(Cu, Cu+, Cu2+, lat. Cyprium)

Bakar se smatra jednim od esencijalnih mikroelemenata u organizmu čoveka, životinja i mnogih biljaka. U organizmu odraslog čoveka ima između 75 i 150 miligrama bakra. Više od polovine bakra u ljudskom organizmu ulazi u sastav mišića i kostiju. Njegova koncentracija je najveća u jetri, mozgu, bubrezima i srcu.

Biološka uloga

Bakar je važna komponenta mnogih enzima u organizmu koji igraju važnu ulogu u stvaranju energije u ćeliji. Aktivnost ovih enzima je najveća u srcu, mozgu, jetri i bubregu.

Pored toga, enzimi koji su odgovorni za stvaranje vezivnih proteina tkiva (kolagen i elastin) zahtevaju bakar. Stoga se može reći da je bakar neophodan za razvoj i održavanje krvnih sudova, kože, kostiju i zglobova.

Pomaže u očuvanju ćelija nervnog sistema. Povoljno deluje na osteoporozu (bolest krtih kostiju zbog nedostatka kalcijuma).

Bakar je uključen u oslobađanju gvožđa iz svojih depoa, kao i stvaranju koštane srži i sazrevanju crvenih krvnih zrnaca.

Bakar je neophodan za sintezu fosfolipida ćelijske membrane i na taj način održava mijelin – obloga koja odvaja nervne ćelije od okoline i reguliše nivo neurotransmitera.

Bakar je komponenta enzima bakar-zink superoksid dismutaze (Cu/Zn SOD) koja služi kao antioksidans značajan za očuvanje organizma od oštećenja nastalog dejstvom slobodnih radikala. Održavanje adekvatnog odnosa bakra i cinka je veoma važno za normalno funkcionisanje organizma.

Bakar je veoma važan i u stvaranju imunog odgovora na infekcije. U toku zapaljenskog procesa ili infekcije dolazi do mobilizacije dva jedinjenja koja u svojoj strukturi uključuju jon bakra: superoksid-dismutazu i ceruloplazmin. Bakar je takođe neophodan za sazrevanje i funkcionisanje T ćelija.

Igra važnu ulogu u kontrakcijama srčanog mišića, kao i u zdravom funkcionisanju malih krvnih sudova koji kontrolišu protok krvi, nutrijenata i otpadnih materija. Utiče na normalno funkcionisanje mišića krvnih sudova i uključen je u oblaganju krvnih sudova.

Stvaranje melanina (prirodnog pigmenta koji se nalazi u kosi i koži) uključuje enzime koji sadrže bakar. Enzim histaminaza koja metabolizira aminokiselinu histamin, zahteva bakar za svoje funkcionisanje. Bakar je takođe uključen u metabolizam masti i holesterola, kao i normalnog funkcionisanja insulina (koji reguliše metabolizam šećera). Uključen je i u sintezu prostaglandina (jedinjenja koja regulišu brojne funkcije kao što su otkucaji srca, krvni pritisak i zarastanje rana).

Metabolizam

Za resorpciju bakra iz gastrointestinalnog trakta potreban je jedan specifičan mehanizam zbog toga što je jon bakra (Cu²⁺) praktično nerastvorljiv. Jedna neidentifikovana niskomolekulska supstanca iz sline čoveka i želudačnog soka stvara kompleks sa Cu²⁺ koji je rastvorljiv na pH intestinalne tečnosti. U ćelijama sluznice tankog creva bakar se verovatno veže za niskomolekulski protein koji vezuje metale i koji se naziva metalotionein. Bakar ulazi u plazmu gde se veže za aminokiseline, naročito histidin, i serum albumin na jednom mestu koje ga čvrsto vezuje. Bakar se u roku od jednog sata odstranjuje iz cirkulacije putem jetre.

Jetra obrađuje bakar na dva načina. Prvi je da se bakar izlučuje putem žuči u gastrointestinalni trakt iz kojeg se ne resorbuje. Činjenica je da homeostazu bakra održava isključivo ovo izlučivanje u žuči, tj. što se više bakra izluči to ga više ima u fecesu. Normalno u urinu ima bakra samo u tragovima.

Drugi put metabolizma bakra u jetri je njegovo ugrađivanje u ceruloplazmin, jedan glikoprotein što se sintetizuje samo u jetri. Ceruloplazmin je jedna od bakra zavisna feroksidoza. U njemu je 95% ukupnog bakra plazme. Ceruloplazmin nije transportni protein za Cu²⁺, jer se bakar iz ceruloplazmina ne izmenjuje sa jonom bakra ili bakrom vezanim za druge molekule. Ceruloplazmin sadrži 6-8 atoma bakra, polovina je u kupro (Cu⁺), a polovina u kupri (Cu²⁺) obliku.

Ceruloplazmin oksidiše Fe²⁺ u Fe³⁺ što je neophodno za mehanizam resorpcije gvožđa iz gastroinestinalnog trakta. U druge bakarne metaloproteine spadaju citohrom oksidaza, tirozinaza, monoamin oksidaza, superoksid dismutaza i lizil oksidaza.

Prirodni izvori

Njegova koncentracija je najveća u jetri, bubrezima, srcu, mesu, školjkama, aroniji, orasima i sličnim plodovima, grožđicama, pasulju, grašku, cerealijama, pivskom kvascu, maslinama, susamu i čokoladi.

Poremećaji

Nedostatak

Simptomi nedostatka: izmenjeni srčani ritam, gubitak kose, osećaj slabosti organizma.

Kod odojčadi nedostatak bakra utiče na usporen rast, bledu kožu, anemiju, dijareju, nedostatak pigmenata u kosi i koži, ispupčene i proširene vene.

Menkes-ova bolest. Simptomi su kruta i lomljiva kosa. Ovaj poremećaj je vezan za X hromozom, gde dolazi do slabe resorpcije bakra iz tankog creva. Kod bolesnika sa ovom bolešću normalno je preuzimanje bakra u ćelijama sluznice, kao i njegov transport u istim ćelijama. Međutim, defektan je transport kroz seroznu stranu membrane mukozne ćelije, tj. treća faza transporta. Kada se bakar dodaje intravenski kod dece sa ovom bolešću organizam normalno usvaja bakar. Na ovaj način se mnogi teški simptomi ove bolesti (mentalna retardacija, nestabilna telesna temperatura, abnormalan razvoj kostiju i sklonost infekcijama) mogu sprečiti ako se počne sa lečenjem dovoljno rano.

Kod odraslih osoba nedostatak bakra dovodi do anemija, zadržavanja vode u organizmu, slabljenja zidova krvnih sudova, razdražljivosti, krtih kostiju, depigmentacije gubitka kvaliteta kose.

Osobe koje ishranom unose veće količine fitata koji vezuje bakar u crevima, zatim osobe koje imaju osiromašenu ishranu, osobe koje imaju dijareju u dužem vremenskom intervalu i osobe koje unose velike količine cinka, kadmijuma, fluorida i molibdena su rizična grupa za simptome nedostatka bakra.

Slaba resorpcija bakra se može javiti kod osoba sa reumatoidnim artritisom.

Nedostatak bakra dovodi i do smanjene otpornosti na infekcije, obzirom da je aktivnost leukocita i ćelijskog imunog odgovora smanjena. Odnos cinka i bakra može takođe uticati na efikasnost imunog odgovora. Osetljivost na bolesti najverovatnije raste kada je unos bakra visok a unos cinka nizak.

Nedostatak bakra smanjuje funkcije nervnog sistema. To uzrokuje smanjenu koncentraciju, ukočenost, zujanje u ušima i razne druge nervne poremećaje.

Nedostatak bakra je povezan i sa bolestima srca, slabim radom srčanog mišića, opadanju korisnog HDL holesterola i povećanju štetnog LDL holesterola. Unos bakra je povezan sa slabošću srčanog vezujućeg tkiva i raskidanjem krvnih sudova. Mogu se javiti i promene u obavijanju i mišićnoj aktivnosti krvnih sudova. Nedostatak bakra može biti uzork i visokom krvnom pritisku.

Odnos bakra i cinka igra važnu ulogu u regulaciji krvnog holesterola.

Nedostatak bakra dovodi i do slabog stvaranja kolagena, proteinske komponente vezivnog tkiva, što može dovesti i do deformiteta kostiju, oštećenja krvnih sudova, smanjene elastičnosti kože.

Toksičnost

Wilson-ova bolest. Autozomalno, recesivno, urođen defekt ugradnje bakra u novo sintetizovani apoceruloplazmin, što je potrebno da bi nastao ceruloplazmin. Ne zna se da li se radi o genetskom defektu u strukturnom genu za ceruloplazmin ili o defektu u procesu ugradnje Cu²⁺ u ceruloplazmin. Osim toga bolesnici sa ovom bolešću imaju smanjenu sposobnost jetre u pogledu izlučivanja bakra putem žuči. Zato se u organizmu zadržava mnogo više bakra. Ovo se naročito događa u jetri, mozgu i bubrezima. Budući da ceruloplazmin u bolesnikovoj plazmi ne sadrži Cu²⁺ koncentracija bakra je u serumu niska. Kod ovih bolesnika je zato znatno povišeno izlučivanje bakra u urinu. Ovi bolesnici nemaju znakova abnormalnosti u pogledu resorpcije gvožđa iako znamo da ceruloplazmin bez bakra ne može delovati kao ferooksidaza. Davanje jedinjenja koja vezuju bakar može smanjiti oštećenje organa.

Trovanje bakrom je retka pojava, ali se može javiti ukoliko se unosi više od 200 mg bakra dnevno. Tada može doći do mučnine, povraćanja, bolova u stomaku, dijareje, bolova u mišićima, nenormalnih mentalnih stanja, glavobolje i smanjenog imunog odgovora. Letalna doza bakra je do 3,5 g. Neizbalansiran odnos bakra i cinka može biti značajan faktor trovanja bakrom.

Kod pacijenata sa ulcerativnim kolitisom može doći do gomilanja bakra u tkivima i višak bakra može pogoršati tok bolesti. Visok nivo bakra može biti i uzročnih mnogih srčanih oboljenja.

U simptome trovanja bakrom ubrajamo i plavo zelene dijareje, slinu, akutnu hemolizu i abnormalnosti nekih funkcija bubrega.

Preporučene dnevne količine

Odraslim osobama se preporučuje 2-3 mg dnevno (u Velikoj Britaniji se preporučuje do 1,2 mg).

Upotreba u medicini

Bakar se još od davnina koristi u medicinske svrhe, a i danas se koristi u mnogim lekovima za tretiranje:

• šarlaha,
• difterije,
• tuberkuloze,
• malignih tumora,
• povišena temperatura,
• zarastanje rana,
• čireva,
• smanjenje bola,
• dijabetesa,
• cerebrovaskularnih poremećaja,
• kardiovaskularnih poremećaja,
• nakon tretmana zračenjem,
• stresa,
• anemija,
• osteoartritisa,
• osteoporoze,
• infekcija,
• zapaljenskih procesa (aspirin, ibuprofen),
• reumatidnog artritisa,
• epilepsije,
• glavobolja,
• proširenih vena,
• katarakte,
• elastičnosti kože,
• kose,
• podmlađivanje organizma