Кофе
https://t.me/sciencefp
Цветущие ветви Coffea arabica
Кофеин: Механизмы действия
Кофеин по своей природе очень напоминает нейромедиатор аденозин — в обоих случаях в основе соединения лежит пуриновое основание аденин, одно из составляющих ДНК. Это означает, что кофеин может связываться с теми же рецепторами, что и аденозин, успешно конкурируя с ним. На сегодняшний день известны четыре подтипа аденозиновых рецепторов: A1, A2A, A2B, и A3, но большинство эффектов реализуется через А1. Аденозин оказывает на ЦНС тормозящее действие, он работает как своеобразный защитник при ранениях или стрессах, предотвращая «перегрев» головного мозга.
С этим подтипом рецепторов связывается и кофеин, причем установить конкретный механизм удалось лишь сравнительно недавно — в конце 2012 года. Немецкие исследователи из Института нейрофизиологии и медицины использовали одно из последних достижений визуализационной диагностики — позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ). В исследовании приняли участие 15 добровольцев-мужчин.
На протяжении 36 часов они воздерживались от потребления кофе, после чего им была проведена ПЭТ с изотопом фтор-18 (F-18-CPFPX), который непрочно связывается с А1-рецепторами. Затем участникам ввели кофеин в виде коротких внутривенных инъекций, постепенно увеличивая вводимый объем. Кофеин связался с А1-рецепторами, вытеснив F-18-CPFPX.
После этого повторили ПЭТ. Результаты показали, что при концентрации кофеина 13 мг/л (эквивалентно 4−5 стандартным порциям эспрессо) занятыми оказываются 50% процентов А1-аденозиновых рецепторов. Таким образом, кофеин не оказывает непосредственного возбуждающего эффекта на ЦНС, а лишь временно предотвращает связывание аденозина с его рецепторами и развитие тормозящего эффекта этого нейромедиатора.
То есть кофеин на некоторое время сдерживает процессы торможения в мозгу, занимая рецепторы, предназначенные для нейромедиатора аденозина. Рано или поздно кофеину все равно придется освободить занимаемые места, потому как у аденозина на них абонемент.
И вот когда море аденозина, которое никуда не девалось, а смиренно ждало своего часа, выплеснется на соответствующие рецепторы, вас начнет «рубить» даже после литра самого крепкого кофе. То есть кофе за счет кофеина не бодрит, а скорее откладывает «отключение». (теобромин, тут вообще не при делах, а те кто обвиняет, во всех смертных грехах кофе и содержащийся в адовых дозах в нем теобромин - сознательно перегибают палку (чтобы не быть голословным, вот тут, например, господин Заболотный К.Б., говорит о том, что снаружи в кофейном зерне кофеин, внутри — теобромин, и в зерновом кофе есть и то, и другое, а в растворимом только теобромин и с него люди спят. Вот! Вас же клонит в сон после растворимого кофе? Это теобромин! В растворимом кофе только он (фейспалм).
Статус кофеина как наркотика сомнителен, хотя ученые и сходятся в том, что привыкание к кофе все-таки происходит. Но, как подчеркивают во всех руководствах, аддиктивный потенциал кофеина чрезвычайно низок. То есть человек вполне может прожить и без кофе, и никакой серьезной «ломки» на фоне отказа от бодрящего напитка не возникает. При интенсивном потреблении кофе (более 300 мг кофеина в сутки) увеличивается число А1-аденозиновых рецепторов. Если кофе из рациона исчезает, некоторое время может ярко проявляться тормозящий эффект аденозина, которому теперь не с кем конкурировать. Но ситуация довольно быстро приходит в норму. Тем не менее передозировка кофеина возможна, с последствиями вплоть до летального исхода (теоретически). Токсикологи подсчитали, что смертельным количеством может оказаться чашка эспрессо на 1 кг массы тела, причем эта доза должна быть выпита за относительно короткий интервал времени (около получаса).
Потребление кофе в разумных пределах не вредит сердцу. По крайней мере, в настоящий момент нет ни одного утверждения о негативном влиянии кофеина на «пламенный мотор», которое не было бы неоднократно опровергнуто. Мало того, мета-анализ исследований, проведенный в 2014 году китайскими учеными и включавший данные по 228 465 участникам, показал, что у людей, пьющих кофе, мерцательная аритмия развивается на 6% реже, чем у тех, кто его не пьет.
Стойкая гипертония у кофеманов не возникает, за очень редким исключением — при длительном употреблении более 1 л напитка в сутки возможно повышение систолического давления на «целых» 10 мм рт. ст.
Канцерогенность напитка находится под большим вопросом, хотя он и включен Международным агентством по исследованию рака (МАИР) в 3-ю группу канцерогенов (теоретически опасные для человека, но отсутствие или нехватка достоверных исследований не позволяет окончательно сделать вывод об их канцерогенности). В этой же группе, к слову, находятся мобильные телефоны, тальк и еще почти 500 наименований. Между тем выяснилось, что любители бодрящего напитка реже страдают агрессивным раком простаты и молочной железы. И многие исследовательские группы сегодня присматриваются к кофеину как к универсальному транспортному средству, которое облегчает поступление противоопухолевых препаратов, например, в головной мозг.
Но некоторые опасения все же подтвердились. Например, беременным не рекомендуется превышать суточную дозу в 200 мг кофеина, так как он негативно влияет на плод — в частности, увеличивает риск рождения ребенка с «заячьей губой» и пороками развития сердца.
Немного про теобромин
Основной алкалоид, накапливающийся в плодах (ягодах) и зернах (которые внутри ягод) кофе - кофеин. Теобромин для кофе - следовой алкалоид, его может быть, а может и вообще не быть. Даже в сырых зернах, не говоря уже об обжаренных. Теобромин - основной алкалоид другого «вкусного» растения - какао (и соответственно в шоколаде). В какао этого алкалоида может быть от 2 до 10%, в десятки раз больше, чем кофеина. Чуть меньше (1−2%) — в орехах колы, ягодах гуараны, чайном листе. Также теобромин содержится в небольших кол-вах в чае, а вот в чашке кофе, теобромина практически нет, или если и проскальзывает, то в таких количествах, которыми можно смело пренебречь.
А все потому, что он почти весь превращается в кофеин в процессе созревания плодов. Кому интересно, тут есть нудные химические подробности. Родственники они. Причем очень близкие. В том числе и по некоторым оказываемым физиологическим эффектам. Например, и теобромин, и кофеин обладают диуретическим эффектом. Но не особо выраженным (точнее так: от слабого до умеренного, в зависимости от). Но в любом случае большого количества мочи, прозрачной как вода, ожидать не приходится. И никакой выраженной дегидратации, которую необходимо срочно компенсировать стаканом воды, не развивается.
Недавние эксперименты Grandjean et al (40) ставят под сомнение часто упоминаемое мочегонное действие кофеинсодержащих напитков, за исключением, возможно, людей, не принимающих кофеин в течение недели (60, 84). Grandjean et al, исследовали возможное влияние равных объёмов различных сочетаний напитков на состояние гидратации, которую оценивали по изменениям массы тела, а также стандартным переменным мочи и плазмы, например, осмоляльность, концентрация электролитов и креатинина. Испытуемые, 18 взрослых мужчин в возрасте 24-39 лет, пили только воду, напитки с содержанием кофеина и без него, калорийные и некалорийные. (Влияние алкоголя в исследованиях Grandjean не изучали.) Не обнаружено существенного влияния какой-либо переменной при оценке гидратации.
Тщательные эксперименты, прошедшие экспертную оценку Grandjean et al показали, что кофеинсодержащие напитки (кофе, чай и безалкогольные напитки) также необходимо учитывать как повседневно потребляемую жидкость для подавляющего большинства лиц (40). А рекомендация для людей игнорировать напитки с кофеином как часть ежедневного приёма жидкости не подтверждаются результатами исследования (40).
О возможных причинах побуждения мочеиспускания после принятия кофе/кофеина
Во-первых, если в вашем организме уже есть определенное кол-во выпитой жидкости, то любое дополнительное кол-во жидкости (речь про чай/ кофе в виде напитка), то это вызовет дополнительное производство мочи.
Во-вторых, если потребление кофе или кофеина в вашей жизни не является обычным делом, то прием больших доз кофеина действительно могут иметь некий мочегонный эффект или дегидратацию.
В-третьих, кофеин может вызвать недержание мочи у некоторых мужчин и женщин, что приводит к позывам к мочеиспусканию, даже при не наполненном мочевом пузыре.
Теперь по поводу повышения-понижения артериального давления. Да, теобромин его слегка понижает, оказывая расслабляющий эффект на гладкую мускулатуру. Но и кофеин его не то, чтобы прям повышает! Сюрприз, да. Более популярно объяснено на сайте Гарвардской школы общественного здоровья ( в ответе на вопрос 7), более научно - в систематическом обзоре и мета-анализе в приличном журнале по клинической диетологии.
Парадоксально, но факт. Хотя, если в любом фарм.справочникеоткрыть статью про кофеин, парадокс испарится. Там русским или английским по белому написано, что кофеин РАСШИРЯЕТ кровеносные сосуды скелетных мышц, сердца, почек, суживает — органов брюшной полости (особенно при их исходной дилатации, то есть расширении). Давление, если оно и подскакивает, связано с влиянием кофеина на сердечную мышцу: увеличивается сила и частота сердечных сокращений. А вот на сосуды что кофеин, что теобромин влияют с очень небольшой разницей. Так что тут дяденька лектор опять неправ.
Пик концентрации для обычных доз кофеина приходится на 45-60 минут после приема ( маленькое исследование, но эта же цифра есть во всех фарм.справочниках). При более существенных дозах пик может наблюдаться аж через 3 часа. Период полувыведения 5-10 часов в зависимости от еще одной кучи разнообразных факторов. Самое занятное, что в печени примерно 12-15% кофеина превращается обратно в теобромин.
То есть всегда, когда мы пьем кофе, мы еще и какаву с чаем себе организуем, всё в точном соответствии с советской киноклассикой. А у собственно теобромина разве что, период полувыведения побольшеза счет более медленного удаления из организма. То есть, опять же, нет ситуации, когда кофеин быстренько подействовал в течение 20 минут, а потом включается «медленный» теобромин.
Теобромин более токсичен, чем кофеин. Описаны отравления шоколадом людей с мутацией в гене, отвечающем за синтез печеночного фермента цитохрома Р450 CYP3A4. Чрезвычайно чувствительны к этому веществу лошади, собаки и кошки — им категорически противопоказан шоколад. Летальная доза LD50 для собак — 300 мг/кг, для кошек — 200 мг/кг.
Но положительное влияние какао или шоколада на организм связывают с чем угодно, но не с теобромином. Дело в том, что теобромин — более слабый антагонист аденозина, чем кофеин, он почти не оказывает влияния на ЦНС. И аддиктивный потенциал у него стремится к нулю. Основное действие теобромина — расслабление гладкой мускулатуры. Достигается оно двумя путями — ингибированием фермента фосфодиэстеразы (ФДЭ) и уменьшением поступления кальция через клеточные мембраны.
Этот эффект широко используется в медицине, теобромин — лекарственное средство, применяемое для расширения бронхов, снижения периферического сосудистого сопротивления и снижения давления в малом круге кровообращения. Он также увеличивает кровоток в коронарных артериях, сократительную способность миокарда и учащает сердцебиение. Правда, это приводит к увеличению потребности сердца в кислороде, так что «сердечникам» нужно быть осторожными с продуктами, содержащими большое количество какао.
Чай
Чай (любой) содержит сразу все три метилксантина (кофеин, теофиллин, теобромин). Но основное действующее вещество здесь — это теофиллин. Он был открыт в 1888 году немецким биологом Альбрехтом Косселем, а первый способ синтетического получения предложил его соотечественник Герман Эмиль Фишер (да, тот самый). Правда, в промышленности прижился другой метод синтеза, предложенный в 1900 году Вильгельмом Траубе.
Теофиллин очень похож на теобромин, и эффекты он вызывает схожие. Единственная разница — у теофиллина выражено мочегонное действие. Остальное похоже: расслабление гладкой мускулатуры, расширение периферических сосудов и усиление сократительной способности миокарда.
Как и в случае с какао, основные положительные эффекты чая связывают с полифенолами и прочими антиоксидантами, но не с теофиллином. Который, кстати, тоже является лекарственным средством. И это надо учитывать при попытках запить какие-либо медикаменты чаем. Так, эффект мочегонного фуросемида усилится, а «сердечные» бета-блокаторы будут работать существенно хуже. В инструкции к теофиллину раздел «Лекарственное взаимодействие» занимает целую страницу.
Но в отношении всех трех перечисленных метилксантинов лучше руководствоваться золотым правилом: «Главное — без фанатизма».
Кофе и алкоголь
Самое опасное сочетание - кофе и алкоголь. Кофеин хорошо проникает через гематоэнцефалический барьер и «тянет» за собой этанол, ускоряя опьянение. Но при этом «противотормозной» эффект кофеина некоторое время уравновешивает депрессивный эффект алкоголя, в результате чего развивается «трезвое опьянение»: человек считает, что может выпить еще, хотя он уже давно превысил свою дозу. Кроме того, продукты метаболизма алкоголя существенно повышают «аритмическую готовность» сердца, и в этом случае даже небольшая доза кофеина может спровоцировать сбой.
В США были зарегистрированы летальные случаи после употребления алкоголь-содержащих «энергетиков» у молодых людей 20−25 лет, причиной смерти были мерцательная аритмия или инфаркт. После этого ряд штатов запретил подобные напитки.