銅：人体への影響。 なぜ重要なのか？ どのような摂取原則に従うべきか？

銅は必須微量元素であり、人体の生物学的プロセスに不可欠な要素である。 銅の重要性とその働きとは？ 銅の供給源となる食品は何か、いつ摂取を制限すべきか？

銅についてわかっていることは？

銅は自然界に存在する元素で、私たちの身の回りに微量に存在し、土壌、植生、水、大気などに多く含まれています。

ラテン語のcuprumに由来するCuという化学名で知られていますが、このラテン語名は、銅が最初に採掘されたキプロス島の名前に由来しています。

銅は化学元素周期表第11族の元素で、第4周期に属する。

他の元素である金や銀と同様、貴金属のひとつである。

純粋な銅の色は赤褐色で、明るい金属光沢があり、灰色や銀色以外の色を持つ数少ない金属のひとつです。

柔らかく、展性に富み、熱伝導率と電気伝導率が銀に次いで高い。

水とは反応しませんが、空気中の酸素とゆっくりと反応して褐色の酸化銅の層を形成し、銅を腐食から守ります。

数年経つと、銅の表面に緑色の酸化銅の層が形成され始めます。 これは古い銅製の建造物によく見られ、自由の女神像などがその例です。

銅に関する基本的な化学的・物理的情報を表にまとめました。

自然界では、銅は純粋で直接利用できる、自然の形で存在する数少ない金属のひとつです。

また、銅硫化物（黄銅鉱、ダイゲナイト、ボルナイト、コベライト、カルコサイト）、スルホゾル（エナージャイト）、銅炭酸塩（アズライト、マラカイト）の形で多くの鉱物の一部として存在する。

銅がそのままの形で産出されることも、銅が最古の文明で知られ、利用された理由である。 銅利用の歴史は紀元前9,000年まで遡る。

最大の銅鉱床はチリ、アメリカ、ペルー、ザンビア、コンゴで発見されている。

工業用の銅は、主に銅鉱石から抽出され、二次的にはリサイクル・プロセスを通じて抽出されます。

現在、銅は主に電気産業（電線やケーブルの部品として）で使用され、その導電性が生かされています。

硬貨、宝飾品、水道管の製造、合金（青銅、真鍮）の製造のための冶金、建築にも使われている。

また、農産物の成分（肥料、飼料添加物）や木材の防腐剤（抗真菌性）、水の浄化（藻類から）、顔料としても使われます。

銅の医学的用途は？

主にバクテリア、カビ、ダニに対する効果があり、殺菌作用もあります。

そのため多くの医療材料、医療機器、製剤などの成分として使われています。

医療分野での銅の使用例をいくつか挙げることができる：

• 創傷治癒のための抗菌効果を持つ被覆材の一部。
• 婦人科学-避妊効果のある子宮内器具
• 歯科-歯科用セメントの一部、ブリッジやクラウンの製造。
• 殺菌効果のある点鼻薬の組成物
• 関節リウマチの治療
• 医療施設における部位、表面または衣服の消毒 - 院内感染の予防
• 繊維製品の成分-真菌感染予防のための靴下、防ダニ効果のあるマットレス、マットレスパッド、枕またはカーペット
• 化粧品のクリームや軟膏
• 食品産業（調理、保管、輸送）における表面および包装の成分
• 抗ウイルス効果のある呼吸用マスク

かつてエジプトやシリアでは、銅は抗寄生虫、嘔吐止め、収斂剤として使われていた。

銅の生物学的機能をご存知ですか？

銅は鉄、亜鉛に次いで人体で3番目に多い微量元素です。

体内では主にCu+2（銅イオン）の酸化型、またはCu+1（銅イオン）の還元型で存在します。

主要な酵素の補酵素として、生体の多くの生理的・生化学的プロセスにおいて重要な役割を果たしている。

これらの酵素はまた、体内の多くの酵素プロセスにも関与している。

これには細胞呼吸、神経伝達物質やペプチドホルモンの生成、フリーラジカルからの保護、エラスチン、コラーゲン、ケラチンの適切な機能などが含まれます。

人体における銅のその他の重要な働き：

• 鉄のホメオスタシスを維持するために重要であり、間接的に血液の形成と凝固に寄与する。
• 皮膚、結合組織、毛細血管の強度を維持する。
• 自然免疫系の機能に寄与する。
• 正常な甲状腺機能を維持する。
• 電子を受け入れたり手放したりする能力があるため、フリーラジカルの消去に貢献する。 抗酸化作用があり、逆に抗酸化作用を促進する。
• 強力な抗菌剤であり、黄色ブドウ球菌、大腸菌、緑膿菌、腸球菌、亜珪酸菌に対して抗菌活性がある。
• また、気管支炎ウイルス、単純ヘルペスに対する抗ウイルス作用もある。
• 精子を殺すこともできる。

銅 - 摂取から排泄まで

銅は必須微量元素であり、生命維持に不可欠であるが、毒性もある。

ホメオスタシス（恒常性維持）メカニズムが関与し、銅の取り込み、分布、保持、排泄を調節しています。

吸収

銅は主に食物を通して体内に入る。

吸収は小腸の環境と胃の中で、拡散によって（特に銅濃度が高い場合）、あるいは輸送タンパク質を介して（銅濃度が低い場合）、わずかながら起こります。

体内に吸収される銅の量は、食事中の銅の含有量に左右される。 通常の摂取量では、食事中の銅の55～75％が吸収される。

Cu+2イオンは腸管細胞内でCu+1イオンに還元され、この形でなければ細胞を通過できないからである。

銅の吸収は、ある種の食事成分によっても影響を受ける。

例えば、食物繊維、フィチン酸塩、ビタミンC、ある種の糖類などである。 銅の吸収率が低下する危険性があるのは、これらを過剰に摂取した場合だけである。

亜鉛やカドミウムのように、輸送タンパク質との結合で銅と競合する食品成分もあります。

逆に、銅の生物学的利用能は、タンパク質を多く摂取することで高まります。

分布と代謝

血液中に吸収されると、銅は必要とされる場所（特に酵素の産生に必要な場所）に速やかに分布します。

血液細胞からの銅の分布は、ATP7Aまたはメンケス・プロテインとして知られるタンパク質によって制御されており、銅は輸送タンパク質であるアルブミン、トランスキュプレイン、アミノ酸と結合することで血液細胞から輸送されます。

銅は反応性が高く、身体にダメージを与える危険性があるため、細胞内では遊離イオンとしては存在せず、常に結合した形で存在する。

メンケス蛋白質は銅をゴルジ体（ここで蛋白質酵素を形成する）に、また濃度が高くなるとペケナムに分配する。

ペケナムは銅の主な貯蔵器官である。

メンケのタンパク質は、胎盤と血液脳関門を通過する銅の輸送においても重要な役割を果たしている。 これは赤ちゃん（特に脳）の発育に不可欠である。

銅は肝臓でセルロプラスミンというタンパク質と結合し、血液中に放出されます。 この結合と血液中への放出のプロセスは、やはりATP7Bまたはウィルソンタンパク質として知られるタンパク質によって制御されています。

血液中の銅の約90％はセルロプラスミンと結合しており、セルロプラスミンが銅を必要な組織に運ぶ役割を担っている。

体内の銅の総含有量は約70～80mgで、このうち10％が血液中に、90％が組織中に存在する。

正常な状態では、銅の濃度が最も高いのは胆汁、肝臓、脳、心臓、骨、腎臓である。

血中銅濃度は男女で若干異なり、男性では0.614～0.970mg/lで年齢とともに増加し、女性では0.694～1.030mg/lである。

排泄

銅の排泄調節は、体内の銅の恒常性と生理的レベルを維持するための主なメカニズムである。

体内から銅が排泄される主な経路は、肝細胞を経由して胆汁に入る（最大98％）。 胆汁はその後腸に排泄され、銅は最終的に糞便中に排泄される。

肝臓から胆汁への銅の輸送は、やはりATP7Bタンパク質（ウィルソンタンパク質）によって制御されている。 このタンパク質は、銅が体内に過剰に蓄積されるのを防ぐ。

その他の排泄経路としては、尿や粘膜細胞の剥離があるが、これらの経路で排泄される銅の量はごくわずかである。

銅の排泄には比較的時間がかかる（72時間でわずか10％）ため、過剰な銅の摂取は、排泄の可能性が限られていることを考えると、健康上の大きなリスクとなる。

銅の食事からの摂取源は？

銅は食べ物や薬物、サプリメントを通して体内に入ります。 体は自分で銅を合成することができません。

人体には銅を貯蔵する特別なシステムがないため、定期的に摂取する必要がある。

銅を比較的多く含む食品は、キノコ類、果物、野菜（特に緑葉野菜、アボカド、グリーンオリーブ）、穀類、ナッツ類、ひまわりの種、肉類（特に内臓-レバー）、魚介類（貝類）、さらに黒胡椒やココアなどである。

銅は鉄、亜鉛、モリブデン、硫黄、セレン、ビタミンCなどと相互作用する可能性があります。

栄養補助食品の場合、銅は単体か、マルチビタミンのサプリメントの一部として入手できます。

サプリメントの過剰摂取は、生理的な銅レベルの乱れにつながります。

銅の1日の推奨摂取量は？

銅の1日平均摂取量の推奨値は、データが不足しているため確立されていません。

適切な摂取量とは、観察に基づいた平均的な値であり、人口が必要とする量に十分であると想定されています。

さらに、人間にとって耐えられる銅の摂取量の上限も定められています。 この上限は、健康への悪影響のリスクがない、あらゆる供給源からの銅の1日あたりの長期的な最大摂取量を表しています。

銅の1日あたりの適切な摂取量と摂取上限量を年齢別にまとめた表

体内の銅ホメオスタシスの障害

銅の濃度を生理的な範囲に保つことは、健康維持と体の適切な機能にとって不可欠です。

この点で、ホメオスタシスを促進する調節機構、特に銅の摂取と排泄の調節は、最も重要な要素である。

これらのメカニズムに狂いや障害があれば、体内の銅欠乏や、逆に過剰な蓄積の原因となる可能性があります。

銅欠乏の結果、どのようなことが起こるのでしょうか？

銅欠乏症は人間には比較的まれな症状であることに注意することが重要です。

銅欠乏の最も一般的な原因は、食事からの摂取量が少ないか、吸収に問題があることです。

このような欠乏症になるリスクのある人は以下の通りです：

• 低出生体重児の新生児
• 牛乳を与えられている乳児
• 妊娠中および授乳中の女性
• 完全非経口栄養法（静脈に栄養を注入する）を受けている患者
• 摂食障害、吸収不良症候群、クローン病の患者。
• 糖尿病、慢性アルコール中毒、ベジタリアンの方
• 制酸剤（胃液の酸性度を下げる薬）を常用している人。

銅欠乏症の目に見える顕著な症状は、脱力感、疲労感、色素の喪失（特に髪）、皮膚の発疹、不規則な心拍、体温の低下である。

全身症状としては、血管が弱くなり、出血やあざができやすくなる、骨髄（骨粗しょう症）や関節の障害、甲状腺機能の低下などがあります。

また、感染症にかかりやすくなり（白血球の減少による）、赤血球が不足する（貧血）。

妊娠中の銅の摂取不足は、その後、子どもに持続的な神経学的・免疫学的障害をもたらす。

銅の過剰摂取がもたらす結果とは？

銅は体にとって必要不可欠な元素ですが、危険なものでもあります。 銅の蓄積は多くの悪影響をもたらします。

急性・慢性の銅中毒は比較的まれで、事故や環境汚染、先天性代謝異常が原因となることがほとんどです。

急性の銅過剰摂取の症状は、吐き気、嘔吐（血を伴うこともある）、腹痛や灼熱感、口の中の金属味、胃や腸の刺激や炎症、消化管の出血などの消化器系の不調です。

銅は消化管に強い刺激を与え、高用量では消化管の粘膜に刺激と損傷を与え、特徴的な青緑色の着色を引き起こす。

また、皮膚（蕁麻疹、発疹）、腎臓、肝臓（黄疸）、血尿、呼吸器障害を引き起こす。

全身症状としては、嗜眠、中枢神経系の抑制、筋肉損傷、血圧上昇、赤血球の破壊、関連する欠乏症がある。

銅を含む蒸気を吸入すると、口、目、鼻の粘膜が刺激され、喉の乾燥、発熱、悪寒、頭痛、筋肉痛が起こる。 銅が皮膚に触れるとアレルギー反応が起こることもある。

長期的な銅の過剰摂取による症状は、吐き気、嘔吐、腹痛などの消化器系の問題が主で、次第に肝臓、腎臓、脳への障害、免疫障害、血液障害が起こります。

慢性銅中毒になる危険性のある人は以下の通り：

• 銅管を使って透析を受けている患者
• 銅を主成分とする農薬に長期間接触している人。
• 長期間の完全非経口栄養を受けている乳児

先天性銅代謝異常

体内の銅代謝の欠陥に関連する最も一般的な病気は、メンケス病とウィルソン病です。

どちらもまれな先天性疾患である。

メンケス病は、ATP7Aタンパク質（メンケスタンパク質）の合成をコードする遺伝子の変異による欠陥によって引き起こされる。

この蛋白質は血液細胞から血液中への銅の分配を制御しているため、その欠損は体内の銅欠乏とそれに伴う銅依存性酵素の機能低下をも引き起こす。

これにはセルロプラスミン、シトクロムcオキシダーゼ、チロシナーゼなどの酵素が含まれる。

この病気は男児に多く、幼児期（生後数週間）に発症する。 この病気の予後は悪く、患者は通常生後3年以内に死亡する。

メンケス病は、成長発育遅延（精神発達を含む）、脳障害、精神遅滞、重篤な神経障害を引き起こし、結合組織、血管、骨（骨折、骨粗鬆症）にも障害を与える。

症状としては、特徴的な毛髪の外観（カールが非常に小さく、色素沈着が減少し、通常は白髪になる）、筋緊張の低下、弛緩した顔面、発作などがある。

先天性銅代謝異常のもうひとつにウィルソン病がある。

これは進行性の病気で、臓器や組織における銅の輸送障害と過剰な蓄積を特徴とする。

これらの変化の原因は、ATP7Bタンパク質（ウィルソンタンパク質）の欠陥であり、その合成をコードする遺伝子の突然変異によるものでもある。

このタンパク質は主に肝臓に存在し、銅をセルロプラスミンというタンパク質に結合させ、また胆汁を通して銅を体外に排泄する役割を担っている。

ATP7Bタンパク質が不足すると、肝臓に遊離銅が蓄積し、肝硬変を引き起こす。 銅はまた、脳、角膜、腎臓などの他の組織にも蓄積する。

この蓄積は脳障害、性格変化、血液凝固障害、貧血、神経障害、腎障害、黄疸を引き起こす。

ウィルソン病と組織への銅の沈着の特徴的な症状は、角膜の周辺に金茶色のリング-カイザー・フライシャーリング-が形成されることである。

その他の症状としては、筋力低下、筋肉のこわばり（特に腕）、動きの鈍さ、めまい、立ちくらみなどがあります。

メンケス病の治療には、銅の静脈注射が行われます。 早期に診断し、毎日注射を行うことで、神経の損傷を防ぎ、患者の寿命を延ばすことができます。

ウィルソン病の治療の目標は、消化管からの銅の取り込みをなくすことである。 これは以下のような方法で達成されるのが一般的である：

• 解毒剤として亜鉛を投与する。 亜鉛は銅と競合して腸の裂け目にある輸 送タンパク質に結合し、銅の吸収を阻害する。
• キレート剤の投与：D-ペニシラミンのような吸収されない錯体に銅を結合させる。
• 銅を多く含む食品を避けるように食事を修正する。

ウィルソン病の早期診断と適切な治療により、患者は通常の生活を送ることができる。

その他の銅関連疾患

銅のホメオスタシスが乱れると、酸化ストレスが生じ、それに伴って体に有害なフリーラジカルが形成されます。

こうしたフリーラジカルの形成は、アルツハイ マー病やクロイツフェルト・ヤコブ病のような重篤な神経疾患の発症につながります。

銅はがんの発生にも関係しており、血液中の銅濃度は、がんがある場合に著しく上昇することが多く、腫瘍の発生、発 生、大きさ、進行と相関関係があります。

銅に関連して、血液中の銅含有酵素セルロプラスミンの減少を特徴とする疾患、アセロプラスミン血症も挙げられる。

この疾患は、銅の代謝自体には大きな変化を引き起こさないが、肝臓やその他の臓器に鉄が過剰かつ有害に蓄積する原因となる。