Как кофе влияет на нервы
Влияние кофейных напитков на мозг и ЦНС
Изначально может показаться, что совершенно ясно, как влияет кофе на нервную систему. При его употреблении появляется бодрость, повышается работоспособность, удается быстро пробудиться и сконцентрироваться. На самом деле воздействие кофеина на мозг и ЦНС намного более серьезное. Стоит разобраться, как наслаждаться любимым напитком без вреда для здоровья.
Как кофе влияет на мозг
Влияние кофе на мозг обусловлено прежде всего активным синтезом адреналина. Благодаря этому в крови повышается концентрация кислорода, стимулируются обменные процессы. Это положительно сказывается на мышлении.
Кроме того, кофеин способствует снижению чувствительности болевых центров. Правда, такое действие для мозга незначительно. Эффект намного меньший, чем при использовании спазмолитических средств. Если головная боль спровоцирована понижением кровяного давления, состояние удается нормализовать. Обусловлено это не только снижением болевых ощущений, но и сужением сосудов. За счет этого показатели АД возрастают.
Влияние кофейного напитка на нервную систему
Сразу после употребления кофе кофеин проникает в организм. Он достаточно быстро абсорбируется из ЖКТ и попадает в кровь. Оттуда природный стимулятор поступает к головному мозгу. Там в течение дня скапливается нейротрасмиттер аденозин. Когда его концентрация повышается, появляется чувство усталости, сонливости. Кофеин по своей структуре на молекулярном уровне схож с аденозином, поэтому замещает его. Появляется ощущение бодрости, наполненности энергией.
За счет подавления воздействия аденозина нервная деятельность повышается, отмечается временное повышение умственной активности. При этом кофеин не влияет напрямую на энергетический обмен.
Благотворное воздействие
Одним из главных эффектов кофейных напитков является повышение концентрации внимания. При употреблении их в большом количестве стимулируется ЦНС, кора головного мозга, а чуть позже – спинной мозг. Действие кофеина постепенно нарастает и длится в течение нескольких часов. Мышление становится ясным.
Если человек не злоупотребляет бодрящими напитками, отмечается следующее благотворное воздействие на нервную систему:
Сердце при этом начинает биться учащенно и сильно, а надпочечники поставляют в кровь гормон стресса — адреналин. Происходит активизация остальных систем организма.
Кофе искусственно вызывает стресс, благодаря которому удается мобилизоваться, собраться, подготовиться к активным действиям.
Кофеин применяется не только в рекреационных целях, но и в медицине. С его помощью удается снизить симптомы физического истощения, снять сонливость, убрать слабость. Алкалоид способствует укреплению фокальной сенсорной системы. При этом обеспечивается повышенная внимательность, поток мыслей становится ясным и быстрым. Отмечается улучшение координации движения, усиление концентрации.
Негативное
Кофе возбуждает нервную систему. При этом отмечаются следующие изменения:
При передозировке кофеином, употреблении за раз до 600 миллиграмм, стимуляция ЦНС становится чрезмерной. Организму оказывается серьезный вред. Интоксикация негативно влияет на нервную систему, общее состояние. Отмечается проявление следующей симптоматики:
При критической передозировке нервы становятся расшатанными. Возможно возникновение следующих проблем:
Подобные симптомы сигнализируют о серьезных проблемах в деятельности ЦНС. Нужно сразу же снизить воздействие кофейных напитков.
С этой целью рекомендуется выпить несколько стаканов чистой, негазированной воды. Также благотворно скажется на состоянии молоко.
ЦНС при длительном употреблении кофе
Организм человека способен адаптироваться к любым условиям. Есть немало кофеманов, выпивающих за сутки до десяти чашек кофе, употребляющих любимый напиток даже в вечерние часы. При этом у них не проявляются симптомы передозировки, проблем со сном не наблюдается, они продолжают хорошо себя чувствовать. Также не отмечается раздражительность от кофе, и человек думает, что негативное влияние кофеин на ЦНС не оказывает.
Однако регулярное употребление кофейных напитков плохо отражается на нервной системе. Обусловлено это тем, что аденозиновым рецепторам приходится на постоянной основе противостоять кофеину. При этом отмечается интенсивный синтез аденозина.
Стоит только кофеману перестать пить любимый эспрессо, как проявится синдром отмены. При систематическом его употреблении в утренние часы без чашечки кофе оказывается невозможно сконцентрироваться, пробудиться, решать даже самые простые задачи. Если резко уменьшить дозировку алкалоида или полностью прекратить его употребление, появится слабость, чрезмерная сонливость.
Путем проведения ряда исследований было доказано, что безопасной суточной дозой считается 300 миллиграмм кофеина.
При таком количестве получаемого алкалоида производится аккуратная стимуляция ЦНС, и никакого вреда не наблюдается.
Кофе оказывает благотворное воздействие на организм и нервную систему в частности, но только при употреблении в умеренном количестве. С его помощью удается взбодриться, ускорить реакцию, сконцентрироваться и даже устранить болевые ощущения.
При злоупотреблении этим напитком отмечается совершенно иной эффект. Развивается бессонница, появляется раздражительность. Возможен также ряд других проблем. Поэтому наслаждаться эспрессо следует, строго соблюдая интервал не менее четырех часов и выпивая в сутки максимум три чашечки.
Как кофе влияет на нервы
Кофе: прекрасный и опасный. Вред и польза от кофейных напитков
За свою тысячелетнюю историю кофе стал неотъемлемым элементом человеческого рациона питания. Сегодня на основе этого продукта готовят многочисленные напитки с различными оттенками вкуса и особенностями воздействия. Чашка ароматного кофе может облегчить пробуждение утром, повысить работоспособность после ланча, продлить романтический вечер или обернуться бессонницей и обострениями хронических заболеваний. О плюсах и минусах благородного напитка и культуре его употребления – в этом материале.
ПЛЮСЫ
Кофе содержит много природных антиоксидантов, то есть активных веществ, защищающих клетки организма от повреждения губительными свободными радикалами. Прежде всего, это мощный природный антиоксидант – хлорогеновая кислота. А также тригонеллин, который оздоравливает сосуды и обладает капилляропротекторным действием. Максимально сохранить полезные свойства кофе поможет щадящий режим обжарки. Важно не пережаривать зерна,иначе количество тригонеллина сильно снижается. Можно смешать зеленый кофе с обжаренным – такое сочетание полезно, главное – знать меру.
Кофе обладает заметным тонизирующим эффектом, стимулирует центральную нервную систему.
МИНУСЫ
Бодрящий эффект кофе может обернуться своей опасной стороной. Поэтому передозировка кофе опасна! В первую очередь, это касается людей из групп риска.
Полностью отказаться от кофе рекомендуют людям с гипертонией или нарушением сердечного ритма. Исключение напитка из меню или, по крайней мере, ограничение его употребления поможет тем, кто склонен к нервному перевозбуждению и бессоннице.
Контроль за объемом выпитого кофе важен для людей, страдающих мочекаменной болезнью. Это поможет избежать обострений заболевания. Дело в том, что избыточное употребление кофе способствует образованию уратных комней в почках, так как конечным продуктом метаболизма кофеина является мочевая кислота. Риска для здоровья можно полностью избежать, если заменить обычный кофе на декофеинизированный или на чай. Кстати, декофеинизированный кофе содержит все те же полезные вещества, в том числе антиоксиданты, что и традиционный напиток, но стоить он будет дороже.
Для большинства людей без видимых противопоказаний кофеин не представляет опасности для здоровья.
Вопреки распространённому мифу, никакой связи между потреблением кофеин-содержащих напитков и склонностью к алкоголизму и наркотикам нет. Кроме того, не возникает привыкания к самому кофеину.
Максимально допустимая концентрация
Кофеин – составной элемент многих лекарств. Его однократная фармакопейная доза –
300 мг в день.
В массовых кофеин-содержащих напитках и БАДах каждая порция должна содержать
не более 150 мг кофеина.
Особенности кофейных напитков
Особенность тонизирующих кофейных напитков в том, что концентрация кофеина в них не ниже 150 мг на литр.
Если содержание кофеина в напитке меньше, чем 150 мг на литр, то он не окажет заметного бодрящего действия. В данном случае кофе служит вкусовой добавкой для придания характерной горечи. Зато такие продукты не имеют выраженных противопоказаний. Среди них: кока-кола, пепси-кола, «Байкал» и другие с концентрацией кофеина менее 100 мг на литр.
Энергетические напитки, типа RedBull и AdrenalineRush. Доза кофеина в них достигает 300–320 мг на литр. Однако это не является нарушением, так как подобные напитки продают в маленьких объемах: каждая баночка содержит не больше половины однократной фармакопейной дозы — 150 мг. В России их состав и объем жестко регулируются ГОСТами 2007 года на слабоалкогольные тонизирующие напитки и безалкогольные тонизирующие напитки.
По данным совместного масштабного исследования Национального фонда защиты прав потребителей, ВЦИОМа и ФИЦ питания и биотехнологии, львиную долю кофеина население получает с чаем – 60% суточного потребления, 30% – из кофе и 10% приходятся на остальные напитки. Доля «энергетиков» составляет лишь 1–2% у взрослых и 2–3% у подростков. При этом было замечено, что в некоторых кофейнях напитки типа кофе-эспрессо содержали в 10 раз больше кофеина, чем в энергетических напитках.
Алкоголь-содержащие напитки с кофеином желательно полностью исключить из употребления! Главная опасность состоит в противоположном воздействии составляющих напиток элементов на организм человека: кофеин тонизирует, а алкоголь, наоборот, расслабляет. В итоге человек хуже чувствует степень своего опьянения и не может её контролировать.
По материалам интервью с Контантином Исааковичем Эллером, заведующим лабораторией метаболомного и протеомного анализа ФГБУН «Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи», профессором, доктором химических наук.
Кофе: прекрасный и опасный. Вред и польза от кофейных напитков
За свою тысячелетнюю историю кофе стал неотъемлемым элементом человеческого рациона питания. Сегодня на основе этого продукта готовят многочисленные напитки с различными оттенками вкуса и особенностями воздействия. Чашка ароматного кофе может облегчить пробуждение утром, повысить работоспособность после ланча, продлить романтический вечер или обернуться бессонницей и обострениями хронических заболеваний. О плюсах и минусах благородного напитка и культуре его употребления – в этом материале.
ПЛЮСЫ
Кофе содержит много природных антиоксидантов, то есть активных веществ, защищающих клетки организма от повреждения губительными свободными радикалами. Прежде всего, это мощный природный антиоксидант – хлорогеновая кислота. А также тригонеллин, который оздоравливает сосуды и обладает капилляропротекторным действием. Максимально сохранить полезные свойства кофе поможет щадящий режим обжарки. Важно не пережаривать зерна,иначе количество тригонеллина сильно снижается. Можно смешать зеленый кофе с обжаренным – такое сочетание полезно, главное – знать меру.
Кофе обладает заметным тонизирующим эффектом, стимулирует центральную нервную систему.
МИНУСЫ
Бодрящий эффект кофе может обернуться своей опасной стороной. Поэтому передозировка кофе опасна! В первую очередь, это касается людей из групп риска.
Полностью отказаться от кофе рекомендуют людям с гипертонией или нарушением сердечного ритма. Исключение напитка из меню или, по крайней мере, ограничение его употребления поможет тем, кто склонен к нервному перевозбуждению и бессоннице.
Контроль за объемом выпитого кофе важен для людей, страдающих мочекаменной болезнью. Это поможет избежать обострений заболевания. Дело в том, что избыточное употребление кофе способствует образованию уратных комней в почках, так как конечным продуктом метаболизма кофеина является мочевая кислота. Риска для здоровья можно полностью избежать, если заменить обычный кофе на декофеинизированный или на чай. Кстати, декофеинизированный кофе содержит все те же полезные вещества, в том числе антиоксиданты, что и традиционный напиток, но стоить он будет дороже.
Для большинства людей без видимых противопоказаний кофеин не представляет опасности для здоровья.
Вопреки распространённому мифу, никакой связи между потреблением кофеин-содержащих напитков и склонностью к алкоголизму и наркотикам нет. Кроме того, не возникает привыкания к самому кофеину.
Максимально допустимая концентрация
Кофеин – составной элемент многих лекарств. Его однократная фармакопейная доза –
300 мг в день.
В массовых кофеин-содержащих напитках и БАДах каждая порция должна содержать
не более 150 мг кофеина.
Особенности кофейных напитков
Особенность тонизирующих кофейных напитков в том, что концентрация кофеина в них не ниже 150 мг на литр.
Если содержание кофеина в напитке меньше, чем 150 мг на литр, то он не окажет заметного бодрящего действия. В данном случае кофе служит вкусовой добавкой для придания характерной горечи. Зато такие продукты не имеют выраженных противопоказаний. Среди них: кока-кола, пепси-кола, «Байкал» и другие с концентрацией кофеина менее 100 мг на литр.
Энергетические напитки, типа RedBull и AdrenalineRush. Доза кофеина в них достигает 300–320 мг на литр. Однако это не является нарушением, так как подобные напитки продают в маленьких объемах: каждая баночка содержит не больше половины однократной фармакопейной дозы — 150 мг. В России их состав и объем жестко регулируются ГОСТами 2007 года на слабоалкогольные тонизирующие напитки и безалкогольные тонизирующие напитки.
По данным совместного масштабного исследования Национального фонда защиты прав потребителей, ВЦИОМа и ФИЦ питания и биотехнологии, львиную долю кофеина население получает с чаем – 60% суточного потребления, 30% – из кофе и 10% приходятся на остальные напитки. Доля «энергетиков» составляет лишь 1–2% у взрослых и 2–3% у подростков. При этом было замечено, что в некоторых кофейнях напитки типа кофе-эспрессо содержали в 10 раз больше кофеина, чем в энергетических напитках.
Алкоголь-содержащие напитки с кофеином желательно полностью исключить из употребления! Главная опасность состоит в противоположном воздействии составляющих напиток элементов на организм человека: кофеин тонизирует, а алкоголь, наоборот, расслабляет. В итоге человек хуже чувствует степень своего опьянения и не может её контролировать.
По материалам интервью с Контантином Исааковичем Эллером, заведующим лабораторией метаболомного и протеомного анализа ФГБУН «Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи», профессором, доктором химических наук.
Кардиолог рассказала правду о пользе и вреде кофе
Основным психоактивным ингредиентом кофе является кофеин, он находится в более чем 60 различных растений включая кофейные зерна, чайные листья, семена какао и семена орехов кола. [33]
Помимо кофе, кофеин содержится в чае, безалкогольных напитках, особенно энергетических и шоколаде. Он также входит в состав некоторых лекарств, таких как средства от простуды, аллергии и боли. В порошкообразном виде кофеин имеет 100% концентрацию и может привести к случайной передозировке. [10]
В среднем, кофе и чай содержат 100 мг, кола – около 50 мг, энергетические напитки – до 250 мг кофеина на порцию.
Примерно 90% всех взрослых в мире употребляют кофеин ежедневно.
Для большинства здоровых людей употребление менее 400 мг кофеина в день (что равно пяти чашкам кофе), а у детей и подростков менее 2,5 мг/кг в сутки представляется безопасным.
Кофе и чай содержат несколько химических компонентов, которые могут оказывать как благотворное, так и неблагоприятное воздействие на здоровье, включая кофеин и антиоксиданты (например, полифенолы, катехины и флавоноиды).
Кофеин может резко повысить артериальное давление до 10 мм рт.ст. у тех, кто редко пьет кофе [7], но снизить или никак не изменить давление у кофеманов [29]
Гипертензивный эффект может быть более заметным у пожилых людей с гипертонией. [28] По сравнению с кофе, чай, по-видимому, не оказывает влияния на давление. [32]
Кофе не влияет на уровень липидов в крови. Однако дитерпеноиды, содержащиеся в нефильтрованном кофе, могут повышать уровень холестерина липопротеидов низкой плотности («плохого холестерина») и снижать уровень холестерина липопротеидов высокой плотности («хорошего холестерина») [15].
Кофеин в обычных дозах (до 400 мг в день), не провоцирует аритмии, поэтому людям с нарушениями ритма можно пить кофе. [9] Тем не менее, лицам с заболеваниями сердца следует избегать приема «энергетических напитков» и других напитков с чрезмерным содержанием кофеина. Также следует отказаться от больших количеств кофеина людям, которые отмечают учащение сердцебиения при его приеме.
Низкое или умеренное потребление кофе (до трех чашек в день) может защитить от инфаркта миокарда. Однако те, кто пьют много кофе (больше 6 чашек в день), имели самый высокий риск инсульта в исследовании. [20]
Кофеин действует как стимулятор, активизируя центральную нервную систему (ЦНС):
У отдохнувших людей кофеин в низких и умеренных дозах, приблизительно от 30 до 300 мг, улучшает бдительность и время реакции [6]. У людей, страдающих недосыпанием, кофеин помогает в обучении и принятии решений, а также в вождении автомобиля и даже самолета. [17] Люди, которые обычно пьют кофе и чай, лучше справляются с различными тестами на когнитивную деятельность, такими как время реакции и визуальное пространственное мышление. [14]
Систематический обзор 13 рандомизированных исследований доказал, что кофеин значительно улучшает формирование концепций, мышление, память, ориентацию, внимание и восприятие по сравнению с плацебо. [19]
Однако высокие дозы кофеина могут быть связано с краткосрочными неблагоприятными последствиями, включая головную боль, беспокойство, тремор и бессонницу.
Такие эффекты менее выражены у людей, которые постоянно пьют кофе.
Привычное употребление кофеина связано с хронической мигренью и с лекарственной головной болью. Головные боли также являются наиболее распространенным симптомом отмены кофеина. [2]
Прием кофеина связан с тревогой, нервозностью, бессонницей, раздражительностью и даже паническими атаками у здоровых добровольцев. Люди с уже существующими тревожными расстройствами могут быть восприимчивы к воздействию кофеина. [3]
Согласно многочисленным исследованиям, умеренное потребление кофе может иметь различные преимущества для здоровья.
Хотя в ряде исследований потребление кофе связывалось с увеличением или уменьшением риска развития различных видов рака, окончательные данные отсутствуют.
Исследователи из Бразилии обнаружили, что крепкий черный кофе убивает бактерии на зубах, которые способствуют кариесу. Однако, добавление молока или сахара в кофе сводит это преимущество на нет. [24] Кофе также может защитить от заболеваний пародонта. [25]
Исследование, опубликованное в журнале Национального института рака США, показало, что риск развития меланомы уменьшается при употреблении кофе и что этот риск снижается с каждой выпитой чашкой. [23] Те, кто выпивал в день четыре чашки кофе или больше, имели на 20% более низкий риск развития злокачественной меланомы, чем те, кто пил меньше кофе.
С тех пор, как редакторы глянцевых журналов про красоту предположили, что отшелушивание свежей кофейной гущей может уменьшить появление целлюлита, актуальные продукты по уходу за кожей с кофеином резко возросли в популярности. По их словам, местное применение кофеина может временно сужать кровеносные сосуды, придавая коже более упругий вид.
Но некоторые эксперты считают, что эти результаты носят временный характер, если вообще существуют.
Тем не менее, некоторые научные данные свидетельствуют о том, что кофеин предотвращает чрезмерное накопление жира в клетках. [11] Одно исследование проверило эффективность крема для похудения, содержащего 3,5% водорастворимого кофеина для лечения целлюлита. Были отмечены статистически значимые улучшения в области бедер и предплечий на шестой неделе использования, но долгосрочные эффекты крема не оценивались. [4]
Принято считать, что беременным лучше избегать пить кофе, но систематический обзор 381 исследования не подтвердил эту идею. Он показал, что для здоровых беременных женщин употребление до 300 мг кофеина в день, не оказывает неблагоприятного влияния на плод. [34]
Также многие научные работы доказали обратную зависимость между потреблением кофе и смертностью от всех причин. [8, 26, 27] Возможное объяснение заключается в том, что здоровые люди с большей вероятностью выбирают содержащие кофеин напитки, чем те, кто болен.
Многие люди регулярно пьют кофе для поддержания своего активного образа жизни, поскольку он повышает умственную работоспособность и настроения. [21]
Однако употребление кофеина в больших дозах может привести к вредным последствиям для здоровья.
Обзор 2015 года выявил несколько нежелательных побочных эффектов потребления более 400 мг кофеина в день, в том числе [5]:
Хотя существование кофеиновой зависимости и злоупотребления являются спорными, отказ от кофеина имеет различные симптомы, причем головная боль является наиболее распространенным из них. [16]
Другие проявления включают в себя: [16, 18]
Симптомы отмены обычно возникают в течение 12-24 часов после прекращения приема кофеина, достигают пика через один-два дня и могут сохраняться в течение девяти дней.
Тем не менее, для большинства людей кофе может быть здоровой частью рациона.
Ключ – умеренность, которая составляет 2-3 чашки в день, чтобы получить преимущества для здоровья, но избежать негативных проблем, связанных с чрезмерным количеством кофеина.
Большинство исследований показали, что кофе с кофеином имел самые большие преимущества. Это связано с тем, что часть антиоксидантов из кофе удаляется в процессе декафеинизации.
Стандартная порция кофе содержит больше антиоксидантов, чем стандартная порция виноградного сока, черники, малины и апельсинов.
Мета-анализ более чем 200 исследований пришел к выводу, что «потребление кофе кажется в целом безопасным и более вероятно, приносит пользу здоровью, чем вред». [35]
Влияние кофеина
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Горит очередной дедлайн, вы устали. Знакомая ситуация? Что вы делаете в ней? Правильно, идете за кофе или энергетиками. Сегодня попытаемся разобраться в том, как это работает и как человек становится кофеманом.
Конкурс «био/мол/текст»-2019
Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «био/мол/текст»-2019.
Генеральный спонсор конкурса и партнер номинации «Сколтех» — Центр наук о жизни Сколтеха.
Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Спонсором приза зрительских симпатий выступила компания BioVitrum.
Почему человек засыпает?
Вопросами сна человечество занимается уже очень давно, но до конца эта тема (как и любая другая) не изучена, хотя и есть ряд неплохих концепций. Пионеры в изучении сна предполагали, что существует фактор сна — вещество, которое накапливается в течение дня и вызывает сонливость [1]. Считается, что первым попытался выделить фактор сна японский физиолог Куниоми Исимори (Kuniomi Ishimori) [2]. Также в числе первых были Рене Лежандр (René Legendre) и Анри Пьерон (Henri Piéron), которые вызывали сон у собак путем введения им субстанции, полученной из мозга других собак, лишенных сна [3].
Современные научные данные говорят о том, что на роль фактора сна хорошо подходит аденозин. Аденозин — рибонуклеозид, состоящий из аденина и рибозы [4], — играет огромную роль в нашем организме. Он является компонентом генетического материала клеток, кроме того, входит в состав «энергетических» соединений нашего организма — таких как аденозинтрифосфат (АТФ). Он выполняет и ряд других функций, но в контексте этой статьи интересной будет его роль в качестве сигнальной молекулы с широким физиологическим эффектом: как в головном мозге, так и за его пределами. За свои функции аденозин даже прозвали signal of life [5] и body’s natural defense [6].
Откуда в мозге берется аденозин?
Существует несколько его источников:
Но основным поставщиком является АТФ. Мозг человека потребляет до 25% всей энергии организма [8]. Получает он ее в основном из аденозинтрифосфата. Из аббревиатуры можно понять структуру молекулы: аденозин и три молекулы фосфата. Энергия высвобождается в процессе гидролиза АТФ. В одном из выпусков лекций на «Постнауке» Вячеслав Дубынин привел хорошую аналогию с этим процессом [9]. Он сравнил гидролиз АТФ с выстрелами из пистолета. Есть всего три выстрела (три возможности отщепить молекулы фосфата), и при каждом выстреле высвобождается энергия, которую клетки организма используют для различных процессов. И после трех выстрелов, как можно догадаться, остается лишь молекула аденозина. В течение дня аденозин накапливается, причем как внутриклеточно, так и внеклеточно. Внутриклеточный аденозин выходит из клетки с помощью специальных транспортных систем.
Далее аденозин начинает взаимодействовать с аденозиновыми рецепторами (рис. 1) [7], [10]. Всего различают четыре типа рецепторов: A1, A2A, A2B, A3. Они расположены на нейронах, а также на клетках других органов (сердца, почек и др.). Все четыре типа объединяют в суперсемейство рецепторов, сопряженных с G-белком, (GPCR) [7], про которые на «Биомолекуле» есть много интересных статей. Подробнее про 3D-структуру аденозиновых рецепторов вы можете почитать в статье «Структуры рецепторов GPCR “в копилку”» [11]. У каждого из этих рецепторов есть свои лиганды (вещества которые связываются с рецептором) — агонисты и антагонисты. «Так, а это что еще такое?» — спросите вы. На самом деле ничего сложного. Агонисты — вещества, которые могут связываться с рецептором и приводить к определенному эффекту (положительному или отрицательному). Антагонисты же могут только связываться с рецептором, но ни к какому эффекту это не приведет. То есть, по сути, они блокируют рецептор для связывания с агонистом. Что же является агонистами и антагонистами для аденозиновых рецепторов? На самом деле многие вещества (если заинтересовало, то об этом можно почитать в [4]), но я буду рассматривать два из них: аденозин и кофеин. Первый является агонистом, а второй — антагонистом аденозиновых рецепторов [7], [10].
В конкурсе участвует еще одна статья об аденозиновых рецепторах: «Аденозиновые рецепторы: история великого обмана» [12]. — Ред.
Рисунок 1. Структура аденозина и механизм его действия. Представлена химическая формула аденозина, где красным обозначены молекулы кислорода, а синим — азота. Как изображено на рисунке, рецептор состоит ровно из семи доменов — отличительная особенность всех четырех типов аденозиновых рецепторов. Розовый поток отражает эффект аденозина на клетку.
рисунок автора статьи
Итак, какое влияние оказывает аденозин, связываясь с рецепторами? Роль аденозина в индукции сна хорошо изучена [1], [13–16]. По сути, он вызывает у нас сонливость, пусть и с некоторыми оговорками, и это очень интересный механизм. Клетки мозга долго работают, накапливается много аденозина, он связывается с аденозиновыми рецепторами, и клетки получают сигнал о том, что пора бы «отдохнуть». Эти процессы позволяют нейронам не перенапрягаться.
Однако если углубиться, то все сложнее. Не все механизмы до сих пор понятны. Взаимодействуя с разными рецепторами, аденозин приводит к разным эффектам. Более того, имеются данные о том, что, взаимодействуя с одним и тем же рецептором (например, с A1A) в одной области мозга, аденозин может индуцировать сон, а связываясь в другой — пробуждение [1].
Давайте к делу
Как вы думаете, что общего у кофе, чая, шоколада, энергетиков и какао? Все они содержат кофеин. Да! После небольшой предыстории перейду к нему. Кофеин — химическое соединение из класса алкалоидов [17]. Это наиболее широко используемое психостимулирующее вещество [18–22], обладающее рядом физиологических и биохимических эффектов. Кофеин воздействует на нервную, сердечно-сосудистую, дыхательную, выделительную системы, на компоненты желудочно-кишечного тракта.
Кофеин содержится в семенах, бобах, листьях большого количества растений (кофе, чая, какао и др.). Потребляется он в основном в виде напитков (кофе, чая, энергетиков), шоколада и жвачек, но содержится также и в зубных пастах. В настоящее время подсчитано содержание кофеина в различных продуктах питания [23].
До 99% употребленного кофеина всасывается в кровь за 45 минут [24]. В плазме пик его концентрации наступает между 15 и 120 минутами после перорального (через полость рта) употребления [24].
Как кофеин влияет на организм человека? Его эффекты зависят от концентрации. В умеренных дозах он вызывает такие положительные субъективные эффекты, как прилив энергии, повышение активности, общительности, общего самочувствия. В больших дозах может привести к сильному возрастанию артериального давления и к другим нехорошим явлениям. Какие рекомендации по потреблению кофеина есть? До 400 мг/день — для взрослых, до 300 мг/день для беременных женщин, до 2,5 мг/кг/день для детей и подростков [20].
Практически все эффекты кофеина связаны с его ролью в качестве антагониста аденозиновых рецепторов (рис. 2). Дело в том, что кофеин имеет сходную структуру с аденозином, благодаря чему может связываться с его рецепторами. Но никакого стимулирующего или подавляющего действия на клетки при этом он не оказывает. Кофеин просто блокирует рецепторы для аденозина. Последний же не реализует свои эффекты и «художественно тоскует от своего горя», как пишет Андрей Курпатов (правда, он не совсем про кофеин). Этот момент является ключевым для понимания физиологического действия кофеина. Никакой энергии он не прибавляет, он просто не позволяет нейронам получить сигнал о том, что пора бы взять перерыв и отдохнуть. Человек же в это время чувствует невероятный прилив сил. Но, как можно было догадаться, мнимый. Все это длится примерно 2,5–4,5 часа [24]. Почему именно столько? Это так называемое время полужизни, или полувыведения, — период элиминации половины поступившего в организм вещества. Когда оно истекает, эффекты этого «бодрящего напитка» быстро исчезают. Аденозин связывается с освободившимися от кофеина рецепторами, и человек снова утомлен и хочет спать.
Рисунок 2. Структура кофеина и механизм его действия. Представлена химическая формула кофеина, где красным обозначены молекулы кислорода, а синим — азота. Розового потока, как в предыдущем рисунке нет — кофеин не оказывает влияния на клетки, он лишь блокирует аденозиновый рецептор.
рисунок автора статьи
Как я писал выше, аденозиновые рецепторы имеются не только в головном мозге. Они представлены и в сердце, и в почках. Физиологические эффекты кофеина на деятельность этих органов, возможно, также объясняются блокированием аденозиновых рецепторов. Если аденозин взаимодействует с рецепторами в сердце и почках, это приводит к ингибированию их деятельности. Если же кофеин блокирует рецепторы, то это проявляется как тахикардия (увеличения частоты сердечных сокращений) и полиурия (учащенное мочеиспускание). Эти эффекты, скорее всего, вам знакомы по личному опыту.
В последнее время в научной среде широко обсуждается терапевтический потенциал кофеина применительно к таким нейродегенеративным болезням, как болезни Альцгеймера, Паркинсона и др. [25], [26].
Вызывает ли кофеин зависимость?
Если следовать свежей ISD-11 (International classification of diseases, 11th revision — МКБ-11, Международная классификация болезней 11 пересмотра) от Всемирной организации здравоохранения, то да, кофеиновая зависимость относится к числу ментальных расстройств [25]. В DSM-5 (Diagnostic and statistical manual of mental disorders, 5th edition — Диагностическое и статистическое руководство по психическим расстройствам, 5 издание) от Американской ассоциации психиатров нарушения, связанные с употреблением кофеина, вынесены как объект дальнейших исследований [28], [29]. Также в DSM-5 для постановки диагноза «Расстройство, связанное с употребление кофеина» описаны диагностические схемы с девятью критериями [29], [30]. Ниже предложены три основных:
Важно отметить, что кофеиновая зависимость возникает не у всех людей. Для ее развития необходимы определенные условия (высокие дозировки кофеина, одновременное употребление разных кофеинсодержащих продуктов и др.) [30].
Что такое синдром отмены? ВОЗ дает следующее определение: это группа симптомов разной кластеризации и степени тяжести, возникающих при прекращении или сокращении употребления психоактивного вещества, которое принималось неоднократно, обычно в течение длительного периода и/или в больших дозах [31]. То есть, по сути, это «ломка», уж извините за жаргон. Итак, когда человек на протяжении нескольких часов (от 12 часов [22]) не употребляет кофеин, то он начинает испытывать такие симптомы (рис. 4):
Рисунок 3. Основные обозначения для следующих картинок
рисунок автора статьи
Рисунок 4. Механизм формирования синдрома отмены при кофеиновой зависимости. На картинке 45 минут и 2,5–4,5 часа соответствуют времени всасывания кофеина в кровь и времени полужизни кофеина соответственно. 12–24 часа отражают среднее время, в течение которого человек не потребляет кофеин, что приводит к проявлению синдрома отмены.
рисунок автора статьи
Толерантность и зависимость — одно и то же?
Необходимо разграничить эти два понятия. Если зависимость означает потребность организма в поступлении кофеина, то толерантность означает невосприимчивость организма к кофеину. Что это значит? Это значит, что кофеин по ряду причин не проявляет свои физиологические эффекты.
Как же формируется толерантность к кофеину? Существует ряд концепций ее формирования. Ярким примером служит концепция увеличения количества аденозиновых рецепторов в ответ на длительный прием больших доз кофеина [14], [34]. Как всё это происходит? Смотрите рисунок 5 и читайте текст ниже.
Рисунок 5. Механизм формирования толерантности к кофеину. Картинка отображает последовательное изменение влияния кофеина на организм. Сначала кофеин оказывает бодрящее действие, а потом никак не воздействует на организм в связи с образованием новых аденозиновых рецепторов. Увеличение количества закрашенных кругов отражает увеличение количества аденозина, кофеина и улучшение самочувствия. Уменьшение количества закрашенных кругов отражает обратные процессы.
рисунок автора статьи
В основу возьму один из основных источников кофеина — кофе. Кофеиновая толерантность характерна для лиц, употребляющих кофе в больших количествах и на регулярной основе. Обычно это происходит утром или в перерыве между работой/учебой. Пьют его по разным причинам: помогает проснуться, вкусно пахнет, придает энергии, или хочется ощущать себя частью этой бегущей в мегаполисе толпы (модно, короче говоря). Ну, в общем, выпив кофе, человек ощущает себя прямо таки «царем горы». Спать не хочется, сердце начинает биться чаще, человек чувствует невероятный прилив сил, а еще иногда хочет в уборную. Механизм здесь все тот же — блокирование аденозиновых рецепторов.
Дело в том, что при хроническом употреблении кофеина аденозин не может прикрепляться к своим рецепторам. Организм видит, что аденозина много, а значит, ему некуда цепляться — мало рецепторов! В ответ на это в мозге синтезируются новые аденозиновые рецепторы. Тут-то аденозин успешно с ними взаимодействует, и человек начинает чувствовать сонливость, утомление, хотя продолжает пить кофе в относительно больших количествах.
Итак, одной обычной дозы кофеина уже не хватает. Человек начинает пить больше. И все идет по тому же пути. Сначала будет помогать, но потом нет (снова образуются новые рецепторы). Надеюсь, суть вы уловили.
Что в итоге?
Кофеин — наиболее широко используемое психостимулирующее вещество, обладающее как положительными, так и отрицательными эффектами на наш организм, следовательно к его потреблению стоит подходить рационально. Поэтому когда у вас в очередной раз будет гореть дедлайн, перед тем как выпить пару чашек кофе или энергетиков, подумайте, может все-таки лучше сон? (Это если дедлайн сгорает не завтра утром, тут сам бог велел, конечно.) Ну а если вы пьете по нескольку чашек кофе в день, то я надеюсь, эта статья станет толчком для создания вами новой полезной привычки (уменьшить потребление кофеина)!
Для лучшего понимания и закрепления данной информации я очень советую перечитать эту статью еще раз, перейти на цитируемую литературу, посмотреть ролики на YouTube (например, этот: оригинал на английском и версия в русском переводе) или распечатать мой плакат (рис. 6).
В заключение хочу поблагодарить всех людей, которые помогали мне в выявлении и исправлении ошибок в этой статье.
Рисунок 6. Влияние кофеина. Скачать плакат в формате pdf можно по этой ссылке.