Elementi della tavola periodica: Rame, Cu

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Mauro Icardi

Rame: simbolo chimico Cu, numero atomico 29, peso atomico 63,546. Elemento conosciuto praticamente da sempre, se si pensa che in Turchia sono stati rinvenuti oggetti in rame risalenti al 7000 a.C.

Ötzi il corpo mummificato di un uomo risalente al 3200 a.C. ,rinvenuto sulle Alpi , ha come corredo un’ascia con la punta di rame.

E’ un metallo duttile, malleabile, e dopo l’argento è il migliore conduttore di elettricità e di calore. Si può trovare in natura allo stato di rame nativo, oppure sotto forma di sali come il solfuro rameoso o calcosite (Cu2S), solfuro di ferro e rame o calcopirite (CuFeS2), e nei composti quali la cuprite (Cu2O). Il simbolo Cu che lo rappresenta deriva dall’abbreviazione di “Cuprum”, dal greco Kyprios, l’isola di Cipro dai cui giacimenti minerari si estraeva il metallo.

I principali paesi produttori di rame sono CILE (Produzione mineraria: 5.5 milioni di tonnellate), PERÙ (Produzione mineraria: 2,3 milioni di tonnellate). Il Perù ha sorpassato la Cina, diventando il secondo più grande produttore del mondo. Nel futuro è possibile che la produzione di rame del paese possa aumentare ulteriormente, CINA (Produzione mineraria: 1,74 milioni di tonnellate), STATI UNITI (Produzione mineraria: 1,41 milioni di tonnellate).

Il rame si utilizza nel processo cuproammoniacale per la produzione di seta artificiale, ed è usato come anticrittogamico. Io ricordo molto bene la preparazione della poltiglia bordolese da spruzzare sulle viti con l’irroratrice a spalla. Nelle estati trascorse dai nonni in Monferrato, ascoltavo con curiosità ed interesse le conversazioni relative alla coltivazione della vite, che si svolgevano a volte sulla piazza principale del paese. La poltiglia bordolese è il rimedio più antico contro la peronospora: per ottenerla si fa disciogliere 1 hg di solfato di rame in 10 litri di acqua, quindi si aggiunge 1 hg di calce spenta in polvere. Il prodotto va tenuto agitato e irrorato subito, altrimenti la calce, in sospensione, decanta sul fondo del recipiente. Oggi si preferiscono prodotti già pronti, in polvere bagnabile o allo stato colloidale, a base di ossicloruro di rame; possono essere mescolati allo zolfo e costituire così un rimedio anche contro l’oidio. Io però ricordo i contenitori all’inizio dei filari, con un lungo bastone per il mescolamento della sospensione, e l’utilizzo ancora per buona parte degli anni 70.

Del rame si fa presto esperienza, anche semplicemente togliendo la copertura isolante di un filo elettrico, oppure perché in qualche casa di campagna è usuale vedere pentole e tegami di rame, che in qualche caso sono diventati elementi di arredo. Nel tempo le pentole in rame sono state progressivamente abbandonate, in quanto la possibile solubilizzazione del rame da parte di acidi organici contenuti negli alimenti, poteva dar luogo ad intossicazioni.

Ma le notizie di cronaca ci hanno anche parlato dei furti di rame, tanto che è stato istituito presso il dipartimento della Pubblica sicurezza, direzione centrale della Polizia criminale, l’osservatorio nazionale su questo fenomeno. Negli ultimi anni i furti sono tendenzialmente diminuiti. Ricordo che invece erano frequenti negli anni 2008-2009 periodo che molti osservatori ed analisti fanno coincidere con l’inizio della crisi economica attuale. L’incremento dei prezzi delle materie prime, iniziato nei primi mesi del 2008 che vide salire il prezzo del petrolio al valore record di 147$ al barile il giorno 11 luglio 2008, la crisi alimentare mondiale e l’aumento del prezzo del grano, un’elevata inflazione globale, la minaccia di una recessione provocarono l’inizio di questo fenomeno.

Iniziarono furti di rame nei cimiteri, nelle sottostazioni elettriche. Si rimuovevano le guaine isolanti dai cavi elettrici, in qualche caso anche bruciandoli, con ovvie emissione di fumi tossici. La stabilizzazione della produzione, ed il calo conseguente del prezzo, oltre a maggiori controlli da parte delle forze dell’ordine hanno diminuito il fenomeno, che però non è stato eliminato completamente. Su un impianto di grosse dimensioni gestito dalla società per la quale lavoro, si è resa necessaria l’istituzione di un servizio di sorveglianza, dopo che si erano verificati ben tre fermi impianto a causa dei furti. Situazioni simili si sono verificate sulle linee ferroviarie.

Episodi di questo genere devono farci riflettere: la terra non può essere sovrasfruttata, anche per quanto riguarda l’estrazione di minerali. Le nuove tecnologie estrattive non potranno prescindere da un uso più attento e consapevole delle risorse. E anche le nostre abitudini personali dovranno necessariamente conformarsi alla constatazione (forse per molti non così semplice), che anche gli elementi chimici in futuro potranno diventare scarsi, o per meglio dire non più economicamente sfruttabili. Con tutte le conseguenze del caso.

L’andamento del mercato del rame può esser preso come termometro della situazione politico-economica internazionale, ma risente notevolmente anche di manovre speculative. Il prezzo infatti è influenzato non solo dal tenore del minerale e dai costi d’impianto, ma anche dalla situazione politica internazionale. Inoltre a periodi di scarsa disponibilità seguono periodi in cui le scorte si accumulano. Dal punto di vista della provenienza, il 60% del rame proviene dalle miniere; il restante 40% è ricavato dal riciclo dei rottami. I giacimenti da cui si estrae il metallo hanno un tenore medio dell’1,5%; sono quindi necessarie grandi operazioni di scavo, di concentrazione e di arricchimento. Per quanto riguarda il recupero i rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche potrebbero diventare delle vere e proprie miniere urbane o urban mining; basti pensare che da una tonnellata di schede elettroniche, si possono ricavare più di 2 quintali di rame.

Il rame è un normale componente dell’organismo umano. Un uomo adulto ne contiene da 70 a 180 mg. Questo metallo svolge un importante ruolo nella formazione del tessuto nervoso, osseo e connettivo, ed e presente in molti enzimi.

Dal punto di vista ambientale il rame è un metallo frequente nel regno animale e vegetale. Il catione monovalente (Cu+)) è parte integrante del pigmento respiratorio dei molluschi, l’emocianina.

Nelle acque superficiali la concentrazione di rame è normalmente di poco inferiore ad 1 mg/lt. Il rame monovalente in acqua viene rapidamente ossidato a rame bivalente (Cu++) che in gran parte viene adsorbito su solidi in sospensione o sedimenti.

Il rame è un elemento pericoloso per le pecore, che vanno soggette ad avvelenamento da questo metallo. Un episodio di questo genere è narrato dal veterinario inglese James Herriot in uno dei suoi libri (“Beato tra le bestie”) pubblicato in Italia nel 1977.

http://www.interno.gov.it/it/ministero/osservatori/osservatorio-nazionale-sui-furti-rame

https://copperalliance.it/industria-rame/dove-si-trova/

Una rappresentazione moderna del ciclo del rame

An ‘‘anthrobiogeochemical’’ copper cycle, from Earth’s core to the Moon, combining natural biogeochemical and human anthropogenic stocks and flows is derived for the mid-1990s. Although some aspects of the quantification have moderate to high uncertainty, the anthropogenic mining, manufacturing, and use flows (on the order of 104 Gg Cu/yr) clearly dominate the cycle. In contrast, the natural repositories of Earth’s core, mantle, and crust, and of the Moon, hold much higher stocks of copper (>1010 Gg) than do anthropogenic repositories (<106 Gg). The results indicate that the present anthropogenic rate of copper extraction exceeds the natural rate of renewal by 􏰁106.

Citation: Rauch, J. N., and T. E. Graedel (2007), Earth’s anthrobiogeochemical copper cycle, Global Biogeochem. Cycles, 21, GB2010, doi:10.1029/2006GB002850.

Attività fisiologica del rame e morbo di Alzheimer.

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo.

a cura di Luigi Campanella, ex presidente SCI

Come elemento essenziale in tracce il rame è un componente  funzionale di varie importanti proteine intracellulari ed extracellulari e di enzimi come superossido dismutasi (che trasforma i radicali liberi in perossido di idrogeno), citocromo ossidasi, metallotioneina, ceruloplasmina, ferrossidasi II, monoaminossidasi Sebbene il rame sia frequentemente indicato come metallo tossico perché catalizza la formazione di specie reattive dell’ossigeno attraverso la sua partecipazione alla reazione di Fenton o per la sua formazione di complessi tossici, questo elemento in tracce è importante per mantenere l’omeostasi nel sistema nervoso centrale.

Il rame legato alle proteine agisce come un cofattore o come un gruppo prostetico; in particolare i cuproenzimi rame, zinco – superossido dismutasi (Cu,Zn-SOD) e la ceruloplasmina sono importanti per preservare lo stato redox intracellulare ed extracellulare e per la protezione dal danno ossidativo. Dal momento che queste proteine dipendono dalla presenza di ioni rame e sono i principali sistemi antiossidanti nel cervello, è probabile che la somministrazione di rame ad animali possa essere neuroprotettiva, sotto certe condizioni sperimentali, attraverso l’attivazione di cuproproteine o l’aumentata emivita di apoproteine . Il rame è necessario all’organismo per utilizzare il ferro nella sintesi dell’emoglobina dal momento che la la citocromo oxidasi, un enzima necessario per la produzione del sangue,richiede la presenza del rame, la sua carenza può quindi provocare anemia.
È anche uno dei più importanti antiossidanti del sangue e previene l’irrancidimento degli acidi grassi polinsaturi e aiuta la membrana cellulare a rimanere sana. È necessario per tenere uniti collagene ed elastina, per la produzione di melanina e per il metabolismo energetico. Contribuisce alla conversione dell’aminoacido tirosina in un pigmento scuro (melanina) che colora i capelli e la pelle. Infatti attraverso l’enzima tirosinasi catalizza la formazione della melanina e attraverso la lisil-ossidasi ha un ruolo importante nella formazione del collagene, che è la proteina principale che si trova nella nostra pelle. Oltretutto il collagene è presente anche nelle ossa: alcune ricerche evidenziano che fratture, anomalie scheletriche e osteoporosi sono più frequenti se vi è carenza di rame. Partecipa ai processi di cicatrizzazione.

Function and Regulation of Human Copper-Transporting  Physiol Rev 87: 1011–1046, 2007; doi:10.1152/physrev.00004.2006ATPases SVETLANA LUTSENKO, NATALIE L. BARNES, MEE Y. BARTEE, AND OLEG Y. DMITRIEV

Function and Regulation of Human Copper-Transporting Physiol Rev 87: 1011–1046, 2007; doi:10.1152/physrev.00004.2006ATPases SVETLANA LUTSENKO, NATALIE L. BARNES, MEE Y. BARTEE, AND OLEG Y. DMITRIEV

È coinvolto nella funzionalità del sistema immunitario.
È necessario per la sintesi dei fosfolipidi, sostanze essenziali nella formazione delle membrane protettive della mielina che circondano le fibre nervose. Enzimi a base rame intervengono nella sintesi dei neurotrasmettitori, i messaggeri chimici che permettono le comunicazioni attraverso le cellule nervose. Partecipa alla produzione del neurotrasmettitore noradrenalina.
Ha un ruolo nel processo di ossidazione della vitamina C e collabora con questa vitamina alla formazione dell’elastina, una componente fondamentale delle fibre elastiche dei muscoli del corpo; è necessario per la formazione di una buona struttura ossea. È necessario anche per la produzione dell’RNA.
Attraverso la superossido-dismutasi, combatte l’ossidazione cellulare, aiutando a neutralizzare i radicali liberi che altrimenti causerebbero danni alle cellule stesse.
La capacità di assorbimento del rame viene ridotta dalla presenza di zinco.
La carenza di rame  provoca sintomi simili a quelli da carenza di ferro dei quali il più evidente è l’anemia. La carenza di rame ha notevoli ripercussioni su certi tipi di cellule, come i macrofagi e i neutrofili. La funzionalità del sistema immunitario è stata studiata in bambini carenti di rame, prima e dopo la cura. È stato rilevato che la attività dei fagociti (cellule che inglobano materiale estraneo) è aumentata dopo l’assimilazione di rame. Tra gli effetti collaterali dovuti alla carenza di rame si registrano anche l’ingrossamento cardiaco, le arterie con muscolatura liscia degenerata e aneurismi alle arterie ventricolari e coronariche.
Un eccesso di rame produce irregolarità nelle mestruazioni, perdita di capelli e insonnia e abbassamento della quota di zinco presente.
Il fabbisogno giornaliero nell’adulto è di circa 2-3 mg.
Le fonti naturali sono: carne in genere, noci, cereali e pane integrale, legumi.
Il rame è un minerale in traccia presente in tutti i tessuti dell’organismo in quantità che vanno dai 75 ai 100 mg. Durante la crescita la percentuale più alta si trova nei tessuti in via di sviluppo.

Copper_metabolism
Il rame influenza anche il metabolismo del colesterolo: adulti sottoposti ad una dieta povera di rame hanno registrato un aumento dei livelli del colesterolo LDL (quello ‘cattivo’) e una diminuzione del colesterolo HDL (quello ‘buono’). L’uso del rame come catalizzatore per saggiare la resistenza delle LDL alle modificazioni ossidative in presenza di antiossidanti è significativamente dovuta all’azione di ione nella promozione dell’ossidazione delle lipoproteine in due modi: 1) al livello della porzione proteica; 2) al livello della porzione lipidica decomponendo gli idroperossidi lipidici preesistenti per dare alcossilradicali che iniziano ulteriore perossidazione lipidica. Il rame attivo redox è stato rivelato nelle lesioni aterosclerotiche indicando che può agire anche come proossidante e come agente aterogenico.
Basse assunzioni di rame influenzano negativamente il corretto metabolismo del glucosio e la pressione sanguigna.
Il rame è anche necessario durante la gravidanza. Il feto dipende completamente dalla madre per il suo fabbisogno di rame. Il feto accumula rame alla velocità di 0,05 mg/giorno (soprattutto nell’ultimo trimestre) e alla nascita ha mediamente 15 mg di rame, di cui più della metà immagazzinata nel fegato. Queste riserve sono importanti nella primissima infanzia, quando l’assunzione di rame è relativamente bassa. Gran parte del restante rame si trova nel cervello. Per i neonati, il rame si trova nel latte materno. La concentrazione media di rame nel latte materno è 0,32 mg/litro; sebbene questa concentrazione sia più bassa rispetto al latte artificiale, il rame del latte materno viene assorbito meglio essendo maggiormente biodisponibile. A dimostrazione dell’importanza del rame, il latte artificiale per i neonati prematuri arriva a contenere fino a 1-2 mg/litro: questo è necessario poiché hanno avuto meno tempo per accumulare rame durante la gestazione.
La citocupreina (proteina citoplasmatica contenente rame) è una famiglia di metalloproteine distribuite nelle cellule e nei tessuti degli eritrociti (eritrocupreina), del fegato (epatocupreina) e del cervello (cerebrocupreina).
Giunge ora dall’Ospedale Fatebene fratelli di Roma una notizia importante che riguarda questo metallo: attraverso una misura della concentrazione del rame nel sangue si può prevedere in persone che presentino qualche segnale di declino cognitivo se siano avviate a contrarre il morbo di Alzheimer. La determinazione riguarda il rame libero,cioè non complessato (per le attività antiossidanti nell’uomo i complessi del rame con gli antiossidanti endogeni risultamo più attivi delle stesse molecole antioosidanti libere) che può raggiungere il cervello e danneggiarlo.Lo studio di verifica pubblicato su Annals of Neurology riguarda 140 pazienti con qualche iniziale problema di memoria. Sotto accusa, secondo l’articolo, sarebbe la capacità di questo metallo di stimolare la produzione di una proteina tossica, la beta-amiloide, e impedirne lo smaltimento. (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ana.24136/abstract)*

In condizioni normali, la beta-amiloide viene rimossa dal cervello grazie all’azione di un’altra proteina, denominata proteina-1, collegata al recettore della lipoproteina (lipoprotein receptor-related protein 1, o LRP1) che si trova nell’epitelio dei capillari che arrivano al cervello. Legandosi alla beta-amiloide che si trova nel tessuto cerebrale, la LRP1 ne consente il trasporto all’interno dei vasi sanguigni e il successivo smaltimento. Se questo processo viene alterato, l’esito ultimo è l’accumulo della beta-amiloide è la formazione di placche nel sistema nervoso, caratteristiche della malattia di Alzheimer.

* Value of serum nonceruloplasmin copper for prediction of mild cognitive impairment conversion to Alzheimer disease

Rosanna Squitti PhD  et al.    Annals of Neurology    Volume 75, Issue 4, pages 574–580, April 2014

I metalli e lo stress ossidativo: il rame

a cura di Luigi Campanella

rameIl nostro organismo ha sviluppato nella sua evoluzione dei metodi di difesa molto complessi e delicati, ma queste difese non sono sempre efficaci al 100%, in particolare nell’eliminare i radicali liberi dall’organismo; esistono infatti delle situazioni, patologiche e non, in cui la produzione di radicali liberi aumenta in modo tale che la “barriera” di difese antiossidanti di ciascun individuo non è più in grado di neutralizzarli: si creano le condizioni di stress ossidativo. Il perdurare del rischio ossidativo, dovuto a queste molecole altamente reattive, può determinare delle reazioni a carico delle strutture cellulari che innescano processi di invecchiamento su tutti i tessuti (e che generano, tra l’altro, malattie della pelle, infiammazioni, perdita di elasticità dei vasi sanguigni e persino tumori), non immediatamente visibili, ma che si manifestano nel corso tempo. Sono sempre più numerosi gli studi di tecniche analitiche finalizzate alla determinazione del grado di stess ossidativo dell’organismo, attraverso la rilevazione della quantità di radicali liberi presenti nel sangue o in altri liquidi biologici. Proprio da questi studi è emersa una stringente correlazione tra l’aumento di radicali liberi e la presenza di diversi fattori scatenanti quali il fumo di sigaretta, lo stress psico-fisico, l’inquinamento ambientale, l’assunzione di farmaci, malattie (allergie, infiammazioni, infezioni, ipertensione, diabete, ecc.), l’eccessiva esposizione solare, regimi alimentari non bilanciati e diete dimagranti drastiche, e anche un’attività fisica molto intensa, inoltre l’uso della pillola contraccettiva e gli estrogeni utilizzati durante la menopausa. In tutti questi casi quindi si rende utile l’apporto esterno di agenti antiossidanti in grado di disattivare o stabilizzare i radicali liberi prima che attacchino la cellula, senza dimenticare che anche normali condizioni di salute non mettono completamente al riparo dallo stress ossidativo. L’efficienza del sistema antiossidante dell’organismo diminuisce fisiologicamente con l’età, e ciò conduce ad un aumento del rischio di patologie età-dipendenti.

Le sostanze vegetali rappresentano la principale fonte di sostanze antiossidanti, non solo per il loro contenuto vitaminico, ma soprattutto per la presenza di miscele complesse e uniche di composti chimici, come i flavonoidi e i polifenoli. Una dieta ricca di frutta e verdura può ridurre il rischio di patologie croniche e degenerative, non tanto in relazione alle vitamine contenute, ma al fitocomplesso di antiossidanti e all’azione concentrata di diversi composti chimici. Il rame, talvolta indicato come antiossidante, non possiede di per sé questa attività, ma è necessario per garantire la funzionalità dei sistemi antiossidanti dell’organismo; in bassissime concentrazioni (tracce) è necessario allo svolgersi delle normali funzioni metaboliche, ma è tossico a dosaggi superiori.

Il rame, grazie ai suoi due stati ossidativi, partecipa all’attività di metalloenzimi che trasferiscono elettroni (ossidasi): citocromo-ossidasi, tioloossidasi, DOPA ossidasi e superossido dismutasi. Risulta di conseguenza un elemento essenziale per il metabolismo energetico a livello cellulare, per la produzione di tessuto connettivo e per la sintesi di peptidi neuroattivi (catecolamine, encefaline). Partecipa alla catena respiratoria, nterviene nella sintesi dell’emoglobina (con il ferro) e nell’attività di cheratinizzazione e pigmentazione dei capelli e della cute. Ha inoltre influenza sulla funzionalità cardiaca. Il contenuto totale nell’organismo varia da 50 a 120 mg di cui 40% nei muscoli, 15% nel fegato, 10% nel cervello, 10% nel sangue ed il restante nel cuore e nei reni.

Il rame ingerito come solfato di rame incomincia ad essere tossico a partire da 10 mg/die. L’assunzione di rame con gli alimenti è molto meglio tollerata, ed è stato suggerito che la soglia di tolleranza  possa essere aumentata a 35 mg. In attesa di ulteriori verifiche le raccomandazioni europee suggeriscono di mantenere la soglia di tossicità a 10 mg/die (Commission of the european Communities, 1993).

Function and Regulation of Human Copper-Transporting  Physiol Rev 87: 1011–1046, 2007; doi:10.1152/physrev.00004.2006ATPases SVETLANA LUTSENKO, NATALIE L. BARNES, MEE Y. BARTEE, AND OLEG Y. DMITRIEV

Function and Regulation of Human Copper-Transporting Physiol Rev 87: 1011–1046, 2007; doi:10.1152/physrev.00004.2006ATPases
SVETLANA LUTSENKO, NATALIE L. BARNES, MEE Y. BARTEE, AND OLEG Y. DMITRIEV

Il rame è contenuto in maggiori quantità nel fegato e nel rene, nei molluschi ed in alcuni frutti (avocado, noci, nocciole, uva secca). In genere, una dieta equilibrata fornisce quantità adeguate di rame.

In Italia i livelli di ingestione giornaliera sono compresi tra 3 e 4.5 mg per persona al giorno (con punte di 5.3 mg per giorno in Lombardia). Gli alimenti che risultano le maggiori fonti di rame in Italia sono gli amilacei, la frutta, le carni, il pesce e le uova. Per i bambini, le raccomandazioni sono calcolate con metodo fattoriale sulla base del contenuto tissutale (1.38 microgrammi/g), delle perdite endogene e dell’assorbimento, stimando  nel 50% della quota ingerita. Si raccomandano livelli di ingestione che vadano da 30 microgrammi/kg/die per bambini di 1-6 anni a 18 microgrammi/kg/die per adolescenti di 15-18 anni di età (Commission of the european Communities, 1993).

Model for intestinal Cu absorption and peripheral distribution. From the following article Mechanisms for copper acquisition, distribution and regulation Byung-Eun Kim, Tracy Nevitt & Dennis J Thiele Nature Chemical Biology 4, 176 - 185 (2008) Published online: 15 February 2008 doi:10.1038/nchembio.72

Model for intestinal Cu absorption and peripheral distribution.
From the following article
Mechanisms for copper acquisition, distribution and regulation
Byung-Eun Kim, Tracy Nevitt & Dennis J Thiele
Nature Chemical Biology 4, 176 – 185 (2008) Published online: 15 February 2008
doi:10.1038/nchembio.72

I neonati prematuri di peso inferiore a 1500 g necessitano di maggiori apporti di rame, poiché non si è verificato l’accumulo di rame che copre normalmente il fabbisogno del bambino fino all’epoca dello svezzamento. Il livello raccomandato da un gruppo di esperti dell’OMS è di 80 microgrammi/kg/die.

In gravidanza si pensa che l’aumento del fabbisogno legato al feto sia ampiamente soddisfatto dagli alimenti metabolici materni. Non è pertanto necessario raccomandare assunzioni più elevate di quelle dell’adulto.

Il latte umano è particolarmente ricco di rame (0.22 mg/dl); durante l’allattamento si verifica un aumento dell’apporto di 0.3 mg/die per la produzione di 750 ml di latte al giorno, stimato nel 50% la quota assorbita dalla dieta.

Negli adulti, studi metabolici di bilancio non forniscono dati conclusivi sui fabbisogni di rame. Sembra però che il bilancio possa essere raggiunto  con quantità di circa 1.2 mg/die.

L’escrezione del rame viene attraverso le urine, il sudore, la bile. Il circolo enteroepatico e la modulazione dell’assorbimento intestinale concorrono al mantenimento dell’omeostasi dell’elemento.

Stati di carenza in rame sono stati osservati nell’infanzia in neonati pretermine, in lattanti alimentati con latte vaccino non modificato, in bambini malnutriti. Nell’adulto si rivelano casi di carenza in soggetti in nutrizione parenterale totale, nella malnutrizione proteico-energetica, in soggetti con dieta ricca di zinco e povera di proteine e con dieta particolarmente ricca di fibre.

Un’alterazione genetica con un alterato assorbimento e trasporto del rame è presente nella sindrome di Menkes, caratterizzata da un grave stato di carenza. Le manifestazioni carenziali sono: neutropenia, leucopenia, anormalità scheletriche (grave osteoporosi e fratture patologiche anche nell’infanzia), aumento della suscettibilità alle infezioni, soprattutto di tipo respiratorio, anemia nelle forme prolungate e severe. La carenza di rame può essere rilevata da basse concentrazioni plasmatiche di rame e di ceruloplasmina.

Non sono noti casi di tossicità di rame se non per ingestione volontaria o per accidentale contaminazione di bevande. Gli effetti della tossicità acuta sono l’emolisi intravascolare, la necrosi epatocellulare ed alterazioni a carico del tubolo renale. In caso di esposizione cronica a bevande contaminate da parte di tubazioni o di recipienti il rame si accumula nel fegato, provocando necrosi epatocellulare, insufficienza e cirrosi epatiche; sono particolarmente suscettibili neonati e bambini. L’assorbimento del rame introdotto con gli alimenti avviene al livello del tenue, tramite il legame con una metallotioneina; la quota assorbita è stimata tra il 35 e il 70%. L’assorbimento è favorito in condizioni di pH acido, è inibito dai fitati, dal calcio, da altri oligoelementi, in particolare dallo zinco, il cui metabolismo è legato a quello del rame.

ceruloplasminaIl rame viene trasportato in circolo per la maggior parte legato alla ceruloplasmina (90-95%): la concentrazione plasmatica normale è di circa 100  microgrammmi/dl. La ceruloplasmina partecipa all’ossidazione di numerosi substrati tra cui l’adrenalina, la serotonina, l’ascorbato, il Fe2+ (ossidato a Fe3+), il Mn+2 (ossidato a Mn+3), potrebbe inoltre agire da “scavenger” nei confronti dei radicali liberi nel plasma.

È stata valutata l’influenza del rame ione sulla capacità antiox; così nel caso di un antiossidante endogeno, il glutatione, e di tre esogeni, l’acido ascorbico (naturale), il trolox (analogo sintetico di un antiossidante naturale), il n-propilgallato (sintetico), attraverso la determinazione delle costanti di formazione dei complessi antiossidante/rame, si è cercato di interpretare il ruolo del metallo.

acido ascorbico

acido ascorbico

glutatione

glutatione

n-propil-gallato

n-propil-gallato

trolox

trolox

Gli antiossidanti citati sono leganti polidentati e coordinano il rame con formazione di complessi. La stabilità di questi complessi è definita quantitativamente dai valori delle costanti di formazione K. I valori di K sono stati determinati sperimentalmente, a 25 °C, in

presenza di perclorato di sodio 1M (elettrolita di supporto), con il metodo della voltammetria ciclica, seguendo una procedura classica riportata in letteratura. I complessi tra mole di rame ione e moli di agente chelante sono rispettivamente, 1:3 per l’acido ascorbico, 1:2 per il glutatione, 1:4 per il n-propilgallato, 1:2 per il trolox. Il rame è coordinato attraverso gli atomi di zolfo, di azoto del gruppo amminico, dell’ossigeno dei gruppi carbossilici del glutatione ed attraverso gli atomi di ossigeno dei gruppo ossidrilici e carbossilici di acido ascorbico, n-propilgallato, trolox. Gli alti valori di K (≥ 1010) indicano la formazione di complessi stabili a struttura ciclica. Peraltro si rileva che la scala del potere antiossidante e quella della stabilità dei complessi vanno nello stesso ordine e che i due antiossidanti più forti sono caratterizzati da un minore valore del rapporto metallo/legante.

L’effetto del rame sulla capacità antiossidante degli antiossidanti considerati risulta positivo: infatti i complessi risultano più antiossidanti dei complessanti da soli. Il rame ione, aggiunto alle soluzioni degli antiossidanti ad una concentrazione ≥ 10-3 mol/L, influenza – con correlazione lineare – la capacità antiossidante. Gli effetti più rilevanti si manifestano sugli antiossidanti esogeni n-propilgallato (sintetico) e acido ascorbico (naturale). Non appare una correlazione fra la stabilità dei complessi e l’incremento del potere antiossidante. Le differenze di stabilità sono relativamente modeste, ma se si considerano il trolox ed il n-propilgallato i cui complessi con il rame sono rispettivamente il più debole ed il più stabile fra quelli formati si vede che il rapporto massimo rmax fra la capacità antiossidante dopo e prima dell’aggiunta del rame è per entrambi intorno a 6. È quindi da prevedere che è sufficiente una complessazione mediamente stabile (K = 1010) per garantire una stabilità all’antiossidante e quindi una sua maggiore attività.

Antiossidante

Capacitò Antiossidante

rmax

[Sale di rame]=0 [Cu(NO3)2•3H20]=10-2 mol/L [CuSO4)
=10-2 mol/L
[CuCl2•2H20]
=10-2 mol/L
Acido Ascorbico 1.00 6.343 4.693 3.959 6.343
Glutatione 0.298 2.210 1.127 5.652 18.966
n-propilgallato 1.822 7.921 7.045 11.063 6.071
Trolox 1.020 2.948 5.793 1.694 5.679

per approfondire: http://it.wikipedia.org/wiki/Rame

http://en.wikipedia.org/wiki/Copper_in_health

Judith R Turnlund, Human whole-body copper metabolism Am J Clin Nutr May 1998 vol. 67 no. 5 960S-964S  scaricabile da http://ajcn.nutrition.org/content/67/5/960S.full.pdf+html