TRABAJO DE FIN DE GRADO
ESTUDIO DE LA ASOCIACIÓN ENTRE LA INGESTA DE CAFEÍNA Y EL CONSUMO DE
TABACO
Enric Fuster González
Grado de Bioquímica Facultad de Ciencias
Año Académico 2020-21
ESTUDIO DE LA ASOCIACIÓN ENTRE LA INGESTA DE CAFEÍNA Y EL CONSUMO DE
TABACO
Enric Fuster González
Trabajo de Fin de Grado Facultad de Ciencias
Universidad de las Illes Balears
Año Académico 2020-21
Palabras clave del trabajo:
Cafeína, café, tabaco, metabolismo cafeína, nicotina, CYP1A2.
Pedro Tauler Riera
Se autoriza la Universidad a incluir este trabajo en el Repositorio Institucional para su consulta en acceso abierto y difusión en línea, con fines exclusivamente académicos y de investigación
Autor Tutor Sí No Sí No
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Resumen
La cafeína y el tabaco son dos de los productos estimulantes más consumidos a nivel mundial, existiendo una fuerte asociación entre ellos. En la actualidad, existen diversas líneas de investigación activas que están abordando el estudio de la asociación existente entre el consumo de cafeína, procedente de bebidas como el café, té o refrescos, y el consumo de tabaco.
Por ello, el propósito del presente trabajo fue analizar la asociación existente entre el consumo de bebidas con cafeína y el de tabaco en la población. Para ello, se realizó una búsqueda bibliográfica y se elaboró una encuesta que incluía preguntas de carácter general, así como del consumo de bebidas con cafeína y de tabaco. La encuesta fue contestada por 886 participantes que fueron divididos en diferentes grupos según su hábito tabáquico, para después conocer su consumo de cafeína.
Los resultados obtenidos mostraron que a mayor prevalencia de tabaquismo, el consumo de cafeína se incrementaba. Además, se encontró una asociación entre el incremento del consumo de bebidas con elevado contenido en cafeína como el café o té y el hábito de fumar. Esto podría deberse a que la nicotina y los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) inducen la activación de los genes del citocromo P450 1A2 que es el encargado de metabolizar algunos fármacos y productos como la cafeína.
Esto se ha podido observar en varios estudios descritos a lo largo del trabajo.
Diversos autores han descrito un incremento de la actividad del citocromo P450 1A2 inducido por el tabaquismo. Por lo tanto, este podría ser el motivo principal por el cual estos dos productos se asocian.
Abstract
Caffeine and tobacco are two of the most widely consumed products in the world although literature indicates a potential relationship between both substances.
Currently, several lines of research are addressing the association between caffeine consumption, whether from beverages such as coffee, tea or soft drinks, and cigarette smoking.
Therefore, the purpose of the present study was to analyse the potential associations between caffeinated beverage consumption and tobacco smoking in the population. For this objective, a bibliographic search was carried out through Medline and a survey was also designed including questions related to general issues, consumption of caffeinated beverages and smoking habit. The survey was conducted in 886 participants and consequently they were divided into four different groups according to their smoking habit, and finally their consumption of caffeine was quantified.
The results obtained showed that as smoking became more prevalent, caffeine consumption increased. Besides, an association was identified between an increased consumption of caffeine-rich beverages such as coffee or tea and tobacco smoking. This may be because nicotine and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) induce the activation of cytochrome P450 1A2 genes, which are responsible for metabolising some drugs and products such as caffeine.
This has been observed in several studies described throughout the work. Several authors have described an increase in cytochrome P450 1A2 activity induced by smoking. Therefore, this could be the main reason of why these two products are associated.
Índice
Resumen/ Abstract………...……....3
1. Introducción………...6
1.1 La cafeína: Características generales……….…….6
1.2 El tabaco: Características generales……….…...6
2. Mecanismos de acción………...….…..7
2.1 Cafeína………..…...7
2.2 Tabaco………..…....8
3. Metabolismo………...…....9
3.1 Metabolismo de la cafeína………..……...9
3.2 Metabolismo y eliminación de la nicotina………11
4. Objetivos………...……….12
5. Metodología………...12
6. Estudios de asociación entre el consumo de tabaco y cafeína………....…..…..15
5.1 Estudios en animales………....15
5.2 Estudios en humanos……….…...16
5.3 Ensayos clínicos………....22
7. Relación entre el consumo de tabaco y cafeína en los estudiantes de grado de la UIB………...……….………...25
8. Mecanismos de interacción entre el tabaco y la cafeína………...………….29
9. Conclusiones………30
10. Bibliografía………31
1. Introducción
1.1. La cafeína: Características generales
Aproximadamente el 90% de la población adulta española consume cafeína diariamente, siendo su consumo medio de 200 mg/día, lo que equivale a dos tazas de café diarias (Pesta et al. 2013). El café es la principal fuente de cafeína, ya que se trata de una de las bebidas más consumidas y populares en todo el mundo, aunque también se encuentra en otros productos como el té, bebidas energéticas, refrescos y chocolate (Pesta et al. 2013).
La cafeína es liposoluble, y muy poco soluble en agua, lo que le permite ser absorbida por el estómago y el intestino delgado. Su vida media en organismos vivos es de 2- 12 horas, dependiendo del individuo, llegando a alcanzar sus niveles máximos a los 30-60 minutos tras su ingestión (Cappelletti et al., 2014). La cafeína puede afectar a cualquier tejido, aunque sus efectos principales son los relacionados con el sistema nervioso central y, en menor medida, con el músculo esquelético. Algunos de los efectos adversos desencadenados por dosis muy elevadas de cafeína podrían ser la inquietud, temblor o taquicardia. (Cappelletti et al., 2014).
1.2. El tabaco: Características generales
El tabaquismo es la principal causa evitable de muerte en los países desarrollados, siendo responsable de más de 5 millones de muertes anuales en todo el mundo aproximadamente. Las personas fumadoras pierden de media unos 10 años de vida en comparación con las personas que no han fumado nunca. Con respecto a las muertes relacionadas con el tabaquismo destacan las enfermedades cardiovasculares (ECV), que representan aproximadamente un tercio de los casos en todo el mundo (Kondo et al., 2019).
El tabaco contiene más de 7.000 sustancias químicas, incluidas la nicotina y el alquitrán, además del monóxido de carbono producido en su combustión, que
contribuyen al desarrollo de estas enfermedades al inducir el aumento de la frecuencia cardiaca y la contractilidad miocárdica, la inflamación, el deterioro endotelial, la formación de trombos y la disminución de los niveles séricos de colesterol unidos a lipoproteínas de alta densidad (Kondo et al., 2019).
De entre todas estas sustancias destaca la nicotina, sustancia adictiva que juega un papel clave en el inicio y mantenimiento del consumo de tabaco, asociado a su vez con trastornos metabólicos como la resistencia a la insulina (Kondo et al., 2019).
2. Mecanismos de acción 2.1. Cafeína
Los efectos potenciales de la cafeína, a nivel celular, se pueden explicar mediante tres mecanismos de acción principales: el antagonismo de los receptores de adenosina, especialmente en el sistema nervioso central, la movilización del almacenamiento de calcio intracelular y la inhibición de las fosfodiesterasas. Estas dos últimas requieren dosis más altas de cafeína, poco probables de obtener con una dieta normal (Cappelletti et al., 2014).
Antagonismo de la adenosina
Debido a su gran parecido químico con la adenosina, la cafeína bloquea los receptores de adenosina, principalmente los subtipos A1 y A2A, que contribuyen a los efectos psicoestimulantes, la discriminacion y búsqueda de recompensa, inhibiendo competitivamente su acción y provocando un aumento de la liberación de dopamina, noradrenalina y adrenalina (Pesta et al., 2013). Además, se ha descubierto que la teofilina reduce o bloquea la acumulación de AMPc en cortes cerebrales en lugar de aumentarlo como se podría esperar de un inhibidor de fosfodiesterasas (Nehlig, 1992).
El bloqueo de los receptores A2A en los ganglios basales parece fundamental en los efectos estimulantes de la cafeína, ya que dependen en gran medida de la neurotransmisión dopaminérgica que debe estar intacta.(Pesta et al., 2013).
Movilización del calcio intracelular
La cafeína puede inducir la liberación de calcio por parte del retículo sarcoplásmico, así como inhibir su recaptación (Supinski et al., 1984). Mediante estos mecanismos, elevadas cantidades de cafeína pueden mejorar la fuerza contráctil en consumidores de cafeína, ya sean habituales o no. El calcio intracelular impulsa la activación de la óxido nítrico sintasa endotelial (eNOS), conduciendo a una mayor producción de óxido nítrico. Por tanto, algunos efectos producidos por la ingesta de cafeína podrían estar mediados por la función neuromuscular y aumentar la fuerza contráctil del músculo esquelético (Cappelletti et al., 2014).
Inhibición de las fosfodiesterasas
La cafeína actúa como inhibidor competitivo no selectivo de las fosfodiesterasas.
Estas enzimas hidrolizan los enlaces fosfodiéster en moléculas como el monofosfato de adenosina cíclico (AMPc), inhibiendo su degradación. El AMPc estimula la lipolisis al activar la actividad de la lipasa sensible a hormonas (HSL) y tiene un papel fundamental en la cascada de adrenalina. Además, puede activar la proteína quinasa A, que a su vez fosforila varias enzimas implicadas en el metabolismo de la glucosa y los lípidos. Para que esto ocurra son necesarias concentraciones superiores a las fisiológicas, es decir, las encontradas en personas con una ingesta de cafeína dentro de la normalidad (Umemura et al., 2006).
2.2. Tabaco
La nicotina es una sustancia activa que juega un papel clave en el consumo de tabaco.
Su llegada al cerebro es muy rápida, aproximadamente 10 o 20 segundos después de la inhalación de una bocanada del cigarrillo. Los principales sitios de acción de la
nicotina son los receptores nicotínicos de acetilcolina (nAChR), canales iónicos activados por ligandos dispuestos alrededor de un poro central permeable a iones (Valentine & Sofuoglu, 2017).
La mayoría de los nAChR neuronales en el sistema nervioso central son excitadores y de acción rápida, y modulan la liberación de otros neurotransmisores como la acetilcolina, dopamina, serotonina, glutamato y norepinefrina, localizados presinápticamente (Valentine & Sofuoglu, 2017).
La activación prolongada del nAChR conduce a la desensibilización de este receptor siendo más probable que la nicotina induzca a estos cambios en el ligando de acetilcolina, provocando así la activación prolongada de los nAChR al unirse al receptor. Además, con la exposición repetida de la nicotina, los nAChR se desensibilizan fácilmente y disminuyen los efectos de la nicotina (Valentine &
Sofuoglu, 2017).
3. Metabolismo
3.1. Metabolismo de la cafeína
Tras su ingestión, su concentración plasmática máxima se alcanza a los 30-60 minutos tras su ingestión y se distribuye por todo el organismo (Cappelletti et al., 2014). Su metabolismo presistémico (de primer paso) tiene lugar en el hígado, y una vez absorbida, la cafeína penetra rápidamente en todos los tejidos del cuerpo, atravesando incluso barreras como la hematoencefálica o la placenta. El sistema de enzimas microsomales hepáticas es responsable del metabolismo de la cafeína en el hígado (Cappelletti et al., 2014).
La principal enzima responsable del metabolismo de la cafeína es el citocromo P450 1A2 (CYP1A2). Los citocromos humanos P450 (CYP) son enzimas oxidorreductasas
con un cofactor hemo, responsables del metabolismo del 75% de los fármacos en el organismo (Evans & Relling, 1999). Se conocen unas 57 isoformas de estos citocromos, siendo la isoforma CYP1A2 la encargada de metabolizar la cafeína, además de diversas aminas aromáticas y heterocíclicas (Jandova et al., 2019), representando aproximadamente el 95% del aclaramiento de la cafeína. Sus principales metabolitos son la paraxantina (80%), teobromina (10%), teofilina (5%) y ácido 1,3,7-trimetiluretico (1%), siendo todos ellos biológicamente activos y metabolizados por el citocromo P450 (Nehlig, 2018). La tasa de metabolismo de la cafeína está controlada no solo por la CYP1A2, sino también por la xantina oxidasa y la N-acetiltransferasa 2 (NAT2) (Fenster et al.1998). Solamente el 0,5-2% de la cafeína ingerida es excretada como tal en la orina, ya que su reabsorción tubular es casi completa. La vida media de la cafeína en el ser humano varía de 2 a 12 horas (N. L. Benowitz, 1990). Cuando sus niveles de ingesta son más altos, se observa una duración de acción prolongada, posiblemente por el retraso en el aclaramiento de la cafeína y la acumulación de paraxantina, entre otras xantinas, propias de su metabolismo (Cappelletti et al., 2014).
La paraxantina, metabolito clave de la cafeína, tiene una estructura química y vida media similar a la cafeína, y se puede determinar fácilmente en suero y orina. En comparación con la cafeína, sus tasas de producción y degradación son similares, aunque su concentración sérica es más estable a lo largo del día (Mark A. Klebanoff, 1999). La paraxantina se metaboliza mediante dos vías alternativas: la primera produce 8-hidroxiparaxantina, mientras que la segunda produce tres metabolitos, 5- acetilamino-6-formilamino-3metiluracilo (AFMU), 1-metilxantina y 1-metilurato. Estos cuatro metabolitos se pueden medir en orina, ya que se excretan casi tan rápido como se producen (Cappelletti et al., 2014).
La teobromina se absorbe rápidamente, excretándose aproximadamente el 50% por la orina a las 8-12 horas (Tarka et al., 1983). Entre sus efectos destacan la inducción de la diuresis, la estimulación del sistema cardiovascular, la relajación del músculo
liso y la secreción glandular. Su vida media es aproximadamente de 7-11 horas y su aclaramiento plasmático y renal aproximadamente del 46 y 67%, respectivamente. El tabaquismo influye en su aclaramiento plasmático, siendo los fumadores los que muestran un aclaramiento un 30% mayor en comparación con los no fumadores (Cappelletti et al., 2014).
La teofilina y la cafeína presentan una estructura química similar, aunque la teofilina carece de un grupo N-metilo, siendo sus efectos más potentes que los de la cafeína y teobromina. Su vida media es bastante impredecible, variando de 3 a 9 horas. La teofilina se somete a depuración hepática y renal, y su aclaramiento hepático está mediado esencialmente por CYP1A2, a través de una N-desmetilacion (Stavric, 1988).
Existen importantes diferencias interindividuales en el metabolismo, aclaramiento y eliminación de la cafeína y sus metabolitos. Varios factores extrínsecos influyen en sus tasas metabólicas y de excreción, como el tabaquismo, la ingesta de alimentos, la velocidad del vaciado gástrico, el embarazo, las enfermedades hepáticas y cardiovasculares, las infecciones virales y el uso de fármacos (Cappelletti et al., 2014)
En particular, los fumadores presentan una tasa de metabolismo que es casi el doble de la de los no fumadores. Los cigarrillos contienen hidrocarburos aromáticos policíclicos que promueven una mayor actividad de las enzimas hepáticas, como la nicotina, aumentando así el metabolismo de la cafeína. Concretamente, fumar puede acelerar su metabolismo provocando una desmetilación más rápida (Kalow & Tang, 1991).
3.2. Metabolismo y eliminación de la nicotina
Tras fumar un cigarrillo, la concentración plasmática de nicotina se eleva rápidamente y al cabo de unas dos horas, que sería su vida media, sus niveles disminuyen a la
mitad. Esta caída refleja la distribución de la nicotina por los tejidos del organismo y su metabolización hepática, principal vía de eliminación que la transforma en cotinina en un proceso en el que interviene el citocromo P450 (Estrada et al., 2000).
La cotinina es el principal metabolito resultante tras la degradación de la nicotina. Es capaz de interaccionar con el receptor nicotínico, pudiendo contribuir a los efectos neurofarmacológicos de la nicotina. Los niveles de cotinina son 10-15 veces más elevados que los de nicotina, ya que su vida media es más prolongada, lo que permite medir mejor los niveles de exposición activa o pasiva al tabaco (Estrada et al., 2000).
Aproximadamente más del 70% de la nicotina es metabolizada a cotinina por la isoforma CYP2A6. Sin embargo, la ausencia de esta isoforma, como consecuencia de la variabilidad genética, puede derivar en un metabolismo pobre de la nicotina (Estrada et al., 2000).
4. Objetivos
El objetivo general de este Trabajo de Fin de Grado es conocer el estado actual de las investigaciones y estudios llevados a cabo sobre la asociación existente entre la ingesta de cafeína y el consumo de tabaco, y sus efectos en el organismo. Para su realización, se ha llevado a cabo en primer lugar una revisión bibliográfica y después se ha elaborado y utilizado una encuesta para estudiar esta asociación en estudiantes de la UIB (parte experimental).
5. Metodología
Para cumplir con el objetivo propuesto, en primer lugar se ha llevado a cabo una revisión bibliográfica, y después se ha elaborado y utilizado una encuesta para estudiar la asociación anterior en estudiantes de la UIB (parte experimental).
Revisión bibliográfica
En primer lugar, para realizar la revisión bibliográfica, se han utilizado diferentes bases de datos con el fin de recopilar artículos científicos de revisión u originales que permitan cumplir los objetivos planteados en este trabajo. Una de las bases de datos más consultadas ha sido PubMed (PubMed, n.d.). Además, se ha utilizado la base de datos de Science Direct (ScienceDirect.Com, n.d.) y las herramientas Google Books y Google Academic, para la recopilación de artículos científicos.
Para llevar a cabo la búsqueda bibliográfica en las bases de datos anteriores se utilizaron diferentes palabras clave (Tabla 1). Los resultados de los artículos encontrados en PudMed según las palabras clave utilizadas se muestran en la siguiente tabla.
Términos clave Nº de articulos
Metabolismo nicotina 18.271
Efectos nicotina en el cerebro 7.550 Receptores adenosina y cafeína 2.705 Receptores adenosina y cafeína 1.704
Cafeína y nicotina 852
Metabolismo cafeína CYP1A2 794 Estudios cafeína y nicotina 471 Mecanismo y metabolismo P450
1A2
340
Asociación cafeína y nicotina 198
Tabla 1: Número de artículos obtenidos en la base de datos PudMed. El número de artículos dado es el que se obtuvo de PubMed en el momento de la búsqueda y elaboración del trabajo utilizando las palabras clave mencionadas en la tabla.
Los criterios de búsqueda considerados a la hora de realizar la revisión bibliográfica fueron incluir aquellos artículos que ofrecieran información detallada acerca de estas dos sustancias, que trataran de explicar la asociación existente entre la cafeína y el tabaco y que estudiaran estos efectos en humanos o animales. Por el contrario, se descartaron aquellos artículos que no trataban directamente esta asociación, ya que su objetivo principal era asociar la cafeína o el tabaco con otro tipo de medicamento, droga o sustancia. También se descartaron los artículos que trataban enfermedades asociadas con el consumo de estos productos o que las investigaban usando la cafeína, ya que en esta revisión no se pretenden conocer los efectos de la cafeína y el tabaco sobre la salud. Por último, se descartaron los estudios que eran muy similares entre sí o que proporcionaban información similar a otros artículos previamente incluidos. Tras ello, finalmente se incluyenron un total de 32 artículos, es decir, aquellos que cumplían con los criterios descritos anteriormente.
Parte experimental
Se ha realizado un estudio en la Universidad de las Islas Baleares con el objetivo de analizar la relación existente entre el consumo de tabaco y cafeína entre los estudiantes del campus. El estudio fue aprobado por el comité de ética de la investigación de la Universitat de les Illes Balears UIB (expediente 190CER21)
Para llevar a cabo el estudio, se elaboró una encuesta mediante la plataforma Google Forms, que se envió al alumnado a través del Aula Digital de sus correspondientes asignaturas en el mes de Marzo del año 2021. Los criterios de inclusión fueron los siguientes: participantes entre 18 y 26 años de edad matriculados en cualquiera de los estudios de grado de la UIB. La participación era totalmente voluntaria y anónima.
Se obtuvieron respuestas de un total de 886 participantes, lo que suponía aproximadamente un 7,8% de los alumnos matriculados, habiendo una mayor participación de mujeres que de hombres, 68,6% sobre 31,4%.
6. Estudios de asociación entre el consumo de tabaco y cafeína
La cafeína y la nicotina son dos drogas estimulantes lícitas que se encuentran entre las drogas psicoactivas más consumidas en el mundo. Aunque la cafeína, en forma de café, té o refrescos, y la nicotina, en forma de tabaco, se usan comúnmente al mismo tiempo, se sabe relativamente poco acerca de sus efectos interactivos.
A la hora de estudiar la relación existente entre el consumo de cafeína y nicotina se distinguen dos tipos de estudios: estudios en animales, destinados a comprobar los efectos estimulantes de ambas sustancias en modelos animales, prestando especial atención a los cambios inducidos por ambas sustancias en la neurotransmisión, efectos estimulantes y sus efectos interactivos, por otro lado estudios epidemiológicos en humanos, cuyo objetivo era comprobar la asociación existente entre el consumo de ambas sustancias.
6.1. Estudios en animales
La cafeína y la nicotina son sustancias psicoactivas muy consumidas y extendidas en la actualidad. Sin embargo, se conoce poco sobre el grado en el que el efecto de la cafeína puede potenciar al de la nicotina, y viceversa.
La cafeína y la nicotina son comúnmente consumidas por sus efectos psicoestimulantes, ya que existe un vínculo entre el consumo de cafeína y de tabaco.
Por ejemplo, beber café y fumar suele ocurrir con más frecuencia durante los 20 minutos posteriores a beber una taza de café en comparación con los 20 minutos posteriores. Esto demuestra que existe la necesidad de búsqueda de nicotina tras una exposición a cafeína, siendo este el principal objetivo de varias investigaciones (Emurian et al., 1982).
En primer lugar, se realizó un estudio por parte de Liu et al. En el año 2012 cuyo objetivo era examinar los efectos de la cafeína en la búsqueda de nicotina en ratas entrenadas para la autoadministración de nicotina con y sin administración previa de cafeína. Se utilizaron ratas macho Sprague-Dawley. Estas ratas fueron entrenadas para la autoadministración de nicotina por vía intravenosa (0,03 mg/kg) con una palanca de refuerzo alimentario que contenía gránulos de comida. Una vez terminada la comida, se observa la sesión de extinción de nicotina, en la que se sustituyó la nicotina por solución salina. En este estudio, 28 ratas recibieron una administración intraperitoneal de cafeína (5 mg/kg) cinco minutos antes de cada sesión de autoadministración, mientras que ocho ratas recibieron solución salina. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: las ratas entrenadas para obtener nicotina, previamente administradas con cafeína respondieron de forma sostenida a la búsqueda de nicotina en las sesiones de extinción. La administración continuada de cafeína mantuvo las respuestas en la palanca activa, previamente reforzada con nicotina, retrasando el cese de la búsqueda de nicotina. Además, la administración continuada de cafeína mantuvo el nivel más alto de respuestas en la palanca en comparación con el grupo de extinción sin cafeína. Todo ello sugiere que en fumadores consumidores de cafeína, y que intentan dejar de fumar, el consumo continuo de cafeína puede ser un factor de riesgo para la disminución del deseo de fumar. Por lo tanto, esto pone de manifiesto que los fumadores consumidores de cafeína pueden verse beneficiados de la abstinencia simultánea de bebidas con cafeína a la hora de dejar de fumar (Liu & Jernigan, 2012).
6.2. Estudios en humanos
El objetivo de estos estudios epidemiológicos ha sido evaluar la ingesta de productos ricos en cafeína como el café, té, refrescos y bebidas energéticas, además de evaluar las asociaciones existentes entre la ingesta de cafeína y distintas variables sociodemográficas como el sexo, la edad, el peso corporal, la actividad física y el consumo de tabaco.
En este sentido, Mahoney, C. R. realizó un estudio en 2019 con un total de 1.248 estudiantes de 18-24 años pertenecientes a universidades estadounidenses. Los estudiantes fueron preguntados sobre los distintos tipos de bebidas que contienen cafeína, fármacos consumidos, cantidad y frecuencia de consumo. En la encuesta se incluyeron productos que contienen cafeína, agrupados en las siguientes categorías:
café, té, refrescos, bebidas energéticas y otras.
Con respecto a los resultados, se observó que más del 90% de los estudiantes consumieron cafeína al menos una vez en el último año, y que la mayoría consumió café, té y refrescos con regularidad. La mayor parte de la cafeína provenía del café, seguido del té. Además, se observó un mayor consumo de bebidas energéticas por parte de los hombres en comparación con las mujeres, y además las mujeres consumieron más cafeína de otros productos como el cacao. Aunque el rango de edad en la muestra era pequeño, el consumo de cafeína aumentó significativamente con la edad (Mahoney et al., 2019).
Por otro lado, los estudiantes fumadores consumieron más cafeína en general, así como café, refrescos y bebidas energéticas comparado con los no fumadores. El uso de nicotina aumenta la tasa de metabolismo de la cafeína, lo que hace que los fumadores tengan que consumir cafeína más frecuentemente que los no fumadores para mantener los mismos niveles (Swanson et al., 1994).
Otros estudios quisieron analizar las motivaciones que influyen en el abuso de cafeína por parte de los estudiantes, así como otras asociaciones con el tabaco como podría ser la calidad del sueño, ya que es otra problemática frecuente entre la gente que consume elevadas cantidades de cafeína.
En este sentido, se realizó un estudio por parte de Choi, J. en 2020 en jóvenes universitarios de Corea, de entre 20 y 24 años, los cuales consumían con frecuencia
bebidas con cafeína. Los estudiantes consideraban la cafeína atractiva por sus efectos fisiológicos como el estado de alerta, la socialización, la mejora de la energía física y del estado de ánimo y el alivio del estrés. Sin embargo, el abuso de estos productos puede alterar la calidad del sueño, lo que puede incitar al consumo de cafeína nuevamente para contrarrestar los síntomas provocados por la falta de sueño.
Para ello, realizaron una encuesta de la que obtuvieron 381 respuestas. Los estudiantes fueron preguntados por sus motivaciones para consumir bebidas con cafeína. Además, se evaluó la frecuencia de consumo de cafeína y de las bebidas que contienen cafeína más consumidas como el café, té, bebidas energéticas, refrescos y otras (bebidas de chocolate). También evaluaron las épocas en las que consumían mayoritariamente estas bebidas. Finalmente, investigaron la calidad del sueño de los encuestados.
Los fumadores presentaron una mayor ingesta de café en comparación con los no fumadores, quienes tenían un mayor consumo de té. Sin embargo, no encontraron diferencias significativas en la ingesta de bebidas energéticas y refrescos.
Al medir la calidad del sueño de los estudiantes, observaron que la mayoría tenían algunas dificultades para dormir. La duración media del sueño, que fue de casi 7 horas, fue moderada y el tiempo que necesitaban para conciliar el sueño fue de 23 minutos. La calidad del sueño fue deficiente y el consumo de bebidas con cafeína se correlacionó con la calidad del sueño. Finalmente, los no fumadores tenían una mejor calidad de sueño que los fumadores (Choi, 2020)
Debido al aumento de la cantidad y disponibilidad de productos que contienen cafeína, una de las preocupaciones que están surgiendo son los efectos adversos asociados con el consumo excesivo de cafeína, ya que su ingesta es muy elevada, especialmente en estudiantes que buscan sus efectos cognitivos y de vigilancia constantemente (Stachyshyn et al., 2021).
Finalmente, la respuesta a la cafeína puede variar entre individuos debido a factores como la dosis, genética, tolerancia y actividad de la enzima CYP1A2, que difiere entre individuos en ocasiones, y por factores como el tabaquismo (Carrillo & Benitez, 1996).
Stachyshyn, S., et al. En 2021, iniciaron en Nueva Zelanda un estudio en el que participaron 317 estudiantes de 16 años o más para conocer sus hábitos, motivaciones y experiencias de consumo de cafeína. Para ello, diseñaron una encuesta en línea para recopilar datos sobre el consumo de productos que contienen cafeína como el té, café, chocolate, bebidas energéticas y refrescos.
En los resultados obtenidos, observaron que el 99% de los estudiantes consumía regularmente al menos una fuente de cafeína al día. El chocolate, el café y el té fueron las fuentes de cafeína más consumidas. En este sentido, aproximadamente el 15%
de los participantes de este estudio consumieron cafeína sobrepasando el límite seguro (400 mg/día). Los fumadores tenían un consumo diario total de cafeína mayor que los no fumadores, y tenían 3,58 veces más probabilidades de exceder el límite seguro de consumo de cafeína. Esto sugiere un potencial problema futuro de salud pública, ya que el consumo de cafeína por encima de los niveles seguros puede provocar daños en el organismo.
Los estudios de cohortes son estudios epidemiológicos utilizados para realizar comparaciones entre dos grupos expuestos a un factor de estudio, que en este caso sería el estudio de las asociaciones existentes entre el consumo de tabaco y la ingesta de cafeína.
En primer lugar, Treur, J. L. et al. (2016) quisieron determinar si las diferencias culturales entre dos países, como son el consumo de té en el Reino Unido y de café en los Países Bajos, podían influir en la asociación existente entre el hábito de fumar
y el consumo de cafeína. En este sentido, la prevalencia del tabaquismo no difiere mucho entre los dos países.
Se trata de un estudio longitudinal con 21.939 participantes adultos, pertenecientes a ambos países, con una edad media de 30-40 años. La encuesta incluía preguntas sobre el consumo de tabaco y de una extensa lista de bebidas con cafeína. Los participantes fueron clasificados como fumadores, exfumadores o no fumadores.
Después se hicieron preguntas sobre el consumo de café, té, refrescos y bebidas energéticas, para conocer la frecuencia y la cantidad consumidas.
En cuanto al consumo de café o té, los resultados fueron los esperados: un mayor consumo de café en holandeses y de té en británicos. Se encontraron fuertes asociaciones entre el tabaquismo y el consumo de cafeína, ya que los fumadores consumieron más café, refrescos y bebidas energéticas que los exfumadores. Estos resultados se dieron tanto en fumadores holandeses como británicos. Por otro lado, el número de cigarrillos consumidos al día también se asoció positivamente con la ingesta de cafeína a través del café y los refrescos. Con respecto al comportamiento del tabaquismo, este se asoció positivamente con el consumo de cafeína en las dos muestras, tanto británica como holandesa. Para el consumo total de cafeína, hubo una asociación fuerte y positiva con el inicio del tabaquismo, persistencia e incremento en el número de cigarrillos.
En este estudio, la primera pregunta que se hicieron fue si la asociación existente entre fumar y el consumo de cafeína era consistente en los diferentes tipos de bebidas con cafeína o si era específica del café. Observaron que el inicio y la persistencia del tabaquismo se asociaron con un mayor consumo de té en la muestra británica, sucediendo lo contrario en la muestra holandesa. Por lo tanto, no se pudo establecer una asociación directa entre el fumar y una bebida rica en cafeína específica (Treur et al., 2016).
Finalmente, otra área de estudio que se está investigando actualmente es la relación entre el incremento del consumo de café y bebidas energéticas con el tabaquismo, especialmente en adolescentes, ya que a medida que aumenta su autonomía, también lo hace la experimentación con bebidas y se incrementa el uso de cigarrillos como los electrónicos y de bebidas que contienen cafeína (Fagan et al., 2020).
Fagan, M. J. et al. entre 2012 y 2020, iniciaron un estudio cuyo propósito fue examinar la asociación entre el consumo de cafeína y de tabaco en adolescentes. Para ello, recopilaron datos de comportamiento de 46.957 estudiantes jovenes canadienses de diferentes escuelas, de una edad media de 15,7 años. Para ello, se desarrollaron cuatro modelos para investigar si el consumo de bebidas estaba relacionado con el tabaquismo en la adolescencia. Estos modelos permitieron obtener información acerca del estatus de fumador, del uso de cigarrillos electrónicos, de la cantidad de días que fuman cigarrillos al mes y del uso de cigarrillos electrónicos mensual, así como de la frecuencia y cantidad de consumo de bebidas.
Los resultados obtenidos fueron un mayor consumo de bebidas azucaradas, café y té, concretamente dos veces a la semana. La frecuencia de consumo de cualquier bebida con cafeína se asoció con la probabilidad de fumar, ya fueran cigarrillos o cigarrillos electrónicos, y la frecuencia de fumar, es decir, un mayor consumo de cigarrillos por mes. En general, hubo una asociación dosis-respuesta en la que cuantos más días a la semana los estudiantes tomaban alguna de estas bebidas, mayor era la frecuencia del hábito de fumar. Además, la asociación fue más alta cuando se usaron las bebidas energéticas como variable.
En la misma línea que otras hipótesis (Treur, J. L. et al. (2016) y Stachyshyn, S. et al.
(2021)), se ha demostrado que existe una asociación consistente entre el consumo de bebidas con cafeína y fumar. Cuanto mayor es el consumo de bebidas azucaradas, energéticas, y de café o té, mayor es la probabilidad de ser fumador, exfumador, fumar más cigarrillos al mes o usar cigarrillos electrónicos (Fagan et al., 2020).
6.3. Ensayos clínicos
Con respecto a los ensayos clínicos, el principal objetivo del estudio de Benowitz, N.
L., Peng, M. y Jacob, P. realizado en 2003 fue examinar los efectos del tabaquismo y el monóxido de carbono sobre el metabolismo de la cafeína y otros fármacos.
Para ello, estudiaron a 12 personas fumadoras de 27-47 años, en diferentes condiciones de tratamiento para conseguir niveles de carboxihemoglobina similares a los alcanzados al fumar cigarrillos. En cada tratamiento, los sujetos recibieron cafeína de forma oral y después fueron sometidos a mediciones cinéticas y metabólicas.
Se ha demostrado, que fumar cigarrillos acelera el metabolismo de varios medicamentos (CYP2E1) (Kalow & Tang, 1991a). Las vías metabólicas del citocromo P450 1A1 y 1A2, entre otras, son inducidas por el tabaco. El tabaquismo también parece inhibir el metabolismo de la nicotina, metabolizada principalmente por CYP2A6 (Neal L. Benowitz & Jacob, 2000).
Los sujetos fueron estudiados durante 21 días, en los que tuvieron que seguir una dieta regular sin consumo de alcohol ni de bebidas con cafeína. El estudio se realizó como un diseño cruzado de sujetos con los siguientes 3 tratamientos: fumar cigarrillos, inhalación de monóxido de carbono e inhalación de aire. Cada tratamiento fue administrado durante 7 días. Con respecto a los resultados obtenidos, se vio que fumar aceleraba el metabolismo de fármacos y cafeína, presumiblemente induciendo el CYP2E1 y el CYP1A2 (Neal L. Benowitz et al., 2003).
Por otro lado, en un ensayo realizado por Eunsung Mouradian, M. M. en 2008, se quisieron observar las interacciones entre el tabaco y la cafeína. Para ello, se estudió si la administración aguda de cafeína, en días no consecutivos, alteraba los efectos
fisiológicos de la nicotina intravenosa en consumidores habituales de cafeína, tabaco y cocaína. Para determinar la especificidad de los efectos de la cafeína en respuesta a la nicotina, también se estudiaron los efectos de la administración de cafeína en respuesta a la cocaína intravenosa, otro estimulante de acción corta.
En este ensayo clínico participaron 14 voluntarios, de una edad media de 40 años. El estudio se llevó a cabo durante 4 semanas y en diferentes condiciones experimentales en las que se administró cafeína oral (250 mg/ 70 kg) o un placebo una hora antes de la inyección intravenosa de nicotina (1 o 2 mg/ 70 kg), cocaína (15 o 30 mg) o solución salina. Para observar la respuesta fisiológica se llevó a cabo un cuestionario farmacológico.
Con respecto a los resultados obtenidos, el pretratamiento con cafeína oral disminuyó varios efectos positivos calificados por los sujetos como resultado de la alta dosis intravenosa de nicotina. Por otro lado, los resultados que muestran que el pretratamiento con cafeína en condiciones de administración infrecuente disminuye los efectos positivos de la nicotina parecen ser novedosos. Sin embargo, no está claro por qué el pretratamiento disminuyó los efectos positivos de la nicotina, ya que contrasta con resultados previos de otros estudios que mostraban que el mantenimiento crónico de la cafeína aumentaba los efectos positivos de la nicotina.
Además, las dos dosis de nicotina parecían cualitativamente diferentes con respecto a su interacción con el pretratamiento con cafeína. En primer lugar, los efectos evaluados por los sujetos mostraron que la cafeína atenuó los efectos de la nicotina en dosis altas pero no en dosis bajas. En segundo lugar, el cuestionario farmacológico demostró que la cafeína aumentó la identificación de dosis bajas de nicotina como estimulante, sin afectar a las dosis elevadas. Por lo tanto, los resultados sugieren que la cafeína pudo atenuar los efectos de la nicotina a dosis altas potenciandolos a dosis bajas ( Eunsung Mouradian, 2008)
En este sentido, se han investigado varios factores que podrían estar relacionados con la aparición de efectos tóxicos de la cafeína como consecuencia de una ingesta elevada (500-600 mg/día). Se trata de una amplia variedad de síntomas físicos como la inquietud, ansiedad, irritabilidad, temblores musculares, palpitaciones, arritmias, taquicardia, diuresis y trastornos gastrointestinales, conocidos como cafeinismo. La cafeína es la droga de referencia para evaluar el CYP1A2, la xantina oxidasa y la N- acetiltransferasa en humanos (Carrillo & Benitez, 1996)
Finalmente, el estudio dirigido por Carrillo, J. A. y Benitez, J. en 1996 estudió a 120 voluntarios, de una edad promedio de 22,5 años, que participaron en una prueba de cafeína en orina. De todos ellos, 90 eran bebedores ocasionales de alcohol, con una ingesta baja, 57 eran consumidores habituales de cafeína, con un promedio de 162,5 mg/día y 44 se declararon fumadores. Durante el estudio se midieron sus concentraciones urinarias de cafeína y sus metabolitos. Todos los sujetos recibieron una dosis de cafeína oral de 300 mg, tras una abstinencia de 48 horas a la cafeína, y se evaluaron sus metabolitos en orina.
Tras el procedimiento experimental, los participantes tuvieron que rellenar un informe de los síntomas detectados para la prueba de cafeína. Aproximadamente el 68% de los sujetos experimentaron un total de 218 efectos tóxicos con un consumo de 300 mg de cafeína. El consumo regular de cafeína producía problemas en la conciliación del sueño, sobretodo en mujeres, lo que podría ser debido a su menor peso corporal, y facilita la determinación de concentraciones tóxicas de cafeína. El periodo de abstinencia de al menos 48 horas requerido podría influir también en estos efectos tóxicos. Además, los participantes no fumadores presentaban mayor riesgo de toxicidad por la cafeína y las diferencias fueron particularmente significativas en las mujeres no fumadoras. Una posible explicación a este hecho podría ser que los productos contenidos en el humo del cigarrillo aceleran el metabolismo de la cafeína por CYP1A2 disminuyendo por tanto los niveles de cafeína plasmática y su toxicidad.
7. Relación entre el consumo de tabaco y cafeína en los estudiantes de grado de la UIB
La encuesta diseñada permitió obtener información sobre distintas variables sociodemograficas como el sexo, curso (primero, segundo, tercero o cuarto), edad (18-26 años), IMC y consumo de tabaco, siendo los estudiantes divididos en fumadores habituales, ocasionales, exfumadores y no fumadores. Después, se les preguntó sobre su frecuencia de consumo de cafeína, según los distintos productos que contienen cafeína como el café, café soluble, té o mate, bebidas energéticas, bebidas de cola y chocolate.
A continuación se muestran los resultados obtenidos en el estudio:
En primer lugar, en la tabla 2 se muestran las características de la muestra, determinadas a partir de las preguntas referentes a las características sociodemográficas, curso, peso, altura y consumo de tabaco.
Tabla 2. Características de la muestra. (n=886)
Edad, años 20,6±2,1
Curso académico, n (%)
Primero 283 (31,9)
Segundo 261 (29,5)
Tercero 195 (22,0)
Cuarto 147 (16,6)
Peso (kg) 64,2±12,8
Altura (cm) 169,0±9,0
Índice de masa corporal (kg/m2) 22,5±3,7
Consumo de tabaco, n (%)
Fumador habitual 73 (8,2)
Fumador ocasional 52 (5,9)
Exfumador 55 (6,2)
No fumador 706 (79,7)
Valores expresados como media ± desviación estándar (d.s.) o como número y porcentaje de participantes para el resto de variables.
Tal y como queda reflejado en la tabla, la media de edad de los participantes fue de 20,6 años, apreciándose una mayor participación en los alumnos de primer curso con 283 participantes, seguidos de los de segundo con 261, de los de tercero con 195 y finalmente de los de cuarto con 147. Con respecto al IMC calculado, la media de los participantes fue 22,5±3,7 kg/m2, es decir, se encontraban en situación de normopeso. Finalmente, en relación al consumo de tabaco, se observó que la mayoría de los encuestados, un 79,7%, eran no fumadores frente a los que sí lo eran habitualmente, aunque también se vió que 52 eran fumadores ocasionales y 55 exfumadores.
En la siguiente figura (Figura 1) está representado el porcentaje de participantes que consumen distintos productos que se consideraban en la encuesta.
Figura 1. Porcentaje de participantes que consumen cafeína y productos con cafeína. Valores expresados como porcentaje de participantes que consumen cafeína y cada una de las seis categorías de productos que contienen cafeína.
Como se aprecia en la figura anterior, el 91% de los participantes (807) consumían cafeína, independientemente de su procedencia. De entre todas las respuestas obtenidas, destacar que 128 (14,5%) participantes consumían chocolate como única forma de ingesta de cafeína. El café fue la bebida con cafeína más consumida por los
estudiantes (53,5%), seguido del té o mate y de las bebidas de cola, 33,9% y 30,9%
respectivamente. Destacar también que el chocolate (56%) fue el producto con cafeína que más estudiantes consumieron.
Tras conocer los datos sociodemográficos y antropométricos, así como la frecuencia de consumo de cafeína y de los productos que contienen cafeína, se han querido mostrar los mismos resultados en base al hábito tabáquico, es decir, dividiendo a los participantes en dos grupos de estudio, fumadores y no fumadores, con el fin de conocer si existe una asociación significativa entre el tabaquismo y el consumo de cafeína.
En la siguiente figura (Figura 2) se muestran los resultados sobre el porcentaje de estudiantes que consumen productos que contienen cafeína, diferenciando entre fumadores y no fumadores.
Figura 2. Porcentaje de participantes que consumen cafeína y productos que contienen cafeína, según el hábito tabáquico. Valores expresados como porcentaje de participantes que consumen cafeína y distintos productos que contienen cafeína. El porcentaje de cafeína hace referencia a si los participantes consumen o no cafeína, sin tener en cuenta la cantidad y el origen de la misma. Se ha realizado un test de chi cuadrado para
observar las diferencias en el consumo de cafeína y de productos que contienen cafeína entre fumadores y no fumadores. Un valor p<0,05 se ha considerado significativo.
En primer lugar, los fumadores consumían una mayor cantidad de algunos productos que contienen cafeína como el café (p<0,001), las bebidas con cola (p<0,001) y las bebidas energéticas (p<0,001). Sin embargo, no se han apreciado apenas diferencias estadísticamente significativas entre el café soluble y el té o mate, siendo la excepción el chocolate, ya que los no fumadores consumieron más cantidad que los fumadores.
Finalmente, en la tabla 3 se muestran los datos del número de cafés consumidos por los participantes al día, así como el consumo de cafeína al día en mg, en base a cuatro categorías de consumo de tabaco: no fumadores, ex fumadores, fumadores ocasionales y fumadores habituales.
Tabla 3. Consumo de cafeína en mg/día y número de cafés consumidos al día según el consumo de tabaco.
No fumadores
Ex fumadores Fumadores ocasionales
Fumadores habituales
p-valor
Nº cafés/día
0,95 ± 1,34 1,20 ± 1,35 1,92 ± 1,69 2,04 ± 1,72 <0,001
Consumo de cafeína, mg/día
137,0 ± 165,4
169,4 ± 165,7 250, 9 ± 201,2 254,3 ± 181,1
<0,001
Valores expresados como media ± d.s. Se ha realizado un test ANOVA para determinar si existen diferencias estadísticamente significativas en el consumo de cafeína al día (mg) y el nº de cafés al día, entre las cuatro categorías de consumo de tabaco. Un valor p<0.05 se ha considerado significativo.
En la tabla anterior se puede observar que a mayor consumo de tabaco (fumadores habituales), el consumo de cafeína y de número de cafés al día es significativamente mayor, en comparación con los no fumadores, apreciándose diferencias estadísticamente significativas entre ambos grupos. Sin embargo, con respecto a las diferencias existentes entre grupos concretos, no se han apreciado diferencias estadísticamente significativas en el consumo de cafés y de cafeína entre no
fumadores y exfumadores, ni tampoco entre fumadores habituales y fumadores ocasionales.
De acuerdo con estudios anteriormente mencionados (Mahoney (2019), Choi (2020), Stachyshyn (2021) y Treur (2016)), los resultados de la encuesta constatan que existe una fuerte asociación entre el consumo de tabaco y un mayor consumo de cafeína.
Se ha observado que los fumadores habituales son los que más cafeína consumen, lo que está asociado a un consumo superior de café, bebidas de cola y bebidas energéticas. Sin embargo, en el resto de productos no se observaron diferencias significativas.
8. Mecanismos de interacción entre el tabaco y la cafeína
De entre los aproximadamente 4800 compuestos contenidos en el humo del tabaco, la mayoría se encuentra en forma de partículas, siendo la nicotina el principal alcaloide presente en el tabaco (Kroon, 2007). El humo del tabaco contiene hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) que incrementan la tasa de eliminación de la cafeína, mediante la inducción del citocromo P450, así como de sus metabolitos teofilina y paraxantina, aunque no de la teobromina (Grela, 2013). La continua exposición a los HAP induce la acción del citocromo P450 1A1 y 1A2, en hígado mayormente y en menor proporción en los tejidos intestinales y pulmonares (Anderson, 2016).
La enzima CYP1A2 es una de las enzimas del citocromo P450 más importantes en el hígado y representa el 13-15% de las enzimas CYP hepáticas. CYP1A2 metaboliza la cafeína y diversos fármacos, y su CYP1A2 está influenciada por muchos factores que pueden provocar cambios en su actividad. El tabaquismo, la ingestión de hidrocarburos aromáticos policíclicos y ciertos fármacos como el Omeprazol aumentan su actividad, mientras que otros pueden inhibirla (Anderson, 2016). Esta enzima está regulada por el receptor de hidrocarburos aromáticos (AhR) y es altamente inducible tanto a niveles de ARN mensajero como de proteínas. Su mecanismo de inducción se caracteriza la activación del factor de transcripción AhR
por un ligando, proteína acoplada con dos proteínas de choque térmico (Hsp90), una co-chaperona (p23) y una proteína asociada a AhR (ARA9). La unión de los HAP al AhR da como resultado la liberación de Hsp90 y la translocación del complejo HAP- AhR en el núcleo. Este heterodímero interactúa con las regiones de los genes CYP1A1 y 1A2, lo que conduce a la activación y de la transcripción de estos genes haciendo que esta se incremente (Anderson,2016).
Varios estudios descritos a lo largo del trabajo (Benowitz (2000), Mouradian (2008) y Carrillo y Benitez (1996)) han descrito este incremento de actividad del citocromo P450 1A2 inducido por el tabaquismo, siendo relevante destacar que se trata de la vía por la que se metaboliza más rápidamente la cafeína, y no por otras como la NAT2 o xantina oxidativa, que son vías urinarias (Neal L. Benowitz et al., 2003).
9. Conclusiones
Las conclusiones del presente trabajo son las siguientes:
● En general, se observa una asociación entre el consumo de tabaco y un mayor consumo de cafeína.
● Los fumadores consumen mayores cantidades de cafeína que los no fumadores, debido a que los efectos psicoestimulantes se ven incrementados al consumir ambos productos.
● Con respecto a la encuesta realizada, se ha observado en los estudiantes de grado de la UIB que el consumo de tabaco se asocia con un mayor consumo de cafeína en general, así como con una mayor prevalencia de consumo de café, bebidas energéticas y bebidas de cola.
● Al fumar, las sustancias contenidas en los cigarrillos, como los hidrocarburos aromáticos policíclicos y la nicotina, aceleran el metabolismo de la cafeína por el CYP1A2. Esto podría explicar el mayor consumo de cafeína por parte de fumadores, ya que la cafeína desaparece más rápido en su organismo.
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