Il Rame

Il Rame è un metallo di colore rossastro molto malleabile, è presente in concentrazioni e forme chimiche differenti tra crosta terrestre, acque superficiali e profonde e anche, in tracce, nella stessa atmosfera; è uno dei primi metalli utilizzati dagli esseri umani, i primi reperti risalenti 10.000 anni fa. L'uso del rame dalle civiltà umane risale tra il 5° e il 6° millennio a.C. e il primo metallo utilizzato, presumibilmente perché è stato trovato in una forma metallica nativa che non richiedeva fusione. Attualmente, la produzione mondiale di rame raffinato supera le 16.000 tonnellate/anno.

Seppur in dosi molto piccole (microdosi), lo troviamo anche nel nostro organismo, dove partecipa alle più importanti reazioni biochimiche da cui dipende la salute del nostro corpo. Le sue funzioni sono diverse: favorisce l'assimilazione del ferro soprattutto a livello intestinale, stimola la formazione dell'emoglobina agendo in sinergia con la vitamina C, mantiene elastici i vasi sanguigni e le pareti del cuore e protegge l'organismo dall'aggressione dannosa dei radicali liberi. Il rame, inoltre, fortifica il sistema nervoso e svolge una valida azione ricostituente che contribuisce a dare energia a tutto l'organismo. È presente in più di 30 tipi diverse di proteine, come ad esempi importanti la lisil ossidasi (o protein-lisina 6-ossidasi), che è coinvolta nella reticolazione del collagene, la tirosinasi, necessaria per la sintesi della melanina, la dopamina beta-idrossilasi (o dopamina beta-monoossigenasi), che catalizza la trasformazione della dopamina in noradrenalina, il citocromo c ossidasi, l'accettore finale di elettroni della catena respiratoria, e la superossido dismutasi, necessaria per la difesa contro il danno ossidativo.

In questi enzimi, il rame serve come un donatore/accettore di elettroni, alternando gli stati redox Cu (I) e Cu (II). Altre proteine contenenti rame, come la plastocianina, agiscono come trasportatori di elettroni. A seconda del tipo di coordinamento del rame alla proteina, il potenziale redox può variare entro l'intervallo +200 mV e +800 mV. Queste proprietà redox possedute dal rame possono causare danni cellulari, anche gravi. Il rame e le sue leghe sono assai utilizzati soprattutto per le proprietà antimicrobiche, caratteristica che ne ha favorito l'utilizzo in diversi ambiti nel corso degli anni. Nel 1973, i ricercatori della Battelle Columbus Laboratories[1] hanno condotto una ricerca completa per meglio comprendere la "proprietà batteriostatica e sanificante delle superfici in rame e delle sue leghe", la quale ha dimostrato che il rame, in piccolissime quantità, ha il potere di controllare e inibire una vasta gamma di muffe, funghi , alghe e microbi nocivi. In particolare, nel corso degli anni è stato scoperto che il rame inibisce Antinomucor elegans, Aspergillus niger, Bacterium linens, Bacillus megaterium, Bacillus subtilis, Brevibacterium erythrogenes, Candida utilis, Penicillium chrysogenum, Rhizopus niveus, Saccharomyces mandshuricus e Saccharomyces cerevisiae in concentrazioni superiori a 10 g/l[2]. La Candida utilis (o Torulopsis utilis) è completamente inibita a concentrazioni di 0,04 g/L[3], il bacillo tubercolare è inibito dal rame come cationi semplici o anioni complessi in concentrazioni di 0,02-0,2 g/L[4], la crescita di Achromobacter fischeri e Photobacterium phosphoreum è inibita dal rame metallico[5], la divisone cellulare del Paramecium caudatum viene ridotta dall'azione di lastre di rame poste su piastra di Petri contenenti infusori e mezzi nutritivi[6] e il Poliovirus è inattivato dopo 10 minuti di esposizione al rame e acido ascorbico[7].

Uno studio successivo, realizzato per indagare i meccanismi antimicrobici del rame, hanno dimostrato che questi ultimi sono molto complessi e avvengono in molti modi, sia a livello intracellulare sia negli spazi interstiziali tra le cellule[8]. Attualmente, i ricercatori ritengono che i più importanti meccanismi antimicrobici per il rame sono i seguenti:

        • Livelli elevati di rame all'interno di una cella provocano stress ossidativo e la generazione di perossido di idrogeno (H2O2). In queste condizioni, il rame partecipa alla cosiddetta "reazione di Fenton" una reazione chimica che causa danni ossidativi alle cellule.
        • Eccesso di rame provoca un calo dell'integrità della membrana dei microbi che porta alla perdita di specifici nutrienti cellulari essenziali, come il potassio e il glutammato. Questo provoca disidratazione e conseguente morte cellulare.
        • Mentre il rame è necessario per molte funzioni delle proteine, in caso di eccesso, il rame si lega alle proteine che non ne richiedono la presenza per la loro funzionalità. Questo "presenza inappropriata" provoca la perdita della efficienza della proteina e/o un "guasto" della proteina in porzioni non funzionali.

Questi potenziali meccanismi, così come altri, sono oggetto di continuo studio da laboratori universitari di ricerca in tutto il mondo. Sappiamo però che una carenza di questo minerale può favorire l'anemia, gli sbalzi pressori e quella debolezza generale, spesso peggiorata da un affaticamento epatico, che prepara il terreno ai malanni da raffreddamento. Un'intossicazione di questo minerale, invece, causa danni cellulari con formazione di radicali liberi dell'ossigeno (radicale idrossilico, in particolare, che può partecipare a una serie di reazioni dannose per molecole cellulari, come l'ossidazione delle proteine e dei lipidi); una via alternativa di tossicità dello ione rame ha dimostrato di essere lo spostamento del ferro dai centri ferro-zolfo. Allo stesso modo, gli ioni di rame possono competere con lo zinco o altri ioni metallici per importanti siti di legame sulle proteine.

Fonti Bibliografiche

        1. Dick, R.J., Wray, J.A., and Johnston, H.N. (1973), A Literature and Technology Search on the Bacteriostatic and Sanitizing Properties of Copper and Copper Alloy Surfaces, Phase 1 Final Report, INCRA Project No. 212, June 29, 1973, contracted to Battelle Columbus Laboratories, Columbus, Ohio, US.
        2. Chang, S.M., and Tien, M. (1969), Effects of Heavy Metal Ions on the Growth of Microorganisms, Bull. Inst. Chem., Acad. Sinica, Vol. 16, pp. 29–39.
        3. Avakyan Z.A., Rabotnova I.L. (1966). "Determination of the Copper Concentration Toxic to Micro-Organisms". Microbiology 35: 682–687.
        4. Feldt, A. (no year), Tubercle Bacillus and Copper, Munch Med. Wochschr., Vol. 61, pp. 1455–1456
        5. Johnson, FH; Carver, CM; Harryman, WK (1942). "Luminous Bacterial Auxanograms in Relation to Heavy Metals and Narcotics, Self-Photographed in Color". Journal of bacteriology 44 (6): 703–15.
        6. O?vin, V. and Zolotukhina, T. (1939), Action Exerted From a Distance by Metals on Infusoria, Bull. Biol. Med. Exptl. USSR, Vol. 4, pp. 39–40.
        7. Colobert, L (1962). "Sensitivity of poliomyelitis virus to catalytic systems generating free hydroxyl radicals". Revue de pathologie generale et de physiologie clinique 62: 551–5.
        8. Thurman R.B., Gerba C.P. (1989). "The Molecular Mechanisms of Copper and Silver Ion Disinfection of Bacteria and Viruses". CRC Critical Reviews in Environmental Control 18 (4): 295–315.
        9. Riza. "I super integratori, i ricostituenti indispensabili per non ammalarsi", Il Rame 72-73.