Καψαϊκίνη

Η καψαϊκίνη (8-μεθυλο-Ν-βανιλλυλο-6-εννεναμίδιο) είναι δραστικό συστατικό των πιπεριών τσίλι, τα οποία είναι φυτά που ανήκουν στο γένος Καψικόν. Είναι χημικό ερεθιστικό για τα θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, και παράγει αίσθηση καψίματος σε οποιονδήποτε ιστό με τον οποίο έρχεται σε επαφή. Η καψαϊκίνη και διάφορα συναφή αλκαλοειδή ονομάζονται καψαϊκινοειδή και παράγονται ως δευτερογενείς μεταβολίτες από πιπεριές τσίλι, πιθανώς ως αποτρεπτικά έναντι ορισμένων θηλαστικών και μυκήτων. Η καθαρή καψαϊκίνη είναι μια υδρόφοβη, άχρωμη, πολύ πικάντικη,  κρυσταλλική έως κηρώδη στερεά ένωση.

Φυσική λειτουργία 
Η καψαϊκίνη υπάρχει σε μεγάλες ποσότητες στον ιστό του πλακούντα (που συγκρατεί τους σπόρους), στις εσωτερικές μεμβράνες και, σε μικρότερο βαθμό, στα άλλα σαρκώδη μέρη των καρπών των φυτών του γένους Καψικόν. Οι ίδιοι οι σπόροι δεν παράγουν καψαϊκίνη, αν και η υψηλότερη συγκέντρωση καψαϊκίνης βρίσκεται στη λευκή φλούδα του εσωτερικού τοιχώματος όπου είναι συνδεδεμένοι οι σπόροι.

Οι σπόροι των φυτών Καψικόν διασκορπίζονται κυρίως από τα πουλιά. Στα πουλιά, ο δίαυλος TRPV1 δεν αποκρίνεται στην καψαϊκίνη ή σε συναφή χημικά προϊόντα (ο TRPV1 των πτηνών έναντι των θηλαστικών παρουσιάζει λειτουργική ποικιλομορφία και επιλεκτική ευαισθησία). Αυτό είναι επωφελές για το φυτό, καθώς οι σπόροι πιπεριάς τσίλι που καταναλώνονται από πουλιά περνούν μέσω του πεπτικού σωλήνα και μπορούν να βλαστήσουν αργότερα, ενώ τα θηλαστικά έχουν γομφίους που καταστρέφουν αυτούς τους σπόρους και τους εμποδίζουν να βλαστήσουν. Έτσι, η φυσική επιλογή μπορεί να έχει οδηγήσει σε αύξηση της παραγωγής καψαϊκίνης επειδή καθιστά το φυτό λιγότερο πιθανό να καταναλωθεί από ζώα που δεν το βοηθούν να διασκορπιστεί. Υπάρχουν επίσης ενδείξεις ότι η καψαϊκίνη μπορεί να έχει εξελιχθεί ως αντιμυκητιασικός παράγοντας. Ο φυτοπαθογόνος μύκητας Fusarium, ο οποίος είναι γνωστό ότι μολύνει άγριες πιπεριές τσίλι και έτσι μειώνει τη βιωσιμότητα των σπόρων, αποτρέπεται από την καψαϊκίνη, η οποία περιορίζει έτσι αυτή τη μορφή θνησιμότητας των σπόρων.

Χρήσεις

Τροφή 

Λόγω της αίσθησης καψίματος που προκαλείται από την καψαϊκίνη όταν έρχεται σε επαφή με τους βλεννογόνους, χρησιμοποιείται συνήθως σε τρόφιμα για την παροχή πρόσθετης «θερμότητας» (πικάντικη γεύση), συνήθως με τη μορφή μπαχαρικών όπως σκόνη τσίλι και πάπρικα. Σε υψηλές συγκεντρώσεις, η καψαϊκίνη προκαλεί επίσης καύση σε άλλες ευαίσθητες περιοχές, όπως το δέρμα ή τα μάτια. Ο βαθμός θερμότητας που βρίσκεται μέσα σε ένα φαγητό μετριέται συχνά στην κλίμακα Σκόβιλ.  Επειδή μερικοί άνθρωποι απολαμβάνουν την αίσθηση ζέστης,  υπάρχει εδώ και καιρό ζήτηση για προϊόντα με καρυκεύματα καψαϊκίνης, όπως πιπέρι τσίλι, και ζεστές σάλτσες όπως σάλτσα Tabasco και σάλσα. 

Είναι συνηθισμένο για τους ανθρώπους να βιώνουν ευχάριστα και ακόμη και ευφορικά αποτελέσματα από την κατάποση της καψαϊκίνης. Η λαογραφία μεταξύ των αυτο-περιγραφόμενων chiliheads το αποδίδει στην ερεθισμένη από τον πόνο απελευθέρωση ενδορφινών, έναν διαφορετικό μηχανισμό από την υπερφόρτωση των τοπικών υποδοχέων που καθιστά την καψαϊκίνη αποτελεσματική ως τοπικό αναλγητικό.

Έρευνα και φαρμακευτική χρήση 
Η καψαϊκίνη χρησιμοποιείται ως αναλγητικό σε τοπικές αλοιφές και δερματικά επιθέματα για την ανακούφιση του πόνου, συνήθως σε συγκεντρώσεις μεταξύ 0,025% και 0,1%. Μπορεί να εφαρμοστεί σε μορφή κρέμας για την προσωρινή ανακούφιση των ήπιων πόνων και πόνων των μυών και των αρθρώσεων που σχετίζεται με αρθρίτιδα, οσφυαλγία, κόπωση και διαστρέμματα, συχνά σε ενώσεις με άλλες δερματοερεθιστικά. 

Χρησιμοποιείται επίσης για τη μείωση των συμπτωμάτων της περιφερικής νευροπάθειας, όπως η μεθερπητική νευραλγία που προκαλείται από έρπητα ζωστήρα. Ένα διαδερμικό έμπλαστρο καψαϊκίνης (Qutenza) για τη διαχείριση αυτής της συγκεκριμένης θεραπευτικής ένδειξης (πόνος λόγω μεθερπητικής νευραλγίας) εγκρίθηκε το 2009, ως θεραπευτικό από την Αμερικανική Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) και η Ευρωπαϊκή Ένωση. Απορρίφθηκε μια μετέπειτα αίτηση στο FDA για να χρησιμοποιηθεί το Qutenza ως αναλγητικό στη νευραλγία του HIV. Μια ανασκόπηση του 2017 για κλινικές μελέτες με περιορισμένη ποιότητα διαπίστωσε ότι η τοπική καψαϊκίνη υψηλής δόσης (8%) σε σύγκριση με τον έλεγχο (0,4% καψαϊκίνη) παρείχε μέτρια έως ουσιαστική ανακούφιση από τον πόνο από τη μεθερπητική νευραλγία, τη HIV-νευροπάθεια και τη διαβητική νευροπάθεια.

Αν και οι κρέμες καψαϊκίνης έχουν χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία της ψωρίασης για τη μείωση του κνησμού, μια ανασκόπηση έξι κλινικών δοκιμών που αφορούσαν τοπική καψαϊκίνη για τη θεραπεία του κνησμού κατέληξε στο συμπέρασμα ότι δεν υπήρχαν επαρκή στοιχεία επίδρασης.

Δεν υπάρχουν επαρκή κλινικά στοιχεία για να προσδιοριστεί ο ρόλος της κατανάλωσης καψαϊκίνης σε διάφορες ανθρώπινες διαταραχές, όπως η παχυσαρκία, ο διαβήτης, ο καρκίνος και οι καρδιαγγειακές παθήσεις.

Σπρέι πιπεριού και παράσιτα 
Τα καψαϊκινοειδή είναι επίσης ένα δραστικό συστατικό στον έλεγχο των ταραχών και στα ατομικά μέσα άμυνας τύπου σπρέι πιπεριού. Όταν το σπρέι έρχεται σε επαφή με το δέρμα, ειδικά τα μάτια ή τους βλεννογόνους, προκαλεί πόνο και δυσκολία στην αναπνοή στο στοχευόμενο άτομο.

Η καψαϊκίνη χρησιμοποιείται επίσης για την αποτροπή παρασίτων, ειδικά των θηλαστικών. Στόχοι των απωθητικών καψαϊκίνης περιλαμβάνουν τους αρουραίους, τα ελάφια, τα κουνέλια, τους σκίουρους, τις αρκούδες, τα έντομα και τους σκύλους που επιτίθενται. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν αλεσμένοι ή θρυμματισμένοι αποξηραμένοι λοβοί τσίλι για την αποτροπή τρωκτικών, εκμεταλλευόμενοι την αναισθησία των πτηνών στην καψαϊκίνη. Το Elephant Pepper Development Trust ισχυρίζεται ότι η χρήση πιπεριών τσίλι ως εμπόδιο μπορεί να είναι ένα βιώσιμο μέσο για τους αγροτικούς Αφρικανούς αγρότες να αποτρέψουν τους ελέφαντες από την κατανάλωση των καλλιεργειών τους.

Το πρώτο προϊόν φυτοφαρμάκου που χρησιμοποιεί αποκλειστικά καψαϊκίνη ως δραστικό συστατικό καταχωρήθηκε στο Υπουργείο Γεωργίας των ΗΠΑ το 1962.

Ιππικά αθλήματα 
Η καψαϊκίνη είναι απαγορευμένη ουσία στα αθλήματα ιππασίας λόγω των ιδιοτήτων υπερευαισθησίας και ανακούφισης του πόνου. Στα αθλήματα άλματος των θερινών Ολυμπιακών Αγώνων του 2008, τέσσερα άλογα βρέθηκαν θετικά για την ουσία, με αποτέλεσμα να αποκλειστούν.

Τοξικότητα

Οξείες επιπτώσεις στην υγεία 
Η καψαϊκίνη είναι ισχυρό ερεθιστικό που απαιτεί κατάλληλα προστατευτικά γυαλιά, αναπνευστήρες και κατάλληλες διαδικασίες χειρισμού επικίνδυνων υλικών. Η καψαϊκίνη επηρεάζει την επαφή με το δέρμα (ερεθιστικό, ευαισθητοποιητικό), την επαφή με τα μάτια (ερεθιστικό), την κατάποση και την εισπνοή (ερεθιστικό των πνευμόνων, ευαισθητοποίηση των πνευμόνων). Η θανατηφόρα δόση LD50 σε ποντίκια είναι 47,2 mg / kg.

Οι επώδυνες εκθέσεις σε πιπεριές που περιέχουν καψαϊκίνη είναι από τις πιο κοινές εκθέσεις που σχετίζονται με τα φυτά και παρουσιάζονται σε κέντρα δηλητηριάσεων. Προκαλούν κάψιμο ή τσούξιμο στο δέρμα και, εάν καταναλώνεται σε μεγάλες ποσότητες από ενήλικες ή μικρές ποσότητες από παιδιά, μπορεί να προκαλέσουν ναυτία, έμετο, κοιλιακό άλγος και καύση διάρροια. Η έκθεση στα μάτια προκαλεί έντονο σχίσιμο, πόνο, επιπεφυκίτιδα και βλεφαρόσπασμο.

Θεραπεία μετά την έκθεση 
Η πρωταρχική θεραπεία είναι η απομάκρυνση από την έκθεση. Τα μολυσμένα ρούχα πρέπει να αφαιρούνται και να τοποθετούνται σε αεροστεγείς σακούλες για να αποφευχθεί η δευτερογενής έκθεση.

Σε εξωτερική έκθεση, το πλύσιμο των επιφανειών των βλεννογόνων που έχουν έρθει σε επαφή με την καψαϊκίνη με λιπαρές ενώσεις όπως φυτικό έλαιο, παραφινέλαιο, γέλη πετρελαίου (βαζελίνη), κρέμες ή πολυαιθυλενογλυκόλη είναι ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για να μετριαστεί η σχετική δυσφορία. Δεδομένου ότι το λάδι και η καψαϊκίνη είναι και οι δύο υδρόφοβοι υδρογονάνθρακες, η καψαϊκίνη που δεν έχει ήδη απορροφηθεί σε ιστούς θα παραληφθεί σε διάλυμα και θα αφαιρεθεί εύκολα. Η καψαϊκίνη μπορεί επίσης να ξεπλυθεί από το δέρμα χρησιμοποιώντας σαπούνι, σαμπουάν ή άλλα απορρυπαντικά. Το απλό νερό δεν είναι αποτελεσματικό στην απομάκρυνση της καψαϊκίνης όπως και το μεταδιθειώδες νάτριο και τα τοπικά αντιόξινα εναιωρήματα. Η καψαϊκίνη είναι διαλυτή σε αλκοόλ, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον καθαρισμό μολυσμένων αντικειμένων. 

Όταν καταναλώνεται καψαϊκίνη, το κρύο γάλα είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος για την ανακούφιση της αίσθησης καψίματος (λόγω των καζεϊνών που έχουν απορρυπαντική επίδραση στην καψαϊκίνη ) και ένα διάλυμα ζάχαρης σε θερμοκρασία δωματίου (10%) στους  είναι σχεδόν εξίσου αποτελεσματικό. Η αίσθηση καψίματος θα εξασθενεί αργά για αρκετές ώρες εάν δεν ληφθούν μέτρα.

Το άσθμα που προκαλείται από καψαϊκίνη μπορεί να αντιμετωπιστεί με από του στόματος αντιισταμινικά ή κορτικοστεροειδή.

Μηχανισμός δράσης 
Η αίσθηση καψίματος και πόνου που σχετίζονται με την καψαϊκίνη προκύπτει από τη χημική της αλληλεπίδραση με αισθητηριακούς νευρώνες. Η καψαϊκίνη, ως μέλος της οικογένειας των βανιλοειδών, συνδέεται με έναν υποδοχέα που ονομάζεται υποτύπος 1 του υποδοχέα βανιλοειδούς (TRPV1). Ο TRPV1 είναι ένας υποδοχέας τύπου καναλιού ιόντων. Ο TRPV1, ο οποίος μπορεί επίσης να διεγερθεί με θερμότητα, πρωτόνια και φυσική τριβή, επιτρέπει στα κατιόντα να διέρχονται μέσω της κυτταρικής μεμβράνης όταν ενεργοποιούνται. Η προκύπτουσα αποπόλωση του νευρώνα τον διεγείρει για να σηματοδοτήσει τον εγκέφαλο. Με δέσμευση στον υποδοχέα TRPV1, το μόριο της καψαϊκίνης παράγει παρόμοιες αισθήσεις με εκείνες της υπερβολικής θερμότητας ή της λειαντικής βλάβης, εξηγώντας γιατί ο πικάντικος χαρακτήρας της καψαϊκίνης περιγράφεται ως αίσθηση καψίματος.

Ιστορία 
Η ένωση εκχυλίστηκε για πρώτη φορά σε ακάθαρτη μορφή το 1816 από τον Κρίστιαν Φρήντριχ Μπούχολτς (1770-1818).  Το ονόμασε «καψικίνη», μετά το γένος Καψικόν από το οποίο εξήχθη. Ο Τζον Κλάφ Τρες (1850-1932), ο οποίος είχε απομονώσει καψαϊκίνη σε σχεδόν καθαρή μορφή, έδωσε το όνομα "καψαϊκίνη" το 1876. Ο Καρλ Μίκο απομόνωσε την καψαϊκίνη στην καθαρή της μορφή το 1898. Η χημική σύνθεση της καψαϊκίνης καθορίστηκε για πρώτη φορά το 1919 από τον EK Νέλσον, ο οποίος επίσης διευκρίνισε εν μέρει τη χημική δομή της καψαϊκίνης. Η καψαϊκίνη συντέθηκε για πρώτη φορά το 1930 από τους Ερνστ Σπατ και Στίβεν Φ. Ντάρλινγκ. Το 1961, παρόμοιες ουσίες απομονώθηκαν από πιπεριές τσίλι από τους Ιάπωνες χημικούς Σ. Κοσούγκε και Γ. Ιναγκάκι, που τις ονόμασαν καψαϊκινοειδή.

Το 1873 ο Γερμανός φαρμακολόγος Ρούντλοφ Μπουκχάιμ (1820–1879) και το 1878 ο Ούγγρος γιατρός Έντρε Χούγκιες δήλωσαν ότι η «καψικόλη» (μερικώς καθαρισμένη καψαϊκίνη) προκάλεσε αίσθημα καψίματος όταν ήρθε σε επαφή με τους βλεννογόνους και αύξησε την έκκριση γαστρικού οξέος.

Βιοσύνθεση 

Τα φυτά αποκλειστικά του γένους Καψικόν παράγουν καψαϊκινοειδή, τα οποία είναι αλκαλοειδή. Η καψαϊκίνη πιστεύεται ότι συντίθεται στο ενδοκοιλοτικό διάφραγμα των πιπεριών τσίλι και εξαρτάται από το γονίδιο ΑΤ3, το οποίο βρίσκεται στον τόπο pun1, και το οποίο κωδικοποιεί μια ισχυρή ακετυλοτρανσφεράση.

Η βιοσύνθεση των καψαϊκινοειδών λαμβάνει χώρα στους αδένες του καρπού της πιπεριάς όπου η συνθάση της καψαϊκίνης συμπυκνώνει τη βανιλλυλαμίνη από το φαινυλοπροπανοειδικό μονοπάτι με ένα τμήμα ακυλο-CοΑ που παράγεται από το μονοπάτι των λιπαρών οξέων διακλαδισμένης αλυσίδας.

Η καψαϊκίνη είναι το πιο άφθονο καψαϊκινοειδές που βρίσκεται στο γένος Καψικόν, αλλά υπάρχουν τουλάχιστον δέκα άλλες παραλλαγές καψαϊκινοειδών. Η φαινυλαλανίνη παρέχει τον πρόδρομο στο μονοπάτι των φαινυλοπροπανοειδών ενώ η λευκίνη ή η βαλίνη παρέχουν τον πρόδρομο για το μονοπάτι λιπαρών οξέων διακλαδισμένης αλυσίδας. Η καψαϊκίνη παράγεται από την συμπύκνωση του 8-μεθυλο-6-εννεϋλο-CοΑ - το οποίο παράγεται από το μονοπάτι λιπαρών οξέων διακλαδισμένης αλυσίδας - και της βανιλυλλαμίνης. Άλλα καψαϊκινοειδή παράγονται με τη συμπύκνωση βανιλυλλαμίνης με διάφορα προϊόντα ακυλο-CοΑ από το μονοπάτι των λιπαρών οξέων διακλαδισμένης αλυσίδας, η οποία είναι ικανή να παράγει μια ποικιλία τμημάτων ακυλο-CοΑ διαφορετικού μήκους αλυσίδας και βαθμού ακορεστότητας. Όλες οι αντιδράσεις συμπύκνωσης μεταξύ των προϊόντων του μονοπατιού των φαινυλοπροπανοειδών και του μονοπατιού λιπαρών οξέων διακλαδισμένης αλυσίδας μεσολαβούνται από τη συνθάση καψαϊκίνης για να παραχθεί το τελικό προϊόν καψακινοειδούς.

Παραπομπές 

Φαινόλες
Φαινυλαιθέρες
Αμίδια
Αλκαλοειδή