- Kupfer ist für die Gesundheit des Gehirns unerlässlich, aber zu viel davon führt auch zu Neurodegeneration und neurologischen Störungen; die Aufrechterhaltung eines ausgeglichenen Kupferspiegels ist unerlässlich, um oxidativen Stress zu verhindern und die Zellgesundheit aufrechtzuerhalten.
- Kupfermangel stört das Eisenrecycling und die Mitochondrien-Funktion und beeinträchtigt Enzyme, die für den Glukose- und Antioxidantien-Stoffwechsel entscheidend sind.
- Mitochondriale Dysfunktion ist ein Schlüsselfaktor bei durch Kupfer verursachter Neurotoxizität, wobei eine Kupferüberladung die mitochondriale Fusion und Spaltung stört, was zu einer beeinträchtigten Energieproduktion und erhöhtem oxidativem Stress führt.
- Ein ausgewogenes Kupfer- und Eisengleichgewicht ist für die allgemeine Stoffwechselgesundheit von entscheidender Bedeutung, da Ungleichgewichte die Eisenhomöostase stören und zu mitochondrialen Dysfunktionen und neuronalen Schäden beitragen.
- Strategien zur Behandlung von Kupfererkrankungen umfassen die Verwendung von mito-protektiven Mitteln zur Vorbeugung von Kupferneurotoxizität und die Sicherstellung einer ausreichenden Kupferaufnahme durch Ernährung oder Nahrungsergänzungsmittel zur Unterstützung der Mitochondrien-Funktion und des Eisenstoffwechsels.
Die Doppelrolle von Kupfer für die Gesundheit des Gehirns und die Neurotoxizität ist ein faszinierendes, aber komplexes Thema. Obwohl Kupfer für die Entwicklung und Funktion des Gehirns notwendig ist, kann eine übermäßige Aufnahme auch zu ernsthaften Problemen führen.
In diesem Artikel besprechen wir die Vorteile von Kupfer und wie es in Ihrem Körper verwendet wird, aber auch, warum eine Überladung auch für Ihre Gesundheit, insbesondere Ihr Gehirn, gefährlich ist.
Ein niedriger Kupferspiegel im Gehirn wird mit Parkinson-Demenz in Verbindung gebracht
Parkinson-Demenz (PDD) ist eine schwächende neurodegenerative Erkrankung, die durch einen Rückgang der kognitiven Funktion neben den klassischen motorischen Symptomen der Parkinson-Krankheit wie Zittern, Rigidität und Bradykinesie (Verlangsamung der Bewegungen) gekennzeichnet ist. Diese Krankheit, die 1% der Weltbevölkerung über 60 Jahre betrifft1, hat erhebliche Auswirkungen auf das tägliche Leben, da selbst einfache alltägliche Aufgaben zunehmend schwieriger werden und die allgemeine Lebensqualität sinkt.
Etwa 80% der Menschen, bei denen Parkinson diagnostiziert wurde, entwickeln innerhalb von 20 Jahren nach Auftreten der Symptome eine Demenz2.
Im weiteren Verlauf der Krankheit leiden die Betroffenen unter starkem Gedächtnisverlust, eingeschränktem Urteilsvermögen und Sprachschwierigkeiten, was ihre Fähigkeit zur Kommunikation und Interaktion mit anderen weiter erschwert.
Eine in der Zeitschrift Frontiers in Aging Neuroscience veröffentlichte Studie eines Wissenschaftlers weist auf ein kritisches Ungleichgewicht der essentiellen Metalle im Gehirn von Menschen hin, die an PDD leiden. Insbesondere untersuchten die Forscher, wie niedrige Kupferwerte (Cu) in bestimmten Gehirnbereichen zur Entwicklung dieser Krankheit beitragen3.
Die Teilnehmer der genannten Studie bestanden aus neun Patienten, bei denen PDD diagnostiziert wurde, und einer Kontrollgruppe aus neun gesunden Personen.
Aus den verschiedenen Gehirnregionen der Teilnehmer wurden Gewebeproben entnommen und ihre Werte an essentiellen Metallen untersucht.
Die Forscher fanden heraus, dass bei PDD-Patienten sieben von neun Gehirnregionen im Vergleich zur Kontrollgruppe geringere Kupferkonzentrationen aufweisen.
Die weit verbreiteten Abnahmen wurden im Gyrus cinguli (CG), in der Substantia nigra (SN), im Hippocampus (HP), in der Medulla oblongata (MED), im primären visuellen Kortex (PVS), im mittleren Temporallappen (MTG) und im Motorkortex (MCX) beobachtet4.
Diese signifikante Verringerung des Kupfers ist nicht nur bei PDD weit verbreitet, sondern spiegelt auch ähnliche Muster wider, die bei der Alzheimer-Demenz gefunden wurden, was auf einen gemeinsamen zugrunde liegenden Mechanismus hindeutet, der mit der Metallhomöostase bei Neurodegeneration zusammenhängt.
Zusätzlich wurden in mehreren Regionen Abnahmen anderer essentieller Metalle wie Mangan und Kalium festgestellt, was ebenfalls auf eine Störung des Metallgleichgewichts des Gehirns hinweist6.
Diese Veränderungen beeinträchtigen lebenswichtige physiologische Prozesse, einschließlich der mitochondrialen Funktion und der antioxidativen Abwehr, die für die Aufrechterhaltung der neuronalen Gesundheit und die Verhinderung von oxidativem Stress entscheidend sind.
Eine neue wissenschaftliche Studie enthüllt, wie überschüssiges Kupfer die mitochondriale Funktion im Gehirn stört
Eine weitere aktuelle Studie, die in Frontiers in Aging Neuroscience veröffentlicht wurde, untersuchte, wie sich übermäßiges Kupfer auf Gehirnzellen auswirkt, und konzentrierte sich dabei insbesondere auf die Mitochondrien, die die Energiefabriken der Zelle sind.
Die Wissenschaftler wollten die genauen Wege bestimmen, auf denen ein Kupferungleichgewicht zu neurologischen Problemen führt. Sie untersuchten Gehirnzellen, die hohen Kupferkonzentrationen ausgesetzt waren, und entdeckten, dass überschüssiges Kupfer wichtige Funktionen innerhalb der Mitochondrien stört8.
Die Mitochondrien sind für die Produktion von Adenosintriphosphat (ATP), der Energiewährung der Zellen, verantwortlich; Kupfer ist für diesen Prozess notwendig. Wenn der Kupferspiegel jedoch zu hoch wird, behindert er die Fähigkeit der Mitochondrien, ausreichend Energie zu erzeugen, was zu Zellermüdung und Verringerung der Gehirnfunktion führt9.
Eine der wichtigsten Erkenntnisse war, dass übermäßiger Kupfergehalt die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) auslöst, schädlichen Molekülen, die oxidativen Stress verursachen.
Oxidativer Stress schädigt Neuronen und Gliazellen, die Neuronen unterstützen und schützen, und führt letztendlich zum Zelltod. Dieser Prozess schwächt nicht nur einzelne Neuronen, sondern stört auch das gesamte Kommunikationsnetzwerk im Gehirn11.
Die Studie ergab auch, dass hohe Kupferwerte die Verklumpung von Proteinen wie Amyloid-Beta und Alpha-Synuclein fördern. Diese Proteine bilden bekanntermaßen Plaques im Gehirn von Personen mit Alzheimer- bzw. Parkinson-Krankheit12.
Darüber hinaus konnte durch die Forschungsergebnisse hervorgehoben werden, dass ein Überschuss an Kupfer die Dynamik der Mitochondrien beeinflusst, indem er die Spaltung der Mitochondrien erhöht und ihre Fusion (Verschmelzung) verringert. Dieses Ungleichgewicht führt zu fragmentierten Mitochondrien, die weniger effizient Energie produzieren und anfälliger für die Bildung von ROS sind13.
Zusätzlich zeigte die Studie, dass eine Kupferüberladung Mitophagie auslöst, einen Prozess, bei dem beschädigte Mitochondrien aus der Zelle entfernt werden.
Eine längere Exposition gegenüber hohen Kupferwerten überfordert dieses System jedoch, was zur Ansammlung defekter Mitochondrien führt, die eine gesunde Zellfunktion nicht aufrechterhalten können, was letztendlich zur Neurodegeneration beiträgt14.
Eine weitere wichtige Entdeckung war die Rolle der Cuproptose, einer Art programmierten Zelltods, der durch kupferinduzierten Stress in den Mitochondrien ausgelöst wird.
Kupferoxidation trägt zum Verlust von Neuronen bei und verschlimmert Erkrankungen wie Depressionen, Angstzustände und verschiedene neurodegenerative Erkrankungen. Wenn die Wissenschaftler verstehen, wie hohe Kupferwerte eine Kupferoxidation auslösen, können sie neue Behandlungsmöglichkeiten erforschen, welche die Neuronen vor dem durch Kupfer verursachten Tod schützen15.
Die Studie ergab weiterhin, dass ein Überschuss an Kupfer den Eisenstoffwechsel im Gehirn beeinflusst.
Kupfer und Eisen sind beide für verschiedene zelluläre Prozesse von entscheidender Bedeutung, aber ihr Ungleichgewicht führt zu toxischen Wechselwirkungen.
Hohe Kupferwerte stören die mitochondriale Dynamik und Mitophagie, was zu mitochondrialen Funktionsstörungen und neuronalen Schäden führt, die für die Aufrechterhaltung der zellulären Energieproduktion und der Gehirngesundheit entscheidend sind. Diese Störung trägt weiter zu mitochondrialen Funktionsstörungen und neuronalen Schäden bei16.
Die Studienergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Aufrechterhaltung angemessener Kupferwerte für die Gehirngesundheit und dass Behandlungen, die auf die Wiederherstellung des Kupfergleichgewichts und den Schutz der mitochondrialen Funktion abzielen, wirksam sein könnten, um das Fortschreiten neurodegenerativer Erkrankungen zu verhindern oder zu verlangsamen.
Zu den Strategien gehören die Verwendung von Mitteln, die überschüssiges Kupfer chelatieren, Antioxidantien, die ROS neutralisieren, und Verbindungen, die die Widerstandsfähigkeit der Mitochondrien verbessern17.
Kupfermangel stört das Eisenrecycling
Das durch Kupfermangel verursachte Ungleichgewicht führt zu einem schlechten Eisenrecycling, was bedeutet, dass Ihr Körper Eisen aus alten roten Blutkörperchen nicht effizient wiederverwenden kann.
Diese Ineffizienz zwingt den Körper dazu, sich stärker auf an anderen Orten gespeichertes Eisen zu verlassen, was zu einer Eisenüberladung in bestimmten Geweben führt; gleichzeitig ist Eisen dort nicht mehr verfügbar, wo es benötigt wird, beispielsweise für Funktionen wie den Sauerstofftransport.
Dieses Missmanagement von Eisen trägt zu allgemeinen Stoffwechselstörungen bei und verschlimmert Zustände, die sowohl mit Eisenüberladung als auch mitochondrialer Dysfunktion zusammenhängen.
Ohne ausreichend Kupfer werden Gene herunterreguliert, was es für den Körper schwieriger macht, Zucker zu verarbeiten und sich gegen oxidativen Stress zu wehren – es ist, als würde sich in Ihren Zellen Rost bilden, wenn zu viele reaktive Moleküle vorhanden sind.
Ein weiteres wichtiges Gen, das von Kupfermangel betroffen ist, ist dasjenige, das für die Kodierung von Transferrin verantwortlich ist, einem Protein, das Eisen durch Ihren Körper transportiert.
Wenn der Kupferspiegel niedrig ist, versucht der Körper, dies durch die Produktion von mehr Transferrin auszugleichen, aber ohne ausreichend Kupfer kann dieses zusätzliche Transferrin seine Aufgabe nicht effektiv erfüllen.
Infolgedessen bleibt Eisen in bestimmten Zellen, den sogenannten RES-Makrophagen, hängen und kann nicht wiederverwendet und dorthin verteilt werden, wo es benötigt wird. Diese Ansammlung stört das Gleichgewicht, selbst wenn Ihre Bluttests fälschlicherweise normale Eisenspiegel anzeigen könnten.
„Wenn man den Patienten sagt, sie hätten einen Eisenmangel im Blut, weiß der Arzt nicht, dass der Eisengehalt im Gewebe hoch ist. Dann verabreichen sie ihnen mehr Eisen. Was macht das Eisen? Es findet seinen Weg in die Zelle und dann in die Mitochondrien, und dann kommt es zu diesem Zusammenbruch der Energieproduktion“, erklärt Robbins.
Die Rolle von Kupfer bei der optimalen Mitochondrien-Funktion
Kupfer und sein Hauptprotein Coeruloplasmin sind für die Mitochondrien-Funktion von entscheidender Bedeutung. Coeruloplasmin ist das, was das Kupfer in die Mitochondrien treibt, und jedes Mitochondrium benötigt etwa 50.000 Kupferatome, um seine Arbeit zu verrichten.
In Ihren Mitochondrienmembranen sind fünf Cytochrom-Komplexe eingebettet, die für die Energieproduktion unerlässlich sind.
Diese Komplexe sind auf Kupfer angewiesen, um richtig zu funktionieren. Ihr Zweck besteht darin, Elektronen zu transportieren, die aus der Nahrung, die Sie zu sich nehmen, entstehen und die schließlich in Acetyl-CoA umgewandelt werden, um ATP zu produzieren.
Bei einem Mangel an wichtigen Mineralien wie Kupfer können diese Komplexe nicht wie vorgesehen funktionieren, was zu einer geringeren Energieproduktion und mehr oxidativem Stress in Ihren Zellen führt.
Kupfermangel beeinträchtigt die Enzyme, die am Eisenstoffwechsel in den Mitochondrien beteiligt sind. Ohne ausreichend Kupfer können diese Enzyme ihre Aufgabe nicht erfüllen, was zu Problemen bei der Verarbeitung von Eisen in Ihren Zellen führt.
Diese Störung beeinträchtigt nicht nur die Energieproduktion, sondern erhöht auch das Risiko von oxidativem Stress, da Eisen an Reaktionen beteiligt ist, die bei unsachgemäßer Handhabung schädliche freie Radikale produzieren.
Um einen Kupfermangel zu beheben, muss eine ausreichende Kupferzufuhr über die Ernährung oder Nahrungsergänzungsmittel sichergestellt werden. Zu den kupferreichen Lebensmitteln gehören Rinderleber aus Weidehaltung, Austern, Garnelen (aus sicheren, nachhaltigen Quellen) und Acerola-Kirschen.
Für diejenigen, die möglicherweise nicht genug Kupfer über ihre Ernährung aufnehmen, sind Nahrungsergänzungsmittel wie Kupfer-Bisglycinat, das gut absorbierbar ist, von Vorteil.
Darüber hinaus hilft die Kontrolle des Eisenspiegels durch Methoden wie Blutspenden, wenn aufgrund eines Kupfermangels ein Eisenüberschuss vorliegt, der durch schlechtes Recycling verursacht wird. Durch die Korrektur des Kupferspiegels stellt der Körper den richtigen Eisenstoffwechsel und die Mitochondrien-Funktion wieder her, was die allgemeine Gesundheit fördert und den Komplikationen vorbeugt, die mit Kupfer- und Eisenungleichgewichten verbunden sind.
Ausgleich des Kupferspiegels Ihres Körpers für eine optimale Gehirngesundheit
Die Aufrechterhaltung des richtigen Kupferspiegels ist für eine optimale Gehirnfunktion von entscheidender Bedeutung. Ungleichgewichte führen zu erheblichen Gesundheitsproblemen. So erreichen und erhalten Sie das richtige Gleichgewicht:
- Nehmen Sie eine ausgewogene, auf Ihr Mikrobiom abgestimmte Ernährung an – Nehmen Sie eine vielfältige Auswahl an Vollwertnahrungsmitteln zu sich, die die natürliche Kupferregulierung Ihres Körpers unterstützen.
- Nehmen Sie kupferreiche Lebensmittel wie Leber von grasgefütterten Rindern, Innereien und Pollen zu sich, um eine ausreichende Kupferaufnahme sicherzustellen.
Nehmen Sie außerdem Vitamin C aus Vollwertkost zu sich, um die Kupferaufnahme zu verbessern. Sie sollten auch reichlich gesättigte Fette in Ihrer Ernährung haben, da Kupfer ein fettlösliches Mineral ist. Wenn Ihre Ernährung kein Fett enthält, sinkt Ihre Fähigkeit, Kupfer aufzunehmen.
Wenn Sie jedoch einen erhöhten Kupferspiegel haben, sollten Sie diese kupferreichen Lebensmittel am besten meiden und einen Arzt konsultieren, bevor Sie Ihre Ernährung umstellen.
- Sorgen Sie für eine ausreichende Proteinaufnahme, um den Kupferstoffwechsel zu unterstützen. – Streben Sie 0,8 Gramm Protein pro Pfund fettfreier Körpermasse an, um Kupfermängel zu beheben. Konzentrieren Sie sich auf hochwertige Proteinquellen wie Produkte von auf der Weide gehaltenen Tieren, die essentielle Aminosäuren liefern, die für eine effektive Regulierung des Kupferspiegels erforderlich sind.
- Kupferüberladung bewältigen – Wenn Sie einen übermäßigen Kupferspiegel haben, reduzieren Sie die Aufnahme kupferreicher Lebensmittel. Verbessern Sie die natürlichen Kupferbindungsfähigkeiten Ihres Körpers, indem Sie 3 bis 4 Milligramm Kupfer-Bisglycinat-Ergänzungsmittel gemäß den Anweisungen eines Arztes einnehmen. Unterstützen Sie eine optimale Methylierung durch gezielte Ernährung, da eine Untermethylierung häufig mit einer Kupferdysregulation einhergeht.
Stellen Sie einen angemessenen Magnesiumspiegel sicher und vermeiden Sie verarbeitete Pflanzenöle, um die zelluläre Energieproduktion zu unterbinden und den kupferbedingten mitochondrialen Stress zu reduzieren.
- Verbessern Sie die Gesundheit der Mitochondrien für eine effiziente Energieproduktion – Unterstützen Sie Ihre Mitochondrien durch eine Ernährung, die reich an ausgewogenen Kohlenhydraten und hochwertigen Proteinen ist, und vermeiden Sie verarbeitete Pflanzenöle, die die Energieproduktion beeinträchtigen.
Quellen und Referenzen:
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, Front. Aging Neurosci. 02. März 2021, Band 13
8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 Front. Mol. Neurosci., 05. Dezember 2024, Sec. Molecular Signalling and Pathways, Band 17, 2024
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