La colina [62-49-7], también conocida como hidróxido de trimetil(2-hidroxietil)amonio, es un compuesto de amonio cuaternario con la fórmula molecular C5H15O2N. Stecker lo aisló por primera vez de la bilis de cerdo en 1849 y posteriormente se encuentra en el tejido cerebral.
La estructura química de la colina se puede representar como (CH3)3N+CH2CH2OH∙OH–. La colina libre existe en pequeñas cantidades dentro de los materiales biológicos. Las formas más frecuentes incluyen fosforilcolina, fosfatidilcolina (lecitina) y acetilcolina.
Tabla de contenido
La colina desempeña un papel en el metabolismo y la síntesis de glicina, betaína, cisteína, serina, metionina y varios otros compuestos biológicos que contienen metilo.
La colina tiene cuatro funciones principales en el cuerpo:
- Componente estructural: Al igual que la fosfatidilcolina (lecitina) y la esfingomielina, la colina forma un componente importante de las membranas celulares.
- Agente lipotrópico: la colina previene la enfermedad del hígado graso.
- Neurotransmisor: La acetilcolina, un derivado de la colina, actúa como neurotransmisor.
- Donante de grupos metilo: la colina sirve como fuente de grupos metilo lábiles.
Si bien históricamente se la conoce como vitamina, la colina no cumple estrictamente con la definición debido a su falta de función como cofactor enzimático. Sin embargo, al igual que las vitaminas, la colina desempeña un papel vital en la nutrición. Las recomendaciones de ingesta diaria de colina son significativamente mayores que las de vitaminas (consulte la Tabla 1).
| Población | Categoría | Ingesta adecuada (mg/día) |
|---|---|---|
| Bebés | 0 – 5 meses | 125 |
| Bebés | 6 – 11 meses | 150 |
| Niños y adolescentes | 1 – 3 años | 200 |
| 4 – 8 años | 250 | |
| 9 – 13 años | 375 | |
| Hombres (14 – 18 años) | 550 | |
| Mujeres (14 – 18 años) | 400 | |
| Adultos | Hombres (19 años y mayores) | 550 |
| Mujeres (19 años y mayores) | 425 | |
| Embarazo | Todas las edades | 450 |
| Lactancia | Todas las edades | 550 |
La Farmacopea de los Estados Unidos está desarrollando monografías sobre cloruro de colina y bitartrato de colina para su inclusión en los suplementos USP 24.
El hígado graso y la tasa de crecimiento reducida son los principales signos de deficiencia de colina en animales en desarrollo. Los estudios han demostrado que varias especies, incluidas ratas, ratones y aves de corral, necesitan colina para un crecimiento óptimo y una función hepática saludable.
Las sales de colina (cloruro, citrato dihidrógeno y bitartrato) se añaden con frecuencia a los piensos animales como suplemento dietético.
1. Propiedades de la colina
La colina es un compuesto básico con un pKa de 5,06 que puede absorber dióxido de carbono y vapor de agua de la atmósfera. La colina disponible comercialmente generalmente viene en forma de soluciones en metanol o agua, con concentraciones que generalmente no superan el 45 % en volumen.
Solubilidad:
- Soluble en etanol
- Ligeramente soluble en acetona y cloroformo
- Insoluble en éter, benceno , tolueno y tetracloruro de carbono
La colina reacciona fácilmente con los ácidos para formar sales estables. Sin embargo, la cristalización es un desafío para la mayoría de las sales de colina, excepto las formas de cloruro, bitartrato y citrato dihidrógeno. Además, la colina puede reaccionar con ácidos para formar ésteres.
Como hidróxido de amonio cuaternario, la colina se autodescompone al calentarla. Esta reacción, conocida como eliminación de Hofmann, se desarrolla de la siguiente manera:
El intermedio inestable de alcohol vinílico puede reorganizarse en acetaldehído o reaccionar con agua para formar etilenglicol. El acetaldehído puede sufrir una mayor condensación aldólica, dando lugar a productos coloreados. La trimetilamina liberada imparte un fuerte olor a «pescado» a la solución.
2. Sales de colina
La colina forma diversas sales con diferentes propiedades físicas y químicas. Aquí hay una descripción de algunas sales de colina comunes:
2.1. Cloruro de colina [67-48-1]
- Fórmula: C5H14ONCl
- Masa molar: 139,63 g/mol
- Apariencia: un sólido cristalino blanco con un ligero olor a amina y un fuerte sabor salobre.
- Solubilidad:
- Es muy soluble en agua
- Libremente soluble en alcohol
- Ligeramente soluble en acetona y cloroformo
- Casi insoluble en éter y benceno
- Propiedades: Higroscópico; se descompone alrededor de 180°C.
- pH: neutro al papel tornasol.
2.2. Tartrato de colina [87-67-2]
- Fórmula: C9H19O7N
- Masa molar: 253,26 g/mol
- Punto de fusión: 149 – 153 °C
- Aspecto: polvo cristalino blanco con sabor ácido y ligero olor a amina.
- Solubilidad:
- Es muy soluble en agua
- Ligeramente soluble en alcohol
- Casi insoluble en éter, benceno y cloroformo
- pH: una solución acuosa al 25 % tiene un pH de aproximadamente 3,5.
2.3. Citrato de colina [77-91-8]
- Fórmula: C11H21O8N
- Masa molar: 295,30 g/mol
- Punto de fusión: 105 – 107,5 °C
- Apariencia: polvo blanco granulado a cristalino fino con un ligero olor parecido a una amina y un sabor ácido.
- Solubilidad:
- Higroscópico y muy soluble en agua
- Soluble en alcohol
- Casi insoluble en éter, benceno y cloroformo
- pH: una solución acuosa al 25 % tiene un pH de aproximadamente 4,3.
2.4. Bicarbonato de colina [78-73-9]
- Fórmula: C6H15NO4
- Masa molar: 165,2 g/mol
- Apariencia: Líquido transparente, de incoloro a ligeramente amarillo, con un olor característico parecido al de una amina.
- Solubilidad:
- Es muy soluble en agua
- Libremente soluble en alcohol
- Ligeramente soluble en benceno
- pH: la solución acuosa (75 % de bicarbonato de colina) tiene un pH entre 9,0 y 11,5.
2.5. Gluconato de colina [608-59-3]
- Fórmula: C11H25O8N
- Masa molar: 299,33 g/mol
- Aspecto: masa higroscópica de color amarillo.
- Solubilidad:
- Soluble en agua
- Ligeramente soluble en etanol
3. Producción de colina
La colina se produce principalmente comercialmente mediante la reacción de trimetilamina, óxido de etileno y agua. Este proceso se puede adaptar para producir sales de colina incorporando un ácido durante la reacción. La producción generalmente ocurre en configuraciones de fabricación por lotes o continuas.
Existen métodos de síntesis alternativos para la colina, pero esta reacción específica sigue siendo el proceso industrial dominante debido a su eficiencia y escalabilidad.
El cloruro de colina se puede producir mediante la reacción de trimetilamina con clorhidrina.
4. Usos de la colina
4.1. Nutrición Animal
La deficiencia de colina en animales domésticos es bien conocida y puede prevenirse eficazmente mediante la suplementación dietética con sales de colina.
4.2. Terapéutica Humana
La investigación en nutrición humana explora el potencial de la colina para aliviar diversas enfermedades. Si bien muchas investigaciones se encuentran en las primeras etapas, son prometedoras para una comprensión más profunda del papel de la colina en la salud humana.
Las sales de colina como el cloruro, el tartrato de hidrógeno, el citrato de dihidrógeno y el gluconato se usan terapéuticamente en pacientes con cirrosis hepática (etapa no fibrótica). La administración de colina oral parece eficaz para revertir la infiltración del hígado graso y detener la progresión de la cirrosis.
El tratamiento generalmente implica una dieta baja en grasas, alta en proteínas y alta en calorías, complementada con vitaminas y colina. Además, se pueden utilizar sales de colina orales para alcanzar la ingesta diaria recomendada para los seres humanos.
4.3. Aplicaciones farmacológicas
Varios derivados de la colina poseen distintas propiedades farmacológicas:
- Acetilcolina se utiliza como vasodilatador.
- Cloruro de metacolina funciona como un estimulante parasimpático y una sustancia antiepinefrina.
- El cloruro de carbamoilcolina mejora la circulación periférica en casos de vasoespasmos causados por trastornos vasculares periféricos.
4.4. Aplicaciones industriales
La creciente demanda de agentes tensioactivos seguros y eficaces ha atraído la atención sobre la colina en las industrias alimentaria y cosmética. Se han propuesto compuestos de acilcolina, como el cloruro de estearoilcolina, como ingredientes en acondicionadores para el cabello.
4.5. Aplicaciones agrícolas
El derivado de colina «cloruro de clorocolina» se utiliza en agricultura como regulador del crecimiento de las plantas, promoviendo la compacidad de las plantas en contraste con los efectos aceleradores del crecimiento de ácido giberélico. Se utiliza para plantas ornamentales como poinsettias y azaleas.
También se utiliza para prevenir el acame y el aplanamiento de los cultivos de trigo debido al viento y en invernaderos para prevenir la etiolación (alargamiento debido a la luz insuficiente) en los tomates, lo que conduce a rendimientos de frutos más tempranos y mayores.
5. Toxicología de la colina
La colina exhibe una baja toxicidad inherente. Los estudios han demostrado que la administración oral de cloruro de colina en ratas dio como resultado un valor de LD50 (dosis letal, 50%) entre 3 y 6 gramos por kilogramo de peso corporal.
Sin embargo, debido a su fuerte carácter básico, la colina puede ser corrosiva para los tejidos en contacto directo. Esto requiere precauciones de manipulación para evitar la irritación de la piel y los ojos.
Referencias
- Choline; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a07_039
- Choline; Present Knowledge in Nutrition, Tenth Edition. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9781119946045.ch26
- Choline; Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/0471238961.0308151207090404.a01
- Choline: an essential nutrient for public health. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1753-4887.2009.00246.x
