Инструменты пользователя

Инструменты сайта


кофеин

Содержание

Кофеин

Кофеин
Молекула Кофеина

Зёрна кофе - источник кофеина Фармакологическая группа: алкалоиды; стимуляторы
Систематическое (ИЮПАК) наименование: 1,3,7 -триметил-1Н- пурин-2 , 6 (3Н, 7Н)-дион 3,7-дигидро-1,3,7-триметил-1Н-пурин-2 ,6-дион
Правовой статус: нерегулируемое вещество
Потециал зависимости: умеренный
Применение: пероральное, вдувание, клизма
Биодоступность: 99%
Связывание с белками: от 17% до 36%
Метаболизм: деметилирование CYP1A2
Период полураспада: 5 часов
Выделение: моча (100%)
Формула: C8H10N4O2
Мол. масса: 194,19 г / моль

Кофеин – это горький, белый кристаллический ксантиновый алкалоид и стимулятор. Кофеин в различных количествах содержится в семенах, листьях и плодах некоторых растений, и действует в качестве естественного пестицида, который парализует и убивает определенных насекомых, питающихся на растениях, а также усиливает механизм вознаграждения у опылителей. Человек чаще всего потребляет кофеин в виде экстракта, извлеченного из семени кофейного растения и листьев чайного куста, а также из различных пищевых продуктов и напитков, содержащих вещества, извлеченные из ореха колы. Кофеин также содержится в мате, ягодах гуараны, гуаюсе, и «рвотном чае». Кофеин - это продукт какао-бобов, который также получают искусственным путем в лабораторных условиях. Структура кофеина, независимо от его источника (кофе, напитки-энергетики, чай (камелия китайская), или таблетки), остается неизменной. Кофеин является мощным природным стимулятором, который употребляют для повышения выносливости и увеличения физической силы во время тренировок. Он относится к классу ноотропных веществ, поскольку повышает чувствительность нейронов и, таким образом, стимулирует умственную деятельность. При систематическом употреблении кофеина снижается риск развития болезни Альцгеймера, цирроза и рака печени. Основной механизм действия кофеина заключается в его антагонизме по отношению рецепторам аденозина; последний обладает седативным и расслабляющим действием, не последнюю роль в котором играют его рецепторы, расположенные в области головного мозга. Кофеин ингибирует действие аденозина, делая нас более бдительными, внимательными и бодрыми, при этом задействуются допамин, серотонин, ацетилхолин и адреналин. Регулярно употребляя кофеин, человек к нему привыкает. Это означает, что эффективность кофеина снижается (часто существенно), и единственным «плюсом» данного вещества становится борьба со сном. Это «необратимый» процесс, при котором повышение дозы не поможет, зато поможет месячный перерыв, на фоне которого организм немного «отвыкнет» от кофеина. У людей кофеин действует в качестве стимулятора ЦНС, временно устраняющего сонливость и настраивающего человека на активную деятельность. Кофеин является наиболее широко потребляемым в мире психоактивным веществом, которое, в отличие от многих других психоактивных веществ, является законным и нерегулируемым почти во всех странах мира. Напитки, содержащие кофеин, такие как кофе, чай, прохладительные и энергетические напитки, пользуются большой популярностью. В Северной Америке, 90% взрослых потребляют кофеин ежедневно. Одной из причин того, что кофеин классифицируется FDA США как в целом безопасное вещество, является то, что токсичные дозы (более 10 граммов для среднего взрослого) намного выше, чем обычно используемые дозы (не более 500 миллиграммов). Обыкновенное потребление связано с низкими рисками для здоровья, даже при применении в течение многих лет. Препарат может обеспечивать некоторый защитный эффект против некоторых заболеваний, включая болезнь Паркинсона, болезни сердца и некоторые виды рака. Некоторые люди при потреблении кофеина испытывают нарушения сна, особенно при приеме в вечерние часы, а другие испытывают небольшое волнение. Воздействие кофеина на сон сильно варьирует. Данные о риске применения препарата во время беременности достаточно сомнительны. Некоторые регулирующие органы заключили, что беременным женщинам имеет смысл ограничивать потребление до эквивалента двух чашек кофе в день или меньше. Кофеин проявляет прессорное и мягкое мочегонное действие у людей, которые не привыкли к его действию, однако у постоянных пользователей развивается толерантность к этому эффекту, и исследования в целом не поддерживают общепринятого мнения, что обычное потребление значительно способствует обезвоживанию организма. При интенсивном использовании быстро развивается толерантность к вегетативным эффектам кофеина, таким как повышенная частота сердечных сокращений и подергивание мышц, однако толерантность к ноотропному или возбуждающему воздействиям кофеина не развивается. Степень, в которой кофеин может вызывать значительную степень зависимости и привыкания, остается предметом споров в медицинской литературе. Другие названия: кофейный экстракт, чайный экстракт,1,3,7-три-метил-ксантин, жидкий крэк Не путать с кофейной кислотой!

Следует отметить, что:

  • кофеин является мощным стимулятором, который выдержал проверку временем и приобрел огромную популярность у людей по всему миру;
  • метаболическое (стимулирующее обмен веществ) действие кофеина варьируется, в зависимости от степени «привыкания» к нему и частоты употребления;
  • метаболический эффект также зависит от генетики человека и, в особенности, от присутствия/отсутствия полиморфизма фермента CYP1A1/2;1)
  • анализируя различия в метаболизме людей и крыс, ученые пришли к выводу, что дозировка 10мг/кг массы тела у крыс является приблизительным биологическим эквивалентом человеческой дозы 250мг (для человека весом 70кг);
  • действие кофеина частично нейтрализуется некоторыми лекарствами, которые отпускаются по рецепту, такими, как флувоксамин и ингибиторы ароматазы, наподобие анастрозола.

Класс веществ:

  • Стимуляторы
  • Жиросжигатели
  • Ноотропные препараты

Сочетается с:

  • с ингибиторами ксантин - оксидазы, такими, как чертополох морской, куркумин и кверцетин, которые способствуют повышению уровня кофеина в крови;
  • теанином (в плане ноотропного эффекта);
  • эфедрином и аспирином (по данным ЕАС ), которые усиливают жиросжигающее действие кофеина.

Не сочетается с:

  • метамфетамином (в народе «мет»), который резко повышает вероятность возникновения серьезных побочных эффектов;
  • пропранололом и прочими бета - блокаторами.

ВНИМАНИЕ! Кофеин обладает очень мощным стимулирующим и сосудосуживающим действием. Поэтому диетологи настоятельно рекомендуют людям, не привыкшим к нему, а также тем, у кого высокое артериальное давление, употреблять кофеин с осторожностью. Людям с заболеваниями сердечнососудистой системы перед употреблением кофеина необходимо проконсультироваться с врачом. Кроме того, кофеин влияет на качество сна; Вам, вероятно, и удастся заснуть, но сон будет поверхностным, а не глубоким.

Кофеин: инструкция по применению

При расчете дозы кофеина важен индивидуальный подход. Если до этого Вы его не употребляли, то начните со 100мг. Считается, что 200мг кофеина - это оптимальная доза для желающих похудеть, тогда как для повышения выносливости и увеличения физической силы требуются повышенные дозы кофеина (500мг и более). В исследованиях, как правило, используют дозировку 4-6мг/кг массы тела. Кофеин содержится в таких популярных напитках, как кофе, чай (камелия китайская) и энергетики, а также выпускается в форме таблеток. Многие эффекты кофеина, включая активное расщепление жиров, повышение выносливости и физической силы, состояние эйфории, зависят от степени привыкания к нему, то есть, действие кофеина не проявляется у людей, которые им злоупотребляют, при этом величина дозы не имеет никакого значения.

Воздействие на здоровье

Стимулирующие эффекты

Кофеин является стимулятором центральной нервной системы и метаболическим стимулятором, и используется в рекреационных и медицинских целях для снижения физической усталости и восстановления бдительности при возникновении сонливости. Кофеин повышает концентрацию, ускоряет поток мыслей, увеличивает внимание и улучшает общую координацию движений. Количество кофеина, необходимое для производства эффектов, у разных людей варьируется в зависимости от размера тела и степени толерантности. Эффекты начинают проявляться меньше чем через час после потребления. Средняя доза обычно перестает действовать через пять часов. Кофеин оказывает ряд воздействий на сон, однако действует на всех людей по-разному. Кофеин может повышать производительность во время лишения сна, но может привести к последующей бессоннице. Кофеин применяют посменные рабочие для избегания в работе ошибок, вызванных усталостью. В легкой атлетике, умеренные дозы кофеина могут улучшить показатели в спринте, выносливости и спортивные результаты в командных видах спорта, однако наблюдаемые улучшения, как правило, не являются слишком высокими. Некоторые данные свидетельствуют о том, что кофе не оказывает эргогенного действия, в отличие от других источников кофеина. Высокие дозы кофеина, однако, могут привести к ухудшению спортивных результатов, оказывая влияние на координацию. Существует также доказательства того, что кофеин может применяться для улучшения состояния при нахождении на больших высотах над уровнем моря.

Физические эффекты

Потребление 1000-1500 мг кофеина в сутки связано с состоянием, известным как кофеинизм. Кофеинизм обычно сочетает кофеиновую зависимость с широким спектром неприятных физических и психических состояний, включая нервозность, раздражительность, беспокойство, бессонницу, головные боли и учащенное сердцебиение после применения кофеина. Потребление кофе связано со снижением общего риска развития рака, прежде всего, гепатоцеллюлярного рака и рака эндометрия, а также колоректального рака. Кофеин не проявляет значительного защитного эффекта против других типов рака, и чрезмерное употребление кофе может увеличить риск рака мочевого пузыря. Умеренное потребление кофе может уменьшить риск сердечнососудистых заболеваний, и в некоторой степени может несколько уменьшить риск диабета второго типа. Применение четырех или больше чашек кофе в день не влияет на риск развития гипертонии, по сравнению с применением малого количества кофе или отсутствием кофе. Однако у тех, кто пьет 1-3 чашки кофе в день, может быть на несколько повышенный риск гипертонии. Кофеин повышает внутриглазное давление у пациентов с глаукомой, но не оказывает влияние на здоровых индивидуумов. Кофеин может выступать в качестве средства защиты от цирроза печени. Нет никаких доказательств того, что кофе останавливает рост у детей. Кофеин может повысить эффективность некоторых лекарств, включая препараты, использующиеся для лечения головной боли. Кроме того, кофеин часто используется внутривенно в больницах для обеспечения временного облегчения боли при головных болях, вызванных низким давлением спинномозговой жидкости. Потребление кофеина во время беременности не увеличивает рисков врожденных пороков развития, выкидышей или задержки роста, даже при потреблении в умеренных или высоких дозах. Однако, поскольку данные, подтверждающие этот вывод, достаточно низкого качества, некоторые предполагают, что следует ограничивать потребление кофеина во время беременности. Например, Агентство по пищевым стандартам Великобритании рекомендует беременным женщинам ограничить потребление кофеина до 200 мг кофеина в день или меньше – эквивалент двух чашек растворимого кофе, или полторы-двух чашек свежего кофе. Американский конгресс акушеров и гинекологов заключил в 2010 году, что потребление до 200 мг кофеина в день в день у беременных женщин является безопасным. Хотя нет доказательств вреда кофеина во время беременности, есть некоторые свидетельства того, что гормональные изменения, связанные с беременностью, замедляют метаболическое выведение кофеина из организма, что приводит к увеличению длительности действия заданной дозы (до 15 часов в третьем триместре). Кофеин является слабым бронхолитиком. В клинических испытаниях на взрослых, страдающих астмой, при достаточно низких дозах (5 мг/кг массы тела), кофеин вызывал небольшое улучшение функции легких. Кофеин является основным средством для лечения расстройства дыхания, такого как апноэ у недоношенных детей, а также может быть эффективным средством в предотвращении бронхолегочной дисплазии у недоношенных детей. Единственным краткосрочным риском, связанным с применением кофеина цитрата, является временное снижение прибавки в весе во время терапии. Долгосрочные исследования (от 18 до 21 месяцев) показали устойчивые положительные результаты лечения недоношенных детей кофеином. Хотя некоторые авторы подняли вопрос о возможности небольших долгосрочных проблем, последующие неврологические данные после 18 месяцев и пяти лет после лечения новорожденных кофеином, показывают обратное; лечение представляется нейропротекторным, поскольку дети, которым давали кофеин, демонстрировали значительно меньшую вероятно развития церебрального паралича. У таких детей наблюдались улучшения в языковых и когнитивных способностях. При приеме дозы кофеина, эквивалентной 2-3 чашкам кофе, у людей, не потребляющих кофеин несколько предыдущих дней, наблюдается умеренное увеличение диуреза. В связи с этим мочегонным эффектом, некоторые органы рекомендуют спортсменам или авиапассажирам избегать использования кофеина, чтобы снизить риск обезвоживания организма. Большинство людей, которые потребляют кофеин, однако, делают это ежедневно. У обычных пользователей кофеина развивается сильная толерантность к его мочегонным эффектам, и исследования в целом не поддерживают идеи о том, что обычное потребление напитков с кофеином значительно способствует обезвоживанию, даже у спортсменов.

Психологические эффекты

Американские Национальные Институты Здоровья утверждают: «[слишком] много кофеина может вызывать беспокойство, тревожность и раздражительность, а также может ухудшать сон и вызывать головную боль, нарушения сердечного ритма или другие проблемы. При прекращении использования кофеина могут наблюдаться симптомы абстиненции. Некоторые люди более чувствительны к воздействию кофеина, чем другие. Таким людям, а также беременным и кормящим женщинам, следует ограничить их потребление кофеина». Американская психиатрическая ассоциация описывает четыре расстройства, индуцированные кофеином, включая: интоксикацию кофеином; расстройство сна, вызванное кофеином; тревожное расстройство, вызванное кофеином; и связанное с кофеином расстройство, иным образом не обозначенное. Диагностическое и статистическое руководство по психическим заболеваниям, том 4, определяет кофеиновое расстройство сна как расстройство, возникающее при регулярном потреблении больших доз кофеина, достаточных для развития значительных нарушений сна. По состоянию на 2010 год, действие кофеина на людей с СДВГ не известно. Некоторые исследования, однако, демонстрируют, что препарат оказывает небольшой защитный эффект против болезни Альцгеймера, однако имеющиеся данные являются неоднозначными. Кофеин может оказывать негативное влияние при тревожных расстройствах. Ряд клинических исследований показал положительную связь между кофеином и анксиогенными эффектами и/или паническим расстройством. При высоких дозах, как правило, больше 300 мг, кофеин может вызывать и ухудшать беспокойство или, реже, являться триггером для мании или психоза. В умеренных дозах, кофеин может уменьшать симптомы депрессии и снижать риск суицида. В умеренных дозах, кофеин обычно не влияет на процессы обучения или памяти, и может улучшить когнитивные функции, особенно при усталости, возможно, из-за его влияния на бдительность. У некоторых людей степень тревожности можно значительно уменьшить, прекратив использование кофеина.

Токсичность кофеина

Передозировка кофеином может привести к чрезмерной стимуляции центральной нервной системы под названием «кофеиновая интоксикация». Этот синдром обычно наблюдается только после приема больших доз кофеина, намного превышающих дозы, содержащиеся в типичных напитках с кофеином и таблетках кофеина (например, более 400-500 мг за один раз). Симптомы интоксикации кофеином сопоставимы с симптомами передозировки другими стимуляторами, и могут включать беспокойство, суетливость, волнение, бессонницу, покраснение лица, увеличение мочеиспускания, желудочно-кишечные расстройства, мышечные подергивания, бессвязный поток мыслей и слов, раздражительность, нерегулярное или быстрое сердцебиение и психомоторное возбуждение. В случаях гораздо больших передозировок может наблюдаться мания, депрессия, повреждения рассудка, дезориентация, расторможенность, бред, галлюцинации, психоз и острый некроз скелетных мышц. Экстремальная передозировка может привести к летальному исходу. Средняя летальная доза перорально составляет 192 мг на килограмм у крыс. Полулетальная доза кофеина в организме человека зависит от индивидуальной чувствительности, и, по оценкам, составляет около 150-200 миллиграммов на килограмм массы тела или примерно от 80 до 100 чашек кофе для среднего взрослого. Хотя при обычном приеме кофе достижение смертельной дозы кофеина довольно трудно, это возможно при приеме высоких доз таблеток кофеина. Смертельная доза может быть ниже у лиц со сниженной способностью к метаболизму кофеина. Хронические заболевания печени являются одним из факторов, которые могут замедлять метаболизм кофеина. Сообщалось о смерти человека, развившего цирроз печени при передозировке кофеином. Препараты, такие как флувоксамин или левофлоксацин, могут оказывать такой же эффект, блокируя фермент печени, отвечающий за метаболизм кофеина, увеличивая таким образом центральные эффекты и концентрации в крови кофеина в пять раз. Точная причина смерти в таких случаях является неоднозначной, но может привести к сердечной аритмии, ведущей к остановке сердца. Лечение тяжелой интоксикации кофеином в целом является поддерживающим, обеспечивая лечение непосредственных симптомов, однако, при наличии у пациента очень высокого уровня кофеина в сыворотке, ему может потребоваться перитонеальный диализ, гемодиализ или гемофильтрация.

Зависимость и толерантность

При повторяющемся использовании кофеина может возникать физическая зависимость и привыкание. Кроме того, некоторые эффекты кофеина, особенно вегетативные эффекты, уменьшаются с течением времени, при развитии толерантности. Толерантность быстро развивается к некоторым (но не всем) эффектам кофеина, особенно среди лиц, постоянно потребляющих кофе и энергетические напитки. У некоторых любителей кофе толерантность развивается к воздействию кофе на сон, а у других, по-видимому, нет.

Абстиненция

Симптомы абстиненции, в том числе головные боли, раздражительность, неспособность сосредоточиться, сонливость, бессонница, боли в желудке, верхней части тела и суставов, могут проявиться в течение от 12 до 24 часов после прекращения потребления кофеина, при этом пик наблюдается примерно через 48 часов, а сами симптомы обычно длятся от 2 до 9 дней. Головные боли при абстиненции испытывают 52% людей, которые прекратили употребление кофеина в течение двух дней после приема в среднем 235 мг кофеина в день до этого. У лиц, длительное время принимающих кофеин, также могут развиться такие симптомы, как увеличение депрессии и тревоги, тошнота, рвота, физические боли и сильное желание приема напитков, содержащих кофеин. В 5-м издании Диагностического и Статистического Руководства, опубликованного Американской Психиатрической Ассоциацией, кофеиновая абстиненция относится к категории психических расстройств.

Источники и потребление

Содержание кофеина в продуктах питания и препаратах:

   Кофеиновые таблетки (обычные): в 1 таблетке 100 мг.
   Кофеиновые таблетки (усиленные): в 1 таблетке 200 мг.
   Таблетки Excedrin: в 1 таблетке 65 мг
   Темный шоколад Херши (45% содержание какао) 1 батончик (43 г или 1,5 унции) 31 мг.
   Молочный шоколад Херши (содержание какао 11%) 1 батончик (43 г или 1,5 унции) 10 мг.
   Процеженный [[кофе-кофейные_зерна|кофе]] 207 мл: 80-135 мг; 386-652 мг/л
   Капельный [[кофе-кофейные_зерна|кофе]] 207 мл: 115-175 мг; 555-845 мг/л
   [[кофе-кофейные_зерна|Кофе]] без кофеина 207 мл: 5-15 мг; 24-72 мг/л
   [[кофе-кофейные_зерна|Кофе]], эспрессо 44-60 мл: 100 мг; 1,691-2,254 мг/л
   Чай – черный, зеленый и другие виды, заваренный в течение 3 мин, 177 миллилитров: 22-74 мг; 124-416 мг/л
   Мате 6 г: 85 мг; ок. 358 мг/л
   Coca-Cola Classic: 355 мл: 34 мг; 96 мг/л
   Mountain Dew 355 мл: 54 мг; 154 мг/л
   Pepsi Max 355 мл: 69 мг; 194 мг/л
   Гуарана Антарктика 350 мл: 30 мг; 100 мг/л
   Jolt Cola 695 мл: 280 мг; 403 мг/л
   Red Bull 250 мл: 80 мг; 320 мг/л

Мировое потребление кофеина оценивается в 120 000 тонн в год, что делает его самым популярным в мире психоактивным веществом. В среднем, это количество составляет одну порцию кофеинового напитка для каждого человека каждый день. Кофеин содержится во многих видах растений, где он действует как естественный пестицид. Высокий уровень кофеина наблюдается в проростках листвы, не имеющих механической защиты; кофеин парализует и убивает определенных насекомых, питающихся на растении. Высокие уровни кофеина также содержатся в окружающей саженцы кофейных бобов почве. Таким образом, кофеин является естественным пестицидом и ингибитором прорастания семян других близлежащих саженцев кофе, давая тем самым саженцу больше шансов на выживание. Кофеин также увеличивает механизм награды у пчел, улучшая репродуктивность растения. Общими источниками кофеина являются кофе, чай, безалкогольные напитки и энергетические напитки, кофеиновые добавки и (в меньшей степени) шоколад из какао-бобов. Менее часто используемые источники кофеина включают мате, гуарану и гуаюса, которые иногда используются для заваривания чая и создания энергетических напитков. Два альтернативных названия кофеина, матеин и гуаранин, являются производными от названий этих растений. Разрыв в действии и эффектах различных природных источников кофеина может наблюдаться из-за того, что растительные источники кофеина также содержат самые разнообразные примеси других ксантиновых алкалоидов, включая теофиллин и теобромин и другие вещества, такие как полифенолы, которые могут образовывать нерастворимые комплексы с кофеином. Одним из основных источников кофеина является кофейное зерно (семя кофейного растения), из которого варится кофе. Содержание кофеина в кофе очень варьируется в зависимости от типа кофейного зерна и способа приготовления. Даже в зернах с одного куста могут наблюдаться различия в концентрации. В общем, в одной порции кофе содержится от 80 до 100 мг кофеина. В кофе Арабика обычно содержится в два раза меньше кофеина, чем в сорте робуста. В общем, в более обжаренных зернах кофе содержится немного меньше кофеина, чем в менее обжаренных зернах, потому что процесс обжарки немного уменьшает содержание кофеинового компонента в кофе. Чай содержит больше кофеина, чем кофе в сухом весе. В обычной порции чая, однако, содержится значительно меньше кофеина, поскольку чай обычно заваривают гораздо слабее, чем кофе. На содержание кофеина также влияют условия произрастания, методы обработки и другие показатели. Таким образом, в некоторых видах чая может содержаться несколько больше кофеина, чем в других. В чае содержится небольшое количество теобромина и немного более высокие уровни теофиллина, чем в кофе. Способ приготовления и многие другие факторы оказывают существенное влияние на содержание кофеина в чае. Цвет является очень плохим показателем содержания кофеина. Такие чаи, как бледный японский зеленый чай Гекуро, например, содержат гораздо больше кофеина, чем более темные сорта, такие как Lapsang Souchong, в котором содержится очень мало кофеина. Кофеин также является распространенным ингредиентом безалкогольных напитков, таких как кола, которые первоначально изготовляли из орехов кола. В безалкогольных напитках обычно содержится от 10 до 50 миллиграммов кофеина на порцию. С другой стороны, энергетические напитки, такие как Red Bull, могут содержать 80 миллиграммов кофеина на порцию. Кофеин в этих напитках либо содержится в используемых ингредиентах, либо является добавкой. Гуарана, главный компонент энергетических напитков, содержит большое количество кофеина с небольшими количествами теобромина и теофиллина. Шоколад, изготовленный из какао-бобов, содержит небольшое количество кофеина. Слабый стимулирующий эффект шоколада может быть связан с сочетанием теобромина, теофиллина и кофеина. В обычной 28-граммовой порции молочного шоколадного батончика содержится примерно столько же кофеина, как в чашке кофе без кофеина. В темном шоколаде содержится примерно столько же кофеина, как в такой же массе кофе. В некоторых видах темного шоколада содержится до 160 мг кофеина на 100 г веса, что в два раза превышает содержание кофеина в капельном кофе с наиболее высоким содержанием кофеина по весу. Различные производители кофеиновых таблеток утверждают, что кофеин улучшает активность мозга. Эти эффекты были подтверждены исследованиями, демонстрирующими, что использование кофеина (в форме таблеток или нет) приводит к снижению усталости и повышению внимательности. Эти таблетки обычно используются студентами при подготовке к экзаменам и популярны среди людей, вынужденных работать или проводить в пути много часов. Одна компания в США также занимается продажей растворимых полосок кофеина в качестве альтернативы энергетическим напиткам. Также существует кофеиновый бальзам для губ SpazzStick и ряд других инновационных кофеиновых продуктов, таких как кофеиновая жвачка, продукт компании Wrigley. Однако, после выведения на рынок в Соединенных Штатах, продукт попал под пристальное наблюдение FDA и после проведения исследования, был добровольно отозван из продажи. По состоянию на 2011 год, кофеин, употребляемый методом вдыхания, находится под пристальным вниманием некоторых американских законодателей. Основными «народными» источниками кофеина испокон веков являются кофе и чай, на долю которых приходится 90% общего объема потребляемого кофеина в мире, тогда как оставшиеся 10% - на долю какао-продуктов; раньше в этой классификации не последнее место занимали энергетики и популярные витаминные добавки, содержащие кофеин.2) А в 90-х (собранные данные были опубликованы в 2005г) на долю кофе и чая (вместе) приходилось всего 83%, что связано с изобретением содовой, на которую перешли 12% населения Соединенных Штатов Америки. Кофеин считается самым популярным веществом в мире; в недалеком прошлом 92-98% жителей Северной Америки употребляли его в той или иной форме (по данным на 1984г). А в 2005г были опубликованы данные, собранные учеными за весь период 90-х годов, согласно которым 87% американцев употребляли кофеин, при этом средняя доза составляла 193мг или 1,2мг/кг массы тела. Дети употребляют меньше кофеина, чем взрослые, приблизительно 36-56%, при этом в Америке более развит «культ» кофеина, чем в Канаде.3) С точки зрения мирового масштаба (по данным за 1995г), основными потребителями кофеина были Норвегия, Голландия, Дания, Германия и Швеция (примерно 300мг/чел в день). В данном случае речь идет скорее об общих тенденциях, нежели о частных случаях, поэтому приведенные данные априори не могут быть точными. В силу разнообразия источников (о которых вы узнаете из следующих глав) и противоречивых данных о содержании в них кофеина, на сегодняшний день объективная картина не ясна (все зависит от стандартов той или иной страны); о вариативности можно говорить на примере США (196-423мг в день) и Великобритании (359-621мг в день). Что же касается основных источников кофеина, то его содержание в них варьируется. Как правило, в 150мл кофе содержится 40-180мг кофеина, а в том же объеме чая - 24-50мг. Такая разница ставит под сомнение точность ранее упомянутых подсчетов. В порошке какао содержится приблизительно 0,21% кофеина (в весовом соотношении), а в шоколаде - 0,017-0,125%; в чашке всеми любимого горячего шоколада содержание кофеина составляет 4-5мг. Кофе и кофеин горячо любимы во всем мире; кофе неспроста присудили «звание» самого популярного вещества в мире. Наибольшее количество кофеина потребляют скандинавские страны и Германия, за ними идут страны Северной Америки и Западной Европы. Но и по сей день в обществе сильны стереотипы о том, что скандинавы - это «кофеманы», жители Западноевропейских стран - любители чаепития, а американцы - «содаголики.»

Структура и свойства

«Химическое» название кофеина - 1,3,7-три-метил-ксантин. Это соединение ксантина с тремя метиловыми (CH3) группами, прикрепленными к 1,3 и 7 углеродам с ксантиновым основанием.4) При потере метиловой группы, кофеин превращается в свои же метаболиты со схожей структурой: параксантин (при деметилировании 3 углерода), теобромин (1 углерода) или теофиллин (7 углерода). При дальнейшем деметилировании получается либо 1, 3, либо 7-метил-ксантин, а при потере всех метиловых групп остается исходная молекула ксантина. Чаще всего в ходе метаболизма кофеин превращается в параксантин, в чем ему «помогает» фермент CYP1A1/2. Возможны также прямые конверсии в теобромин и теофиллин, но они происходят реже. Кофеин обладает горьким вкусом, благодаря которому его часто используют при стандартном сенсорном анализе пищевых продуктов. Его вкус воспринимается нами на генетическом уровне, о чем свидетельствует коэффициент наследуемости 0,3 (1 означает полную наследуемость) в ряде исследований.5)

Формулы и варианты

Неорганические источники кофеина выявляют в ходе анализа соотношения устойчивых изотопов (главным образом, при δ13C), поскольку искусственно синтезированные в лабораторных условиях продукты (rак правило, углерод получают из угля) содержат различное количество кофеина (если отталкиваться от вышеупомянутого анализа изотопов), чем продукты, произведенные на заводах путем фотосинтеза; это относится к кофеину,6) таурину, сахару (для медосодержащих продуктов) и алкогольной продукции. Данный анализ был произведен исключительно в целях соответствия стандартам Управления по Санитарному Надзору за Качеством Пищевых Продуктов и Медикаментов, согласно которым синтетический кофеин обязательно должен быть указан на этикетке, хотя биологическая активность кофеина природного и искусственно синтезированного идентична. Как мы видим, кофеин получают как синтетическим путем, так и из природных источников (растений), и несмотря на то, что эффект от обоих видов кофеина одинаковый, в современном мире существуют определенные нормы маркировки, которые относятся к синтетическим (но не натуральным) продуктам; разницу между ними выявляют ученые в лабораториях. Кофеин, несомненно, является самым популярным компонентом общедоступных жиросжигающих пищевых добавок и «спортивных» смесей, которые отпускаются без рецепта.7)

Химические свойства и биосинтез

Чистый безводный кофеин представляет собой белый бесцветный порошок с температурой плавления 227-228°С. Кофеин умеренно растворим в воде при комнатной температуре (2 г/100 мл), но хорошо растворим в кипящей воде (66 г/100 мл). Кроме того, кофеин умеренно растворим в этаноле (1,5 г/100 мл). Кофеин является слабым основанием (рКа=~0,6), требующим сильной кислоты для протонирования. Кофеин не содержит никаких стереогенных центров и, следовательно, классифицируется как ахиральная молекула. Ксантиновое ядро кофеина содержит два конденсированных кольца, пиримидиндион и имидазол. Пиримидиндион, в свою очередь, содержит две амидные функциональные группы, которые существуют преимущественно в цвиттер-ионной резонансной форме, где атомы азота связаны двойной связью с их соседними амидными углеродными атомами. Поэтому все шесть атомов в кольцевой системе пиримидиндиона являются sp2 гибридизированными и плоскими. Таким образом, объединенное 5,6 кольцевое ядро кофеина содержит, в общей сложности, десять пи электронов и, следовательно, в соответствии с правилом Хюккеля, является ароматическим. Кофеин синтезируется в растениях из пуриновых нуклеотидов AMP, GMP и IMP. Они, в свою очередь, преобразуются в ксантозин, а затем в теобромин, причем последний является предпоследним предшественником кофеина. Будучи легко доступным в качестве побочного продукта декофеирования, кофеин обычно не синтезируют химически. При желании его можно синтезировать из диметилмочевины и малоновой кислоты.

Фармакология

Внутри организма кофеин действует посредством нескольких механизмов, но его наиболее важным эффектом является противодействие веществу, называемому аденозин, которое естественным образом циркулирует в высоких уровнях во всем организме, и особенно в нервной системе. В мозге аденозин обычно играет защитную роль, частично снижая уровни нервной активности. Например, имеются данные о том, что аденозин вызывает оцепенение у животных во время сезонной спячки.

Реакции в ротовой полости

Фармакокинетические свойства кофеина измеряют методом забора слюны, в которой содержится примерно 80% сывороточного кофеина (что довольно много), независимо от того, когда у человека берут слюну; данный метод отличается высокой точностью.8) Как мы видим, о содержании кофеина в организме человека можно судить по его слюне, поскольку кофеин имеет обыкновение накапливаться в физиологических жидкостях организма. Кофеин всасывается слизистой щеки, даже «не нуждаясь» в проглатывании. Именно поэтому жевательная резинка, содержащая кофеин, усваивается быстрее, чем кофе, поскольку, оставаясь в ротовой полости, она не попадает в ЖКТ (а оттуда в кровь, что требует времени). Таким образом, кофеин начинает усваиваться уже в ротовой полости, откуда попадает в кровь (так происходит, когда мы жуем жевательную резинку).

Желудок

Кофеин, сам по себе, стимулирует выработку желудочного сока (HCl), подобно множеству других компонентов кофе, правда, немного уступает им в этом (поскольку когда мы пьем кофе без содержания кофеина, у нас выделяется больше желудочного сока, чем при употреблении изолированного кофеина). Повышенная выработка гастрина при употреблении кофе не связана с кофеином.9) Как мы видим, кофеин стимулирует выработку желудочного сока, тем самым ускоряя переваривание пищи желудком, однако при наличии у человека симптомов ГЭРБ кофеин может быть опасен.

Всасывание кишечником

Кофеин полностью (99-100%) усваивается организмом человека, причем дозировки могут доходить до 10мг/кг массы тела (более высокие еще не изучены). Полное всасывание кишечником происходит спустя 45 минут после приема кофеина.10) После этого большая часть кофеина покидает кишечник, откуда поступает в кровь, достигая пиковой концентрации в пределах 15 и 120 минут, в зависимости от физиологии того или иного человека и «транспортного средства» или источника (жидкость, капсула, жевательная резинка и т.д). Чуть более объективная картина наблюдается спустя 30-6011) и 45-60 минут после перорального приема кофеина, а до этого используют метод оценки «пиковой» концентрации, который довольно точен. Таким образом, в случае кофеина не приходится говорить о более-менее активном внутриполостном пресистемном метаболизме. Кофеин в составе содовой и шоколада всасывается чуть более медленно, чем кофеин в составе кофе,12) тогда как энкапсулированный кофеин усваивается быстрее, но абсолютным «лидером» в этом отношении является кофеин, содержащийся в жевательной резинке, поскольку он не требует проглатывания, а всасывание осуществляется при помощи слизистой щеки (то есть в ротовой полости). Попадая в желудок, кофеин воздействует на межмышечный и подслизистый нервы, отвечающие за опустошение желудка. Приток пищеварительных метаболитов в тонкий кишечник стимулирует перистальтику кишечника с последующим (незамедлительным) позывом к дефекации, причем, ученые предполагают, что данная реакция является одним из основных механизмов кофеина. В конечном итоге это приводит к более активному сжатию мышцы заднего прохода (сфинктера), при этом уже задействуется меньшее количество нейронов (поскольку снижается порог сенсорной чувствительности). Именно поэтому кофеин иногда называют «слабительным,» и по своей эффективности он, в общем-то, не уступает черносливу. Любопытно, что хлорогеновая кислота - активный компонент кофе - усиливает слабительный эффект чернослива.13) Таким образом, кофеин (почти во всех формах и дозах) практически полностью усваивается организмом человека; скорость всасывания немного различается, в зависимости от источника (жвачка, кофе или шоколад).

Метаболизм

Кофеин в ходе метаболизма превращается в производные ди-метил-ксантина (параксантин, теобромин и теофиллин), после этого - в производные моно-ксантина и, в конечном счете, принимает форму молекулы ксантина. К другим метаболитам кофеина относятся ди- и три-метил-аллантоин, моно- и ди-метил-уревые кислоты, а также различные производные урацила. Сам по себе, кофеин метаболизируется под действием системы ферментов P450, в особенности, CYP1A- ферментов (CYP1A1, 1A2). Переваривание кофеина CYP1A- ферментами подчиняется законам кинетики первого порядка и замедляет процесс плазменного клиренса. Этот генетически изменчивый фермент является одним из локусов генетической изменчивости самого кофеина. Об этом мы поговорим позже в разделе «Индивидуальные различия», однако здесь не лишним будет упомянуть тот факт, что CYP1A- ферменты отвечают за 40% вариативности фармакологической кинетики кофеина.14) Порядка 84% кофеина, поступающего в наш организм (из различных источников), сначала диметилируется под действием фермента CYP1A в параксантин (за счет воздействия на 3-углерод). В дальнейшем, 10% этого параксантина в ходе метаболизма превращается в 1-метил-ксантин (с помощью все того же фермента), остальная же масса параксантина подвергается расщеплению другими ферментами (NAT1 превращает параксантин в 5-ацетил-амино-6-формил-амино-3-метил-урацил, производную урацила; оставшийся параксантин (до 90%) подвергается действию фермента CYP2A6, который расщепляет его до состояния 1,7-ди-метил-урата).15) Ксантин - оксидаза превращает метаболит 1-метил - ксантин в 1-метил - урат. В попытке понять «поведение» кофеина, попадающего в наш организм через ротовую полость (то есть, взаимосвязь между пероральным приемом кофеина и его уровнем в сыворотке), ученые провели исследование, в ходе которого обнаружили, что в одной чашке кофе содержится от 0,4 до 2,5 мг/кг кофеина, которые, попадая в сыворотку, достигают определенной «пиковой концентрации»: 0,25 - 2 мг/л или приблизительно 1 - 10 мкм. Период полувыведения кофеина из организма сильно варьируется, что связано с вышеупомянутыми модификациями фермента CYP1A. По данным одного из исследований, половина кофеина выводится спустя 2,7-9,9 часов после приема, что подтверждает еще один эксперимент (уже с другими людьми), проведенный той же группой ученых. Практически весь метаболизм молекулы кофеина (до 84%) связан с деятельностью фермента CYP1A1/2 (ароматазы), помимо которого в нем принимают участие и другие ферменты (ксантин - оксидаза, CYP2A6, NAT2), которые «помогают» ароматазе как на протяжении всего метаболического цикла, так и эпизодически, воздействуя только на кофеин. Различные модификации фермента CYP1A1/2 (как генетически обусловленные, так и содержащиеся в пищевых добавках) оказывают существенное влияние на фармакокинетические свойства кофеина.

Распространение

Кофеин - это гидрофобное вещество, которое преодолевает большинство барьеров организма, равномерно распределяясь во всех органах. Равномерное (равновесное) распределение кофеина в организме (в стационарном состоянии) происходит в концентрациях 500-800мл/кг, которые достигаются при приеме доз ниже 250мг. Все, что выше 250мг, вызывает повышение концентрации кофеина, поэтому в организме «кофеманов» его больше, чем у тех, кто употребляет кофе от случая к случаю.16) Попадая в организм, кофеин моментально распределяется в сыворотке и внеклеточной (тканевой) жидкости, откуда впоследствии проникает в клетки. Ученые доказали это на примере мышей и отдельно взятых крыс, для которых характерен практически идеальный баланс кофеина во всех тканях организма, тогда как у человека, по всей видимости, это соотношение не столь гармонично.17) Уровень циркулирующего кофеина во внеклеточной адипозной (жировой) ткани практически не отличается от плазменной концентрации кофеина, из чего следует, что уровень циркулирующего (в крови) кофеина практически соответствует концентрации его в жировых клетках, и, по предварительным подсчетам, кофеин в (пероральной) дозировке 1мг/кг массы тела способствует повышению уровня сывороточного кофеина (5-10мкм), что было подтверждено в ходе лабораторных исследований (вне живых организмов).

Индивидуальные фармакологические различия

В ходе ряда исследований с участием различных близнецов (близнецовый метод), ученые заметили, что степень генетической наследуемости кофеина варьируется в диапазоне 0,36-0,58 (1 - полная наследуемость), что связано с индивидуальными особенностями и образом жизни этих людей; участниками большинства экспериментов были представители европеоидной расы (американцы и европейцы). Если говорить о злоупотреблении кофеином (более 625мг в день), то показатель наследуемости достигает в данном случае 0,77. Ученые доказали, что пол человека на степень наследуемости не влияет. Различия возникают в подростковом возрасте, затем они сглаживаются; наследуемость кофеина в меньшей степени проявляется у детей (до подросткового возраста).18) Генетические модификации фермента CYP1A (ароматазы), расщепляющего кофеин, влияют на его эргогенные свойства (повышение работоспособности и выносливости), при этом AA-гомозиготы эффективнее переносчиков C - аллеломорфов (речь идет о высокоинтенсивных тренировках). AA - генотип, который, к примеру, характерен для представителей европеоидной расы, встречается у 46% людей. Переносчики C - аллеломорфов - у 44% (гетерозиготные, AC) или у 10% (гомозиготные, CC). AA - генотип еще называют «быстрый метаболизатор кофеина», который активируется и расщепляет кофеин намного быстрее, чем AC или CC. Повышенная активность ароматазы, как правило, связана с деятельностью АА-генотипа, либо с образом жизни человека (когда в организме повышается уровень фермента CYP1A). У шведов CYP1A- фермент более активен, чем у корейцев, что обусловлено различным образом жизни представителей этих наций. Кроме того, активность данного фермента повышается у курильщиков (у них кофеин метаболизируется быстрее) и у заядлых «кофеманов», хотя, это утверждение скорее всего справедливо исключительно в отношении обладателей AA - генотипа.19) Другие ферменты также расщепляют кофеин с различной скоростью, хотя они не столь важны, как CYP1A. У шведок уровень фермента ксантин-оксидазы в крови немного выше, чем у шведов, поэтому в данном случае пол является определяющим фактором, чего не скажешь о расовой принадлежности (в данном эксперименте принимали участие шведы и корейцы). Пол далеко не всегда играет решающую роль, о чем свидетельствует ряд исследований.20) Ученые выделили 4 национальности, в каждой из которых определенный процент людей можно назвать «медленными ксантин - оксидайзерами» (у них значительно снижена активность фермента ксантин - оксидазы). Это: эфиопы (4% населения), японцы (11%), европейцы (20%) и испанцы(4%). Даже без учета демографических показателей, среди женщин вышеупомянутых национальностей активность данного фермента различается (в 2-4 раза). Фермент NAT (N-ацетил-трансфераза), как правило, отличается большей активностью у корейцев, нежели у шведов.

Влияние образа жизни на фармакологические свойства кофеина

Если говорить о кофеине как таковом, то если его не принимать в течение 24 часов, то это практически никак не скажется на активности CYP1A2- фермента и, впоследствии, на фармакокинетических свойствах самого кофеина, а когда мы пьем кофе, то ароматаза становится значительно более активной (ее количество в 1л выпитого кофе возрастает в 1,45 раз).21) Физическая нагрузка, как правило, не влияет на фармакокинетические свойства кофеина, лишь в одном из экспериментов максимальная концентрация кофеина в крови (Cmax ) была повышена у людей во время занятий спортом (по отношению к тем, кто на протяжении эксперимента оставался в сидячем положении). Многие БАД-ы, которые обычно добавляют в продукты питания, такие как биофлавоноиды, кверцетин и генистеин, так или иначе влияют на активность ароматазы и, соответственно, на метаболизм кофеина. Некоторые другие вещества массового потребления, такие как алкоголь (питьевой этанол) или зеленый чай, также влияют на фармакокинетические свойства кофеина. Более подробно об этом говорится в главе «реакции биоген-биоген,» либо на страницах, посвященных тому или иному веществу. Активность ароматазы повышается при курении сигарет, поэтому у курильщиков после употребления кофеина его уровень в крови на 50-70% ниже, чем у некурящих людей.22) Возраст человека не влияет ни на активность, ни на вариабельность ароматазы, как и пол человека, поскольку данный фермент имеет много общего с кофеином, однако, по данным некоторых исследований, у женщин этот фермент менее активен, чем у мужчин.

Фармакологическая кинетика кофеина у людей и животных

У крыс период полувыведения кофеина из организма, как правило, занимает 0,7-1,2 часов, тогда как у людей - 2,5-4,5 часов.23) Метаболиты также выводятся с разной скоростью, при этом 40% от общего количества деривативов в крови крыс приходится на долю производных три- метила, тогда как у людей - всего 6%.24) Принято считать, что крысиная дозировка 10 мг/кг кофеина соответствует человеческой дозе 250мг (3,5мг/кг, для человека весом 70кг), что примерно равно 2-3 чашкам кофе. Все подсчеты были сделаны с учетом различной скорости полувыведения кофеина из организма у людей и животных.

Механизм действия

Аденозин действует в качестве ингибирующего нейромедиатора, который подавляет активность центральной нервной системы. «Во многом в результате блокады рецепторов аденозина, кофеин также оказывает глубокое воздействие на большинство других крупных нейромедиаторов, в том числе на дофамин, ацетилхолин, серотонин, и, в высоких дозах, на норадреналин», и в небольшой степени на адреналин, глутамат и кортизол. В больших дозах, превышающих 500 мг, кофеин ингибирует нейротрансмиссию ГАМК. Снижение ГАМК объясняет, почему кофеин вызывает тревогу, бессонницу, увеличение сердечных сокращений и частоту дыхания. Поскольку кофеин является и водо- и жирорастворимым соединением, он легко пересекает гематоэнцефалический барьер, отделяющий кровоток от внутренней части мозга. Оказавшись в головном мозге, кофеин действует как неселективный антагонист аденозиновых рецепторов (другими словами, как вещество, снижающее эффекты аденозина). Молекула кофеина структурно подобна молекуле аденозина, и может связываться с аденозиновыми рецепторами на поверхности клеток без их активации, тем самым действуя как конкурентный ингибитор. Аденозин содержится во всех частях организма, потому что он играет роль в основном механизме производства энергии аденозинтрифосфата (АТФ), и также необходим для синтеза РНК. Кофеин также имеет дополнительные функции в головном мозге. Данные показывают, что аденозин в головном мозге действует, защищая мозг путем подавления нейронной активности и увеличения кровотока через рецепторы, расположенные на гладких мышцах сосудов. Уровни аденозина в мозгу увеличиваются при воздействии метаболического стресса, например, при отсутствии кислорода и прерывании кровотока. Существуют доказательства того, что в некоторых частях мозга аденозин функционирует как синаптически высвобождаемый нейромедиатор; однако, аденозин, связанный со стрессом, увеличивается, по всей видимости, при производстве с помощью внеклеточного метаболизма АТФ. Было описано несколько классов аденозиновых рецепторов с различными анатомическими распределениями. Широко распространены рецепторы A1, которые действуют путем ингибирования поглощения кальция. А2А рецепторы в значительной степени сконцентрированы в базальной ганглии, области, играющей ключевую роль в контроле поведения, однако также встречаются и в других областях мозга. Существуют доказательства того, что A2A рецепторы взаимодействуют с дофаминовой системой, которая участвует в процессах вознаграждения и возбуждения. (A2A рецепторы также могут встречаться на стенках артерий и мембранах клеток крови). Помимо своего нейропротекторного действия, аденозин может быть вовлечен в контроль цикла сон-бодрствование. Роберт Мак-Карли и его коллеги утверждают, что накопление аденозина может быть основной причиной ощущения сонливости после длительного умственного труда, и что эти эффекты могут быть опосредованы путем ингибирования нейронов, влияющих на пробуждение через рецепторы A1, и активации этих нейроны через косвенное воздействие на А2А рецепторы. Более поздние исследования предоставили дополнительные доказательства в пользу важности A2A, но не А1, рецепторов. Кофеин, как и другие ксантины, также выступает в качестве ингибитора фосфодиэстеразы. В качестве конкурентного неселективного ингибитора фосфодиэстеразы, кофеин повышает внутриклеточный цАМФ, активирует протеинкиназу А, ингибирует ФНО-альфа и синтез лейкотриена, уменьшает воспаления и врожденный иммунитет. Был описан ряд потенциальных механизмов действия кофеина на спортивные показатели. В классической, или метаболической теории, кофеин может увеличивать утилизацию жиров и уменьшать использование гликогена. Кофеин мобилизует свободные жирные кислоты из жира и/или внутримышечных триглицеридов путем увеличения циркулирующих уровней адреналина. Повышение доступности свободных жирных кислот повышает окисление жира и экономит уровень мышечного гликогена, тем самым повышая производительность и выносливость. В нервной системе, кофеин может уменьшать восприятие физического усилия, снижая порог активации нейрона, благодаря чему мышцам легче осуществлять физические упражнения.

Метаболиты кофеина

Метаболиты кофеина также способствуют действию кофеина. Параксантин отвечает за увеличение процесса липолиза, выпуская глицерин и жирные кислоты в кровь, и применяется в качестве источника топлива в мышцах. Теобромин является сосудорасширяющим средством, увеличивающим количество кислорода и приток питательных веществ в мозг и мышцы. Теофиллин действует как мышечный релаксант, который главным образом воздействует на бронхиолы и действует как хронотроп и инотроп, увеличивая частоту сердечных сокращений и силу сокращения.

Метаболизм

Кофеин метаболизируется в печени в три основных метаболита: параксантин (84%), теобромин (12%) и теофиллин (4%). Кофеин из кофе или других напитков всасывается в тонком кишечнике в течение 45 минут после приема препарата, а затем распределяется во всех тканях организма. Пиковые концентрации в крови достигаются в течение 1-2 часов. Кофеин выводится из организма кинетикой первого порядка. Кофеин также может применяться ректально в виде суппозитариев для облегчения мигрени для лечения гиперемезиса. Биологический период полураспада кофеина – время, необходимое организму для выведения половины от общего количества кофеина – широко варьирует у разных людей, в соответствии с такими факторами, как возраст, функции печени, беременность, параллельный прием некоторых препаратов и уровни ферментов в печени, необходимых для метаболизма кофеина. Метаболизм также может быть существенно изменен при приеме некоторых препаратов при определенных гормональных состояниях. Не было получено однозначных результатов о периоде полувыведения кофеина у здоровых взрослых. Данные варьируют от 4,9 до 6 часов. Заядлые курильщики сигарет демонстрируют снижение полураспада на 30-50%; при приеме пероральных контрацептивов период полураспада может быть удвоен, а при беременности он может быть увеличен еще больше, достигая 15 часов в течение последнего триместра. У новорожденных период полураспада может составлять 80 часов или более; однако он значительно снижается с возрастом. Антидепрессант Флувоксамин снижает клиренс кофеина более чем на 90%, и продлевает его период полувыведения более чем в десять раз; от 4,9 часов до 56 часов. Кофеин метаболизируется в печени при помощи ферментной системы оксидаз цитохрома P450, в частности, при участии изофермента CYP1A2, в три диметилксантина, каждый из которых оказывает особое воздействие на организм:

  Параксантин (84%): увеличение липолиза, приводящее к повышению содержания глицерина и свободных жирных кислот в плазме крови.
  [[теобромин|Теобромин]] (12%): расширение кровеносных сосудов и увеличение объема мочи. [[теобромин|Теобромин]] является также основным алкалоидом какао-бобов, и, следовательно, шоколада.
  Теофиллин (4%): расслабление гладкой мускулатуры бронхов. Используется для лечения астмы. Терапевтическая доза теофиллина, однако, во много раз больше уровней, достигаемых при метаболизме кофеина.

Каждый из этих метаболитов далее метаболизируется, а затем выводится с мочой. Кофеин может накапливаться в организме у отдельных лиц с тяжелыми заболеваниями печени, увеличивая его период полураспада. Некоторые хинолоновые антибиотики оказывают ингибирующее воздействие на CYP1A2, тем самым уменьшая клиренс кофеина и увеличивая его уровень в крови. Обзор 2011 года показал, что обычное потребление кофеина связано с изменением двух генов, которые регулируют скорость переработки кофеина в организме. Лица с мутацией на обеих хромосомах, с повышенным потреблением, потребляли на 40 мг кофеина в день больше, чем люди без такой мутации.

Обнаружение в биологических жидкостях

Кофеин может быть количественно обнаружен в крови, плазме или сыворотке для мониторинга терапии у новорожденных, подтверждения диагноза отравления или помощи в судмедэкспертизе в случае смерти. Уровни кофеина в плазме, как правило, лежат в диапазоне 2-10 мг / л у лиц, регулярно потребляющих кофе, 12-36 мг / л у новорожденных, которым дают кофеин для лечения апноэ и 40-400 мг / л у жертв острой передозировки. Концентрация кофеина в моче часто измеряется в конкурентных видах спорта. Уровень, превышающий 15 мг / л, как правило, считается нарушением.

Декофеинизация

Процесс извлечения кофеина из кофе для получения кофе без кофеина и кофеина, является важным производственным процессом, который может быть выполнен с использованием ряда растворителей. На протяжении многих лет в этих целях использовались бензол, хлороформ, трихлорэтилен и дихлорметан, но по соображениям безопасности, воздействия на окружающую среду, стоимости и вкуса, они были заменены следующими основными способами: Экстракция при помощи воды
Кофейные зерна замачивают в воде. Вода, которая содержит множество других соединений, помимо кофеина и вносит свой вклад в аромат кофе, пропускается через активированный уголь, который удаляет кофеин. Вода может быть возвращена в зерна и выпарена, оставляя кофе без кофеина с оригинальным вкусом. Производители кофе восстанавливают кофеин и перепродают его для использования в безалкогольных напитках и таблетках кофеина. Сверхкритическая экстракция диоксида углерода
Сверхкритический диоксид углерода является отличным неполярным растворителем для кофеина, более безопасным, чем органические растворители. Процесс извлечения прост: СО2 пропускается через зеленые кофейные бобы при температуре выше 31,1°С и давлении выше 73 атм. В этих условиях, CO2 находится в «сверхкритическом» состоянии: он обладает газоподобными свойствами, которые позволяют ему проникать глубоко в зерна, но также жидкостными свойствами, благодаря чему он растворяет 97-99% кофеина. СО2 с кофеином затем опрыскивают водой под высоким давлением для удаления кофеина. Кофеин может быть выделен путем адсорбции углем или путем дистилляции, перекристаллизации, или обратного осмоса. Экстракция органическими растворителями
Некоторые органические растворители, такие как этилацетат, являются гораздо менее вредными для здоровья и окружающей среды, чем ранее использовавшиеся хлорированные и ароматические органические растворители. Другой способ заключается в использовании триглицеридных масел из остатков кофе. Кофе «без кофеина» в действительности содержит кофеин, в некоторых случаях даже значительные уровни кофеина. Одно исследование показало, что в кофе без кофеина содержится 10 мг кофеина на чашку, по сравнению с примерно 85 мг кофеина на чашку для обычного кофе.

Воздействие на организм

Продолжительность жизни и долголетие

Механизмы

Как отмечают ученые, кофеин стимулирует ядерную активность комплимент - зависимого фактора DAF-16 в круглых червях вида C. Elegans, увеличивая тем самым продолжительность их жизни на 52%, тогда как ингибирование DAF-16, либо цАМФ - ответного элемента активирующего белка - 1 (CBP-1, отвечающего за высокую продолжительность жизни у мышей 25)) нейтрализует действие кофеина; таннин и байкалеин (в составе шлемника байкальского) также способствуют увеличению продолжительности жизни (посредством перемещения DAF - фактора), что было доказано в ходе ряда экспериментов. Как отмечают ученые, кофеин активнее препятствует активации гена TORC1, нежели гена TORC2 (IC50 = 0,22мкм; в качестве препарата сравнения использовали рапамицин с IC50 = 5.2мкм), который, при помощи Sch9 (ортолог гена S6K у млекопитающих), фосфорилирует ПКА и предупреждает ядерную активность Rim15 (ортолога гена LATS у млекопитающих), который обычно регулирует работу защитных генов - оксидантов, а также генов, которые активируются в ответ на стресс;26) При устранении гена TORC1 кофеиновый «эффект долголетия» сводится на нет, что, предположительно, справедливо и в отношении человека (одна выпитая чашка кофе способствует повышению уровня кофеина в плазме до 1-10мкм, что может привести к ингибированию 4-8% клеточного пути mTORc1, тогда как для увеличения продолжительности жизни достаточно всего 3%). По всей видимости, кофеиновый «эффект долголетия» обусловлен как ингибированием мишени рапамицина, так и ядерным накоплением фактора DAF-16 (оба условия, как правило, не взаимосвязаны).

Неврология

Аденозинергическая нейротрансмиссия

Кофеин, в первую очередь, известен как антагонист рецептора аденозина. Первый является конкурентным ингибитором последнего, подстраиваясь под него, но при этом не активируя данный рецептор (что помешало бы деятельности кофеина). Действие аденозина проявляется, когда нас начинает клонить в сон, поэтому при его ингибировании появляется чувство бдительности и бодрости.27) Действие кофеина в данном случае нельзя назвать селективным (поскольку он атакует все изомеры рецепторов аденозина), хотя его больше всего «привлекает» A1-рецептор, при этом кофеин занимает 7-44% этих рецепторов в IV различных дозировках (0,5-4,3мг/кг) после непродолжительного воздержания от его приема; при концентрации 67мкм (в сыворотке) кофеин занимает половину А1-рецепторов. Существует 4 изомера рецепторов аденозина, неравномерно распределенных в головном мозге: A1, A2A, A2B и A3. Все четыре представляют собой рецепторы, спаренные с G-белком. A1, после активации, вызывает чувство сонливости, после чего человек засыпает, что связано со снижением мозговой деятельности и возбуждения.28) Таким образом, антагонизм (предупреждение активации) вызывает у человека чувство бодрости и возбуждение, поддерживая его на определенное время. A1 - это рецептор, спаренный с G-белками, в частности, с Gi-1, Gi-2, Gi-3, Go1 и Go2 (белками, чувствительными к коклюшному токсину). Эти G-белки необходимы для активации A1-рецептора, который впоследствии ингибирует аденил-циклазу и некоторые потенциально чувствительные каналы кальция (N, Q),а также активизирует калиевые K+ каналы и фосфолипазы (C и D). Рецептор A2A, после активации, также скорее бодрит человека, нежели вызывает чувство сонливости.29) A2A соединен с Gs-белками, которые активируют аденил - циклазу. Можно сказать, что действие A2A - рецептора отчасти является противоположным действию А1-рецептора. A2B - рецептор, как правило, не активируется при нормальном уровне аденозина в крови (30 - 300мкм), зато может активироваться при повышенном. Таким образом, A2B функционирует при патологически высоких концентрациях аденозина в крови, чего у человека просто не может быть. A3-подгруппа рецепторов, подобно A1, обладает седативным действием (правда, менее выраженным, чем у A1). У A3 KD составляет почти 80мкм, поэтому с практической точки зрения данный рецептор не представляет особого интереса, поскольку (при приеме кофеина) он крайне мало активен. Рецепторы аденозина частично активируются (на 20%) в ответ на длительное употребление кофеина, хотя степень прочности соединений аденозина и пост- трансляционный эффект от его антагонизма идентичны как у мышей, которым никогда не давали кофеин, так и тех мышей, которым его регулярно дают. Иногда эти рецепторы приобретают чувствительность к агонизму аденозина (то есть активируются на его фоне), например, A2A в тромбоцитах человека. При этом у крыс, которым в течение длительного времени давали кофеин, уровень аденозина в крови также повышается.30) Основной, или, по крайней мере, самый известный, механизм действия кофеина заключается в бодрящем эффекте. При этом происходят определенные изменения в системах ацетилхолина, допамина и серотонина. Эффект от блокировки аденозина в организме не исчезает, когда организм привыкает к кофеину, однако становится менее выраженным (вследствие «бурной» реакции между аденозином и новыми рецепторами

Серотонергическая нейротрансмиссия

При хроническом употреблении кофеина, уровень белка в рецепторах коры головного мозга 5HT1 и 5HT2 (чувствительных к действию серотонина) повышается на 26-30%. Более того, концентрация серотонина в головном мозге иногда увеличивается сам по себе. Эксперимент с крысами, которым давали 30мг/кг (массы тела) кофеина, с целью развития острой толерантности, привел к повышению мозговой концентрации 5-HTP (прекурсора серотонина) и 5-HIAA (метаболита серотонина), при этом уровень самого серотонина увеличился больше у мышей с ожирением, нежели чем у их стройных «коллег». Кроме того, кофеин вызывает повышение концентрации триптофана в головном мозге. Как мы видим, кофеин, будучи антагонистом рецепторов аденозина, способствует повышению уровню серотонина в крови и органах. Это происходит, поскольку кофеин является неселективным антагонистом в данном случае, тогда как при селективном антагонизме А2-рецепторов аденозина уровень серотонина в крови, наоборот, снижается. Серотонергическая система отчасти отвечает за анальгезирующее (обезболивающее) действие кофеина, которое, в первую очередь, обусловлено антагонизмом кофеина по отношению к аденозину.31) После отмены кофеина концентрация серотонина в головном мозге на время снижается, на фоне чего происходит временное ухудшение памяти. Это связано с адаптацией нейронов к менее активному синтезу серотонина, связанному с прекращением приема кофеина (при этом уровень триптофана не меняется). А поскольку количество триптофана в организме не уменьшается, а 5-HTP уменьшается, то фермент - посредник между ними (триптофан-гидроксилаза) деактивируется, чего, теоретически, можно избежать посредством дополнительного приема 5-HTP. На фоне хронического употребления кофеина, уровень серотонина (5-HT) и его производных (5-HTP, 5-HIAA), как правило, повышается, а при отмене кофеина в организме возникает временная нехватка этого «гормона радости», что связано (это еще не доказано) с деактивацией триптофан - гидроксилазы.

Адренергическая нейротрансмиссия

Уровень адреналина в крови повышается независимо от рецепторов аденозина; этому способствуют адренергические рецепторы.32) При приеме кофеина в крови резко повышается уровень адреналина и норадреналина (пропорционально дозировке). На фоне хронического употребления кофеина количество бета - адренергических рецепторов в некоторых областях головного мозга сокращается на 25%, что не имеет отношения к антагонизму кофеина по отношению к аденозину. При длительном регулярном приеме кофеина снижается уровень катехоламинов в крови у крыс, при этом кофеин предупреждает развитие инсулиновой резистентности (которая формируется на фоне специфического рациона питания),33) а при продолжительном ежедневном приеме человеком одинаковых доз кофеина, вышеописанный адренергический эффект (адреналин в роли медиатора) становится менее выраженным, подобно действию самого кофеина. Таким образом, адреналин «ведет себя» по-разному, в зависимости от длительности и регулярности употребления кофеина, что, вероятно, связано со сменой рецепторов.

Глютаминергическая нейротрансмиссия

Кофеин стимулирует активную выработку глютамата в оболочке прилежащего ядра у крыс, не привыкших к нему, что, теоретически, связано с деактивацией A1-рецептора аденозина (антагонизмом) и активацией NMDA-рецепторов. Активация NMDA не является определяющим фактором повышенной двигательной активности при употреблении кофеина.34)

Холинергическая нейротрансмиссия

Инъекции кофеина (в зависимости от дозы) способствуют повышению уровня ацетилхолина в префронтальной коре головного мозга крыс. Это можно наблюдать в области гиппокампа, где это связано с антагонизмом кофеина по отношению либо к A1,35) либо к A2A - рецепторам, хотя при блокировке последнего действие кофеина (в плане стимуляции выработки ацетилхолина) сохраняется. Если в течение недели принимать 25мг/кг кофеина в день, то вряд ли разовьется толерантность (связанная с высвобождением ацетилхолина), тогда как тридцатидневный пероральный прием 100мг/кг кофеина вызывает привыкание. Кофеин стимулирует выделение ацетилхолина из клеток головного мозга, при этом не исключено развитие толерантности (привыкания). Хроническое употребление кофеина может привести к активации 40-50% мускариновых и никотиновых ацетилхолиновых рецепторов. При длительном регулярном приеме кофеина общее количество этих рецепторов в клетках мозга увеличивается.

Допаминергическая нейротрансмиссия

Инъекции кофеина способствуют повышению уровня допамина в префронтальной коре (не в прилежащем ядре) головного мозга крыс, не привыкших к нему; можно сказать, что это единственный случай, когда кофеин, сам по себе, способствует этому. И, тем не менее, уровень допамина в прилежащем ядре головного мозга неоднократно увеличивался и в других экспериментах с животными, что говорит о несоответствиях в научной литературе. Кофеин имеет обыкновение вступать в реакцию с сигналами допамина, что не имеет отношения к резкому повышению уровня этого гормона в организме. Допамин медиирует повышенную физическую активность при приеме кофеина людьми, не привыкшими к нему, о чем говорит снижение активности при расщеплении допамина или при блокировке его рецепторов. Кроме того, дозозависимые «вариации» действия кофеина на спонтанную (самопроизвольную) активность очень напоминают эффект от агонистов D1 и D2-рецепторов.36) Повышенная активность на фоне приема кофеина связана с антагонизмом последнего по отношению к A2A - рецепторам (стандартный механизм действия кофеина). Аденозин, как правило, нейтрализует стимулирующее активность действие допамина (будучи в оппозиции возбуждению нейронов) в стриатуме, где сосуществуют A2A - рецепторы и допаминергические нейроны, тогда как при ингибировании аденозина антагонистом воздействие допамина на D2-рецепторы усиливается, в частности, повышается спонтанная активность и (у крыс) ротационное поведение, на фоне одностороннего поражения стриатума. «Некофеиновые» антагонисты аденозина также влияют на двигательную активность, как и сам кофеин, при этом их антагонизм распространяется и на A2A - рецепторы, и на допамин, а не по отдельности (неявный эффект кофеина).37) В данной главе рецепторы A2A упоминается чаще, чем A1-рецепторы, поскольку именно они сосуществуют с рецепторами допамина во многих областях головного мозга (прилежащем ядре, стриатуме, обонятельном бугорке), тогда как A1 распределены в мозге неравномерно и поэтому их взаимодействие с рецепторами допамина непредсказуемо. В стриатуме, где преобладают A2A- рецепторы, происходит регуляция наших движений. Результатом вышеупомянутых реакций является антагонизм (блокировка) допамина, что создает иллюзию привыкания к кофеину, снижая двигательную активность у крыс. Привыкание приводит к тому, что допаминовые рецепторы (D1, D2) становятся менее чувствительными к действию стандартных агонистов допамина, хотя на численность этих рецепторов кофеиновая толерантность никак не влияет. У крыс на фоне хронического употребления кофеина (1-100мг/кг ежедневно), который активно взаимодействует с рецепторами допамина, может развиться перекрестная толерантность, причем 100мг/кг способствуют этому чаще, тогда дозировка 1мг/кг - крайне редко.38) Как ни странно, та же самая реакция может быть положительной. При нерегулярном употреблении кофеина (авторы данного исследования использовали 15мг/кг массы тела, что приблизительно равно 375мг) через день повышается двигательная активность (у крыс, не привыкших к кофеину), что связано с сокращением общей численности A2A - рецепторов в стриатуме, на фоне чего обостряется чувствительность рецепторов допамина. Допамин, как правило, регулирует двигательную активность, при этом кофеин усиливает его действие; по всей видимости, кофеин отвечает за самопроизвольную (спонтанную) деятельность (мышечные сокращения, желание танцевать и сам танец). Это всего лишь временный эффект, который не распространяется на людей, постоянно употребляющих кофеин.

ГАМК-ергическая нейротрансмиссия

На фоне хронического употребления кофеина в некоторых областях головного мозга активируется примерно 65% ГАМК(A) -рецепторов.

Опиоидергическая нейротрансмиссия

Постоянное употребление кофеина способствует повышению уровня белка в опиоидных дельта - рецепторах.39)

Память и способность к обучению

Ученые до сих пор не пришли к единому мнению, улучшает ли кофеин память, поскольку данные на этот счет довольно противоречивы. Исследования, направленные на изучение интроверсии и экстраверсии, свидетельствуют о том, что кофеин (около 200мг) повышает интеллект и улучшает кратковременную память только у экстравертов, которые, как правило, отвечаю положительно на вопрос «Вы - живчик?» или что-то в этом роде. Подобным образом кофеин поддерживает необходимый уровень умственной активности.40) Совсем недавно ученые выдвинули теорию о том, что основным регулятором стресса и возбуждения в нашем организме является допамин.41) Авторами данной теории не была учтена взаимосвязь между экстраверсией и действием допамина. Когда людям, не привыкших к кофеину, перед выполнением теста на кратковременную память дали 450мг кофеина, то у них снизились интеллектуальные способности, что не лучшим образом сказалось на результатах теста. Этого не произошло при приеме более низких доз, поэтому ученые считают, что негативный эффект в первом случае связан с «чрезмерным» стимулирующим действием кофеина.

Стимулирующее действие кофеина

Кофеин (150мг и более) оказывает психостимулирующее действие на людей, не привыкших к нему, что дискредитирует данные социальных опросов, согласно которым кофеин обладает (по словам людей) седативным действием, и «добавляет очков» тем рейтингам, в которых кофеин безоговорочно признан мощным стимулятором. С механической точки зрения, стимулирующее действие кофеина, в первую очередь, обусловлено его антагонизмом по отношению к аденозину, в частности, A2(A) - рецепторам. При этом крайне важно перемещение допамина в стриатум, где в большом количестве представлены (и сосуществуют) D2 и A2(A) - рецепторы. При более активном агонизме D2 -рецептора, в допаминергических нейронах рецепторов повышается уровень цАМФ, что вызывает фосфориляцию промежуточного фосфопротеина DARPP-32, который, по сути, является конечным звеном всей цепочки событий, предшествующих возникновению стимулирующего эффекта кофеина. ПКА фосфорилирует DARPP-32, который впоследствии ингибирует фосфопротеин - фосфотазу - 1 (ФФ-1).42) Вследствие блокировки ФФ-1 усиливаются допаминергические сигналы, проходящие по нейронам.

Настроение

С настроением дело обстоит немного сложнее. Люди убеждены, что кофеин повышает настроение, что, само по себе, способно его улучшить, то есть, здесь срабатывает, своего рода, «эффект плацебо», когда человек стойко верит во что-то и это происходит.43) В основе данного исследования лежит «слепой» метод, но, на практике, влияние кофеина на настроение зависит от наших ожиданий. Однако, несмотря ни на что, 6мг/кг кофеина за 90 минут до велокросса улучшают настроение во время заезда (двойной слепой метод).

Мозговое кровообращение

Кофеин замедляет мозговое кровообращение, о чем свидетельствуют данные позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ) головного мозга, ксенонового клиренса, МРТ и транскраниального допплера.44) Замедление церебрального кровотока говорит о понижении кровяного давления в головном мозге. Что касается влиянии кофеина на кровообращение у людей с разной степенью привыкания к нему, то ученые заметили, что у заядлых «кофеманов» при употреблении кофеина мозговое кровообращение замедляется, тогда как отказ от кофеина способствует его ускорению, а в ходе более позднего исследования (методом инфракрасной спектроскопии) было установлено, что низкие дозы кофеина (75мг) замедляют церебральное кровообращение у всех, но у людей, не привыкших к кофеину – гораздо более существенно. Несмотря на то, что 75мг кофеина по-разному действуют на людей с различной степенью привыкания к нему, более высокие дозы (от 200мг) действуют на всех приблизительно одинаково,45) поэтому ученые предполагают, что низкие дозы кофеина вызывают привыкание (до определенной степени); другой эксперимент с участием заядлых «кофеинщиков», которые на неделю отказались от кофеина, привел к более значительному замедлению мозгового кровообращения у этих людей в ответ на 200мг кофеина (спустя неделю после воздержания). Замедление церебрального кровообращения приводит к понижению кровяного давления в головном мозге; этот эффект менее выражен у людей с толерантностью к кофеину (вследствие постоянного приема низких доз), однако зависимость между степенью привыкания и действием кофеина в данном случае менее выражена, чем в других. Но, как ни странно, несмотря на то, что у «толерантных» людей 200мг кофеина способствует замедлению церебрального кровотока на 34,5+/-2,6%, скорость насыщения крови кислородом при этом практически не меняется (она лишь незначительно увеличивается, в среднем, на 5,2+/-6,4%), а это наталкивает на мысль, что замедление кровообращения не является нарушением нервной функции. В целом, в головном мозге скорость насыщения крови кислородом не имеет отношения к скорости церебрального кровообращения (под действием кофеина).46) Таким образом, несмотря на то, что кофеин замедляет мозговое кровообращение, это не отнюдь не значит, что в головной мозг поступает меньше кислорода.

Защита нервной системы

Гипоксия (нехватка кислорода) нервных тканей приводит к повторному насыщению их кислородом, что происходит на фоне окислительного поражения мозжечковой миндалины и, как следствие, антероградной амнезии; поскольку за развитие амнезии отвечают рецепторы аденозина, которые активируют каспазу - 1, то ингибирование кофеином рецепторов аденозина (у крыс) «смягчает» амнестические «последствия» гипоксии.

Чувство тревоги

У некоторых людей кофеин вызывает чувство тревоги, что ученые называют эффектом «анксиогенеза». При этом в области мозга начинается более активная выработка лактата, что, по сути, не имеет отношения к тревожности, поскольку хронические «кофеинщики», немного «отвыкшие» от кофеина, на фоне повышенной выработки лактата в головном мозге, не стали беспокойнее. Ответ, скорее всего, следует искать на генетическом уровне. Всему виной полиморфизм A2A - рецептора аденозина (который есть далеко не у всех). У обладателей '1976T > C' - генотипа A2A на фоне прима кофеина чаще возникает чувство тревоги, чем у носителей СС или гетерозиготных генотипов.47) Сам по себе, вышеописанный полиморфизм не имеет отношения к тревожности, однако реакция с кофеином вызывает у его обладателей чувство тревоги и повышенного беспокойства.

Стресс

Здесь не лишним будет привести эксперимент (по изучению психо- социальных факторов стресса) с крысами, которым давали 3,5мг/кг кофеина, в результате чего их надпочечники (в ответ на «стресс») стали вырабатывать на 233% больше адреналина и на 211% - кортизола (эксперимент проводился с плацебо - контролем), причем у крыс с разной степенью привыкания показатели были одинаковыми, а это говорит о том, что повышенная выработка вышеупомянутых гормонов не имеет отношения к толерантности. Если говорить о хроническом приеме кофеина, то в ходе одного из экспериментов с животными, которым на фоне стресса ежедневно давали кофеин, с течением времени здоровье (которое в связи со стрессом резко ухудшилось) пришло в норму.

Болезнь Паркинсона

Болезнь Паркинсона характеризуется потерей допаминергических нейронов черного вещества среднего головного мозга и, как следствие, снижением уровня допамина в головном мозге. Кофеин применяют для нейтрализации неприятных побочных эффектов болезни Паркинсона, которые выражаются в нарушении координации движений (как правило, кофеин включают в терапию наряду с применением с таких препаратов, как L-ДОФА, или леводопа). Основной механизм кофеина, который выражается в антагонизме по отношению к A2(A) - рецептору аденозина, эффективно предупреждает развитие нежелательных осложнений со стороны опорно-двигательной системы на фоне гибели допаминергических нейронов у приматов; 100-200мг кофеина помогают избежать развития неприятных побочных эффектов болезни Паркинсона. Любопытно, что кофеин способствует повышению двигательной активности у экспериментальных животных, не вызывая дискинезию.48) У людей действие кофеина проявилось крайне слабо, лишь с незначительной тенденцией к улучшению. Это противоречит результатам менее масштабных (доклинических) исследований, которые говорят о том, что кофеин вызывает улучшения в комплексе с соответствующим лечением болезни Паркинсона, тогда как сам по себе он в данном случае не эффективен. По данным ряда эпидемиологических исследований, обратная зависимость между продолжительным приемом кофеина и болезнью Паркинсона у мужчин говорит о защитной и регуляторной функции кофеина в данном случае.49) Кофеин попал в число 12 наиболее перспективных лекарств в плане борьбы с синдромом Паркинсона. Изучению вышеописанного защитного механизма кофеина было посвящено несколько исследований. Участникам одного из них одновременно давали кофеин и 1-метил-4-фенил-тетрагидропиридин (МФТП - допаминергический нейронный токсин), в результате чего жизнеспособность допаминергических нейронов значительно увеличилась. Любопытно, что эстроген нейтрализует защитное действие кофеина (в основном, у мужчин), а привыкание не играет никакой роли (то есть, эффект не становится менее выраженным).50) В заключении можно подытожить, что кофеин обладает умеренной эффективностью в плане снижения риска развития болезни Паркинсона у людей старшего возраста, которые могут принимать его в качестве вспомогательной терапии (которая все же не исключает лечения); ввиду недостаточной эффективности, кофеин в данном случае не может использоваться в качестве самостоятельной терапии.

Зависимость

Ученые установили, что кофеин в капсулах обладает более сильным действием, чем в других формах (участникам данного эксперимента предложили на выбор цветные капсулы с различным содержанием кофеина). У крыс инъекции кофеина (10-30мг/кг) способствуют высвобождению допамина из прилежащего ядра головного мозга (считается, что данное явление, наряду с высвобождением глутамата, является индикатором зависимости), хотя эта информация противоречит результатам ряда других экспериментов, в ходе которых те же дозировки кофеина не вызвали никакого эффекта. Вне живых организмов, кофеин скорее способствует высвобождению допамина и глутамата из оболочки ядра клетки, нежели из межклеточного пространства. Немногочисленные эксперименты в данной области (и, как следствие, недостаток научных фактов) не позволяют ученым понять, является ли кофеин определяющим фактором в формировании зависимости или нет,51) хотя с полной уверенностью можно сказать, что кофеин так или иначе взаимодействует с подкрепляющей системой гипоталамуса; вероятно, загвоздка в том, что у людей, не привыкших к кофеину, разовый прием вызывает активное высвобождение допамина из прилежащего ядра (данных на эту тему крайне мало), тогда как у хронических «кофеинщиков» допамин не высвобождается.52)

Суточный биоритм

В ходе эксперимента с участием профессиональных спортсменов, которые по утрам употребляли кофеин, наблюдалось, что у них исчезло чувство вялости по утрам, вместо которого появился прилив сил. Результаты анаэробного Вингейт - теста и тренировок с отягощением были наглядным примером того, что наибольший прилив сил происходит примерно в полдень, а до и после обеда максимальная физическая активность немного снижается. Кроме того, ученые доказали, что спортсмены, употребляющие кофеин перед тренировкой с отягощением, добровольно выбирают более тяжелые гири и у них реже возникает чувство сонливости. Таким образом, несмотря на лишение сна, кофеин повышает интеллект и уверенность в собственных силах.

Здоровье сердечнососудистой системы

Всасывание

У крыс кофеин препятствует распределению жирных кислот и холестерина в организме, мешая их высвобождению из брыжеечной лимфы и, как следствие, попаданию в кровоток. Помимо того, что кофеин, подобно катехинам зеленого чая, активно препятствует попаданию и накоплению жирных кислот и холестерина в кишечнике, он также затрудняет их высвобождение из брыжеечной лимфы, а оттуда - в кровь.53) У крыс, которым не дают пищу, содержащую холестерин, кофеин не способствует снижению уровня холестерина (ниже изначальной отметки).

Артериальное давление

Повышение артериального давления на фоне приема кофеина, вероятно, связано с рецепторами аденозина, в частности, с двумя полиморфизмами. Однако опасаться не стоит, давление быстро нормализуется. Скачки артериального давления происходят в основном у тех, кто употребляет кофеин не регулярно, а от случая к случаю; это продолжается 1-4 дня, после чего проходит. Прочие показатели, вызывающие повышение артериального давления (катехоламины и ренин), у людей, которые употребляют кофеин (в разумных количествах) более 4 дней подряд, находятся в норме, и давление у них не «скачет». Альфа(2)адренергические рецепторы также играют определенную в этом определенную роль (на генетическом уровне), поэтому у разных людей при употреблении кофеина артериальное давление «ведет себя» по-разному.

Кровообращение и свертываемость крови

Теоретически, кофеин может повышать свертываемость крови, ингибируя A2A - рецепторы на поверхности тромбоцитов. При активации данного рецептора свертываемость крови снижается; для мышей с отсутствием A2A -рецептора или нарушением его работы, характерна повышенная агрегация тромбоцитов. И, тем не менее, кофеин (при длительном употреблении) способен восстанавливать чувствительность этого рецептора, который, в отсутствие кофеина, усиливает действие аденозина.54) Очевидно, разовый прием кофеина способствует увеличению числа тромбоцитов в крови (эффект кратковременный), а при физической нагрузке эффект усиливается. Науке не известны случаи длительного эффекта от приема кофеина. Кофе, сам по себе, не влияет на свертываемость крови, если пить его в разумных количествах, а чай уменьшает агрегацию тромбоцитов, которые скапливаются в крови в периоды стресса.

Риск развития заболеваний сердечнососудистой системы

В ходе недавнего мета - анализа, в котором были объединены результаты 5 масштабных исследований (с участием более 140 000 человек),55) ученые составили график, который представлял собой J-образную кривую, на примере которой доказали, что 4 чашки кофе в день значительно снижают (на 11%) риск развития инфаркта, тогда как 1-3 чашки в день - на 4-10%, по отношению к тем, кто не употребляет кофе вообще. По подсчетам ученых, относительный риск (ОР) составил от 0,89 (4 чашки кофе в день) до 0,96 (1-2 чашки в день), а это говорит о том, что у людей, регулярно употребляющих кофе, снижается риск развития заболеваний сердечнососудистой системы (пусть и незначительно); относительный риск немного повышается (ОР=1,03) у тех, кто выпивает 11 чашек кофе в день. Как бы то ни было, по имеющимся на сегодняшний день данным, кофе и кофеин (при длительном регулярном употреблении) лишь незначительно снижают риск развития заболеваний сердечнососудистой системы, поэтому (ввиду низкой эффективности и преходящего эффекта) их нельзя отнести к лечебным средствам.

Реакции с метаболизмом глюкозы

Уровень глюкозы в крови и инсулиновая чувствительность

Кофеин способствует повышению уровня глюкозы в крови, поддерживая ее запасы в мышцах, при этом кофеин мешает деятельности инсулина.56) У людей в сидячем положении кофеин на 13% повышает резистентность (сопротивляемость организма) к инсулину (временный эффект) и замедляет вымывание глюкозы на 24%. Но, несмотря на это, кофеин не стимулирует выработку инсулина, концентрация которого при приеме кофеина не меняется. Вышеописанный «конфликт» (между кофеином и инсулином) частично сглаживается при физических нагрузках.57) Повышение уровня глюкозы в крови на фоне снижения чувствительности к инсулину не связано с антагонизмом кофеина по отношению к аденозину (основным механизмом действия кофеина). И, тем не менее, у крыс, которым давали кофе, чувствительность к инсулину резко увеличилась, что, вероятно, связано с действием хлорогеновой кислоты, которая замедляет попадание глюкозы в кровь. 58)

Гликоген

При приеме кофеина в состоянии покоя, общий запас пищевых углеводов, которые хранятся в организме в виде гликогена, у людей, ведущих малоподвижный образ жизни, уменьшается на 23%, тогда как у людей с недостатком гликогена кофеин ускоряет его накопление в клетках. В ходе одного из экспериментов ученые искусственным путем смоделировали состояние нехватки гликогена, на фоне которого 8мг/кг кофеина было достаточно для ускорения его синтеза на 66% (в течение 4 часов), чего не скажешь о той же дозировке углеводов.59) У людей, восполнение запасов гликогена в условиях его нехватки не связано ни с АМФ- зависимой киназой (которая стимулирует накопление глюкозы в клетках), ни с Akt, о чем свидетельствуют результаты эксперимента с двумя группами людей, в одной из которых, на фоне приема кофеина, началось активное восполнение запасов гликогена, а в другой, участники которой принимали только углеводы (без кофеина), этого не произошло. К концу эксперимента у первой группы участников наблюдалась усиленная фосфориляция (активация) калмодулин - зависимой протеин - киназы (КаПKThr286), чего не было ни в начале эксперимента, ни спустя час после тренировки; когда темпы фосфориляции в обеих группах совпали, то и скорость восполнения запасов гликогена стала одинаковой. Ученые предполагают, что при высвобождении кальция (Ca2+) под действием кофеина КаПКThr286 активируется (фосфорилируется) быстрее, на фоне чего усиливается приток глюкозы и ее накопление в клетках мышц.

Сахарный диабет

Сам по себе, кофе значительно снижает риск развития пищевого сахарного диабета, хотя до сих пор остается загадкой, связано ли это с действием кофеина или же с действием других компонентов данного напитка, таких, как хлорогеновая кислота, обладающая противодиабетическими свойствами. 60) Впервые эта взаимосвязь (чем больше кофе, тем ниже риск развития диабета) была обнаружена в 2002 году, в ходе эксперимента, участники которого выпивали по 2 чашки кофе в день, в результате чего у них в 2 раза снизился риск развития сахарного диабета (ОР = 0,50). Превентивное действие кофе подтвердилось в ходе других, более поздних, исследований, причем, ученые пришли к выводу, что ни образ жизни, на расовая принадлежность тут абсолютно ни при чем, о чем свидетельствуют результаты двух мета - анализов. По данным последнего из них, каждая выпитая чашка кофе снижает риск развития сахарного диабета на 7%, причем это относится даже к декофеинизированному кофе.61) Вышеописанное многообещающее утверждение не относится к отдельно взятому кофеину. В ходе ранее упомянутого мета - анализа ученые также пришли к выводу, что кофеин, сам по себе, способствует повышению уровня глюкозы в крови и развитию инсулиновой резистентности (временный эффект). Длительный эффект можно легко отличить от кратковременного, при условии, что в роли медиатора данной реакции выступает адреналин, уровень которого в крови падает (изначально кофеин его повышает), когда человек привыкает к кофеину (спустя 7 дней после начала приема). Как мы видим, кофе снижает риск развития сахарного диабета, пусть незначительно, с точки зрения медицины, зато это происходит всегда, что говорит о стабильности эффекта. Возможно, это связано не столько с содержанием кофеина, сколько с содержанием любого другого из великого множества биологически активных ингредиентов кофе, например, хлорогеновой или феруловой кислот.

Ожирение и жировая прослойка организма

Скорость обмена веществ и похудение

Ученые обнаружили, что у женщин, страдающих от ожирения, спустя 30 минут после употребления внутрь 4мг/кг кофеина ускоряется обмен веществ (в разной степени); При этом все участницы эксперимента похудели, хотя им параллельно пришлось соблюдать низкокалорийную диету. Дозировка 4мг/кг массы тела является приблизительным эквивалентом 3 чашек обычного кофе (со средним содержанием кофеина) для людей с нормальным ИМТ.62) Несмотря на такой разброс результатов, в среднем, обмен веществ ускоряется на 34кдж/м2/час, что означает 8,1 килокалорий в час на каждый квадратный метр поверхности человеческого тела. Средним показателем для человека с нормальным весом является 1,73м2, то есть 14ккал в час. В некоторых экспериментах (с использованием более высоких доз кофеина - 400мг) этот показатель выше - 32.4ккал/ч. Метаболизм ускоряется пропорционально количеству кофеина, поступающего в организм, при этом не последнюю роль в данной реакции играет высвобождение катехоламинов. Уровень катехоламинов в крови линейно увеличивается при повышении концентрации кофеина в сыворотке63) (чему способствуют дозировки до 9мг/кг массы тела). Если говорить об образе жизни человека, принимающего кофеин, и скорости обменных процессов в его организме, то данные довольно противоречивы. В ходе одного эксперимента с участием людей, занимающихся аэробными видами спорта (марафонцев, кросс - лыжников), которые перед тренировками принимали 4мг/кг кофеина, у них значительно (80кдж/кг/мин спустя 120 минут с момента приема) ускорился обмен веществ, чего не скажешь о людях, которые на протяжении эксперимента оставались в сидячем положении (60кдж/кг/мин), при этом до начала эксперимента скорость обмена веществ у участников обеих групп была примерно одинаковой. Дозировка 4мг/кг является примерным эквивалентом дозы 280мг; в ходе другого исследования, участники которого принимали 300мг, были получены противоположные результаты, согласно которым и у «сидячих»людей произошло значительное ускорение метаболизма.64) У участников обоих экспериментов измеряли уровень потребления кислорода (O2 ) в состоянии покоя. Принцип ускорения обмена веществ в организме человека под действием кофеина довольно хорошо изучен на сегодняшний день, однако результаты более длительных экспериментов свидетельствуют о том, что жиросжигающий эффект кофеина, по сути, является кратковременным. Люди, которые на протяжении 24 недель ежедневно принимали по 200мг кофеина в день, так и не похудели, как и те, кто принимал по 100мг кофеина в день (в комбинации с 20г растворимой клетчатки) в течение 16 недель. Здесь не лишним будет привести еще одно исследование, условно разделенное на 2 части: четырехнедельную фазу для похудения (на фоне соблюдения низкокалорийной диеты) и трехмесячную фазу поддержания достигнутых результатов (когда участники принимали катехины зеленого чая и кофеин); к концу эксперимента ученые пришли к выводу, что, несмотря на более существенную потерю веса на фоне приема кофеина в течение первой, кратковременной, фазы, этого не произошло во второй (более продолжительной) части эксперимента.65) Как мы видим, кофеин ускоряет обмен веществ и помогает человеку похудеть, однако привыкание нейтрализует оба эффекта. Поэтому всем желающим похудеть диетологи настоятельно рекомендуют принимать кофеин с перерывами, соблюдая при этом низкокалорийную диету.

Прием пищи

Кофеин снижает аппетит у крыс, благодаря чему они едят меньше; у людей все сложнее. В ходе одного из экспериментов, участники которого ежедневно принимали 3мг/кг кофеина, у них не снизился аппетит и не уменьшился размер порций, тогда как другой эксперимент (300мг кофеина) показал, что только мужчины стали есть меньше, а женщины - нет.

Субстратные циклы (механизм)

Термин «субстратные циклы» используют для обозначения таких циклов, как цикл Кори (лактатный) или циклы триглицеридов жирных кислот. Считается, что кофеин активирует эти циклы, стимулируя круговорот субстратов. Это связано с плазменным соотношением кофеина к лактату и триглицеридам (а также глицеролу), в котором (при оценке методом регрессивного анализа) кофеин не является определяющим фактором. В ходе других экспериментов у участников уровень лактата в крови повышался как в состоянии покоя, так и во время тренировки. Сравнивая показатели до и во время физической нагрузки, ученые пришли к выводу, что уровень лактата в крови после приема кофеина практически не меняется.

Фосфо-ди-эстеразы (механизм)

Как известно, кофеин является неселективным ингибитором фосфо-ди-эстеразы. Поскольку эти ферменты расщепляют циклический аденозин-моно- фосфат (цАМФ), их ингибирование, теоретически, может привести к повышению уровня цАМФ в клетках и к ускорению липолиза. И, тем не менее, крайне маловероятно, что биологические свойства кофеина обусловлены ингибированием ФДЭ, поскольку для полного ингибирования ферментов ФДЭ необходимы огромные дозы кофеина, не совместимые с приемом человеком.66)

Скелетная мускулатура и физическая сила

Анаэробная мощность

По некоторым данным, определенное количество кофеина способствует увеличению анаэробной мощности во время занятий спортом (то есть повышает качество тренировок). Как вариант, это может быть связано со снижением болевого порога на фоне усиленного притока кальция в клетки мышц, благодаря чему анаэробная мощность увеличивается. Несмотря на разницу биологических параметров, при кратковременных физических нагрузках (макс. количество подходов - 1) кофеин не способствует увеличению анаэробной мощности. По мнению ученых, «нулевой эффект» в данном случае скорее всего обусловлен довольно продолжительным периодом мышечных сокращений при низкой скорости (менее 0,4 м/с −1).67) Суб- максимальная анаэробная мощность (количество подходов - 6-12) при приеме кофеина увеличивается, о чем свидетельствует повышение продуктивности тренировки. В 60% случаев 6мг/кг кофеина перед тренировкой (макс. количество подходов - 1) позволяют увеличить максимальную нагрузку на 11-12%. Как отмечают ученые, в организме человека, по всей видимости, есть специальные «рецепторы», при помощи которых кофеин увеличивает физическую силу во время занятий спортом.68) Не исключено, что кофеин эффективен, когда речь идет о кратковременных тренировках (максимум 1 подход), однако результаты исследований говорят об обратном. По данным Вингейт - теста, в мышечных клетках на фоне приема кофеина увеличивается анаэробная мощность, что может быть интересно профессиональным тяжелоатлетам.

Анаэробные кардио - тренировки

Отсрочка мышечного истощения (выносливость) во время занятий спортом, с одной стороны, связана с деятельностью нашей нервной системы, а с другой, с клетками скелетной мускулатуры. Кофеин оказывает тонизирующее действие на людей с диагнозом тетраплегия (при электростимуляции). У здоровых людей, во время электростимуляции кофеин усиливает мышечные сокращения. Поскольку данная процедура не затрагивает центральную нервную систему, кофеин частично воздействует на нейромышечные синапсы или на область, отвечающую за сокращение мышц. В ходе ряда исследований было установлено, что, бегуны, принявшие до начала спринта 5-6мг/кг кофеина (типичная экспериментальная дозировка), показывают лучшие результаты; это относится и к более высоким дозировкам. И, тем не менее, эксперимент с участием физически активных мужчин, которые до начала спринт - теста приняли кофеин, привел снижению максимальной спринтерской скорости на 1,4%.

Аэробные нагрузки

Кофеин значительно повышает выносливость (которая, как правило, измеряется временем до полного физического истощения при 80% VO2 max). Это происходит пропорционально дозировке, при этом наиболее впечатляющие результаты связаны с приемом 2,5мг/кг и 5мг/кг (массы тела), что эквивалентно 227мг и 454мг для человека весом 200 фунтов. В одном из исследований ученые решили сравнить действие двух дозировок кофеина (3 и 6мг/кг) на профессиональных молодых велосипедистов (в плане повышения выносливости) и не заметили особой разницы. Это относится и к людям старшего возраста (70+). На фоне приема кофеина, выносливость, как правило, повышается в 1,2 - 1,4 раза, при этом видимый эффект наблюдается лишь у людей, не привыкших к кофеину. Те, кто считают себя заядлыми «кофеинщиками», «обречены» на практически полное отсутствие результата. После приема кофеин остается в организме до 6 часов, при этом, если человек будет все это время тренироваться, то тренировка будет более продуктивной. Если Вы занимаетесь спортом несколько раз в течение дня, то Вам нет необходимости разбивать дозу кофеина на несколько приемов, при условии, что обе тренировки вписываются в эти временные рамки (6 часов). Теория о том, что основным механизмом действия кофеина является повышение уровня жирных кислот на фоне снижения уровня калия в клетках, оказалось не совсем верной. Маловероятно, что выносливость повышается на фоне усиленного синтеза катехоламинов (в частности, адреналина), поскольку ее пиковые показатели не обусловлены выработкой максимального количества адреналина под действием кофеина. Как вариант, основным механизмом кофеина в данном случае является снижение затраченных усилий и, как следствие, выполнение большего объема работы при минимальных стараниях. Результаты многих исследований свидетельствуют о том, что после употребления кофеина человек затрачивает меньше усилий во время тренировки и у него реже возникает чувство дискомфорта вследствие болевых ощущений.69)

Боль в мышцах

Эксперимент с участием небольшой группы людей, в обычной жизни не употребляющих кофеин, которым за час до эксцентрической тренировки (с двумя подходами) все же дали его, привел к смягчению симптомов синдрома отсроченной мышечной болезненности (СОМБ ); замеры делались спустя 48-72 часа после тренировки, при отсутствии видимого эффекта в течение 24 часов, а также спустя 4-5 дней после тренировки.

Сон

Как известно, кофеин (4мг/кг, перорально) повышает производительность (и физическую силу) профессиональных спортсменов независимо от того, бодрствует ли человек или же у него бессонница (менее 6 часов), причем во втором случае эффект более выраженный (он не сильно отличается от эффекта плацебо у спортсменов с нормальным сном). У участников эксперимента также улучшился показатель выборочной рабочей нагрузки (правда лишь у восприимчивых к кофеину людей). Порой после бессонной ночи тяжелоатлеты на следующий день физически не могут поднять свой стандартный вес, но если перед тренировкой принять кофеин, то человек «просыпается» и мышцы приходят в тонус (опять же, лишь у восприимчивых к кофеину людей).

Реакции с гормонами

Тестостерон

Кофеин в составе жевательной резинки стимулирует активную выработку тестостерона ( эффект «тестостеронового бустера») во время тренировок; в ответ на физическую нагрузку наши надпочечники начинают вырабатывать на 53% больше тестостерона, а при приеме 240мг кофеина - еще на 12+/-14% больше. Эксперимент, в ходе которого профессиональным атлетам перед тренировкой с отягощением давали 800мг кофеина (а второй группе - плацебо), показал, что в плане усиления выработки тестостерона кофеин на 15+/-12% «превзошел» плацебо. Очень похожие результаты были получены в ходе исследования, авторы которого смоделировали состояние бессонницы, на фоне которого 4мг/кг кофеина способствовали более активной выработке тестостерона надпочечниками (на 6,5-12,9%, при этом у людей с нормальным сном действие кофеина было более выраженным). Во всех исследованиях уровень тестостерона измеряли в слюне (без использования типовых объемов выборки: 9, 24 и 16, соответственно), по которой нельзя судит об концентрации свободного (биологически доступного) тестостерона.70) Авторы вышеописанной модели бессонницы пришли к выводу, что уровень тестостерона повышается при повышенной физической нагрузке (высокой интенсивности тренировки) и высокой степени возбуждения, тогда как объем проделанной «работы» является вторичным фактором; в подкрепление данной теории - «пассивные» исследования без физической нагрузки (например, подготовка к стрельбе из винтовки), у участников которых уровень тестостерона («до» и «после») практически не меняется. Как мы видим, кофеин, принятый перед тренировкой, усиливает выработку тестостерона, что, вероятно, связано с большем объемом выполненной «работы» (более качественной тренировкой), однако уровень тестостерона повышается, в большинстве случаев, не намного (12%), при довольно высокой вариативности (+/-15% - «отклонения от нормы»); поэтому, в силу нестабильности действия, кофеин нельзя назвать хорошим «бустером тестостерона». В ходе одного из экспериментов с животными, ученые пришли к выводу, что на фоне длительного употребления колы, уровень тестостерона повышается, независимо от наличия/отсутствия физической нагрузки, однако до сих пор не установлено, происходит ли это без одновременного повышения уровня эстрогена (которое часто сопутствует усиленной выработке тестостерона) и связано ли это исключительно с действием кофеина. Более поздний «человеческий» эксперимент, участники которого на протяжении 4 недель ежедневно выпивали по 5 чашек кофе в день, привел к повышению уровня тестостерона и снижению концентрации эстрадиола, но только у мужчин (а не у женщин). По некоторым (малочисленным) данным, кофеин усиливает выработку тестостерона независимо от физических упражнений, при этом с течением времени возможен накопительный эффект.

Глобулин, связывающий половые гормоны (ГСПГ)

Глобулин, связывающий половые гормоны (ГСПГ), снабжает кровь белком; он способен изолировать и блокировать как (тестостерон), так и эстрогены (эстрадиол), обладая большей аффинностью по отношению к первому.[265] При повышенном уровне ГСПГ в крови деактивируются стероиды (при этом их количество в крови не меняется). У женщин пост- климактерического возраста, сывороточные кофеин и ГСПГ отлично «уживаются друг с другом, » независимо от источника кофеина.71) Их взаимодействие сильнее выражено у женщин с лишним весом/ожирением, у которых оно составляет 13%, если сравнивать самую высокую дозу кофеина (371мг и более) с самой низкой (71мг и менее), и отсутствует у женщин детородного возраста. Вышеописанный «дуэт» способствует снижению уровня биологически доступного тестостерона у женщин пост- климактерического возраста (речь идет о повышенных дозах кофеина). В ходе эксперимента с участием в целом здоровых взрослых людей с лишним весом, которые выпивали по 5 чашек кофе в день, ученые не заметили ничего выдающегося (результаты были далеки от результатов эпидемиологических исследований); в ходе данного эксперимента зависимость между приемом кофеина и уровнем ГСПГ в крови не была установлена. Как мы видим, кофеин вызывает повышение уровня ГСПГ у женщин пост - климактерического возраста, при этом у других групп населения такая зависимость, по всей видимости, отсутствует.

Кортизол

У «кофеинщиков», ведущих «сидячий» образ жизни, 3,3мг/кг кофеина (в состоянии покоя) достаточно для повышения уровня сывороточного кортизола (на 30%), которое является следствием увеличения концентрации АКТГ на 36%. Все эти изменения зависят от времени суток и дозировки кофеина; при инъекционном введении спящему человеку (во сне концентрация кофеина в крови снижается) в крови резко повышается уровень кортизола и АКТГ, а при повторной инъекции количество кофеина в крови увеличивается (что наблюдается утром, когда человек только проснулся).72) Кофеин способствует повышению уровня кортизола в крови спящего/отдыхающего человека, которое характерно для людей, постоянно употребляющих кофеин, даже после непродолжительного (10 часов) «отказа» от отдыха. При приеме высоких (800мг) доз кофеина уровень кортизола в крови увеличивается на 52+/-44%. Эксперимент с молодыми мужчинами, которые ежедневно принимали 3,3мг/кг (в виде грейпфрутового сока) и выпивали 1-5 чашек кофе, также привел к повышению уровня кортизола в крови участников (при физических нагрузках), однако в данном исследовании не были учтены различия показателей у тех, кто принимал кофеин до и кто - во время тренировки; у профессиональных велосипедистов, которым перед началом заезда дали 6мг/кг кофеина, уровень кортизола в крови после тренировки увеличился (чего не скажешь о тех, кому под видом кофеина дали плацебо).73) Выработка кортизола заметно ускоряется под действием высокой физической нагрузки, при этом кофеин только усиливает этот эффект (у людей, ведущих «сидячий» и малоактивный образ жизни). У велосипедистов, которым перед началом соревнования дали низкую дозу кофеина (250мг), уровень последнего (под действием быстрой езды) в крови к концу заезда снизился. А когда им после изнуряющего 60-часового кросса дали 6мг/кг кофеина (как известно, данная дозировка вызывает повышение уровня кортизола в сыворотке малоподвижных людей), то ничего такого не произошло (ни до, ни после соревнования); уровень кортизола не изменился и у тяжелоатлетов после приема 5мг/кг кофеина. Стимулирующее действие кофеина на кортизол менее выражено (или обратно вышеописанному) у более профессиональных спортсменов (после приема низких доз кофеина). В ответ на психологический или профессиональный стресс, кофеин действует практически так же (как и в ранее описанных случаях): 250мг (1-5 чашек кофе в день) ускоряют и без того повышенную (под действием стресса) выработку кортизола у человека независимо от пола,74) тогда как в дозировке 3,3мг/кг действие кофеина немного усиливается; вышеописанный эффект кофеина проявляется пропорционально его количеству и никак не связан с разновидностью стресса. В данном случае скорее можно говорить об аддитивном эффекте, нежели о синергии (кофеин + кортизол), а при приеме низкой дозы кофеина (200мг) после однодневного перерыва, уровень кортизола в крови человека повышается не всегда. Как мы видим, механизм действия у кофеина в данном случае один, то есть эффект будет идентичным как при психологическом, так и при физическом стрессе (увеличение и без того повышенной (на фоне стресса) концентрации кортизола в крови); высокие дозы кофеина обладают более выраженным действием. В противовес вышесказанному можно привести исследование с участием курильщиков, которые при этом принимали кофеин (с умеренной степенью толерантности к последнему), в результате чего ученые обнаружили, что курение сигарет, само по себе, способствует повышению уровня кортизола в крови, что не связано с содержанием никотина, при этом 150мг кофеина дальнейшее повышение не вызывают. Исследуя уровень кортизола в моче человека, ученые заметили, что спустя 4 часа после приема 300мг кофеина, вышеописанный показатель уменьшается на 13%.

Реакции с раковыми клетками

Рак кожи

Кофеин снижает риск развития рака кожи (ООР = 0,82 у женщин и 0,88 у мужчин, по отношению к самой низкой квантили); в данном случае речь идет о незначительном взаимодействии.75)

Рак толстой кишки

Кофе снижает риск развития колоректального рака, что, по всей видимости, не связано с действием кофеина, поскольку декофеинизированный кофе обладает теми же свойствами.

Реакции с различными системами органов

Глаза

У людей, которые употребляют более 500мг кофеина в день, риск развития эксфолиативной глаукомы или состояния, предшествующего ему (глаукомы поздней стадии) чуть выше, чем тех, кто вообще не пьет кофе или пьет, но в умеренных количествах (125-500мг в день); Относительный Риск (ОР) в первом случае (500мг) составляет 1,66 (по отношению к тем, кто не пьет кофе).

Привыкание, зависимость и отмена

Различия в скорости обмена веществ у людей с разной степенью привыкания (толерантности)

Если говорить о влиянии кофеина на нервную систему, то люди, более-менее привыкшие к нему, говорят, что после приема кофеина становятся менее раздражительными, но также менее внимательными.76) Скачки (вверх) цистолического артериального давления у людей, не привыкших к кофе, не характерны для тех, кто употребляет кофеин постоянно77) (3-6мм ртутного столба). Диастолическое артериальное давление, как правило, повышается на 3мм р.с., но в ходе одного из исследований, участники которого пили кофе на фоне психологического стресса, диастолическое давление у этих людей понизилось на 6 мм р.с. И, тем не менее, далеко не у всех толерантность к скачкам давления под действием кофеина; этого не происходит примерно у 50% людей (их организм не привыкает к кофеину ни спустя 5 дней после начала приема, ни спустя 4 недели. У людей, не привыкших к кофеину, после его приема существенно повышается уровень лактата в головном мозге, чего не скажешь о тех, у кого развилась толерантность к кофеину, и им для восстановления высокого уровня лактата в головном мозге необходимо сделать 1-2-месячный перерыв. Авторы данного эксперимента связывают это с замедлением мозгового кровообращения на фоне ускорения гликолиза. Мозговое кровообращение одинаково замедляется после приема кофеина как у людей, употребляющих его постоянно, так и у тех, кто пьет кофе крайне редко. Кроме того, и у тех, и у других после приема кофеина повышается работоспособность и, как следствие, люди показывают лучшие результаты в забегах на короткие дистанции.78) 12.2. Симптомы отмены После прекращения приема кофеина, в организме человека происходит кратковременный «всплеск» побочных эффектов (своего рода ответная реакция на отмену), который, как правило, длится около 3 дней, после чего организм адаптируется. Некоторые побочные эффекты могут исчезнуть чуть позже/раньше (например, головная боль может сохраняться на протяжении 2-6 дней). Головные боли - это, наверно, самое неприятное последствие отмены кофеина, и связаны они с временным повышением черепно-мозгового давления.79) Выраженность (сила) головных болей прямо пропорциональна ежедневной дозе, с которой человек пытается «слезть»; повышение дозы кофеина приводит к более вильным головным болям. После исключения из рациона кофеина, у человека снижается когнитивная функция, концентрация внимания и способность сфокусироваться на чем-то, при этом человек быстрее устает и чаще чувствует себя вялым и разбитым. Эксперимент (со слепым методом) с руководителями компаний (до начала эксперимента они употребляли, в среднем, 575мг кофеина в день), которые отказались от кофеина, привел к снижению цистолического артериального давления и когнитивной функции по ряду параметров (проявление инициативы, количество принятых решений за 1 час ). И, тем не менее, исключение из рациона кофеина никак не повлияло на результаты управленческого теста высокой сложности. Как мы видим, при отмене кофеина снижаются базовые (изначальные) когнитивные способности, при этом когнитивный потенциал человека не меняется. Отказ от кофеина по-разному сказывается на настроении человека. Некоторые, например, становятся более раздражительными и не уснуть, другие становятся нерасторопными, забывчивыми и невнимательными.80) У большинства людей также снижается производительность (соотношение внимательность и количеству действий в за 1 минуту).

Механизмы отмены

По данным ЭЭГ, после отказа от кофеина в организме резко увеличивается абсолютная мощность (тета и альфа), показатель, который постепенно нормализуется, когда человек возобновляет прием кофеина. Мощные тета- волны вызывают состояние сонливости и вялости. В данном разделе перечислены обобщенные объективные данные, но, конечно же, здесь все сугубо индивидуально. Дискомфорт, связанный с отказом от кофеина, частично нейтрализуется при блокировке NMDA-рецепторов, чему способствует прием таких препаратов, как мемантин и нерамексан. Как уже упоминалось ранее, кофеин деактивирует рецепторы аденозина и ацетилхолина, однако спустя неделю после отмены кофеина, начинается обратный процесс. После исключения кофеина из рациона крыс, они не теряют чувствительность к действию амфетамина и его производных, при этом у них повышается спонтанная активность.

Симптомы толерантности

Кофеин обладает перекрестной толерантностью по отношению к веществам, которые задействуют либо D1, либо D2 - рецепторы допамина, но не к тем препаратам, которые одновременно активируют оба этих рецептора (амфетамины, кокаин, метил - фенидат). Можно ли, употребляя кофеин постоянно, не привыкать к нему? Ученые считают, что можно (речь, конечно, идет о низких дозах). Здесь не лишним будет привести эксперимент с крысами, которым на протяжении определенного времени давали 18,3-27мг/кг кофеина в день, в результате чего они так и не привыкли к нему, в отличие от тех крыс, которым давали 33-57,6мг/кг в день.81)

Механизмы развития толерантности

Со стороны нервной системы (ее возбуждения), толерантность к кофеину - это серьезная проблема, которую простым повышением дозы не решить. Непреодолимый антагонизм кофеина заключается в выравнивании кривой «доза - эффект», а не в переходе на более высокую дозую82) Непреодалимость в данном случае можно охарактеризовать как «неконкурентный антагонизм», поскольку она частично нейтрализует последствия агонизма, не прикрепляясь при этом непосредственно к рецептору. Как вариант, вышеописанное явление может быть связано с интернализацией рецептора или со сменой аллостерического связующего участка или структуры этого рецептора. И, тем не менее, непреодолимость в данном случае имеет прямое отношение к рецептору. А в случае с кофеином, она связана с фенотипом (ярко выраженный эффект от приема кофеина), при этом неизвестно, какой рецептор или белок выступает в роли медиатора данной реакции. Ученые предполагают, что ввиду конкурентного ингибирования (со стороны кофеина) рецепторов аденозина, привыкание так или иначе связано с активацией и пролиферацией этих рецепторов. Основанием для этой теории послужил тот факт, что на фоне приема кофеина количество рецепторов аденозина увеличивается (по отношению к другим рецепторам).83) Данная теория была поставлена под сомнение и вызвала массу критики в свой адрес, поскольку нет никаких предпосылок для снижения антагонистического потенциала кофеина на фоне активации рецептора, кроме того, она не вписывается в кривую «доза - эффект». Сравнивая самопроизвольную деятельность крыс с разной степенью привыкания к кофеину (от «неискушенных» до «пост - толерантных»), ученые пришли к выводу, что несмотря на отсутствие различий в плане возбуждения нервной системы, обе группы рецепторов аденозина одинаково эффективны в плане ликвидации скопления цАМФ (обусловленного действием форсколина), при этом у всех крыс кофеин обладает одинаковым ингибиторным потенциалом в отношении аденозина. Связующая способность кофеина в отношении рецепторов аденозина не изменилась. Кроме того, понятие непреодолимости не относится к этим рецепторам. На сегодняшний день ученые не знают, что же на самом деле вызывает привыкание к кофеину. Мы нисколько не сомневаемся, что толерантность имеет место быть, о чем свидетельствуют различия в принципе действия кофеина у людей, которые практически не употребляют кофеин и у тех, кто употребляет его постоянно, однако точный механизм возникновения данного феномена до сих пор остается для нас загадкой.

Зависимость

Зависимостью называют одно из двух следующих явлений. Лекарственная зависимость - это не что иное, как длительный прием (т.н. «самолечение») психотропного средства, несмотря на потенциальный вред для собственного здоровья и для здоровья окружающих. Физическая зависимость - это прием определенной дозы психотропного препарата, необходимой для поддержания определенной функции организма.

Реакции "биоген - биоген"

L-теанин

Теанин - это аминокислота, которая обладает легким седативным действием. Считается, что между теанином и кофеином существует синергизм в плане повышения интеллектуальных способностей. L-теанин синергически усиливает действие кофеина в плане переключения внимания и повышения бдительности и снижает восприимчивость организма к деструктивному воздействию.84) И, тем не менее, бдительность - это чисто субъективное свойство, которое «ведет себя» непредсказуемо у разных людей и поэтому о явном синергизме в данном случае говорить не приходится, при этом возможны колебания настроения.85) Это связано с тем, что теанин является довольно посредственным ноотропным веществом, но, будучи в совокупности с кофеином, усиливает действие последнего; по некоторым данным, теанин, сам по себе, никак не влияет на вышеописанные реакции. Именно поэтому как невосприимчивость, так и привычка к кофеину приводит к снижению эффективности данной комбинации, поскольку действие теанина проявляется только в сочетании с кофеином. Не приходится говорить о синергизме между L-теанином и кофеином в плане повышения внимания при выполнении длительной монотонной работы. Более того, при добавлении L-теанина к смеси из кофеина и катехинов зеленого чая, жиросжигающее действие данной смеси (у крыс) не усиливается. Механизм данной реакции, по всей видимости, заключается в ослаблении стимулирующего эффекта кофеина (судя по данным ЭЭГ), при этом другие механизмы действия кофеина (не связанные со стимуляцией) продолжают функционировать в обычном режиме, что позволяет с полной уверенностью сказать, что L-теанин выступает в роли модулятора данной реакции. В большинстве ранее описанных исследований, направленных на изучение влияния комбинации L-теанина и кофеина на когнитивную функцию, использовали либо низкие дозы этих веществ (80-100мг L-теанина, 50мг кофеина), либо умеренные (200мг : 200мг - в виде пищевых добавок). Более того, L-теанин ослабляет выраженность побочных эффектов кофеина в плане влияния последнего на сон. Как мы видим, вышеописанная комбинация эффективна повышения избирательного внимания и способности фокусироваться, и по-разному влияет на настроение и общую бдительность. L-теанин смягчает чрезмерное стимулирующее действие кофеина, однако в плане предупреждения и нейтрализации побочных эффектов (в виде повышенной бдительности) он не столь эффективен.

Таурин

Таурин - это второстепенная серосодержащая аминокислота, которую получают из метионина (одной из основных аминокислот). Таурин, наряду с кофеином, добавляют в энергетики. Эксперимент с участием хирургов, страдающих от бессонницы, которым предстояло выполнение хирургического теста, перед которым они приняли смесь из кофеина (150мг) и таурина (2г), привел к более быстрому выполнению задания, однако количество ошибок (по сравнению с выполнением данного теста в отдохнувшем состоянии) от этого меньше не стало. Таурин, как оказалось, лишь незначительно усиливает действие кофеина при выполнении энергоемких заданий (также минимальна разница с плацебо в плане быстроты выполнения задания).

Эфедрин

Кофеин - это одно из трех соединений (два другие - эфедрин и аспирин), отвечающих стандартам ECA . Комбинация эфедрина с кофеином обладает сильным жиросжигающим действием (здесь отчетливо прослеживается мощный синергизм). Многие исследования, посвященные эфедрину, проводились с использованием его в комбинации кофеином в пропорции 25:200мг (эфедрин/кофеин, 3 раза в день). Эта смесь обладает мощным жиросжигающим потенциалом и снижает аппетит, хотя не лишним будет добавить, что по своим свойствам данная комбинация отличается от свойств эфедры (растения, содержащего эфедрин), прием которого небезопасен. Кумулятивный синергизм между кофеином и эфедрином, направленный на сжигание жира, повышает эффективность данной комбинации на 64% (по отношению к предполагаемому аддитивному значению),86) что выливается в двойное усиление действия эфедрина самого по себе (то есть кофеин в синергической паре с эфедрином обладают одинаковой эффективностью с изолированным эфедрином). Данная комбинация вызывает гораздо более мощный выброс адреналина в кровь, чем каждое из этих двух веществ по отдельности, при этом адреналин не только усиливает полезные их свойства (стимуляцию и снижение аппетита), но и усугубляет побочные эффекты. Диетологи настоятельно рекомендуют принимать кофеин в комбинации с эфедрином. Эфедрин практически не влияет на действие кофеина, зато кофеин в разы усиливает действие первого.

Метамфетамин (мет)

В Тайланде и соседних странах смесь кофеина с метом в пропорции 3:1 называют «Я-Ба». Кофеин усиливает стимулирующие свойства мета. Даже в небольшом количестве данная смесь обладает токсичным действием, причем ученые предполагают, что кофеин, который сам по себе нетоксичен, делает мет еще более «ядовитым», чем он есть. В частности, на примере экспериментальных животных ученые установили, что после инъекционного введения 4 доз кофеина (12,5мг/кг) коэффициент выживаемости в течение 24 часов составил 100%, мета (5мг/кг) - 83%, их в комбинации - всего 33%. Ученые предполагают, что механизм данной реакции заключается в усилении выработки допамина и, как следствие, долее активном окислении нейронов (хинонов допамина, гидроксильных радикалов, радикалов супероксида и т.д.), то есть кофеин нейтрализует защитное действие аденозина (направленное против нейротоксичности). Одним словом, кофеин ускоряет трансмиссию допамина, что приводит к токсическому поражению нейронов. Моноамины другой производной амфетамина, MДMA , усиленно активируются под действием кофеина, что порой приводит к развитию тахикардии, перегреванию организма и, как следствие, смертельному исходу. 87) Считается, что даже низкие дозы кофеина (250мг или около того, у экспериментальных животных) существенно усиливают действие таких наркотиков, как кокаин и прочие амфетамины, и, теоретически, любого наркотика, который одновременно агонизирует D1 и D2- рецепторы допамина. С точки зрения теории, в таком взаимодействии нет ничего плохого, однако «губительный» потенциал уличных наркотиков, таких как МДМА и метамфетамин, исключает дальнейший синергизм, поскольку он может привести лишь к снижению порога безопасности и, как следствие, еще большему вреду для организма. Врачи не рекомендуют сочетать наркотики с кофеином.

Алкоголь

Алкоголь, он же этанол или питьевой спирт, вступает в реакцию с кофеином посредством частичного восстановления адекватной оценки происходящего, которая у выпившего человека нарушается. Фактический вред для здоровья при этом не снижается. Данная комбинация лишь притупляет усталость и седативное действие алкоголя, что связано с ингибированием аденозина.88) Кроме того, самый популярный источник кофеина (энергетики) действуют по-другому, то есть синергизм энергетических напитков с алкоголем приводит к прямо противоположным последствиям. Пузырьки газа (энергетики, как правило, газированные) ускоряют всасывание алкоголя в кровь и, как следствие, человек гораздо быстрее пьянеет. Это наталкивает на мысль о том, что комбинация алкоголя с кофеином представляет собой своеобразный вызов социуму, поскольку наряду с частичной нормализацией адекватного восприятия происходящего и «отрезвляющим» действием, человек продолжает напиваться. Любопытно, что интерпретация алкоголя современным обществом (легализация, сексуальное поведение, желание мужчин доминировать, употребление запрещенных наркотиков и игнорирование ремней безопасности) так или иначе связана с кофеином, хотя сама причина этого не ясна.89) В ходе одного (как минимум) эксперимента с крысами, было установлено, что кофеин, который им давали одновременно с алкоголем, уменьшает чувство беспокойства у самцов и, наоборот, делает самок более беспокойными (речь идет пубертатном возрасте).

Катехины зеленого чая

Катехины зеленого чая состоят в частичном синергизме с кофеином или в чем-то хорошо с ним сочетаются. Основной катехин зеленого чая, ЭГКГ, нормализует (снижает) повышенный под действием кофеина уровень катехоламинов (адреналина, норадреналина) в крови. Таким образом, ЭГКГ нормализует повышенное артериальное давление и замедляет ускоренное сердцебиение (побочные эффекты кофеина), вследствие чего человек становится более спокойным. Более того, ЭГКГ эффективно ликвидирует последствия агонизма по отношению к допамину (со стороны многих веществ, включая кофеин и мет), 90) хотя уровень допамина в крови при этом не снижается. В этих исследованиях использовали ЭГКГ и кофеин в дозировках 15 и 30мг/кг, а также 25 и 25мг/кг, соответственно; вещества вводили интраперитонеально. Странно, конечно, ведь ЭГКГ, как известно, является ингибитором катехол - о метилтрансферазы, фермента, расщепляющего катехоламины; по идее, при его ингибировании уровень катехоламинов должен повышаться. И, тем не менее, ЭГКГ также препятствует высвобождению (под действием холинергических нейронов) катехоламинов из надпочечников. Это , последний, механизм находит отражение в данных о том, что комбинация ЭГКГ и кофеина способствует снижению уровня адреналина и норадреналина в крови, не влияя при этом на уровень допамина, который изначально не является продуктом надпочечников.91) Несмотря на это, в вышеупомянутых экспериментах использовали довольно высокую дозу ЭГКГ. Катехины зеленого чая , в целом, обладают низкой биологической доступностью, поэтому высокие дозировки (15 или 30мг/кг массы тела) на практике оказываются неэффективными. Как мы видим, катехины зеленого чая и кофеин состоят в довольно сложных «взаимоотношениях», но суть в том, что, будучи в комбинации, они ослабляют стимулирующее действие кофеина (смягчают пиковую стимуляцию) и действуют в синергизме (умеренно выраженном) в плане сжигания жира.

Пропанолол

Пропанолол принадлежит к классу бета - блокаторов, лекарственных препаратов, действие которых направлено на контроль и нормализацию артериального давления и, как следствие, снижение риска развития заболеваний сердечнососудистой системы у людей с ожирением и нарушением обмена веществ. Приставка «бета» в данном случае относится к бета- адренергическим рецепторам, а ингибиторное действие пропанолола делает данный препарат антагонистом эфедрина. Кофеин и пропанолол во многом являются антагонистами друг другу. Прапанолол делает сперматозоиды менее подвижными, а кофеин (в малых и умеренных дозах) оказывает обратное действие. Кроме того, пропанолол смягчает термогенную ответную реакцию организма на действие жиросжигающих добавок, содержащих кофеин (наряду с катехинами зеленого чая, L-тирозином и капсайцином).

Даншен

Даншен, или шалфей краснокорневищный, это китайское лекарство, которое, по мнению китайцев, благоприятно влияет на сердечнососудистую систему. Активные компоненты даншена, таншионы, ингибируют ферменты CYP1A, расщепляющие кофеин до состояния параксантина и замедляют вымывание кофеина из крови на 11-25%, увеличивая его период полувыведения из организма на 12-16%.92) Таким эффектом обладают 100-200мг/кг в день у крыс («человеческий» эквивалент составляет 16-32мг/кг массы тела). Действие комбинации «даншен + кофеин» спустя 7 дней после приема идентично действию одной таблетке каждого.

Генистеин

Генистеин - это один из двух основных изофлавонов сои (второй - даидзеин). В ходе эксперимента с участием здоровых женщин, которые ежедневно на протяжении 2 недель принимали 1г генистеина, ученые заметили, что данный изофлавон препятствует расщеплению кофеина на 28-51% (при помощи фермента CYP1A2) и на 24-32% (посредством ксантин - оксидазы), при этом на 29-66% больше кофеина расщепляется под действием фермента CYP2A6 (NAT2 в данной реакции не задействуется). При наличии генистеина, кофеин метаболизируется исключительно под действием этих четыре ферментов.

Безопасность и токсичность

Общая токсикология

Принято считать, что 200мкм кофеина в сыворотке обладают токсичным действием. Допустим, спустя 1 час после перорального приема 1мг/кг (массы тела) кофеина его концентрация в сыворотке увеличивается до 5-10мкм, тогда токсичной будет считаться дозировка в пределах 20-40мг/кг массы тела, эквивалентная дозе 1,8-3,6г (для человека весом 200 фунтов).

Кофеин и беременность

Ученые сходятся во мнении, что кофеин представляет потенциальную угрозу для развития плода в утробе матери, и доказательств тому - великое множество. Ученые доказали, что кофеин эффективно усваивается кишечником человека (откуда большая его часть попадает в кровь), однако в организме не предусмотрен плацентарный барьер, который бы защищал плод от действия кофеина, кроме того, у самого зародыша отсутствует гематоэнцефалический барьер.93) Период полувыведения кофеина у взрослого человека составляет 2,5-4,5 часов, тогда как у новорожденных младенцев (в частности, недоношенных) он составляет 75 и 100 часов (чем младше ребенок - тем дольше выводится кофеин). Как мы видим, данных о влиянии кофеина на женщин и их будущих детей в период беременности не достаточно для того, чтобы сделать окончательные выводы. Результаты опытов с крысами не так легко «очеловечить»(перепроектировать на людей). Безусловно, никто не настаивает на полном отказе от кофеина в период беременности, однако в целях безопасности разумнее будет ограничить его потребление, особенно в первый триместр, когда плод наиболее чувствителен и беззащитен.

История

Согласно китайской легенде, китайский император Шеннонг, взошедший на трон около 3000 г. до н.э., случайно стал первооткрывателем чая, обнаружив, что при попадании некоторых листьев в кипящую воду, создается ароматный и восстанавливающий силы напиток. Шеннонг также упоминается в Лу Юй Ча Цзин, известной ранней работе на тему чая. Наиболее ранние достоверные данные о потреблении кофе или знания о кофейном дереве появляются в середине пятнадцатого века, в суфийских монастырях Йеменин в южной Аравии. Из Моча кофе распространился в Египет и в Северную Африку, и к 16-му веку достиг оставшейся части Ближнего Востока, Персии и Турции. С Ближнего Востока кофе распространился в Италию, а затем и в другие страны Европы. Кофейные деревья были завезены голландцами в Ост-Индию и в Америку. Использование ореха колы, также как кофейных зерен и чайного листа, по-видимому, имеет древние корни. Во многих западно-африканских культурах орех жевали, индивидуально или во время церемоний, для восстановления жизненных сил и снижения голода. В 1911 году правительство США изъяло 40 баррелей и 20 бочонков сиропа Coca-Cola в Чаттануга, штат Теннесси, утверждая, что кофеин, содержащийся в напитке, является «вредным для здоровья». Хотя судья вынес решение в пользу Coca-Cola, в 1912 году в Палате представителей США были введены два законопроекта для внесения поправок в закон о чистых продуктах и лекарствах, добавляя кофеин в список продуктов, вызывающих привыкание и в список вредных веществ, обязав производителя помещать информацию об этом на этикетки продукта. Самые ранние свидетельства об использовании какао бобов были обнаружены на остатках древнего горшка майя, датируемого 600 г. до н. э. В Новом Свете, шоколад использовали в виде горького и острого напитка под названием Xocolatl, часто приправленного ванилью, перцем чили и ачиоте. Считалось, что Xocolatl помогает бороться с усталостью, что, вероятно, связано с содержанием в напитке теобромина и кофеина. Шоколад считался предметом роскоши во всей доколумбовой Мезоамерике, и какао-бобы здесь часто использовались в качестве валюты. Xocolatl был завезен в Европу испанцами, и к 1700 году он стал популярным напитком среди европейцев. Испанцы также завезли дерево какао в Вест-Индию и на Филиппины. Какао использовалось в алхимии, и было известно под названием «черный боб». Листья и стебли падуба («рвотный чай») использовались коренными американцами для изготовления чая под названием ASI или «черный напиток». Археологи обнаружили, что доказательства использования этого напитка уходят в далекое прошлое, возможно, до конца архаических времен.

Открытие

В 1819 году немецкий химик Фредлиеб Фердинанд Рунге впервые изолировал относительно чистый кофеин; он назвал его «Kaffebase» (то есть, база, существующая в кофе). Согласно Рунге, он сделал это по велению Иоганна Вольфганга фон Гете. В 1821 году кофеин был изолирован одновременно французским химиком Пьером Жаном Робике и другой парой французских химиков, Пьером-Жозефом Пеллетье и Жозефом Бьенэмэ Кавенту, согласно записям шведского химика Йонса Иакова Берцелиуса. Кроме того, Берцелиус заявил, что французские химики сделали свои открытия независимо от Рунге или друг от друга. Однако, Берцелиус позднее признал приоритет Рунге в экстракции кофеина, заявив: «Тем не менее, на данный момент, Рунге описал тот же метод и назвал кофеин Caffeebase на год раньше, чем Робике, которому обычно приписывается открытие этого вещества, поскольку тот сделал первое общественное заявление об этом открытии на заседании Медицинского Общества в Париже». В статья Пеллетье термин «кофеин» впервые был использован в печати. Это подтверждает запись Берцелиуса:

  "Кофеин, существительное (женского рода). Кристаллизующееся вещество, обнаруженное в [[кофе-кофейные_зерна|кофе]] в 1821 году г-ном Робике. В это же время, при поиске хинина в [[кофе-кофейные_зерна|кофе]] (поскольку [[кофе-кофейные_зерна|кофе]], по мнению нескольких врачей, обладал жаропонижающими свойствами, и потому считался принадлежащим к тому же семейству, что и дерево хина [хинин]), г-да Пеллетье и Кавенту обнаружили кофеин; но, поскольку их исследование имело другую цель и в конечном счете не было завершено, они оставили приоритет по этому вопросу г-ну Робике. Неизвестно, почему г-н Робике не опубликовал анализа [[кофе-кофейные_зерна|кофе]], который он прочитал в Медицинском Обществе". 

Робике был одним из первых ученых, которому удалось изолировать и описать свойства чистого кофеина, а Пеллетье был первым, кому удалось выполнить элементный анализ кофе. В 1827 году М. Одри изолировал «теин» из чая, однако Малдер и Карл Джобст позже доказали, что на самом деле это был кофеин. В 1895 году немецкий химик Герман Эмиль Фишер (1852-1919) впервые синтезировал кофеин из сырья (то есть, осуществил «полный синтез»), а два года спустя он также вывел структурную формулу соединения. Частично за эту работу Фишер был удостоен Нобелевской премии в 1902 году.

Законность

Поскольку кофеин является психоактивным веществом, его оборот в некоторых странах регулируется. В Соединенных Штатах, FDA ограничивает продажу напитков, содержащих менее 0,02% кофеина. Исторически сложилось так, что кофе и, таким образом, кофеин, были незаконными для некоторых классов в Мекке в 16-м веке, и в Османской Империи. Карл II пытался запретить его в Англии в 1676 году, а Фридрих II Прусский запретил его в 1777 году. Кофе был запрещен в Швеции в 1756-1769, 1794-1796, 1799-1802 и 1817-1823 годах. Запреты на кофе часто имели религиозные, экономические или политические причины, и не основываясь на попытках улучшить благосостояние населения.

Религия

Некоторые адвентисты седьмого дня, приверженцы Церкви Бога (Восстановления), и Христианской Науки отказываются от потребления кофеина. Некоторые религиозные учения указывают на то, что человеку не следует употреблять немедицинские психоактивные вещества, или вещества, которые вызывают привыкание. Церковь Иисуса Христа Святых Последних Дней говорит о напитках, содержащих кофеин, следующее: «относительно Кока-Колы, Церковь никогда официально не занимала позиции по этому вопросу, однако лидеры Церкви советовали, и мы теперь особенно советуем, не употреблять напитки, содержащие вредные вещества, вызывающие привыкание. Следует избегать использования любого напитка, содержащего ингредиенты, вредные для организма». Гаудия вайшнавы обычно также воздерживаются от потребления кофеина, поскольку предполагается, что это вещество «застилает рассудок» и чрезмерно стимулирует чувства. Чтобы начать ученичество под руководством гуру, человек должен отказаться от употребления кофеина, алкоголя, никотина или других препаратов, по крайней мере, в течение года. Люди, которые воздерживаются от употребления кофеина, по религиозным или другим соображениям, могут вместо этого использовать заменитель. Напитки с кофеином широко употребляются в мусульманском мире сегодня; в 16 веке некоторые мусульманские власти предпринимали безуспешные попытки запретить кофе как «опьяняющий напиток».

Другие организмы

Другие животные

Являясь безопасным для человека, кофеин значительно более токсичен для различных животных, таких как собаки и птицы. Повышенная токсичность кофеина у некоторых животных, по крайней мере, частично объясняется более низкой способностью метаболизировать соединение. Кофеин также оказывает существенное влияние на моллюсков, различных насекомых и пауков.

Микробы

Pseudomonas putida CBB5 могут существовать за счет чистого кофеина и расщепляют кофеин на углекислый газ и аммиак.

Доступность

Кофеин в виде таблеток отпускается из аптек для лечения заболеваний, сопровождающихся угнетением ЦНС, функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем, спазмов сосудов головного мозга, снижения умственной и физической работоспособности, сонливости.

:Tags

Читать еще: Висмут (висмута субгаллат) , Глютамин , Ревматоидный артрит , Риталин (Метилфенидат) , Триптофан ,

Список использованной литературы:


1) Womack CJ, et al The influence of a CYP1A2 polymorphism on the ergogenic effects of caffeine . J Int Soc Sports Nutr. (2012)
2) Barone JJ, Roberts HR Caffeine consumption . Food Chem Toxicol. (1996)
3) Knight CA, Knight I, Mitchell DC Beverage caffeine intakes in young children in Canada and the US . Can J Diet Pract Res. (2006)
4) Gummadi SN, Bhavya B, Ashok N Physiology, biochemistry and possible applications of microbial caffeine degradation . Appl Microbiol Biotechnol. (2012)
5) Heritability and Genetic Covariation of Sensitivity to PROP, SOA, Quinine HCl, and Caffeine
6) Caffeine Identification, Differentiation of Synthetic and Natural Caffeine
7) Diepvens K, Westerterp KR, Westerterp-Plantenga MS Obesity and thermogenesis related to the consumption of caffeine, ephedrine, capsaicin, and green tea . Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. (2007)
8) Liguori A, Hughes JR, Grass JA Absorption and subjective effects of caffeine from coffee, cola and capsules . Pharmacol Biochem Behav. (1997)
9) [The influence of coffee and caffeine on gastrin and acid secretion in man (author's transl)
10) Magkos F, Kavouras SA Caffeine use in sports, pharmacokinetics in man, and cellular mechanisms of action . Crit Rev Food Sci Nutr. (2005)
11) Cox GR, et al Effect of different protocols of caffeine intake on metabolism and endurance performance . J Appl Physiol. (2002)
12) Fredholm BB, et al Actions of caffeine in the brain with special reference to factors that contribute to its widespread use . Pharmacol Rev. (1999)
13) Crozier TW, et al Espresso coffees, caffeine and chlorogenic acid intake: potential health implications . Food Funct. (2012)
14) Kashuba AD, et al Quantitation of three-month intraindividual variability and influence of sex and menstrual cycle phase on CYP1A2, N-acetyltransferase-2, and xanthine oxidase activity determined with caffeine phenotyping . Clin Pharmacol Ther. (1998)
15) Caubet MS, et al Analysis of urinary caffeine metabolites by HPLC-DAD: the use of metabolic ratios to assess CYP1A2 enzyme activity . J Pharm Biomed Anal. (2002)
16) Collomp K, et al Effects of moderate exercise on the pharmacokinetics of caffeine . Eur J Clin Pharmacol. (1991)
17) Ståhle L, Arner P, Ungerstedt U Drug distribution studies with microdialysis. III: Extracellular concentration of caffeine in adipose tissue in man . Life Sci. (1991)
18) Kendler KS, et al Genetic and environmental influences on alcohol, caffeine, cannabis, and nicotine use from early adolescence to middle adulthood . Arch Gen Psychiatry. (2008)
19) Djordjevic N, et al Induction of CYP1A2 by heavy coffee consumption is associated with the CYP1A2 -163C>A polymorphism . Eur J Clin Pharmacol. (2010)
20) Begas E, et al In vivo evaluation of CYP1A2, CYP2A6, NAT-2 and xanthine oxidase activities in a Greek population sample by the RP-HPLC monitoring of caffeine metabolic ratios . Biomed Chromatogr. (2007)
21) Tantcheva-Poór I, et al Estimation of cytochrome P-450 CYP1A2 activity in 863 healthy Caucasians using a saliva-based caffeine test . Pharmacogenetics. (1999)
22) Parsons WD, Neims AH Effect of smoking on caffeine clearance . Clin Pharmacol Ther. (1978)
23) Arnaud MJ The pharmacology of caffeine . Prog Drug Res. (1987)
24) Comparative metabolic disposition of {1-Me14C}caffeine in rats, mice, and Chinese hamsters
25) Zhang M, et al Role of CBP and SATB-1 in aging, dietary restriction, and insulin-like signaling . PLoS Biol. (2009)
26) Reinders A, et al Saccharomyces cerevisiae cAMP-dependent protein kinase controls entry into stationary phase through the Rim15p protein kinase . Genes Dev. (1998)
27) Huang ZL, Urade Y, Hayaishi O The role of adenosine in the regulation of sleep . Curr Top Med Chem. (2011)
28) de Ligt RA, IJzerman AP Intrinsic activity at adenosine A1 receptors: partial and inverse agonism . Curr Pharm Des. (2002)
29) Van Dort CJ, Baghdoyan HA, Lydic R Adenosine A(1) and A(2A) receptors in mouse prefrontal cortex modulate acetylcholine release and behavioral arousal . J Neurosci. (2009)
30) Conlay LA, et al Caffeine alters plasma adenosine levels . Nature. (1997)
31) Bach-Rojecky L Analgesic effect of caffeine and clomipramine: a possible interaction between adenosine and serotonin systems . Acta Pharm. (2003)
32) Carter AJ Hippocampal noradrenaline release in awake, freely moving rats is regulated by alpha-2 adrenoceptors but not by adenosine receptors . J Pharmacol Exp Ther. (1997)
33) Conde SV, et al Chronic caffeine intake decreases circulating catecholamines and prevents diet-induced insulin resistance and hypertension in rats . Br J Nutr. (2012)
34) Powell KR, Holtzman SG Lack of NMDA receptor involvement in caffeine-induced locomotor stimulation and tolerance in rats . Pharmacol Biochem Behav. (1998)
35) Carter AJ, et al Caffeine enhances acetylcholine release in the hippocampus in vivo by a selective interaction with adenosine A1 receptors . J Pharmacol Exp Ther. (1995)
36) Garrett BE, Holtzman SG Caffeine cross-tolerance to selective dopamine D1 and D2 receptor agonists but not to their synergistic interaction . Eur J Pharmacol. (1994)
37) Holtzman SG CGS 15943, a nonxanthine adenosine receptor antagonist: effects on locomotor activity of nontolerant and caffeine-tolerant rats . Life Sci. (1991)
38) Garrett BE, Holtzman SG The effects of dopamine agonists on rotational behavior in non-tolerant and caffeine-tolerant rats . Behav Pharmacol. (1995)
39) Shi D, et al Effects of chronic caffeine on adenosine, dopamine and acetylcholine systems in mice . Arch Int Pharmacodyn Ther. (1994)
40) Revelle W, Amaral P, Turriff S Introversion/extroversion, time stress, and caffeine: effect on verbal performance . Science. (1976)
41) Extraversion and dopamine: Individual differences in response to changes in dopaminergic activity as a possible biological basis of extraversion
42) Svenningsson P, Nairn AC, Greengard P DARPP-32 mediates the actions of multiple drugs of abuse . AAPS J. (2005)
43) Dawkins L, et al Expectation of having consumed caffeine can improve performance and mood . Appetite. (2011)
44) Sigmon SC, et al Caffeine withdrawal, acute effects, tolerance, and absence of net beneficial effects of chronic administration: cerebral blood flow velocity, quantitative EEG, and subjective effects . Psychopharmacology (Berl). (2009)
45) Caffeine withdrawal, acute effects, tolerance, and absence of net beneficial effects of chronic administration: cerebral blood flow velocity, quantitative EEG and subjective effects
46) Watson J, Deary I, Kerr D Central and peripheral effects of sustained caffeine use: tolerance is incomplete . Br J Clin Pharmacol. (2002)
47) Alsene K, et al Association between A2a receptor gene polymorphisms and caffeine-induced anxiety . Neuropsychopharmacology. (2003)
48) Grondin R, et al Antiparkinsonian effect of a new selective adenosine A2A receptor antagonist in MPTP-treated monkeys . Neurology. (1999)
49) Sääksjärvi K, et al Prospective study of coffee consumption and risk of Parkinson's disease . Eur J Clin Nutr. (2008)
50) Xu K, et al Caffeine's neuroprotection against 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine toxicity shows no tolerance to chronic caffeine administration in mice . Neurosci Lett. (2002)
51) Nehlig A Are we dependent upon coffee and caffeine? A review on human and animal data . Neurosci Biobehav Rev. (1999)
52) Quarta D, et al Opposite modulatory roles for adenosine A1 and A2A receptors on glutamate and dopamine release in the shell of the nucleus accumbens. Effects of chronic caffeine exposure . J Neurochem. (2004)
53) Wang S, Noh SK, Koo SI Epigallocatechin gallate and caffeine differentially inhibit the intestinal absorption of cholesterol and fat in ovariectomized rats . J Nutr. (2006)
54) Varani K, et al Caffeine intake induces an alteration in human neutrophil A2A adenosine receptors . Cell Mol Life Sci. (2005)
55) Habitual Coffee Consumption and Risk of Heart Failure: A Dose-Response Meta-Analysis
56) Pizziol A, et al Effects of caffeine on glucose tolerance: a placebo-controlled study . Eur J Clin Nutr. (1998)
57) Thong FS, et al Caffeine-induced impairment of insulin action but not insulin signaling in human skeletal muscle is reduced by exercise . Diabetes. (2002)
58) Rodriguez de Sotillo DV, Hadley M, Sotillo JE Insulin receptor exon 11+/- is expressed in Zucker (fa/fa) rats, and chlorogenic acid modifies their plasma insulin and liver protein and DNA . J Nutr Biochem. (2006)
59) Pedersen DJ, et al High rates of muscle glycogen resynthesis after exhaustive exercise when carbohydrate is coingested with caffeine . J Appl Physiol. (2008)
60) Natella F, Scaccini C Role of coffee in modulation of diabetes risk . Nutr Rev. (2012)
61) Huxley R, et al Coffee, decaffeinated coffee, and tea consumption in relation to incident type 2 diabetes mellitus: a systematic review with meta-analysis . Arch Intern Med. (2009)
62) Acheson KJ, et al Caffeine and coffee: their influence on metabolic rate and substrate utilization in normal weight and obese individuals . Am J Clin Nutr. (1980)
63) Caffeine: a double-blind, placebo-controlled study of its thermogenic, metabolic, and cardiovascular effects in healthy volunteers
64) Poehlman ET, et al Influence of caffeine on the resting metabolic rate of exercise-trained and inactive subjects . Med Sci Sports Exerc. (1985)
65) Westerterp-Plantenga MS, Lejeune MP, Kovacs EM Body weight loss and weight maintenance in relation to habitual caffeine intake and green tea supplementation . Obes Res. (2005)
66) Are methylxanthine effects due to antagonism of endogenous adenosine?
67) González-Badillo JJ, Sánchez-Medina L Movement velocity as a measure of loading intensity in resistance training . Int J Sports Med. (2010)
68) Astorino TA, et al Minimal effect of acute caffeine ingestion on intense resistance training performance . J Strength Cond Res. (2011)
69) Schneiker KT, et al Effects of caffeine on prolonged intermittent-sprint ability in team-sport athletes . Med Sci Sports Exerc. (2006)
70) Beaven CM, et al Dose effect of caffeine on testosterone and cortisol responses to resistance exercise . Int J Sport Nutr Exerc Metab. (2008)
71) Lucero J, et al Early follicular phase hormone levels in relation to patterns of alcohol, tobacco, and coffee use . Fertil Steril. (2001)
72) Lovallo WR, et al Caffeine stimulation of cortisol secretion across the waking hours in relation to caffeine intake levels . Psychosom Med. (2005)
73) Laurent D, et al Effects of caffeine on muscle glycogen utilization and the neuroendocrine axis during exercise . J Clin Endocrinol Metab. (2000)
74) Lovallo WR, et al Cortisol responses to mental stress, exercise, and meals following caffeine intake in men and women . Pharmacol Biochem Behav. (2006)
75) Song F, Qureshi AA, Han J Increased caffeine intake is associated with reduced risk of Basal cell carcinoma of the skin . Cancer Res. (2012)
76) Zwyghuizen-Doorenbos A, et al Effects of caffeine on alertness . Psychopharmacology (Berl). (1990)
77) Myers MG, Reeves RA The effect of caffeine on daytime ambulatory blood pressure . Am J Hypertens. (1991)
78) Woolf K, Bidwell WK, Carlson AG Effect of caffeine as an ergogenic aid during anaerobic exercise performance in caffeine naïve collegiate football players . J Strength Cond Res. (2009)
79) Jones HE, et al Caffeine withdrawal increases cerebral blood flow velocity and alters quantitative electroencephalography (EEG) activity . Psychopharmacology (Berl). (2000)
80) Goldstein A, Kaizer S, Whitby O Psychotropic effects of caffeine in man. IV. Quantitative and qualitative differences associated with habituation to coffee . Clin Pharmacol Ther. (1969)
81) Gasior M, et al Changes in the ambulatory activity and discriminative stimulus effects of psychostimulant drugs in rats chronically exposed to caffeine: effect of caffeine dose . J Pharmacol Exp Ther. (2000)
82) Vauquelin G, et al New insights in insurmountable antagonism . Fundam Clin Pharmacol. (2002)
83) Chronic caffeine alters the density of adenosine, adrenergic, cholinergic, GABA, and serotonin receptors and calcium channels in mouse brain
84) Bryan J Psychological effects of dietary components of tea: caffeine and L-theanine . Nutr Rev. (2008)
85) Kelly SP, et al L-theanine and caffeine in combination affect human cognition as evidenced by oscillatory alpha-band activity and attention task performance . J Nutr. (2008)
86) Astrup A, et al Thermogenic synergism between ephedrine and caffeine in healthy volunteers: a double-blind, placebo-controlled study . Metabolism. (1991)
87) Camarasa J, Pubill D, Escubedo E Association of caffeine to MDMA does not increase antinociception but potentiates adverse effects of this recreational drug . Brain Res. (2006)
88) Liguori A, Robinson JH Caffeine antagonism of alcohol-induced driving impairment . Drug Alcohol Depend. (2001)
89) Miller KE Energy drinks, race, and problem behaviors among college students . J Adolesc Health. (2008)
90) Park KS, et al (-)-Epigallocatechin-3-O-gallate (EGCG) reverses caffeine-induced anxiogenic-like effects . Neurosci Lett. (2010)
91) Lim DY, et al Comparison of green tea extract and epigallocatechin gallate on blood pressure and contractile responses of vascular smooth muscle of rats . Arch Pharm Res. (2003)
92) Wang X, Yeung JH Effects of the aqueous extract from Salvia miltiorrhiza Bunge on caffeine pharmacokinetics and liver microsomal CYP1A2 activity in humans and rats . J Pharm Pharmacol. (2010)
93) Tanaka H, et al Caffeine and its dimethylxanthines and fetal cerebral development in rat . Brain Dev. (1984)
  • Поддержите наш проект - обратите внимание на наших спонсоров:

  • Отправить "Кофеин" в LiveJournal
  • Отправить "Кофеин" в Facebook
  • Отправить "Кофеин" в VKontakte
  • Отправить "Кофеин" в Twitter
  • Отправить "Кофеин" в Odnoklassniki
  • Отправить "Кофеин" в MoiMir
  • Отправить "Кофеин" в Google
  • Отправить "Кофеин" в myAOL
кофеин.txt · Последние изменения: 2016/03/17 23:42 — nataly