Ravinnon kupari ja terveys

Huomio (12/2018): Tämä kirjoitus on laadittu niihin aikoihin, jolloin en vielä lukenut lääketieteen tutkimusta kovin kriittisesti. Täten kirjoituksen väitteetkin saattavat olla osin heikkotasoisia.


1. Johdanto

Kiinnostukseni ravinnon kuparia kohtaan lähti neurobiologi Stephan Guyenetin artikkelista Copper and Cardiovascular Disease, jossa hän osoittaa lukuisilla tutkimuksilla että melko maltillinenkin kuparirajoitus voi aiheuttaa eläimille (lehmät, possut, ihmiset) sydäntautia. Artikkeli pistää miettimään, sillä länsimaisessa ravinnossa kuparin saanti on nykyään valmiiksi vähäistä.

Myöhemmin Paul Jaminet kirjoitti artikkelissaan Micronutrient Deficiencies: An Underappreciated Cause of Hypothyroidism, että selkeä kuparin puute voisi tietyissä tilanteissa aiheuttaa myös kilpirauhashormonien ongelmia.

Jokin aika sitten vastaani tuli vielä kaksi tutkimusartikkelia, joista ensimmäisessä runsas kuparin saanti ravinnosta yhdistyi jopa viisi kertaa pienempään metabolisen oireyhtymän riskiin ja toisessa kolme kertaa pienempään keuhkosyövän riskiin. Tietyillä seuduilla näyttäisi siis siltä, että kuparia ravinnosta saavat ihmiset ovat hyvin paljon terveempiä kuin muut. Ei ole selvää, mikä tekijä selittää tämän yhteyden.[1,2]

Kun olin juuri saanut valmiiksi viime lokakuisen artikkelini lähi-infrapunan terveysvaikutuksista, huomasin että entsyymi johon vaikuttamalla lähi-infrapunalla sekä kilpirauhashormoneilla on vaikutusta, sisältää kuparia ja että myös kuparin saanti saattaisi vaikuttaa kyseisen entsyymin (sytokromioksidaasi) aktiivisuuteen ja täten myös yksilön energia-aineenvaihduntaan. Tämän vuoksi ajattelin vilkaista, millaista tutkimusta ravinnon kuparin liittyen on tehty.



2. Kuparin saanti

Valtion ravitsemusneuvottelukunnan saantisuositus aikuisten kuparin saannille on 0.9mg päivässä.

Stephan Guyenet on kirjoittanut artikkelin Copper in Food, josta saa hieman tietoa minkä verran eri ruoat sisältävät kuparia.

Kuparin määrä ravinnossa on ilmeisesti laskenut merkittävästi viimeisten sadan vuoden aikana, johtuen maaperän köyhtymisestä. Erään brittitutkimuksen mukaan ruokien kuparipitoisuus on laskenut vuoden 1940 jälkeen jopa 76 prosenttia.[3]

Erään arvion mukaan Michiganin Eatonissa yli 80% väestöstä saa kuparia alle 0.9mg päivässä.[4] Suomessa saanti on Finravinto 2012 -tutkimuksen mukaan naisilla 1.2mg ja miehillä 1.5mg. Noin 60% tästä kuparista tulee viljoista, hedelmistä ja kasviksista joten näiden ruokaryhmien vähäinen kulutus lisää puutoksen riskiä.

Kasvisruokavaliolla voi ainakin erään tutkimuksen mukaan saada hieman tavallista ruokavaliota paremmin kuparia.[5] Maito sisältää nykyisin ilmeisesti hyvin vähän kuparia, joten maitotuotteiden runsas käyttö voi johtaa kuparin puutokseen. Tumma suklaa on arkipäiväisistä ruoista parhaita kuparin lähteitä. Ylivoimaisesti paras kuparin lähde on kuitenkin ehdottomasti maksaruoat, etenkin naudan maksa.



3. Tutkimuksia kuparin hyödyistä

Melko maltillinenkin kuparirajoitus on aiheuttanut ihmisille vaihtelevan kokoisissa tutkimuksissa haitallisia muutoksia mm. kolesteroliarvoissa, verenpaineessa[6], EKG:ssä ja sokerinsiedossa[7].

Kuparin tärkeys terveydelle (sydän, lipidit, sokeriaineenvaihdunta, maksan toiminta, antioksidantit) on havaittu myös useissa tutkimuksissa rotilla.[8-13] Eräässä tutkimuksessa laardi ja sokeri aiheuttivat hiirille sydäntautia ja anemiaa, mutta kupari esti nämä "roskaruoan" haittavaikutukset.[14]

Hiirillä liharuokavalio johti 26% korkeampiin kolesteroliarvoihin ja tuotti jopa 23% heikommat luut (reisi) kuin ruokavalio, jossa neljännes tästä rasvattomasta lihasta oli korvattu maksalla. Artikkelissa ei mainita, söivätkö hiiret tutkimuksessa mitään muuta kuin lihaa.[15] Kuparilisä aminohappokelaattina saattaa hidastaa keski-ikäisten naisten luukatoa.[16]



4. Ristiriitaista tutkimustietoa: Kuparitasot ja tulehdus

Kupari on siitä hieman paradoksaalinen ravinne, että vaikka sen runsaampi saanti näyttäisi olevan terveellistä, niin sen korkeat arvot veressä yhdistyvät huonompaan terveyteen ja suurempaan kokonaiskuolleisuuteenkin. [17] Kyse näyttäisi kuitenkin olevan siitä, että itse tulehdus aiheuttaa korkeat kupariarvot veressä eli kyse ei ole ravinnon kuparin myrkyllisyydestä.[18,19]

Esimerkiksi kolesteroliruokinta voi aiheuttaa rotille sydäntautia, jolloin niiden veren kuparitasot ovat koholla mutta sydänkudoksessa kuparia on kuitenkin normaalia vähemmän.[20] Kyse näyttäisikin olevan osittain siitä, että tulehdus vapauttaa kudoksista kuparia verenkiertoon.

Vahvistusta veren kuparitasojen itsenäisyydelle suhteessa ravinnon kuparin saantiin näyttää sekin tulos, että ravinnon kuparirajoitus ei vähennä veren kuparipitoisuutta ainakaan muutaman kuukauden aikavälillä ja oikeastaan kuparin kuljetusproteiini keruloplasmiini alenee kun kuparin puutosta korjataan lisäkuparilla.[21] Veren kuparin sijaan kudosten kupari saattaa siis olla parempi kuparistatuksen markkeri. Rasvamaksapotilailla maksan kuparimäärä on 40% pienempi kuin terveillä koehenkilöillä.[11] Alzheimer-potilailla myös veren kuparipitoisuus on alentunut.[22]



5. Ristiriitaista tutkimustietoa: Syöpä

Tuoreessa tutkimuksessa osoitettiin, että kuparin rajoittaminen vähentää syövän kasvua, osittain lisäten syöpäsolujen anaerobista glykolyysiä.[23] Luulen että tämä on kuitenkin kokonaisterveyttä ajatellen pitkässä yhtä terveellistä kuin Campbellin rottien proteiinirajoitus. Proteiinin rajoitus kyllä vähentää syövän kasvua, mutta eläinten kokonaisterveys heikkenee sen puutteessa, aiheuttaen rotille ennenaikaista kuolemaa ym. ongelmia.



6. Ristiriitaista tutkimustietoa: Alzheimerin tauti

Toisissa tutkimuksissa kupari(sulfaatti) tuntuu vähentävän alzheimeriin liittyviä amyloidiongelmia[24], mutta toisissa tutkimuksessa se taas näyttää olevan haitaksi.[25,26]

Ihmistutkimuksessa 8mg kupariorotaattia vaikutti suotuisasti taudin markkereihin. Oireisiin ei kuparilla silti ollut vaikutusta, tosin Brewerin mukaan kyseinen kuparin muoto imeydy kovin hyvin.[27-29]

Näiden ristiriitojen vuoksi toiset ajattelevat että kuparin puute on Alzheimerin taudin tärkein syy[30], ja hieman yleisempi mielipide tuntuisi olevan se että kupari taas on ongelmien taustalla. Välissä on lisäksi George J. Brewerin näkemys, että ravinnon orgaaninen kupari on tarpeellista mutta epäorgaaninen kupari aiheuttaa ongelmia, mahdollisesti siksi että se saattaa päästä suoraan verenkiertoon käymättä maksan kautta. Hän on havainnut että Alzheimerissä veren vapaa, keruloplasmiiniin sitoutumaton kupari yhdistyy Alzheimerin tautiin.[31,32,33]

Brewerin näkemystä tukee korrelatiivinen näyttö, että ravintolisien kupari yhdistyy suurempaan kokonaiskuolleisuuteen[34] ja kognitiiviseen vanhenemiseen[35], mutta toisaalta runsaampi ravinnon kupari yhdistyy parempaan terveyteen[1,2] ja tietyillä ihmisillä myös hieman vähäisempään kognitiiviseen vanhenemiseen[35].



7. Biologisia yhteyksiä (sytokromioksidaasi ym)

Olen viime aikoina kirjoittanut mm. lähi-infrapunan ja kilpirauhashormonien vaikutuksista terveyteen. Huomasin että molemmat vaikuttavat sytokromioksidaasin eli mitokondrion kompleksi IV:n toimintaan ja täten saattavaat parantaa kudosten energia-aineenvaihduntaa.

Kyseinen entsyymi sisältää kuparia, ja selkeä kuparin puute voi vähentää sytokromioksidaasin määrää.[36,37]

Sytokromioksidaasi saattaisi olla tärkeä selittävä tekijä siihen, että kilpirauhasen vajaatoiminta ja kuparin suhteellinen puute voivat johtaa sydänsairauksiin ja muihin ongelmiin. Kun Klevay perusteli että kuparin puutos olisi Alzheimerin taudin tärkein syy, hän viittasi noin kymmeneen tutkimukseen joiden mukaan Alzheimerin taudissa sytokromioksidaasin toiminta on puutteellista.[30]



8. Päätelmät

Tälläkin kertaa tutkimusnäyttö viittaisi siihen suuntaan, että monipuolinen syöminen on tärkeää ravinnepuutoksien välttämiseksi. Yleensä monipuolisuutta korostettaessa puhutaan kasviksista, mutta esimerkiksi kollageenia, koliinia, K2-vitamiinia ja tässä artikkelissa käsiteltyä kuparia saa parhaiten syömällä ajoittain lihan sijasta muitakin eläinruokia kuten luu- ja nahkaruokia, munia, juustoja sekä sisäelimiä.

Oikea ruoka näyttäisi olevan kuparin lähteistä turvallisin. Osittain kyse lienee kuparin muodosta (orgaaninen kupari), ja voi olla että ruoan muut yhdisteet toimivat kuparin kanssa yhdessä. Esimerkiksi maksaruoat sisältävät myös karnitiinia, joka suojaa ainakin kanoja liian kuparin haitoilta [38]





Lähteet

[1] Nutrition & Dietetics. 2007 70: 218–226. doi: 10.1111/1747-0080.12026 (2013), Dietary intakes of zinc and copper and cardiovascular risk factors in Tehranian adults: Tehran Lipid and Glucose Study. Shab-Bidar S, Hosseini-Esfahani F, Mirmiran P, Mehran M, Azizi F.

[2] Int J Cancer. 2007 Mar 1;120(5):1108-15. Dietary zinc, copper and selenium, and risk of lung cancer. Mahabir S, Spitz MR, Barrera SL, Beaver SH, Etzel C, Forman MR.

[3] A study on the mineral depletion of the foods available to us as a nation over the period 1940 to 1991. TRACE MINERALS (UK) LTD

[4] J Expo Sci Environ Epidemiol. 2006 Sep;16(5):397-409. Epub 2005 Oct 26. Assessment of human exposure to copper: a case study using the NHEXAS database. Georgopoulos PG, Wang SW, Georgopoulos IG, Yonone-Lioy MJ, Lioy PJ.

[5] Am J Clin Nutr. 2001 Dec;74(6):803-7. Apparent copper absorption from a vegetarian diet. Hunt JR, Vanderpool RA.

[6] Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1988;58(1-2):74-80. Effects of dietary copper on human autonomic cardiovascular function. Lukaski HC, Klevay LM, Milne DB.

[7] Arch Intern Med. 1993;153(3):402. Copper in Nuts May Lower Heart Disease Risk-Reply. Fraser GE, Sabaté J, Beeson WL

[8] Biol Trace Elem Res. 2000 Winter;78(1-3):179-89. Marginal copper deficiency and atherosclerosis. Hamilton IM, Gilmore WS, Strain JJ.

[9] Am J Physiol Endocrinol Metab. 2013 May 15;304(10):E1023-34. Dietary copper supplementation restores β-cell function of Cohen diabetic rats: a link between mitochondrial function and glucose-stimulated insulin secretion. Weksler-Zangen S, Jörns A, Tarsi-Chen L, Vernea F, Aharon-Hananel G, Saada A, Lenzen S, Raz I.

[10] Ann Nutr Metab. 2005 Sep-Oct;49(5):283-8. Epub 2005 Aug 2. Beneficial effects of dietary copper supplementation on serum lipids and antioxidant defenses in rats. Galhardi CM, Diniz YS, Rodrigues HG, Faine LA, Burneiko RC, Ribas BO, Novelli EL.

[11] Am J Gastroenterol. 2010 Sep;105(9):1978-85. doi: 10.1038/ajg.2010.170. Epub 2010 Apr 20. A role for low hepatic copper concentrations in nonalcoholic Fatty liver disease. Aigner E, Strasser M, Haufe H, Sonnweber T, Hohla F, Stadlmayr A, Solioz M, Tilg H, Patsch W, Weiss G, Stickel F, Datz C.

[12] Int J Exp Pathol. 2004 Oct;85(5):265-75. The effects of coadministration of dietary copper and zinc supplements on atherosclerosis, antioxidant enzymes and indices of lipid peroxidation in the cholesterol-fed rabbit. Alissa EM, Bahijri SM, Lamb DJ, Ferns GA.

[13] Atherosclerosis. 2002 Oct;164(2):229-36. Effect of dietary copper supplementation on cell composition and apoptosis in atherosclerotic lesions of cholesterol-fed rabbits. Lamb DJ, Avades TY, Allen MD, Anwar K, Kass GE, Ferns GA.

[14] Atherosclerosis. 1985 Feb;54(2):213-24. Atrial thrombosis, abnormal electrocardiograms and sudden death in mice due to copper deficiency. Klevay LM.

[15] J Trace Elem Med Biol. 2002;16(3):149-54. Meat diets and fragile bones: inferences about osteoporosis. Klevay LM, Wildman RE.

[16] J. Trace Elem. Exp. Med., 9: 87–94. Copper supplementation and the maintenance of bone mineral density in middle-aged women. Eaton-Evans J, Mcllrath EM, Jackson WE, McCartney H, Strain JJ

[17] Age (Dordr). 2012 Jun;34(3):539-52. Cu to Zn ratio, physical function, disability, and mortality risk in older elderly (ilSIRENTE study). Mocchegiani E, Malavolta M, Lattanzio F, Piacenza F, Basso A, Abbatecola AM, Russo A, Giovannini S, Capoluongo E, Bustacchini S, Guffanti EE, Bernabei R, Landi F.

[18] Biol Trace Elem Res. 2003 Summer;93(1-3):95-104. Effects of inflammation and antiinflammatory treatment on serum trace elements concentrations. Akçil E, Yavuz G, Koçak M.

[19] Br J Pharmacol. 1983 May; 79(1): 45–52. Copper metabolism during acute inflammation: studies on liver and serum copper concentrations in normal and inflamed rats. Conforti A, Franco F, Milanino R, Totorizzo A, Velo GP

[20] Nutrition. 1995 Sep-Oct;11(5 Suppl):588-91. Free radicals, ceruloplasmin, and copper concentration in serum and aortic tissue in experimental atherosclerosis. Vlad M, Uza G, Zirbo M, Olteanu D.

[21] Am J Clin Nutr. 1996 Mar;63(3):358-64. Effects of a diet low in copper on copper-status indicators in postmenopausal women. Milne DB, Nielsen FH.

[22] J Alzheimers Dis. 2005 Sep;8(1):23-7. Cognitive decline correlates with low plasma concentrations of copper in patients with mild to moderate Alzheimer's disease. Pajonk FG, Kessler H, Supprian T, Hamzei P, Bach D, Schweickhardt J, Herrmann W, Obeid R, Simons A, Falkai P, Multhaup G, Bayer TA.

[23] Proceedings of the National Academy of Sciences, (2013). 110(48), 19507-19512. Bioavailable copper modulates oxidative phosphorylation and growth of tumors. Ishida S, Andreux P, Poitry-Yamate C, Auwerx J, Hanahan D.

[24] Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 Nov 25;100(24):14187-92. Dietary Cu stabilizes brain superoxide dismutase 1 activity and reduces amyloid Abeta production in APP23 transgenic mice. Bayer TA, Schäfer S, Simons A, Kemmling A, Kamer T, Tepest R, Eckert A, Schüssel K, Eikenberg O, Sturchler-Pierrat C, Abramowski D, Staufenbiel M, Multhaup G.

[25] Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(36), 14771-14776 (2013) Low levels of copper disrupt brain amyloid-β homeostasis by altering its production and clearance. Singh I, Sagare AP, Coma M, Perlmutter D, Gelein R, Bell RD, Deane R.

[26] Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 Sep 16;100(19):11065-9. Epub 2003 Aug 14. Trace amounts of copper in water induce beta-amyloid plaques and learning deficits in a rabbit model of Alzheimer's disease. Sparks DL, Schreurs BG.

[27] J Neural Transm. 2008 Dec;115(12):1651-9. Effect of copper intake on CSF parameters in patients with mild Alzheimer's disease: a pilot phase 2 clinical trial. Kessler H, Pajonk FG, Bach D, Schneider-Axmann T, Falkai P, Herrmann W, Multhaup G, Wiltfang J, Schäfer S, Wirths O, Bayer TA.

[28] J Neural Transm. 2008 Aug;115(8):1181-7. Intake of copper has no effect on cognition in patients with mild Alzheimer's disease: a pilot phase 2 clinical trial. Kessler H, Bayer TA, Bach D, Schneider-Axmann T, Supprian T, Herrmann W, Haber M, Multhaup G, Falkai P, Pajonk FG.

[29] Int J Alzheimers Dis. 2011;2011:537528. Issues raised involving the copper hypotheses in the causation of Alzheimer's disease. Brewer GJ.

[30] Med Hypotheses. 2008;70(4):802-7. Epub 2007 Oct 24. Alzheimer's disease as copper deficiency. Klevay LM.

[31] J Trace Elem Med Biol. 2012 Jun;26(2-3):89-92. Copper toxicity in Alzheimer's disease: cognitive loss from ingestion of inorganic copper. Brewer GJ.

[32] Int J Alzheimers Dis. 2011;2011:537528. Issues raised involving the copper hypotheses in the causation of Alzheimer's disease. Brewer GJ.

[33] Am J Alzheimers Dis Other Demen. 2010 Sep;25(6):490-7. Copper and ceruloplasmin abnormalities in Alzheimer's disease. Brewer GJ, Kanzer SH, Zimmerman EA, Celmins DF, Heckman SM, Dick R.

[34] Arch Intern Med. 2011 Oct 10;171(18):1625-33. Dietary supplements and mortality rate in older women: the Iowa Women's Health Study. Mursu J, Robien K, Harnack LJ, Park K, Jacobs DR Jr.

[35] Arch Neurol. 2006 Aug;63(8):1085-8. Dietary copper and high saturated and trans fat intakes associated with cognitive decline. Morris MC, Evans DA, Tangney CC, Bienias JL, Schneider JA, Wilson RS, Scherr PA.

[36] Am J Clin Nutr. 1998 May;67(5 Suppl):1041S-1045S. Copper intake and assessment of copper status. Milne DB.

[37] J Nutr. 2007 Jan;137(1):14-8. Copper deficiency decreases complex IV but not complex I, II, III, or V in the mitochondrial respiratory chain in rat heart. Zeng H, Saari JT, Johnson WT.

[38] Biol Trace Elem Res. 2011 Dec;144(1-3):725-35. Carnitine supplementation modulates high dietary copper-induced oxidative toxicity and reduced performance in laying hens. Güçlü BK, Kara K, Çakır L, Çetin E, Kanbur M.

[extra] J Trace Elem Med Biol. 2001;15(1):31-5. Leucocyte copper, a marker of copper body status is low in coronary artery disease. Mielcarz G, Howard AN, Mielcarz B, Williams NR, Rajput-Williams J, Nigdigar SV, Stone DL.

[extra] Biol Trace Elem Res. 1991 Jul;30(1):19-35. Copper supplementation effects on indicators of copper status and serum cholesterol in adult males. Medeiros DM, Milton A, Brunett E, Stacy L. "Supplements of 3 mg Cu/d increased hemoglobin levels, ceruloplasmin activity, and serum total-cholesterol levels at wk 6 compared to placebos."

[extra] Metabolism. 2012 Sep;61(9):1242-6. A randomized trial of copper supplementation effects on blood copper enzyme activities and parameters related to cardiovascular health. DiSilvestro RA, Joseph EL, Zhang W, Raimo AE, Kim YM. "Copper, but not placebo, raised activities for two copper enzymes, erythrocyte superoxide dismutase 1 and plasma ceruloplasmin. In contrast, five cardiovascular health related plasma parameters were not changed significantly by copper: C-reactive protein, homocysteine, and cholesterol (total, LDL and HDL). However, changes in erythrocyte superoxide dismutase 1 correlated positively with changes in plasma HDL and negatively with plasma homocysteine. Also, copper lowered mean oxidized LDL values, a result that was statistically significant, but inconsistent."

[extra] Free Radic Biol Med. 2000 Feb 1;28(3):324-9. The effect of copper supplementation on red blood cell oxidizability and plasma antioxidants in middle-aged healthy volunteers. Rock E, Mazur A, O'connor JM, Bonham MP, Rayssiguier Y, Strain JJ. "Together, these data suggest that intake of copper as high as 7 mg/d has no pro-oxidant activity and may rather result in protection of red blood cells against oxidation."

[extra] Neurol Sci. 2015 Dec;36(12):2269-75. Dietary intake of iron, zinc, copper, and risk of Parkinson's disease: a meta-analysis. Cheng P, Yu J, Huang W, Bai S, Zhu X, Qi Z, Shao W, Xie P. "The pooled RRs of Parkinson's disease for moderate or high intake of zinc, and copper were not statistically different (P > 0.05)."

[extra] Am J Physiol Endocrinol Metab. 2013 May 15;304(10):E1023-34. Dietary copper supplementation restores β-cell function of Cohen diabetic rats: a link between mitochondrial function and glucose-stimulated insulin secretion. Weksler-Zangen S, Jörns A, Tarsi-Chen L, Vernea F, Aharon-Hananel G, Saada A, Lenzen S, Raz I. [low-copper diet was harmful]

[extra] Br Poult Sci. 2016 Jan 8. [Epub ahead of print] In vivo effects of high dietary copper levels on hepatocellular mitochondrial respiration and electron transport chain enzymes in broilers. Cao H, Su R, Hu G, Li C, Guo J, Pan J, Tang Z. "Supplementation with 110 mg Cu/kg dry matter enhanced mitochondrial function and activities of complexes I-V, and this was significant at 36 d of age compared witho the other diets (P < 0.05). Supplementation with 220 mg Cu/kg dry matter and 330 mg Cu/kg dry matter, enhanced mitochondrial function and activities of complexes I-V at 12, 24 and 36 d of age, but displayed reduced function (P < 0.05) at 48 and 60 d of age except in complex IV (P > 0.05)."

[extra] J Proteome Res. 2015 Sep 4;14(9):4050-8. Effects of Dietary Different Doses of Copper and High Fructose Feeding on Rat Fecal Metabolome. Wei X, Song M, Yin X, Schuschke DA, Koo I, McClain CJ, Zhang X. "Our data showed that high fructose feeding led to obvious hepatic steatosis in both marginal copper deficient rats and copper supplementation rats."

[extra] Biol Trace Elem Res. 2014 Dec;162(1-3):211-8. Sub-chronic copper pretreatment reduces oxidative damage in an experimental Huntington's disease model. Martínez-Lazcano JC, Montes S, Sánchez-Mendoza MA, Rodríguez-Páez L, Pérez-Neri I, Boll MC, Campos-Arroyo HD, Ríos C, Pérez-Severiano F. "Although the pathophysiological role for higher Cu levels in patients with HD and in experimental models of the disease is not fully understood, results in the present study suggest that Cu oral intake stimulates anti-oxidant defenses, an effect that may be a potential factor for reducing the progression of HD."