Interventionsstudien
Kleine Studien an Erwachsenen, denen Kupfer aus der Nahrung entzogen wurde, dokumentierten nachteilige Veränderungen des Cholesterinspiegels im Blut, darunter erhöhte Gesamtcholesterin- und LDL-Cholesterinwerte sowie verringerte HDL-Cholesterinwerte (107), doch diese Ergebnisse wurden in anderen Studien nicht bestätigt (108). So führte beispielsweise in einer aktuellen Studie eine Kupferergänzung von 2 bis 3 mg/Tag über 4 bis 8 Wochen nicht zu klinisch signifikanten Veränderungen des Cholesterinspiegels im Blut (81, 109, 110). Darüber hinaus hatte eine Kupferergänzung von 8 mg/Tag über sechs Monate keinen Einfluss auf den Cholesterinspiegel im Blut (111). Die Interpretation dieser Ergebnisse ist jedoch schwierig, da der Kupferstatus der Teilnehmer vermutlich nicht gut definiert war. Weitere Forschungen konnten eine erhöhte Kupferaufnahme nicht mit erhöhtem oxidativem Stress in Verbindung bringen. In einer multizentrischen, placebokontrollierten klinischen Studie führte eine Kupferergänzung von 3 oder 6 mg/Tag über sechs Wochen nicht zu einer erhöhten Anfälligkeit von LDL für Oxidation durch Kupfer (112). Darüber hinaus führte eine Supplementierung mit 3 oder 6 mg Kupfer pro Tag nicht zu einer erhöhten oxidativen Schädigung der roten Blutkörperchen (113). Zusammenfassend zeigten diese Studien, dass eine Kupferzufuhr, die um ein Vielfaches über der empfohlenen Tagesdosis liegt, den oxidativen Stress nicht erhöht, zumindest nicht, wie diese Untersuchungen bei diesen Populationen zeigten.
Zusammenfassung: Kupfer und Herz-Kreislauf-Erkrankungen
Obwohl freies Kupfer und CP im Labor die Oxidation von LDL fördern können, gibt es kaum Hinweise darauf, dass eine hohe Kupferzufuhr in der Ernährung den oxidativen Stress im menschlichen Körper erhöht. Erhöhte Serumkupferwerte wurden, wie oben beschrieben, mit einem erhöhten Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung gebracht, aber die Bedeutung dieser Ergebnisse ist aufgrund der komplexen Verbindung zwischen Serumkupfer, CP und Entzündungsmediatoren unklar. Die Klärung der Zusammenhänge zwischen Kupferaufnahme, Kupferernährungszustand, CP-Werten und Herz-Kreislauf-Risiko bedarf daher weiterer Forschung.
Funktion des Immunsystems
Kupfer spielt bekanntermaßen mehrere wichtige Rollen bei der Entwicklung und Aufrechterhaltung der Funktion des Immunsystems, einschließlich der angeborenen und adaptiven Immunität (siehe 114). Neutropenie ist ein klinisches Zeichen für Kupfermangel beim Menschen. Die negativen Auswirkungen von Kupfermangel auf die Funktion des Immunsystems scheinen bei Säuglingen am ausgeprägtesten zu sein. Beispielsweise leiden Säuglinge mit Menkes-Krankheit, einer genetisch bedingten Kupfermangelerkrankung, an häufigen und schweren Infektionen (115, 116). Darüber hinaus nahm in einer Studie mit 11 unterernährten Säuglingen mit Anzeichen von Kupfermangel die Fähigkeit der weißen Blutkörperchen, Krankheitserreger zu vernichten, nach einem Monat Kupferergänzung signifikant zu (117). Darüber hinaus zeigten 11 Männer mit einer kupferarmen Diät (0,66 mg/Tag Kupfer für 24 Tage und 0,38 mg/Tag für weitere 40 Tage) eine beeinträchtigte proliferative Reaktion der Monozyten in einemEx-vivoImmunprovokationstest (118). Mechanistische Studien unterstützen auch die Rolle von Kupfer bei der angeborenen Immunantwort auf bakterielle und virale Infektionen (siehe 119, 120). Ein schwerer Kupfermangel hat daher negative Auswirkungen auf die Funktion des Immunsystems; es ist jedoch nicht geklärt, ob ein marginaler Kupfermangel die Immunität beim Menschen beeinträchtigt.
Osteoporose
Bei älteren Menschen ist häufig eine fortschreitende Abnahme der Knochenmineraldichte (BMD) zu beobachten, die häufig zur Entwicklung von Osteopenie (Präosteoporose) und Osteoporose führt. Frauen sind häufiger von Osteoporose betroffen als Männer (z. B. beträgt das Prävalenzverhältnis bei nicht-hispanischen Weißen 5:1) (121), was in erster Linie auf die postmenopausale Verringerung der Östrogenproduktion zurückzuführen ist, die für die Aufrechterhaltung der Muskel-, Knochen- und Bindegewebestärke unerlässlich ist (122). Osteoporose ist mit einem erhöhten Risiko von Stürzen, Knochenbrüchen und Sterblichkeit bei Personen über 65 Jahren verbunden (123).
Osteoporose wurde bei Säuglingen mit schwerem Kupfermangel beobachtet (124, 125), aber wie sich Kupfermangel auf die Gesundheit von Knochen und Bindegewebe bei Erwachsenen auswirkt, ist weniger klar. Eine aktuelle Untersuchung dokumentierte Knochenresorption (-abbau) bei 11 gesunden erwachsenen Männern, die sechs Wochen lang nur eine geringe Kupferzufuhr (0,7 mg/Tag) erhielten (126). Auch eine sechswöchige Ergänzung von 3 bis 6 mg Kupfer/Tag hatte in zwei Studien mit gesunden erwachsenen Männern und Frauen keine Auswirkungen auf biochemische Marker der Knochenresorption oder Knochenbildung (127, 128). Eine Auswirkung von Kupfermangel auf die Knochenintegrität ist wahrscheinlich, da ein kupferabhängiges Enzym, Lysyloxidase (LOX), für die Reifung (Vernetzung) von Kollagen, einem Schlüsselelement in der organischen Knochenmatrix, erforderlich ist. Bei Personen mit geringer Kupferzufuhr und weniger effizienter Kupferabsorption, wie z. B. älteren Menschen, scheint es plausibel, dass die LOX-Aktivität verringert ist, was möglicherweise das Risiko für Knochen- und Bindegewebeschäden erhöht.
Beobachtende Studien
Insgesamt ist die Forschung zur Rolle des Kupferversorgungszustands bei altersbedingter Osteoporose begrenzt. Eine frühe Studie ergab, dass die Serumkupferwerte bei 46 älteren Patienten mit Hüftfrakturen signifikant niedriger waren als die von gleichaltrigen Kontrollpersonen (129). Eine andere Studie stellte jedoch keine Unterschiede bei den Serumkupferwerten bei postmenopausalen Frauen mit normaler Knochendichte (N=40), Osteopenie (N=40) oder Osteoporose (N=40) fest (130). Eine Querschnittsstudie zeigte, dass die Blutkupferkonzentrationen bei postmenopausalen Frauen mit Osteopenie (N=28) und Osteoporose (N=23) niedriger waren als der normale Referenzbereich (131). In einer anderen Querschnittsstudie mit 728 postmenopausalen Frauen, von denen 491 eine bestätigte Osteoporose hatten, wurden niedrigere Serumkupferkonzentrationen bei den jüngeren Frauen (Alter 40-59 Jahre) mit Osteoporose in Verbindung gebracht, nicht jedoch bei den älteren Frauen (Alter 60-80 Jahre) (132). Darüber hinaus wurde in einer nationalen Umfrage in den USA, an der 8.224 Erwachsene teilnahmen (unter Berücksichtigung von Daten von NHANES 2007-2010, 2013-2014 und 2017-2018), eine höhere tägliche Kupferaufnahme (über die Ernährung und Nahrungsergänzungsmittel) mit einer höheren Knochenmineraldichte (BMD) an Oberschenkelknochen und Lendenwirbelsäule sowie einem geringeren Osteoporoserisiko in Zusammenhang gebracht (133).
Interventionsstudien
Es wurden nur wenige Studien zu Kupferergänzungen und Auswirkungen auf die Knochengesundheit durchgeführt. Eine kleine Studie mit Frauen in der Perimenopause, die täglich etwa 1 mg Kupfer mit der Nahrung einnahmen, berichtete von einem verringerten Verlust der Knochendichte in der Lendenwirbelsäule nach einer Kupferergänzung von 3 mg/Tag über zwei Jahre (134). Darüber hinaus ergab eine zweijährige, doppelblinde, placebokontrollierte Studie mit 59 postmenopausalen Frauen, dass die tägliche Einnahme von zusätzlichem Kalzium plus Spurenelementen, einschließlich 2,5 mg Kupfer, zur Aufrechterhaltung der Knochendichte der Wirbelsäule führte. Zusätzliches Kalzium oder Spurenelemente allein waren bei der Vorbeugung von Knochendichteverlust nicht so wirksam (135). Eine andere randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte Studie mit 224 gesunden postmenopausalen Frauen im Alter von 51 bis 80 Jahren ergab, dass eine tägliche Ergänzung mit 600 mg Kalzium, 2 mg Kupfer und 12 mg Zink über zwei Jahre die Knochendichte des gesamten Körpers im Vergleich zu zusätzlicher Kalziumzufuhr allein verringerte. Eine weitere Studie zeigte, dass die Knochendichte bei Personen mit einer Kupferaufnahme unterhalb der empfohlenen Tagesdosis (0,9 mg/Tag) abnahm. Eine Kupferergänzung konnte den fortschreitenden Verlust der Knochendichte jedoch nicht so gut verhindern wie eine Kalziumtherapie allein (136). Schließlich haben mehrere Studien nahegelegt, dass Zahnverlust mit Mängeln bei der Aufrechterhaltung der Knochendichte zusammenhängen könnte (137, 138). Im Vergleich mit 20 gesunden Kontrollpersonen wurde bei 50 Patienten (mittleres Alter 47,5 Jahre) mit geringer Knochendichte der Wirbelsäule und fortgeschrittenem Zahnverschleiß ein deutlich geringerer Kupfergehalt im Zahnschmelz festgestellt. Trotz Anzeichen einer Demineralisierung der Knochen waren die Serumkupferwerte in dieser Population jedoch ähnlich denen der gesunden Gruppe (139). Zusammenfassend lässt sich sagen, dass weitere Forschung erforderlich ist, um aussagekräftige Schlussfolgerungen hinsichtlich der Auswirkungen eines geringen Kupfermangels und einer Kupferergänzung auf den Knochenstoffwechsel und das Risiko für die Entwicklung einer altersbedingten Osteoporose zu ziehen.
