Cobre: Efectos en el cuerpo humano. ¿Por qué es importante? ¿Qué principios de ingesta deben seguirse?

El cobre es un oligoelemento esencial que forma parte integrante de los procesos biológicos del cuerpo humano. ¿Cuál es la importancia del cobre y cuál es su función? ¿Qué alimentos son fuente de cobre y cuándo debo limitar su consumo?

¿Qué sabemos sobre el cobre?

El cobre es un elemento natural presente en nuestro entorno en cantidades mínimas, sobre todo en el suelo, la vegetación, el agua y la atmósfera.

Se conoce con el nombre químico Cu, derivado de la palabra latina cuprum, que procede del nombre de la isla de Chipre, donde se extrajo cobre por primera vez.

El cobre es un elemento del grupo 11 de la tabla periódica de los elementos químicos y se encuentra en el 4º periodo.

Es uno de los metales nobles, al igual que los otros elementos de este grupo: el oro y la plata.

En estado puro, el cobre es de color marrón rojizo con un brillante lustre metálico. Es uno de los pocos metales cuyo color natural es distinto del gris o el plateado.

Es blando, maleable y dúctil, tiene una gran conductividad térmica y eléctrica (la segunda más alta después de la plata) y no reacciona con el agua.

No reacciona con el agua. Sin embargo, reacciona con el oxígeno del aire mediante una lenta reacción para formar una capa de óxido de cobre marrón, que protege al cobre de la corrosión.

Al cabo de unos años, empieza a formarse una capa verde de óxido de cobre en la superficie del cobre, que suele verse en estructuras de cobre antiguas, como por ejemplo la Estatua de la Libertad.

Resumen tabular de la información química y física básica sobre el cobre

En la naturaleza, el cobre es uno de los pocos metales que se presenta en su forma natural, puro y directamente utilizable.

También se encuentra como parte de muchos minerales en forma de sulfuros de cobre (calcopirita, digenita, bornita, covelina, calcosina), sulfosoles (enargita) y carbonatos de cobre (azurita, malaquita).

El hecho de que el cobre se presente en su forma original es también la razón por la que fue conocido y utilizado por las primeras civilizaciones. La historia del uso del cobre se remonta al 9 000 a.C.

Los mayores yacimientos de cobre se encuentran en Chile, Estados Unidos, Perú, Zambia y el Congo.

El cobre para fines industriales se extrae principalmente de minerales de cobre y, en segundo lugar, mediante un proceso de reciclado.

En la actualidad, el cobre se utiliza principalmente en la industria eléctrica (como componente de alambres y cables), donde se aprovechan sus propiedades conductoras.

Se utiliza en la fabricación de monedas, joyas, tuberías de agua, en metalurgia para la producción de aleaciones (bronce, latón) y en arquitectura.

También es un componente de productos agrícolas (fertilizantes, aditivos para piensos) y conservantes de la madera (propiedades antifúngicas). Se utiliza para purificar el agua (a partir de algas) o como pigmento.

¿Cuáles son los usos médicos del cobre?

En medicina, el cobre encuentra un abanico de usos realmente amplio, principalmente por sus efectos contra bacterias, mohos, ácaros y también por sus propiedades desinfectantes.

Por lo tanto, se utiliza como componente de muchos materiales médicos, dispositivos, preparados, etc.

Podemos dar varios ejemplos del uso del cobre en el ámbito médico:

• Parte de un revestimiento con efecto antibacteriano para la cicatrización de heridas
• Ginecología - dispositivos intrauterinos con efecto anticonceptivo
• Odontología - parte de cemento dental, fabricación de puentes y coronas
• Composición de aerosoles nasales con efecto desinfectante
• Tratamiento de la artritis reumatoide
• Desinfección de áreas, superficies o ropa en instalaciones sanitarias - prevención de infecciones nosocomiales
• Componente de textiles - calcetines para prevenir infecciones fúngicas, así como colchones, cubrecolchones, almohadas o alfombras con efecto antiácaros
• Cremas y ungüentos cosméticos
• Componente de superficies y envases en la industria alimentaria (preparación, almacenamiento y transporte de alimentos)
• Mascarillas respiratorias con efecto antivírico

Antiguamente, el cobre se utilizaba en Egipto y Siria como antiparasitario, antivomitivo o astringente.

¿Conoce la función biológica del cobre?

El cobre es el tercer oligoelemento más abundante en el cuerpo humano después del hierro y el zinc.

Se encuentra en el organismo principalmente en la forma oxidada de Cu+2 - ion cobre o, en menor medida, en la forma reducida de Cu+1.

Desempeña un papel importante en muchos procesos fisiológicos y bioquímicos del organismo como cofactor de enzimas clave.

Estas enzimas también intervienen en un gran número de procesos enzimáticos del organismo, ya que los catalizan.

Entre ellos se encuentran la respiración celular, la producción de neurotransmisores y hormonas peptídicas, la protección contra los radicales libres o el correcto funcionamiento de la elastina, el colágeno y la queratina.

Otras funciones importantes del cobre en el cuerpo humano:

• Es importante para mantener la homeostasis del hierro, contribuyendo así indirectamente a la formación y coagulación de la sangre.
• Mantiene la resistencia de la piel, los tejidos conjuntivos y los capilares sanguíneos.
• Contribuye al funcionamiento del sistema inmunitario innato.
• Mantiene la función tiroidea normal.
• Debido a su capacidad para aceptar o ceder electrones, contribuye a la eliminación de radicales libres. Tiene propiedades antioxidantes y, a su vez, prooxidantes.
• Es un potente agente antimicrobiano. Tiene actividad antibacteriana contra Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis y Bacillus subtillis.
• También tiene efectos antivirales contra el virus de la bronquitis y el herpes simple.
• También puede matar el esperma.

Cobre: de la ingesta a la excreción

El cobre es un oligoelemento esencial para la vida, pero también puede ser tóxico.

Por lo tanto, la regulación de sus niveles en el organismo es necesaria e imprescindible. Intervienen mecanismos homeostáticos que regulan la captación, distribución, retención y excreción del cobre.

Absorción

El cobre entra en el organismo principalmente a través de los alimentos.

La absorción se produce en el entorno del intestino delgado y, en menor medida, en el estómago, ya sea por difusión (especialmente a altas concentraciones de cobre) o a través de proteínas transportadoras (a bajas concentraciones de cobre).

La cantidad de cobre que absorbe el organismo depende de la presencia de cobre en la dieta. En una ingesta normal, se absorbe entre el 55 y el 75% del cobre de la dieta.

La absorción de cobre en el tracto gastrointestinal depende principalmente de su forma química. Los iones Cu+2 se reducen a Cu+1 en las células intestinales porque sólo en esta forma son capaces de atravesar las células.

La absorción del cobre también puede verse influida por determinados componentes de la dieta.

Estas sustancias pueden reducir la solubilidad del cobre y, por tanto, su biodisponibilidad. Hablamos, por ejemplo, de la fibra, los fitatos, la vitamina C o determinados azúcares. Sólo existe riesgo de que se reduzca la absorción de cobre si se toman en cantidades excesivas.

Algunos componentes de los alimentos compiten con el cobre por unirse a las proteínas transportadoras, como el zinc y el cadmio.

Por el contrario, la biodisponibilidad del cobre aumenta con una ingesta elevada de proteínas.

Distribución y metabolismo

Una vez absorbido en el torrente sanguíneo, el cobre se distribuye rápidamente a los lugares donde se necesita (especialmente para la producción de enzimas).

Su distribución desde las células sanguíneas está controlada por una proteína conocida como ATP7A o proteína de Menkes. El cobre se transporta desde las células sanguíneas uniéndose a la proteína de transporte albúmina, transcupreína o aminoácidos.

Debido a su naturaleza altamente reactiva y al riesgo de daños en el organismo, el cobre no se encuentra en las células como ion libre, sino siempre en forma ligada.

La proteína de Menkes distribuye el cobre al aparato de Golgi (donde forma enzimas proteínicas) y, en el caso de concentraciones crecientes, a los pececillos.

El pecenum es el principal órgano de almacenamiento del cobre.

La proteína de Menke también desempeña un papel clave en el transporte de cobre a través de la placenta y la barrera hematoencefálica, algo esencial para el desarrollo del bebé (especialmente del cerebro).

El cobre se une a la proteína ceruloplasmina en el hígado y se libera al torrente sanguíneo. Este proceso de unión y liberación a la sangre está controlado de nuevo por una proteína conocida como ATP7B o proteína de Wilson.

Aproximadamente el 90% del cobre de la sangre está unido a la ceruloplasmina, que se encarga de transportarlo a los tejidos donde se necesita.

El contenido total de cobre en el organismo es de aproximadamente 70-80 mg. El 10% de esta cantidad se encuentra en la sangre y el 90% en los tejidos.

En condiciones normales, las mayores concentraciones de cobre se encuentran en la bilis, el hígado, el cerebro, el corazón, los huesos y los riñones.

Los niveles de cobre en sangre varían ligeramente en función del sexo, oscilando entre 0,614 y 0,970 mg/l en los hombres y aumentando con la edad, y entre 0,694 y 1,030 mg/l en las mujeres.

Excreción

La regulación de la excreción de cobre es el principal mecanismo para mantener la homeostasis y los niveles fisiológicos de cobre en el organismo.

La principal vía de excreción del cobre del organismo es a través de las células del hígado hacia la bilis (hasta un 98 %), que a su vez se excreta en los intestinos y, finalmente, el cobre se elimina en las heces.

El transporte de cobre del hígado a la bilis está controlado de nuevo por la proteína ATP7B (proteína de Wilson), que impide la acumulación excesiva de cobre en el organismo.

Otras vías de excreción son la orina o la descamación de las células mucosas, pero la cantidad de cobre excretada por estas vías es insignificante.

La excreción de cobre es un proceso relativamente lento (sólo un 10% en 72 horas), por lo que una ingesta excesiva de cobre supone un riesgo importante para la salud, dado su limitado potencial de excreción.

¿Cuáles son las fuentes alimentarias de cobre?

El cobre entra en el organismo a través de los alimentos o de los medicamentos y suplementos. El organismo es incapaz de sintetizar cobre por sí mismo.

Es necesario que el cuerpo humano ingiera cobre a intervalos regulares, ya que no dispone de un sistema específico para almacenarlo.

Entre los alimentos con un contenido relativamente alto de cobre se encuentran las setas, la fruta, las verduras (sobre todo las de hoja verde, los aguacates y las aceitunas verdes), los cereales, los frutos secos, las pipas de girasol, la carne (sobre todo los órganos, como el hígado), el pescado y el marisco (crustáceos), pero también la pimienta negra y el cacao.

El cobre puede interactuar con elementos como el hierro, el zinc, el molibdeno, el azufre, el selenio o la vitamina C. Esta interacción suele reducir la absorción de cobre.

En el caso de los suplementos dietéticos, el cobre está disponible en forma de ingrediente único o como parte de suplementos multivitamínicos, normalmente como sulfato de cobre.

La necesidad de tomar suplementos de cobre en forma de suplementos dietéticos debe consultarse siempre con un médico, ya que el uso excesivo de suplementos provoca alteraciones en los niveles fisiológicos de cobre.

¿Cuál es la ingesta diaria recomendada de cobre?

No se han establecido recomendaciones para la ingesta media diaria de cobre debido a la falta de datos.

Sin embargo, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria publica valores para una ingesta adecuada de cobre. Una ingesta adecuada es un valor medio basado en la observación, que se supone adecuado para las necesidades de la población.

Además, también existe un límite superior de ingesta de cobre que sigue siendo tolerable para los seres humanos. Este límite representa la ingesta diaria máxima a largo plazo de cobre procedente de todas las fuentes a partir de la cual no existe riesgo de efectos adversos para la salud.

Resumen tabular de la ingesta diaria adecuada y del límite superior de ingesta de cobre por edad

Trastornos de la homeostasis del cobre en el organismo

Mantener los niveles de cobre dentro del rango fisiológico es esencial para conservar la salud y el buen funcionamiento del organismo.

En este sentido, los mecanismos reguladores que facilitan la homeostasis -en particular, la regulación de la ingesta y la excreción de cobre- son el elemento más importante.

Cualquier desviación o perturbación en el funcionamiento de estos mecanismos puede ser una causa potencial de deficiencia de cobre en el organismo o, por el contrario, de su acumulación excesiva.

¿Cuáles son las consecuencias de la deficiencia de cobre?

Es importante señalar que la deficiencia de cobre es una afección relativamente rara en los seres humanos.

Las causas más comunes de la deficiencia de cobre son una ingesta dietética baja o problemas de absorción.

Entre las personas con riesgo de desarrollar una deficiencia de este tipo se incluyen:

• recién nacidos con bajo peso al nacer
• lactantes alimentados con leche de vaca
• mujeres embarazadas y lactantes
• pacientes que reciben nutrición parenteral total (nutrición administrada por vía intravenosa)
• pacientes con trastornos alimentarios, síndrome de malabsorción o enfermedad de Crohn
• pacientes diabéticos, bebedores crónicos de alcohol, vegetarianos
• personas que toman regularmente antiácidos (medicamentos que reducen la acidez del jugo gástrico)

Los síntomas visibles o perceptibles de la deficiencia de cobre son debilidad, fatiga, pérdida de pigmentación (sobre todo del cabello), erupciones cutáneas, latidos irregulares del corazón, baja temperatura corporal.

Los síntomas sistémicos incluyen el debilitamiento de los vasos sanguíneos, que provoca un aumento de hemorragias y hematomas, trastornos de la médula ósea (osteoporosis) y de las articulaciones, o una función tiroidea inadecuada.

También hay una mayor susceptibilidad a las infecciones (debido a un número reducido de glóbulos blancos) y una falta de glóbulos rojos (anemia).

Una ingesta insuficiente de cobre durante el embarazo conduce posteriormente al desarrollo de trastornos neurológicos e inmunológicos persistentes en el niño.

¿Cuáles son las consecuencias del exceso de cobre?

Aunque el cobre es un elemento esencial para el organismo, también puede ser peligroso, ya que su acumulación provoca numerosos efectos adversos.

La toxicidad aguda y crónica por cobre es relativamente rara y suele estar causada por accidentes, contaminación ambiental o errores innatos del metabolismo.

Los síntomas de sobredosis aguda de cobre son trastornos digestivos como náuseas, vómitos (a veces con sangre), dolor o ardor abdominal, sabor metálico en la boca, irritación o inflamación del estómago y los intestinos, y hemorragias en el tubo digestivo.

El cobre es un fuerte irritante del tracto gastrointestinal y, en dosis elevadas, causa irritación y daños en la mucosa del tracto gastrointestinal y provoca la coloración azul verdosa característica.

También provoca daños en la piel (urticaria, erupción cutánea), los riñones y el hígado (ictericia), sangre en la orina y problemas respiratorios.

Los síntomas sistémicos incluyen letargo, depresión del sistema nervioso central, daño muscular, aumento de la presión sanguínea, descomposición de los glóbulos rojos y deficiencia asociada.

La inhalación de vapores que contienen cobre provoca irritación de las membranas mucosas de la boca, los ojos y la nariz, así como sequedad de garganta, fiebre, escalofríos, dolor de cabeza y dolores musculares. Pueden producirse reacciones alérgicas cuando el cobre entra en contacto con la piel.

Los síntomas de una ingesta excesiva de cobre a largo plazo son principalmente problemas digestivos como náuseas, vómitos y dolor abdominal. Gradualmente se producen daños hepáticos, renales y cerebrales, así como trastornos inmunitarios y sanguíneos.

Las personas con riesgo de desarrollar toxicidad crónica por cobre son:

• pacientes sometidos a diálisis con tubos de cobre
• personas en contacto prolongado con pesticidas a base de cobre
• lactantes que reciben nutrición parenteral total a largo plazo

Errores congénitos del metabolismo del cobre

Las enfermedades más comunes asociadas a defectos en el metabolismo del cobre en el organismo son la enfermedad de Menkes y la enfermedad de Wilson.

Ambas son trastornos congénitos poco frecuentes.

La enfermedad de Menkes está causada por un defecto en la proteína ATP7A (proteína de Menkes) debido a una mutación en el gen que codifica su síntesis.

Dado que esta proteína controla la distribución del cobre de las células sanguíneas a la sangre, su deficiencia también provoca una deficiencia de cobre en el organismo y una reducción asociada de la función de las enzimas dependientes del cobre.

Esto incluye enzimas como la ceruloplasmina, la citocromo c oxidasa, la tirosinasa, etc.

La enfermedad afecta predominantemente a varones y se manifiesta en la primera infancia (a las pocas semanas de nacer). El pronóstico de la enfermedad es desfavorable y los pacientes suelen fallecer a los tres años de nacer.

La enfermedad de Menkes provoca retraso del crecimiento y del desarrollo (incluido el mental), lesiones cerebrales, retraso mental y trastornos neurológicos graves. También daña los tejidos conjuntivos, los vasos sanguíneos y los huesos (fracturas, osteoporosis).

Los síntomas son un aspecto característico del cabello (rizos muy pequeños y pigmentación reducida, normalmente canas), tensión muscular reducida, cara flácida o convulsiones.

Otro error congénito del metabolismo del cobre es la enfermedad de Wilson.

Se trata de una enfermedad progresiva caracterizada por una alteración del transporte y una acumulación excesiva de cobre en órganos y tejidos.

La causa de estas alteraciones es un defecto en la proteína ATP7B (proteína de Wilson), debido también a una mutación en el gen que codifica su síntesis.

Esta proteína se encuentra principalmente en el hígado y es responsable de la unión del cobre a la proteína ceruloplasmina y también de la excreción del cobre del organismo a través de la bilis.

La falta de la proteína ATP7B provoca la acumulación de fracciones de cobre libre en el hígado, lo que conduce a la cirrosis. El cobre también se acumula en otros tejidos como el cerebro, la córnea, los riñones, etc.

Esta acumulación provoca daños cerebrales, cambios de personalidad, problemas de coagulación de la sangre, anemia, trastornos nerviosos, trastornos renales o ictericia.

Una manifestación característica de la enfermedad de Wilson y del depósito de cobre en los tejidos es la formación de un anillo marrón dorado alrededor de la periferia de la córnea: el anillo de Kayser-Fleischer.

Otros síntomas son debilidad muscular, rigidez muscular (sobre todo en los brazos), lentitud de movimientos, mareos y vértigos.

El tratamiento de la enfermedad de Menkes consiste en la inyección intravenosa de cobre (administración en vena). El diagnóstico precoz y las inyecciones diarias pueden actuar como prevención del daño nervioso y prolongar la vida del paciente afectado.

El objetivo del tratamiento de la enfermedad de Wilson es eliminar la captación de cobre a través del tracto gastrointestinal, lo que suele conseguirse de las siguientes formas:

• Administración de zinc como antídoto. El zinc compite con el cobre en la unión a las proteínas transportadoras de las hendiduras intestinales, bloqueando así su absorción.
• Administración de agentes quelantes, que unen el cobre en complejos inabsorbibles, como la D-penicilamina.
• Modificación de la dieta para excluir alimentos ricos en cobre.

Con un diagnóstico precoz de la enfermedad de Wilson y un tratamiento adecuado, los pacientes pueden llevar una vida normal, a diferencia de la mortal enfermedad de Menkes.

Otras enfermedades relacionadas con el cobre

Las alteraciones de la homeostasis del cobre también provocan estrés oxidativo y la consiguiente formación de radicales libres perjudiciales para el organismo.

Su formación puede contribuir al desarrollo de trastornos neurológicos graves como la enfermedad de Alzheimer o la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob.

El cobre también está relacionado con el desarrollo del cáncer. Las concentraciones de cobre en sangre suelen ser significativamente elevadas en presencia de cáncer y se correlacionan con la incidencia, el desarrollo, el tamaño y la progresión de los tumores.

En relación con el cobre, también podemos mencionar un trastorno caracterizado por una presencia reducida de la enzima ceruloplasmina, que contiene cobre, en la sangre. Hablamos de aceruloplasminemia.

Aunque este trastorno no provoca cambios significativos en el metabolismo del cobre en sí, es la causa de una acumulación excesiva y perjudicial de hierro en el hígado y otros órganos.