Metabolismo del rame

Il rame può esistere sia nella forma ridotta (Cu⁺) che in quella ossidata (Cu²⁺) e di conseguenza risulta un cofattore importante in molte reazioni redox. Questa sua caratteristica fa sì che l'eccesso di rame può portare a produzione di radicali idrossilici altamente dannosi con conseguente citotossicità, danneggiamenti di membrana per la perossidazione dei lipidi, ossidazione di proteine, rottura del DNA e dell'RNA. Il rame, inoltre, può manifestare la sua tossicità spiazzando altri cofattori dai loro ligandi naturali presenti in varie proteine, o dai siti catalitici di vari enzimi. È necessario, quindi, che non sia presente in forma libera nella cellula; ciò è possibile grazie alla presenza di specifici trasportatori citosolici (chaperones) che chelano il rame libero.
Le proteine contenenti rame richiedono pochissime unità di rame circolante; esse sono diffuse in molti organismi e sono coinvolte in una serie di processi biologici richiesti per la crescita e lo sviluppo: fosforilazione ossidativa (citocromo c ossidasi), azione antiossidante (SOD), ossidazione del ferro (ceruloplasmina), coagulazione (fattore V e VII), sintesi di catecolammine (dopamina beta monossigenasi), fuoriuscita del ferro dall'enterocita (efestina). La deficienza di questi enzimi o le alterazioni nella loro attività sono spesso causa di disordini e di condizioni patologiche. Per mantenere attivi questi processi essenziali è necessario garantire un adeguato equilibrio tra l'assorbimento del rame dalla dieta e la perdita di esso nell'organismo, che avviene soprattutto attraverso la bile ma anche attraverso la via urinaria ed è pari a circa 0.6-1.6mg di metallo al giorno.

I cibi ricchi di rame sono i legumi, la carne di manzo, i molluschi, i cereali, le fave e la frutta secca. Una dieta equilibrata in genere favorisce una quantità adeguata di rame. Nei bambini da 1 a 6 anni l'apporto adeguato è di 30 µg/kg/giorno, mentre dai 15 ai 18 anni è di 18 µg/kg/giorno. L'adulto necessita di 12 µg/kg/giorno. Per le donne questa quantità aumenta a 30 µg/kg/giorno nel periodo dell'allattamento, poiché il latte umano è particolarmente ricco di rame.
Il rame viene assorbito rapidamente dalla dieta (circa il 60% del rame ingerito), soprattutto nel duodeno e nel digiuno, e successivamente viene distribuito in modo rapido alle proteine che necessitano del rame; vi è un accumulo minimo dell'eccesso nell'organismo. Il 40% del rame è localizzato nei muscoli, mentre la restante parte è nel fegato, nel cervello, nel sangue, nel cuore e nei reni. Anche per il rame, così come per il ferro, qualsiasi variazione dei suoi livelli nell'organismo, in condizioni fisiologiche e non, induce una risposta omeostatica per minimizzare sia gli effetti di un'alterata o mancata attività enzimatica sia gli effetti dello stress ossidativo causato dalla produzione di radicali liberi. Per questo motivo il suo assorbimento e il suo trasporto sono strettamente controllati da specifici sistemi e da una serie di meccanismi regolatori.