miércoles, 17 de febrero de 2021

El misterioso caso de la capsaicina

En nuestro proyecto nos hemos planteado estudiar si las variedades de pimientos que analizamos contienen sustancias inhibidoras del crecimiento de microorganismos. La literatura nos dice que uno de estos compuestos, la capsaicina -a la vez responsable del sabor picante de los pimientos- la tiene. Y puesto que teníamos pimientos con distinto grado de acrimonia, era de esperar que alguno de ellos tuviera esta propiedad. Utilizamos la técnica de la difusión en disco; como sabéis, impregnábamos discos de papel de filtro grueso con nuestros extractos que colocábamos sobre una placa inoculada con las bacterias de prueba.

Y nuestros experimentos dieron resultados negativos. No aparecieron halos de inhibición alrededor de los discos. Como tampoco observamos halos alrededor de los discos impregnados únicamente con etanol al 70%, el solvente que hemos usado para obtenerlos. Este era uno de nuestros controles. Si no hubiese habido crecimiento alrededor de estos últimos, no hubiéramos podido saber si la capacidad antimicrobiana se debía a los extractos o al etanol. En cualquier caso, con estos resultados hubiésemos podido concluir que nuestros pimientos no contenían compuestos antimicrobianos o no en la concentración suficiente como para dar lugar a los halos. Y hubiéramos acabado ahí.

Si no fuese porque teníamos otro tipo de control.

Y este control era la propia capsaicina, la sustancia para la que se ha descrito carácter antimicrobiano en la litetratura. Paralelamente al experimento anterior estudiamos el carácter inhibidor de la capsaicina a una serie de concentraciones dadas y los resultados fueron... ¡igualmente negativos! Y habíamos ensayado concentraciones capaces de matar células humanas en cultivo, tal y como nos comentó José Manuel Palma en la sesión anterior. Las concentraciones ensayadas iban desde 10 micromolar a 1000 micromolar.

Pero ¿y si estas concentraciones eran demasiado bajas para detener el crecimiento de las bacterias? Era una posibilidad. Y la forma de comprobarlo era muy fácil: aumentar la concentración de capsaicina con la que impregnábamos los discos. Y probamos con concentraciones 50 veces superiores, desde 1,6 mM hasta 50 mM. ¡Y los resultados fueron igualmente negativos! La falta de halos de inhibición se puede ver en la imagen de abajo.


¿Sería un problema del diseño experimental? ¿De la forma de preparar las placas? ¿De si las bacterias que utilizamos sor realmente indicadoras? Paralelamente llevamos a cabo experimentos similares, con la misma metodología, con extractos de cáscara de granada. Como mostrábamos en la entrada anterior, se observaban halos de inhibición notorios frente a todas las bacterias ensayadas. No debía ser un problema del protocolo empleado con los extractos de pimiento.
No obstante, decidimos cambiar la técnica. Ahora íbamos a probar la difusión en pocillo. Para ello, perforábamos y extraíamos un disco de agar de la placa inoculada con las bacterias, creando un pocillo en el depositábamos el volumen apropiado de extractos de pimiento y de capsaicina a una elevada concentración, 50 mM.


¡Y de nuevo hemos obtenido resultados negativos! Salvo un halo de inhibición que ha aparecido frente a Xanthomonas con el extracto de pimiento de la variedad Boiro, el resto de los extractos no muestra actividad, ni tampoco la capsaicina. ¿Y por qué aparece en esta bacteria?
Como podemos ver, los misterios no son solo cosa de las novelas de intriga o de las películas. Nos enfrentamos a un auténtico misterio. ¿Por qué no observamos halos de inhibición con la capsaicina con ninguna de las técnicas que utilizamos? ¿Por qué ha desaparecido el efecto antimicrobiano de la capsaicina? Hay varias posibles explicaciones. Paula aportó una referencia bibliográfica en la que una cepa de la bacteria Xanthomonas era infectiva en un pimiento con alto grado de acrimonia y, por tanto, era de suponer que resistía a la capsaicina. Este tipo de resistencias se dan pero no son demasiado frecuentes. ¿Vamos a tener cinco microorganismos resistentes a la capsaicina? Es muy poco probable. ¿Hemos alterado la capsaicina eliminado su actividad antimicrobiana? Podría ser ¿pero por qué los extractos de las variedades con más capsaicina tampoco dan halos de inhibición? Y así podríamos hacernos más preguntas.
Como vemos, la ciencia nos aclara cosas pero a la vez nos despierta más interrogantes. Si no surgieran éstas, probablemente no estaríamos participando del proceso científico a fondo, ni la humanidad hubiera avanzado tanto en la lucha contra las enfermedades ni en el desarrollo tecnológico. Y así las cosas, es ahora momento de emular al detective más famoso del mundo par resolver este auténtico misterio. Y al igual que él, no nos queda más remedio que recurrir a la ciencia. Como decía Sherlock Holmes: "Una vez descartado lo imposible, lo que queda, por improbable que parezca, debe ser la verdad". Pero con eso no bastará, tendremos que comprobarlo. Como hemos hecho con la capsaicina.

18 comentarios:

  1. Maestro y si el problema no esta en los niveles de captaicina , sino en algún proceso de manipulación que pueda alterar su eficacia o debido al espacio de tiempo que hay entre que se extrae la captaicina hasta que la depositamos junto a las bacterias .
    Juan MIguel Arrufat Cano.

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    1. Juan Miguel, es una muy buena idea. Puede ser que la capsaicina se degrade, aunque no tardamos mucho en poner los discos sobre los cultivos. Quizá sea algún problema como dices del proceso. Sin embargo debemos ver otras alternativas. ¿Qué piensa que podemos hacer para salir definitivaente de dudas?

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  2. Yo pienso que lo más probable es que se haya neutralizado, la actividad antimicrobiana de la capsaicina, al preparar la mezcla y entonces no es activa.
    Laura Rodríguez López.

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  3. Según lo que hemos visto parece ser que esta falta de inhibición no está relacionado con ningún fallo humano ya que hemos repetido el proceso en varias ocasiones por lo que no creo que hayamos alterado la capsaicina durante el período de manipulación , tampoco parece ser que esta falta de inhibición esté relacionada con una falta de concentración de capsaicina ya que hemos probado con diferentes cantidades .

    Entonces ¿ Qué podría ser ? Como no encontraba una respuesta lógica he estado leyendo distintos artículos sobre el tema y la hipótesis que plantea este artículo
    https://www.researchgate.net/publication/273320012_Actividad_antimicrobiana_de_extractos_de_diferentes_especies_de_chile_capsicum , me ha parecido muy interesante en el se realiza un experimento similar al que nostros hemos realizado pero con resultados positivos , éste se realizaba con pimiento habanero y se llegaba a la conclusión de que cuanto más avanzado fuera el estado de maduración del pimiento mayor era el halo de inhibición que se producía .

    ¿ Y si el punto de maduración de nuestros pimientos no es el adecuado y por eso no se produce esa inhibición que estamos buscando ?

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    1. Muy bien, Marta. Hay que buscar todas las explicaciones posibles. Pero te puedo asegurar que algunas de las variedades de pimientos que usamos tienen bastante capsaicina. No tuve la precaución de ponerme guantes para preparar los extractos y te aseguro que sentí el efecto del picor durante horas.

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  4. Alejandro Ortiz Minaeva2/21/2021 6:22 p. m.

    Este comentario es de Alejandro Ortiz Minaeva, estudiante de Biología de segundo de bachillerato. Lo transcribo aquí desde BioLabZV, donde comentó la entrada.

    Citation: Omolo MA, Wong Z, Mergen AK, Hastings JC, Le NC, et al.
    (2014) Antimicrobial Properties of Chili Peppers. J Infect Dis Ther 2: 145.
    doi:10.4172/2332-0877.1000145

    En este artículo ( https://www.researchgate.net/profile/Kyle_Case/publication/270064264_Antimicrobial_Properties_of_Chili_Peppers/links/5a044cacaca272b06ca93c0c/Antimicrobial-Properties-of-Chili-Peppers.pdf ) se estudia la capacidad de inhibición de diferentes pimientos con más o menos concentración de capsaicina y hace mención a una serie de parámetros que pueden hacer efecto a la capacidad de inhibición de la capsaicina, como son el pH, la temperatura o la osmolaridad.

    Puede ser factible que el pH al cual la capsaicina desarrolle/ active esa capacidad de inhibición no sea el mismo al cual nosotros hemos trabajado y por ello dio negativo en todos los experimentos.

    Y para dar firmeza a mi teoría he buscado relación entre el pH y la capsaicina y he encontrado un artículo que muestra en la misma introducción que "Encontramos que un pH bajo tiene una multitud de efectos sobre la activación de la capsaicina".
    CITACIÓN:
    El pH bajo potencia tanto la unión de capsaicina como la compuerta de canal de los receptores VR1
    Sujung Ryu , Beiying Liu , Feng Qin
    J Gen Physiol (2003) 122 (1): 45–61.
    https://doi.org/10.1085/jgp.200308847

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    1. Álex, una pregunta: ¿cómo podríamos comprobar si la carencia de inhibición con la capsaicina se debe a una bajada de pH? Te doy una pista: revisa el tema 1.

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  5. Paula Entrena Aranda2/22/2021 7:04 p. m.


    http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/792
    Autora: Marcela Vargas Hernandez
    Año de publicación: 2014
    Título: Actividad antimicrobiana de extractos de chile (Capsicum annuum L.) cultivado en invernadero empleando factores inductores de metabolitos (FIMs)

    Cuando empecé a leer este artículo científico pensé que nuestros resultados habían salido negativos, quizás debido a que la temperatura en el laboratorio no era la adecuada. Ya que realizan los experimentos en un invernadero donde ellos mismos hacen que la planta de pimiento crezca; con una temperatura y humedad concretas que le van suministrando.

    Entre otras cosas estudian la actividad antimicrobiana, para la cual utilizan un proceso parecido al que hemos realizado nosotros.
    Para mi sorpresa, tampoco salen resultados positivos, menos un ligero halo de inhibición que se puede detectar en la bacteria Staphylococcus aureus, bacteria que nosotros no hemos utilizado pero lo comento para dar a entender que sí que pueden tener efecto antimicrobiano. Trabajaban también con la bacteria Escherichia coli (con esta también trabajamos nosotros), pero dio resultado negativo.

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    1. Muy bien Paula. Todos estos artículos son muy interesantes para cuando tengamos que fundamentar la discusión de nuestros resultados.

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  6. Julia Martínez.2/22/2021 7:45 p. m.

    Cómo ya se ha investigado, la capsaicina tiene efectos antimicrobianos sobre las bacterias utilizadas en este experimento, el problema nos llega cuando al realizarlo el nuestro laboratorio, los resultados presentan la respuesta contraria ¿Qué ha podido pasar? .Lo primero que pensamos es que ha habido un fallo con la placa, el cultivo, la bacteria etc, por lo que realizamos el mismo proceso con la corteza de la granada (la cual ya habíamos comprobado el año anterior que tenía efecto antimicrobiano) y los resultados salen positivos (tiene efecto antimicrobiano). ¿Cómo es esto posible? Las respuestas que se den debemos comprobarlas experimentalmente para intentar llegar a la solución de nuestro problema, mis propuestas son:
    -Colocar lo más rápido posible los discos empapados con la capsaicina(con la máxima concentración que tengamos) en la placa con su correspondiente bacteria y mantenerla en un lugar con unas temperaturas no muy bajas(a unops 35°C)
    - No deben situarse los discos a menos de 15 mm del borde de la placa, y han de estar distribuidos de forma que no se produzca superposición de los halos de inhibición.
    - Incubar las placas invertidas (agar en la parte superior), en grupos no superiores a 5 placas.
    En el caso de que hayan crecido bacterias al rededor del disco puede deberse también a bacterias mutantes que han desarrollado una resistencia a la capsaicina (algo muy poco probable ya que hemos probado con varias bacterias).
    Mucha de la información la he obtenido de este artículo:
    https://www.seimc.org/contenidos/documentoscientificos/procedimientosmicrobiologia/seimc-procedimientomicrobiologia11.pdf.
    Julia Martínez.

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    1. Magnífico Julia. Leyendo esto se ve lo positivo que es realizar estos proyectos y cómo lo aprovechaste el año pasado.

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  7. Estoy de acuerdo que es un caso realmente misterioso el que nos ha pasado en el laboratorio con el tema de la capsaicina, pero compañeros/as, maestros/as, científicos/as, yo tengo un caso aún más misterioso acerca de los niveles de capsaicina de pimiento italianos, os comento: yo paso los veranos en Cuevas de San Marcos (una localidad cerca de Lucena, próximo al pantano de Iznájar), mi abuelo tiene una casa con piscina y un huerto muy hermoso como dice él; resultó amigos míos, que mi abuelo decidió dividir la era (de 7 m de largo x 2m de ancho) en dos partes, en la que en la primera puso una variedad de pimiento característica de españa: la guindilla, y en la segunda parte de la era, pimiento italiano verde. Solía regar los domingos, de tal modo que la primera parte de la era, se regaba antes que la segunda. Os preguntaréis ¿Qué tendrá que ver todo esto con la capsaicina? Pues cuando fuimos a probar los pimientos italiano verde fritos, poseían una sensación de picazón, un tanto débil pero notable a cualquier paladar (cosa anormal en esta variedad de pimiento). La única hipótesis que obtuvimos fue la siguiente: al regarse primero las guindillas (variedad de pimiento con un valor de 1000-2000 en la escala scoville) y luego los pimientos italiano verde, pensamos que el agua que pasaba por las guindillas, transmitía la sensación de picazón a los pimientos italianos. Desgraciadamente ya no la podemos someter a estudio pero si alguien encuentra alguna otra explicación más objetiva que la mía, por favor, le invito a que la exprese.

    Ignacio Mengíbar López

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    1. Muy buena aportación, Nacho. Muy acertado y muy bien traído a debate. Ese fenómeno es normal, y no es la primera vez que ocurre. A otros agricultores le ha ocurrido igual y les ha fastidiado la cosecha de los pimientos dulces. Es cierto y, si se hubiera empezado a regar al revés, comenzando por los dulces, no hubiera ocurrido. También hay en efecto de dilución. El próximo verano podrás comprobar que los pimientos italianos que pican más serán los que están más próximos a las guindillas.
      Pero todo eso es muy interesante, porque podemos tener en la misma finca una tonalidad de picante, y cada uno que coma los que más les guste. Efectivamente, parece que la capsaicina se libera al medio. Posiblemente para defensa de la planta, por sus propiedades agresivas, pero piensa que también puede actuar como atrayente frente a especies de la rizosfera que puedan ser beneficiosas y aportar nutrientes al pimiento. Otro cosa más sobre la que pensar, buscar en la bibliografía y discutir.


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    2. Fantástico Nacho. ¿Se te ocurre algo experimental a realizar con las observaciones de los cultivos de tu abuelo?

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    3. La verdad que me acorde del suceso hablando con mi abuelo por teléfono y me pareció muy curioso compartirlo con todos vosotros, muchas gracias José, de verdad, esta tarde cuando lo llame le digo que usted me ha proporcionado toda esta información, creo que le consolará saber que el no es el único al que le ha pasado esto. La aportación suya acerca de que la puede utilizar como defensa también me ha resultado muy interesante, es la respuesta más directa al porque el grado de pugnencia se transmite entre matas de la misma especie en la finca. Y maestro Antonio se me ocurre poner en la primera parte de la era guindillas y en la segunda parte matas de tomate, maíz o pepinos para ver si a ellos también se le transmite la sensación de picazón.

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  8. Al parecer, hay que seguir buscando un método o seguir insistiendo con los que ya hemos probado, pero no se me ocurre otra forma de probar que los pimientos pueden frenar estos microorganismos.
    He encontrado un artículo de investigación en el que se miden los efectos antimicrobianos del jugo de Jalapeño en un tipo de queso llamado "sopero". El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto del jugo de chile jalapeño en la calidad mcirobiológica de queso crema tropical. Se evaluaron cuatro tratamientos mediante un diseño experimental
    completamente al azar de un factor, con cuatro niveles de jugo (0, 20, 30 y 40
    %), tres repeticiones y tres variables de respuestas (coliformes totales,
    levaduras y Staphylococcus aureus) mantenidos durante dos días a temperatura ambiente (22 - 28° C). No se encontró diferencia significativa entre las concentraciones de 20 y 30 % con el tratamiento control, mientras que el efecto inhibitorio de la concentración de 40 % contra S. aureus y levaduras fue estadísticamente significativo (p < 0.05). Sin embargo, aunque se logró disminuir la concentración de estos microorganismos, no se alcanzó la concentración permitida por la norma oficial mexicana.

    Título:
    Efecto Antimicrobiano del Jugo de Chile Jalapeño (Capsicum annuum var. annuum) en Queso Sopero
    Autores/participantes:
    Pedro de Jesús Sánchez-López
    Francisco Rodríguez-Flores
    Nicolás González-Cortés
    Ana Laura Luna-Jiménez
    Román Jiménez-Vera
    Año de publicación:
    2019
    Publicado en:
    European Scientific Journal November 2019 edition Vol.15, No.33

    Me parece sorprendente el hecho de coger cantidades al azar y obtener estos resultados. El jugo de chile jalapeño puede ser un conservador natural que ayude a disminuir el deterioro de productos de buena calidad microbiológica.

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    1. https://core.ac.uk/download/pdf/328026843.pdf

      Ese es el enlace que lleva al artículo, que se me olvidó ponerlo.

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  9. Otra nueva utilidad de los pimientos, Leo. Como conservante alimenticio. ¿Podríamos hacer algo semejante a lo descrito en la investigación que citas? ¿Cómo lo podríamos plantear?
    Esto es lo bueno de la ciencia, no acabas de solucionar una incógnita y te aparecen muchas más. Vamos por buen camino.

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