Как кофеин действует на организм человека
Кофеин по праву считается одним из лучших природных стимуляторов. Он снижает чувство усталости, повышает внимание и улучшает настроение. Основные источники этого вещества – кофе, чай, мате и шоколад.
Как кофеин действует на человеческий организм? Сколько кофе или чая в день не нанесут вреда? Можно ли «отравиться» кофеином? Разбираемся.
Почему кофеин «бодрит»?
Во-первых, попадая в организм, кофеин имитирует нейрогормон аденозин, который замедляет нервные импульсы и вызывает сонливость. Кофеин блокирует рецепторы аденозина в головном мозге и других органах, не позволяя этому веществу с ними связываться.
Таким образом, он подавляет расслабление, повышает внимание и скорость реакции.
Во-вторых, кофеин стимулирует выделение гормона адреналина, который увеличивает частоту сердечных сокращений и повышает давление, а также увеличивает приток крови к мышцам и провоцирует поступление в кровь глюкозы из ее депо в печени.
В-третьих, кофеин повышает уровень нейрогормона дофамина в мозге. Это вещество ответственно за чувство благополучия и счастья. Именно ощущение бодрости и подъема после хорошей чашечки кофе является причиной возникновения привыкания к кофеину.
Кофеин: где и сколько
Рассказываем, где искать кофеин, от чего зависит его содержание в продуктах и как подсчитать, сколько кофеина вы потребляете ежедневно.
Может ли кофеин помочь протрезветь?
Согласно распространенному мифу, кофеин – не только сильное тонизирующее средство, но и вещество, способное бороться с последствием употребления алкоголя.
Ученые доказали, что этот миф не соответствует действительности: протрезветь с помощью кофеиносодержащих напитков невозможно, а навредить своему организму – легко.
Поскольку кофеин создает иллюзию бодрости, а алкоголь снижает внимание и критичность к собственным поступкам, сочетание этих веществ способно толкнуть нетрезвого человека на необдуманные поступки: вождение автомобиля, прогулки по морозу в легкой одежде, конфликты с окружающими.
Кроме того, бодрящее действие кофеина не позволяет человеку адекватно оценивать степень своего опьянения и продолжать прием алкоголя. Это может привести к серьезному отравлению.
Когда кофеин безопасен?
Для большинства людей безопасная для здоровья ежедневная доза кофеина – 300 мг. Это эквивалент трех небольших чашек крепкого кофе.
Однако не стоит забывать, что уровень содержания кофеина в разных сортах чая, кофе и шоколада может различаться.
Кроме того, у некоторых людей наблюдается повышенная чувствительность к кофеину. Уже 100 мг этого вещества может вызвать у них неприятные симптомы передозировки.
Летальная доза кофеина составляет от 10 до 20 г. Однако умереть от злоупотребления кофеином достаточно трудно. Чтобы убить человека весом около 70 кг таким изощренным способом, потребуется угостить его сразу 100 чашками кофе.
Когда кофеина слишком много?
Симптомы передозировки кофеина довольно легко распознать. Они включают:
учащенное сердцебиение
повышенную тревожность
бессонницу
диарею
учащенное мочеиспускание
головокружение
спазмы в желудке и кишечнике
прилив крови к лицу
жажду
тошноту
головные боли
Симптомы повышенной чувствительности к кофеину очень похожи на те, что возникают при его передозировке.
Внимание: они могут наступить при употреблении продуктов даже с небольшим содержанием этого вещества – например, шоколада!
Что повышает чувствительность к кофеину?
С возрастом чувствительность к кофеину увеличивается.
Женщины более чувствительны к кофеину, чем мужчины.
Сердечно-сосудистые заболевания увеличивают восприимчивость к действию кофеина.
Нерегулярное потребление кофеина. Чем реже человек употребляет напитки, богатые кофеином, тем чувствительнее он к этому веществу.
Взаимодействие с медицинскими препаратами. О сочетаемости лекарства с кофеином обычно написано в инструкции по применению.
Пониженный вес увеличивает чувствительность к кофеину.
Кофеин – это наркотик?
Кофеин – это стимулятор, который может вызывать привыкание, если регулярно потреблять его в избыточном количестве. Это вещество нередко называют «самым популярным легальным наркотиком в мире».
Резкое прекращение употребление кофеиносодержащих напитков способно вызвать синдром отмены
Как правило, чем больше кофеина потребляет человек, тем выше у него шансы на развитие неприятных симптомов, вызванных его отсутствием.
Первые признаки «кофейной абстиненции» начинаются через 12–14 часов после последней чашки кофе или энергетического напитка.
Отказ от кофе: личный опыт
Симптомы синдрома отмены кофеина
озноб
снижение внимания
депрессивное настроение
сложности с концентрацией внимания
запор
сонливость
головные боли
раздражительность
боль в мышцах
Появление подобных симптомов означает, что вы пьете слишком много кофеиносодержащих напитков, и у вашего организма развилась зависимость. В таком случае специалисты рекомендуют существенно снизить ежедневные дозы кофеина или отказаться от него совсем.
Самое важное
Кофеин – это природный стимулятор, который позволяет взбодриться и избавиться от сонливости. Однако при превышении безопасной дозы кофеина могут появиться симптомы его передозировки, а также развиться привыкание к этому веществу. Кофеин
Кофеин – это природное химическое соединение, содержащееся в продуктах растительного происхождения, напитках и некоторых лекарствах.
Есть у кофеина и аналоги, которые скрываются под именами теин, матеин, гуаранин и теобромин.
Давайте выясним, где можно обнаружить кофеин, от чего зависит его содержание в продуктах и как подсчитать, сколько кофеина вы потребляете ежедневно.
Где содержится кофеин?
Это вещество содержат около 60 различных видов растений и продуктов из них, которые часто используются в качестве пищевых добавок и компонентов для лекарственных препаратов. Например, экстракты матэ и гуараны, входящие в популярные БАДы, содержат кофеин.
Личный опыт
Могу – поделиться личным опытом отказа от кофе.
Кроме того, кофеин добавляют в колу и энергетические напитки.
Синтезированный кофеин есть в лекарствах – как правило, от головной боли или простуды.
И все-таки, наиболее традиционный источник кофеина в рационе современного человека – это кофе и чай.
От чего зависит содержание кофеина в кофе?
Сорт кофе. Кофе сорта Робуста, который используется в растворимых типах кофе, содержит в два раза больше кофеина, чем сорт Арабика – наиболее распространенный тип кофейных зерен на мировом рынке.
Так, в чашечке эспрессо сорта Робуста объемом около 170 г содержится до 200 мг кофеина. В аналогичной чашечке Арабики – около 110 мг.
Обжарка. Многие считают, что кофе темной обжарки крепче, поскольку имеет более выраженный вкус и аромат. Однако в сильно обжаренных зернах кофеина меньше, поскольку длительная обработка при высокой температуре разрушает молекулы этого вещества.
Помол. Различные способы приготовления кофе требуют разной степени измельчения кофейных зерен. Например, для приготовления кофе по-турецки требуется смолоть кофе практически в пыль, а для капельной кофеварки или пресса кофе мелется достаточно крупно.
Обратите внимание, что чем мельче помол кофе, тем больше кофеина будет в готовом продукте, поскольку из мелких частиц содержащиеся в них вещества проще вымываются водой.
Время варки. Чем дольше готовится кофе, тем выше будет в нем уровень кофеина. Например, кофе из пресса, настаивающийся в течение длительного времени, содержит больше кофеина, чем мгновенно приготовленный при помощи пара ристретто.
От чего зависит содержание кофеина в чае?
Чая без кофеина не бывает. Кофе можно полностью освободить от содержания этого вещества. Однако в любом сорте настоящего чая: как черного, так и зеленого – будет содержаться кофеин.
Тип чая. Сорта чаев различаются по содержанию кофеина. Больше всего этого вещества в черных чаях: чашка объемом 200 г содержит от 60 до 85 мг кофеина. Второе место уверенно занимают белые чаи: в чашке аналогичного объема содержится до 75 мг этого вещества. В чашке обычного зеленого чая – от 30 до 60 мг кофеина.
Сорт чая.
Дешевые сорта чая, состоящие из перемолотых или дробленых листьев, упакованных в заварочные пакетики, позволяют получить напиток, содержащий больше кофеина, чем чай из целых листьев.
Кроме того, чай, приготовленный из верхних молодых листиков и чайных почек, также более богат кофеином, чем сорта чая из «старых» листьев.
Между прочим, скрученные листочки высвобождают кофеин медленнее, чем обычные.
Температура заваривания.
Содержание кофеина в чашке готового чая в большей степени зависит не от сорта чая, а от способа его заварки. Например, если заваривать зеленый чай водой, остывшей до 70–80 градусов, содержание кофеина в напитке будет ниже, чем в заваренном кипятком, поскольку настой (количество выделившихся в воду экстрактивных веществ) будет не слишком крепким. Аналогичное правило действует и для черного чая.
Холодные чаи. Сладкие бутилированные чаи тоже содержат кофеин. Он образуется при заварке чая или добавляется дополнительно. В среднем в таких напитках можно найти от семи до 15 мг кофеина на 100 г.
Кофе и белизна зубов
Частое употребление кофе и кофейных напитков делает зубную эмаль желтой. Узнайте, как сохранить белизну зубов, если вы не мыслите свой день без чашечки кофе.
Сколько кофеина в сладостях и напитках?
В различных видах колы содержится от 15 до 20 мг кофеина на 100 г.
Стандартная банка энергетика (230 г) поставляет от 70 до 300 мг кофеина. При покупке этого напитка обязательно изучите состав – производитель должен указывать содержание кофеина в своем продукте.
Чашка какао объемом 200 г содержит около 20 мг кофеина.
Долька черного шоколада весом около 30 г – 20 мг кофеина.
Долька молочного шоколада весом около 20 г – шесть мг кофеина.
белый шоколад кофеин не содержит.
Самое важное
Обычно человек получает кофеин, употребляя такие распространенные напитки, как чай и кофе. Содержание этого вещества в продукте зависит от его сорта и способа приготовления.
как это работает? / Хабр
Кофеин: как это работает
Привет, мы решили подготовить серию статей про то, как работают разные ноотропные ингредиенты – нас часто спрашивают об этом, а найти качественную информацию не так уж и просто. Если такой формат будет интересен подписчикам Хабра, будем делать ещё.
Начнем с кофеина – наверное, про него в современном мире не слышал только совсем глухой. Кто-то им злоупотребляет, кто-то избегает, но мало кто понимает, как же он действительно работает. Рассказываем.
С кофеином в обычной жизни мы сталкиваемся постоянно, даже если не задумываемся об этом – в кофе, чае, шоколаде, напитках-энергетиках и в виде БАДов.
Бодрящий эффект – визитная карточка кофеина, но на уровне физиологии это вещество работает более глубоко, действуя на многие системы организма: нервную, сердечно-сосудистую, дыхательную, выделительную и желудочно-кишечный тракт. Поэтому важно правильно подбирать дозировку, и тогда мы получим только приятные бонусы в виде уменьшения сонливости и роста работоспособности.
Как работает
Кофеин относится к классу алкалоидов, фармакологические действия вещества – аналептическое, кардиотоническое, психостимулирующее. Проще говоря, он оказывает прямое действие на легкие, сердце и мозг.
При его приеме со стороны нервной системы происходит усиление процессов возбуждения – то есть мы ощущаем повышение умственной и физической работоспособности, время наших реакций на окружающую среду сокращается, мы становимся быстрее, собраннее и бодрее. На уровне дыхательной системы происходит учащение и углубление дыхания, со стороны желудочно-кишечного тракта стимулируется секреция желез желудка.
Также кофеин обладает мочегонным действием, однако в умеренных дозах он не вызывает обезвоживания организма.
Наиболее очевидна, пожалуй, реакция сердечно-сосудистой системы – учащается пульс, повышается артериальное давление (что уже является положительным эффектом для гипотоников). Эта же система быстрее всего покажет, что мы переборщили с количеством кофеина – в этом случае может появиться тахикардия и повышение давления выше нормальных значений.
Кроме того, кофеин оказывает прямое действие на нейромедиаторы и некоторые важные гормоны. И вот как это происходит:
Аденозин
Нейромедиатор аденозин – первый, о котором стоит сказать, поскольку механизм работы кофеина связан с ним напрямую. Аденозин участвует в биохимических процессах организма, запускаясь при утомлении, его концентрация увеличивается при длительном бодрствовании и уменьшается после сна. За счет сходства их молекулярной структуры кофеин вступает в игру и выключает эту реакцию, блокируя рецепторы аденозина в головном мозге и других органах.
Именно за счет потери связи аденозина с рецепторами и работает наш герой. Расслабление подавляется, внимание и скорость реакций увеличиваются – и где-то здесь практически появляется второе дыхание.
Уровень аденозина увеличивается, когда мы долго бодрствуем, и уменьшается, когда отдыхаем. Кофеин блокирует аденозиновые рецепторы. Получается, что кофеин просто выключает возможность организма чувствовать усталость.
Адреналин
При употреблении кофеина начинает расти уровень гормона стресса – адреналина. Он отвечает за прилив крови к сердцу и головному мозгу, а это и нужно в момент стресса и опасности – быстро реагировать, хорошо соображать и активно действовать физически. Есть данные, что концентрация адреналина у молодых людей после приема кофеина достигает 500 %. Мы думаем и действуем быстрее, потому что кофеин начинает действовать на стимулирующие гормоны.
При этом уровень адреналина не только растет сам, но и активизирует за счет стимулирования надпочечников выработку другого гормона, кортизола, который тоже всегда участвует в стрессовых реакциях.
Тем самым усиливается собственное действие кофеина и увеличивается устойчивость человека к стрессу в целом.
Адреналин заставляет организм мобилизоваться для устранения угрозы. Кофеин повышает его уровень, отсюда и известный бодрящий эффект.
Кортизол
Этот гормон имеет схожий с адреналином эффект, в обычном режиме преимущественно вырабатывается утром, давая нашему организму команду идти и совершать подвиги. А вот когда естественный пик содержания кортизола идет на спад, поддержать его можно с помощью кофеина.
После 12 часов дня кортизол уходит на покой, так что послеобеденная чашка кофе действительно придает нам бодрости на вторую половину дня.
Интересно, что есть взаимосвязь выработки кортизола после приема кофеина с тренировками, наиболее высокие значения этого гормона при приеме кофеина будут при физической нагрузке. При интеллектуальной деятельности с параллельным употреблением кофеина подъем концентрации кортизола будет меньше.
Уровень кортизола напрямую связан с нашей активностью в течение дня.
Кофеин увеличивает его, за счет чего продлевается время эффективности.
Тестостерон
Один из самых известных гормонов, вырабатывается и у мужчин, и у женщин. Имеет огромное значение, берет на себя буквально все: влияет на половое влечение, настроение, распределение мышечной массы и жировой ткани. Тестостерон снижает утомляемость и имеет свойство повышать мотивацию к действию.
Согласно исследованиям, у кофеина есть влияние на рост тестостерона. Больший эффект при этом отмечается при занятиях спортом, когда прием вещества был перед тренировкой. В этом случае кофеин влияет на физическую выносливость во время выполнения силовых и анаэробных упражнений. Такой эффект кофеина хорошо известен и широко используется в предтренировочных комплексах.
Уровень тестостерона при приеме кофеина будет повышаться, но в основном это скажется на физических нагрузках.
Сколько пить
Посмотрев на механизм действия кофеина, закономерно возникает вопрос дозирования – сколько же стоит употребить, чтобы получить все хорошее и без негативных последствий.
Регистр лекарственных средств России считает допустимой дозу в 300 мг вещества на взрослого человека, это эквивалент 4 чашек по 150 мл натурального кофе. Департамент сельского хозяйства США предлагает ориентироваться на следующие показатели содержания кофеина в напитках:
Содержание кофеина в самых распространенных напитках
Напиток | Объем, мл | Содержание кофеина, мг |
|
Американо | 355 | 150 |
|
Сваренный кофе | 237 | 92 |
|
Растворимый кофе | 237 | 63 |
|
Черный чай завариваемый | 237 | 47 |
|
Зеленый чай завариваемый | 237 | 28 |
|
Кока-кола | 355 | 32 |
|
Энергетик | 251 | 80 |
|
Энергетический шот | 59 | 200 |
|
Темный шоколад | 30 | 24 |
|
Молочный шоколад | 30 | 6 |
|
Прием новых добавок, содержащих кофеин, некоторые источники рекомендуют начинать с дозы в 100 мг.
Также существует простая формула расчета относительно веса человека: это 4-6 мг вещества на 1 кг веса. Столько допустимо употреблять за день, включая шоколад, все напитки и добавки с кофеином. Кстати, обычно в стимулирующих добавках используют 150 мг кофеина, что не противоречит нормам разового потребления и органично дополняет их.
Противопоказания к приему кофеина также зафиксированы – это выраженная артериальная гипертензия, органические заболевания сердечно-сосудистой системы, глаукома, нарушение сна, повышенная возбудимость, старческий возраст.
Сколько действует
По статистике, принятый перорально кофеин подействует в течение 40 минут, пик концентрации вещества приходится на период между 15 и 120 минутами. Кофеин метаболизируется в печени, эффект от его действия пройдет после естественного выведения из организма. Этот период ограничивается 3-6 часами – столько кофеин будет действовать и бодрить нас.
Как обычно, это средние цифры, поскольку есть индивидуальная восприимчивость к кофеину – кто-то не спит после одной чашки, а кому-то и от нескольких нет никакого эффекта.
За это несет ответственность цитохром P450 – группа ферментов печени, расщепляющих кофеин. Если эти ферменты работают не очень, то человеку будет достаточно малого количества и эффект от кофеина будет длиться долго. А когда ферменты работают очень активно, то и результата можно совсем не почувствовать, так быстро он нейтрализуется печенью.
На этом пока все про кофеин. Обычно мы рассказываем про ноотропы в формате коротких постов в нашем Instagram. Надеемся, что наш первый опыт полноценной статьи на Хабре будет удачным и она окажется полезной для вас. Если так, то непременно будем писать еще!
Фармакология кофеина — Кофеин для поддержания умственной деятельности
Как указано в главе 1, кофеин является наиболее широко используемым стимулятором центральной нервной системы (ЦНС) в мире. Он обладает многочисленными фармакологическими и физиологическими эффектами, в том числе сердечно-сосудистыми, респираторными, почечными и гладкими мышцами, а также влияет на настроение, память, бдительность, физическую и когнитивную деятельность.
В этой главе представлен краткий обзор метаболизма и физиологических эффектов кофеина 9.0003
Кофеин (1,3,7-триметилксантин) — растительный алкалоид с химической структурой C 8 H 10 N 4 O 2 (см. ) и молекулярной массой 194,19. В чистом виде это горький белый порошок. По структуре кофеин (и другие метилксантины) напоминает пурины. Средний период полувыведения кофеина из плазмы здоровых людей составляет около 5 часов. Однако период полувыведения кофеина может составлять от 1,5 до 9,5 часов, в то время как общий плазменный клиренс кофеина оценивается в 0,078 л/ч/кг (Brachtel and Richter, 19).92; Бусто и др., 1989). Такой широкий диапазон среднего периода полувыведения кофеина из плазмы обусловлен как врожденными индивидуальными вариациями, так и различными физиологическими и экологическими характеристиками, влияющими на метаболизм кофеина (например, беременность, ожирение, использование оральных контрацептивов, курение, высота над уровнем моря).
Фармакологические эффекты кофеина аналогичны другим метилксантинам (в том числе содержащимся в различных чаях и шоколаде). Эти эффекты включают легкую стимуляцию ЦНС и бодрствование, способность поддерживать интеллектуальную активность и сокращение времени реакции.
РИСУНОК 2–1
Химическая структура метилксантинов.
Смертельная острая пероральная доза кофеина для человека оценивается в 10–14 г (150–200 мг/кг массы тела [МТ]) (Hodgman, 1998). Прием внутрь кофеина в дозах до 10 г вызывал судороги и рвоту с полным выздоровлением через 6 часов (Dreisbach, 1974). Тяжелые побочные эффекты наблюдались у людей при приеме кофеина в дозе 1 г (15 мг/кг) (Gilman et al., 1990), включая беспокойство, нервозность и раздражительность, прогрессирующие до делирия, рвоты, нервно-мышечного тремора и судорог. Другие симптомы включали тахикардию и учащенное дыхание.
ПОГЛОЩЕНИЕ, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И МЕТАБОЛИЗМ
Кофеин быстро и полностью всасывается в организме человека, при этом 99 процентов всасывается в течение 45 минут после приема внутрь (Bonati et al.
, 1982; Liguori et al., 1997). При употреблении в составе напитков (чаще всего кофе, чай или безалкогольные напитки) кофеин быстро всасывается из желудочно-кишечного тракта и распределяется по воде организма. Более быстрого всасывания можно добиться при жевании жевательной резинки, содержащей кофеин, или других препаратов, обеспечивающих всасывание через слизистую оболочку полости рта.
Пиковые концентрации в плазме достигаются между 15 и 120 минутами после перорального приема. Такая большая разница во времени может быть связана с разницей во времени опорожнения желудка и наличием других пищевых компонентов, таких как клетчатка (Arnaud, 1987). Как только кофеин всасывается, по-видимому, не происходит эффекта первого прохождения через печень (т. е. печень не удаляет кофеин, когда он попадает из кишечника в общий кровоток), о чем свидетельствует сходство кривых концентрации в плазме, которые следуют за его введение перорально или внутривенно (Арно, 19 лет).93). Кофеин обратимо связывается с белками плазмы, и связанный с белками кофеин составляет от 10 до 30 процентов от общего пула плазмы.
Объем распределения в организме составляет 0,7 л/кг, что свидетельствует о его гидрофильности и свободном распределении в воде внутриклеточных тканей (Arnaud, 1987, 1993). Однако кофеин также достаточно липофилен, чтобы проходить через все биологические мембраны и легко преодолевать гематоэнцефалический барьер. Его элиминация осуществляется кинетикой первого порядка и адекватно описывается однокамерной открытой модельной системой (Bonati et al., 19).82). В исследовании с участием взрослых мужчин доза 4 мг/кг (280 мг/70 кг человека, или около 2-3 чашек кофе) имела период полураспада кофеина 2,5-4,5 часа и не зависела от возраста. Арно, 1988).
Поскольку кофеин легко реабсорбируется в почечных канальцах, после его фильтрации в клубочках лишь небольшой процент выводится в неизмененном виде с мочой. Его ограниченное появление в моче указывает на то, что метаболизм кофеина является фактором, ограничивающим скорость его клиренса из плазмы (Arnaud, 1993). Метаболизм кофеина происходит главным образом в печени, катализируемый микросомальными ферментными системами печени (Grant et al.
, 19).87). У здоровых людей повторное употребление кофеина не влияет на его всасывание или метаболизм (George et al., 1986). Метаболизируется в печени до диметилксантинов, мочевой кислоты, ди- и триметилаллантоина и производных урацила. У людей основным путем метаболизма является деметилирование 3-этила до параксантина (Arnaud, 1987). На этот первый метаболический этап приходится примерно 75–80 процентов метаболизма кофеина, и он включает цитохром P4501A2 (Arnaud, 1993). Параксантин является доминирующим метаболитом в организме человека, его концентрация в плазме повышается в 10 раз по сравнению с теофиллином или теобромином. Кофеин выводится быстрее, чем параксантин, поэтому через 8–10 часов после приема кофеина уровни параксантина превышают уровни кофеина в плазме (Arnaud, 19).93).
Тот факт, что человеческий организм превращает 70–80 процентов кофеина в параксантин без явных токсических эффектов после приема кофеина в дозах 300–500 мг/день, свидетельствует о низкой токсикологической активности параксантина.
Образование параксантина и его экскреция с мочой, по-видимому, являются основным путем метаболизма кофеина (Stavric, 1988).
Hetzler и др. (1990) продемонстрировали, что липолитические эффекты кофеина могут быть связаны с действием параксантина, а не самого кофеина. Увеличение концентрации свободных жирных кислот в плазме после внутривенного введения кофеина отрицательно коррелировало с концентрацией кофеина в плазме и сильно положительно коррелировало с концентрацией параксантина в плазме. Было обнаружено, что параксантин является равносильным антагонистом аденозина по отношению к кофеину in vitro. Беновиц и др. (1995) продемонстрировали, что как кофеин, так и параксантин значительно повышают диастолическое кровяное давление, концентрацию адреналина в плазме и свободных жирных кислот. Уровни кофеина в плазме достигли пика через 75 минут после перорального приема кофеина, тогда как уровни параксантина в плазме достигли пика через 300 минут после перорального приема параксантина.
В дозах 4 мг/кг МТ кофеин и параксантин были равносильны. Однако в дозах 2 мг/кг массы тела кофеин был более активен. Беновиц и его коллеги (1995) пришли к выводу, что после однократного приема кофеина концентрация параксантина относительно низка и, вероятно, не оказывает существенного влияния на действие кофеина. Однако при длительном воздействии кофеина происходит значительное накопление параксантина, и, таким образом, параксантин почти наверняка способствует фармакологической активности кофеина. Тогда было бы разумно ожидать, что при длительном воздействии кофеина параксантин также будет способствовать развитию толерантности к кофеину и синдрому отмены.
Вероятно, существуют значительные индивидуальные различия в степени превращения кофеина в параксантин, и, поскольку параксантин обладает фармакологической активностью, степень превращения будет фактором, определяющим индивидуальные различия в реакции на кофеин.
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА МЕТАБОЛИЗМ КОФЕИНА
Метаболизм кофеина увеличивается при курении, эффект опосредуется ускорением его деметилирования (оно также повышает активность ксантиноксидазы) (Parsons and Neims, 1978).
Отказ от курения возвращает показатели клиренса кофеина к значениям для некурящих (Murphy et al., 1988). Ряд исследований на грызунах продемонстрировал аддитивный эффект кофеина и никотина как на поведение, контролируемое графиком, так и на двигательную активность (Lee et al., 1987; Sansone et al., 1994; White, 1988). Однако данных о людях мало. Керр и др. (1991) обнаружили, что и кофеин, и никотин улучшают память и двигательную функцию при различных психомоторных задачах. Несмотря на различия между задачами, комбинация кофеина и никотина не давала большего эффекта, чем каждый из этих препаратов по отдельности. И наоборот, никотин не снижал эффективность кофеина.
Влияние кофеина на женщин изучалось в контексте его влияния на менструальную функцию, взаимодействие с оральными контрацептивами, беременность и здоровье плода, а также здоровье в постменопаузе. Более ранние исследования показали, что выведение кофеина может варьироваться в зависимости от менструального цикла, при этом в лютеиновую фазу выведение длится примерно на 25% дольше (Balogh et al.
, 1987). Однако более поздние исследования не выявили значительного влияния кофеина на фармакокинетику в зависимости от фазы менструального цикла у здоровых некурящих женщин, не использующих оральные контрацептивы (Kamimori et al., 19).99). Снижение скорости метаболизма параксантина или кофеина у здоровых женщин в постменопаузе, получающих заместительную терапию эстрогенами, предполагает, что экзогенный эстроген у пожилых женщин может ингибировать метаболизм кофеина посредством изофермента P450 CYP1A2, изофермента, общего для метаболизма как эстрогена, так и кофеина (Pollock et al., 1999). Кроме того, известно, что использование оральных контрацептивов может удвоить период полураспада кофеина (Abernethy and Todd, 1985; Patwardhan et al., 1980). Влияние новых оральных контрацептивов на период полураспада кофеина не изучалось.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ДЕЙСТВИЯ
Прием кофеина влияет на функционирование сердечно-сосудистой, дыхательной, почечной и нервной систем. Предлагаемые механизмы действия различаются для разных физиологических эффектов.
Считается, что действие кофеина опосредовано несколькими механизмами: антагонизмом аденозиновых рецепторов, ингибированием фосфодиэстеразы, высвобождением кальция из внутриклеточных запасов и антагонизмом бензодиазепиновых рецепторов (Myers et al., 1999).
Кофеиновые и аденозиновые рецепторы
Способность кофеина ингибировать аденозиновые рецепторы очень важна для его воздействия на поведение и когнитивные функции. Эта способность возникает в результате конкурентного связывания кофеина и параксантина с аденозиновыми рецепторами и играет важную роль в воздействии на ЦНС, особенно на нейромодулирующие эффекты аденозина. Из-за блокирования ингибирующих эффектов аденозина через его рецепторы кофеин косвенно влияет на высвобождение норадреналина, дофамина, ацетилхолина, серотонина, глутамата, гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) и, возможно, нейропептидов (Daly et al., 19).99).
Существует два основных класса аденозиновых рецепторов: A 1 и A 2 ; кофеин и параксантин являются неселективными антагонистами обоих, хотя и не особенно сильными антагонистами.
Концентрации кофеина, достигаемые in vivo и вызывающие легкую стимуляцию ЦНС (5–10 мкМ) и связанные с противоастматическим эффектом (50 мкМ), находятся в диапазоне, связанном с блокадой аденозиновых рецепторов (согласно количественному анализу связывания рецепторов in vitro) (Daly , 1993).
Кофеин и фосфодиэстераза
Кофеин повышает внутриклеточную концентрацию циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) за счет ингибирования ферментов фосфодиэстеразы в скелетных мышцах и жировой ткани. Эти действия способствуют липолизу за счет активации гормоночувствительных липаз с высвобождением свободных жирных кислот и глицерина. Повышенная доступность этих видов топлива в скелетных мышцах снижает потребление мышечного гликогена. Повышение цАМФ также может привести к увеличению катехоламинов в крови. Однако кофеин является довольно слабым ингибитором ферментов фосфодиэстеразы, и концентрации in vivo, при которых проявляются поведенческие эффекты, вероятно, слишком низки, чтобы быть связанным со значительным ингибированием фосфодиэстеразы (Burg and Werner, 19).
75; Дали, 1993).
Напротив, ингибирование фосфодиэстеразы может объяснить кардиостимулирующее и противоастматическое действие кофеина (и теофиллина), поскольку нексантиновые фосфодиэстеразы являются кардиостимуляторами (Schmitz et al., 1989), а также эффективны в качестве бронхиолярных и трахеальных релаксантов. Действительно, в последнем случае активность коррелирует с ингибированием фосфодиэстеразы, а не со сродством к аденозиновым рецепторам (Brackett et al., 1990; Persson et al., 1982; Polson et al., 19).85).
Кофеин и мобилизация кальция
Самый ранний предполагаемый механизм действия кофеина включал мобилизацию внутриклеточного кальция. Некоторые эффекты кофеина в скелетных мышцах связаны с ионным кальцием (Ca ++ ). Было обнаружено, что кофеин в высоких концентрациях (1–10 мМ) препятствует поглощению и хранению кальция в саркоплазматическом ретикулуме поперечнополосатых мышц и увеличивает транслокацию Ca ++ через плазматическую мембрану (Nehlig et al.
, 19).92). Кофеин может также повышать чувствительность миофиламентов к Ca ++ посредством его связывания с рианодиновыми рецепторами в кальциевых каналах мышц и головного мозга (McPherson et al., 1991).
Хотя было показано, что кофеин высвобождает кальций из внутриклеточных хранилищ (саркоплазматический ретикулум) в скелетных и сердечных мышцах, пороговая концентрация, необходимая in vitro для наблюдения этого эффекта (250 мкМ), значительно выше, чем концентрации, необходимые in vivo для стимуляции сердца. (50 мкМ). Следовательно, это субклеточное действие кофеина, вероятно, не имеет физиологического значения (хотя, возможно, оно может иметь значение при токсических концентрациях кофеина) (Daly, 19).93).
Кофеиновые и бензодиазепиновые рецепторы
Кофеин изменяет или противодействует действию бензодиазепинов на поведение животных и людей (de Angelis et al., 1982; ME Mattila et al., 1992; MJ Mattila et al., 1992). Предполагалось, что механизм этого антагонизма заключается в блокировании бензодиазепиновых рецепторов кофеином.
Кофеин обладает слабым антагонистическим действием на эти рецепторы. Однако этот механизм требует очень высоких концентраций кофеина (Nehlig et al., 19).87; Вейр и Хрушка, 1983). Более свежие данные (Lopez et al., 1989; Nehlig et al., 1992) позволяют предположить, что взаимодействие между кофеином и бензодиазепинами опосредовано действием кофеина на аденозиновые рецепторы. Имеются некоторые свидетельства того, что кофеин также может быть антагонистом гистаминовых рецепторов (Acquaviva et al., 1986).
Общее влияние кофеина на физиологические функции
Влияние кофеина на активность натрий-калий-аденозинтрифосфатной помпы приводит к снижению концентрации калия в плазме и влияет на процесс деполяризации-реполяризации во время физических упражнений с потенциальным воздействием на мелкую моторную координацию.
Действие кофеина на сердце в первую очередь стимулирующее и сопровождается усилением коронарного кровотока. Считается, что эти эффекты опосредованы не действием на аденозиновые рецепторы (Collis et al.
, 1984), а ингибированием фосфодиэстеразы. В легких кофеин может вызывать расслабление гладких мышц и расширение бронхов, что, возможно, объясняет его антиастматические эффекты. Однако относительная роль аденозиновых рецепторов и фосфодиэстеразы как механизмов противоастматического действия кофеина остается нерешенной (Brackett and Daly, 19).91; Гаи и др., 1987; Перссон и др., 1982).
Эффекты кофеина на почки — диурез, усиление кровотока и секреция ренина — по-видимому, обусловлены действием кофеина на аденозиновые рецепторы (Spielman and Arend, 1991). Поведенческие эффекты кофеина, по-видимому, опосредованы как через аденозиновые рецепторы, так и через эффекты фосфодиэстеразы, и их можно легко увидеть на нейрохимически специфических нейронах. Предполагается, что стимулирующее действие кофеина на нейроны дофамина, норадреналина, серотонина, ацетилхолина, глутамата и ГАМК является результатом его способности блокировать действие аденозина, который обычно подавляет функцию нейронов.
Ингибирование фосфодиэстеразы ксантинами также может объяснять некоторые стимулирующие эффекты.
Взаимодействие с другими питательными веществами и лекарствами также характеризует определенные эффекты, приписываемые кофеину. К таким взаимодействиям относятся взаимодействия, связанные с аспирином, алкоголем, никотином, кокаином, некоторыми другими растительными и другими наркотиками (Callahan et al., 1982; Falk and Lau, 1991; Kuribara and Tadokoro, 1992; Parsons and Neims, 1978; White, 1999). ).
Многократное введение кофеина не изменяет его фармакокинетику, но во многих случаях происходит развитие толерантности. Толерантность наблюдается не ко всем эффектам препарата, таким как липолиз жировых клеток (Holtzman et al., 19).91), но проявляется в некоторых поведенческих действиях, таких как некоторые его стимулирующие свойства (увеличение двигательной активности у крыс) (Finn and Holtzman, 1986). После прекращения употребления кофеина у людей иногда наблюдаются симптомы, напоминающие синдром отмены, такие как головная боль, раздражительность, нервозность и упадок сил (Griffiths et al.
, 1986, 1990). Физиологические основы этих симптомов неизвестны. Хотя развитие абстинентного синдрома может указывать на свойство вызывать привыкание, кофеин не имеет убедительных характеристик в качестве наркотика, вызывающего привыкание.
РЕЗЮМЕ
Кофеин быстро и полностью всасывается в течение часа после приема внутрь. Он распределяется по воде организма и легко проникает через клеточные мембраны, включая мозг. Его первичными механизмами стимулирующей активности, по-видимому, являются блокирование аденозиновых рецепторов и ингибирование фосфодиэстераз. Кофеин метаболизируется и выводится из организма в основном в виде параксантина, который также обладает фармакологической активностью. При повторном приеме кофеина параксантин может способствовать развитию толерантности и синдрома отмены. На скорость клиренса кофеина влияют как экологические, так и физиологические факторы, такие как использование оральных контрацептивов, курение и беременность. При постоянном употреблении кофеина развивается толерантность к некоторым физиологическим эффектам кофеина.
Кофеин и центральная нервная система: механизмы действия, биохимические, метаболические и психостимулирующие эффекты
Обзор
. 1992 г., май-август; 17(2):139-70. doi: 10.1016/0165-0173(92)-б.А Нелиг 1 , Дж. Л. Даваль, Дж. Дебри
принадлежность
- 1 INSERM U 272 Университет Нанси I, Франция.
- PMID: 1356551
- DOI: 10.1016/0165-0173(92)-б
Обзор
A Nehlig et al.
Мозг Res Мозг Res Rev.
1992 мая-авг.
Авторы
А Нелиг 1 , Дж. Л. Даваль, Г. Дебри
принадлежность
- 1 INSERM U 272 Университет Нанси I, Франция.
- PMID: 1356551
- DOI: 10.1016/0165-0173(92)-б
Абстрактный
Кофеин является наиболее широко потребляемым стимулятором центральной нервной системы. Описаны три основных механизма действия кофеина на центральную нервную систему.
Похожие статьи
- Лечение кофеином и абстиненция у мышей: взаимосвязь между дозировкой, концентрацией, двигательной активностью и связыванием аденозинового рецептора A1.
Каплан Г.Б., Гринблатт Д.Дж., Кент М.А., Котро-Биббо М.М. Каплан ГБ и др. J Pharmacol Exp Ther. 1993 г., сен; 266 (3): 1563-72. J Pharmacol Exp Ther. 1993. PMID: 8371158
- Аденозиновые рецепторы в центральной нервной системе: связь с центральным действием метилксантинов.
Дейли Дж.В., Брунс Р.Ф., Снайдер С.Х. Дейли Дж. В. и др.
Жизнь наук. 1981 11 мая; 28 (19): 2083-97. doi: 10.1016/0024-3205(81)90614-7.
Жизнь наук. 1981.
PMID: 6114369
Обзор.
Аннотация недоступна. - [Новые аспекты механизма стимулирующего действия кофеина на центральную нервную систему].
Аммон HP. Аммон ХП. Dtsch Med Wochenschr. 1984 г., 28 сентября; 109 (39): 1491-4. doi: 10.1055/s-2008-1069401. Dtsch Med Wochenschr. 1984. PMID: 60
- Фармакология центральной нервной системы диетических метилксантинов.
Хирш К. Хирш К. Прог Клин Биол Рез. 1984; 158:235-301. Прог Клин Биол Рез. 1984. PMID: 6098899 Аннотация недоступна.
- Аналоги кофеина и теофиллина: корреляция поведенческих эффектов с активностью антагонистов аденозиновых рецепторов и ингибиторов фосфодиэстеразы.
Чой О.Х., Шамим М.Т., Паджетт В.Л., Дейли Дж.В. Чой О.Х. и др. Жизнь наук. 1988;43(5):387-98. doi: 10.1016/0024-3205(88)90517-6. Жизнь наук. 1988 год. PMID: 2456442
Жизнь наук. 1981 11 мая; 28 (19): 2083-97. doi: 10.1016/0024-3205(81)90614-7.
Жизнь наук. 1981.
PMID: 6114369
Обзор.
Аннотация недоступна.
Посмотреть все похожие статьи
Цитируется
- Кофеин-индуцированное высвобождение малых молекул из наноструктур ДНК.
Мадханагопал Б.Р., Чен С., Платт К.Д., Чандрасекаран А.Р. Мадханагопал Б.Р. и соавт. iНаука. 2023 1 апреля; 26 (5): 106564. doi: 10.1016/j.isci.2023.106564. Электронная коллекция 2023 19 мая. iНаука. 2023. PMID: 37250306 Бесплатная статья ЧВК.
- Продолжительность лечения кофеином играет важную роль в его влиянии на сон и циркадный ритм.
Сегу А., Каннан Н.Н. Сегу А и др.
Сон Adv. 2023 15 февраля; 4 (1): zpad014. doi: 10.1093/sleepadvances/zpad014. Электронная коллекция 2023.
Сон Adv. 2023.
PMID: 37193284
Бесплатная статья ЧВК. - Получение и оценка пленок, диспергируемых во рту с кофеином: влияние концентрации гидротропных веществ и пленкообразователя на свойства пленок.
Влад Р.А., Пинтеа А., Коайцеа М., Антоноэа П., Редаи Э.М., Тодоран Н., Чурба А. Влад Р.А. и соавт. Полимеры (Базель). 2023 25 апреля; 15 (9): 2034. doi: 10.3390/polym15092034. Полимеры (Базель). 2023. PMID: 37177181 Бесплатная статья ЧВК.
- Эволюционная игровая модель мигрени на основе гиперчувствительности головного мозга человека.
Хан Д.Г. Хан ДГ. Фронт Нейрол. 2023 29 марта; 14:1123978. doi: 10.3389/fneur.2023.
Сон Adv. 2023 15 февраля; 4 (1): zpad014. doi: 10.1093/sleepadvances/zpad014. Электронная коллекция 2023.
Сон Adv. 2023.
PMID: 37193284
Бесплатная статья ЧВК.
