營養學/銅
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銅是大多數動物的組成成分和必需的營養素。銅缺乏可導致生長和代謝的紊亂。一個世紀以來，已知銅是呼吸色素的必需成分，并在越來越多的蛋白質和酶中檢測到。1847年Harless就指出軟體動物內的銅具有重要作用。1878年Frederig首先從章魚血內蛋白質復合物中將銅分離出來，并稱這種含銅蛋白質為銅蘭蛋白（hemocyanin）。1928年Hart報告銅為哺乳動物的必需元素。大約與此同時，在家養的動物中確認出現銅缺乏病——背部凹陷和腹瀉。1984年報告了營養不良嬰兒的銅缺乏癥。以后，一些研究工作者又敘述了各種情況的銅缺乏癥。于是銅對健康的意義受到越來越多的重視。
7.4.1 銅在人體內的分布和代謝
正常人體內的含銅總量約為100～150mg，其中約50～70%在肌肉和骨骼中，20%在肝臟中，5～10%在血液中。少量存在于銅酶中。各器官組織中的銅濃度，以肝腎、心、頭發和腦中最高；脾、肺、肌肉、骨次之；腦垂體、甲狀腺和胸腺最低。
正常人全血銅含量約為100μg%。在紅細胞和血漿之間的分布大體相等。正常人血清銅濃度穩定，不受年齡、性別、月經部位主要在胃和小腸上部。吸收后運送至肝臟、骨髓等處，用以合成血漿銅藍蛋白及銅酶，參與血紅素及細胞色素的合成。肝臟在銅的代謝和內環境穩定中起著核心的作用。
正常人每日通過糞、尿、汗等各種途徑約排出1～3.6mg的銅，其中約80%通過膽汁排出，其次則通過小腸粘膜。隨尿排出的銅其量微，通常每24h少于30μg。
7.4.2 銅的生理功用
銅吸收后，經血液送至肝臟及全身，除一部分以銅蛋白形式儲存于肝臟外，其余或在肝內合成血漿銅藍蛋白，或在各組織內合成細胞色素氧化酶、過氧化物歧化酶、酪氨酸酶等。這些銅蛋白和銅酶在人體內起著下述種種重要生理作用。
（1）維護正常的造血機能 銅至少在以下兩方面維護正常的造血機能：①促進鐵的吸收和運輸。當血漿銅藍蛋白濃度降低時，自小腸和自組織與肝臟的儲備鐵輸送至血漿的鐵減少。顯然，銅藍蛋白催化二階鐵氧化成三鐵對于生成運鐵蛋白有重要作用；②銅藍蛋白（可能還有細胞色素氧化酶）能促進血紅素和血紅蛋白的合成。所以，銅缺乏時可影響血紅蛋白的合成，產生壽命短促的異常紅細胞。
（2）維護骨骼、血管和皮膚的正常 銅酶賴氨酰氧化酶促進骨骼、血管和皮膚膠原和彈性蛋白的交聯。缺銅時骨骼結構疏松易碎，發育停止，心臟、主動脈和大血管中彈性蛋白含量降低，組織張力降低從而易于發生動脈瘤和血管破裂。皮膚也由于膠原和彈性蛋白含量降低而發生相應的病變。
（3）維護中樞神經系統的健康含銅的細胞色素氧化酶能促進髓鞘的形成和維持，多巴胺β羧化酶、酪氨酸酶則與兒荼酚胺的生物合成有關。已報告缺銅可導致腦組織萎縮，灰質和白質變性，神經原減少，精神發育停滯，嗜睡，運動障礙等。
（4）保護毛發正常的色素和結構 銅酶酪氨酸酶能催化酪氨酸轉為多巴（dopa,即3，4二羧苯丙氨酸），并進而轉為黑色素。缺銅時，黑色素生成障礙，結果毛發脫色。銅酶硫氫基氧化酶具有維護毛發結構正常及防止角化的作用，缺銅時硫氫基氧化酶缺乏，結果毛發角化，出現具有鋼絲樣頭發的卷發癥。
（5）保護機體細胞免受超氧離子的毒害 心、肝、腦、骨髓中有一些細胞銅蛋白（cytocuprein），包括腦銅蛋白（cerebrocuprein）、紅細胞銅蛋白（erythrocuprein）和肝銅蛋白（hepatocuprein）等具有超氧物歧化酶的活力，因而稱為超氧歧化酶。它們催化超氧離子成為氧和過氧化氫，從而保護活細胞免受毒性很強的超氧離子的毒害（這種超氧離子是分子氧氧化體內某些底物時產生的）。所以超氧物歧化酶是保護需氧生物細胞賴以生存的必要酶。
除了上述生理作用外，銅對膽固醇代謝、心肌細胞氧化代謝、機體防御機能、激素分泌等許多生理、生化和病理生理過程也有影響。
7.4.3 銅的需要量和來源
雖然，1928年就已提出銅為哺乳動物所必需，但直到70年代，銅才正式有供給量標準。由于對銅的代謝、生理和營養作用的了解還很初步，因此，現在所提出的需要量初步建議。世界衛生組織已提出每天每公斤體重的銅需要量嬰幼兒為80μg，較大的兒童為40μg，成人為30μg。美國提出成人銅的RDA為2～3mg。
對于長期接受腸外營養的病人，推薦輸注液中每天每公斤體重加入20～30μg的銅。
銅廣泛分布于各種食物，如谷類、豆類、硬果、肝、腎、貝類等都是含銅豐富的食物。通常成人每天可從膳食中得到2.5～5mg的銅，能充分滿足需要量。
牛乳含銅量很低，約為0.015～0.18mg.L-1。人乳含銅量高于牛乳，但隨著哺乳期延長含量逐漸降低（例如從哺乳初期的1.05mg.L-1降低至哺乳末期的0.15 mg.L-1）。因此，在以牛乳進行全人工喂養間或在母乳喂養的后期，應當注意銅的補充。
（1）銅缺乏病 人體明顯的銅缺乏病首先報告于1964年，發現于蛋白質-能量營養不良的嬰兒，以后又報告了許多病例。
人們一般都能從膳食中得到滿足需要量的銅，通常不致發生缺乏。銅的缺乏病主要發生于以下幾種情況：①早產兒；②全面營養不良和長期腹瀉；③伴有小腸吸收不良的病變；④長期完全腸外營養的病人；⑤長期使用螯合劑。
足月嬰兒肝中銅儲備通常足夠供應嬰兒4～6個月，如開始進食乳以外含銅豐富的食品，也不致發生銅缺乏。但嬰兒肝中的銅儲備主要是在妊娠最后三個月積聚的，所以早產兒的銅儲備非常不足。此時，如采用牛乳人工喂養（牛乳含銅遠低于人乳），就容易發生銅缺乏。早產兒的銅缺乏病通常在出生2～3個月時發生。銅缺乏病的特征是骨質疏松癥，嗜中性白細胞減少癥，貧血（這種貧血開始是血紅蛋白過少性的。而后正常母細胞中的鐵代謝受干擾，并有紅細胞生成障礙。骨髓檢驗可見鐵的大量沉著，而用鐵治療無滿意效果、皮膚和毛發脫色，張力減退，精神性運動障礙（psychomotor retardation）。血清銅和血漿銅藍蛋白濃度、血漿鐵清除率和紅細胞鐵吸收降低。而此時如單獨給予銅。這種缺銅綜合癥的種種癥狀都可消失。
上述銅缺乏癥亦可發生于胃腸功能失調或全人工喂養而不補充銅的早產嬰兒。
銅缺乏病亦見于完全腸外營養而不補充銅的成人。1974年Vilter報告了1例成人銅缺乏病，在2個半月中天只得銅0.1mg，結果出現體重減輕、嗜中性白細胞減少癥和貧血。其血漿銅為20μg%，而銅蛋白測不到。經給銅每天1mg共7天，這些癥狀就很快消除。
在秘魯已報告蛋白質-能量營養不良的嬰兒發生了難治的貧血和中性白細胞減少癥。后來發現了銅缺乏癥的生化證據，于改變飲食后，許多病人的癥狀就消除了。但有些人仍需銅劑治療。
銅缺乏病還繼發于慢性小腸吸收不良、給螯合劑或鋅劑之后。鋅和銅互相吸收。在動物，鋅攝入量高時可引起銅缺乏病，特別是銅的攝入量處于缺乏邊緣時。在人體曾報告因缺乏鋅而患腸病型肢皮炎的嬰兒。每到接受300mg的鋅，三周后發生了銅缺乏病。
上述幾種原因引起的銅缺乏病均可用銅劑治療。嬰兒營養性缺乏病用1%硫酸銅口服，劑量為每天2～3mg的硫酸銅，即可得到良好療效。對完全腸外營養病人，通過輸液使嬰兒每天每公斤體重得到20～30μg的銅，成人每天總共得到0.5～1.0mg的銅，即可防止病人血漿銅下降，并可治愈病人的銅缺乏病。
（2）先天性銅代謝障礙疾病以下兩種銅代謝異常疾病的發生，并非由于膳食有缺銅或消化道疾病引起的銅的吸收不良等后天的原因，而是由于先天性的銅代謝障礙。
① 肝豆狀核變性（Wildon病）這是一種常染色體隱性遺傳的銅的代謝障礙所引起的少見疾病，1912年首先由Wilson報告，我國先后約已有50例報告。
本病起因是由于先天性的銅代謝障礙，用放射性銅研究表明，肝豆類核變性者銅吸收增加，達56%。而同時肝臟合成銅藍蛋白遠少于正常，從膽汁排出銅的過程發生障礙，于是引起大量銅在肝內沉著，肝銅濃度可達正常人的20～50倍以上。肝內銅沉著超過肝臟銅結合力時，血漿游離銅（非銅藍蛋白結合銅）就上升至正常的5～10倍，這就導致銅在肝、腦、角、膜、腎等器官組織中沉著，造成危害。
肝豆狀核變性的癥狀是肝硬化，大腦豆狀核區功能不全的神經性異常，共濟失調，肢體震顫，角膜Kayser-Fleischer環（角膜外緣呈棕色或灰綠色的環），皮膚色素沉著，與低磷酸鹽血癥及低磷酸鹽血癥及低尿酸血癥一起出現的以氨基酸尿、磷酸鹽尿、尿酸尿為特點的腎異常。血清銅濃度通常降低，尿銅排出量顯著增加，銅藍蛋白濃度一般下降，白細胞色素氧化酶活力下降。
本病治療原則是消除身體組織中過量的銅，并防止銅在各器官組織繼續沉積。為此應盡量減少銅的攝入和促進銅的排出。為促進銅的排出可使用能隨尿排出的各種銅螯合劑，其中D青霉胺有良好的臨床效果。
②Menke綜合征 亦稱Menke卷發綜合征或Menke鋼絲樣發綜合劑，是另一種先天性銅代謝異常的疾病。它以X鏈急性遺傳。
患者血液、肝臟、大腦中銅含量減少，組織中銅酶（如細胞色素氧化酶、結締組織胺氧休酶、多巴胺β-羧化酶和酪氨酸酶）的活力減退，可能是上述病奕的基礎。
上述病變的基本原因，可能是銅從小腸粘膜細胞運入血液和肝臟中的銅含量卻減少。最近，進行Menke病患者皮膚的纖維母細胞培養，表明其銅含量增加。因此，細胞輸送的異常看來不限于小腸粘膜細胞。
銅鹽（如硫酸銅）對本病有良好的療效，使血清銅濃度迅速恢復，血漿銅藍蛋白濃度漸趨正常，一般情況逐漸好轉而康復。
（3）銅中毒
①急性銅中毒飲用與銅容器或銅管道長時間接解的酸性飲料（包括碳酸水、檸檬柑桔類果汁等）可引起輕度急性銅中毒，出現惡心、嘔吐、上腹部痛、腹瀉等胃腸刺激癥狀和頭痛、眩暈、虛弱和金屬味等神經癥狀。
②慢性銅中毒慢性銅中毒已見于某些動物。每天給山羊喂1.5g硫酸銅，經30～80天可引起慢性中毒。出現遲鈍、抑郁、厭食、黃疸等狀。解剖可見肝硬化及腎臟充血，此時肝腎中銅含量顯著增加。但人體除上述肝豆狀核變性中有慢性銅中毒外，幾乎見不到其它慢性銅中毒的征象。長期吃大量牡蠣等貝類、肝臟、蘑菇、硬果和巧克力等含銅量高的食品者，他們的銅攝入量可較正常的每天攝入量（2～5mg）高10倍以上，但從未發現慢性銅中毒的證據。
7.4.5 一些疾病中的銅的代謝異常
下列疾病可引起血清銅濃度增高：病毒和細菌感染、類風濕關節炎、風濕熱、紅斑性狼瘡、多發性硬化、心肌梗塞、嚴重的甲狀腺毒癥、急性和慢性肝病、急性和慢性白血病、各種腫瘤（如白血病、支氣管肺癌、鱗狀上皮細胞癌、膀胱癌、淋巴瘤等）、血色病、門脈或膽汁性的肝硬化、精神分裂癥、缺鐵性貧血、再生障礙性貧血、溶血性貧血、出血性貧血、惡性貧血、鐮狀細胞性貧血等。
淋巴瘤患者（包括何杰金病）血銅在治療前升高，經有效治療后降低，緩解者可達正常值，再升高常為復發之先兆。
精神病患者清銅均有顯著增高，新發病例高于多年患者。
輸入雌激素、甲狀腺激素、垂體激素及進行外科手術等亦可引起血銅升高。
在下列疾病中血清銅濃度降低：粘液性水腫、惡性營養不良（Kwashiorkor）、口炎 性腹瀉、粥樣瀉（coliac disease）、自發性低蛋白血癥。
在下列疾病中血清銅/鋅比值明顯增大：支氣管癌、白血病、何杰金病、肉瘤、結性淋巴瘤肺結核、彌漫性淋巴瘤、皮膚病、贅生物、胰腺疾病、神經系統疾病、缺鐵性貧血、鐮狀細胞性貧血。這在診斷上有參考價值。
膳食和體內肝臟中鋅/銅比值增大是引起心血管病的因素。由于血清或血漿中的鋅/銅比值并不反映肝臟鋅/銅比值，已做了對紅細胞超氧物酶活力的測定，初步數據表明這是一個可用來從側面了解肝臟鋅/銅比值的方法。
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