O χαλκός είναι ένα μέταλλο που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία (π.χ. σωλήνες νερού, ηλεκτρικά σύρματα) λόγω των ιδιοτήτων του, όπως η σφυρηλατότητα, η ευκαμπτότητα και η ηλεκτρική αγωγιμότητα. Τελευταία το μέταλλο έχει χρησιμοποιηθεί σε νοσοκομεία διότι έχει αντιμικροβιακές ιδιότητες.
Οι συγκεντρώσεις χαλκού στο έδαφος ποικίλουν από 5 έως 50 mg ανά κιλό ενώ το φυσικό νερό περιέχει από 4 έως 10 πικογραμμάρια (pg: δισεκατομμυριοστά του γραμμαρίου) ανά λίτρο. Ωστόσο, οι συγκεντρώσεις χαλκού στο νερό εξαρτώνται από την οξύτητα, τη μαλακότητα και την έκταση των χάλκινων σωλήνων και της παροχής νερού σε επίπεδο δήμων, και μπορεί να περιέχει σημαντικά υψηλότερες συγκεντρώσεις. Σε συγκεντρώσεις πάνω από 4 mg ανά λίτρο παρατηρούνται συμπτώματα οξείας δηλητηρίασης. Οι παρενέργειες αφορούν κυρίως ναυτία και γαστρεντερικός ερεθισμός.
Απορρόφηση από τις τροφές
Ιδιαιτέρως πλούσιες πηγές χαλκού είναι τα εντόσθια, τα θαλασσινά, οι ξηροί καρποί, οι σπόροι, τα όσπρια και η σοκολάτα. Το γάλα και τα γαλακτοκομικά προϊόντα είναι πολύ πτωχά σε χαλκό και έτσι τα βρέφη όταν σιτίζονται αποκλειστικά με αγελαδινό γάλα κινδυνεύουν να αναπτύξουν ανεπάρκεια χαλκού.
Το 50-75% του χαλκού σε μια τυπική διατροφή απορροφάται, κυρίως μέσω του εντερικού βλεννογόνου. Όσο αυξάνεται η πρόσληψη από τη διατροφή, τόσο ελαττώνεται το ποσοστό που απορροφάται. Οι υψηλές προσλήψεις πολλών θρεπτικών συστατικών μπορούν, επίσης, να μειώσουν τη βιοδιαθεσιμότητα του χαλκού. Λυτό οφείλεται στις ανταγωνιστικές επιδράσεις του ψευδαργύρου, του σιδήρου, του μολυβδαίνιου, της βιταμίνης C, της σουκρόζης, της φρουκτόζης, αν και τα στοιχεία για oρισμένα από τα αυτά τα συστατικά προέρχονται κυρίως από μελέτες σε ζώα.
Φάρμακα όπως η πενικιλλαμίνη και οι θειομολυβδάτες περιορίζουν τη συσσώρευση χαλκού στο σώμα, ενώ η υπερβολική χρήση αντιόξινων μπορεί να αναστείλει την απορρόφηση.
Αφού απορροφηθεί, ο χαλκός μεταφέρεται συνδεδεμένος στην αλβουμίνη και στην τρανσχαλκεΐνη στο ήπαρ. Ο ηπατικός χαλκός ενσωματώνεται κυρίως στην κυτταροπλασμίνη, η οποία απελευθερώνεται κατόπιν στο αίμα και μεταφέρεται στους άλλους ιστούς. Η πρόσληψη του χαλκού από τους ιστούς πραγματοποιείται από την κυτταροπλασμίνη, την αλβουμίνη, την τρανσκουπρεΐνη και τις ενώσεις χαλκού με χαμηλό μοριακό βάρος. Οι συνοδευτικές πρωτεΐνες θεωρείται ότι δεσμεύουν τον χαλκό και τον μεταφέρουν κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης στις ενδοκυττάριες πρωτεΐνες.
Οφέλη
Ο χαλκός είναι συστατικό πολλών ενζύμων και πρωτεϊνών στο σώμα. Τα ένζυμα και οι πρωτεΐνες αυτές έχουν βασικές λειτουργίες σε διεργασίες σημαντικές για την υγεία. Στις διεργασίες περιλαμβάνονται η φυσιολογική λειτουργία του ανοσοποιητικού, του νευρικού και του καρδιαγγειακού συστήματος, η υγεία των οστών, ο μεταβολισμός του σιδήρου και ο σχηματισμός ερυθρών αιμοσφαιρίων, καθώς και η ρύθμιση της μιτοχονδριακής έκφρασης και της έκφρασης άλλων γονιδίων.
Το σώμα ενός υγιούς άνδρα που ζυγίζει 70 κιλά περιέχει λίγο παραπάνω από 0,1 γραμμάριο χαλκού, με τις υψηλότερες συγκεντρώσεις να βρίσκονται στο συκώτι, στον εγκέφαλο, στην καρδιά, στα οστά, στο τρίχωμα και στα νύχια. Πάνω από το 25% του χαλκού στο σώμα βρίσκεται στους μύες.
Ο αποθηκευμένος χαλκός είναι πολύ σημαντικός για τα νεογνά. Κατά τη γέννηση, οι συγκεντρώσεις χαλκού στο συκώτι του βρέφους είναι 5-10 φορές μεγαλύτερες από τις συγκεντρώσεις στους ενηλίκους και οι αποθήκες αυτές χρησιμοποιούνται κατά τους πρώτους μήνες της ζωής, λόγω του ότι οι προσλήψεις χαλκού από το γάλα είναι χαμηλές.
Οι διατροφικές συστάσεις
Αν και ο χαλκός αποτελεί το τρίτο αφθονότερο ιχνοστοιχείο στο σώμα, μετά τον σίδηρο και τον ψευδάργυρο, οι ακριβείς διατροφικές ανάγκες βασίζονται σε εικασίες λόγω της δυσκολίας που υπάρχει στη μέτρηση των επιπέδων του στον οργανισμό. Μέχρι σήμερα, δεν υπάρχει κατάλληλη μέθοδος μέτρησης των άριστων επιπέδων χαλκού και το γεγονός αυτό αποτελεί σημαντικό εμπόδιο για τον καθορισμό των διατροφικών αναγκών.
Οι εκτιμήσεις δείχνουν ότι οι απαιτήσεις για χαλκό για την πλειοψηφία των ενηλίκων είναι κάτω των 1,5 mg την ημέρα, ενώ τα περισσότερα άτομα μπορούν να ανεχτούν προσλήψεις έως και 3 mg χαλκού την ημέρα ή και περισσότερο για μεγάλα χρονικά διαστήματα ή 8-10 mg χαλκού την ημέρα για αρκετούς μήνες.
Η συνιστώμενη ημερήσια δόση (ΣΗΔ) του χαλκού στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι:
- 340 μg (0,34 mg) για παιδιά ηλικίας 1-3
- 440 μg (0,44 mg) για παιδιά ηλικίας 4-8
- 700 μg (0,7 mg) για παιδιά προεφηβικής ηλικίας 9-13
- 890 μg (0,89 mg) για εφήβους ηλικίας 14-18
- 900 μg (0,9 mg) για ενήλικες και των δύο φύλων
- 1.000 μg (1 mg) για τις γυναίκες που είναι έγκυες
- 1.300 μg (1,3 mg) για γυναίκες που θηλάζουν, ανεξάρτητα από την ηλικία.
- Η συνιστώμενη δόση για τους ηλικιωμένους παραμένει στα 900 μg, αν και ορισμένες πηγές δείχνουν χαμηλότερη πρόσληψη μπορεί να είναι συνετή.
Χρησιμοποιώντας δεδομένα από μελέτες συμπληρωματικής χορήγησης χαλκού και με γνώμονα την απουσία αρνητικών επιπτώσεων στην ηπατική λειτουργία, το ανώτατο όριο πρόσληψης από τη διατροφή για τον χαλκό τέθηκε στα 10 mg την ημέρα στις ΗΠΑ και στα 5 mg την μέρα στην Ευρωπαϊκή Ένωση. Η διαφορά αυτή οφείλεται στη χρήση διαφορετικών αστάθμητων παραγόντων κατά τις μετρήσεις.
Οι μέσες προσλήψεις χαλκού από τις τροφές εκτιμάται ότι ανέρχονται σε 1,5 mg και 1,2 mg/ημέρα για τους άνδρες και τις γυναίκες αντίστοιχα. Υψηλότερες προσλήψεις παρατηρούνται σε χορτοφάγους και άτομα που καταναλώνουν νερό υψηλής περιεκτικότητας σε χαλκό.
Τροφές που περιέχουν χαλκό
| ΤΡΟΦΕΣ | mg χαλκού ανά 100 γρ. |
| Στρείδια | 7,6 |
| Θαλάσσια σαλιγκάρια | 7,2 |
| Συκώτι αρνιού | 6 |
| Καβούρια | 4,8 |
| Σουσάμι | 4,0 |
| Μαγιά μπύρας | 3,3 |
| Ηλιόσποροι | 4,8 |
| Μαύρη σοκολάτα | 1,1 – 1,7 |
| Ελιές | 1,6 |
| Φουντούκια | 1,4 |
| Κολοκυθόσποροι | 1,1 |
| Γαρίδες | 0,8 |
| Μανιτάρια (μαγειρεμένα) | 0,7 |
| Τυρί κατσικίσιο | 0,7 |
| Μπακαλιάρος | 0,6 |
| Αχλάδια | 0,6 |
| Ψωμί ολικής αλέσεως | 0,25 |
| Αρακάς | 0,2 |
Αλληλεπιδράσεις με άλλα μικροθρεπτικά συστατικά
Οι βασικές αλληλεπιδράσεις του χαλκού με άλλα μικροθρεπτικά συστατικά αφορούν κυρίως στον ψευδάργυρο και τον σίδηρο, οι υψηλές προσλήψεις των οποίων περιορίζουν την αξιοποίηση του χαλκού από τον οργανισμό.
Ο ψευδάργυρος φαίνεται να ασκεί ανταγωνιστική επίδραση στα επίπεδα του χαλκού μέσω της ενεργοποίησης της σύνθεσης μεταλλοθειονίνης από ψευδάργυρο στα κύτταρα του βλεννογόνου του εντέρου. Η μεταλλοθειονίνη παρουσιάζει ιδιαίτερα ισχυρή τάση συνένωσης με τον χαλκό. Ο χαλκός που βρίσκεται συνδεδεμένος με τη μεταλλοθειονίνη δεν είναι διαθέσιμος για μεταφορά στην κυκλοφορία και τελικά, χάνεται στα κόπρανα όταν τα κύτταρα του βλεννογόνου αποπίπτουν.
Το μολυβδαίνιο αντιδρά έντονα με τον χαλκό και οι θειομολυβδάτες αποτελούν ισχυρούς συστημικούς ανταγωνιστές του χαλκού.
Το κάδμιο και ο μόλυβδος παρεμποδίζουν τη χρησιμοποίηση του χαλκού αλλά η επίδραση αυτή παρατηρείται μόνο όταν οι προσλήψεις αυτών των βαρέων μετάλλων είναι υψηλότερη από τις συνήθεις που παρέχει η μέση διατροφή.
Συμπτώματα έλλειψης
Η δυτική διατροφή συνήθως πληρεί τη συνιστώμενη πρόσληψη, καθιστώντας τα συμπληρώματα χαλκού περιττά στα περισσότερα υγιή άτομα.
Κλινικά συμπτώματα έλλειψης χαλκού στον άνθρωπο παρατηρούνται μόνο σε εξαιρετικές περιπτώσεις. Τα βρέφη είναι περισσότερο επιρρεπή στα εμφανή συμπτώματα από οποιαδήποτε άλλη ομάδα πληθυσμού, όπως είναι η προωρότητα, το χαμηλό βάρος γέννησης και ο υποσιτισμός.
Τα συνηθέστερα συμπτώματα της ανεπάρκειας του χαλκού είναι η αναιμία, η ουδετεροπενία και τα κατάγματα, με λιγότερο συχνά συμπτώματα τον υποχρωματισμό, τη διαταραχή της ανάπτυξης, την αυξημένη συχνότητα λοιμώξεων, τις ανωμαλίες στον μεταβολισμό της γλυκόζης και της χοληστερόλης καθώς και στα ηλεκτροκαρδιογραφήματα.
Παρά το γεγονός ότι τα συμπτώματα της ανεπάρκειας χαλκού είναι σπάνια, ορισμένοι εικάζουν ότι οι μειωμένες προσλήψεις χαλκού για μεγάλα χρονικά διαστήματα μπορεί να εμπλέκονται στην επιτάχυνση χρόνιων νοσημάτων, όπως η καρδιαγγειακή νόσος και η οστεοπόρωση.
Να σημειωθεί ότι η έλλειψη χαλκού επηρεάζει τον μεταβολισμό του ιωδίου προκαλώντας υποθυρεοειδισμό, τουλάχιστον σε πειραματόζωα.
Παρενέργειες
Η οξεία δηλητηρίαση από χαλκό στον άνθρωπο είναι σπάνια και συνήθως προκύπτει από την επιμόλυνση του πόσιμου νερού, των ροφημάτων και των τροφίμων από τους χάλκινους σωλήνες ή δοχεία καθώς και από την τυχαία πρόσληψη μεγάλων ποσοτήτων αλάτων χαλκού. Στα συμπτώματα της τοξίκωσης συμπεριλαμβάνονται εμετοί, διάρροια, αιμολυτική αναιμία, νεφρική και ηπατική καταστροφή, η οποία ακολουθείται κάποιες φορές (όταν η πρόσληψη είναι πάνω από 100 γραμμάρια) από κώμα και θάνατο.
Τα συμπτώματα της χρόνιας τοξίκωσης από χαλκό γίνονται εμφανή όταν εξαντλείται η ικανότητα του οργανισμού για προστατευτική δέσμευση του χαλκού στο ήπαρ. Στα κλινικά αυτά συμπτώματα συμπεριλαμβάνονται ηπατίτιδα, ηπατική κίρρωση και ίκτερος.
Υπάρχει η υποψία ότι μια μεγάλη πρόσληψη χαλκού από τη διατροφή μπορεί να επιδεινώνει τα συμπτώματα της νόσου Αλτσχάιμερ.
Κάποιες μελέτες βρήκαν ότι ο χαλκός είναι αυξημένος στο αίμα των ατόμων που έχουν αθηροσκλήρωση.
Γενετικά νοσήματα
Υπάρχουν αρκετές διαταραχές ανεπάρκειας ή τοξίκωσης χαλκού οι οποίες, ωστόσο, δεν αφορούν τον γενικό πληθυσμό. Οι σημαντικότερες από τις διαταραχές αυτές είναι το σύνδρομο Menkes, μια ανεπάρκεια χαλκού η οποία είναι θανατηφόρα στην πρώτη παιδική ηλικία, η νόσος του Wilson, μια διαταραχή η οποία προκαλείται από την υπερφόρτιση χαλκού, και η ακυτταροπλασμιναιμία, μια διαταραχή του μεταβολισμού του σιδήρου. Και οι τρεις αυτές διαταραχές χαρακτηρίζονται από χαμηλά επίπεδα χαλκού και κυτταροπλασμίνης στο αίμα.
