Departamento de Química y Bioquímica, Universidad Estatal de California, Fullerton 92634, EE.UU.
En esta revisión se describen nuestros conocimientos básicos y más recientes sobre la bioquímica y la biología molecular del cobre en los mamíferos (incluidos los humanos). Se proporciona información sobre la bioquímica nutricional del cobre, incluyendo las fuentes alimentarias, la absorción intestinal, el transporte, la distribución tisular y la excreción, junto con descripciones de las proteínas de unión al cobre y otros factores implicados y sus funciones en estos procesos. Se detalla el metabolismo del cobre y su importancia para las funciones de una lista de enzimas vitales. También se aborda su potencial toxicológico. Se resumen las alteraciones del metabolismo del cobre asociadas a enfermedades genéticas y no genéticas, incluyendo las posibles conexiones con la inflamación, el cáncer, la aterosclerosis y la anemia, y los efectos de la deficiencia genética de cobre (síndrome de Menkes) y la sobrecarga de cobre (enfermedad de Wilson). La comprensión de estas enfermedades sugiere nuevas formas de ver las funciones normales del cobre y proporciona nuevos conocimientos sobre los detalles del transporte y la distribución del cobre en los mamíferos.
Departamento de Ciencia de los Alimentos y Nutrición Humana, Universidad de Florida, Gainesville 32611, EEUU.
El sistema inmunitario necesita el cobre para llevar a cabo varias funciones, de las que se conoce poco sobre el mecanismo directo de acción. Se han utilizado modelos animales y células en cultivo para evaluar el papel del cobre en la respuesta inmunitaria. Algunas de las investigaciones recientes han demostrado que la interleucina 2 se reduce en la deficiencia de cobre y es probablemente el mecanismo por el que se reduce la proliferación de células T. Estos resultados se ampliaron para mostrar que incluso en la deficiencia marginal, cuando los índices comunes de cobre no se ven afectados por la dieta, la respuesta proliferativa y las concentraciones de interleucina se reducen.
El número de neutrófilos en la sangre periférica humana se reduce en casos de deficiencia grave de cobre. No sólo se reduce su número, sino también su capacidad para generar anión superóxido y matar a los microorganismos ingeridos, tanto en la deficiencia de cobre manifiesta como en la marginal. Este mecanismo aún no se conoce. Las células HL-60 similares a los neutrófilos acumulan cobre a medida que se diferencian en una población celular más madura y esta acumulación no se refleja en el aumento de las actividades de la superóxido dismutasa o la citocromo-c oxidasa de Cu/Zn.
La identidad de las proteínas de unión al cobre en este tipo de células puede ser útil para conocer nuevas funciones del cobre o para evaluar su estado. Se prevé que los neutrófilos, al ser poblaciones celulares de corta duración y homogéneas, sean una herramienta eficaz y valiosa para evaluar el estado de los nutrientes en las poblaciones humanas.
Copper.org - el recurso número uno de información técnica y profesional sobre el cobre y las aleaciones de cobre.
Basándose en abundantes datos históricos como los anteriores, muchos investigadores prevén que el cobre se convertirá en un componente cada vez más importante de los tratamientos médicos del futuro.
Skin Biology, Research & Development Department, 4122 Factoria Boulevard SE, Suite No. 200, Bellevue, WA 98006, USA
Durante el envejecimiento humano, se produce un aumento de la actividad de los genes inflamatorios, promotores del cáncer y destructivos de los tejidos, además de una disminución de la actividad de los genes regenerativos y reparadores. El tripéptido sanguíneo humano GHK posee muchos efectos positivos, pero disminuye con la edad. Mejora la cicatrización de las heridas y la regeneración de los tejidos (piel, folículos pilosos, revestimientos estomacales e intestinales y tejido óseo), aumenta el colágeno y los glucosaminoglicanos, estimula la síntesis de decorina, aumenta la angiogénesis y el crecimiento de los nervios, posee efectos antioxidantes y antiinflamatorios y aumenta la capacidad de crecimiento celular y la secreción de factores tróficos por parte de las células madre mesenquimales.
Recientemente, se ha descubierto que la GHK restablece los genes de las células enfermas de pacientes con cáncer o EPOC a un estado más saludable. Las células cancerosas restablecen su sistema de muerte celular programada, mientras que las células de pacientes con EPOC desactivan los genes destructivos del tejido y estimulan las actividades de reparación y remodelación.
En este artículo, se discute el efecto de la GHK sobre los genes que suprimen la síntesis de fibrinógeno, el sistema insulina/similar a la insulina y el crecimiento del cáncer, además de la activación de los genes que aumentan el sistema ubiquitina-proteasoma, la reparación del ADN, los sistemas antioxidantes y la curación por la superfamilia TGF beta. También se discuten una variedad de métodos y dosis para usar efectivamente la GHK para restablecer los genes a un estado más saludable.
Centro de Investigación de Medicina Regenerativa, Hospital de China Occidental, Universidad de Sichuan, Chengdu, Sichuan 610041, R. P. China.
La esencialidad y la actividad redox del cobre lo hacen indispensable en el sistema de los mamíferos. Sin embargo, no se ha logrado una comprensión completa del metabolismo y la función del cobre. Los quelantes del cobre se han utilizado como una aproximación para proporcionar información sobre la adquisición, distribución y disposición del cobre tanto a nivel celular como del organismo. Por desgracia, la comprensión de los quelantes del cobre eficaces se basa principalmente en sus estructuras químicas y en sus reacciones con el cobre. La comprensión de la eficacia de los quelantes del cobre en el sistema biológico ha sido equívoca, lo que ha conducido a una utilización insuficiente -o engañosa- de estos agentes en enfoques clínicos y experimentales.
El uso actual de los quelantes del cobre in vivo limita casi exclusivamente la disponibilidad o se centra en la eliminación del cobre en el sistema de órganos de los mamíferos. Hay al menos dos aspectos de los quelantes del cobre que aún no se han explorado. En primer lugar, los quelantes del cobre se unen preferentemente al cuproso o al cúprico. En consecuencia, pueden modular la actividad redox del cobre sin eliminar el cobre del sistema.
En segundo lugar, los quelantes del cobre se caracterizan por ser permeables o impermeables a las membranas, por lo que podrían servir como un sistema de suministro o privación de cobre selectivo para los órganos para manipular la función biológica del cobre. Aquí revisamos los quelantes de cobre clínicamente relevantes que han sido estudiados experimental o clínicamente por su papel en la manipulación del metabolismo y la función del cobre, prestando atención crítica al uso potencialmente más valioso de estos agentes.
Los mecanismos de acción antibacteriana del cobre son los efectos antimicrobianos que muestran los iones de cobre y zinc. El efecto oligodinámico fue descubierto en 1893 como un efecto tóxico de los iones metálicos sobre las células vivas, algas, mohos, esporas, hongos, virus, microorganismos procariotas y eucariotas, incluso en concentraciones relativamente bajas.
Centro de Investigación Biomédica, Facultad de Ciencias Biológicas y Facultad de Medicina, Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile.
La deficiencia de cobre altera la bioenergética celular e induce la fusión mitocondrial a través de la regulación al alza de MFN2 y OPA1 en las células eritropoyéticas.
El cobre es esencial en la fisiología celular, participando en numerosas reacciones enzimáticas. En las mitocondrias, el cobre es un cofactor del complejo respiratorio IV, la citocromo c oxidasa. Un bajo contenido de cobre se asocia a la anemia y a la aparición de mitocondrias agrandadas en las células eritropoyéticas. Estos hallazgos sugieren una conexión entre el metabolismo del cobre y la bioenergética, la dinámica mitocondrial y la eritropoyesis, que no ha sido explorada hasta ahora. Aquí describimos que la deficiencia de cobre inducida por el disulfonato de batocuproína no altera la proliferación de las células eritropoyéticas ni induce la apoptosis.
Sin embargo, sí perjudica la diferenciación eritroide, que se asocia a un cambio metabólico entre las dos vías principales de generación de energía. Es decir, de la función mitocondrial a la glucólisis. La desconexión de las mitocondrias implica una reducción del consumo de oxígeno y de la generación de ROS junto con un aumento del potencial de la membrana mitocondrial. Las proteínas de fusión mitocondrial MFN2 y OPA1 fueron reguladas al alza junto con la capacidad de fusión de las mitocondrias. El análisis morfométrico de las mitocondrias no mostró cambios en la biomasa mitocondrial total, sino mitocondrias más grandes debido al aumento de la fusión.
También se obtuvieron resultados similares con CD34+ humanas, a las que se indujo a diferenciarse en glóbulos rojos. En definitiva, hemos demostrado que unos niveles adecuados de cobre son importantes para mantener una función mitocondrial adecuada y para la diferenciación eritroide, donde el cambio metabólico energético más la regulación al alza de las proteínas de fusión definen una respuesta adaptativa a la privación de cobre para mantener las células vivas.
Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Facultad de Medicina de la Universidad de Minnesota, Duluth, MN 55812, Estados Unidos.
El cobre es un oligoelemento esencial cuya ingesta recomendada se cumple en la mayoría de las dietas norteamericanas. Sin embargo, la incidencia de nuevos casos de deficiencia secundaria de cobre está aumentando debido a las complicaciones de la cirugía de bypass gástrico y a la elevada exposición al zinc. Los pacientes suelen presentar ataxia y anemia. La anemia por deficiencia de cobre se describió por primera vez en el siglo XIX, pero la bioquímica subyacente sigue siendo desconocida. Se han caracterizado aproximadamente una docena de cuproenzimas en los mamíferos. Cuatro de ellas se denominan oxidasas multicopérricas (MCO) debido a sus geometrías de unión al cobre. Tienen actividad de hierro oxidasa (ferroxidasa).
Entre ellas se encuentran la proteína secretada hepática ceruloplasmina, que representa ∼90% del cobre plasmático, una variante de empalme de la ceruloplasmina caracterizada originalmente en el cerebro y unida por un glucosilfosfatidilinositol (GPI) a las membranas, una MCO intestinal enriquecida denominada hefaestina, y una MCO recientemente descrita en la placenta denominada zyklopen.
La limitación del cobre disponible parece limitar la función del grupo de MCO, que se manifiesta como una alteración del flujo de hierro debido a la necesidad de cobre de las MCO para su actividad de ferroxidasa.
La deficiencia de cobre en la dieta se asocia con niveles más bajos de ceruloplasmina, GPI-ceruloplasmina y hefaestina. La limitación de cobre no parece limitar la síntesis de MCO, sino su estabilidad y recambio. Sin embargo, parece haber una desconexión entre la limitación de la función de las MCO y la anemia, porque los humanos y los ratones que carecen de ceruloplasmina no son anémicos a pesar de la sobrecarga de hierro hepático y la hipoferremia. Además, la anemia de los mamíferos con deficiencia de cobre no mejora con la sustitución de hierro. Esto sugiere que la anemia de la deficiencia de cobre no está causada por la limitación de hierro, sino por el deterioro de la utilización del hierro.
Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, Centro de Investigación de Nutrición Humana de Grand Forks, Dakota del Norte 58202-9034, Estados Unidos.
La 10ª edición de las raciones dietéticas recomendadas (RDA) no incluye una RDA para el cobre, sino que se sugiere una ingesta diaria segura y adecuada. Se resumieron los criterios, la historia y los usos de las RDA junto con los datos sobre la ingesta dietética, los experimentos de equilibrio y agotamiento, los alimentos con bajo contenido en cobre (grasas y aceites, leche desnatada y yogur) y con alto contenido en cobre (legumbres, setas, frutos secos y semillas) y los peligros de los suplementos de zinc. Las enfermedades óseas y cardiovasculares derivadas de las dietas bajas en cobre se han estudiado en animales durante décadas. Los hombres y las mujeres alimentados con dietas cercanas a 1 mg de cobre al día, cantidades bastante frecuentes en EE.UU., respondieron de forma similar a los animales deficientes con cambios reversibles y potencialmente perjudiciales en el control de la presión arterial, el colesterol y el metabolismo de la glucosa, y los electrocardiogramas. Las mujeres suplementadas con oligoelementos, incluido el cobre, experimentaron efectos beneficiosos en la densidad ósea.
Estos datos superan los datos similares sobre el magnesio, el selenio y el zinc y son suficientes para establecer una RDA. La cardiopatía isquémica y la osteoporosis son consecuencias probables de las dietas bajas en cobre. Se han observado numerosas similitudes anatómicas, químicas y fisiológicas entre los animales deficientes en cobre y las personas con cardiopatía isquémica. La asociación entre la osteoporosis y el bajo nivel de cobre merece una mayor investigación. Aumentar las dietas bajas en cobre con alimentos ricos en cobre puede ser beneficioso. Los comités que establecen las RDA deberían volver a las tradiciones de las primeras nueve ediciones y hacer recomendaciones que promuevan la salud y el bienestar nutricional, satisfagan las necesidades funcionales, prevengan las enfermedades y promuevan el bienestar público.
[Código de Regulaciones Federales] [Título 21, Volumen 3] [Revisado a partir del 1 de abril de 2014] [CITE: 21CFR184. 1261] TÍTULO 21 - ALIMENTOS Y DROGAS CAPÍTULO I - ADMINISTRACIÓN DE ALIMENTOS Y DROGAS DEPARTAMENTO DE SALUD Y SERVICIOS HUMANOS SUBCAPÍTULO B - ALIMENTOS PARA CONSUMO HUMANO (CONTINUADO) PARTE 184 - SUSTANCIAS ALIMENTARIAS DIRECTAS AFIRMADAS COMO GENERALMENTE RECONOCIDAS COMO SEGURAS Subparte B - Lista de sustancias específicas afirmadas como GRAS Sec. 184.1261 Sulfato de cobre. (a) El sulfato de cobre (sulfato cúprico, CuSO4.5 H2O, CAS Reg. No. 7758-99-8) se utiliza normalmente en forma de pentahidrato. Esta forma se presenta como grandes cristales triclínicos de color azul intenso o ultramarino, como gránulos azules o como polvo azul claro. El ingrediente se prepara mediante la reacción del ácido sulfúrico con el óxido cúprico o con el cobre metálico. (b) El ingrediente debe tener una pureza adecuada para su uso previsto. (c) De acuerdo con 184.1(b)(1), el ingrediente se utiliza en los alimentos sin otra limitación que las buenas prácticas de fabricación actuales. La afirmación de este ingrediente como generalmente reconocido como seguro (GRAS) como ingrediente directo de alimentos para humanos se basa en las siguientes condiciones de uso de las buenas prácticas de fabricación actuales: (1) El ingrediente se utiliza como suplemento nutritivo, tal como se define en 170.3(o)(20) de este capítulo, y como auxiliar de elaboración, tal como se define en 170.3(o)(24) de este capítulo. (2) El ingrediente se utiliza en los alimentos en niveles que no exceden las buenas prácticas de fabricación actuales. El sulfato de cobre puede utilizarse en los preparados para lactantes de acuerdo con la sección 412(g) de la Ley Federal de Alimentos, Medicamentos y Cosméticos (la Ley) o con las regulaciones promulgadas bajo la sección 412(a)(2) de la Ley. (d) No existen o se ha renunciado a sanciones anteriores para este ingrediente diferentes a los usos establecidos en esta sección. [49 FR 24119, 12 de junio de 1984, modificado en 73 FR 8607, 14 de febrero de 2008; 76 FR 59249, 26 de septiembre de 2011].
