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El metabolismo del cobre dentro del organismo humano: patologías y detección

El metabolismo del cobre dentro del organismo humano: patologías y detección

El cobre es un mineral considerado como oligoelemento esencial para la vida del organismo humano. Procede de la naturaleza por lo que el hombre no es capaz de sintetizarlo, siendo administrado en el interior del organismo mediante la ingesta…

Autora: EVA MARIA VALELLA LÓPEZ (Técnico de laboratorio clínico y biomédico en el hospital universitario central de Asturias).

Resumen:

El cobre es un mineral considerado como oligoelemento esencial para la vida del organismo humano. Procede de la naturaleza por lo que el hombre no es capaz de sintetizarlo, siendo administrado en el interior del organismo mediante la ingesta de alimentos ricos en este micronutriente o también a través del agua.

Este oligoelemento interviene en funciones tan vitales para el ser humano como la producción enzimática, fabricación de melanina y colágeno, proporciona flexibilidad a los vasos sanguíneos, interviene de manera importante en el sistema inmunológico y es utilizado en tratamientos de ciertas enfermedades entre ellas ciertos tipos de cáncer.

Al ser únicamente introducido en el organismo a través de los alimentos, su metabolismo se desarrolla en el aparato digestivo produciéndose su absorción en el intestino delgado, pasando posteriormente a almacenarse en el hígado y siendo excretado por medio de la bilis a través de las heces.

Existen dos enfermedades relacionadas con el exceso y la carencia del nivel de cobre en el organismo como son la enfermedad de Wilson en el caso de un incremento de dicho mineral y la enfermedad de Menkes en el caso de un descenso del mismo. Ambos tienen una base genética ya que la deficiencia de dichos genes produce alteraciones referentes a la celuloplasmina que es la proteína encargada de su transporte.

Las técnicas de laboratorio para el análisis y detección de los niveles de cobre en el organismo pasan principalmente por la espectrofotometría o fluorometría que era la manera más común de análisis, en la actualidad, se ha producido un desarrollo de esta técnica dando lugar a diferentes métodos de análisis como la espectrofotometría de absorción atómica o la atómica de llama que son las más usadas en los laboratorios. El escoger una técnica u otra viene dado por los instrumentos de los que dispone cada laboratorio, la experiencia del mismo en estas técnicas o la cantidad de concentración del analito.

Abstract:

Copper is a mineral considered as an essential trace element for the life of the human organism. It comes from nature so that man is not able to synthesize it, being administered inside the organism through the intake of foods rich in this micronutrient or also through water.

This trace element intervenes in functions as vital to human beings as enzymatic production, manufacture of melanin and collagen, provides flexibility to blood vessels, intervenes significantly in the immune system and is used in treatments of certain diseases including certain types of Cancer.

When it is only introduced into the body through food, its metabolism develops in the digestive system producing its absorption in the small intestine, passing later to be stored in the liver and being excreted by means of bile through the faeces.

There are two diseases related to the excess and lack of the level of copper in the organism, such as Wilson’s disease in the case of an increase in that mineral and Menkes’ disease in the case of a decrease in it. Both have a genetic basis since the deficiency of these genes produces alterations related to celluloplasmin, which is the protein responsible for transporting them.

The laboratory techniques for the analysis and detection of copper levels in the organism go mainly through spectrophotometry or fluorometry, which was the most common way of analysis, at present, there has been a development of this technique giving rise to different methods of analysis such as atomic absorption, atomic flame or atomic graphite furnace atomic spectrophotometry that are the most used in laboratories. The choice of one technique or another is given by the instruments available to each laboratory, the experience of the same in these techniques or the amount of concentration of the analyte.

PALABRAS CLAVE: cobre, organismo, alimento, absorción, técnica

 INTRODUCCIÓN:

El cobre como oligoelemento:

El Cobre (Cu) es un oligoelemento o micronutriente “esencial” ya que es un elemento preciso para sustentar la ocupación que permite que el organismo se encuentre en su estado vital. Como todo oligoelemento, el cobre debe ser ingerido en pequeñas proporciones.

Se encuentra en los primeros lugares en abundancia entre los elementos metabólicos en el organismo, por detrás del zinc o el hierro. Actúa principalmente como cofactor en procesos enzimáticos (cupraenzimas) (1) y su distribución a través de todo el organismo se realiza en diferentes tejidos como el muscular, la piel o el tejido esquelético, también está distribuido en cierto tipo de órganos como son, el hígado, el cerebro y el corazón,  aunque es en el tejido óseo donde se ha encontrado en concentraciones más altas (2).

Aportaciones del cobre al organismo hunano:

Como el resto de minerales presentes en los seres vivos, el organismo de estos no puede producir cobre, solamente se puede conseguir su obtención a través de la dieta alimentaria y el agua. Los alimentos en los que podemos encontrarlo abarcan un abanico muy amplio, pero principalmente podemos localizarlos en cereales, frutos secos, legumbres, fruta, hígado, mariscos, chocolate, o vino tinto entre otros (3). En el caso del agua, existen numerosos factores que pueden incrementar el nivel de cobre en su interior como puede ser la acidez o basicidad de la misma, si el medio que la transporta contiene cobre (tuberías), o en el caso del agua no tratada si el medio de donde procede contiene a su vez dicho mineral. La cantidad  recomendada de cobre que debe tener el agua potable según la OMS es de 2 mg por litro(4).  Al encontrarse en tal variedad de alimentos, no es fácil que se produzcan unos niveles bajos de este micronutriente, a no ser que se produzcan por motivos endógenos, como puede resultar a través de una mala absorción,  un aporte insuficiente, un aumento de las necesidades o un aumento de las pérdidas del mismo, el padecimiento de síndromes nefróticos  de manera menos usual,  puede producirse por un trastorno genético.

Niveles correctos de cobre en el organismo:

 Las cantidades de cobre normales que se localizan en el organismo del ser humano oscilan entre 50 y 120 mg(3). Según el ser humano se va desarrollando, también crece la cantidad de aporte de cobre diaria necesaria para el organismo, por lo que la cantidad diaria recomendada que una persona debe ingerir de este micronutriente va desde los 350mcg/día de niños de edades comprendidas entre 1 y 3 años,  450mcg/día en personas con edad comprendida entre los 4 a 8 años, o los 890mcg/día de adolescentes entre los 14 a 18 años de edad (4),  mientras que en personas con edad superior a los 18 años esta cifra aumenta hasta los 900mcg/día(5). En el caso de mujeres embarazadas o madres que alimentan a sus bebes con leche materna las cantidades suben desde 1 mg/día hasta 1.30 mg/día(4). Estos valores se mantienen equiparados tanto en hombres como en  mujeres.

Unos niveles bajos de cobre en el organismo no suelen producirse de manera asidua, a no ser que no se introduzca a través de la ingesta, aun así, cuando se produce dicho déficit de este mircroelemento se originan una serie de patologías como pueden ser: anemia por déficit de hierro, osteoporosis, fractura de vasos sanguíneos(3),  vulnerabilidad ósea, trastornos de la alimentación como la anorexia(14),  descenso de melanina produciendo pérdida de pigmentación en cabellos y piel o arritmia cardiaca entre otras(4).

Un aumento  de los niveles de cobre suele producirse por ingesta de alimentos contaminados con este mineral, aunque un nivel tóxico en  el organismo es poco probable pues dicho exceso suele ser contrarrestado por ciertas proteínas que contienen cisteínas y cuyo cometido es la eliminación en el sobrante de ciertos metales como el cobre(3).

Principales características del cobre:

Este micronutriente, desempeña una gran cantidad de características tan importantes para el organismo como estar presente en el interior de la composición de varios tipos de enzimas,  forma parte de la conducción de átomos de carga negativa, interviene en la producción de melanina, una sustancia natural producida en los melanocitos de la piel  y que es la responsable de la pigmentación de ésta (6).  También forma parte de trenzados de colágeno y elastina, muy importante en la reparación de estructuras óseas, ya que este es primordial para la fortaleza de los huesos,  así como de la formación de neurotransmisores, que suministran el intercambio de comunicación entre las neuronas y los impulsos nerviosos, manteniendo la integridad del sistema nervioso central(7).  La flexibilidad de los vasos sanguíneos es preservada gracias a la presencia del cobre procurando una presión arterial favorable(4).

De la misma manera, el cobre es un elemento de vital importancia en procesos bioquímicos necesarios para un óptimo progreso vital, como puede ser la necesidad de este dentro de la respiración celular(8),  ya que dicho elemento junto con el hierro, generan radicales libres de oxígeno (9). Se encuentra involucrado en la producción tanto de ADN como de ARN, es muy importante en la óptima  conservación de la estructura de la membrana. (8), actúa en el proceso de  oxidación y en fenómenos de regulación del Fe, así como en el transporte del mismo(7).

Participa en la degradación de lípidos, hidratos de carbono y proteínas, favorece el sistema inmunológico participando en la formación de anticuerpos siendo importante en igual medida tanto para la formación de linfocitos T como de linfocitos B y por supuesto en la formación de las células natural killer (Nk), así como también participa en la creación de células sanguíneas como son los hematíes (10). Interviene en la producción de moléculas generadoras de energía como la adenosinatrifosfato, (ATP) (3), favorece la cicatrización ya que el cobre se encuentra ligado a la producción de colágeno y vasos sanguíneos, y por último tiene gran significación en la prevención de enfermedades degenerativas u otras tan importantes como ciertos tipos de cáncer siendo usado este mineral en muchos de los tratamientos de dicha enfermedad(4,10).

La celuloplasmina:

La principal transportadora de cobre plasmático se refiere a una proteína, considerando su reacción electroforética, de tipo alfa-2 globulina llamada ceruloplasmina. Ha sido nombrada de esta manera por su coloración azul ya que contiene entre 6 y 8 átomos de cobre que son los que le proporcionan tal color. Esta proteína transporta prácticamente la totalidad del cobre en la sangre, (90%), ya que el resto de este micronutriente,  es transportado por otro tipo de proteína denominada albúmina(12). La ceruloplasmina se desarrolla en el hígado, más concretamente en los hepatocitos, a modo de cadena poli peptídica simple.

Una gran adecuación entre el nivel de cobre hallado en el suero sanguíneo y las cantidades de la proteína transportadora de este, la ceruloplasmina, produce que dicha proteína funcione como marcador de gran efectividad sobre el status de este oligoelemento(13).

Metabolismo del cobre:

El cobre, dentro del organismo humano, una vez ingerido a través de la dieta, es absorbido desde el interior del aparato digestivo en el intestino delgado, a la altura del duodeno(1), penetrando en la mucosa del intestino mediante difusión pasiva(15). De manera precedente, el estómago facilita su liberación por parte de los alimentos y el agua debido al PH ácido de éste. Encontramos diferentes sustancias que facilitan en mayor medida la absorción de este mineral como pueden ser ciertos tipos de carnes, de otra manera, también existen otros elementos que reducirían dicha absorción como pueden ser los productos lácteos, ciertos tipos de azúcares u otros minerales como puede ser el zinc(4).

Una vez el cobre es absorbido en el duodeno, pasa al torrente sanguíneo unos 15 minutos después de ser ingerido y viaja en dirección al hígado a través de la vena porta donde se acumula por medio de los hepatocitos, mediante las proteínas Copper transporter(1) de manera controlada, para luego ser repartido a donde sea necesario.  Este transporte es realizado por la acción de la ceruloplasmina.

El sobrante de cobre en el organismo es excluido por medio del tracto gastrointestinal a través de la bilis que lo devuelve al intestino, y es expulsado por medio de las deposiciones con una pérdida diaria aproximada de unos 2-3 mg de cobre. La orina también se comporta como un medio de eliminación de este mineral, aunque solamente se pierda a través de esta un 3%(13).

Al tratarse de un microelemento esencial, se encuentra controlado en gran medida, ya que al no ingerir un nivel suficiente de cobre, el organismo lleva al máximo su absorción, así como también minimiza su eliminación. Por el contrario, si ingerimos un nivel superior al habitual el organismo se encarga de minimizar la absorción de cobre y amplía su excreción para producir una regulación y que los niveles sean los óptimos(4,10).