Tomatina - Tomatine
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| Nombres | |
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Nombre IUPAC
(22 S , 25 S ) -5α-espirosolan-3β-ilo β- D -glucopiranosil- (1 → 2) - [β- D -xilopiranosil- (1 → 3)] - β- D -glucopiranosil- (1 → 4) -β- D -galactopiranósido
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| Otros nombres
Tomatina, tomatina, licopersicina
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| CHEBI | |
| CHEMBL | |
| ChemSpider | |
| Tarjeta de información ECHA |
100.037.647 
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PubChem CID
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| UNII | |
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Tablero CompTox ( EPA )
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| Propiedades | |
| C 50 H 83 NO 21 | |
| Masa molar | 1034.18816 |
| Apariencia | solido cristalino |
| Punto de fusion | 263-268 ° C |
| insoluble pero soluble en metanol, etanol, dioxano y propilenglicol | |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar ( ¿qué es ?)
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| Referencias de Infobox | |
Tomatina (a veces llamado Tomatin o lycopersicin ) es un glicoalcaloides , encontrados en los tallos y hojas de tomate plantas, y en los frutos a menores concentraciones mucho. Tiene propiedades fungicidas , antimicrobianas e insecticidas . La tomatina químicamente pura es un sólido cristalino blanco a temperatura y presión estándar. Tomatina, así como la estrechamente relacionada aglicona (o aglicona derivada) tomatidina han demostrado tener múltiples beneficios para la salud.
La tomatina a veces se confunde con el glicoalcaloide solanina , que se encuentra en las patatas .
Historia
Los tomates se llevaron a Europa a principios del siglo XVI. El botánico inglés John Gerard fue uno de los primeros cultivadores de la planta de tomate. En su publicación Grete Herball , consideró los tomates como venenosos debido a sus niveles de lo que luego se llamaría tomatina, además de su alto contenido de ácido. En consecuencia, los tomates generalmente no se consumieron en Gran Bretaña hasta mediados del siglo XVIII.
En 1837, las primeras píldoras de tomate medicinales se anunciaron en los Estados Unidos debido a sus efectos positivos sobre los órganos biliares . El producto “Phelp's Compound Tomato Pills” se extrajo de la planta de tomate y contenía tomatina. Las píldoras fueron hechas por el médico Guy R. Phelps, quien afirmó que el alcaloide tomatina fue uno de los descubrimientos más útiles jamás hechos. Entonces se decía que la tomatina era un antídoto contra el mercurio .
A mediados del siglo XX, científicos del Departamento de Agricultura de EE. UU. Fueron los primeros en aislar la tomatina de la especie de tomate silvestre Lycopersicon pimpinelifolium y la especie cultivada Lycopersicon esculentum .
Estructura y biosíntesis
La alfa-tomatina (α-tomatina) pertenece al grupo de compuestos glicoalcaloides esteroides . Estos compuestos constan de una aglicona , que es un derivado del colesterol , y una cadena de carbohidratos, que en el caso de la α-tomatina consta de dos unidades de d-glucosa , una unidad de d-galactosa y una unidad de d-xilosa . En α-tomatina, el tetrasacárido llamado lycotetraose se une al O-3 de la aglicona esteroidea. Al principio se pensó que la síntesis de alcaloides esteroides solo implicaba múltiples pasos de hidroxilación, oxidación y aminación del colesterol con arginina como fuente del nitrógeno incorporado. Posteriormente se descubrieron los genes del metabolismo de los glicoalcaloides. Estos genes producen las enzimas del metabolismo de los glicoalcaloides , que son responsables de la síntesis de agliconas de alcaloides esteroides en las plantas de papa y tomate. La reacción que realizan estas enzimas se muestra en la figura 1.
Mecanismo de acción
La tomatina puede desempeñar un papel importante en la resistencia de la planta de tomate contra el ataque de hongos, microbios, insectos y herbívoros.
Los efectos de los glicoalcaloides (a los que pertenece la tomatina), se pueden dividir en dos partes principales: la rotura de las membranas celulares y la inhibición de la enzima acetilcolinesterasa . La tomatina es responsable en las plantas de tomate de la resistencia contra, por ejemplo, el escarabajo de Colorado y los caracoles . También es una defensa contra los hongos.
Rotura de la membrana
Las propiedades disruptivas de la membrana de la tomatina se deben a la capacidad de formar complejos 1: 1 con el colesterol . En la figura 2 se muestra un posible mecanismo de ruptura de la membrana por glicoalcaloides. Primero, la parte aglicona de la tomatina se une de manera reversible a los esteroles en la membrana (figura 2, parte 2). Cuando alcanza una cierta densidad, los residuos glicosídicos de los glicoalcaloides interactúan entre sí mediante interacciones electrostáticas. Esta interacción cataliza el desarrollo de una matriz irreversible de complejos de glicoalcaloides-esterol (figura 2, parte 4). De esta manera, los esteroles de la membrana externa se inmovilizan y surgirá la gemación de la membrana. Se forman estructuras tubulares, debido a la estructura de la tomatina (figura 2, parte 6). Esta alteración de la membrana provoca la muerte celular por filtración celular. Además, la membrana rota influye en el transporte de sodio, al alterar el potencial de membrana y reducir el transporte de sodio activo. Cuando la tomatina se ingiere por vía oral, el borde en cepillo del intestino se daña por las propiedades disruptivas de la membrana de la tomatina, por lo que se produce un aumento de la captación de macromoléculas. Este daño a las barreras epiteliales depende de la dosis.
La tomatina se considera un compuesto fungitóxico, ya que inhibe completamente el crecimiento micelial de los hongos C. orbiculare (MC100 = 2.0 mM), S. linicola (MC100 = 0.4 mM) y H. turcicum (MC100 = 0.13 mM). Para la inhibición a un pH bajo , se requiere mucha más tomatina, por lo que el compuesto es más eficazmente fungitóxico a un pH alto, cuando el alcaloide no está protonado . La forma no protonada de la tomatina forma complejos con esteroles como el colesterol, que pueden provocar la rotura de la membrana celular y cambios en la permeabilidad de la membrana.
La tomatina es eficaz contra los hongos a pH 8 pero no a pH 4. Una posible explicación de esto es que la tomatina sólo en la forma desprotonada se une al colesterol para formar los complejos mencionados anteriormente. La tomatina altera las membranas de los liposomas que contienen 3-β-hidroxi esterol, mientras que los liposomas sin 3-β-hidroxi esteroles son resistentes a la ruptura de la membrana. La tomatina inhibe también los tipos de hongos Ph. Infestans y Py. aphanidermatum , que no tienen esteroles en sus membranas, por lo que debe estar presente otro mecanismo de acción.
Inhibición de acetilcolinesterasa
La otra acción conocida del compuesto es la inhibición competitiva dependiente del pH de la enzima acetilcolinesterasa . El neurotransmisor acetilcolina juega un papel en la transmisión de señales de las neuronas a los músculos. Se libera de la neurona y se une a la membrana muscular, provocando despolarización y acción muscular. Para permitir que se reciba una nueva señal, la acetilcolina liberada debe ser degradada por la enzima acetilcolinesterasa.
Si se inhibe la acetilcolinesterasa, la acetilcolina liberada no se puede descomponer y permanece en la unión neuromuscular y en las sinapsis del sistema nervioso central, inhibiendo la transmisión de señales nerviosas. También puede tener lugar una inhibición reversible de la butirilcolinesterasa . La función de la butirilcolinesterasa no se comprende completamente, pero probablemente juega un papel en el crecimiento celular. La mayoría de los plaguicidas sintéticos utilizados en la agricultura actúan mediante la inhibición de la acetilcolinesterasa para matar insectos.
Otros mecanismos
La administración oral de tomatina en baja concentración tiene un efecto catiónico sobre las contracciones cardíacas en las ranas. Es posible que el aumento de la frecuencia cardíaca provenga de la alteración de las propiedades eléctricas de las membranas de las células cardíacas por iones de tomatina cargados positivamente, debido a la participación en los equilibrios ácido-base.
La tomatina también puede estimular el sistema inmunológico participando en una secuencia del estallido respiratorio . Esto proporciona la liberación celular de peróxido de hidrógeno , que es un inmunomodulador. El estallido respiratorio usa peróxido para formar hipoclorito , que a su vez destruye las bacterias.
El mecanismo de acción contra las células cancerosas puede ser el resultado de la formación de complejos con el colesterol , la potenciación del sistema inmunológico y la destrucción directa por alteración de las membranas celulares. En el caso del cáncer, también se encuentra inhibición de la invasión y migración. El mecanismo para esto es quizás a través de la inactivación de PI3K / Akt de las vías de señalización de ERK, que inhibe los factores de transcripción y las actividades de unión al ADN. Esta inhibición conduce a la disminución de MMP-2, MMP-9 y u-PA. MMP-2, MMP-9 y u-PA son factores que son importantes en la metástasis del cáncer, al inhibir estos factores, se reduce la capacidad del cáncer para diseminarse por el cuerpo.
Metabolismo
Incluso ahora, se sabe poco sobre la biodisponibilidad, la farmacocinética y el metabolismo de los glicoalcaloides en los seres humanos. Un factor importante es la escasa absorción de tomatina en la circulación sanguínea general. Cuando la tomatina se ingiere por vía oral, mucha tomatina puede formar complejos con el colesterol de otros alimentos presentes en el estómago. Los complejos de tomatina y colesterol no se absorben en el intestino, sino que se excretan. Para que se produzca la complejación con el colesterol, es fundamental la presencia de una cadena de carbohidratos . La aglicona tomatidina , que es tomatina sin los azúcares, no forma los complejos. Es probable que la complejación se produzca en el duodeno , porque las condiciones ácidas del estómago provocan la protonación de la tomatina y la forma protonada de la tomatina no se une al colesterol.
Es probable que tenga lugar la hidrólisis de la tomatina, pero se desconoce si es catalizada por ácido o por glucosidasa . La exposición in vitro de tomatina a HCl 1 M durante 3 horas a 37 ° C (99 ° F) no hidrolizó la tomatina, por lo que probablemente la tomatina tampoco sea hidrolizada por el ácido en el tracto digestivo de los seres humanos. La hidroxilación de la tomatina probablemente conduce a la formación de tomatidina, que es la aglicona de la tomatina. La tomatidina es un metabolito que puede no ser completamente atóxico; podría tener efectos en el cuerpo humano.
Las enzimas tomatinasas fúngicas pueden transformar la tomatina para desactivarla. La desintoxicación puede tener lugar eliminando un residuo de glucosa. Otras especies de hongos hidrolizan la tomatina a la aglicona tomatidina menos tóxica eliminando todos los residuos de azúcar. La tomatidina todavía puede inhibir algunas especies de hongos, pero es menos tóxica que la tomatina. Los hongos utilizan diversas vías para la hidrólisis de la tomatina. Además, el nivel de toxicidad depende del tipo de hongo. El metabolito tomatidina puede hidrolizarse adicionalmente por las oxigenasas CYP-450 unidas a la membrana.
Usos
La tomatina se ha utilizado como reactivo en química analítica para precipitar el colesterol de la solución. Además, se sabe que la tomatina es un adyuvante inmunitario en relación con ciertos antígenos proteicos .
Efectos
La tomatina posee propiedades antibióticas contra los patógenos humanos E. coli y Staphylococcus aureus , y una variedad de hongos . La presencia de esteroles en las membranas celulares de hongos y otros patógenos hace posible que los glicoalcaloides formen complejos con los esteroles . Tal unión da como resultado la ruptura de las membranas celulares, la fuga de componentes celulares y finalmente la muerte celular.
La tomatina tiene propiedades antimicrobianas contra ciertas clases de microbios, aunque algunos microbios producen una enzima llamada tomatinasa que puede degradar la tomatina, volviéndola ineficaz como antimicrobiano.
Los estudios in vitro demostraron que la tomatina aumentaba la permeabilidad de las células de la mucosa del intestino delgado, lo que inhibía el transporte activo de nutrientes y facilitaba la captación del contenido intestinal que normalmente no se absorbería.
La administración oral de tomatina a las ranas induce un efecto catiónico sobre la contracción cardíaca, produciendo síntomas de taquicardia .
La inyección de tomatina en ratones provocó una rápida caída de la presión arterial. Esto es presumiblemente el resultado de la alteración de las membranas de los glóbulos rojos inducida por tomatina. (El colesterol parece proteger a los eritrocitos. La inyección intraperitoneal de tomatina produce una disminución de la diuresis en ratas. Este efecto se acompaña de un aumento de los niveles de corticosteroides y neutrófilos y una disminución de la relación Na / K en el suero. La administración oral de tomatina en dosis de 15 a 30 mg / kg o la administración intramuscular en el rango de dosis de 1 a 10 mg / kg induce una inhibición dependiente de la dosis del edema inducido. Se observan efectos antiinflamatorios similares cuando la tomatina se administra por vía subcutánea.
Según estudios in vivo con ratones, ratas y hámsteres, la tomatina parece no ser tóxica cuando se consume por vía oral (LD50 = 500 mg / kg). La formación de complejos puede ser la razón por la que la tomatina tiene una toxicidad oral mucho menor que otros glicoalcaloides . Debido a la formación de complejos insolubles con esteroles , la tomatina se elimina en las heces y solo pequeñas cantidades de tomatina son absorbidas por el tracto digestivo. La cantidad de colesterol LDL en plasma (lipoproteína de baja densidad) disminuye a medida que aumenta la cantidad de tomatina en la dieta. Se determina que el valor LD50 de la tomatina cuando se administra por vía intravenosa es de 18 mg / kg de peso corporal. Cuando se administra por vía intraperitoneal, el valor de LD50 es igual a 25 mg / kg de peso corporal. Generalmente, la tomatina es menos tóxica que los glicoalcaloides de patata.
Se ha estudiado la influencia de la tomatina en los corazones de rata añadiendo el compuesto a un medio de cultivo de células de rata neonatal. A una concentración de 20 µg / ml de tomatina, la frecuencia de contracción aumentó en dos horas. A una concentración de 40 µg / ml de tomatina, las células cardíacas dejaron de latir durante algunos minutos.
Los efectos de la tomatina en embriones de rana y piel de rana se probaron mediante mediciones de fluorescencia. La permeabilidad de la membrana de los embriones de rana aumentó en un 600% cuando se expuso con tomatina. En la piel de rana, el transporte de sodio activo disminuyó en un 16%, lo que puede provocar la ruptura de las membranas celulares.
La inyección directa de tomatina en ratones también provoca un aumento de la presión arterial debido a la hemólisis y la liberación de calcio del tejido óseo. Cuando se administra por vía intramuscular u oral a ratas, la tomatina inhibe el edema inducido .
Toxicidad
Los posibles riesgos de la tomatina para los seres humanos no se han estudiado formalmente, por lo que no se puede deducir ningún NOAEL . La toxicidad de la tomatina solo se ha estudiado en animales de laboratorio. Los síntomas de intoxicación aguda por tomatina en animales son similares a los síntomas de intoxicación por solanina , un glicoalcaloide de la patata . Estos síntomas incluyen vómitos, diarrea, dolor abdominal, somnolencia, confusión, debilidad y depresión. Generalmente, se considera que la tomatina causa menos efectos tóxicos en los mamíferos que otros alcaloides como la solanina. Se desconoce la cantidad de tomatina absorbida por el cuerpo humano, así como el posible metabolismo. No hay evidencia de que el consumo de tomates cause efectos tóxicos agudos o genotóxicos.
El consumo humano de cantidades moderadas de tomatina parece ocurrir sin efectos tóxicos notables. Esto se ve reforzado por el consumo generalizado de " tomates verdes encurtidos" y " tomates verdes fritos " y el consumo de tomates con alto contenido de tomatina (una variante de L. esculentum var. Cerasiforme, más conocida como " tomate cherry ", autóctono de Perú) con muy alto contenido de tomatina (en el rango de 500–5000 mg / kg de peso seco ).
El escritor de ciencia de alimentos del New York Times , Harold McGee, encontró escasa evidencia de toxicidad del tomate en la literatura médica y veterinaria, y observó que las hojas de tomate secas (que contienen concentraciones más altas de alcaloides que las frutas) se usan ocasionalmente como condimento o guarnición de alimentos , sin problemas. . También informó que un ser humano adulto probablemente tendría que comer más de medio kilo de hojas de tomate para ingerir una dosis tóxica (no necesariamente letal).
Ver también
Referencias
enlaces externos
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Medios relacionados con Tomatine en Wikimedia Commons
