El café es la bebida más consumida en el mundo después del agua y el té, alrededor del café giran muchos mitos. En esta oportunidad develaremos desde una perspectiva científica e imparcial, los aspectos positivos y negativos que representa el consumo de café para la salud, y se explicará los mecanismos moleculares que explican estos efectos.
El café como bebida
La historia del café es una novela en sí misma, está llena de romanticismo, su cultivo se inició en Etiopía en el siglo noveno, y en el siglo quince ya se cultivaba en la península arábiga; a principios del siglo XVI los holandeses lo extendieron a la India e Indonesia, y pronto proveían a Europa; en 1668 lo llevaron también a Norteamérica, pero solo hasta 1720 se empezó a cultivar en las américas.
El mercado mundial de café en el 2020 representó 102.02 billones de dólares, con un incremento anual del consumo de un 4.28% hasta el 2026; Brasil, Vietnam y Colombia son los mayores productores de café en ese orden.
Cafeína
La cafeína (1,3,7-trimetilxantina) es el compuesto bioactivo más importante del café, es un compuesto incoloro e inodoro de sabor amargo, es un estimulante del sistema nervioso central (SNC), por lo que aumenta la alerta y la concentración y en la mayoría de las personas quita el sueño.
El café ejerce su acción por intermedio de la cafeína a tan solo unos minutos de haberlo tomado,
En cuanto a su estructura química la cafeína es una xantina, que deriva de un anillo de purina (la misma estructura que forma los nucleótidos adenina y guanina en el RNA y el DNA), qué está triplemente metilado (CH3) en los átomos 1, 3 y 7 del doble anillo que compone la purina.
Gráfico 1. Estructura química de la cafeína (1,3,7-trimetilxantina), observe que su estructura se basa en la xantina que deriva de la purina. Dentro de este mismo grupo de compuestos está la teobromina y a teofilina, se diferencian en que carecen del grupo metilo (sombreado en azul) en N-1 y N-7 respectivamente. Fuente elaboración propia.
Mecanismo de acción de la cafeína
En el organismo la acción estimulante del SNC se produce por dos mecanismos bien caracterizados, Antagonismo de la adenosina e inhibición de la fosfodiesterasa.
Para poner en contexto estos dos mecanismos, tenemos primero que recordar que las células se comunican de una a otra, o de un órgano a otro, a través de señales moleculares (neurotransmisores, hormonas, péptidos, citoquinas etc.).
Las señales moleculares del grupo I, tienen la particularidad que son moléculas lipofílicas, que atraviesan fácilmente la membrana celular y ejercen su efecto uniéndose directamente a un receptor ubicado en el citoplasma o en el núcleo de la célula, por ejemplo, los glucocorticoides y la hormona tiroidea, que se unen a un receptor nuclear.
Las señales moleculares del grupo II son sustancias polares, por el contrario, no atraviesan la membrana celular y para ejercer su efecto se unen a el dominio extracelular de un receptor de membrana, que produce cambios conformacionales en el dominio interno, para que se libere un segundo mensajero (cAMP, cGMP etc.) que son finalmente las moléculas que producen el efecto deseado en la célula (ver gráfico 2 más abajo).
Uno de los receptores de membrana más común para las hormonas del grupo II son los receptores acoplados a proteínas G, se les llama así por su afinidad con el aminoácido guanosina; es este tipo de receptores que utiliza la cafeína para ejercer su efecto:
Antagonismo de la adenosina.
La adenosina es un neuromodulador central que actúa sobre los receptores de adenosina P1, que a su vez se dividen en receptores A1, A2A, A2B, A3. La cafeína es antagonista de la adenosina principalmente en los receptores A1 y A2A relacionados con la inhibición de la adenilciclasa.
El resultado entonces es una activación de la vía adenilciclasa – cAMP – fosfoquinasa, la activación de esta vía produce efectos activadores en varios órganos: reducción de la vasodilatación cerebral por lo que se emplea en el manejo farmacológico de la crisis de migraña; quita el sueño pues la adenosina junto con la melatonina son las hormonas del sueño; mayor energía; aumento de la presión arterial.
Inhibición de la fosfodiesterasa.
En la vía adenilciclasa – cAMP – fosfoquinasa, el cAMP solo tiene dos opciones, se inactiva por la acción de la fosfodiesterasa o, continúa con la cascada activando la fosfoquinasa, que a su vez fosforila las proteínas para que ejerzan sus efectos fisiológicos.
La cafeína al inhibir la fosfodiesterasa, deja solo la opción para que el cAMP continúe la cascada y ejerza sus efectos fisiológicos: Activar la lipólisis, incremento de la acumulación de glucógeno en el músculo y aumento de la oxidación de los ácidos grasos.
Gráfico 2. La cafeína al unirse a los receptores de membrana A1 y A2A activa la adenilciclasa y bloquea la fosfodiesterasa; continúa con la activación de la fosfoquinasa y la fosforilación de la proteína para que ejerza los efectos fisiológicos. C, cafeína; A2A, receptor de membrana de Adenosina A2A; AC, Adenilciclasa; FD, fosfodiesterasa; PKAi, fosfoquinasa inactiva; PKAa, fosfoquinasa activa; F, grupo fosfato unido a proteína. Fuente: elaboración propia.
Metabolismo de la cafeína.
La cafeína se absorbe en un 100% en el intestino delgado con mucha rapidez, atraviesa la barrera hematoencefálica, es el hígado el encargado de metabolizar la cafeína por la isoenzima CYP1A2 del citocromo P-450, mediante un proceso de demetilación (eliminar los grupos metilo), que la convierten en paraxantina (85%), teobromina (10%) y teofilina (5%), las dos últimas metabólicamente activas.
Utilidad terapéutica actual, y posibles usos de la cafeína en el futuro.
Al ser un estimulante del SNC, la cafeína produce los efectos principalmente neurológicos, se emplea para tratamiento de la crisis de migraña, pues disminuye la vasodilatación cerebral,
Estudios epidemiológicos han encontrado que el consumo crónico de cafeína se relaciona inversamente con el riesgo de desarrollar demencia; Se cree que el efecto neuroprotector de la cafeína radica en su capacidad para incrementar los niveles de Factor Neurotrópico derivado del Cerebro (BDNF por sus siglas en inglés).
Por otro lado, el principal metabolito de la cafeína, la paraxantina (1,7-Dimetilxantina) tiene actividad anti PPAR-1, enzima perteneciente al grupo de las enzimas Poli ADP Ribosas Polimerasas (PARPs), cuya actividad se encuentra aumentada en diferentes tipos de neurodegeneración inducida en animales de laboratorio.
También en modelos experimentales se ha encontrado que la cafeína aumenta el mRNA neuronal de la tirosinhidroxilasa (enzima limitante en la biosíntesis de Dopamina), en modelos de Parkinson inducido en ratas.
En la Esclerosis Lateral Amiotrófica (ALS) la exotoxicidad producida por el neurotransmisor excitatorio glutamato es uno de los mecanismos fisiopatológicos; en efecto el mecanismo de acción del medicamento Riluzole aprobado para la ALS es anti-glutamato. La ingesta de cafeína en ratas embarazadas, disminuye a expresión de receptores glutaminérgicos tanto en el cerebro del feto como de la madre.
Todo lo anterior para concluir que existe evidencia científica que sugiere de que el consumo crónico de cafeína, por diferentes vías moleculares, ejerce un efecto neuroprotector que disminuye el riesgo de padecer enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y Parkinson.
Efectos negativos de la cafeína.
Como se mencionó con anterioridad, la cafeína tiene afinidad por el receptor de adenosina A2A, este receptor es codificado por el gen ADORA2A; algunas personas con variables en el gen que codifica este receptor (polimorfismos), pueden sufrir de ansiedad al consumir café. Aproximadamente el 20% de la población hispana tiene esa variante genética (rs5751876) en el gen ADORA2A.
Gráfico 3 Proporción de personas con la variable de riesgo rs5751876 (en rojo), de acuerdo a la raza. Fuente ensembl.org
Por otro lado, una variable en el gen que codifica la isoenzima CYP1A2, responsable del metabolismo de la cafeína provoca un metabolismo lento de la cafeína (rs2472300), el 40% de los hispanos tienen esta variable que predispone a infarto de miocardio con el consumo mayor de 200mg al día (una taza de café).
Este contenido de cafeína, aunque ampliamente extendido por la web, es aproximado. En vistas de que escaseaban los estudios que determinaran el contenido exacto de cafeína de una taza de café, el equipo de Coffeeness, liderado por Arne Preuss, se embarcó en una investigación sobre cafeína para determinar con precisión los miligramos que contenían 15 preparaciones de café distintas. Los hallazgos son reveladores y se pueden encontrar pinchando en el enlace.
Gráfico 4 Proporción de personas con la variable de riesgo rs2472300 (en rojo), de acuerdo a la raza. Fuente ensembl.org
Por esta razón, en la valoración nutricional de un paciente, el test nutrigenómico es una herramienta indispensable en la práctica de la medicina nutricional, cardiovascular y neurológica. Uno de los objetivos de este blog es mostrar a profesionales de la salud, los beneficios que representa el uso de herramientas “ómicas” en la optimización de los programas prevención, mejorar la asertividad clínica por diagnósticos tempranos, y efectuar tratamientos más personalizados.
Conclusión
A la recurrente pregunta de si el café es bueno o malo, la respuesta debe ser individualizada y reside en nuestros genes, si su genética tiene las variables rs5751876 y rs2472300 en los genes ADORA2A y CYP1A2 respectivamente, incrementa el riesgo de presentar trastornos de ansiedad o infarto de miocardio temprano. A este tipo de personas se les recomienda no consumir más de 200mg diarios de cafeína, equivalente a un pocillo de café negro; pero, la única manera de saberlo es mediante la toma de un test genómico.
Dr. Andrés Naranjo Cuéllar
Médico y Cirujano
MsC en Nutrición
Bibliografía.
Bioactive Nutraceuticals and Dietary Supplements in Neurological and Brain Disease. 2015 Ross y Predy. Ed Elsevier.
Genómica Nutricional. 2019. Vicente Andreu. VIU.
Goodman & Gilman the pharmacological basis of therapeutics. 13ed. 2018. Ed McGrawHill.
Harper Bioquímica Ilustrada 31 Ed. 2019. Ed McGrawHill.
Nutrición Molecular. Gordillo. 2015. Ed McGrawHill.
https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/coffee-market
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