Bakır: İnsan vücudu üzerindeki etkileri, neden önemlidir? Hangi alım ilkelerine uyulmalıdır?

Bakır, insan vücudundaki biyolojik süreçlerin ayrılmaz bir parçası olan temel bir eser elementtir. Bakırın önemi ve işlevi nedir? Hangi gıdalar bakır kaynağıdır ve alımımı ne zaman sınırlandırmalıyım?

Bakır hakkında ne biliyoruz?

Bakır doğal olarak oluşan bir elementtir ve çevremizde eser miktarda bulunur; en yaygın olarak toprakta, bitki örtüsünde, suda ve atmosferde bulunur.

Latince cuprum kelimesinden türetilen Cu kimyasal adıyla bilinir. Bu Latince isim, bakırın ilk çıkarıldığı yer olan Kıbrıs adasının adından gelmektedir.

Bakır, kimyasal elementlerin periyodik tablosunun 11. grubunun bir elementidir ve 4. periyotta bulunur.

Bu grubun diğer elementleri olan altın ve gümüş gibi asil metallerden biridir.

Saf haliyle bakır, parlak metalik bir parlaklığa sahip kırmızımsı kahverengi renktedir. Doğal rengi gri veya gümüş dışında olan birkaç metalden biridir.

Yumuşak, dövülebilir ve sünektir. Yüksek ısı ve elektrik iletkenliğine sahiptir (gümüşten sonra ikinci en yüksek).

Su ile reaksiyona girmez, ancak havadaki oksijen ile yavaş bir reaksiyona girerek bakırı korozyondan koruyan kahverengi bir bakır oksit tabakası oluşturur.

Birkaç yıl sonra, bakırın yüzeyinde yeşil bir bakır oksit tabakası oluşmaya başlar. Bu genellikle eski bakır yapılarda görülebilir, buna örnek olarak Özgürlük Heykeli verilebilir.

Bakır hakkında temel kimyasal ve fiziksel bilgilerin tablo halinde özeti

Doğada bakır, saf ve doğrudan kullanılabilir olarak doğal formunda bulunan az sayıdaki metalden biridir.

Ayrıca bakır sülfitler (kalkopirit, digenit, bornit, kovellit, kalkosit), sülfosoller (enargit) ve bakır karbonatlar (azurit, malakit) şeklinde birçok mineralin bir parçası olarak da ortaya çıkar.

Bakırın orijinal formunda oluşması, aynı zamanda en eski uygarlıklar tarafından bilinmesinin ve kullanılmasının nedenidir. Bakır kullanımının tarihi M.Ö. 9 000 yılına kadar uzanmaktadır.

En büyük bakır yatakları Şili, ABD, Peru, Zambiya ve Kongo'da bulunmaktadır.

Endüstriyel amaçlı bakır, öncelikle bakır cevherlerinden ve ikincil olarak geri dönüşüm süreciyle çıkarılır.

Şu anda, bakır esas olarak iletken özelliklerinden yararlanılan elektrik endüstrisinde (tel ve kabloların bir bileşeni olarak) kullanılmaktadır.

Madeni para, mücevher, su borusu üretiminde, alaşımların (bronz, pirinç) üretimi için metalürjide ve mimaride kullanılır.

Ayrıca tarımsal ürünlerin (gübreler, yem katkı maddeleri) ve ahşap koruyucuların (mantar önleyici özellikler) bir bileşenidir. Suyu arıtmak için (alglerden) veya pigment olarak kullanılır.

Bakırın tıbbi kullanım alanları nelerdir?

Tıpta bakır, özellikle bakterilere, küflere, akarlara karşı etkileri ve dezenfektan özellikleri nedeniyle gerçekten geniş bir kullanım alanı bulmaktadır.

Bu nedenle birçok tıbbi malzemenin, cihazın, preparatın vb. bir bileşeni olarak kullanılır.

Bakırın tıp alanındaki kullanımına birkaç örnek verebiliriz:

• Yara iyileşmesi için antibakteriyel etkiye sahip bir kaplamanın parçası
• Jinekoloji - doğum kontrol etkisi olan rahim içi araçlar
• Diş hekimliği - diş çimentosunun bir parçası, köprü ve kron üretimi
• Dezenfektan etkili burun spreylerinin bileşimi
• Romatoid artrit tedavisi
• Sağlık tesislerindeki alanların, yüzeylerin veya giysilerin dezenfeksiyonu - hastane enfeksiyonlarının önlenmesi
• Tekstil bileşenleri - mantar enfeksiyonlarını önlemek için çorapların yanı sıra anti-mite etkisi olan şilteler, şilte pedleri, yastıklar veya halılar
• Kozmetik kremler ve merhemler
• Gıda endüstrisinde yüzey ve ambalaj bileşenleri (gıda hazırlama, depolama, taşıma)
• Antiviral etkili solunum maskeleri

Geçmişte bakır Mısır ve Suriye'de anti-parazit, kusma önleyici veya büzücü bir madde olarak kullanılmıştır.

Bakırın biyolojik işlevini biliyor musunuz?

Bakır, demir ve çinkodan sonra insan vücudunda en çok bulunan üçüncü eser elementtir.

Vücutta esas olarak Cu+2 - bakır iyonunun oksitlenmiş formunda veya daha az oranda Cu+1'in indirgenmiş formunda bulunur.

Anahtar enzimlerin kofaktörü olarak organizmanın birçok fizyolojik ve biyokimyasal sürecinde önemli bir rol oynar.

Bu enzimler aynı zamanda vücuttaki çok sayıda enzimatik süreçte yer alırlar - bunları katalize ederler.

Bunlar arasında hücresel solunum, nörotransmitterlerin ve peptit hormonların üretimi, serbest radikallere karşı koruma veya elastin, kolajen ve keratinin düzgün işlevi sayılabilir.

Bakırın insan vücudundaki diğer önemli işlevleri:

• Demir homeostazını korumak için önemlidir, böylece dolaylı olarak kan oluşumuna ve pıhtılaşmaya katkıda bulunur.
• Cildin, bağ dokularının ve kan kılcal damarlarının gücünü korur.
• Doğuştan gelen bağışıklık sisteminin işlevine katkıda bulunur.
• Normal tiroid fonksiyonunu korur.
• Elektron kabul etme veya verme yeteneği nedeniyle serbest radikallerin temizlenmesine katkıda bulunur. Antioksidan ve buna karşılık pro-oksidan özelliklere sahiptir.
• Güçlü bir antimikrobiyal ajandır. Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis ve Bacillus subtillis'e karşı antibakteriyel aktiviteye sahiptir.
• Ayrıca bronşit virüsü, herpes simpleks'e karşı antiviral etkileri vardır.
• Ayrıca spermleri de öldürebilir.

Bakır - alımından atılımına kadar

Bakır temel bir eser elementtir. Yaşam için gereklidir ancak toksik de olabilir.

Bu nedenle vücuttaki seviyelerinin düzenlenmesi gerekli ve önemlidir. Bakırın alımını, dağılımını, tutulmasını ve atılımını düzenleyen homeostatik mekanizmalar söz konusudur.

Emilim

Bakır vücuda esas olarak gıda yoluyla girer.

Emilim ince bağırsak ortamında ve az da olsa midede ya difüzyon yoluyla (özellikle yüksek bakır konsantrasyonlarında) ya da taşıma proteinleri yoluyla (düşük bakır konsantrasyonlarında) gerçekleşir.

Vücuda emilen bakır miktarı diyetteki bakır varlığına bağlıdır. Normal alımlarda diyetteki bakırın %55-75'i emilir.

Bakırın gastrointestinal sistemdeki emilimi esas olarak kimyasal formuna bağlıdır. Cu+2 iyonları bağırsak hücrelerinde Cu+1'e indirgenir, çünkü sadece bu formda hücrelerden geçebilirler.

Bakırın emilimi bazı diyet bileşenlerinden de etkilenebilir.

Bu maddeler bakırın çözünürlüğünü ve dolayısıyla biyoyararlanımını azaltabilir. Örneğin lif, fitatlar, C vitamini veya bazı şekerlerden bahsediyoruz. Sadece aşırı miktarlarda alındıklarında bakır emiliminin azalması riski vardır.

Bazı gıda bileşenleri, çinko ve kadmiyum gibi taşıma proteinlerine bağlanmak için bakır ile rekabet eder.

Tersine, bakırın biyoyararlanımı yüksek protein alımıyla artar.

Dağılım ve metabolizma

Bakır kan dolaşımına karıştıktan sonra hızla ihtiyaç duyulan bölgelere (özellikle enzim üretimi için) dağılır.

Kan hücrelerinden dağılımı ATP7A veya Menkes proteini olarak bilinen bir protein tarafından kontrol edilir. Bakır, kan hücrelerinden taşıma proteini albümin, transkuprein veya amino asitlere bağlanarak taşınır.

Yüksek reaktif yapısı ve vücuda zarar verme riski nedeniyle, bakır hücrelerde serbest iyon olarak bulunmaz, her zaman bağlı bir formda bulunur.

Menkes proteini bakırı Golgi aparatına (protein enzimlerini oluşturduğu yer) ve artan konsantrasyonlarda pelletlere dağıtır.

Pecenum bakır için ana depolama organıdır.

Menke proteini ayrıca bakırın plasenta ve kan-beyin bariyeri boyunca taşınmasında da önemli bir rol oynar. Bu, bebeğin (özellikle beynin) gelişimi için gereklidir.

Bakır karaciğerde seruloplazmin proteinine bağlanır ve kan dolaşımına salınır. Bu bağlanma ve kana salınma süreci yine ATP7B veya Wilson proteini olarak bilinen bir protein tarafından kontrol edilir.

Kandaki bakırın yaklaşık %90'ı seruloplazmine bağlanır ve bakırın ihtiyaç duyulan dokulara taşınmasından seruloplazmin sorumludur.

Vücuttaki toplam bakır içeriği yaklaşık 70-80 mg olup, bu miktarın %10'u kanda, %90'ı ise dokularda bulunur.

Normal koşullar altında en yüksek bakır konsantrasyonları safra, karaciğer, beyin, kalp, kemikler ve böbreklerdedir.

Kan bakır seviyeleri cinsiyete göre biraz değişir, erkeklerde 0,614 ila 0,970 mg/l arasında değişir ve yaşla birlikte artar, kadınlarda ise 0,694 ila 1,030 mg/l arasındadır.

Atılım

Bakır atılımının düzenlenmesi, vücuttaki bakırın homeostazını ve fizyolojik seviyelerini korumak için ana mekanizmadır.

Bakırın vücuttan atılmasının ana yolu karaciğer hücreleri yoluyla safraya geçmesidir (%98'e kadar). Safra daha sonra bağırsaklara atılır ve bakır son olarak dışkı ile atılır.

Bakırın karaciğerden safraya taşınması yine ATP7B proteini (Wilson proteini) tarafından kontrol edilir. Bu protein vücutta aşırı bakır birikimini önler.

Diğer atılım yolları idrar veya mukozal hücre sloughingidir. Ancak, bu yollarla atılan bakır miktarı ihmal edilebilir düzeydedir.

Bakır atılımı nispeten yavaş bir süreçtir (72 saatte sadece %10). Bu nedenle aşırı bakır alımı, sınırlı atılım potansiyeli göz önüne alındığında büyük bir sağlık riski oluşturmaktadır.

Bakırın besinsel kaynakları nelerdir?

Bakır vücuda gıdalar veya ilaçlar ve takviyeler yoluyla girer. Vücut kendi başına bakır sentezleyemez.

İnsan vücudunun bakırı depolamak için özel bir sistemi olmadığından, düzenli aralıklarla alması gerekir.

Bakır içeriği nispeten yüksek olan gıdalar arasında mantar, meyve, sebze (özellikle yeşil yapraklı sebzeler, avokado, yeşil zeytin), tahıllar, fındık, ayçiçeği tohumu, et (özellikle organlar - karaciğer), balık ve deniz ürünleri (kabuklu deniz ürünleri) ve ayrıca karabiber ve kakao bulunur.

Bakırın demir, çinko, molibden, sülfür, selenyum veya C vitamini gibi elementlerle etkileşime girme potansiyeli vardır.

Diyet takviyeleri söz konusu olduğunda, bakır tek bileşenli formda veya multivitamin takviyelerinin bir parçası olarak - en yaygın olarak bakır sülfat olarak - mevcuttur.

Diyet takviyeleri şeklinde bakır takviyesi ihtiyacı her zaman bir doktorla görüşülmelidir. Takviyelerin aşırı kullanımı fizyolojik bakır seviyelerinde bozulmalara yol açar.

Tavsiye edilen günlük bakır alımı nedir?

Veri eksikliği nedeniyle günlük ortalama bakır alımı için öneriler oluşturulmamıştır.

Bununla birlikte, Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi yeterli bakır alımı için değerler yayınlamaktadır. Yeterli alım, gözleme dayalı ortalama bir değerdir ve nüfusun ihtiyaçları için yeterli olduğu varsayılmaktadır.

Buna ek olarak, insanlar için hala tolere edilebilen bir bakır alım üst sınırı da vardır. Bu sınır, olumsuz sağlık etkileri riskinin olmadığı tüm kaynaklardan maksimum uzun vadeli günlük bakır alımını temsil eder.

Yaşa göre yeterli günlük alım miktarı ve bakır alımının üst sınırına ilişkin tablo özeti

Vücuttaki bakır homeostazı bozuklukları

Bakır seviyelerinin fizyolojik aralıkta tutulması, sağlığın korunması ve vücudun düzgün işleyişi için esastır.

Bu bağlamda, homeostazı kolaylaştıran düzenleyici mekanizmalar - özellikle bakır alımının ve atılımının düzenlenmesi - en önemli unsurdur.

Bu mekanizmaların işleyişindeki herhangi bir sapma veya bozukluk, vücutta bakır eksikliğinin veya tam tersine aşırı birikiminin potansiyel bir nedeni olabilir.

Bakır eksikliğinin sonuçları nelerdir?

Bakır eksikliğinin insanlarda nispeten nadir görülen bir durum olduğuna dikkat etmek önemlidir.

Bakır eksikliğinin en yaygın nedenleri düşük besin alımı veya emilim sorunlarıdır.

Böyle bir eksiklik geliştirme riski taşıyan kişiler şunlardır:

• düşük doğum ağırlıklı yeni doğanlar
• inek sütü ile beslenen bebekler
• hamile ve emziren kadınlar
• total parenteral beslenme (damar içine verilen beslenme) alan hastalar
• yeme bozuklukları, malabsorpsiyon sendromu veya Crohn hastalığı olan hastalar
• diyabetli hastalar, kronik alkol kullananlar, vejetaryenler
• düzenli olarak antiasit (mide suyunun asitliğini azaltan ilaçlar) alan kişiler

Bakır eksikliğinin gözle görülebilir veya fark edilebilir belirtileri halsizlik, yorgunluk, pigment kaybı (özellikle saçlarda), deri döküntüleri, düzensiz kalp atışı, düşük vücut ısısıdır.

Sistemik semptomlar arasında kanama ve morarmada artışa yol açan zayıflamış kan damarları, kemik iliği (osteoporoz) ve eklem bozuklukları veya yetersiz tiroid fonksiyonu yer alır.

Ayrıca enfeksiyonlara karşı artan bir duyarlılık (beyaz kan hücrelerinin sayısının azalması nedeniyle) ve kırmızı kan hücrelerinin eksikliği (anemi) vardır.

Hamilelik sırasında yetersiz bakır alımı daha sonra çocukta kalıcı nörolojik ve immünolojik bozuklukların gelişmesine yol açar.

Bakır fazlalığının sonuçları nelerdir?

Bakır vücut için gerekli bir element olmasına rağmen tehlikeli de olabilir. Birikimi birçok olumsuz etkiye yol açar.

Akut ve kronik bakır toksisitesi nispeten nadirdir. Çoğunlukla kazalar, çevresel kirlenme veya doğuştan gelen metabolizma hatalarından kaynaklanır.

Akut bakır doz aşımının belirtileri bulantı, kusma (bazen kanlı), karın ağrısı veya yanması, ağızda metalik tat, mide ve bağırsaklarda tahriş veya iltihaplanma ve sindirim sisteminde kanama gibi sindirim rahatsızlıklarıdır.

Bakır gastrointestinal sistem için güçlü bir tahriş edicidir. Yüksek dozlarda gastrointestinal sistemin mukoza zarında tahrişe ve hasara neden olur ve karakteristik mavi-yeşil renklenmeye neden olur.

Ayrıca deride (ürtiker, döküntü), böbreklerde ve karaciğerde (sarılık) hasara, idrarda kan görülmesine ve solunum problemlerine neden olur.

Sistemik semptomlar arasında uyuşukluk, merkezi sinir sistemi depresyonu, kas hasarı, kan basıncının artması, kırmızı kan hücrelerinin parçalanması ve buna bağlı eksiklik yer alır.

Bakır içeren buharların solunması ağız, göz ve burun mukozasında tahrişin yanı sıra boğaz kuruluğu, ateş, titreme, baş ağrısı ve kas ağrılarına neden olur. Bakır cilde temas ettiğinde alerjik reaksiyonlar meydana gelebilir.

Uzun süreli aşırı bakır alımının belirtileri çoğunlukla bulantı, kusma ve karın ağrısı gibi sindirim sorunlarıdır. Zamanla karaciğer, böbrek ve beyin hasarı, bağışıklık ve kan bozuklukları ortaya çıkar.

Kronik bakır toksisitesi geliştirme riski taşıyan kişiler şunlardır:

• bakır hortum kullanılarak diyalize giren hastalar
• Bakır bazlı pestisitlerle uzun süreli temas halinde olan kişiler
• uzun süreli total parenteral beslenme alan bebekler

Bakır metabolizmasının doğuştan gelen hataları

Vücuttaki bakır metabolizmasındaki kusurlarla ilişkili en yaygın hastalıklar Menkes hastalığı ve Wilson hastalığıdır.

Her ikisi de nadir görülen konjenital bozukluklardır.

Menkes hastalığı, sentezini kodlayan gendeki bir mutasyon nedeniyle ATP7A proteinindeki (Menkes proteini) bir kusurdan kaynaklanır.

Bu protein bakırın kan hücrelerinden kana dağılımını kontrol ettiğinden, eksikliği aynı zamanda vücutta bakır eksikliğine ve buna bağlı olarak bakıra bağlı enzimlerin işlevinin azalmasına neden olur.

Bu, seruloplazmin, sitokrom c oksidaz, tirozinaz gibi enzimleri içerir.

Hastalık ağırlıklı olarak erkek çocukları etkiler ve erken çocukluk döneminde (doğumdan birkaç hafta sonra) kendini gösterir. Hastalığın prognozu olumsuzdur ve hastalar genellikle doğumdan sonraki üç yıl içinde ölürler.

Menkes hastalığı büyüme ve gelişmede (zihinsel dahil) gecikmeye, beyin hasarına, zeka geriliğine ve ciddi nörolojik bozukluklara neden olur. Ayrıca bağ dokularına, kan damarlarına ve kemiklere (kırıklar, osteoporoz) zarar verir.

Belirtiler karakteristik saç görünümü (çok küçük bukleler ve azalmış pigmentasyon - genellikle gri saç), azalmış kas gerginliği, sarkık yüz veya nöbetlerdir.

Bakır metabolizmasının bir diğer doğuştan gelen hatası Wilson hastalığıdır.

Bu, organ ve dokularda bakırın taşınmasının bozulması ve aşırı birikimi ile karakterize ilerleyici bir hastalıktır.

Bu değişikliklerin nedeni, sentezini kodlayan gendeki bir mutasyona bağlı olarak ATP7B proteinindeki (Wilson proteini) bir kusurdur.

Bu protein esas olarak karaciğerde bulunur ve bakırın seruloplazmin proteinine bağlanmasından ve ayrıca bakırın safra yoluyla vücuttan atılmasından sorumludur.

ATP7B proteininin eksikliği karaciğerde serbest bakır fraksiyonlarının birikmesine neden olarak siroza yol açar. Bakır ayrıca beyin, kornea, böbrekler gibi diğer dokularda da birikir.

Bu birikim beyin hasarına, kişilik değişimine, kan pıhtılaşma sorunlarına, anemiye, sinir bozukluklarına, böbrek bozukluklarına veya sarılığa neden olur.

Wilson hastalığının ve dokularda bakır birikiminin karakteristik bir belirtisi, korneanın çevresinde altın-kahverengi bir halkanın - Kayser-Fleischer halkası - oluşmasıdır.

Diğer belirtiler arasında kas güçsüzlüğü, kas sertliği (özellikle kollarda), hareketlerde yavaşlama, baş dönmesi ve vertigo yer alır.

Menkes hastalığının tedavisi intravenöz bakırdan (damar içine enjekte edilen) oluşur. Erken teşhis ve günlük enjeksiyonlar sinir hasarını önleyebilir ve etkilenen hastanın ömrünü uzatabilir.

Wilson hastalığının tedavisinin amacı, gastrointestinal sistem yoluyla bakır alımını ortadan kaldırmaktır. Bu en yaygın olarak aşağıdaki yollarla elde edilir:

• Panzehir olarak çinko verilmesi: Çinko, bağırsak yarıklarındaki taşıma proteinlerine bağlanmak için bakırla rekabet eder ve böylece emilimini engeller.
• D-penisilamin gibi emilemeyen kompleksler halinde bakırı bağlayan şelatlama ajanlarının uygulanması.
• Bakır oranı yüksek gıdaları dışlamak için diyetin değiştirilmesi.

Wilson hastalığının erken teşhisi ve yeterli tedavi ile hastalar, ölümcül Menkes hastalığının aksine normal yaşamlarını sürdürebilirler.

Bakırla ilgili diğer hastalıklar

Bakır homeostazındaki bozukluklar da oksidatif strese ve buna bağlı olarak vücut için zararlı serbest radikallerin oluşumuna neden olur.

Bunların oluşumu Alzheimer hastalığı veya Creutzfeldt-Jakob hastalığı gibi ciddi nörolojik bozuklukların gelişimine katkıda bulunabilir.

Bakır aynı zamanda kanser gelişimiyle de bağlantılıdır. Kan bakır konsantrasyonları genellikle kanser varlığında önemli ölçüde yükselir ve tümörlerin görülme sıklığı, gelişimi, boyutu ve ilerlemesi ile ilişkilidir.

Bakır ile bağlantılı olarak, kanda bakır içeren seruloplazmin enziminin azalması ile karakterize edilen bir bozukluktan da bahsedebiliriz: aseruloplazminemi.

Bu bozukluk bakır metabolizmasında önemli değişikliklere neden olmasa da, karaciğer ve diğer organlarda aşırı ve zararlı demir birikimine neden olur.