Las metilxantinas son compuestos alcaloides. La más común es la cafeína presente en el café y sus efectos son en el sistema nervioso central al activar el estado de alerta, reducir la fatiga y mejorar el rendimiento cognitivo, aunque produce dependencia. La cafeína también es responsable de efectos en el sistema cardiovascular como elevación de la tensión arterial, elevación de la frecuencia cardiaca y vasoconstricción. Otros componentes importantes del café son los alcoholes diterpénicos como el kahweol y cafestol presentes en el café sin colar y son responsables de la elevación de colesterol y LDL en la sangre. Por otro lado, el café contiene ácido clorogénico, implicado en el mejoramiento de la sensibilidad a la insulina. El café también contiene aminoácidos esenciales, carbohidratos de tipo mono y polisacáridos, así como azúcares reductores y algunos minerales como el calcio, el potasio y el magnesio. En conjunto los componentes del café han sido relacionados con la disminución del riesgo de desarrollar cirrosis hepática, disminución del riesgo relativo de muerte, menor calcificación de arterias coronarias y disminución del riesgo de padecer Parkinson.
Palabras clave: metilxantinas, cafeína, café, sistema nervioso central
Methylxanthines are alkaloid compounds. The most common is the caffeine present in coffee and its effects are on the central nervous system to activate alertness, reduce fatigue and improve cognitive performance, although it produces dependence. Caffeine is also responsible for effects on the cardiovascular system such as high blood pressure, increased heart rate and vasoconstriction. Other important components of coffee are diterpenic alcohols such as kahweol and cafestol present in coffee without strain and are responsible for the elevation of cholesterol and LDL in the blood. On the other hand, coffee contains chlorogenic acid, which is involved in the improvement of insulin sensitivity. Coffee also contains essential amino acids, mono-type carbohydrates and polysaccharides, as well as reducing sugars and some minerals such as calcium, potassium and magnesium. Overall, the components of coffee have been related to the reduction of the risk of developing liver cirrhosis, decreased relative risk of death, less calcification of coronary arteries and decreased risk of Parkinson's.
Keywords: metilxantines, caffeine, coffee, central nervous system
Las metilxantinas son compuestos nitrogenados pertenecientes a la familia de las purinas que se encuentran presentes en más de 100 variedades de plantas. Las metilxantinas más comunes son la cafeína, la teofilina o teína y la teobromina que se encuentran en las variedades de plantas: Coffea arabica, Camelia sinensis y Teobroma cacao, presentes en el café, el té y el cacao, respectivamente1.
Las metilxantinas actúan como alcaloides. Esto se refiere a que tienen la capacidad de estimular el sistema nervioso central en varias formas. De esta manera, la cafeína, la teobromina y la teofilina, son los psicoestimulantes más consumidos en el mundo2.
Las metilxantinas se obtienen por dos vías: la primera es a través de los alimentos y la segunda es como producto metabólico de las metilxantinas de la dieta. La cafeína ingresa al organismo exclusivamente por los alimentos consumidos mientras que la teofilina y la teobromina pueden obtenerse de los alimentos, pero también se producen endógenamente como resultado del metabolismo de la propia cafeína1.
Las metilxantinas contienen en su estructura química un determinado número de grupos metilo y es esta característica lo que permite su clasificación. De esta manera, la cafeína contiene en su estructura tres grupos metilo, por lo que se llama trimetilxantina. La teofilina y la teobromina sólo tienen dos grupos metilo en su estructura, por lo que llaman dimetilxantinas1.
Las metilxantinas que únicamente tienen un grupo metilo en su estructura se llaman monometilxantinas, sin embargo, este tipo de metilxantinas no se encuentra en los alimentos y la forma en que se presentan en el organismo es como producto metabólico de las di y trimetilxantinas1.
Cuando cualquier tipo de metilxantina se oxida, se forman otros compuestos que pertenecen también al grupo de los compuestos nitrogenados que se llaman ácidos metilúricos y son los productos de desecho de las metilxantinas y se excretan por vía renal1.
Las metilxantinas ejercen su función en diversas partes del organismo como el aparato gastrointestinal, el sistema cardiovascular, el aparato músculo esquelético y el sistema nervioso central, entre otros. Sin embargo, el mayor efecto lo realizan en el sistema nervioso central al activarlo2.
La forma en que las metilxantinas estimulan al sistema nervioso central sucede por efecto del bloqueo de los receptores específicos de adenosina A1 y A2a. Estos receptores se encuentran distribuidos en varias partes del cuerpo, pero resalta su distribución en el sistema nervioso central. Los receptores de adenosina A1 se encuentran en el Hipocampo, la corteza cerebral, los núcleos talámicos y estriado y en el globo pálido; el mecanismo de acción de los receptores A1 es inhibir la liberación de neurotransmisores. Los receptores de adenosina A2a se encuentran en el cuerpo estriado dorsal y ventral y en el tubérculo olfatorio y su mecanismo de actuación es oponerse a la acción de la dopamina2.
La adenosina es un nucleósido de purina, es decir, muy parecida estructuralmente a las metilxantinas. La adenosina se forma y se libera fisiológicamente en estados de estrés oxidativo e hipoxia y es un inhibidor general del sistema nervioso central, produce sedación, relajación y ansiólisis. La adenosina, además, ejerce un control inhibitorio sobre la liberación de ciertos neurotransmisores, por ejemplo: glutamato, dopamina y acetilcolina, los cuales participan en el control motor y la regulación emocional, entre otras muchas otras funciones2.
Las metilxantinas bloquean los receptores específicos de adenosina A1 y A2a, lo que produce efectos contrarios a los que ejerce la adenosina sobre los mismos receptores; este es el mecanismo por el cual las metilxantinas potencian la atención, la concentración, el estado de alerta y el mejoramiento en el rendimiento físico y mental2.
Cabe resaltar la acción de las metilxantinas sobre la dopamina: el consumo de metilxantinas potencia la neurotransmisión dopaminérgica en todo el sistema nervioso central3.
La dopamina es un neurotransmisor que ha sido relacionado con efectos psicotrópicos y estimulación del sistema de recompensa del organismo, por lo que es el neurotransmisor que podría estar implicado en el consumo abusivo de metilxantinas (sobre todo de cafeína) y en síntomas psicóticos que se observan en la intoxicación por cafeína o cafeinismo y que son muy similares a los síntomas que se observan en la esquizofrenia4,5.
Así mismo, la dopamina participa en el control motor y el control emocional, éste último a través del sistema límbico. Es esta participación, la que está más relacionada con alteraciones en el control motor y disregulaciones del estado del ánimo cuando se consumen grandes cantidades de metilxantinas2.
Los efectos positivos que produce el consumo de metilxantinas en el ser humano, suceden en varios aparatos y sistemas, por ejemplo: A nivel del sistema nervioso central se produce una activación generalizada, se aumenta el estado de alerta, reduce la sensación de cansancio y fatiga, mejora el rendimiento intelectual y se mantiene el estado de vigilia5.
Por otro lado, el consumo de metilxantinas provoca la liberación de dopamina en un sector cerebral específico que se conoce como circuito de recompensa (sistema mesolímbico y núcleo accumbens) lo que se relaciona con sensación de bienestar5.
Las metilxantinas también tienen participación en la memoria, ya que pueden afectar la memoria a corto y a largo plazo debido a que, cuando se consumen por más de cuatro semanas, se reduce significativamente la neurogénesis del hipocampo la cual es una estructura cerebral que está muy relacionada con funciones mnésicas6.
El consumo de metilxantinas también ha sido asociado a efectos de neuroprotección, ya que modulan la actividad de enzimas críticas para el funcionamiento cerebral. Este efecto ocurre, sobre todo, cuando se consume la cafeína en combinación con otra sustancia llamada ácido clorogénico y que también está presente en el café, el té y el cacao. La combinación de ambos compuestos proporciona el nivel más alto de actividad enzimática7.
Asimismo, el consumo de metilxantinas, se ha relacionado con efectos analgésicos leves, por lo que se puede decir que reducen la sensación de dolor, sobre todo el de tipo crónico5.
A nivel del sistema respiratorio, las metilxantinas provocan estimulación en el centro cerebral de la respiración y también tienen un importante efecto broncodilatador, por lo que se han utilizado como terapéutica en los trastornos respiratorios, sobre todo en los recién nacidos pretérmino con alguna alteración broncorespiratoria. La metilxantina que más se utiliza para este efecto es la teofilina, aunque también se llega a utilizar la cafeína, sobre todo porque aumenta la contractilidad del diafragma5.
En el sistema cardiovascular, la teobromina, provoca un descenso en la tensión arterial, ya que esta metilxantina induce la liberación de óxido nítrico, el cual es un vasodilatador natural5.
La cafeína produce vasodilatación muscular, por lo que mejora el rendimiento físico (efecto ergoérgico), además de que aumenta la respuesta contráctil del músculo al estímulo nervioso y reduce el cansancio y la fatiga5. El efecto ergoérgico se debe a la liberación de dopamina en el cerebro, secundario al bloqueo de los receptores de adenosina. Esto también explicaría el aumento de la sensación de bienestar cuando se combina el consumo de cafeína con el ejercicio físico8.
En el aparato gastrointestinal, las metilxantinas provocan que se aumente la contractilidad de la vesícula biliar y que disminuya la cantidad de colesterol en este órgano5.
Sin embargo, también se han descrito efectos no tan benéficos a la salud tras el consumo de metilxantinas, por ejemplo: producen vasoconstricción cerebral5.
Por otro lado, dosis elevadas de metilxantinas provocan una ansiedad intensa, sensación de miedo y crisis de angustia. En pacientes con esquizofrenia, puede provocar que se intensifiquen las alucinaciones4.
En trastornos respiratorios su margen terapéutico es muy estrecho y pueden producirse efectos secundarios de mayor gravedad5.
Los síntomas cardiovasculares que se producen por consumo de metilxantinas son aumento de la frecuencia cardiaca y aumenta la tensión arterial, así como aumento de la contractilidad cardiaca5.
Cuando se consumen dosis bajas de metilxantinas se produce estimulación en la locomoción, sin embargo, a dosis altas no se produce este efecto y, al contrario, se ha observado que existe supresión de la locomoción. El consumo de teofilina muestra mayor inducción de la locomoción que la cafeína y requiere la administración de dosis más altas que la cafeína para lograr el efecto supresor en la locomoción3.
Por otro lado, el consumo, sobre todo, de cafeína produce elevación de HDL, LDL y trigliceridos dependiendo de la dosis5.
A nivel gastrointestinal, el consumo de cafeína provoca que se secrete ácido gástrico en mayor cantidad de la habitual5.
Otro efecto negativo del consumo de metilxantinas se da en el desarrollo del ser humano, ya que inhiben la absorción de hierro no hemínico, lo que podría condicionar a anemia y malnutrición, sobre todo en los menores de edad9.
Además, el consumo de cafeína produce alteraciones del sueño. Cuando esta cafeína se consume por niños, se altera la secreción de la hormona del crecimiento, la cual se libera exclusivamente durante el sueño. Esto podría conducir a retrasos en el crecimiento o alteraciones del desarrollo10.
El consumo de metilxantinas provoca incremento en la utilización del oxígeno y disposición de la energía, lo que produce reducción en la ganancia de peso. La ganancia de peso es aún menor cuando la cafeína se comienza a ingerir de los 18 a los 21 meses de edad11.
Los efectos que producen las metilxantinas sobre el organismo en general, dependen de la dosis: dosis pequeñas actúan como estímulos discriminativos; dosis moderadas aumentan el rendimiento físico y mental y reducen el cansancio y el sueño; dosis altas pueden producir ansiedad, disforia y trastornos del sueño, entre otros ya referidos2.
El consumo de metilxantinas produce dependencia, no tan fuerte como la dependencia a la cocaína o a las anfetaminas, sin embargo, la suspensión de su consumo produce un síndrome de abstinencia. De esta manera, las metilxantinas son las drogas psicoactivas que más se aceptan en la sociedad y son, probablemente, las que menos daño provocan al ser humano y su consumo se da en todos los estratos sociales del mundo4.
El café es una bebida que se obtiene a partir de los granos tostados y hervidos de la planta del café. Su consumo en forma de bebida se originó en la provincia de Kaffa de la actual Etiopia12.
Esta bebida se consume en todo el mundo, por todos los grupos sociales y prácticamente a cualquier edad. Es considerada como una bebida no alcohólica que favorece la socialización, por lo que su producción es un detonante económico de gran importancia13.
El consumo de café provoca dependencia debido a que contiene cafeína, sin embargo, el café también contiene múltiples elementos que provocan otros efectos en el organismo, como son los polifenoles, que actúan como antioxidantes y el ácido clorogénico, que mejora la sensibilidad a la insulina, por mencionar sólo algunos12.
El grano de café está compuesto primordialmente por agua, seguido de carbohidratos, luego de proteínas, lípidos, minerales y por la propia cafeína14.
Los principales carbohidratos presentes en el grano de café son oligo y polisacáridos. El café también contiene proteínas del tipo albúmina y globulina, así como aminoácidos esenciales.
Otros componentes esenciales del grano de café son los lípidos, en donde cabe destacar a los ácidos grasos, triglicéridos, ésteres, ácidos orgánicos, alcoholes diterpénicos (kahweol y cafestol) y la trigonelina, que también es un alcaloide15.
Existen variedades del café dependiendo de la región donde se produzca el grano. La que más se consume en el mundo es la variedad Robusta en combinación con la variedad Arábica. La variedad Arábica es más delicada, con mejor olor y más cara. La variedad Robusta le provee a la mezcla cuerpo e intensidad14.
Los tipos de café pueden ser: mezcla, descafeinado, soluble, instantáneo, etc., y las preparaciones son muy variadas, dependen de los gustos de cada persona. El café también se usa en repostería, confitería, golosinas, etc.12
El café es una bebida muy popular, que se consume no solo como alimento, sino también en otros contextos, como son las relaciones sociales, el sentimiento de bienestar, la activación y energía. Es un producto que genera muchas ganancias en el mercado y sus usos son variados, por lo que es un producto cotizado y fructífero13.
La metilxantina que más se consume en el mundo es la cafeína en forma de café, principalmente1. Asimismo, la cafeína es la metilxantina más potente con respecto a los efectos orgánicos que produce2.
Los principales efectos de la cafeína son psicoestimulantes, aunque también tiene efectos respiratorios, musculoesqueléticos y cardiovasculares. La magnitud de los cambios fisiológicos que produce la cafeína dependen de las diferencias interindividuales y de la dosis que se consume5.
La dosis de cafeína que se consume depende de las diferencias genéticas de los granos de café, así como del tiempo y la forma de preparación y los rangos oscilan entre 48 y 280 mg de cafeína por taza de bebida de café normal y entre 3 y 13 mg de cafeína por taza de café descafeinado5.
Los efectos en el organismo se producen con el consumo desde 100 mg de cafeína al día. La intensidad de estos efectos varía de individuo a individuo. Existen personas que tienen una gran tolerancia a la cafeína y esta tolerancia depende del polimorfismo de los receptores de adenosina que sucede en cada persona16.
Se considera consumo leve de café cuando de beben menos de 100 mg de cafeína al día, lo que equivale a beber menos de una taza de café al día17.
El consumo moderado es cuando se beben de 100 a 250 mg de cafeína al día, o lo que es igual a dos a tres tazas de café al día5.
Se llama consumo alto cuando se beben más de 250 mg de cafeína al día o más de tres tazas de café, en esta situación puede desarrollarse una intoxicación por cafeína o cafeinismo5.
Cuando se consumen más de 350 mg de cafeína al día o más de cuatro tazas de café al día durante un mes sin suspender, hablamos de consumo crónico y si, por determinada razón se llega a suspender su consumo y ocurre un síndrome de abstinencia, entonces podemos establecer la adicción a la cafeína18.
Cuando se consume más de un gramo de cafeína al día o más de diez tazas de café, pueden ocurrir síntomas psicóticos17.
La dosis letal de cafeína se ha descrito que ocurre con el consumo de cinco a diez gramos de cafeína5.
Los criterios diagnósticos para establecer la intoxicación por cafeína o cafeinismo según el DSM-V son: consumo reciente de cafeína mayor a 250 mg, además de la aparición de cinco o más síntomas bien descritos: inquietud, nerviosismo, excitación, insomnio, rubefacción facial, diuresis, alteraciones digestivas, contracciones musculares, logorrea y pensamiento acelerado (similar al presentado en la intoxicación por anfetaminas), taquicardia o arritmia cardiaca, sensación de infatigabilidad y agitación psicomotora. Estos síntomas deben generar un malestar clínicamente significativo o un deterioro laboral, social o en otras actividades importantes del individuo. Estos síntomas no deben ser explicados por alguna enfermedad médica que los explique mejor o la presencia de otros trastornos mentales18.
En cuanto a las cantidades de cafeína presente en algunos alimentos, después del café, las hojas del té (Camellia sinensis) son las segundas en importancia en contenido de cafeína. En tercer lugar, por su contenido de cafeína, se encuentra la semilla del cacao (Teobroma cacao). Entre más oscuro y puro sea el chocolate, mayor cantidad de cafeína contiene5.
La cafeína se consume principalmente en forma de bebida de café en todas sus variedades y presentaciones. Después de la bebida de café, la cafeína se consume en el chocolate, ya sea como bebida, como golosina o como material de repostería. En tercer lugar, la cafeína se consume en la bebida del té, en cualquiera de estas variedades: té negro, té verde, té rojo, té azul o té blanco; en forma de preparaciones como english breakfast, té chai, entre otros, la condición es que contenga hojas de té12.
Otras fuentes importantes de cafeína son los refrescos de cola, las bebidas energetizantes y algunos medicamentos que se utilizan, sobre todo, para el tratamiento de la cefalea y como antigripales19,20.
Además de las ya mencionadas fuentes de cafeína, en México ha cobrado importancia el consumo de refrescos de cola. México es el país número uno en el consumo de Coca-cola en el mundo y esta condición se ha convertido en un verdadero problema de salud pública, ya que se ha asociado con el desarrollo de enfermedades crónicas no transmisibles como la Diabetes Mellitus tipo 2 y la obesidad. Respecto a esta última patología, México es el segundo lugar en obesidad en adultos y el primer lugar en obesidad en niños20.
El problema del consumo de cafeína a través de refrescos de cola se ha agudizado en las últimas décadas. El 7 de marzo de 2012, la Organización de las Naciones Unidas (ONU) alertó mediante un comunicado de prensa que el consumo de “Coca-Cola” entre 1999 y 2002 se duplicó en los niños mexicanos21.
El alto consumo de bebidas de cola se asocia a las sensaciones agradables provocadas por sus ingredientes y que también son los responsables de la adicción a este tipo de productos22.
La fácil disponibilidad a la cafeína es equivalente a que cualquier otra droga psicoactiva fuera de libre venta, psicológicamente hablando y este libre acceso ocurre con frecuencia en situaciones sociales bien esclarecidas4.
Es necesario mencionar el resultado que tiene el entorno social en el consumo de refrescos de cola. Cuando el contexto es familiar se consumen mayores cantidades de cafeína y azúcar combinadas23.
El consumo de bebidas de cola ocurre con mayor frecuencia en condiciones de convivencia familiar, como son las fiestas y la hora de la cena, o cuando es hora del recreo en las escuelas. Se puede observar el impacto sociocultural que tiene esta práctica en nuestro país. Existe, además, un conocimiento social de que el consumo de bebidas de cola no es del todo saludable, lo que significa que el contexto social es reforzador de esta práctica24.
En México se creó una clasificación de las bebidas consumidas por la población de acuerdo con su contenido energético, su valor nutricional y los riesgos potenciales a la salud siendo catalogadas en 6 niveles:
En México, el consumo de bebidas de cola se ha asociado a una mayor inseguridad alimentaria y está asociado a menor estrato social25.
El consumo de bebidas de cola en nuestro país, se da principalmente en adolescentes, varones y existe una asociación directamente proporcional entre la cantidad de bebida consumida y el aumento en el índice de masa corporal26.
El problema de salud pública al que se hizo referencia son las enfermedades crónicas no transmisibles. Está demostrado que el consumo de grandes cantidades de azúcar provoca tales patologías26.
La participación de la cafeína en estas morbilidades radica en su facultad de estimular al sistema de recompensa del organismo, lo que provoca dependencia, así como su facultad de favorecer la liberación de la dopamina en el cerebro, lo que condiciona sentimientos de bienestar cuando de consumen este tipo de productos. Además, no debemos olvidar su capacidad de activar al sistema nervioso central, de reducir la fatiga y de aumentar el rendimiento físico5.
La mala relación de los refrescos de cola con la salud, no puede, de esta manera, ser atribuible a la cafeína, al café o a las metilxantinas en general.
Ya se han descrito los efectos que producen las metilxantinas en el organismo, y su efecto positivo o negativo, es discutible. Depende de diferentes criterios Definitivamente, todo exceso es malo y existen combinaciones de productos que no favorecen a la salud. Sin embargo, es innegable el poder que tienen las metilxantinas a nivel mundial y los beneficios a la salud, a la economía, a la socialización permanecen y están disponibles para su utilización.
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[a] Estudiante del Doctorado en Ciencias de los Alimentos y Salud Humana-UAEH, Pachuca de Soto, Hidalgo. México. aacrom@gmail.com
[b] Profesora-Investigadora del Área Académica de Psicología del ICSa-UAEH, Pachuca de Soto, Hidalgo. México. yeyetzi.torres@gmail.com
[c] Profesora-Investigadora del Área Académica de Química en Alimentos del ICBI-UAEH, Pachuca de Soto, Hidalgo. México. aroman@uaeh.edu.mx