Korzystne działanie miedzi dla rozwoju żywych organizmów znane jest już od dawna, aczkolwiek najpierw zauważono je w stosunku do roślin. Na początku XIX wieku farmerzy w Brandenburgii odkryli, że dodatek soli miedzi do gleby znacząco podnosi plony upraw.

W 1928 r. Hart wykrył, że miedź jest niezbędna do prawidłowego żywienia szczurów. U świń niedobór miedzi powoduje rozwój mikrocytalnej niedokrwistości niedobarwliwej, której towarzyszy obniżenie wchłaniania żelaza z jelit i obniżenie poziomu żelaza w surowicy krwi. W kośćcu zmniejsza się czynność osteoblastów, tkanka chrzęstna nie przekształca się w normalną kość i dochodzi do zniekształceń. U owiec, które pasą się na łąkach, których gleba jest uboga w miedź, opisano zmiany zwyradniające w spoidle wielkim mózgu oraz w torebce wewnętrznej, a także w substancji białej płatów czołowych i w drogach ruchowych rdzenia. U mięczaków miedź wchodzi w skład barwnika krwi hemocyjaniny

Od narodzin człowieka do osiągania dojrzałości poziom miedzi w wątrobie stopniowo spada, zaś w mózgu stopniowo wzrasta, w końcu stężenia wyrównują się w obu miejscach.

Miedź jest pierwiastkiem śladowym obecnym we wszystkich rodzajach tkanek. Zawartość miedzi w ustroju dorosłego człowieka wynosi 1,3-1,9 mmol. Stężenie miedzi w osoczu wynosi średnio 24 µmol/l, wzrasta u kobiet w ciąży oraz stosujących doustne środki antykoncepcyjne wskutek zwiększonego stężenia celuroplazminy i metaloproteidy zawierających miedź. Stężenie tego pierwiastka w krwinkach czerwonych, określone zawartością innej metaloproteidy- erytrokupreiny, jest tego samego rzędu wielkości w osoczu. Miejscami największej koncentracji miedzi w organizmie są: mózg, serce, nerki i wątroba. W kościach i mięśniach ten pierwiastek jest obecny w niewielkiej ilości, ale ponieważ te dwa rodzaje tkanek stanowią główną cześć masy ciała, połowa całej obecnej w organizmie miedzi znajduje się właśnie tam. Nasz organizm wchłania tylko około 30% miedzi obecnej w pożywieniu. Wzrost poziomu miedzi we krwi stwierdza się w ciąży, w wielu chorobach zakaźnych, w których dochodzi do zniszczenia tkanek, w ostrej białaczce, w nowotworach płuc, wątroby, okrężnicy, w ziarnicy złośliwej. Obniżony poziom miedzi we krwi występuje w chorobie Wilsona, gdzie zmniejsza się zawartość ceruloplazminy we krwi; czasem obniża się poziom miedzi we krwi w sprue i w zespole nerczycowym (duży białkomocz).

Wchłanianie miedzi z diety kształtuje się na poziomie około 50%, przy czym pierwiastek ten wchłaniany jest głównie w dwunastnicy, a także w żołądku i jelicie grubym. Zwiększona podaż żelaza lub cynku obniża wchłanianie miedzi, ponieważ pierwiastki te współzawodniczą ze sobą o miejsca absorpcji. Ponadto cynk indukuje w śluzówce jelita syntezę melatotioneiny, która wiąże miedź i utrudnia jej przejście do osocza. Fruktoza i kwas askorbinowy, z uwagi na właściwości redukujące, mogą powodować przekształcanie miedzi w postać trudniej absorbowanego jonu miedziawego. Organizm utrzymuje homeostazę miedzi dzięki odpowiedniej absorpcji z przewodu pokarmowego a także wydalaniu z żółcią. W badaniach z użyciem izotopów wykazano, że przy niedoborze miedzi jej straty z żółcią są mniejsze. (Brzozowska, Gawęcki PWN 2000)

Rola w organizmie

Miedź aktywizuje niektóre enzymy, dzięki czemu bierze udział w rozwoju i podtrzymywaniu czynności układu sercowo-naczyniowego, w tym serca, tętnic i innych naczyń krwionośnych, układu kostnego oraz układu nerwowego, także mózgu. Miedź wpływa dodatnio na mielinę: ochronną błonę otaczającą komórki nerwowe, oraz wspomaga przesyłanie impulsów nerwowych i reguluje poziom neuroprzekaźników w mózgu. Miedź jest również potrzebna do produkcji zdrowych czerwonych krwinek (oraz ich białka: hemoglobiny) i do utrzymania prawidłowego koloru włosów i skóry.

Miedź wchodzi w skład przeciwuleniającego enzymu zwanego dysmutazą nadtlenkową, który chroni błony komórkowe przed szkodami ze strony wysoce reaktywnych cząsteczek tlenu. Dzięki swym przeciwutleniającym właściwościom miedź może odgrywać pewną rolę w zapobieganiu nowotworom, choć nie zostało do końca stwierdzone, w jaki sposób działa.

Miedź uwalnia nagromadzone przez organizm żelazo i wzmaga jego wchłanianie w jelicie cienkim. Przemian miedzi w ustroju jest ściśle związana z przemianą żelaza. Oba te pierwiastki biorą czynny udział w przenoszeniu elektronów będących integralną częścią utlenienia, wchodząc w skład enzymów mających zdolność przekazywani tlenu. Tłumaczy to udział miedzi w metabolizmie tkanki nerwowej, która jest szczególnie wrażliwa na niedobór tlenu

Ponadto miedź pomaga w tworzeniu tkanki łącznej, rozbija tłuszcze w tkance tłuszczowej i jest niezbędna do właściwego funkcjonowania insuliny. Bierze również udział w uwalnianiu energii ze spożywanych białek, węglowodanów i tłuszczów oraz syntezie hormonopodobnych związków: prostaglandyn, które regulują wiele procesów zachodzących w organizmie.

Rola miedzi w zapobieganiu chorobom serca budzi kontrowersje. Z jednej strony badania wykazują,  że odpowiednie spożycie miedzi obniża ryzyko chorób serca, a jej niedostatek w pożywieniu może powodować zakrzepy i wzrost stężenia cholesterolu we krwi – zjawiska podnoszące ryzyko ataku serca. Z drugiej strony, według niektórych danych ludzie chorzy na serce wykazują zwiększone stężenie miedzi we krwi w porównaniu ze zdrowymi. Podwyższone stężenie miedzi może się przyczyniać do chorób serca, ponieważ zwiększa skalę niszczenia cholesterolu LDL przez utlenianiem, osłabia przeciwutleniające właściwości selenu.

Miedź jest zatem doskonałym przykładem na to, jak płynna jest granica między szkodliwym a nieszkodliwym nadmiarem lub niedoborem składników mineralnych.

Niedobór

Kliniczny niedobór miedzi występuje rzadko, najczęściej u dzieci z silnym niedoborem białka, chroniczna biegunką i innymi dolegliwościami związanymi ze złym odżywianiem lub chorych na niedokrwistość spowodowaną niedoborem żelaza. Drobne niedobory omawianego pierwiastka zdarzają się częściej, zwłaszcza u pacjentów zdanych na szpitalną dietę. Miedź gromadzi się w wątrobie, toteż niedobór wzrasta bardzo powoli nawet wówczas, gdy dieta jest uboga w ten minerał. Miedź jest niezbędna do normalnego rozwoju i zachowania w dobrym stanie kości, krwi, nerwów, tkanki łącznej i innych tkanek, toteż jej niedobór może być przyczyną różnych schorzeń. Straty krwi, a wiec wszelkie krwotoki, to także straty miedzi.

U osób dorosłych niedobór miedzi może być wynikiem stosowania suplementacji cynkiem. Nawet zgodne z zaleceniami spożycie cynku powoduje u ludzi przywykłych do diety niskocynowej wzrost wydalania miedzi z kałem i wystąpienie ujemnego bilansu tego pierwiastka

Wraz z obniżeniem się stężenia miedzi we krwi spada wchłanianie żelaza i produkcja czerwonych krwinek, co powoduje niedokrwistość. Dla usunięcia objawów niedokrwistości należy podawać pacjentowi zarówno preparat miedziowy, jak i żelazowy.

W zespole niedoboru pokarmowego miedzi u dzieci niedokrwistości niedobarwliwej towarzyszy znaczne obniżenie stężenia całkowitej miedzi w surowicy. W tych przypadkach wykazano zaburzenie mechanizmu uruchomienia żelaza zapasowego tkanek. Podanie żelaza i miedzi cofa objawy niedokrwistości. Obecność miedzi jest konieczna do asymilacji żelaza z przewodu pokarmowego i do uruchamiania jego zapasów. Stwierdzono, że już w najwcześniejszych okresach syderopenii wzrasta poziom miedzi w surowicy. W praktyce klinicznej spotykane są zespoły z mikrocytowi i niedobarwliwą niedokrwistością z obniżeniem poziomu żelaza w surowicy. Zespołom tym towarzyszy również obniżenie stężenia miedzi i białka w surowicy, poniżej 80-90 µg%. Obraz kliniczny podobny jest do ciężkiej niedokrwistości z niedoboru żelaza, różni się jednak występowaniem obrzęków. Wobec tego, stwierdza się niski poziom miedzi w surowicy, w odróżnieniu od syderopenii, można sądzić, ze pierwotną przyczyną zespołu jest niedobór miedzi w pokarmie, zwłaszcza w mleku) (Hasik J. PZWL)

Jedna z konsekwencji niedoboru miedzi to odbarwienie włosów i skóry. Ma to związek z zaburzeniami w produkcji melaniny: zależnego od miedzi pigmentu odpowiedzialnego za kolor włosów i opaleniznę.

Niedobór miedzi może być przyczyną rozległych uszkodzeń serca i tętnic, nieprawidłowości w zapisie elektrokardiograficznym, może też podnosić ryzyko zawału serca. Ponadto ma związek z nadciśnieniem tętniczym i powstawaniem zakrzepów.

Zespół Menkesa to uwarunkowane genetycznie zaburzenie wchłaniania miedzi. Rozwój chorych niemowląt ulega zahamowaniu, pigmentacja ich skóry jest wadliwa, a włosy – skręcone lub twarde. Występują ponadto nieprawidłowości w rozwoju tętnic i kości oraz ciągłe pogarszanie się stanu umysłowego. Zazwyczaj następstwem jest przedwczesna śmierć.

Niedobór miedzi pociąga za sobą ograniczenie produkcji energii przez organizm i obniżenie sprawności enzymów, a co za tym idzie, zaburzenia w działaniu centralnego układu nerwowego. Objawy to zaburzenia koncentracji, odrętwienie i mrowienie i inne schorzenia układu nerwowego.

Skolioza to schorzenie, na które często cierpią ludzie młodzi, zwłaszcza dziewczęta i kobiety. Jej skutki to wadliwy rozwój mięśni, tkanki łącznej i kośćca. Nie odkryto jeszcze przyczyny występowania skoliozy. Badania na zwierzętach wykazują związki pomiędzy zniekształceniami kośćca, zwłaszcza kręgosłupa, a niedoborem miedzi w pożywieniu. Spożywanie większej ilości miedzi obniża ryzyko skoliozy. Miedź mogłaby odgrywać pozytywną rolę w leczeniu skoliozy dzięki swemu wpływowi na tworzenie tkanki łącznej, która umożliwia powstawanie zdrowych kości. Wstępne badania wykazują, że jeśli  nawet miedź nie odgrywa żadnej roli w powstawaniu skrzywienia, niewłaściwe odżywianie może być jedną z jego przyczyn.

Niedobór miedzi powoduje zaburzenia w powstawaniu kolagenu: białka, które wchodzi w skład tkanki łącznej. Tkanka łączna stanowi osnowę, na której organizm buduje inne tkanki, toteż jej wadliwa formacja prowadzi do zniekształceń kośćca, uszkodzeń naczyń krwionośnych, zmniejszenia elastyczności skóry i innych, zarówno wewnętrznych, jak i zewnętrznych warstw wyściółkowych organizmu.

Na ostre niedobory miedzi narażeni są przede wszystkim ludzie odżywianie pozajelitowo (przez kroplówkę)

Zalecane dawki dzienne

Typowa dieta zawiera od 0,8 do 3,0 mg miedzi dziennie dla osób dorosłych, dla dzieci od 0,5-1,5 mg dziennie

Źródła w pożywieniu

Miedź jest obecna w wielu nie przetworzonych produktach: pełnoziarnistym chlebie i płatkach, skorupiakach, orzechach, podrobach, drobiu, fasoli i grochu oraz warzywach zielonolistych. Mleko i jego produkty nie zwierają znaczących ilości tego minerału, natomiast jego ważnym źródłem jest woda doprowadzana do mieszkań miedzianymi rurami. Duże ilości miedzi zawiera słynna roślina lecznicza tradycyjnej medycyny chińskiej żeń-szeń.

Tabela1. Zawartość miedzi w wybranych produktach spożywczych wg H. Gertiga

Toksyczność

Miedź w nadmiarze jest pierwiastkiem toksycznym (toksyczne mogą być już dawki w 10-15 mg dziennie), niszczy florę bakteryjną jelit, doprowadza do podrażnień śluzówki w jamie ustnej, przewodzie pokarmowym i żołądku, w takim stopniu, że dochodzi do torsji, zanim wystąpią objawy zatrucia, czyli nudności, wymioty, bóle mięśniowe, bóle brzucha, anemia. Do takich sytuacji dochodzi jednak rzadko. Dlatego dużo lepiej jest spożywać miedź w postaci naturalnej z pokarmów niż korzystać ze sztucznej suplementacji.

Zatrucia miedzią zdarzają się rzadko. U chorych na wrzodziejące zapalenie okrężnicy gromadzi się ona w tkankach, co prowadzi do nieżytów układu pokarmowego oraz złego gojenia się ran i obniżonej odporności  na zakażenia. Przyjmowanie dawek przekraczających 20 mg dziennie może powodować nudności i wymioty. Niektóre badania wykazują wzrost ryzyka chorób serca, jeśli w wodzie pitnej jest duże stężenie miedzi.

Gdy ekspozycja na miedź odbywa się przez drogi oddechowe, wówczas następuje uszkodzenie płuc oraz tzw. gorączka odlewników (podobnie jak w przypadku cynku).

Choroba Wilsona to dziedziczne schorzenie, które charakteryzuje się podwyższeniem stężenia miedzi w tkankach, chorobą wątroby, opóźnieniem umysłowym, drżeniem mięśniowym  i utratą koordynacji ruchów. Miedź odkłada się w rogówce oka, tworząc niegroźne, jak się wydaje pierścienie. Leczenie choroby Wilsona opiera się na diecie o niskiej zawartości miedzi oraz podawaniu pacjentowi penicylaminy, która wiąże miedź i ułatwia jej wydalanie.

Zwiększone poziomy miedzi notowano wśród pacjentów chorych na schizofremię, toteż istnieją koncepcje, że toksyczność miedzi może wiązać się z zaburzeniami umysłowymi. Zależność ta nie została jednak wystarczająco udokumentowana.

Powiązania z innymi składnikami odżywczymi

•    Zachowanie właściwych proporcji między żelazem i miedzią jest ważne dla wchłaniania obu pierwiastków. Nadmierne spożycie jednego z nich może spowodować niedobór drugiego lub podnieść ryzyko chorób serca, nadciśnienia tętniczego, nadmiernej podatności na zakażenia i wielu innych schorzeń.
•    Kadm, molibden i siarczany wpływają na wchłanianie miedzi.
•    Miedź wspomaga wchłanianie i funkcjonowanie żelaza w organizmie.
•    Nadmierne spożycie wapnia hamuje wchłanianie miedzi.
•    W przypadku niedoboru niacyny wzrasta stężenie miedzi we krwi, choć nie wiadomo, jaki jest mechanizm tej zależności.
•    Miedź i witamina C współdziałają przy produkcji kolagenu, od którego zależy sprawność wszystkich tkanek, gdyż to właśnie kolagen łączy poszczególne komórki. Witamina C, skrobia oraz glukoza podnoszą przyswajalność miedzi

Ciekawostki

• Woda do picia z rur miedzianych zawiera duże ilości tego pierwiastka. U małych dzieci może to powodować biegunkę. Dlatego też przegotowana woda, która będzie używana do przygotowania posiłków dla małych dzieci, powinna być pozostawiona na kilka godzin przed użyciem.
• Poziom miedzi w organizmie możemy zbadać przy pomocy testów laboratoryjnych. Jedną z metod jest zbadanie stężenia miedzi w surowicy krwi, drugą – oznaczenie dobowego wydalania miedzi w moczu (Sarnecka A.)

Źródło: Jan Gawęcki- Żywienie człowieka. Podstawy nauki o żywności. PWN; Jan Hasik. Dietetyka. PZWL; Aleksander Szczygieł- Podstawy fizjologii żywienia. PZWL; Jan Hasik- Podstawy dietetyki. PZWL; Elizabeth Somer- Encyklopedia witamin. Wydawnictwo Amber; Leksykon zdrowia. Rośliny lecznicze, minerały, suplementy i witaminy. Wydawnictwo Park; H. Gertig- Bromatologia. Zarys nauki o żywności i żywieniu. PZWL. Warszawa..