Catequina

La catequina es un flavan-3-ol, un tipo de metabolito secundario que proporciona funciones antioxidantes en las plantas. Pertenece al subgrupo de polifenoles llamados flavonoides.

El nombre de la familia química de las catequinas deriva de catechu, que es el jugo tánico o extracto hervido de Mimosa catechu (Acacia catechu Lf).

Química

La catequina posee dos anillos de benceno (llamados anillos A y B) y un heterociclo de dihidropirano (el anillo C) con un grupo hidroxilo en el carbono 3. El anillo A es similar a un resto de resorcinol mientras que el anillo B es similar a un resto de catecol. Hay dos centros quirales en la molécula de los carbonos 2 y 3. Por lo tanto, tiene cuatro diastereoisómeros. Dos de los isómeros están en configuración trans y se llaman catequina y los otros dos están en configuración cis y se llaman epicatequina.

El isómero de catequina más común es (+)-catequina. El otro estereoisómero es (-)-catequina o ent -catequina. El isómero de epicatequina más común es (-)-epicatequina (también conocida con los nombres L -epicatequina, epicatequina, (-)-epicatequina, l-acacatequina, l-epicatequina, epicatequina, 2,3- cis - epicatequina o (2 R,3 R)-(-)-epicatequina).

Los diferentes epímeros se pueden separar mediante cromatografía en columna quiral.

Sin hacer referencia a ningún isómero en particular, la molécula puede llamarse simplemente catequina. Las mezclas de los diferentes enantiómeros pueden denominarse (±)-catequina o DL -catequina y (+/-)-epicatequina o DL -epicatequina.

La catequina y la epicatequina son los componentes básicos de las proantocianidinas, un tipo de tanino condensado.

• Galería de diastereoisómeros
• (+)-catequina (2 R,3 S)
• (-)-catequina (2 S,3 R)
• (-)-epicatequina (2 R,3 R)
• (+)-epicatequina (2 S,3 S)

Además, la flexibilidad del anillo C permite dos isómeros de conformación, colocando el anillo B en una posición pseudoecuatorial (confórmero E) o en una posición pseudoaxial (confórmero A). Los estudios confirmaron que la (+)-catequina adopta una mezcla de conformadores A y E en solución acuosa y se ha evaluado que su equilibrio conformacional es 33:67.

Como flavonoides, las catequinas pueden actuar como antioxidantes cuando se encuentran en altas concentraciones in vitro, pero en comparación con otros flavonoides, su potencial antioxidante es bajo. La capacidad de extinguir el oxígeno singulete parece estar relacionada con la estructura química de la catequina, con la presencia del resto catecol en el anillo B y la presencia de un grupo hidroxilo que activa el doble enlace en el anillo C.

Oxidación

Los experimentos electroquímicos muestran que el mecanismo de oxidación de (+)-catequinas se produce en pasos secuenciales, relacionados con los grupos catecol y resorcinol, y la oxidación depende del pH. La oxidación de los grupos donadores de electrones del catecol 3',4'-dihidroxilo ocurre primero, a potenciales positivos muy bajos, y es una reacción reversible. Se demostró que los grupos hidroxilo del resto de resorcinol oxidados después experimentan una reacción de oxidación irreversible.

El sistema lacasa/ABTS oxida (+)-catequina a productos oligoméricos de los cuales la proantocianidina A2 es un dímero.

Acontecimientos naturales

La (+)-catequina y la (-)-epicatequina, así como sus conjugados de ácido gálico, son constituyentes ubicuos de las plantas vasculares y componentes frecuentes de los remedios herbales tradicionales, como Uncaria rhynchophylla. Los dos isómeros se encuentran principalmente como componentes del cacao y el té, así como en las uvas Vitis vinifera.

En la comida

Las principales fuentes dietéticas de catequinas en Europa y Estados Unidos son el té y las frutas pomáceas.

Las catequinas y epicatequinas se encuentran en el cacao, que, según una base de datos, tiene el mayor contenido de catequinas (108 mg/100 g) entre los alimentos analizados, seguido del jugo de ciruela (25 mg/100 ml) y la vaina de haba (16 mg). /100 gramos). El aceite de açaí, obtenido del fruto de la palma de açaí (Euterpe oleracea), contiene (+)-catequinas (67 mg/kg).

Las catequinas son diversas entre los alimentos, desde los duraznos hasta el té verde y el vinagre. Las catequinas se encuentran en el grano de cebada, donde son el principal compuesto fenólico responsable de la decoloración de la masa. El sabor asociado con (+)-catequina monomérica o (-)-epicatequina se describe como ligeramente astringente, pero no amargo.

Metabolismo

Biosíntesis

La biosíntesis de la catequina comienza con una unidad iniciadora de 4-hidroxicinamoil CoA que experimenta una extensión de cadena mediante la adición de tres malonil-CoA a través de una vía PKSIII. La 4-hidroxicinamoil CoA se biosintetiza a partir de L-fenilalanina a través de la ruta de Shikimate. La L-fenilalanina es primero desaminada por la fenilalanina amoníaco liasa (PAL) formando ácido cinámico que luego es oxidado a ácido 4-hidroxicinámico por la cinamato 4-hidroxilasa. La chalcona sintasa luego cataliza la condensación de 4-hidroxicinamoil CoA y tres moléculas de malonil-CoA para formar chalcona. A continuación, la chalcona se isomeriza a naringenina por la chalcona isomerasa, que se oxida a eriodictiol por la flavonoide 3'-hidroxilasa y luego se oxida a taxifolina por la flavanona 3-hidroxilasa. Luego, la taxifolina es reducida por la dihidroflavanol 4-reductasa y la leucoantocianidina reductasa para producir catequina. La biosíntesis de la catequina se muestra a continuación.

La leucocianidina reductasa (LCR) utiliza 2,3-trans-3,4-cis-leucocianidina para producir (+)-catequina y es la primera enzima en la ruta específica de las proantocianidinas (PA). Su actividad se ha medido en hojas, flores y semillas de las leguminosas Medicago sativa, Lotus japonicus, Lotus uliginosus, Hedysarum sulfurescens y Robinia pseudoacacia. La enzima también está presente en Vitis vinifera (uva).

Biodegradación

La catequina oxigenasa, una enzima clave en la degradación de la catequina, está presente en hongos y bacterias.

Entre las bacterias, Acinetobacter calcoaceticus puede lograr la degradación de (+)-catequina. La catequina se metaboliza a ácido protocatequiico (PCA) y ácido carboxílico de floroglucinol (PGCA). También es degradado por Bradyrhizobium japonicum. El ácido carboxílico del floroglucinol se descarboxila más a floroglucinol, que se deshidroxila a resorcinol. El resorcinol se hidroxila a hidroxiquinol. El ácido protocatechuico y el hidroxiquinol experimentan escisión intradiol a través de la protocatechuato 3,4-dioxigenasa y la hidroxiquinol 1,2-dioxigenasa para formar β-carboxi cis, ácido cis-mucónico y acetato de maleilo.

Entre los hongos, Chaetomium cupreum puede lograr la degradación de la catequina.

Metabolismo en humanos

Las catequinas se metabolizan al ser absorbidas en el tracto gastrointestinal, en particular el yeyuno, y en el hígado, dando como resultado los llamados metabolitos de epicatequina relacionados estructuralmente (SREM). Las principales vías metabólicas de los SREM son la glucuronidación, la sulfatación y la metilación del grupo catecol por la catecol-O-metil transferasa, y solo se detectan pequeñas cantidades en el plasma. Sin embargo, la mayoría de las catequinas dietéticas son metabolizadas por el microbioma del colon a gamma-valerolactonas y ácidos hipúricos que sufren una mayor biotransformación, glucuronidación, sulfatación y metilación en el hígado.

La configuración estereoquímica de las catequinas tiene un fuerte impacto en su absorción y metabolismo, ya que la absorción es máxima para la (-)-epicatequina y mínima para la (-)-catequina.

Biotransformación

Burkholderia sp. puede lograr la biotransformación de (+)-catequina en taxifolina mediante una oxidación en dos pasos.

La (+)-catequina y la (-)-epicatequina son transformadas por el hongo filamentoso endófito Diaporthe sp. en los derivados de 3,4-cis-dihidroxiflavano, (+)-(2R,3S,4S)-3,4,5,7,3',4'-hexahidroxiflavan (leucocianidina) y (-)-(2R,3R,4R)-3,4,5,7,3',4'-hexahidroxiflaván, respectivamente, mientras que (-)-catequina y (+)-epicatequina con un grupo 2S-fenilo resistieron la biooxidación.

La leucoantocianidina reductasa (LAR) utiliza (2 R,3 S)-catequina, NADP y H ₂ O para producir 2,3-trans-3,4-cis-leucocianidina, NADPH y H. Su expresión génica se ha estudiado en el desarrollo de bayas de uva y hojas de vid.

Glucósidos

• La (2R,3S)-catequina-7-O-β-D-glucopiranósido se puede aislar de la cebada (Hordeum vulgare L.) y la malta.
• El epigeósido (Catechin-3-O-alpha-L-rhamnopyranosyl-(1-4)-beta-D-glucopyranosyl-(1–6)-beta-D-glucopyranoside) se puede aislar de los rizomas de Epigynum auritum.

Investigar

Función vascular

Solo evidencia limitada de estudios dietéticos indica que las catequinas pueden afectar la vasodilatación dependiente del endotelio, lo que podría contribuir a la regulación normal del flujo sanguíneo en humanos. Las catequinas del té verde pueden mejorar la presión arterial, especialmente cuando la presión arterial sistólica es superior a 130 mmHg.

Debido al extenso metabolismo durante la digestión, se desconoce el destino y la actividad de los metabolitos de catequina responsables de este efecto sobre los vasos sanguíneos, así como el modo de acción real.

Eventos adversos

La catequina y sus metabolitos pueden unirse estrechamente a los glóbulos rojos y, por lo tanto, inducir el desarrollo de autoanticuerpos, lo que provoca anemia hemolítica e insuficiencia renal. Esto dio lugar a la retirada del mercado en 1985 del fármaco Catergen, que contiene catequina y se utiliza para tratar la hepatitis viral.

Las catequinas del té verde pueden ser hepatotóxicas y la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria ha recomendado no exceder los 800 mg/d.

Otro

Un metanálisis limitado mostró que aumentar el consumo de té verde y sus catequinas a siete tazas por día proporcionó una pequeña reducción en el cáncer de próstata. Los métodos de nanopartículas se encuentran bajo investigación preliminar como posibles sistemas de administración de catequinas.

Efectos botánicos

Las catequinas liberadas en el suelo por algunas plantas pueden obstaculizar el crecimiento de sus vecinas, una forma de alelopatía. Centaurea maculosa, la mala hierba manchada que se estudia a menudo por este comportamiento, libera isómeros de catequina en el suelo a través de sus raíces, lo que puede tener efectos como antibiótico o herbicida. Una hipótesis es que provoca una onda de especies reactivas de oxígeno a través de la raíz de la planta objetivo para matar las células de la raíz por apoptosis. La mayoría de las plantas en el ecosistema europeo tienen defensas contra la catequina, pero pocas plantas están protegidas contra ella en el ecosistema de América del Norte, donde Centaurea maculosa es una maleza invasora y descontrolada.

La catequina actúa como un factor inhibidor de infecciones en las hojas de fresa. La epicatequina y la catequina pueden prevenir la enfermedad del fruto del café al inhibir la melanización apresora de Colletotrichum kahawae.