών λοιμώξεων
• Συστατικό κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων - κάλτσες για την πρόληψη μυκητιασικών λοιμώξεων καθώς και στρώματα, μαξιλάρια, μαξιλάρια ή χαλιά με αντιμυκητιασική δράση
• Καλλυντικές κρέμες και αλοιφές
• Συστατικό επιφανειών και συσκευασιών στη βιομηχανία τροφίμων (προετοιμασία, αποθήκευση, μεταφορά)
• Αναπνευστικές μάσκες με αντιιική δράση

Στο παρελθόν, ο χαλκός χρησιμοποιούνταν στην Αίγυπτο και τη Συρία ως αντιπαρασιτικό, αντιεμετικό ή στυπτικό μέσο.

Γνωρίζετε τη βιολογική λειτουργία του χαλκού;

Ο χαλκός είναι το τρίτο πιο άφθονο ιχνοστοιχείο στον ανθρώπινο οργανισμό μετά τον σίδηρο και τον ψευδάργυρο.

Βρίσκεται στον οργανισμό κυρίως στην οξειδωμένη μορφή Cu+2 - ιόν χαλκού ή, σε μικρότερο βαθμό, στην ανηγμένη μορφή Cu+1.

Παίζει σημαντικό ρόλο σε πολλές φυσιολογικές και βιοχημικές διεργασίες του οργανισμού ως συμπαράγοντας βασικών ενζύμων.

Τα ένζυμα αυτά συμμετέχουν επίσης σε μεγάλο αριθμό ενζυμικών διεργασιών στον οργανισμό - τις καταλύουν.

Σε αυτές περιλαμβάνονται η κυτταρική αναπνοή, η παραγωγή νευροδιαβιβαστών και πεπτιδικών ορμονών, η προστασία από τις ελεύθερες ρίζες ή η σωστή λειτουργία της ελαστίνης, του κολλαγόνου και της κερατίνης.

Άλλες σημαντικές λειτουργίες του χαλκού στο ανθρώπινο σώμα:

• Είναι σημαντικός για τη διατήρηση της ομοιόστασης του σιδήρου, συμβάλλοντας έτσι έμμεσα στο σχηματισμό και την πήξη του αίματος.
• Διατηρεί την αντοχή του δέρματος, των συνδετικών ιστών και των τριχοειδών αγγείων του αίματος.
• Συμβάλλει στη λειτουργία του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος.
• Διατηρεί τη φυσιολογική λειτουργία του θυρεοειδούς.
• Λόγω της ικανότητάς του να δέχεται ή να αποδίδει ηλεκτρόνια, συμβάλλει στην απομάκρυνση των ελεύθερων ριζών. Έχει αντιοξειδωτικές και, με τη σειρά του, προ-οξειδωτικές ιδιότητες.
• Είναι ένας ισχυρός αντιμικροβιακός παράγοντας. Έχει αντιβακτηριακή δράση κατά του Staphylococcus aureus, της Escherichia coli, της Pseudomonas aeruginosa, του Enterococcus faecalis και του Bacillus subtillis.
• Έχει επίσης αντι-ιική δράση κατά του ιού της βρογχίτιδας, του απλού έρπητα.
• Μπορεί επίσης να σκοτώσει το σπέρμα.

Χαλκός - από την πρόσληψη έως την απέκκριση

Ο χαλκός είναι ένα απαραίτητο ιχνοστοιχείο. Είναι απαραίτητος για τη ζωή αλλά μπορεί επίσης να είναι τοξικός.

Η ρύθμιση των επιπέδων του στον οργανισμό είναι επομένως αναγκαία και ουσιαστική. Εμπλέκονται ομοιοστατικοί μηχανισμοί που ρυθμίζουν την πρόσληψη, την κατανομή, τη συγκράτηση και την απέκκριση του χαλκού.

Απορρόφηση

Ο χαλκός εισέρχεται στον οργανισμό κυρίως μέσω της τροφής.

Η απορρόφηση γίνεται στο περιβάλλον του λεπτού εντέρου και σε μικρό βαθμό στο στομάχι, είτε με διάχυση (ιδίως σε υψηλές συγκεντρώσεις χαλκού) είτε μέσω πρωτεϊνών μεταφοράς (σε χαμηλές συγκεντρώσεις χαλκού).

Η ποσότητα του χαλκού που απορροφάται από τον οργανισμό εξαρτάται από την παρουσία χαλκού στη διατροφή. Σε φυσιολογική πρόσληψη, απορροφάται το 55-75 % του χαλκού της διατροφής.

Η απορρόφηση του χαλκού στον γαστρεντερικό σωλήνα εξαρτάται κυρίως από τη χημική του μορφή. Τα ιόντα Cu+2 ανάγονται σε Cu+1 στα εντερικά κύτταρα, διότι μόνο σε αυτή τη μορφή είναι σε θέση να περάσουν μέσα από τα κύτταρα.

Η απορρόφηση του χαλκού μπορεί επίσης να επηρεαστεί από ορισμένα συστατικά της διατροφής.

Οι ουσίες αυτές μπορούν να μειώσουν τη διαλυτότητα του χαλκού και συνεπώς τη βιοδιαθεσιμότητά του. Μιλάμε, για παράδειγμα, για τις φυτικές ίνες, τα φυτικά άλατα, τη βιταμίνη C ή ορισμένα σάκχαρα. Υπάρχει κίνδυνος μειωμένης απορρόφησης του χαλκού μόνο εάν λαμβάνονται σε υπερβολικές ποσότητες.

Ορισμένα συστατικά των τροφίμων ανταγωνίζονται το χαλκό για τη δέσμευση στις πρωτεΐνες μεταφοράς, όπως ο ψευδάργυρος και το κάδμιο.

Αντίθετα, η βιοδιαθεσιμότητα του χαλκού αυξάνεται με την υψηλή πρόσληψη πρωτεϊνών.

Κατανομή και μεταβολισμός

Μόλις απορροφηθεί στην κυκλοφορία του αίματος, ο χαλκός διανέμεται γρήγορα στις θέσεις όπου είναι απαραίτητος (ιδίως για την παραγωγή ενζύμων).

Η κατανομή του από τα κύτταρα του αίματος ελέγχεται από μια πρωτεΐνη γνωστή ως ATP7A ή πρωτεΐνη Menkes. Ο χαλκός μεταφέρεται από τα κύτταρα του αίματος με τη σύνδεση με την πρωτεΐνη μεταφοράς αλβουμίνη, την τρανσουπρεΐνη ή τα αμινοξέα.

Λόγω της ιδιαίτερα αντιδραστικής του φύσης και του κινδύνου βλάβης του οργανισμού, ο χαλκός δεν βρίσκεται στα κύτταρα ως ελεύθερο ιόν, αλλά πάντα σε δεσμευμένη μορφή.

Η πρωτεΐνη Menkes διανέμει το χαλκό στη συσκευή Golgi (όπου σχηματίζει πρωτεϊνικά ένζυμα) και, σε περίπτωση αυξανόμενων συγκεντρώσεων, στα σφαιρίδια.

Το πετσί είναι το κύριο αποθηκευτικό όργανο του χαλκού.

Η πρωτεΐνη Μένκε παίζει επίσης βασικό ρόλο στη μεταφορά χαλκού διαμέσου του πλακούντα και του αιματοεγκεφαλικού φραγμού. Αυτό είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη του μωρού (ιδίως του εγκεφάλου).

Ο χαλκός συνδέεται με την πρωτεΐνη κερουλοπλασμίνη στο ήπαρ και απελευθερώνεται στην κυκλοφορία του αίματος. Αυτή η διαδικασία σύνδεσης και απελευθέρωσης στο αίμα ελέγχεται και πάλι από μια πρωτεΐνη γνωστή ως ATP7B ή πρωτεΐνη του Wilson.

Περίπου το 90% του χαλκού στο αίμα συνδέεται με την κερουλοπλασμίνη. Η κερουλοπλασμίνη είναι αυτή που στη συνέχεια είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά του χαλκού στους ιστούς όπου χρειάζεται.

Η συνολική περιεκτικότητα του οργανισμού σε χαλκό είναι περίπου 70-80 mg. Το 10% αυτής της ποσότητας βρίσκεται στο αίμα και το 90% στους ιστούς.

Υπό φυσιολογικές συνθήκες, οι υψηλότερες συγκεντρώσεις χαλκού βρίσκονται στη χολή, στο ήπαρ, στον εγκέφαλο, στην καρδιά, στα οστά και στα νεφρά.

Τα επίπεδα χαλκού στο αίμα διαφέρουν ελαφρώς ανάλογα με το φύλο, κυμαίνονται από 0,614 έως 0,970 mg/l στους άνδρες και αυξάνονται με την ηλικία, και από 0,694 έως 1,030 mg/l στις γυναίκες.

Απέκκριση

Η ρύθμιση της απέκκρισης του χαλκού είναι ο κύριος μηχανισμός για τη διατήρηση της ομοιόστασης και των φυσιολογικών επιπέδων χαλκού στον οργανισμό.

Η κύρια οδός απέκκρισης του χαλκού από τον οργανισμό είναι μέσω των ηπατικών κυττάρων στη χολή (έως 98 %). Η χολή στη συνέχεια αποβάλλεται στο έντερο και ο χαλκός αποβάλλεται τελικά με τα κόπρανα.

Η μεταφορά του χαλκού από το ήπαρ στη χολή ελέγχεται και πάλι από την πρωτεΐνη ATP7B (πρωτεΐνη Wilson). Η πρωτεΐνη αυτή αποτρέπει την υπερβολική συσσώρευση χαλκού στον οργανισμό.

Άλλες οδοί απέκκρισης είναι μέσω των ούρων ή της αποκόλλησης των κυττάρων του βλεννογόνου. Ωστόσο, η ποσότητα του χαλκού που απεκκρίνεται μέσω αυτών των οδών είναι αμελητέα.

Η απέκκριση του χαλκού είναι μια σχετικά αργή διαδικασία (μόνο 10% σε 72 ώρες). Η υπερβολική πρόσληψη χαλκού αποτελεί επομένως σημαντικό κίνδυνο για την υγεία, λόγω της περιορισμένης δυνατότητας απέκρισής του.

Ποιες είναι οι διατροφικές πηγές χαλκού;

Ο χαλκός εισέρχεται στον οργανισμό μέσω των τροφίμων ή των φαρμάκων και των συμπληρωμάτων διατροφής. Ο οργανισμός δεν είναι σε θέση να συνθέσει μόνος του χαλκό.

Είναι απαραίτητο ο ανθρώπινος οργανισμός να προσλαμβάνει χαλκό σε τακτά χρονικά διαστήματα, καθώς δεν διαθέτει ειδικό σύστημα για την αποθήκευσή του.

Τροφές με σχετικά υψηλή περιεκτικότητα σε χαλκό είναι τα μανιτάρια, τα φρούτα, τα λαχανικά (ιδιαίτερα τα πράσινα φυλλώδη λαχανικά, το αβοκάντο, οι πράσινες ελιές), τα δημητριακά, οι ξηροί καρποί, οι ηλιόσποροι, το κρέας (ιδιαίτερα τα όργανα - συκώτι), τα ψάρια και τα θαλασσινά (οστρακοειδή), αλλά και το μαύρο πιπέρι και το κακάο.

Ο χαλκός έχει τη δυνατότητα να αλληλεπιδράσει με στοιχεία όπως ο σίδηρος, ο ψευδάργυρος, το μολυβδαίνιο, το θείο, το σελήνιο ή η βιταμίνη C. Αυτή η αλληλεπίδραση οδηγεί συνήθως σε μειωμένη απορρόφηση του χαλκού.

Στην περίπτωση των συμπληρωμάτων διατροφής, ο χαλκός διατίθεται σε μορφή μεμονωμένου συστατικού ή ως μέρος πολυβιταμινούχων συμπληρωμάτων - συνηθέστερα ως θειικός χαλκός.

Η ανάγκη χορήγησης συμπληρώματος χαλκού με τη μορφή διατροφικών συμπληρωμάτων θα πρέπει πάντα να συζητείται με γιατρό. Η υπερβολική χρήση συμπληρωμάτων οδηγεί σε διαταραχές των φυσιολογικών επιπέδων χαλκού.

Ποια είναι η συνιστώμενη ημερήσια πρόσληψη χαλκού;

Συστάσεις για τη μέση ημερήσια πρόσληψη χαλκού δεν έχουν καθοριστεί λόγω έλλειψης δεδομένων.

Ωστόσο, η Ευρωπαϊκή Αρχή για την Ασφάλεια των Τροφίμων δημοσιεύει τιμές για την επαρκή πρόσληψη χαλκού. Η επαρκής πρόσληψη είναι μια μέση τιμή που βασίζεται σε παρατηρήσεις. Θεωρείται ότι είναι επαρκής για τις ανάγκες του πληθυσμού.

Επιπλέον, υπάρχει και ένα ανώτατο όριο πρόσληψης χαλκού που εξακολουθεί να είναι ανεκτό για τον άνθρωπο. Το όριο αυτό αντιπροσωπεύει τη μέγιστη μακροπρόθεσμη ημερήσια πρόσληψη χαλκού από όλες τις πηγές, κατά την οποία δεν υπάρχει κίνδυνος δυσμενών επιπτώσεων στην υγεία.

Πίνακας με σύνοψη της επαρκούς ημερήσιας πρόσληψης και του ανώτερου ορίου πρόσληψης χαλκού ανά ηλικία

Διαταραχές της ομοιόστασης του χαλκού στον οργανισμό

Η διατήρηση των επιπέδων του χαλκού εντός του φυσιολογικού εύρους είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της υγείας και της σωστής λειτουργίας του οργανισμού.

Από την άποψη αυτή, οι ρυθμιστικοί μηχανισμοί που διευκολύνουν την ομοιόσταση - ιδίως η ρύθμιση της πρόσληψης και της απέκκρισης του χαλκού - αποτελούν το σημαντικότερο στοιχείο.

Οποιαδήποτε απόκλιση ή διαταραχή στη λειτουργία αυτών των μηχανισμών μπορεί να αποτελέσει δυνητική αιτία έλλειψης χαλκού στον οργανισμό ή, αντίθετα, υπερβολικής συσσώρευσής του.

Ποιες είναι οι συνέπειες της έλλειψης χαλκού;

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η έλλειψη χαλκού είναι μια σχετικά σπάνια κατάσταση στον άνθρωπο.

Οι πιο συνηθισμένες αιτίες έλλειψης χαλκού είναι η χαμηλή διαιτητική πρόσληψη ή τα προβλήματα απορρόφησης.

Στα άτομα που κινδυνεύουν να αναπτύξουν μια τέτοια ανεπάρκεια περιλαμβάνονται:

• τα νεογέννητα με χαμηλό βάρος γέννησης
• βρέφη που τρέφονται με αγελαδινό γάλα
• έγκυες και θηλάζουσες γυναίκες
• ασθενείς που λαμβάνουν ολική παρεντερική διατροφή (διατροφή που χορηγείται σε φλέβα)
• ασθενείς με διατροφικές διαταραχές, σύνδρομο δυσαπορρόφησης ή νόσο του Crohn
• ασθενείς με διαβήτη, χρόνιοι πότες αλκοόλ, χορτοφάγοι
• άτομα που λαμβάνουν τακτικά αντιόξινα (φάρμακα που μειώνουν την οξύτητα του γαστρικού υγρού)

Ορατά ή αισθητά συμπτώματα της έλλειψης χαλκού είναι η αδυναμία, η κόπωση, η απώλεια χρωστικών ουσιών (ιδίως από τα μαλλιά), τα δερματικά εξανθήματα, ο ακανόνιστος καρδιακός παλμός, η χαμηλή θερμοκρασία του σώματος.

Τα συστηματικά συμπτώματα περιλαμβάνουν εξασθενημένα αιμοφόρα αγγεία που οδηγούν σε αυξημένη αιμορραγία και μώλωπες, διαταραχές του μυελού των οστών (οστεοπόρωση) και των αρθρώσεων ή ανεπαρκή λειτουργία του θυρεοειδούς.

Υπάρχει επίσης αυξημένη ευαισθησία σε λοιμώξεις (λόγω μειωμένου αριθμού λευκών αιμοσφαιρίων) και έλλειψη ερυθρών αιμοσφαιρίων (αναιμία).

Η ανεπαρκής πρόσληψη χαλκού κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης οδηγεί στη συνέχεια στην ανάπτυξη επίμονων νευρολογικών και ανοσολογικών διαταραχών στο παιδί.

Ποιες είναι οι συνέπειες της περίσσειας χαλκού;

Αν και ο χαλκός είναι απαραίτητο στοιχείο για τον οργανισμό, μπορεί επίσης να είναι επικίνδυνος. Η συσσώρευσή του οδηγεί σε πολλές δυσμενείς επιπτώσεις.

Η οξεία και η χρόνια τοξικότητα του χαλκού είναι σχετικά σπάνια. Προκαλείται συχνότερα από ατυχήματα, περιβαλλοντική μόλυνση ή εκ γενετής σφάλματα του μεταβολισμού.

Τα συμπτώματα της οξείας υπερδοσολογίας χαλκού είναι πεπτικές διαταραχές όπως ναυτία, εμετός (μερικές φορές με αίμα), κοιλιακό άλγος ή κάψιμο, μεταλλική γεύση στο στόμα, ερεθισμός ή φλεγμονή του στομάχου και των εντέρων και αιμορραγία στο πεπτικό σύστημα.

Ο χαλκός είναι ισχυρό ερεθιστικό για το γαστρεντερικό σύστημα. Σε υψηλές δόσεις προκαλεί ερεθισμό και βλάβη στη βλεννογόνο μεμβράνη του γαστρεντερικού συστήματος και προκαλεί το χαρακτηριστικό γαλαζοπράσινο χρώμα.

Προκαλεί επίσης βλάβες στο δέρμα (κνίδωση, εξάνθημα), στα νεφρά και στο ήπαρ (ίκτερος), αίμα στα ούρα και αναπνευστικά προβλήματα.

Τα συστηματικά συμπτώματα περιλαμβάνουν λήθαργο, καταστολή του κεντρικού νευρικού συστήματος, μυϊκή βλάβη, αυξημένη αρτηριακή πίεση, διάσπαση των ερυθρών αιμοσφαιρίων και σχετική ανεπάρκεια.

Η εισπνοή ατμών που περιέχουν χαλκό οδηγεί σε ερεθισμό των βλεννογόνων του στόματος, των ματιών και της μύτης, καθώς και σε ξηρό λαιμό, πυρετό, ρίγη, πονοκέφαλο και μυϊκούς πόνους. Αλλεργικές αντιδράσεις μπορεί να εμφανιστούν όταν ο χαλκός έρθει σε επαφή με το δέρμα.

Τα συμπτώματα της μακροχρόνιας υπερβολικής πρόσληψης χαλκού είναι κυρίως πεπτικά προβλήματα, όπως ναυτία, έμετος και κοιλιακό άλγος. Σταδιακά, εμφανίζονται βλάβες στο συκώτι, στα νεφρά και στον εγκέφαλο, διαταραχές του ανοσοποιητικού συστήματος και του αίματος.

Τα άτομα που κινδυνεύουν να αναπτύξουν χρόνια τοξικότητα από χαλκό είναι:

• ασθενείς που υποβάλλονται σε αιμοκάθαρση με χρήση σωληνώσεων χαλκού
• άτομα που βρίσκονται σε μακροχρόνια επαφή με φυτοφάρμακα με βάση το χαλκό
• βρέφη που λαμβάνουν μακροχρόνια ολική παρεντερική διατροφή

Εγγενή σφάλματα του μεταβολισμού του χαλκού

Οι πιο συχνές ασθένειες που σχετίζονται με ελαττώματα του μεταβολισμού του χαλκού στον οργανισμό είναι η νόσος Menkes και η νόσος Wilson.

Και οι δύο είναι σπάνιες συγγενείς διαταραχές.

Η νόσος Menkes προκαλείται από ελάττωμα της πρωτεΐνης ATP7A (πρωτεΐνη Menkes) λόγω μετάλλαξης στο γονίδιο που κωδικοποιεί τη σύνθεσή της.

Επειδή αυτή η πρωτεΐνη ελέγχει την κατανομή του χαλκού από τα κύτταρα του αίματος στο αίμα, η ανεπάρκειά της προκαλεί επίσης έλλειψη χαλκού στον οργανισμό και σχετική μειωμένη λειτουργία των ενζύμων που εξαρτώνται από τον χαλκό.

Αυτό περιλαμβάνει ένζυμα όπως η κεραλοπλασμίνη, η οξειδάση του κυτοχρώματος c, η τυροσινάση κ.λπ.

Η νόσος προσβάλλει κυρίως τα αγόρια και εκδηλώνεται στην πρώιμη παιδική ηλικία (ήδη λίγες εβδομάδες μετά τη γέννηση). Η πρόγνωση της νόσου είναι δυσμενής. Οι ασθενείς συνήθως πεθαίνουν εντός τριών ετών από τη γέννηση.

Η νόσος Menkes προκαλεί καθυστέρηση της ανάπτυξης και της εξέλιξης (συμπεριλαμβανομένης της νοητικής), εγκεφαλική βλάβη, νοητική καθυστέρηση και σοβαρές νευρολογικές διαταραχές. Επίσης, προκαλεί βλάβες στους συνδετικούς ιστούς, τα αιμοφόρα αγγεία και τα οστά (κατάγματα, οστεοπόρωση).

Τα συμπτώματα είναι η χαρακτηριστική εμφάνιση των μαλλιών (πολύ μικρές μπούκλες και μειωμένος χρωματισμός - συνήθως γκρίζα μαλλιά), μειωμένη μυϊκή ένταση, άτονο πρόσωπο ή επιληπτικές κρίσεις.

Ένα άλλο έμφυτο σφάλμα του μεταβολισμού του χαλκού είναι η νόσος του Wilson.

Πρόκειται για μια προοδευτική ασθένεια που χαρακτηρίζεται από διαταραχή της μεταφοράς και υπερβολική συσσώρευση χαλκού στα όργανα και τους ιστούς.

Η αιτία αυτών των αλλαγών είναι ένα ελάττωμα της πρωτεΐνης ATP7B (πρωτεΐνη Wilson), που οφείλεται επίσης σε μετάλλαξη του γονιδίου που κωδικοποιεί τη σύνθεσή της.

Η πρωτεΐνη αυτή βρίσκεται κυρίως στο ήπαρ και είναι υπεύθυνη για τη σύνδεση του χαλκού με την πρωτεΐνη κερουλοπλασμίνη, καθώς και για την αποβολή του χαλκού από τον οργανισμό μέσω της χολής.

Η έλλειψη της πρωτεΐνης ATP7B προκαλεί τη συσσώρευση ελεύθερων κλασμάτων χαλκού στο ήπαρ, οδηγώντας σε κίρρωση. Ο χαλκός συσσωρεύεται επίσης και σε άλλους ιστούς, όπως ο εγκέφαλος, ο κερατοειδής χιτώνας, οι νεφροί κ.λπ.

Η συσσώρευση αυτή προκαλεί εγκεφαλική βλάβη, αλλαγή προσωπικότητας, προβλήματα πήξης του αίματος, αναιμία, νευρικές διαταραχές, νεφρικές διαταραχές ή ίκτερο.

Μια χαρακτηριστική εκδήλωση της νόσου Wilson και της εναπόθεσης χαλκού στους ιστούς είναι ο σχηματισμός ενός χρυσοκάστανου δακτυλίου γύρω από την περιφέρεια του κερατοειδούς - του δακτυλίου Kayser-Fleischer.

Άλλα συμπτώματα περιλαμβάνουν μυϊκή αδυναμία, μυϊκή δυσκαμψία (ιδίως στα χέρια), επιβραδυνόμενες κινήσεις, ζάλη και ίλιγγο.

Η θεραπεία για τη νόσο Menkes συνίσταται στην ενδοφλέβια χορήγηση χαλκού (με ένεση σε φλέβα). Η έγκαιρη διάγνωση και οι καθημερινές ενέσεις μπορούν να λειτουργήσουν ως πρόληψη της νευρικής βλάβης και να παρατείνουν τη ζωή του πάσχοντος ασθενούς.

Ο στόχος της θεραπείας για τη νόσο του Wilson είναι η εξάλειψη της πρόσληψης χαλκού μέσω του γαστρεντερικού σωλήνα. Αυτό επιτυγχάνεται συνηθέστερα με τους ακόλουθους τρόπους:

• Χορήγηση ψευδαργύρου ως αντίδοτο. Ο ψευδάργυρος ανταγωνίζεται τον χαλκό για τη δέσμευση στις πρωτεΐνες μεταφοράς στις εντερικές σχισμές, εμποδίζοντας έτσι την απορρόφησή του.
• Χορήγηση χηλικών παραγόντων. Δεσμεύουν το χαλκό σε μη απορροφήσιμα σύμπλοκα, όπως η D-πενικιλλαμίνη.
• Τροποποίηση της δίαιτας ώστε να αποκλείονται τροφές με υψηλή περιεκτικότητα σε χαλκό.

Με την έγκαιρη διάγνωση της νόσου Wilson και την κατάλληλη θεραπεία, οι ασθενείς μπορούν να ζήσουν φυσιολογική ζωή, σε αντίθεση με τη θανατηφόρα νόσο Menkes.

Άλλες ασθένειες που σχετίζονται με το χαλκό

Οι διαταραχές στην ομοιόσταση του χαλκού έχουν επίσης ως αποτέλεσμα το οξειδωτικό στρες και τον σχετικό σχηματισμό ελεύθερων ριζών που είναι επιβλαβείς για τον οργανισμό.

Ο σχηματισμός τους μπορεί να συμβάλει στην ανάπτυξη σοβαρών νευρολογικών διαταραχών, όπως η νόσος του Alzheimer ή η νόσος Creutzfeldt-Jakob.

Ο χαλκός συνδέεται επίσης με την ανάπτυξη καρκίνου. Οι συγκεντρώσεις χαλκού στο αίμα είναι συχνά σημαντικά αυξημένες στην παρουσία καρκίνου και συσχετίζονται με την εμφάνιση, την ανάπτυξη, το μέγεθος και την εξέλιξη των όγκων.

Σε σχέση με το χαλκό, μπορούμε επίσης να αναφέρουμε μια διαταραχή που χαρακτηρίζεται από μειωμένη παρουσία του ενζύμου κεραλοπλασμίνη που περιέχει χαλκό στο αίμα. Μιλάμε για την ακερουλοπλασμιναιμία.

Αν και η διαταραχή αυτή δεν προκαλεί σημαντικές αλλαγές στον μεταβολισμό του ίδιου του χαλκού, είναι η αιτία της υπερβολικής και επιβλαβούς συσσώρευσης σιδήρου στο ήπαρ και σε άλλα όργανα.