Ein Spurenelement, das der Körper nur in gebundener Form duldet

Warum ein Milligramm so genau verwaltet wird

Ein erwachsener Mensch trägt etwa 80 bis 110 Milligramm Kupfer mit sich. Verteilt auf Leber, Gehirn, Muskulatur und Blut ist das eine winzige Menge — sie würde in einen Tropfen passen. Trotzdem betreibt der Organismus für dieses Metall einen Aufwand, den er bei anderen Nährstoffen nicht betreibt: Kupfer wird niemals einfach abgelegt und später wieder abgeholt.

Der Grund liegt in der Chemie des Elements selbst. Kupfer wechselt leicht zwischen zwei Ladungszuständen, Cu(I) und Cu(II), und gibt dabei ein einzelnes Elektron ab oder nimmt es auf. Genau diese Eigenschaft macht es für Enzyme brauchbar — und im ungebundenen Zustand zugleich unbequem, weil ein frei schwimmendes Ion Elektronen auch an Stellen abgeben würde, an denen sie nichts zu suchen haben.

Die Lösung, die sich im Lauf der Evolution durchgesetzt hat, ist eine Kette von Übergaben. Spezialisierte Proteine, sogenannte Chaperone, nehmen das Ion in Empfang, halten es fest und geben es direkt an das nächste Protein weiter. Zwischen Aufnahme im Darm und Einbau ins Zielenzym liegt praktisch kein Moment, in dem das Metall unbeaufsichtigt vorliegt. Rechnerisch kommt im Zytosol einer Zelle weniger als ein einzelnes freies Kupferion vor.

Auf zwei Zusammenhänge, in denen dieses Element vorkommt, hat die Europäische Kommission Formulierungen zugelassen. Sie stehen auf dieser Seite an den Stellen, an denen der jeweilige biochemische Vorgang beschrieben wird — jede für sich und ohne Zusammenfassung.

Näher betrachtet: Übergabe, Zentrum, Gewebe

Die drei Ausschnitte oben lassen sich weiter auflösen. Der folgende Abschnitt bleibt bei dem, was in Lehrbüchern der Biochemie steht, und trennt es sauber von dem, was auf einer Verpackung stehen darf.

Die Übergabe von Hand zu Hand

Nach der Aufnahme in die Darmzelle wird das Ion an ein Transportprotein gebunden und über die Pfortader zur Leber gebracht. Dort beginnt die eigentliche Verteilung. Kleine Proteine mit einer charakteristischen Bindungsstelle aus zwei Schwefelatomen nehmen das Metall auf und steuern damit jeweils ein bestimmtes Ziel an: eines liefert an den sekretären Apparat, ein zweites in die Mitochondrien, ein drittes an das Enzym, um das es weiter unten geht.

Die Übergabe selbst läuft über einen kurzen direkten Kontakt beider Proteine. Das Ion wechselt die Bindungsstelle, ohne dazwischen ins umgebende Wasser zu gelangen. Man spricht von einer gerichteten Weitergabe — ein Bild, das dem Reichen eines Gegenstands von Hand zu Hand näherkommt als dem Schöpfen aus einem Vorrat.

Ein aktives Zentrum, in dem die Ladung wechselt

Das Zielenzym trägt neben dem Kupfer noch ein Zinkatom; das Kupfer übernimmt den chemischen Teil, das Zink hält die Faltung zusammen. Der Umsatz läuft in zwei Halbschritten: Zuerst nimmt das Kupferatom ein Elektron von einem Superoxidmolekül auf und geht von Cu(II) nach Cu(I) über; dann gibt es dieses Elektron an ein zweites Superoxidmolekül ab und kehrt in den Ausgangszustand zurück. Aus zwei Radikalen entstehen dabei Sauerstoff und Wasserstoffperoxid.

Das Enzym arbeitet dabei ungewöhnlich schnell. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist nicht durch die Chemie begrenzt, sondern nur dadurch, wie schnell die Moleküle überhaupt zusammentreffen. Auf diesen Zusammenhang bezieht sich der erste in der Europäischen Union zugelassene Satz:

Verwendbar ist diese Formulierung nur für Lebensmittel, die im Sinne der Nährwertkennzeichnung eine nennenswerte Menge des Elements enthalten. Sie beschreibt eine Beteiligung an einem laufenden Vorgang und sagt nichts über einen Zustand einzelner Personen aus.

Gewebe, in denen laufend Zellen angelegt werden

Das zweite Feld, für das eine Formulierung vorliegt, betrifft das Immunsystem als Organsystem. Dazu zählen das blutbildende Mark in den langen Röhrenknochen, der Thymus hinter dem Brustbein, die Milz und die Lymphknoten. In diesen Geweben werden fortlaufend neue Zellen angelegt; der Umsatz an Bausteinen ist entsprechend hoch.

Kupferhaltige Enzyme kommen in diesen Zellen wie in allen anderen Körperzellen vor. Die zugelassene Angabe bleibt bewusst auf der Ebene des Organsystems und nennt keine einzelne Leistung:

Auch dieser Satz ist an ein einziges Element geknüpft und wird nicht mit dem vorigen zusammengezogen. Beide beziehen sich auf die allgemeine Bevölkerung und beschreiben den regulären Betrieb des Körpers — nicht dessen Wiederherstellung.

Was diese Seite bewusst nicht tut: Sie nennt keine Verzehrmenge für einzelne Leser, empfiehlt kein Erzeugnis und trifft keine Aussage über den Verlauf gesundheitlicher Beschwerden. Wer dazu Auskunft braucht, ist bei ärztlichem Fachpersonal richtig.