La colina / k ə ʊ l i n / [3] es un nutriente esencial para los seres humanos y muchos otros animales. [4] La colina se presenta como un catión que forma varias sales (X - en la fórmula representada es un contraanión indefinido ). [5] Para mantener la salud, debe obtenerse de la dieta como colina o como fosfolípidos de colina , como la fosfatidilcolina . [4] Los seres humanos y la mayoría de los animales producen colina de novo., pero la producción es insuficiente en humanos y en la mayoría de las especies. La colina a menudo no se clasifica como una vitamina , sino como un nutriente con un metabolismo similar a un aminoácido . [2] En la mayoría de los animales, los fosfolípidos de colina son componentes necesarios en las membranas celulares , en las membranas de los orgánulos celulares y en las lipoproteínas de muy baja densidad . [4] Se requiere colina para producir acetilcolina , un neurotransmisor , y S -adenosilmetionina , un donante de metilo universal involucrado en la síntesis de homocisteína .[4]
Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido 2-hidroxi- N , N , N -trimetiletan-1-aminio | |
Otros nombres 2-hidroxi- N , N , N -trimethylethanaminium Bilineurine (2-hidroxietil) trimetilamonio | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
1736748 | |
CHEBI | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
DrugBank | |
Tarjeta de información ECHA | 100.000.487 |
Número CE |
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Referencia de Gmelin | 324597 |
IUPHAR / BPS |
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KEGG |
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PubChem CID |
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UNII |
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Tablero CompTox ( EPA ) |
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InChI
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Sonrisas
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Propiedades | |
Fórmula química | C 5 H 14 NO + |
Masa molar | 104,17 g / mol |
Apariencia | líquido viscoso delicuescente (hidróxido de colina) [1] |
solubilidad en agua | muy soluble (hidróxido de colina) [1] |
Solubilidad | soluble en etanol , [1] insoluble en éter dietílico y cloroformo (hidróxido de colina) [2] |
Peligros | |
Pictogramas GHS | |
Palabra de señal GHS | Peligro |
Declaraciones de peligro GHS | H314 |
Consejos de prudencia del SGA | P260 , P264 , P280 , P301 + 330 + 331 , P303 + 361 + 353 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P310 , P321 , P363 , P405 , P501 |
NFPA 704 (diamante de fuego) | COR |
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |
LD 50 ( dosis mediana ) | 3 a 6 g / kg de peso corporal , ratas, oral [1] |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
La deficiencia de colina sintomática, rara en humanos, causa enfermedad del hígado graso no alcohólico y daño muscular. [4] El consumo excesivo de colina (superior a 7,5 g / día) puede causar presión arterial baja , sudoración , diarrea y olor corporal similar al del pescado debido a la trimetilamina , que se forma en su metabolismo. [4] [6] Las fuentes dietéticas ricas en colina y fosfolípidos de colina incluyen las vísceras y las yemas de huevo , los productos lácteos y las verduras . [4]
Química
La colina es una familia de compuestos de amonio cuaternario solubles en agua . [5] El hidróxido de colina se conoce como base de colina. Es higroscópico y, por lo tanto, a menudo se encuentra como un jarabe hidratado viscoso incoloro que huele a trimetilamina (TMA). Las soluciones acuosas de colina son estables, pero el compuesto se descompone lentamente en etilenglicol , polietilenglicoles y TMA. [1]
El cloruro de colina se puede producir tratando TMA con 2-cloroetanol : [1]
- (CH 3 ) 3 N + ClCH 2 CH 2 OH → (CH 3 ) 3 N + CH 2 CH 2 OH · Cl -
El 2-cloroetanol se puede generar a partir de óxido de etileno . Históricamente, la colina se ha producido a partir de fuentes naturales, como a través de la hidrólisis de lecitina . [1]
Metabolismo
Biosíntesis
En las plantas, el primer paso en la biosíntesis de novo de colina es la descarboxilación de serina en etanolamina , que es catalizada por una serina descarboxilasa . [7] La síntesis de colina a partir de etanolamina puede tener lugar en tres vías paralelas, donde se llevan a cabo tres pasos consecutivos de N- metilación catalizados por una metiltransferasa en la base libre, [8] fosfo-bases, [9] o bases de fosfatidilo. [10] La fuente del grupo metilo es S -adenosil- L- metionina y S -adenosil- L- homocisteína se genera como un subproducto. [11]
En los seres humanos y la mayoría de los demás animales, la síntesis de novo de colina se realiza a través de la vía de la fosfatidiletanolamina N-metiltransferasa (PEMT), [6] pero la biosíntesis no es suficiente para satisfacer las necesidades humanas. [12] En la ruta hepática PEMT, el 3-fosfoglicerato (3PG) recibe 2 grupos acilo de acil-CoA formando un ácido fosfatídico . Reacciona con el trifosfato de citidina para formar difosfato de citidina-diacilglicerol. Su grupo hidroxilo reacciona con la serina para formar fosfatidilserina que se descarboxila a etanolamina y fosfatidiletanolamina (PE). Una enzima PEMT mueve tres grupos metilo de tres donantes de S -adenosil metioninas (SAM) al grupo etanolamina de la fosfatidiletanolamina para formar colina en forma de fosfatidilcolina. Se forman tres S -adenosilhomocisteínas (SAH) como subproducto. [6]
La colina también se puede liberar de moléculas más complejas que contienen colina. Por ejemplo, las fosfatidilcolinas (PC) se pueden hidrolizar a colina (Chol) en la mayoría de los tipos de células. La colina también se puede producir por la ruta CDP-colina, las colina quinasas citosólicas (CK) fosforilan la colina con ATP a fosfocolina (PChol). [2] Esto sucede en algunos tipos de células como el hígado y el riñón. Colina-fosfato citidililtransferasas (CPCT) transforman PChol en CDP-colina (CDP-Chol) con citidina trifosfato (CTP). La CDP-colina y el diglicérido se transforman en PC mediante la diacilglicerol colinafosfotransferasa (CPT). [6]
En los seres humanos, ciertas enzimas PEMA- mutaciones y la deficiencia de estrógenos (a menudo debido a la menopausia ) aumentar la necesidad dietética de colina. En roedores, el 70% de las fosfatidilcolinas se forman a través de la ruta PEMT y solo el 30% a través de la ruta CDP-colina. [6] En ratones knockout , la inactivación de PEMT los hace completamente dependientes de la colina de la dieta. [2]
Absorción
En los seres humanos, la colina se absorbe en los intestinos a través de la proteína de membrana SLC44A1 (CTL1) mediante una difusión facilitada gobernada por el gradiente de concentración de colina y el potencial eléctrico a través de las membranas de los enterocitos . SLC44A1 tiene una capacidad limitada para transportar colina: a concentraciones elevadas, parte de ella no se absorbe. La colina absorbida sale de los enterocitos a través de la vena porta , pasa por el hígado y entra en la circulación sistémica . Los microbios intestinales degradan la colina no absorbida a trimetilamina , que se oxida en el hígado a N -óxido de trimetilamina . [6]
La fosfocolina y las glicerofosfocolinas se hidrolizan mediante fosfolipasas a colina, que ingresa a la vena porta. Debido a su solubilidad en agua, algunos de ellos escapan sin cambios a la vena porta. Los compuestos que contienen colina solubles en grasa ( fosfatidilcolinas y esfingomielinas ) son hidrolizados por fosfolipasas o ingresan a la linfa incorporados en quilomicrones . [6]
Transporte
En los seres humanos, la colina se transporta como molécula libre en la sangre. Los fosfolípidos que contienen colina y otras sustancias, como las glicerofosfocolinas, se transportan en las lipoproteínas de la sangre . Los niveles de colina en plasma sanguíneo en adultos sanos en ayunas son de 7 a 20 micromoles por litro (μmol / l) y de 10 μmol / l en promedio. Los niveles están regulados, pero la ingesta y la deficiencia de colina alteran estos niveles. Los niveles se elevan durante aproximadamente 3 horas después del consumo de colina. Los niveles de fosfatidilcolina en el plasma de adultos en ayunas son de 1,5 a 2,5 mmol / l. Su consumo eleva los niveles de colina libre durante aproximadamente 8 a 12 horas, pero no afecta significativamente los niveles de fosfatidilcolina. [6]
La colina es un ión soluble en agua y, por lo tanto, requiere que los transportadores pasen a través de las membranas celulares solubles en grasa . Se conocen tres tipos de transportadores de colina: [13]
- SLC5A7
- CTL: CTL1 ( SLC44A1 ), CTL2 ( SLC44A2 ) y CTL4 ( SLC44A4 )
- OCT: OCT1 ( SLC22A1 ) y OCT2 ( SLC22A2 )
Los SLC5A7 son transportadores dependientes de sodio - (Na + ) y ATP . [13] [6] Tienen una alta afinidad de unión por la colina, la transportan principalmente a las neuronas y están indirectamente asociados con la producción de acetilcolina . [6] Su función deficiente causa debilidad hereditaria en los músculos pulmonares y otros en humanos a través de la deficiencia de acetilcolina. En ratones knock-out , su disfunción da como resultado fácilmente la muerte con cianosis y parálisis . [14]
Los CTL1 tienen una afinidad moderada por la colina y la transportan a casi todos los tejidos, incluidos los intestinos, el hígado, los riñones, la placenta y las mitocondrias . Los CTL1 suministran colina para la producción de fosfatidilcolina y trimetilglicina . [6] Los CTL2 se producen especialmente en las mitocondrias de la lengua, los riñones, los músculos y el corazón. Están asociados con la oxidación mitocondrial de colina a trimetilglicina. Los CTL1 y los CTL2 no están asociados con la producción de acetilcolina, pero transportan colina juntos a través de la barrera hematoencefálica . Solo los CTL2 se encuentran en el lado cerebral de la barrera. También eliminan el exceso de colina de las neuronas a la sangre. Los CTL1 se producen solo en el lado sanguíneo de la barrera, pero también en las membranas de los astrocitos y las neuronas. [13]
Los OCT1 y OCT2 no están asociados con la producción de acetilcolina. [6] Transportan colina con baja afinidad. Los OCT1 transportan colina principalmente en el hígado y los riñones; OCT2 en riñones y cerebro. [13]
Almacenamiento
La colina se almacena en las membranas celulares y orgánulos como fosfolípidos , y dentro de las células como fosfatidilcolinas y glicerofosfocolinas . [6]
Excreción
Incluso en dosis de colina de 2 a 8 g, en los seres humanos se excreta poca colina en la orina. La excreción ocurre a través de transportadores que ocurren dentro de los riñones (ver transporte ). La trimetilglicina se desmetila en el hígado y los riñones a dimetilglicina (el tetrahidrofolato recibe uno de los grupos metilo). La metilglicina se forma, se excreta en la orina o se desmetila a glicina . [6]
Función
La colina y sus derivados tienen muchas funciones en humanos y en otros organismos. La función más notable es que la colina sirve como precursor sintético de otros componentes celulares esenciales y moléculas de señalización, como los fosfolípidos que forman las membranas celulares, el neurotransmisor acetilcolina y el osmorregulador trimetilglicina ( betaína ). La trimetilglicina, a su vez, sirve como fuente de grupos metilo al participar en la biosíntesis de S -adenosilmetionina . [15] [16]
Precursor de fosfolípidos
La colina se transforma en diferentes fosfolípidos , como fosfatidilcolinas y esfingomielinas . Estos se encuentran en todas las membranas celulares y en las membranas de la mayoría de los orgánulos celulares . [2] Las fosfatidilcolinas son una parte estructuralmente importante de las membranas celulares. En humanos, 40 a 50% de sus fosfolípidos son fosfatidilcolinas. [6]
Los fosfolípidos de colina también forman balsas de lípidos en las membranas celulares junto con el colesterol . Las balsas son centros, por ejemplo, para receptores y enzimas de transducción de señales de receptores . [2]
Las fosfatidilcolinas son necesarias para la síntesis de VLDL : 70 a 95% de sus fosfolípidos son fosfatidilcolinas en humanos. [6]
La colina también es necesaria para la síntesis de surfactante pulmonar , que es una mezcla que consiste principalmente en fosfatidilcolinas. El surfactante es responsable de la elasticidad pulmonar, es decir, de la capacidad del tejido pulmonar para contraerse y expandirse. Por ejemplo, la deficiencia de fosfatidilcolinas en los tejidos pulmonares se ha relacionado con el síndrome de dificultad respiratoria aguda . [17]
Las fosfatidilcolinas se excretan en la bilis y actúan junto con las sales de ácidos biliares como tensioactivos , ayudando así a la absorción intestinal de lípidos . [2]
Síntesis de acetilcolina
La colina es necesaria para producir acetilcolina . Este es un neurotransmisor que juega un papel necesario en la contracción muscular , la memoria y el desarrollo neuronal , por ejemplo. [6] No obstante, hay poca acetilcolina en el cuerpo humano en comparación con otras formas de colina. [2] Las neuronas también almacenan colina en forma de fosfolípidos en sus membranas celulares para la producción de acetilcolina. [6]
Fuente de trimetilglicina
En los seres humanos, la colina se oxida irreversiblemente en las mitocondrias del hígado a aldehído de glicina betaína por las oxidasas de colina . Esta es oxidada por betaína-aldehído deshidrogenasas mitocondriales o citosólicas a trimetilglicina . [6] La trimetilglicina es un osmorregulador necesario . También funciona como sustrato para la enzima BHMT , que metila la homocisteína en metionina . Este es un precursor de S -adenosilmetionina (SAM). SAM es un reactivo común en reacciones biológicas de metilación . Por ejemplo, metila guanidinas de ADN y ciertas lisinas de histonas . Por tanto, forma parte de la expresión génica y la regulación epigenética . Por tanto, la deficiencia de colina conduce a niveles elevados de homocisteína y niveles disminuidos de SAM en sangre. [6]
Contenido en alimentos
La colina se encuentra en los alimentos como una molécula libre y en forma de fosfolípidos , especialmente como fosfatidilcolinas . La colina es más alta en las vísceras y las yemas de huevo, aunque se encuentra en menor grado en las vísceras , los cereales , las verduras , las frutas y los productos lácteos . Los aceites de cocina y otras grasas alimentarias tienen aproximadamente 5 mg / 100 g de colina total. [6] En los Estados Unidos , las etiquetas de los alimentos expresan la cantidad de colina en una porción como un porcentaje del valor diario (% DV) basado en la ingesta adecuada de 550 mg / día. El 100% del valor diario significa que una ración de comida tiene 550 mg de colina. [18]
La leche materna humana es rica en colina. La lactancia materna exclusiva corresponde a unos 120 mg de colina al día para el bebé. El aumento de la ingesta de colina de la madre aumenta el contenido de colina de la leche materna y una ingesta baja lo reduce. [6] Las fórmulas para bebés pueden contener o no suficiente colina. En la UE y los EE . UU. , Es obligatorio agregar al menos 7 mg de colina por 100 kilocalorías (kcal) a cada fórmula infantil. En la UE, no se permiten niveles superiores a 50 mg / 100 kcal. [6] [19]
La trimetilglicina es un metabolito funcional de la colina. Sustituye a la colina nutricionalmente, pero solo parcialmente. [2] Se encuentran altas cantidades de trimetilglicina en el salvado de trigo (1339 mg / 100 g), el germen de trigo tostado (1240 mg / 100 g) y las espinacas (600-645 mg / 100 g), por ejemplo. [20]
Contenido de colina de los alimentos (mg / 100 g) [a] [20] Carnes Verduras Tocino , cocido 124,89 Frijol, chasquido 13.46 Carne de res , cortada, cocida 78.15 Raíz de remolacha 6.01 Hígado de res , frito 418.22 Brócoli 40.06 Pollo asado con piel 65,83 Coles de bruselas 40,61 Pollo asado sin piel 78,74 Repollo 15.45 Higado de pollo 290.03 Zanahoria 8,79 Bacalao, atlántico 83,63 Coliflor 39,10 Carne molida , 75-85% magra, asada 79,32–82,35 Maíz dulce , amarillo 21,95 Lomo de cerdo cocido 102,76 Pepino 5,95 Camarones enlatados 70,60 Lechuga , iceberg 6,70 Productos lácteos (vaca) Lechuga romana 9,92 Mantequilla , salada 18,77 Guisante 27,51 Queso 16.50-27.21 Chucrut 10,39 Requesón 18.42 Espinacas 22.08 Leche entera / desnatada 14.29-16.40 Batata 13.11 Crema agria 20,33 Tomate 6,74 Yogur natural 15.20 Calabacín 9.36 Granos Frutas Avena salvado , crudo 58,57 manzana 3,44 Avena , simple 7,42 Palta 14.18 Arroz blanco 2,08 Banana 9,76 Arroz integral 9.22 Arándano 6.04 Salvado de trigo 74,39 Cantalupo 7.58 Germen de trigo tostado 152.08 Uva 7.53 Otros Toronja 5.63 Frijol, azul marino 26,93 naranja 8,38 Huevo, gallina 251,00 Durazno 6,10 Aceite de oliva 0,29 Pera 5.11 Maní 52,47 Ciruela pasa 9,66 Soja , cruda 115,87 fresa 5,65 Tofu , suave 27,37 Sandía 4.07
- ^ Los alimentos son crudos a menos que se indique lo contrario. Los contenidos son sumas aproximadas de colina libre y fosfolípidos que contienen colina.
Valores diarios
La siguiente tabla contiene fuentes actualizadas de colina para reflejar el nuevo valor diario y las nuevas etiquetas de información nutricional y de información complementaria. [18] Refleja datos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, Servicio de Investigación Agrícola. FoodData Central, 2019. [18]
Fuentes alimenticias seleccionadas de colina [18] Comida Miligramos (mg) por porción Porcentaje DV * Hígado de res , frito, 3 oz (85 g) 356 sesenta y cinco Huevo, hervido, 1 huevo grande 147 27 Carne de res redonda , solo magra separable, estofado, 3 oz (85 g) 117 21 Frijoles de soya , tostados, 1 ⁄ 2 taza 107 19 Pechuga de pollo asada, 3 oz (85 g) 72 13 Carne de res, molida, 93% de carne magra, asada, 3 oz (85 g) 72 13 Bacalao, atlántico , cocido, calor seco, 3 oz (85 g) 71 13 Hongos, shiitake , cocidos, 1 ⁄ 2 taza de piezas 58 11 Patatas, rojas , al horno, carne y piel, 1 patata grande 57 10 Germen de trigo tostado, 1 oz (28 g) 51 9 Frijoles, riñón , enlatados, 1 ⁄ 2 taza 45 8 Quinua , cocida, 1 taza 43 8 Leche , 1% de grasa, 1 taza 43 8 Yogur , vainilla, sin grasa, 1 taza 38 7 Coles de Bruselas , hervidas, 1 ⁄ 2 taza 32 6 Brócoli picado, hervido, escurrido, 1 ⁄ 2 taza 31 6 Requesón , sin grasa, 1 taza 26 5 Atún , blanco, enlatado en agua, escurrido en sólidos, 3 oz (85 g) 25 5 Cacahuetes tostados en seco 1 ⁄ 4 taza 24 4 Coliflor , trozos de 2,5 cm (1 pulgada), hervida, escurrida, 1 ⁄ 2 taza 24 4 Guisantes, verdes , hervidos, 1 ⁄ 2 taza 24 4 Pipas de girasol tostadas en aceite 1 ⁄ 4 taza 19 3 Arroz, integral , de grano largo, cocido, 1 taza 19 3 Pan, pita , trigo integral, 1 grande ( 6+1 ⁄ 2 pulgada o 17 cm de diámetro) 17 3 Repollo hervido 1 ⁄ 2 taza 15 3 Mandarina ( mandarina ), secciones, 1 ⁄ 2 taza 10 2 Frijoles, brochetas , crudos, 1 ⁄ 2 taza 8 1 Kiwi , crudo, 1 ⁄ 2 taza en rodajas 7 1 Zanahorias , crudas, picadas, 1 ⁄ 2 taza 6 1 Manzanas , crudas, con piel, cortadas en cuartos o picadas, 1 ⁄ 2 taza 2 0
DV = valor diario. La Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) desarrolló DV para ayudar a los consumidores a comparar el contenido de nutrientes de los alimentos y los suplementos dietéticos dentro del contexto de una dieta total. El DV para la colina es de 550 mg para adultos y niños mayores de 4 años. [ cita requerida ] La FDA no requiere que las etiquetas de los alimentos indiquen el contenido de colina a menos que se haya agregado colina a los alimentos. Los alimentos que proporcionan el 20% o más de la VD se consideran fuentes altas de un nutriente, pero los alimentos que proporcionan porcentajes más bajos de la VD también contribuyen a una dieta saludable. [18]
FoodData Central del Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA) enumera el contenido de nutrientes de muchos alimentos y proporciona una lista completa de alimentos que contienen colina ordenados por contenido de nutrientes. [18]
Recomendaciones dietéticas
Las recomendaciones están en miligramos por día (mg / día). Las recomendaciones de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) son recomendaciones generales para los países de la UE . La EFSA no ha establecido ningún límite superior para la ingesta. [6] Los países de la UE individuales pueden tener recomendaciones más específicas. Las recomendaciones de la Academia Nacional de Medicina (NAM) se aplican en los Estados Unidos , [18] Australia y Nueva Zelanda . [21]
Recomendaciones de colina (mg / día) Edad Ingesta adecuada de la EFSA [6] Ingesta adecuada de NAM de Estados Unidos [18] Niveles máximos tolerables de ingesta NAM de EE.UU. [18] Infantes y niños 0 a 6 meses No establecido 125 No establecido 7-12 meses 160 150 No establecido 1-3 años 140 200 1.000 4-6 años 170 250 1.000 7-8 años 250 250 1.000 9-10 años 250 375 1.000 11-13 años 340 375 2.000 Machos 14 años 340 550 3000 15-18 años 400 550 3000 19+ años 400 550 3500 Hembras 14 años 340 400 3000 15-18 años 400 400 3000 19+ años 400 425 3500 Si esta embarazada 480 450 3500 (3000 si ≤18 años) Si está amamantando 520 550 3500 (3000 si ≤18 años)
Ingesta en poblaciones
Doce encuestas realizadas en nueve países de la UE entre 2000 y 2011 estimaron que la ingesta de colina de los adultos en estos países era de 269 a 468 miligramos por día. La ingesta fue de 269 a 444 mg / día en mujeres adultas y de 332 a 468 mg / día en hombres adultos. La ingesta fue de 75 a 127 mg / día en lactantes, de 151 a 210 mg / día en niños de 1 a 3 años, de 177 a 304 mg / día en niños de 3 a 10 años y de 244 a 373 mg / día en De 10 a 18 años. La estimación media de la ingesta total de colina fue de 336 mg / día en adolescentes embarazadas y de 356 mg / día en mujeres embarazadas. [6]
Un estudio basado en la encuesta NHANES 2009-2012 estimó que la ingesta de colina es demasiado baja en algunas subpoblaciones de EE . UU . La ingesta fue de 315,2 a 318,8 mg / d en niños de más de 2 años entre este período de tiempo. De 2+ años, solo15,6 ± 0,8 % de varones y6,1 ± 0,6 % de las hembras excedieron la ingesta adecuada (IA). La IA fue superada por62,9 ± 3,1 % de niños de 2 a 3 años,45,4 ± 1,6 % de niños de 4 a 8 años,9,0 ± 1,0 % de los niños de 9 a 13 años,1,8 ± 0,4 % de 14-18 y6,6 ± 0,5 % de los mayores de 19 años. No se superó el nivel superior de ingesta en ninguna subpoblación. [22]
Un estudio de la NHANES de 2013-2014 de la población de EE. UU. Encontró que la ingesta de colina de los niños de 2 a 19 años era 256 ± 3,8 mg / día y339 ± 3,9 mg / día en adultos de 20 años o más. La ingesta fue402 ± 6,1 mg / d en hombres de 20 y más años y 278 mg / d en mujeres de 20 y más. [23]
Deficiencia
Signos y síntomas
La deficiencia de colina sintomática es rara en humanos. La mayoría obtiene cantidades suficientes de la dieta y son capaces de biosintetizar cantidades limitadas. [2] La deficiencia sintomática a menudo es causada por ciertas enfermedades o por otras causas indirectas. La deficiencia grave causa daño muscular y enfermedad del hígado graso no alcohólico , que puede convertirse en cirrosis . [24]
Además de los humanos, el hígado graso también es un signo típico de deficiencia de colina en otros animales. El sangrado en los riñones también puede ocurrir en algunas especies. Se sospecha que esto se debe a la deficiencia de trimetilglicina derivada de colina , que funciona como un osmorregulador . [2]
Causas y mecanismos
La producción de estrógenos es un factor relevante que predispone a las personas a la deficiencia junto con una baja ingesta de colina en la dieta. Los estrógenos activan fosfatidilcolina producir PEMA enzimas. Las mujeres antes de la menopausia tienen una menor necesidad dietética de colina que los hombres debido a la mayor producción de estrógenos de las mujeres. Sin la terapia con estrógenos , las necesidades de colina de las mujeres posmenopáusicas son similares a las de los hombres. También son relevantes algunos polimorfismos de un solo nucleótido (factores genéticos) que afectan el metabolismo de la colina y el folato . Ciertos microbios intestinales también degradan la colina de manera más eficiente que otros, por lo que también son relevantes. [24]
En caso de deficiencia, la disponibilidad de fosfatidilcolinas en el hígado disminuye; estas son necesarias para la formación de VLDL . Por lo tanto , el transporte de ácidos grasos mediado por VLDL fuera del hígado disminuye, lo que conduce a la acumulación de grasa en el hígado. [6] También se han sugerido otros mecanismos que ocurren simultáneamente que explican el daño hepático observado. Por ejemplo, los fosfolípidos de colina también son necesarios en las membranas mitocondriales . Su falta de disponibilidad conduce a la incapacidad de las membranas mitocondriales para mantener un gradiente electroquímico adecuado , que, entre otras cosas, es necesario para degradar los ácidos grasos a través de la β-oxidación . Por tanto, disminuye el metabolismo de las grasas en el hígado. [24]
Exceso de ingesta
Las dosis excesivas de colina pueden tener efectos adversos. Por ejemplo, se ha descubierto que dosis diarias de colina de 8 a 20 g causan presión arterial baja , náuseas , diarrea y olor corporal similar al del pescado . El olor se debe a la trimetilamina (TMA) formada por los microbios intestinales de la colina no absorbida (ver trimetilaminuria ). [6]
El hígado oxida TMA a trimetilamina N -óxido (OTMA). Los niveles elevados de TMA y TMAO en el cuerpo se han relacionado con un mayor riesgo de aterosclerosis y mortalidad. Por lo tanto, se ha hipotetizado que la ingesta excesiva de colina aumenta estos riesgos además de la carnitina , que también se forma en TMA y TMAO por las bacterias intestinales. Sin embargo, no se ha demostrado que la ingesta de colina aumente el riesgo de morir por enfermedades cardiovasculares . [25] Es plausible que los niveles elevados de TMA y TMAO sean solo un síntoma de otras enfermedades subyacentes o factores genéticos que predisponen a las personas a un aumento de la mortalidad. Es posible que dichos factores no se hayan tenido debidamente en cuenta en ciertos estudios que observan la mortalidad relacionada con los niveles de TMA y TMAO. La causalidad puede ser inversa o confusa y la ingesta elevada de colina podría no aumentar la mortalidad en humanos. Por ejemplo, la disfunción renal predispone a enfermedades cardiovasculares , pero también puede disminuir la excreción de TMA y TMAO. [26]
Efectos en la salud
Cierre del tubo neural
Algunos estudios en humanos mostraron que la baja ingesta materna de colina aumenta significativamente el riesgo de defectos del tubo neural (DTN) en los recién nacidos. [4] La deficiencia de folato también causa defectos del tubo neural. La colina y el folato, al interactuar con la vitamina B 12 , actúan como donantes de metilo a la homocisteína para formar metionina , que luego puede pasar a formar SAM ( S -adenosilmetionina ). [4] SAM es el sustrato de casi todas las reacciones de metilación en mamíferos. Se ha sugerido que la metilación alterada a través de SAM podría ser responsable de la relación entre el folato y los defectos del tubo neural. [27] Esto también puede aplicarse a la colina. [ cita requerida ] Ciertas mutaciones que alteran el metabolismo de la colina aumentan la prevalencia de los defectos del tubo neural en los recién nacidos, pero el papel de la deficiencia de colina en la dieta sigue sin estar claro, hasta 2015.[actualizar][4]
Enfermedades cardiovasculares y cáncer
La deficiencia de colina puede causar hígado graso , lo que aumenta el riesgo de cáncer y enfermedades cardiovasculares . La deficiencia de colina también disminuye la producción de SAM, que participa en la metilación del ADN ; esta disminución también puede contribuir a la carcinogénesis . Por tanto, se ha estudiado la deficiencia y su asociación con tales enfermedades. [6] Sin embargo, los estudios observacionales de poblaciones libres no han demostrado de manera convincente una asociación entre la baja ingesta de colina y las enfermedades cardiovasculares o la mayoría de los cánceres. [4] [6] Los estudios sobre el cáncer de próstata han sido contradictorios. [28] [29]
Cognición
Se han realizado estudios que observan el efecto entre una mayor ingesta de colina y la cognición en humanos adultos, con resultados contradictorios. [4] [30] Estudios similares en bebés y niños humanos han sido contradictorios y también limitados. [4]
Desarrollo perinatal
Tanto el embarazo como la lactancia aumentan drásticamente la demanda de colina. Esta demanda puede satisfacerse mediante la regulación positiva de PEMT mediante el aumento de los niveles de estrógeno para producir más colina de novo , pero incluso con una mayor actividad de PEMT, la demanda de colina sigue siendo tan alta que las reservas corporales generalmente se agotan. Esto se ejemplifica con la observación de que los ratones Pemt - / - (ratones que carecen de PEMT funcional) abortarán a los 9-10 días a menos que se les administre un suplemento de colina. [31]
Mientras que las reservas de colina de la madre se agotan durante el embarazo y la lactancia, la placenta acumula colina al bombear colina contra el gradiente de concentración hacia el tejido, donde luego se almacena en diversas formas, principalmente como acetilcolina . Las concentraciones de colina en el líquido amniótico pueden ser diez veces más altas que en la sangre materna. [31]
Funciones en el feto
La colina tiene una gran demanda durante el embarazo como sustrato para la construcción de membranas celulares (expansión rápida del tejido fetal y materno), mayor necesidad de restos de un carbono (un sustrato para la metilación del ADN y otras funciones), aumentando las reservas de colina en los tejidos fetales y placentarios. y para una mayor producción de lipoproteínas (proteínas que contienen porciones de "grasa"). [32] [33] [34] En particular, existe interés en el impacto del consumo de colina en el cerebro. Esto se debe al uso de la colina como material para fabricar membranas celulares (particularmente en la fabricación de fosfatidilcolina ). El crecimiento del cerebro humano es más rápido durante el tercer trimestre del embarazo y continúa siendo rápido hasta aproximadamente los cinco años de edad. [35] Durante este tiempo, la demanda es alta de esfingomielina , que está hecha de fosfatidilcolina (y por lo tanto de colina), porque este material se usa para mielinizar (aislar) las fibras nerviosas . [36] La colina también tiene demanda para la producción del neurotransmisor acetilcolina , que puede influir en la estructura y organización de las regiones del cerebro, la neurogénesis , la mielinización y la formación de sinapsis . La acetilcolina incluso está presente en la placenta y puede ayudar a controlar la proliferación y diferenciación celular (aumentos en el número de células y cambios de células de usos múltiples en funciones celulares dedicadas) y el parto . [37] [38]
La captación de colina en el cerebro está controlada por un transportador de baja afinidad ubicado en la barrera hematoencefálica . [39] El transporte ocurre cuando las concentraciones de colina en plasma arterial aumentan por encima de 14 μmol / l, lo que puede ocurrir durante un pico en la concentración de colina después de consumir alimentos ricos en colina. Las neuronas , por el contrario, adquieren colina mediante transportadores de alta y baja afinidad. La colina se almacena como fosfatidilcolina unida a la membrana, que luego se puede usar para la síntesis de neurotransmisores de acetilcolina más adelante. La acetilcolina se forma según sea necesario, viaja a través de la sinapsis y transmite la señal a la siguiente neurona. Posteriormente, la acetilcolinesterasa la degrada y la colina libre es absorbida por un transportador de alta afinidad hacia la neurona nuevamente. [40]
Usos
El cloruro de colina y el bitartrato de colina se utilizan en suplementos dietéticos . El bitartrato se usa con más frecuencia debido a su menor higroscopicidad . [2] Ciertas sales de colina se utilizan para complementar los piensos de pollo , pavo y algunos otros animales . Algunas sales también se utilizan como productos químicos industriales: por ejemplo, en fotolitografía para eliminar fotorreservantes . [1] El teofilinato de colina y el salicilato de colina se utilizan como medicamentos, [1] [41] así como también como análogos estructurales , como la metacolina y el carbacol . [42] Las colinas radiomarcadas , como la 11 C-colina , se utilizan en imágenes médicas . [43] Otras sales utilizadas comercialmente incluyen citrato de tricolina y bicarbonato de colina . [1]
Antagonistas e inhibidores
Se han desarrollado cientos de antagonistas de la colina e inhibidores de enzimas con fines de investigación. El aminometilpropanol se encuentra entre los primeros utilizados como herramienta de investigación. Inhibe la síntesis de colina y trimetilglicina . Es capaz de inducir una deficiencia de colina que a su vez resulta en hígado graso en roedores. La dietanolamina es otro compuesto de este tipo, pero también un contaminante ambiental. La N- ciclohexilcolina inhibe la captación de colina principalmente en el cerebro. El hemicolinio-3 es un inhibidor más general, pero también inhibe moderadamente las colina quinasas . También se han desarrollado inhibidores de colina quinasa más específicos. También existen inhibidores de la síntesis de trimetilglicina: la carboxibutilhomocisteína es un ejemplo de un inhibidor específico de BHMT . [2]
La hipótesis colinérgica de la demencia no solo ha dado lugar a inhibidores medicinales de la acetilcolinesterasa , sino también a una variedad de inhibidores de la acetilcolina . Ejemplos de tales productos químicos de investigación que inhiben incluyen trietilcolina , homocholine y muchas otras N -etil derivados de colina, que son neurotransmisores falsos análogos de acetilcolina. También se han desarrollado inhibidores de colina acetiltransferasa . [2]
Historia
Descubrimiento
En 1849, Adolph Strecker fue el primero en aislar la colina de la bilis de cerdo . [44] [45] En 1852, L. Babo y M. Hirschbrunn extrajeron la colina de las semillas de mostaza blanca y la llamaron sinkaline . [45] En 1862, Strecker repitió su experimento con bilis de cerdo y buey, llamando a la sustancia colina por primera vez después de la palabra griega para bilis, chole , e identificándola con la fórmula química C 5 H 13 NO. [46] [12] En 1850, Theodore Nicolas Gobley extrajo de los cerebros y huevas de las carpas una sustancia que llamó lecitina en honor a la palabra griega para yema de huevo , lekithos , demostrando en 1874 que era una mezcla de fosfatidilcolinas . [47] [48]
En 1865, Oscar Liebreich aisló " neurina " del cerebro de los animales. [49] [12] Las fórmulas estructurales de la acetilcolina y la "neurina" de Liebreich fueron resueltas por Adolf von Baeyer en 1867. [50] [45] Más tarde ese mismo año, se demostró que la "neurina" y la sinkalina eran las mismas sustancias que la colina de Strecker. Por tanto, Bayer fue el primero en resolver la estructura de la colina. [51] [52] [45] El compuesto ahora conocido como neurina no está relacionado con la colina. [12]
Descubrimiento como nutriente
A principios de la década de 1930, Charles Best y sus colegas notaron que el hígado graso en ratas con una dieta especial y perros diabéticos se podía prevenir alimentándolos con lecitina , [12] demostrando en 1932 que la colina en la lecitina era la única responsable de este efecto preventivo. [53] En 1998, la Academia Nacional de Medicina de EE. UU. Informó sus primeras recomendaciones para la colina en la dieta humana. [54]
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