Capsaicina
La capsaicina (8-metil-N-vanillil-6-nonenamida) (o) es un componente activo de los chiles, que son plantas pertenecientes al género Capsicum. Es un irritante químico para los mamíferos, incluidos los humanos, y produce una sensación de ardor en cualquier tejido con el que entre en contacto. La capsaicina y varios alcaloides relacionados se denominan capsaicinoides y son producidos como metabolitos secundarios por los chiles, probablemente como disuasivos contra ciertos mamíferos y hongos. La capsaicina pura es un compuesto sólido hidrofóbico, incoloro, altamente picante, cristalino a ceroso.
Función natural
La capsaicina está presente en grandes cantidades en el tejido placentario (que contiene las semillas), las membranas internas y, en menor medida, las demás partes carnosas de los frutos de las plantas del género Capsicum. Las semillas en sí no producen capsaicina, aunque la mayor concentración de capsaicina se puede encontrar en la médula blanca de la pared interior, donde se adhieren las semillas.
Las semillas de las plantas de Capsicum son dispersadas predominantemente por aves. En las aves, el canal TRPV1 no responde a la capsaicina ni a sustancias químicas relacionadas (TRPV1 aviar frente a mamífero muestra diversidad funcional y sensibilidad selectiva). Esto es ventajoso para la planta, ya que las semillas de chile consumidas por las aves pasan por el tracto digestivo y pueden germinar más tarde, mientras que los mamíferos tienen dientes molares que destruyen dichas semillas y evitan que germinen. Por lo tanto, la selección natural puede haber llevado a aumentar la producción de capsaicina porque hace que sea menos probable que la planta sea devorada por animales que no la ayudan a dispersarse. También hay evidencia de que la capsaicina puede haber evolucionado como un agente antifúngico. El patógeno fúngico Fusarium, que se sabe que infecta a los chiles silvestres y, por lo tanto, reduce la viabilidad de las semillas, es disuadido por la capsaicina, que limita esta forma de mortalidad previa a la dispersión de las semillas.
El veneno que contiene vanillotoxina de cierta especie de tarántula (Psalmopoeus cambridgei, también conocida como la tarántula chevron de Trinidad) activa la misma vía del dolor que activa la capsaicina, un ejemplo de una vía compartida en la defensa antimamíferos de plantas y animales.
Usos
Comida
Debido a la sensación de ardor que provoca la capsaicina cuando entra en contacto con las membranas mucosas, se usa comúnmente en los productos alimenticios para agregar picante o "caliente" (picante), generalmente en forma de especias como chile en polvo y paprika. En altas concentraciones, la capsaicina también causará un efecto de quemazón en otras áreas sensibles, como la piel o los ojos. El grado de calor que se encuentra dentro de un alimento a menudo se mide en la escala Scoville.
Durante mucho tiempo ha habido una demanda de productos especiados con capsaicina como el chile y salsas picantes como la salsa tabasco y la salsa mexicana. Es común que las personas experimenten efectos placenteros e incluso eufóricos al ingerir capsaicina. Folclore entre los autodenominados "chiliheads" atribuyen esto a la liberación de endorfinas estimulada por el dolor, un mecanismo diferente de la sobrecarga del receptor local que hace que la capsaicina sea eficaz como analgésico tópico.
Investigación y uso farmacéutico
La capsaicina se usa como analgésico en ungüentos tópicos y parches dérmicos para aliviar el dolor, generalmente en concentraciones entre 0,025 % y 0,1 %. Puede aplicarse en forma de crema para el alivio temporal de molestias y dolores menores de músculos y articulaciones asociados con artritis, dolor de espalda, torceduras y esguinces, a menudo en compuestos con otros rubefacientes.
También se usa para reducir los síntomas de la neuropatía periférica, como la neuralgia posherpética causada por el herpes zóster. Un parche transdérmico de capsaicina (Qutenza) para el manejo de esta indicación terapéutica particular (dolor debido a la neuralgia posherpética) fue aprobado en 2009, como tratamiento por la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA) y la Unión Europea. Se rechazó una solicitud posterior a la FDA para que Qutenza se usara como analgésico en la neuralgia del VIH. Una revisión de 2017 de estudios clínicos de calidad limitada encontró que la capsaicina tópica en dosis altas (8 %) en comparación con el control (0,4 % de capsaicina) proporcionó un alivio del dolor moderado a sustancial de la neuralgia posherpética, la neuropatía por VIH y la neuropatía diabética.
Aunque las cremas de capsaicina se han usado para tratar la psoriasis para reducir la picazón, una revisión de seis ensayos clínicos con capsaicina tópica para el tratamiento del prurito concluyó que no había pruebas suficientes del efecto. La capsaicina disminuye moderadamente los niveles de colesterol LDL.
No hay pruebas clínicas suficientes para determinar el papel de la capsaicina ingerida en varios trastornos humanos, como la obesidad, la diabetes, el cáncer y las enfermedades cardiovasculares.
Aerosol de pimienta y plagas
Los capsaicinoides también son un ingrediente activo en los agentes de spray de pimienta para el control de disturbios y la defensa personal. Cuando el spray entra en contacto con la piel, especialmente los ojos o las mucosas, produce dolor y dificultad para respirar en el individuo afectado.
La capsaicina también se usa para disuadir a las plagas, específicamente a las plagas de mamíferos. Los objetivos de los repelentes de capsaicina incluyen campañoles, ciervos, conejos, ardillas, osos, insectos y perros atacantes. Las vainas de chile secas molidas o trituradas se pueden usar en alpiste para disuadir a los roedores, aprovechando la insensibilidad de las aves a la capsaicina. El Elephant Pepper Development Trust afirma que el uso de chiles como cultivo de barrera puede ser un medio sostenible para que los agricultores africanos rurales disuadan a los elefantes de comerse sus cultivos.
Un artículo publicado en el Journal of Environmental Science and Health Part B en 2006 afirma que "Aunque el extracto de chile picante se usa comúnmente como componente de fórmulas repelentes de insectos para el hogar y el jardín, no está claro que los elementos capsaicinoides del extracto sean los responsables de su repelencia."
El primer producto pesticida que utiliza únicamente capsaicina como ingrediente activo se registró en el Departamento de Agricultura de los EE. UU. en 1962.
Deportes ecuestres
La capsaicina es una sustancia prohibida en los deportes ecuestres debido a sus propiedades hipersensibilizantes y analgésicas. En los eventos de salto de los Juegos Olímpicos de verano de 2008, cuatro caballos dieron positivo por capsaicina, lo que resultó en la descalificación.
Toxicidad
Efectos agudos para la salud
La capsaicina es un fuerte irritante que requiere gafas protectoras adecuadas, respiradores y procedimientos adecuados de manipulación de materiales peligrosos. La capsaicina surte efecto por contacto con la piel (irritante, sensibilizador), contacto con los ojos (irritante), ingestión e inhalación (irritante pulmonar, sensibilizador pulmonar). La DL50 en ratones es de 47,2 mg/kg.
Las exposiciones dolorosas a los pimientos que contienen capsaicina se encuentran entre las exposiciones relacionadas con plantas más comunes que se presentan en los centros de envenenamiento. Causan ardor o dolor punzante en la piel y, si los adultos los ingieren en grandes cantidades o los niños en pequeñas cantidades, pueden producir náuseas, vómitos, dolor abdominal y diarrea ardiente. La exposición de los ojos produce lagrimeo intenso, dolor, conjuntivitis y blefaroespasmo.
Tratamiento después de la exposición
El tratamiento principal es la eliminación de la exposición. La ropa contaminada debe quitarse y colocarse en bolsas herméticas antes de la incineración para evitar una exposición secundaria.
Para la exposición externa, bañar las superficies de las mucosas que han estado en contacto con la capsaicina con compuestos oleosos como aceite vegetal, aceite de parafina, vaselina (vaselina), cremas o polietilenglicol es la forma más eficaz de atenuar las molestias asociadas; Dado que tanto el aceite como la capsaicina son hidrocarburos hidrofóbicos, la capsaicina que aún no haya sido absorbida por los tejidos se incorporará a la solución y se eliminará fácilmente. La capsaicina también se puede lavar de la piel con jabón, champú u otros detergentes. El agua pura no es eficaz para eliminar la capsaicina. La capsaicina es soluble en alcohol, que se puede usar para limpiar artículos contaminados.
Cuando se ingiere capsaicina, la leche fría es una forma eficaz de aliviar la sensación de ardor (debido a las caseínas, una proteína que se encuentra en la leche, que tiene un efecto detergente sobre la capsaicina), y la solución de azúcar (10%) a 20 °C (68 °F) es casi igual de efectivo. La sensación de ardor se desvanecerá lentamente durante varias horas si no se toman medidas.
El asma inducida por capsaicina se puede tratar con antihistamínicos orales o corticosteroides.
Pérdida y recuperación de peso
A partir de 2007, no hubo evidencia que mostrara que la pérdida de peso se correlaciona directamente con la ingesta de capsaicina. No se había llevado a cabo una investigación clínica bien diseñada porque la acritud de la capsaicina en las dosis prescritas bajo investigación impedía que los sujetos cumplieran con el estudio. Un metanálisis de 2014 de ensayos adicionales encontró evidencia débil de que consumir capsaicina antes de una comida podría reducir ligeramente la cantidad de alimentos consumidos y podría impulsar la preferencia de alimentos hacia los carbohidratos.
Úlcera péptica
Una revisión de 2006 concluyó que la capsaicina puede aliviar los síntomas de una úlcera péptica en lugar de ser su causa.
Mecanismo de acción
Las sensaciones de ardor y dolor asociadas con la capsaicina resultan de su interacción química con las neuronas sensoriales. La capsaicina, como miembro de la familia vanilloide, se une a un receptor llamado receptor vanilloide subtipo 1 (TRPV1). Clonado por primera vez en 1997, TRPV1 es un receptor de tipo canal iónico. TRPV1, que también puede estimularse con calor, protones y abrasión física, permite que los cationes atraviesen la membrana celular cuando se activa. La despolarización resultante de la neurona la estimula para enviar señales al cerebro. Al unirse al receptor TRPV1, la molécula de capsaicina produce sensaciones similares a las del calor excesivo o daño abrasivo, lo que explica por qué el picante de la capsaicina se describe como una sensación de ardor.
Las primeras investigaciones demostraron que la capsaicina evoca una corriente de inicio prolongado en comparación con otros agonistas químicos, lo que sugiere la participación de un factor limitante de la velocidad significativo. Posteriormente, se ha demostrado que el canal iónico TRPV1 es un miembro de la superfamilia de canales iónicos TRP y, como tal, ahora se lo denomina TRPV1. Hay una serie de diferentes canales de iones TRP que han demostrado ser sensibles a diferentes rangos de temperatura y probablemente son responsables del rango humano de sensación de temperatura. Por lo tanto, la capsaicina en realidad no causa una quemadura química, ni de hecho ningún daño tisular directo, cuando los chiles son la fuente de exposición. Se cree que la inflamación resultante de la exposición a la capsaicina es el resultado de la reacción del cuerpo a la excitación nerviosa. Por ejemplo, se cree que el modo de acción de la capsaicina al inducir la broncoconstricción implica la estimulación de las fibras C que culminan en la liberación de neuropéptidos. En esencia, el cuerpo inflama los tejidos como si hubiera sufrido una quemadura o abrasión y la inflamación resultante puede causar daños en los tejidos en casos de exposición extrema, como es el caso de muchas sustancias que hacen que el cuerpo desencadene una respuesta inflamatoria.
La capsaicina fue fundamental en el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2021, ya que condujo al descubrimiento de los receptores para la temperatura y el tacto.
Historia
El compuesto fue extraído por primera vez en forma impura en 1816 por Christian Friedrich Bucholz (1770–1818). Lo llamó "capsicin", por el género Capsicum del que se extrajo. John Clough Thresh (1850–1932), que había aislado la capsaicina en forma casi pura, le dio el nombre de "capsaicina" en 1876. Karl Micko aisló la capsaicina en su forma pura en 1898. La composición química de la capsaicina fue determinada por primera vez en 1919 por E. K. Nelson, quien también aclaró parcialmente la estructura química de la capsaicina. La capsaicina fue sintetizada por primera vez en 1930 por Ernst Spath y Stephen F. Darling. En 1961, los químicos japoneses S. Kosuge e Y. Inagaki aislaron sustancias similares de los chiles y las llamaron capsaicinoides.
En 1873, el farmacólogo alemán Rudolf Buchheim (1820–1879) y en 1878 el médico húngaro Endre Hőgyes afirmaron que "capsicol" (capsaicina parcialmente purificada) provocaba la sensación de ardor al contacto con las mucosas y aumentaba la secreción de ácido gástrico.
Capsaicinoides
Los capsaicinoides más comunes son la capsaicina (69 %), la dihidrocapsaicina (22 %), la nordihidrocapsaicina (7 %), la homocapsaicina (1 %) y la homodihidrocapsaicina (1 %).
La capsaicina y la dihidrocapsaicina (ambas con 16,0 millones de SHU) son los capsaicinoides más picantes. La nordihidrocapsaicina (9,1 millones de SHU), la homocapsaicina y la homodihidrocapsaicina (ambas con 8,6 millones de SHU) son aproximadamente la mitad de calientes.
Hay seis capsaicinoides naturales (tabla a continuación). Aunque la vanillilamida del ácido n-nonanoico (Nonivamida, VNA, también PAVA) se produce sintéticamente para la mayoría de las aplicaciones, se produce de forma natural en las especies de Capsicum.
| Nombre capsaicinoide | Abrev. | Típico relativo Monto | Scoville unidades de calor | Estructura química |
|---|---|---|---|---|
| Capsaicin | C | 69% | 16,000,000 |  |
| Dihydrocapsaicin | DHC | 22% | 16,000,000 |  |
| Nordihydrocapsaicin | NDHC | 7% | 9.100.000 |  |
| Homocapsaicin | HC | 1% | 8.600,000 |  |
| Homodihydrocapsaicin | HDHC | 1% | 8.600,000 |  |
| Nonivamide | PAVA | 9.200.000 |  |
Biosíntesis
Historia
La ruta biosintética general de la capsaicina y otros capsaicinoides fue aclarada en la década de 1960 por Bennett y Kirby, y Leete y Louden. Los estudios de radiomarcaje identificaron a la fenilalanina y la valina como precursores de la capsaicina. Las enzimas de la ruta de los fenilpropanoides, la fenilalanina amoniaco liasa (PAL), la cinamato 4-hidroxilasa (C4H), la O-metiltransferasa del ácido cafeico (COMT) y su función en la biosíntesis de capsaicinoides fueron identificadas posteriormente por Fujiwake et al. y Sukrasno y Yeoman. Suzuki et al. son responsables de identificar a la leucina como otro precursor de la vía de los ácidos grasos de cadena ramificada. En 1999 se descubrió que el picante de los chiles está relacionado con niveles de transcripción más altos de enzimas clave de la ruta de los fenilpropanoides, fenilalanina amoniaco liasa, cinamato 4-hidroxilasa, ácido cafeico O-metiltransferasa. Estudios similares mostraron altos niveles de transcripción en la placenta de chiles con alta acritud de los genes responsables de la vía de los ácidos grasos de cadena ramificada.
Vía biosintética
Las plantas exclusivamente del género Capsicum producen capsaicinoides, que son alcaloides. Se cree que la capsaicina se sintetiza en el tabique interlocular de los chiles y depende del gen AT3, que reside en el locus pun1, y que codifica una supuesta aciltransferasa.
La biosíntesis de los capsaicinoides se produce en las glándulas del fruto del pimiento, donde la capsaicina sintasa condensa la vanililamina de la vía del fenilpropanoide con un resto acil-CoA producido por la vía de los ácidos grasos de cadena ramificada.
La capsaicina es el capsaicinoide más abundante del género Capsicum, pero existen al menos otras diez variantes de capsaicinoides. La fenilalanina proporciona el precursor de la ruta de los fenilpropanoides, mientras que la leucina o la valina proporcionan el precursor de la ruta de los ácidos grasos de cadena ramificada. Para producir capsaicina, se produce 8-metil-6-nonenoil-CoA mediante la ruta de los ácidos grasos de cadena ramificada y se condensa con vainillamina. Otros capsaicinoides son producidos por la condensación de vanillamine con varios productos de acil-CoA de la ruta de los ácidos grasos de cadena ramificada, que es capaz de producir una variedad de restos de acil-CoA de diferentes longitudes de cadena y grados de insaturación. Todas las reacciones de condensación entre los productos del fenilpropanoide y la vía de los ácidos grasos de cadena ramificada están mediadas por la capsaicina sintasa para producir el producto capsacinoide final.
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