Einfluss der Lebensmittelprozessierung auf die Bioverfügbarkeit von Kupfer: Untersuchungen zur zellulären Kupferaufnahme aus CuSO4 und Melanoidin-Cu-Komplexen

Kupfer gilt als essentielles Spurenelement, da es als struktureller und katalytischer Cofaktor Bestandteil vieler lebenswichtiger Enzyme ist. Andererseits kann jedoch eine exzessive Zufuhr von Kupfer nachfolgend zu irreversiblen Gewebeschäden führen. Um pathophysiologische Erscheinungen zu vermeiden, muss deshalb sowohl die physiologische Kupferhomöostase als auch die Aufnahme von Kupfer aus der Nahrung streng reguliert werden. Obwohl Melanoidine als finale Produkte der thermischen Prozessierung von kohlenhydratreichen Lebensmitteln nachgewiesenermaßen über metallchelatisierende Eigenschaften verfügen, ist ihre Bedeutung für die Resorption von lebensnotwendigen Mineralien und Spurenelementen bisher nur unzureichend geklärt. In der vorliegenden Studie konnte gezeigt werden, dass lebensmittelrelevante Melanoidine über ein revertierbares Kupferbindungsvermögen verfügen. Hierbei konnte ein Zusammenhang zwischen der Menge aus den Maillard-Reaktionsprodukten (MRPs) freisetzbarer Kupferionen und der Hemmung des Cu-sensitiven Enzyms poly (ADP-Ribose) Polymerase 1 nachgewiesen werden. Die Aufnahme der Cu-Ionen aus Melanoidin-Cu Komplexen in humane HCT116-Kolonkarzinomzellen erfolgt im Vergleich zu der anorganischen Verbindung CuSO4 in gleichem Ausmaß, jedoch mit deutlich größerer Geschwindigkeit. Die durchgeführten Genexpressionsanalysen weisen zudem auf Unterschiede in der zellulären Bioverfügbarkeit der aufgenommenen Kupferionen hin. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass Melanoidine als Endprodukte der Maillard-Reaktion regulierend in den Prozess der Kupferaufnahme in intestinalen Zellen eingreifen und thermisch prozessierte Lebensmittel somit als wichtige Modulatoren der Kupferhomöostase angesehen werden müssen.