A paprika és a kapszaicin múlt, jelen, jövő

Szegedi Tudományegyetem Gyógyszerésztudományi Kar Farmakognóziai Intézet Intézetvezető: Prof. Dr. Hohmann Judit egyetemi tanár A paprika és a kapszaicin múlt, jelen, jövő Szakdolgozat Készítette: Kovács Bernadett gyógyszerészhallgató Témavezető: Dr. Rédei Dóra egyetemi adjunktus Szeged 2013

Tartalomjegyzék 1. Bevezetés... 3 2. A kapszaicin gyógyászati alkalmazása... 6 2.1. A paprika a gyógyszerkönyvekben... 6 2.2. Kapszaicin a gyógyszerekben... 7 3. A paprika botanikai jellemzése... 9 3.1. A paprika helye a növények rendszerében... 9 3.2. A paprika morfológiája... 9 4. Tartalomanyagok... 12 4.1. Kapszaicinoidok... 12 4.2. Karotinoidok... 16 4.3. Vitaminok... 18 4.3.1. A-vitamin... 18 4.3.2. C-vitamin... 19 4.3.3. E-vitamin... 22 4.3.4. Egyéb vitaminok... 24 4.4. Szénhidrátok... 25 4.5. Egyéb anyagok... 25 5. Farmakológia... 26 5.1. A kapszaicin farmakológiájának története... 26 5.2. A TRPV1 receptor... 27 5.3. A kapszaicinérzékeny idegvégződések hármas funkciója... 30 5.4. A kapszaicinoidok farmakológiája... 32 5.4.1. Fájdalomcsillapítás... 32 5.4.2. Antioxidáns hatás... 34 5.4.3. Rákellenes hatás... 35 5.4.4. Apoptózis... 36 5.4.5. Szív... 38 5.4.6. Kardiovaszkuláris rendszer... 38 5.4.7. Gasztrointesztinális traktus... 39 5.4.8. Diabetes mellitus... 40

5.4.9. Testsúlycsökkentés... 41 5.4.10. Húgyhólyag... 41 5.4.11. Immunrendszer... 42 5.4.12. Légzőrendszer... 42 5.4.13. Bőrbetegségek... 43 5.4.14. Fejfájás... 43 5.4.15. Központi idegrendszeri betegségek... 44 5.4.16. Egyéb hatások... 45 5.4.17. A kapszaicinoidok farmakokinetikája... 46 5.4.18. A kapszaicin mellékhatása... 47 6. Összefoglalás... 48 7. Felhasznált irodalom... 49 2

1. Bevezetés A paprika szót hallva sok mindenre asszociálhatunk főleg Szeged környékén. A paprikatermelőknek és -feldolgozóknak a munkát és a megélhetést jelenti, hiszen a város környékén napjainkban is a mezőgazdaság egyik meghatározó szegmense a paprikatermesztés. Másoknak a paprika szó hallatán a szórakozás, a kultúra jut eszükbe, miközben kellemes emlékeket idéznek fel a hagyományosan évente megrendezésre kerülő Szegedi Paprikafesztiválról vagy éppen a Szegedi Paprika Múzeumban tett látogatásról. Emellett az egyetemisták büszkén gondolhatnak a szegedi egyetem egykori rektorára, Szent-Györgyi Albertre, aki éppen 80 éve fedezte fel a C-vitamint, és munkájának elismeréseként 75 éve kapta meg az élettani-orvosi Nobel-díjat. Erre emlékezve 2012-ben az egyetem megrendezte a Szent-Györgyi Albert emlékévet. Ennek keretében számos tudományos előadás, konferencia került megszervezésre, illetve olyan kulturális programokon vehettünk részt mint a Szent-Györgyi emlékséta, amely során a kutató szegedi éveire emlékező helyeket járhatták végig az érdeklődők. Ami azonban a munka, a tudomány vagy éppen a kultúra mellett biztos mindenkinek eszébe jut, azok a szegedi fűszerpaprikával készülő híres gasztronómiai remekek, amilyen például a szegedi halászlé és a szegedi szalámi is. Nekem a fentieken túl Szendrei Kálmán professzor úr A természet vallatása Szent-Györgyitől napjainkig című előadása is eszembe jut. Ennek keretében szó volt arról, hogy Szent-Györgyi szerencsésen választott, amikor a C-vitamin izolálásához a szegedi paradicsompaprika használata mellett döntött, ugyanis amellett, hogy nagy mennyiségben kivonható volt belőle az aszkorbinsav, később kiderült, hogy további kedvező hatással rendelkező komponensei is vannak, mint például a rutin vagy a kapszaicin. Ez alapjául szolgált a szegedi flavonoid-kutatás kibontakozásának, illetve az Élettani Intézetben kezdetét vehette a kapszaicin hatásának vizsgálata, amely napjainkban is folyik. A kutatások során a kapszaicin élő szervezetre kifejtett hatásainak vizsgálatakor számos kedvező eredményről számoltak be. Emiatt az utóbbi időben a gyógyszeripar is mind nagyobb figyelmet fordít erre a vegyületre és farmakológiai hatásának kiaknázására. Ennek eredményeként ma már több kapszaicintartalmú készítmény is forgalomban van hazánkban, elsősorban analgézia céljából, azonban a kutatási eredmények arra engednek következtetni, hogy a jövőben a vegyület más terápiás indikációval rendelkező készítmények hatóanyagául is szolgálhat. Szakdolgozatom megírásakor célul tűztem ki a paprikára és a kapszaicinoidokra vonatkozó legfrissebb kutatási eredmények összegyűjtését és rendszerező összefoglalását. 3

A paprika szó már a XVIII. századi feljegyzésekben is megtalálható. Valószínűleg a délszláv papa (= bors) kicsinyítő képzővel ellátott alakjából származik. A papa a görög-latin peperi/piper szóra vezethető vissza, ami viszont szanszkrit eredetre utal. Ebből következik, hogy a bors már az óvilág számára is ismert növény volt. A paprika elnevezés később magyar használatban vált nemzetközi szóvá. 1 A növény őshazája Dél-Mexikó, Közép-Amerika és a Karib-szigetek. A nagy földrajzi felfedezések idején a paprikát egy addig ismeretlen indiai fűszernek gondolták. Ezért is szokták a paprikát indiai bors néven emlegetni. Európába Kolombusz orvosa, Diego Alvarez Chanca révén került először. Kezdetben csak dísznövényként termesztették, mivel azt híresztelték, hogy a bogyója mérgező. Később, Napóleon kontinentális blokádja idején kezdték meg a növény fűszerként való alkalmazását. 1 A paprika két úton terjedhetett el Európában. Egyrészt Nyugat-Európán át, ahol már a XVI. század második felében dísznövényként ültették, másrészt a Földközi-tengeren át meghonosodott a Török Birodalom, Kis-Ázsia és a Balkán területén. Szeged környékére, vagy a Balkán felől betelepülő bolgárok hozták magukkal, vagy, az is lehetséges, hogy a török hódoltság idején a Bácska környékére felvándorolt bunyevácok közvetítésével jutott a városba. A korabeli feljegyzések szerint az alsóvárosi ferences rendi kolostor kertjében már a török uralom idején is termesztették ezt a növényt. 1 A paprika ma már elválaszthatatlan Szeged nevétől, hiszen a város a fűszernövény termesztésével vált nemzetközi szinten ismertté. A paprikát Alsóváros, Röszke, Szentmihálytelek, a szegedi tanyavilág területein, továbbá a Tisza szabályozásával felszabadított, kedvező adottságú földeken termesztették. Feldolgozásában forradalmi változást hozott, amikor 1859-ben az alsóvárosi Pálfy János és Pálfy Balázs megvalósították a paprika gőzmalmi őrlését. A Pálfy testvérek 1874-ben szabadalmat kaptak olyan paprikakészítő, őrlő és finomító gépre, amellyel a legszebb színű és legkitűnőbb paprikát lehet előállítani. Később az ún. hasítás műveletével azt is megoldották, hogy a paprika csípőssége csökkenjen, ugyanakkor jellegzetes íze megmaradjon. Gyárukat 1883 őszén még Ferenc József is meglátogatta. 1 A szegedi paprika már a vasúti közlekedés kibontakozása előtt ismerté vált az országban. Ebben nagy szerepe volt a kofáknak és vándor orvosságárusoknak is, akik a Szegeden vásárolt paprikát az ország távolabbi területeire is elvitték. Weltner Márton és Keppich Alajos szegedi kereskedők, az 1874 évi világkiállításon már szerepeltek a fűszernövénnyel, majd 1876 táján egy Bermüller nevű kereskedő a szegedi termékek (paprika, tarhonya, szalámi) népszerűsítése érdekében tartott körutazást. A szegedi paprika életében az első nagy kereskedelmi válságot a spanyol paprika versenye jelentette. 1 4

A paprikával kapcsolatos orvosi kutatások úttörője Hőgyes Endre volt, aki 1878-ban először cáfolta meg, hogy a paprika termése mérgező, ellenben bebizonyította, hogy az emésztést kedvezően befolyásolja. Később Waltner Károly, szegedi gyermekgyógyász professzor alapos kutatásokkal igazolta, hogy 1 g friss őrölt paprika 20 egységnyi A-vitaminnal rendelkezik, ami azonos a nyers sárgarépáéval. 1 A paprikával végzett kutatások során a legjelentősebb eredményt Szent-Györgyi Albert (1. ábra) érte el, aki Szegeden, 1932 őszén sikeresen izolálta a skorbutellenes C-vitamint a paradicsompaprikából. Ennek elismeréseként 1937-ben Szent-Györgyi Nobel-díjat kapott a biológiai égésfolyamatok, különösképpen a C-vitamin és a fumársavkatalízis szerepének terén tett felfedezéseiért. 2 Szent-Györgyi Albert így írt a paprikáról: A magyar nép kedvező egészségi helyzetének egyik oka a nagy paprikafogyasztás, mely az egyoldalú táplálkozás (kenyér és szalonna) hátrányait kiküszöböli. 3 1. ábra Szent-Györgyi Albert az 1930-as években * * http://digit.bibl.u-szeged.hu/sztegy/photo/458.jpg (letöltve: 2011. november 9.) 5

2. A kapszaicin gyógyászati alkalmazása 2.1. A paprika a gyógyszerkönyvekben A paprikát kedvező élettani hatásokkal rendelkező tartalom-anyagainak köszönhetően már régóta használják a gyógyászatban. Ezt mi sem bizonyítja jobban, mint az, hogy a paprika termése, a Capsici fructus már az 1909-ben kiadott III. Magyar Gyógyszerkönyv (Ph. Hg. III.) drogjai között is helyet kapott. 4 Ezt megelőzően, az I. és II. kiadások gyógynövényei között még nem találunk utalást a Capsicum nemzettség fajainak gyógyászati felhasználásra vonatkozóan. A későbbiek során azonban valamennyi hazai hivatalos gyógyszerkönyvben szerepel a C. fructus, így a jelenleg hatályban lévő európai, illetve annak tükörfordításaként megjelenő VIII. Magyar Gyógyszerkönyvben is. 5 A nemzeti gyógyszerkönyveinkben (Ph. Hg. III-VII.) a drogot szolgáltató hivatalos fajként minden esetben a Capsicum annuum L. (Solanaceae), ezen belül a VI., VII. kiadásokban a var. longum, 6,7 míg az Európai Gyógyszerkönyvben, így a Ph. Hg. VIII-ban is a var. minimum szerepel. 5 A gyógyszerkönyvek pontos leírást adnak a C. fructus megjelenésére vonatkozóan, illetve különböző vizsgálatok elvégzését is előírják. Miután a III. kiadás elsőként teszi kötelezővé, hogy a patikák háromszoros nagyítású mikroszkóppal és a növénytani metszetek készítéséhez szükséges eszközökkel rendelkezzenek, a paprikára vonatkozóan a makroszkópos és organoleptikus vizsgálatok mellett számos mikroszkópos vizsgálatot is előír. 4 Az európai gyógyszerkönyvben található illusztrációk segítséget nyújtanak a cikkelyben előírt porvizsgálathoz. 5 A kedvező fiziológiás hatásokat már a III. kiadás idején is a paprika csípős komponensének tulajdonították, hiszen a cikkely kihangsúlyozza, hogy a csípős anyagoktól többé-kevésbé megfosztott édes- és rózsapaprikát ne használd, illetve az organoleptikus vizsgálatok között felhívja a figyelmet az égető, csípő íz jelenlétének szükségességére. 4 A IV. kiadás C. fructusra vonatkozó cikkelye már meg is nevezi a csípős karakter kialakításáért felelős fő hatóanyagokat, a capsaicint és a capsicolt. 8 Az 1954-ben kiadott V. Magyar Gyógyszerkönyv pontosan meghatározza azt is, hogy a csípősségre vonatkozó, ízlelés útján végzett vizsgálatokat hogyan kell elvégezni. 9 Ez a vizsgálat még az utolsó nemzeti gyógyszerkönyvünk tájékoztató vizsgálatai között is szerepelt. Emellett a VII. kiadásban a kapszaicin vékonyréteg-kromatográfiás tanulmányozása és tartalmi meghatározása is helyet kapott. 7 A ma érvényben lévő cikkely szerint a drog kapszaicinben kifejezett kapszaicinoidtartalmának 0,4%-nak kell lennie, meghatározásukra folyadék-kromatográfiás módszert ír elő a gyógyszerkönyv. 5 6

A kapszaicinoidok vizsgálata mellett a cikkelyek mindenesetben előírják a karotinoidok kimutatását is. A III. gyógyszerkönyvben még csak tapasztalati úton ismerték fel, hogy a parenchima olajcsöppjei tömény kénsav hozzáadására szürkés kék színt öltenek 4, azonban az V. kiadás esetén ezt a tulajdonságot már a kapszantinnak, a paprika termésében legnagyobb mennyiségben előforduló karotinoidnak, tulajdonították. 9 A C. fructus a gyógyászatban általában Tinctura capsici formájában kerül felhasználásra, melynek elkészítését a gyógyszerkönyvek pontosan rögzítik. A nemzeti gyógyszerkönyveinkkel szemben, az Európai Gyógyszerkönyvben a tinktúra, Capsici tinctura normata néven hivatalos, illetve az alkoholos kivonat mellett, a Capsici oleoresina raffinata et quantificata is megtalálható. 5,7 A tinktúra alkalmazására vonatkozó javallatok szerint belsőleg étvágygerjesztőként használható fel, míg külsőleg isiász, reuma, idegfájdalom elleni készítmények, valamint hajszeszek komponense. 8 Az Ph.Hg. V meghatározza a tinktúra készítését követően elvégzendő azonossági, tartalmi, illetve tájékoztató vizsgálatokat is 9, ami a VII. kiadásban vékonyréteg-kromatográfiás, illetve tisztasági vizsgálatokkal egészül ki 7. A Ph.Hg. VI. már figyelmeztet a lúgos közeggel fellépő inkompatibilitásra is. 6 Érdekes, hogy a Ph.Hg. VI. és VII. azt is megemlíti, hogy a Capsicum annuum fajt Magyarországon egyéves növényként, Szeged és Kalocsa környékén nagyban termesztik. 6,7 2.2. Kapszaicin a gyógyszerekben A kapszaicin iránti tudományos érdeklődést, illetve a vegyület jótékony hatását bizonyítja, hogy jelenleg három kapszaicin-tartalmú gyógyszer is forgalomban van Magyarországon, illetve számos gyógyhatású készítmény komponenseként is fellelhető ez a vegyület (pl. Sinol orrspray, Inno Rheuma Forte krém stb.). Ilyen kapszaicint tartalmazó gyógyszer, az OGYI által törzskönyvbe vett Hansaterm 0,075% krém, illetve a Nicoflex 0,15 mg/20 mg/90 mg kenőcs, továbbá az EMA által centralizált eljárással engedélyezett Qutenza 179 mg külsőleges tapasz is. (2. ábra) A Hansaterm krém, illetve a Nicoflex kenőcs vény nélkül kapható készítmények, míg a Qutenza külsőleges tapasz csak receptre expediálható. Ennek oka, hogy a tapaszt az orvos által meghatározott legfájdalmasabb területre kell felhelyezni, amit kizárólag egészségügyi szakember végezhet nitril kesztyű használatával. Mindhárom készítmény kizárólag külsőlegesen alkalmazható. A Hansaterm krém terápiás indikációja a gerincoszlop-környéki izomfájdalmak enyhítse, míg a Nicoflex kenőcsöt reumás izom és izületi fájdalmak, zúzódások, rándulások kezelésére alkalmazzák, továbbá izomfeszülés, izomgörcs esetén, illetve sportolás előtti bemelegítésre. A Nicoflex, a kapszaicin mellett, etilnikotinátot, 7

és hidroxietil-szalicilátot is tartalmaz. A Qutenza nem diabéteszes neuropátiás fájdalmak kezelésére engedélyezett készítmény, mely önmagában vagy kombinációban is alkalmazható. A lábakat 30 percig, más területeket 60 percig kell a tapasszal kezelni. A Qutenza esetén a diszkomfort érzés csökkentése érdekében a terápiát megelőzően helyi érzéstelenítőt alkalmaznak a kezelendő területen. A lokális irritáció létrejötte a neurogén gyulladás kialakulásának tulajdonítható, amit a deszenzitizáció szakasza és az ezzel párosuló fájdalomcsillapító hatás követ. A betegek figyelmét minden esetben fel kell hívni a krém/kenőcs alkalmazását követő melegvizes, szappanos kézmosásra, illetve, hogy a használat után rövid idővel melegségérzés alakulhat ki. Éppen ezért, a kezelés során kerülni kell a hőforrásokat pl. melegvíz, melegítőpárna, illetve az erős fizikai aktivitást, amely a hőérzet fokozódásához vezethet. A készítmények nem használhatóak bőrbetegségek esetén, sérült bőrön, illetve túlérzékenység kialakulásakor. 10 2. ábra Kapszaicint tartalmazó készítmények * * http://www.drugs.com/pro/qutenza.html (letöltve: 2013. január 30.) http://www.statimpatika.hu/statimpatika01014735_nicoflex_kenocs_50g.html (letöltve: 2013. január 30.) http://www.egeszsegtarhaz.hu/gyogyhatasu-keszitmenyek/sinol-orrspray-fejfajasra-10-ml (letöltve: 2013. január 30.) http://www.pirulapatika.hu/000004215/adatlap (letöltve: 2013. január 30.) 8

3. A paprika botanikai jellemzése 3.1. A paprika helye a növények rendszerében A paprika rendszerezésére vonatkozó első irodalmi utalások már a XVI. századi botanikai könyvekben megjelentek. A rendszerezés kezdetén a botanikusok kb. 35 paprika fajt azonosítottak. Később ezeket Linné két fajba sorolta, a Capsicum annuumba és a C. frutescensbe, amit Willdenow a C. pendulum, majd Ruiz és Pavon a C. pubescens fajjal egészített ki. A XIX. század első felében számos új megállapítással próbálták a Capsicum nemzettség rendszertanát tisztázni, így a bogyók színe alapján vagy éppen a növények élettartamát használva kiindulópontként. A XX. században a régebben készült csoportosításokat felülvizsgálták. Ennek megfelelően az 1950-es években a fellelhető paprikafajok és -változatok tanulmányozása érdekében keresztezték az egyes fajokat, ezáltal vizsgálva az egyes típusok faji hovatartozását. Ennek eredményeként a Capsicum nemzettség huszonkét vad és öt domesztikált fajra osztható. 11 Ezek közül az ún. öt major species a C. annuum, C. frutescens, C. chinense, C. baccatum és a C. pubescens. 12 Filov és munkatársai a fajon belüli rokonsági kapcsolatokat tanulmányozták, továbbá a környezet fejlődésre, illetve az egyes típusokban jelentkező változásokra gyakorolt hatását. Munkájuk eredményeként lehetővé vált a C. annuum alfajainak meghatározása, melyek a következők: ssp. acerum, ssp. microcarpum, ssp. spontaneum. 13 törzs: Spermatophyta altörzs: Angiospermae osztály: Dicotyledoneae alosztály: Lamiidae rendcsoport: Solananae rend: Solanales család: Solanaceae nemzetség: Capsicum faj: Capsicum annuum 14 3.2. A paprika morfológiája A paprika gyökereinek túlnyomó többsége a talaj felszínéhez közel helyezkedik el. A gyökerek vízszintes irányba kb. 30-50 cm-es távolságban burjánzanak el, míg a talajba megközelítőleg 30-60 cm mélyen nyúlnak be. 13 A gyökérrendszerre jellemző, hogy az orsó alakú főgyö- 9

kérből oldalgyökerek ágaznak el, így a kifejlődött gyökérzet bojthoz hasonlít. 15 Emellett, a termesztett paprika esetében járulékos gyökereket is találhatunk, melyek a szár hipokotil részén (a csíranövény szárának a gyökérnyaktól a sziklevelekig terjedő részén) lévő központi henger periciklusából fejlődnek ki. 11 A hajtásrendszer hossza általában 30-50 cm, mely alul fürtös, felül pedig bogas elágazású. A bogas ágrendszerek és a főtengely hossza közötti összefüggés alapján három típust lehet megkülönböztetni: a seprűszerű típust (nagyon hosszú főtengely), az Y típust (ágrendszer és főtengely hossza kb. azonos) és a legyezőszerű típust (ágrendszer sokkal hosszabb). A főtengely általában sárgászöld színű, felülete sima vagy enyhén bordázott. A bogas ágak keresztmetszete négyszögletes, belsejük üreges vagy laza bélszövettel töltött. 13 A hajtás epidermiszén nyeles mirigyszőrök találhatóak. Az idős szár szöveti felépítésére nagy mennyiségű összefüggő fatest jellemző. 11 A paprika levele egyszerű, épszélű, nyeles, színe sárgászöld, ritkán lilás, vagy nedvzöld. A levelek a főtengelyen egyesével, szórt állásban fejlődnek, míg a bogas elágazásokon átellenes állású levélpárok jellemzőek. 11 A fűszerpaprika esetén a levelek általában egyformán nagyméretűek, az étkezési paprikánál vegyesen vannak a nagy és kis levelek, míg ha levélzet túlnyomórészt apró levelekből áll, akkor egzotikus paprikáról van szó. A levélszín epidermisze vékony kutikulájú, sejtjei szögletesek, a levél mezofilluma heterogén. 13 A paprika kétivarú virágai (3. ábra) a bogas oldalágak csúcsain, illetve a főtengelyen helyezkednek el. 11 Nóduszonként többnyire egy virág van, de a C. frutescens és a C. chinense esetén 2-5. 12 3. ábra A paprika virága * A virágtakaró különnemű, a csészelevelek alsó részükön összenőnek, a sziromlevelek pedig pártacsövet képeznek. 11 A C. pubescens lila, a C. annuum fehér, a C. frutescens zöldes, * http://hu.wikipedia.org/wiki/paprika (letöltve: 2013. január 22.) 10

a C. chinense fehér vagy zöldes színű pártával rendelkezik, míg a C. baccatumé fehér sárga pöttyökkel. 12 A csészelevelek mezofilluma számos kristálytartó sejtet tartalmaz. A paprika termője felső állású, a porzók szabadon állók, számuk 5-8. 13 A paprika termése (4. ábra) felfújt bogyótermés. Színe általában piros vagy sárga, de a C. chinense több fajtájának is barna színű a termése. Méretük rendkívül változatos, a C. baccatum többnyire közepes, míg a C. chinense általában kicsi termésekkel rendelkezik, ugyanakkor a C. annuum fajtáinak mérete rendkívül variábilis. 16 A terméstest általában egyenes lefutású, felülete sima, gyakran barázdált. 13 A hosszanti barázdák általában egybeesnek a termőlevelek összeforradási helyével, amit a paprika erének neveznek. Az erek bőrszöveti sejtjei között számos kapszaicintartalmú mirigy található. 15 A kiválasztott kapszaicin olajszerű cseppek formájában van jelen a sejteket borító kutikularéteg és az epidermisz között. A termés mezokarpiumának legbelső rétegét az óriássejtek alkotják, melyek átmérője akár 1 mm is lehet. Ezen sejtek alatt szklerenchima réteg található, míg az óriássejtek találkozásánál főként parenchima sejtek fordulnak elő. 11,13 4. ábra A paprika termése * A magok az ereken, illetve a placentán helyezkednek el. Jellemzően vese alakúak, 13 színük sárgásbarna, kivétel a C. pubescensnél, mert itt a magok színe fekete. 12 Felületüket egyrétegű epidermisz borítja, melynek sejtjei U alakban megvastagodtak, külső faluk kutikulával borított. Az endospermium sejtjei zsíros olajat tartalmaznak. 13 * http://www.tcmwiki.com/wiki/fructus-capsici (letöltve: 2013. február 1.) 11

4. Tartalomanyagok 4.1. Kapszaicinoidok A Capsicum nemzettség csípős anyagait összefoglaló néven kapszaicinoidoknak nevezzük. Thresh volt az, aki a kapszaicin (1) kristályosítására az első kísérleteket tette. Később, 1898-ban Mickonak sikerült 50 kg magyar fűszerpaprikából viszonylag nagy mennyiségű tiszta kapszaicint izolálnia, majd tapasztalati képletét meghatároznia. Az első szintetikus előállítást Darling és Spath végezték 1930-ban. 11,13 A kapszaicin egy protoalkaloid, amely aminosav eredetű és a nitrogént az alifás láncban tartalmazza. A kapszaicin rendkívül stabil vegyület. A kristályok jellemzően színtelenek, szagtalanok, ízük csípős, maró. Olvadáspontja 64-65 C, molekulatömege 305,4 kda. Az apoláris tulajdonságú molekula lipofil karakterű, éppen ezért oldószere a lúgos víz, aceton, éter, benzol. 17 A legkorábbi tanulmányok öt különböző kapszaicinoidot azonosítottak a C. annuum fajban, melynek 69%-a kapszaicin (1), 22%-a dihidrokapszaicin (2), 7%-a nordihidrokapszaicin (3), 1%-a homokapszaicin I (4) és 1%-a homodihidrokapszaicin I (5) volt. A komponensek mennyisége alapján a kapszaicint és a dihidrokapszaicint a major kapszaicinoidok csoportjába sorolták, míg a többi, kisebb mennyiségben előforduló kapszaicinoidot a minor csoportba. 18 A paprikában a kapszaicinoidok, fajtól függően, kb. 0,1-1,0%-ban fordulnak elő, melyek közül a két leginkább csípős karakterrel rendelkező vegyület a kapszaicin és a dihidrokapszaicin. Ezek a vegyületek a kapszaicinoidok 80-90%-át képezik, egymáshoz viszonyított arányuk 1:1 vagy 2:1. 17 Szintézisük fahéjsavból (fenilprop-2-énsav) indul ki, mely a reakció során könnyen hidrofahéjsavvá telítődik. 12 A kapszaicinoidok közös szerkezeti jellemzője a vanillil csoport (3-hidroxi-4-metoxi-benzilamid) és az ahhoz kapcsolódó 8-13 szénatom hosszúságú acillánc. Az acilcsoport hidrofób jelleget kölcsönöz a molekulának a láncon elhelyezkedő poláris amid csoporttal szemben. A kapcsolódó acilcsoport szerkezetétől függően három csoportra oszthatjuk a kapszaicinoidokat. A kapszaicin analógok közé soroljuk azokat a vegyületeket, amelyek acillánca elágazik és szén-szén kettős kötést tartalmaz; pl.: kapszaicin (1), homokapszaicin I. (4), homokapszaicin II. (6), norkapszaicin (7), nornorkapszaicin (8). A dihidrokapszaicin analógok hasonlóak az előző csoporthoz azzal a különbséggel, hogy ezek telített vegyületek; pl.: dihidrokapszaicin (2), homodihidrokapszaicin I. (5), homodihidrokapszaicin II. (9), nordihidrokapszaicin (3), 12

nornordihidrokapszaicin (10). A harmadik csoportot az N-vanillin-n-acilamidok képezik, amelyek acilcsoportjait elágazást nem tartalmazó, telített szénláncok alkotják; pl.: n-vanillil-oktánamid (11), n-vanillil-nonánamid (12), n-vanillil-dekánamid (13). 19 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A paprika kapszaicintartalma fajtól függően változik. Az étkezési paprika fajták általában kevesebbet, míg a fűszer- és egzotikus paprikák többet tartalmaznak. Kiderült, hogy a talaj nitrogéntartalma nem befolyásolja a képződött kapszaicin mennyiségét annak ellenére, hogy a kapszaicin nitrogéntartalmú vegyület. 11,13 13

A kapszaicinoidok szintézise jellemzően két héttel a virágzás után kezdődik a C. annuum, C. frutescens, C. baccatum, C. pubescens fajokban. A maximális koncentráció kimutatása a C. annuum esetében a virágzás után három héttel, a C. frutescens, C. baccatum fajoknál négy hét után, C. pubescens esetében tizenegy hét múlva lehetséges. A kapszaicinoidkoncentráció szignifikáns csökkenése a C. annuum fajban a virágázást követő kb. ötven nappal jön létre, melynek egyik oka a peroxidáz enzim aktivitásának növekedése. 18 A Capsicum nemzettség egyes fajai eltérő kapszaicinoidprofillal rendelkeznek. (1. táblázat) Ugyanakkor jellemző, hogy a kapszaicinoidok koncentrációja az adott paprikafajban nem változik a növény fejlődése során, illetve a vegyületek egymáshoz viszonyított aránya is változatlan marad. Ez alapján számos kutató vizsgálta a növény taxonómiai és filogenetikai hovatartozását, továbbá Suzuki és munkatársai úgy gondolták, hogy a kapszaicinoid profil meghatározásával lehetséges az egyes paprikafajok egymástól való megkülönböztetése. Később azonban kiderült, hogy a kapszaicinoidok vizsgálatával mindössze az esetek 63%-ban volt egzakt a különböző fajok besorolása. 18 1. táblázat Az egyes paprikafajok termésének kapszaicinoid-tartalma százalékos megoszlásban 12 Kapszaicin Homokapszaicin Dihidrokapszaicin n-vanillildekánamid Homodihidrokapszaicin Nordihidrokapszaicin n-vanilliloktánamid n-vanillilnonánamid C. annuum 49,66-34,52 0,55-13,96 0,63 0,67 C. frutescens 66,97 2,32 28,73 0,66 0,42 0,55-0,35 C. chinense 61,66 2,73 24,75 1,44 1,79 6,04 0,54 1,06 C. pubescens 36,57-45,97 0,68 12,08 3,47-1,23 Az egyes paprikák csípősségének összehasonlítására a Scoville-skálát (2. táblázat) alkalmazzák. Az erősség meghatározására ma már HPLC mérést végeznek, de kezdetben organoleptikus tesztet használtak, melyet elsőként Wilbur Lincoln Scoville publikált, 1912-ben. A vizsgálat során a paprikából egy alkoholos extraktumot készítenek, melyet cukor oldattal hígítanak. A tesztelést az alacsonyabb koncentrációjú oldatoktól a magasabb koncentrációk felé haladva kell elvégezi. Az a legnagyobb hígítás, ahol a csípősség már éppen érezhető adja a Scoville-értéket (SHU), melynek dimenziója ml/g. A vizsgálatot addig kell végezni, míg az öt tesztszemélyből három ugyanazt az értéket nem határozza meg. Ezek alapján a kapszaicint egyáltalán nem tartalmazó paprika Scoville-értéke nulla, míg a tiszta kapszaiciné 16 millió. Az 2. táblázat alapján látható, hogy a Magyarországon termesztett, általunk nagymértékben csípősnek tartott paprikák Scoville-értékét számos külföldi paprikáé megelőzi. 12 14

Ilyen az indiai naga jolokia is, amely a világ egyik legerősebb paprikája. Míg más paprikák általában 1% kapszaicint tartalmaznak, addig ez a parikafajta 2-4%-ot. A HPLC-vel végzett vizsgálatok során 1 001 304 SHU értéket állapítottak meg, ezzel 2006 szeptemberében a naga jolokia a Guinness Rekordok Könyvébe is bekerült. 20 2. táblázat Egyes vegyületek és paprikafajták Scoville-értéke Scoville érték Vegyület, paprikafajta 16 000 000 000 Reziniferatoxin 21 16 000 000 Kapszaicin, dihidrokapszaicin 12 9 300 000 Nordihidrokapszaicin 12 8 100 000 Homodihidrokapszaicin 12 6 900 000 Homokapszaicin 12 1 001 304 Naga jolokia 20 100 000-300 000 Habanero chili 21 100 000-200 000 Jamaicai csípős paprika 21 50 000-100 000 Thai paprika 21 30 000-50 000 Cayenne bors 21 1500-2500 Erősen csípős magyar paprikák 22 1000 Jalapeno paprika 21 500-1000 Gyengébben csípős magyar paprikák 22 100-500 Pepperocini 21 0 Zöldpaprika (nincs csípősség) 21 A chili kedvelők körében végzett felmérés során kiderült, hogy az általuk preferált paprikák Scoville-értéke 2450 körül van, mely 150 ppm koncentrációnak felel meg. Ellenben, akik a csípős ízt nem kedvelik, azok maximálisan 10 ppm körüli értéket tolerálnak. 23 Egyes vizsgálatok során felismerték, hogy a különböző szárítási eljárások befolyásolhatják a paprikák csípősségét. A jalapeno paprika esetén a mikrohullámú szárítás alkalmazását követően kisebb SHU értéket mértek, mint liofilezés vagy konvektív szárítás után. Ennek oka, hogy mikrohullámú szárításkor a kivonat dihidrokapszaicin-, nordihidrokapszaicin- és homodihidrokapszaicin-koncentrációja csökken. 24 A kapszaicinoidok analízise során megfigyelték, hogy a legtöbb vegyületnek hasonló a spektrális viselkedése. Abszorbancia maximumuk 228-230 nm és 280-282 nm közötti érték. Kezdetben az analízisek során a kapszacin, a dihidrokapszaicin és az n-vanillin-nonánamid 15

szolgált referenciaanyagul, és a vizsgált vegyületeket ezekkel vetették össze. Később HPLC-MS segítségével lehetővé vált a kromatográfiás csúcsok egzakt azonosítása, a pontosabb szerkezet-meghatározás, továbbá a minor kapszaicinoidok vizsgálata is. 19 4.2. Karotinoidok A paprikában található festékanyagok a karotinoidok csoportjába tartoznak és a termésfalban helyezkednek el. A termés beérésekor a klorofill eltűnik, ami a festékanyagok ugrásszerű növekedését vonja maga után. Jellemző, hogy azokban a termésekben, amelyek több klorofillt tartalmaztak, nagyobb mennyiségben képződik festékanyag. 11,13 A karotinoidok HPLC-s vizsgálata során fontos, hogy elkerüljük a karotinoidészeterek zsírsavláncainak lúgos hidrolízisét, mivel ez a folyamat melléktermék képződésével jár, ami pedig meghiúsíthatja a megfelelő elválasztást. Továbbá az is fontos, hogy a Z/E sztereoizomerek teljesen elváljanak egymástól, hiszen az E izomer az, amely később az A-vitamin képződése szempontjából fontos lesz. 25 A karotinoid molekulák láncának két végéhez számos különböző csoport kapcsolódhat, melynek megfelelően a vegyület kromofor tulajdonsága a vöröstől a sárgáig változhat. A sárga pigmenteket főként az anteraxantin (14), a β-kriptoxantin (15), a β-karotin (16), a kapszolutein (17), a violaxantin (18) és a zeaxantin (19) alkotják, melyek a vörös pigmentek prekurzorainak is tekinthetők. A paprika vörös színét főként a kapszantin (20) és a kapszorubin (21) biztosítja, illetve kis mennyiségben a likopin (22) is. Ezek mennyisége közel tízszerese a sárga szín létrehozásáért felelős karotinoidok koncentrációjának. 26 14 15 16

16 17 18 19 20 21 22 A karotinoidok mennyisége a Capsicum nemzettség egyes fajain belül igen eltérő, illetve koncentrációjuk erősen függ a növény érettségétől is. A legfontosabb komponensnek minden esetben a vörös szín kialakításáért felelős kapszantin bizonyult, amely minden fajban 17

a karotinoidok több mint 50%-át teszi ki. A vegyületek közül a β-kriptoxantin mutatja a fajok közötti legkisebb koncentráció-különbséget, tehát ennek szintézise fajtól függetlennek tekinthető. Ezzel szemben a β-karotin koncentrációja széles intervallumban változik, melynek oka a genetikai diverzitásban keresendő. A Capsicum nemzettség tagjait összehasonlították a bennük lévő vörös és sárga pigmentek mennyisége alapján is, azonban szignifikáns különbséget nem tapasztaltak. Általában a karotinoidok mennyiségének 60%-át teszik ki a vörös színért felelős pigmentek, a vörös és sárga karotinoidok egymáshoz viszonyított aránya általában 1,2 körüli érték. 26 A hazai fűszerpaprika fajták élénkpiros színnel jellemezhetőek, de az őrlemény gyorsan elveszíti színét. A mérhető színerősség kb. 6 hónap alatt felére csökken. Ennek elkerülése érdekében a paprikamagot általában hozzáőrlik a termésfalhoz, így a magban lévő olaj oldja a termésfalban lévő festékeket, ezáltal az őrlemény színe stabilabb lesz. Emiatt következett be néhány éve, hogy az erősebb szín biztosítása érdekében a hamisítók olajfestéket kevertek az őrleményhez, amely mérgező hatású volt. A szín kialakításához az őrlés hőfoka is nagymértékben hozzájárul, hiszen a paprika természetes módon cukrot tartalmaz, amely megfelelő hőmérsékleten karamellizálódva képes megváltoztatni az őrlemény színét és aromáját. 3 A magyar fűszerpaprika színének intenzitása a tapasztalatok szerint arányos a csípőséggel. Mérésekkel igazolták, hogy a több kapszaicint tartalmazó fajtákban nagyobb a színt adó karotinoidok mennyisége is. A kapszaicin mennyiségének csökkenése esetén ugyanis a β-karotin és származékai kevéssé védettek a környezet oxidációs hatásaival szemben, ezért kevesebb mérhető színanyag marad a több hónapig tárolt készítményekben. 3 4.3. Vitaminok 4.3.1. A-vitamin A paprikában a kész retinol (A-vitamin) (23) nem található meg, csak provitaminjai. A növényben lévő karotinoidok közül egyedül a β-karotin és a β-kriptoxantin rendelkezik A-vitamin aktivitással. A karotinoidok hatásosságát retinol aktivitási egyenértékben (RAE) fejezzük ki, így 1 RAE megegyezik 1 μg retinol A-vitamin aktivitásával. 26 A vizsgált fajok esetében, 100 g tömegű paprika A-vitamin tartalma 148,1 és 243,0 μg között változott. Miután az A-vitamin ajánlott napi beviteli mennyisége 700-900 μg felnőttek esetén, ezért 100 g friss, érett paprika a szükségletek kb. 30%-át biztosítja, természetesen a fajtól és annak érettségétől függően. 26 A paprikában található A-vitamin előnye a sárgarépában lévővel szemben, hogy ennek mennyisége a növény raktározása során nem csökken, emellett érett állapotban a 18

paprika vitamintartalma meg is haladja a sárgarépáét. Az állati takarmányozási kutatások kimutatták, hogy a takarmányban lévő karotin az állatok májában, illetve bélnyálkahártyájában szintén nagyrészt A-vitaminná alakul. A tyúkok szervezetében azonban a karotinnak csak egy részéből képződik A-vitamin, a másik része, kb.14-17%-a, a tojás sárgájának színező anyaga lesz. Kimutatták, hogy a takarmányban 1% fűszerpaprika és 1% lucernaliszt eredményezi a legkedvezőbb színű tojássárgáját, emellett a tojáshozam is növekszik. 11,13,15 23 4.3.2. C-vitamin A C-vitamin (aszkorbinsav) (24) egy, a paprikában jelenlévő, antioxidáns tulajdonságáról jól ismert vegyület. A növényben lévő nagymennyiségű C-vitamin jelentősen hozzájárult fogyasztásának elterjedéséhez. 27 Az aszkorbinsav izolálása Szent-Györgyi Albert, Nobel-díjas tudósunk nevéhez fűződik. Szent-Györgyi a Groningenben elkezdett, majd Magyarországon folytatott sejtlégzéssel kapcsolatos kutatásai során megfigyelte az egyik oxidációs folyamat késését, amely redukáló anyag jelenlétére utalt. Kiderült, hogy ez az anyag a mellékvesekéregben és a citrusfélékben, illetve a káposzta vizes kivonatában is előfordul. Először csak nagyon kis mennyiséget kb. 1 grammnyit sikerült izolálnia, így a pontos kémiai szerkezet meghatározására nem nyílt lehetőség. Szent-Györgyi az Ignose nevet adta a vegyületnek, amely a cukor jellegre utalt. A tudományos folyóiratok azonban ezt a nevet nem fogadták el, ezért később a Godnose, végül pedig a hexuronsav elnevezést kapta. 1930-ban Szent-Györgyi Szegeden kapott professzori állást, így a városba költözött és kutatásait itt folytatta. A következő évben bizonyította, hogy a C-vitamin és a hexuronsav ugyanaz a vegyület. 1932-ben felismerte, hogy a szegedi fűszerpaprikából a C-vitamin nagy mennyiségben kinyerhető (egy hét alatt 1,5 kg-ot izolált). Mivel a paprika kevesebb cukrot tartalmaz, mint pl. a narancs, így könnyebb volt a vitamin izolálása. Szent-Györgyi végül aszkorbinsavnak nevezte el a vegyületet, amely a C-vitamin skorbutellenes hatására utal. Szent-Györgyi szerint napi 60 mg aszkorbinsav elegendő a skorbut megelőzésére, de nagyobb mennyiségben további betegségekkel szemben növelheti a szervezet ellenálló-képességét. 27 19

Az aszkorbinsav színtelen kristály vagy fehér, illetve csaknem fehér kristályos por. Fény hatására színe változik, jellemzően savanyú íze citromra emlékeztet. Szagtalan, vízben nagyon könnyen, színtelenül oldódik. Ellenben, a nátrium-aszkorbát oldatának színe többnyire sárga, mivel gyakran nagy mennyiségű oxidációs terméket tartalmaz. Kémhatása ph = 6-7,8 közötti. 7,28 24 Az aszkorbinsav könnyen oxidálódó ketolakton két ionizálható OH csoporttal. (5. ábra) Ennek megfelelően két savi disszociációs állandóval rendelkezik, pk 1 = 4,2 és pk 2 = 11,8. A pka értékek értelmében fiziológiás körülmények között a monoionos aszkorbát van jelen. 28 aszkorbinsav +H + -H + pk=4,2 -e - monoionos aszkorbát aszkorbát gyök +H + -H + pk=11,8 +H + -H + pk=0,9 -e - -e - diionos aszkorbát aszkorbát gyök dehidroaszkorbinsav 5. ábra Az aszkorbinsav oxidációjának folyamata 28 20

Az aszkorbát kiváló redukáló anyag, hiszen elektron leadásra képes vegyület. Egy elektronvesztéssel aszkorbát gyökké oxidálódik, majd a második elektron leadásával dehidroaszkorbinsavvá alakul. Az aszkorbát gyök a párosítatlan elektronjának következtében gyorsan továbbalakul dehidroaszkorbinsavvá, de visszaalakulhat aszkorbáttá is. Az aszkorbinsav oxidációja nagymértékben függ a kémhatástól és a katalitikus fémek jelenlététől. Katalízis nélkül a spontán oxidáció ph 7-nél nagyon lassú. Ekkor az oxidációs folyamat során először 7-es ph-nál diion képződik, ami később egy elektron elvesztésével aszkorbát gyöké alakul. ph = 7-nél a C-vitamin domináns formája a monoionos aszkorbát (99,9%), míg az aszkorbinsav csak 0,1%-ban, a diionos forma pedig 0,005%-ban van jelen. A diionos forma mennyisége tízszeresére növelhető, ha a ph-értéket egy egységgel növeljük, hiszen ekkor az autooxidació mértéke a tízszeresére növekszik. Mivel önmagában az autooxidáció nagyon lassú, ezért előfordul, hogy a folyamatot katalitikus fémekkel gyorsítják. 28 A C-vitamin-tartalom a Capsicum nemzettségen belül fajonként eltérő. A zöld színű fajtákban általában több van, illetve az apró bogyójú fajták is nagyobb mennyiségben tartalmazzák. A raktározás helye azonban megegyezik. Jellemző, hogy az aszkorbinsav főként a terméshúsban található meg, de az erekben, továbbá a fiatal levelekben is viszonylag nagyobb mennyiségben raktározódik. A fajok közötti eltérés mellett, az aszkorbinsav-tartalom függ a növény életkorától is, hiszen a fejlődési idő vége felé mennyisége növekszik. Továbbá jellemző, hogy a szántóföldi termelésben több C-vitamin képződik, mint a fóliasátor alatt, emellett pedig a vízmennyiség is befolyásolhatja a vegyület produkcióját. 13,11 Összességében azt állapították meg, hogy a Capsicum nemzettségen belül az aszkorbinsav tartalom 57,5 és 64,9 mg/100 g friss paprika értékek között változik. A különbségek oka általában a genetikai diverzitásban keresendő, ugyanakkor kisebb eltérések a különböző extrakciós módszerek alkalmazásával is létrejöhetnek. Az aszkorbinsav szükséges mennyisége 75 és 90 mg/nap között változik nemtől, kortól függően. Ennek megfelelően 100 g friss paprika a férfiak 17-72%-ának, a nők 20-86%-ának elégíti ki a napi C-vitamin szükségletét. 26 Az aszkorbinsav kezdetben csak az antioxidáns, skorbutellenes tulajdonságai miatt kapott kitüntetett figyelmet. Később kiderült, hogy redukáló kofaktor lehet számos enzim esetében. Emellett, miután az aszkorbinsav pro-oxidáns tulajdonsággal is rendelkezik, hidrogén-peroxid termelésével képes elpusztítani a daganatos sejteket, amely a vegyület tumor-terápiában kialakuló jótékony hatását bizonyítja. Továbbá, a vas és az aszkorbát kombinációjával egy oxidáló rendszer is létrehozható, így lehetőség van aromás vegyületek és alkánok hidroxilációjára és egyéb oxidációs reakciókra. 28 21

4.3.3. E-vitamin Az E-vitamin különböző tokoferolok (α, β, γ, δ) és tokotrienolok (α, β, γ, δ) keverékéből épül fel. A vegyületek két részből állnak: egy hidrofil kromatol gyűrűből és egy hidrofób szénláncból. A kromatolgyűrű felelős az antioxidáns hatásért, mivel a fenolos hidroxilcsoportból származó hidrogén megköti a szabadgyököket. A hidrofób szénlánc lehet telített és telítetlen, ez alapján különítjük el egymástól a tokoferolok és tokotrienolok csoportját. A szénlánc teszi lehetővé a molekula kettős lipid rétegen történő keresztüljutását. 29 HPLC-vel végzett elválasztás során α-, β-, γ-tokoferolt (25-27), illetve α-tokotrienolt (28) és ubiquinont (koenzim Q 10 -et) (29) azonosítottak a paprikában. (6. ábra) Az ubiquinon szintén egy erős antioxidáns hatású vegyület. 25 R 1 R 2 R 3 R 4 25 CH 3 CH 3 CH 3 26 CH 3 H CH 3 27 CH 3 CH 3 H 28 CH 3 CH 3 CH 3 n=10 29 22

6. ábra A paprika tokoferol-izomerjeinek 7. ábra Antioxidánsok mennyiségének változása HPLC kromatogramja 25 a paprika érése során 25 A paprika érésének öt stádiumát különböztethetjük meg, mely során a növény tartalomanyagai, így a vitaminok mennyisége, illetve egymáshoz viszonyított arányuk is nagymértékben változik. (7. ábra) Az első periódusban (zöld növény) az aszkorbinsav, a β-karotin és a tokoferol mennyisége még kevés, a fő antioxidáns anyag ekkor a C-vitamin. A képződött karotinoidok mennyisége nagyban függ a kloroplasztiszok aktivitásától. Az érés folyamán az aszkorbinsav mennyisége jelentősen növekszik, majd a második és negyedik érési időszak között egyensúlyi állapotba kerül, ezt követően pedig mennyisége csökkeni látszik. A tokoferol esetében ezt a jelentős csökkenést inkább csak az ötödik érési szakasz után észlelhetjük. Az antioxidáns anyagok csökkenésének oka, hogy amikor a paprika a víztartalmának már több mint 50%-át elveszíti, akkor a növény mind lipofil, mind hidrofil anyagai erős oxidációnak vannak kitéve, így az antioxidánsok mennyisége csökken. Ezzel szemben a β-karotin koncentrációja a növény érése során folyamatosan növekszik. 25 23

4.3.4. Egyéb vitaminok A paprikában B 1 (30) és B 2 -vitamin (31) is található. A nyers termésben 0,5-1 mg/kg, a szárított paprikában pedig 4-11 mg/kg van. 13 Szent-Györgyi Albert rájött, hogy a paprikában lennie kell még egy jótékony hatású anyagnak, mivel vaszkuláris bőrvérzéses betegekkel végzett klinikai vizsgálatok során a paprikakivonat hatékonyabb volt, mint a tiszta C-vitamin. Az állatkísérleteket és klinikai vizsgálatokat Rusznyák József professzor és fiatal munkatársai, Armentano Lajos és Bentsák Aladár végezték a szegedi Belgyógyászati Klinikán. Igaz, hogy Szent-Györgyi kollégája, Béres Tibor, először 200 kg citromból állította elő a Szent-Györgyi által ezért először citrinnek, majd P-vitaminnak (permeábilitás) keresztelt anyag 2 grammját, de később beigazolódott, hogy ugyanez az anyag a szegedi paprikában is megtalálható. Az anyag két vegyület keverékének bizonyult, szerkezetüket Zemplén Géza és Bruckner Győző határozta meg. Így derült ki, hogy a flavonoidok egyes képviselői pl. a rutin (32) csökkentik a hajszálerek permeábilitását, segítik a C-vitamin felszívódását, illetve megvédi azt az oxidációtól. 30-33 A bioflavonoidokat a tudományos világ nem tekinti vitaminnak, így a P-vitamin főként Magyarországon ismeretes elnevezés. 11 30 31 32 24

4.4. Szénhidrátok Az érett fűszerpaprika cukortartalmának kb. 90%-a szőlőcukor, a maradék rész nádcukor. A fejlődés kezdetén a cukor a szárazanyag-tartalom kb. 20%-a, majd érett állapotban ez az érték eléri a 40%-ot is. Ezután mennyisége 6-8 héten át csökken, majd konstans marad. A cukortartalom fajtánként változik, illetve az adott év időjárás viszonyaitól is nagyban függ. 11,13 A paprika pektin tartalma kb. 3-7%. A szénhidrátok közül a legnagyobb mennyiségben cellulóz és rostanyagok találhatóak meg a paprikában. A nyersrost-tartalom a termésfalban 20% körül van, míg az őrölt paprikában 20-24%. 11,13 4.5. Egyéb anyagok A fűszerpaprika-őrlemény kellemes, enyhén fűszeres illatát a különböző illó komponensek adják, melyek főként a termésfalban találhatóak. Illóolaj-tartalma 0,10-0,15% körül van. 11,13 A zsíros olaj zöme a magban található, illetve kisebb mennyiség a termésfalban is előfordul. Főként telítetlen zsírsavakból áll, amelyek kb. 50%-a olajsav. Emellett, megtalálható benne a linolsav, sztearinsav, továbbá a palmitinsav, karnaubasav és a mirisztinsav is. 11,13 A paprikában található fehérjék mennyisége a termésfal szárazanyag-tartalmának 6-17%-át teszik ki. A paprika összes nitrogén-tartalmának legnagyobb részét az oldható nitrogénvegyületek, azaz a szabad aminosavak (prolin, valin, aszparaginsav, glutaminsav, alanin, treoinin stb.) és aminok szolgáltatják. 11,13 A paprika sokféle ásványi anyagot tartalmaz, mennyiségük a termésfalban, illetve a magban eltérő. Ezek között szerepel a kálium, nátrium, kalcium, magnézium, vas, alumínium, foszfor, kén, klór, kovasav. 11,13 Az érett fűszerpaprika termésének víztartalma kb. 80%. A leszedett termés víztartalmának elpárologtatása a fűszerpaprika utóérlelését szolgálja. A szárítást addig kell folytatni, amíg víztartalma a légszáraz állapotra jellemző mennyiségre nem csökken, azaz kb. 15-20%-ra. 11,13 25

5. Farmakológia 5.1. A kapszaicin farmakológiájának története Az 1940-es évek végén Jancsó Miklós, szegedi farmakológus megfigyelte, hogy állatkísérletek során a paprika csípős anyagát alkalmazva az analgézia egy speciális formája jön létre. A nocifenzív (fájdalomelhárító) reakció megszűnik a fájdalmas kémiai ingerekkel szemben, ellenben a fizikai ingerekkel szembeni reakciókészség változatlan marad. Jancsó tehát azt találta, hogy a fájdalomkeltő csípős anyag fájdalomcsillapító hatással is rendelkezik. Halála után felesége, Jancsó-Gábor Aranka és tanítványa, Szolcsányi János tovább folytatták a kutatásokat. 1967-ben publikálták, hogy a patkányok nervus saphenusának és nervus trigeminusának izgatása gyulladást okoz az állatok bőrében, ellenben nagy dózisú kapszaicinnel történő előkezelést követően ez a hatás nem tapasztalható. Feltételezték, hogy a gyulladásos mediátorok a kapszaicinérzékeny fájdalomérző neuronokból szabadulnak fel, azonban ennek pontos tisztázása a 70-es évek végéig váratott magára. 34 A kapszaicin receptor létezését először Szolcsányi János és Jancsó-Gábor Aranka vetették fel egy 1975-ös cikkben, majd 1997-ben Julius és munkatársai már sikeresen klónozták a kapszaicin targetjét. 2000-ben egy kutatócsoportnak sikerült előállítania TRPV1 knockout egereket, ennek segítségével a TRPV1 receptor működése ma már in vivo szelektíven vizsgálható. 35 (8. ábra) A receptort a vanilloid csoportot tartalmazó reziniferatoxinnal való aktiválhatósága miatt, vanilloid 1 receptornak (VR1) nevezték el, amit a tranziens receptor potenciál (TRP) nagycsaládba soroltak, így végül a tranziens receptor potenciál vanilloid 1 (TRPV1) nevet kapta. 36 8. ábra A kapszaicinnel foglalkozó közlemények száma a nemzetközi folyóiratokban * * http://orfi.wertz.hu/eloadasok/20120412-13/009_szolcsanyi/index.html (letöltve: 2013. január 26.) 26

A kapszaicinnel kapcsolatos klinikai vizsgálatok még azelőtt megkezdődtek, mielőtt még a vegyület receptorára és, a kapcsolódás következtében, a sejten belül létrejövő mechanizmusokra fény derülhetett volna. 36 A kapszaicin analógjaként legelőször az Euphorbia resiniferából izolált reziniferatoxint ismerték fel. E vegyület sejtekhez való sajátos kötődése volt az első bizonyíték arra, hogy a membrán felszínén van egy speciális hely, ahová a kapszaicin és a hozzá hasonló molekulák képesek kapcsolódni. Ilyen természetes kapszaicinoid vegyület a fekete borsból kinyert piperin, továbbá a gyömbérből extrahált zingeron is. 37,38 5.2. A TRPV1 receptor A TRPV1 receptor egy 838 aminosavból álló, 95 kda molekulatömegű membránprotein, amely hat β-redő szerkezetű transzmembrán domént tartalmaz. Az N- és C-termnálisok intracellulárisan helyezkednek el. Az ötödik és hatodik szegmens között található egy részleges transzmembrán szakasz, az ún. P-hurok, amely a proton-koncentrációt érzékeli. A ligandok a második és harmadik transzmembrán rész közé kötnek be, intreacellulárisan. 36,39 A receptor aktiválódásakor a csatornarégiót az 5. és 6. alegység közötti intracelluláris hurok feladata kialakítani. (9. ábra) A képződött ioncsatorna tetramer szerkezetű, az egyes kationokra nem szelektív. Mind az egyértékű, mind a kétértékű ionok képesek a csatornán való áthaladásra, permeábilitási sorrendjük a következő: Ca 2+ >Mg 2+ >K + >Na +. A receptor aktiválódásakor a sejtbe Na + - és Ca 2+ -ionok áramlanak be, később pedig K + -ionok áramlanak ki. A Na + -ion főként az akciós potenciál generálásáért felelős, ami fájdalomérzet kialakulását eredményezi, míg a Ca 2+ -ionok beáramlása a szenzoros neuropeptidek idegvégződésekből történő felszabadulását biztosítja. 40 Egyes esetekben a ligandok bekötése után a membránpotenciál gyorsan visszaáll a nyugalmi értékre, máskor pedig a potenciál csúcsértéke addig mérhető, míg a ligand a receptorhoz kötődik. Előfordulhat kétfázisos kinetika is; ekkor megkezdődik a repolarizáció, azonban a nyugalmi potenciál elérését megelőzően egy egyensúlyi állapot jön létre, ami a deszenzitizáció szakasza. 41 A TRPV1 receptor a sejt legalább három kompartmentjében expresszálódk, így a citoplazma-membránban, az intracelluláris vezikulumokban, amelyek a citoplazma-membránba transzportálódhatnak, továbbá az endoplazmatikus retikulum (ER) membránjában is megtalálhatók, amelyek a Ca 2+ -homeosztázis biztosításában játszanak szerepet. 39 Az ER membránjában expresszálódó receptor az endovanilloidoktól függetlenül kinázok és foszfatázok hatására foszforilálódik és aktiválódik. 17 27

9. ábra A TRPV1 receptor * A TRPV1 receptor kémiai és fizikai stimulusokkal is aktiválható. A kémiai aktiváció magában foglalja a protonok receptorhoz való kötődését, továbbá azokat az endogén és exogén vegyületeket, amelyek a kapszaicinkötő régióhoz kapcsolódnak. A fizikai stimulus lehet hő, melynek küszöbértéke 42 C. A receptor aktiválódását eredményezi továbbá a membrán depolarizáció és intracelluláris kaszkádfolyamatok is. 42 (10. ábra) 10. ábra TRPV1 receptor aktiválása 42 * http://rcmm.dote.hu/index.php?p=rg&rg=14 (letöltve: 2013. január 26.) 28

Számos gyulladásos mediátor képes intracelluláris jelátviteli utakon a receptor aktivációjához szükséges ingerküszöböt lecsökkenteni. Egyes mediátorok megfelelően alacsony ph mellett a receptort már környezeti hőmérséklet alatti hőn is aktiválhatóvá teszik. 43 A hőt, illetve a proton-koncentrációt a receptor extracellulárisan elhelyezkedő doménjei ismerik fel, ezzel szemben a vanilloid ligandoknak, így az anandamidnak is, először a sejtbe kell jutnia, hogy intracellulárisan kötődve aktiválni tudják a receptort. Az anandamid sejtbe juttatását egy, a membránba ágyazódott, specifikus anandamid membrántranszporter (AMT) segíti, mely nitrogén-monoxiddal stimulálható. 36 Az anandamid struktúrája nagymértékben hasonlít a marihuána fő pszichoaktív anyagára, a (-)-Δ 9 -tetrhidrokannabinolra, ezért, mint CB1 (kannabinoid1) receptor agonista vegyület vált ismertté. Megfigyelték, hogy a mielinhüvely nélküli perifériás idegek egy csoportján a CB1 és a VR1 együtt expresszálódik. 44 Érdekes, hogy az anandamid a CB1 receptorhoz extracellulárisan kötődve a szenzoros neuronok működésének aktivációját eredményezi, mely ellentétes a TRPV1 receptoron kifejtett hatásával. 45 A bradikinin a bradikinin receptor 2-es típusához (B2) kapcsolódva képes közvetett módon aktiválni a TRPV1 receptort. (11. ábra) A B2 aktiválható extracellulárisan elhelyezkedő kationokkal is, így Mg 2+ -, Ca 2+ -, Na + -ionokkal. 17 A B2 G-protein kapcsolt receptor. A G-fehérje által aktivált foszfolipáz C (PLC) képes a foszfotidilinozitol-4,5-bifoszfát (PIP2) hasítására, miközben 1,2-diacilglicerolt (DAG) és inozitol-1,4,5-trifoszfátot (IP3) képez. A TRPV1 receptor gátolható PIP2-vel, mely a receptor allosztérikus kötőhelyéhez kapcsolódva képes a receptor blokkolására. Ennek megfelelően, a TRPV1 receptor aktiválásának egyik módja, hogy a PLC hasítja a vanilloid receptort blokkoló PIP2-t. Emellett a receptor aktiválható a PIP2 hasításával képződött vegyületekkel is. Így az IP3 az endoplazmatikus retikulumból Ca 2+ -kiáramlást eredményezve növeli a sejt intracelluláris kalcium koncentrációját, míg a DAG aktiválja a protein kináz C-t (PKC). 36 A PKC képes foszforilálni a vanilloid receptor N-terminálisát, ami érzékenyíteni a receptort a vanilloid analógokkal, hővel és a megváltozott proton-koncentrációval szemben. Meglepő módon a PKC kapszaicin analógok és hő hiányában is képes a TRPV1 receptorok aktiválására, ezért emlegetik a PKC-t endovanilloid enzimként is. 45 A G-protein kapcsolt receptorok által aktiválható másik enzim az adenilát cikláz, melynek működése során felszabaduló camp aktiválja a protein kináz A-t (PKA). Ez, a PKC-hez hasonlóan, szenzibilizálja a TRPV1 receptort a vanilloid és az anandamid iránt, azonban gátolja a CB1 receptort. 36 A PKA aktivátorok (pl.: forskolin) az idegi eredetű növekedési faktor (NGF) aktiválásán keresztül fokozzák a VR1 receptorok érzékenységét. Az NGF képes aktiválni a PLC-t, továbbá növeli a VR1 létrejöttét biztosító mrns expresszálódását is. 45 29

11. ábra A TRPV1 receptor aktiválódását eredményező intracelluláris kaszkád folyamatok 36 = kapszaicin; = anandamid Eddig hatféle TRPV receptort azonosítottak az emlős szervezetben. A szerkezeti, illetve funkcionális hasonlóságuk alapján ezeket két csoportba sorolhatjuk. A TRPV1-4 képezik a fájdalomérző neuronok afferens rostjain jelenlévő receptorokat, amelyek a kémiai és hőingereket továbbítják a központ felé. 46 A TRPV5, 6 kalciumszelektív csatornák, amelyek főleg a béltraktusban, illetve a vesékben fordulnak elő. Feladatuk a D-vitamin-függő Ca 2+ felvétele. 47 A TRPV1 elsősorban a hátsó gyöki, illetve a trigeminális gangliont alkotó neuronokon expresszálódik, amely alátámasztja, hogy a TRPV1 fontos szerepet játszik a nocicepcióban. 39 A neuronális szövetek mellett ez a receptor gyakran a nem neuronális szöveteken is expresszálódik. 48 A kapszaicinoidok a TRPV receptorok közül csak az 1-es altípushoz képesek bekötni, tehát ennek a receptornak rendelkeznie kell egy specifikus kapszaicinoid kötő résszel. A legújabb kutatások arra engednek következtetni, hogy a kapszaicinoidok emésztő-szervrendszeri hatásaikat a TRPV5, 6 receptorok aktiválásán keresztül is kifejtik. 46 5.3. A kapszaicinérzékeny idegvégződések hármas funkciója A TRPV1-et expresszáló érzőideg-végződések hármas funkcióval rendelkeznek. (12. ábra) Az afferens működés során a szenzoros neuronok a központi idegrendszer felé továbbítják az ingerületet, ami a nocicepció kialakulását eredményezi. A neuronok lokális efferens funkciója a perifériás idegvégződésekből történő neurotranszmitter-felszabadulást jelenti, ami neurogén gyulladást indukál. Ilyen mediátor a kalcitonin gén-rokon peptid (CGRP), illetve a P-anyag 30

(SP). A neurogén gyulladásnak jelentős szerepet tulajdonítanak számos betegség patomechanizmusában pl.: migrén, rinitisz, asztma, gyulladásos bélbetegségek. 48 A kapszaicinérzékeny neuronok szisztémás efferens funkciója szomatosztatin felszabadulást eredményez a szenzoros idegvégződésekből. Ez egy olyan neuropeptid, ami a keringésbe jutva szisztémás gyulladásgátló és fájdalomcsillapító hatással rendelkezik. A szomatosztatin G-protein kapcsolt szomatosztatin receptorokhoz (sst1-5) kötődik, ezáltal pre-junkcionálisan csökkenti a proinflammatoros neuropeptidek felszabadulását, míg poszt-junkcionálisan a vaszkuláris endotélen, illetve a gyulladásos- és immunsejtek receptorain fejti ki anti-inflammatoros hatását. A natív szomatosztatin mivel nagyon rövid eliminációs félidővel rendelkezik, illetve különféle endokrin és parakrin mellékhatásai vannak, nem tekinthető ideális farmakonnak. A szelektív, szintetikus sst1/sst4 agonisták azonban nagy áttörést jelenthetnek a gyulladáscsökkentés és a fájdalomcsillapítás farmakológiájában. 49 Szolcsányi és munkatársai, vizsgálataik során, a nociceptorok kémiai anyagokkal történő ingerlésével váltottak ki szomatosztatin felszabadulást. Ugyanakkor, ha szisztémásan kapszaicin előkezelést végeztek, akkor a plazma szomatosztatinszerű immun-reaktivitásának növekedését nem tapasztalták. Ez bizonyítja a kapszaicinérzékeny szenzoros neuronok neuropeptidliberációjában betöltött szerepét. 50 12. ábra A kapszaicinérzékeny szenzoros neuronok hármas funkciója 31