ทองแดง (Copper, Cu)

ทองแดงเป็นโลหะที่อ่อน นิ่ม เหนียว และนำไฟฟ้า รวมถึงนำความร้อนได้ดีมาก ถือเป็นหนึ่งในโลหะไม่กี่ชนิดที่พบในธรรมชาติในรูปของโลหะบริสุทธิ์ สามารถนำมาใช้งานได้ทันที มนุษย์รู้จักใช้ทองแดงมาตั้งแต่โบราณ เช่น ทำหลังคา เครื่องประดับ สีเคลือบเครื่องปั้นดินเผา และเป็นสารกันเชื้อราในเนื้อไม้

ทองแดงพบได้ทั่วไปในธรรมชาติและอาหาร มีรูปแบบสารประกอบหลัก 2 แบบคือ:

  1. Copper (I) หรือ cuprous (Cu1+) เช่น cuprous oxide (Cu2O), cuprous chloride (Cu2Cl2), และ cuprous sulfide (Cu2S)
  2. Copper (II) หรือ cupric (Cu2+) เช่น cupric oxide (CuO), cupric chloride (CuCl2), และ cupric sulfate (CuSO2)

ส่วน copper (III) และ copper (IV) เป็นสารประกอบชั่วคราวที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาเคมี ไม่คงตัว จึงไม่นำมากล่าวถึงในที่นี้

ในระบบย่อยอาหาร ร่างกายสามารถดูดซึม cuprous ได้โดยตรง ส่วน cupric ต้องอาศัยวิตามินซีในการเปลี่ยนเป็น cuprous ก่อนจึงจะดูดซึมได้ และเมื่อดูดซึมเข้าไปแล้ว cuprous จะถูกเปลี่ยนกลับเป็น cupric เพื่อจับกับอัลบูมินในเลือด เนื่องจากมีเสถียรภาพดีกว่า

ร่างกายไม่ได้สะสมทองแดงไว้มากนัก โดยเก็บไว้ที่ตับเพียง 50–120 mg เพราะหากมากเกินไปจะเกิดพิษ จึงควบคุมโดยจำกัดการดูดซึมและขับส่วนเกินทางน้ำดีออกทางอุจจาระ ระดับทองแดงในเลือดปกติอยู่ที่ 10–25 µmol/L (63.5–158.9 µg/dL)

บทบาทของทองแดงในร่างกาย

ทองแดงเป็นองค์ประกอบของเอนไซม์หลายชนิดที่เรียกว่า “cuproenzymes” ซึ่งมีหน้าที่สำคัญ ได้แก่:

  • ช่วยเปลี่ยนพลังงานจากอาหาร
  • มีบทบาทในเมตาบอลิซึมของธาตุเหล็ก
  • เปลี่ยน dopamine เป็น norepinephrine
  • สร้างเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน เม็ดสี เม็ดเลือดขาว หลอดเลือดใหม่
  • ควบคุมการแสดงออกของยีน และพัฒนาสมอง
  • ส่งเสริมความแข็งแรงของกระดูก

เอนไซม์สำคัญ ได้แก่ ceruloplasmin และ hephaestin ที่ช่วย oxidize เหล็ก Fe2+ เป็น Fe3+ ซึ่งเป็นรูปที่จับกับ transferrin เพื่อส่งธาตุเหล็กเข้าสู่เซลล์

ทองแดงยังเป็น cofactor ของเอนไซม์ superoxide dismutase ที่เปลี่ยนอนุมูลอิสระ superoxide เป็น hydrogen peroxide และถูกกำจัดต่อไปโดย glutathione peroxidase

แหล่งอาหารที่มีทองแดงสูง

แหล่งทองแดงที่ดี ได้แก่ โกโก้ ช็อกโกแลต ตับ อาหารทะเล ถั่ว เห็ด มันเทศ หน่อไม้ อะโวคาโด ปริมาณที่แนะนำต่อวันคือ 0.9 มิลลิกรัม

การขัดสีข้าวหรือแปรรูปอาหาร เช่น การเผาไหม้หรือการต้มผักนานเกินไป อาจทำให้สูญเสียทองแดงในอาหาร

การรับประทานสังกะสีในปริมาณมากจะยับยั้งการดูดซึมทองแดง โดยกระตุ้นการผลิตโปรตีน thionein ซึ่งจับทั้งสังกะสีและทองแดง ทำให้ทองแดงถูกกักไว้ในเซลล์ลำไส้และดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดไม่ได้ ส่งผลให้ไม่มี cuproenzymes และเกิดภาวะขาดธาตุทองแดงและธาตุเหล็กได้

ภาวะขาดทองแดง

แบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม:

  1. ขาดทองแดงตั้งแต่กำเนิด: จากยีน ATP7A กลายพันธุ์ (Menkes syndrome) ทำให้ดูดซึมทองแดงไม่ได้ พบในทารกชาย อาการได้แก่ อาเจียนเรื้อรัง ผมเปราะ ผิวซีด กระดูกบาง พัฒนาการช้า มักเสียชีวิตก่อนอายุ 10 ปี แม้รักษาด้วย copper histidine ฉีดใต้ผิวหนัง

  2. ขาดทองแดงจากโรคภายหลังคลอด: เช่น ภาวะขาดอาหาร ท้องเสียเรื้อรัง โรคทางเดินอาหาร (Celiac sprue, Cystic fibrosis), การผ่าตัดกระเพาะ, หรือรับประทานสังกะสีเกิน อาการรวมถึงโลหิตจาง เม็ดเลือดขาวต่ำ กระดูกบาง สมองและไขสันหลังผิดปกติ

วินิจฉัยด้วยระดับทองแดงและ ceruloplasmin ในเลือด (ปกติ 20–35 mg/dL) และรักษาด้วยการเสริมทองแดง พร้อมแก้ไขสาเหตุ

อาหารเสริมทองแดงแต่ละรูปแบบให้ปริมาณทองแดงแตกต่างกัน เช่น:

  • Copper carbonate: 57%
  • Cupric chloride: 47%
  • Cupric acetate: 35%
  • Copper sulfate: 25% (แนะนำให้ใช้ ขนาด 1.5–3 mg/วัน)
  • Cupric oxide: 80% แต่ดูดซึมไม่ได้

พิษของทองแดง

  1. พิษแต่กำเนิด: เช่น โรควิลสัน (Wilson disease) จากยีน ATP7B กลายพันธุ์ ทำให้ขับทองแดงไม่ได้ เกิดการสะสมในตับ สมอง ไต กระจกตา (วง Kayser-Fleischer ring) วินิจฉัยจากประวัติ, การตรวจดวงตา, ceruloplasmin ต่ำ, ทองแดงในปัสสาวะสูง, ตับสะสมทองแดง หรือผลตรวจ DNA
  2. พิษจากการได้รับเกิน: เช่น ดื่มน้ำหรืออาหารที่สัมผัสกับภาชนะทองแดง อาจมีอาการคลื่นไส้ อาเจียน ส่วนการรับประทาน copper sulfate ปริมาณมากเพื่อฆ่าตัวตาย อาจทำให้ตับวาย เม็ดเลือดแดงแตก และเสียชีวิต

การรักษาอาจต้องล้างท้อง ใช้ยาขับทองแดง หรือฟอกเลือดในกรณีรุนแรง

สรุป

ทองแดงเป็นแร่ธาตุจำเป็นที่เกี่ยวข้องกับการสร้างเอนไซม์ การเปลี่ยนพลังงาน และเมตาบอลิซึมของธาตุเหล็ก แม้พบได้ในอาหารทั่วไปและต้องการเพียงเล็กน้อย แต่การขาดหรือเกินก็ส่งผลต่อสุขภาพอย่างมาก ผู้ที่รับสังกะสีเป็นประจำควรระวังภาวะขาดทองแดง ขณะที่ผู้ป่วยโรควิลสันต้องงดทองแดงและใช้ยาขับทองแดงร่วมด้วย

บรรณานุกรม

  1. "Copper." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา British Nutrition Foundation. (26 มีนาคม 2563).
  2. "Nutrition Requirements." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา British Nutrition Foundation. (30 มกราคม 2563).
  3. "Thai RDI." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา กระทรวงสาธารณสุข. (1 กุมภาพันธ์ 2563).
  4. "Copper." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา Oregon State University. (26 มีนาคม 2563).
  5. "Copper." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา NIH. (29 มีนาคม 2563).
  6. "copper." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา whfoods.org. (29 มีนาคม 2563).
  7. "12.9 Copper." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา Nutrition Flexbook. (26 มีนาคม 2563).
  8. "- Elements - 33: COPPER." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา apjcn.nhri.org.tw. (26 มีนาคม 2563).
  9. "Copper." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา Wikipedia. (26 มีนาคม 2563).
  10. Larry E. Johnson. 2018. "Copper." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา MSD Manual. (26 มีนาคม 2563).
  11. Larry E. Johnson. 2018. "Wilson Disease." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา MSD Manual. (26 มีนาคม 2563).
  12. George J. Brewer, et al. "Wilson Disease." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา NORD. (27 มีนาคม 2563).
  13. Daisy Whitbread. 2019. "Top 10 Foods Highest in Copper." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา MYFOODDATA. (26 มีนาคม 2563).