Кофеин — алкалоид группы метилксантинов¶

Кофеин (1,3,7-триметилксантин, C₈H₁₀N₄O₂) — природный алкалоид группы метилксантинов, обладающий психостимулирующим действием. Наиболее распространённое в мире психоактивное вещество: содержится в кофейных зёрнах, листьях чая, какао-бобах, орехах кола и ряде других растений. В чистом виде представляет собой белый горький кристаллический порошок, растворимый в горячей воде. Суточная норма, признанная безопасной для здорового взрослого человека, составляет около 400 мг.

¶Свойства и строение

Кофеин относится к пуриновым алкалоидам — производным метилксантина. Молекула содержит три метильные группы, что определяет его фармакологические свойства и липофильность. Температура плавления — 235–238 °C, при нагреве выше 178 °C вещество возгоняется. В воде растворяется плохо, в горячей — значительно лучше; в органических растворителях (хлороформ, дихлорметан) растворяется хорошо.

Кофеин обнаруживается в растениях как средство защиты от насекомых-фитофагов: в концентрациях, характерных для кофейного куста или чайного листа, он парализует и убивает многих вредителей.

¶Природные источники

В одной чашке кофе (150 мл) содержится в среднем 80–120 мг кофеина, в чашке чая — 30–70 мг, в тёмном шоколаде — около 20–30 мг на 30 г, в банке колы — 30–40 мг.

¶История

Кофеин был выделен в чистом виде в 1819 году немецким химиком Фридрихом Фердинандом Рунге, который назвал его «кофеином» (от нем. Kaffee — кофе). Независимо от Рунге вещество получили Пьер Жозеф Пелетье и Каванту в 1821 году. Первый полный синтез кофеина выполнен Эмилем Фишером в 1895 году, что стало одним из ранних успехов в области химии пуринов и заложило основу для дальнейших исследований алкалоидов.

¶Механизм действия

Основной механизм действия кофеина связан с блокадой аденозиновых рецепторов (типов A₁ и A₂A) в центральной нервной системе. Аденозин — нейромедиатор, накапливающийся в течение бодрствования и вызывающий сонливость. Структура кофеина сходна с аденозином, поэтому он конкурентно связывается с рецепторами, не активируя их, и тем самым подавляет тормозной эффект аденозина.

Дополнительно кофеин:

• повышает выделение адреналина и норадреналина из надпочечников;
• увеличивает концентрацию дофамина в префронтальной коре;
• стимулирует высвобождение кальция из внутриклеточных депо.

Результат — бодрствование, уменьшение сонливости, ускорение мышления, повышение физической работоспособности (на 11–12 % при аэробной нагрузке по данным ряда исследований).

¶Фармакокинетика

После приёма внутрь кофеин быстро всасывается: максимальная концентрация в крови достигается через 30–60 минут. Период полувыведения у взрослого человека составляет в среднем 3–5 часов, у новорождённых — значительно дольше (до 80 часов), у беременных — около 9–11 часов. Метаболизм происходит в печени с участием фермента CYP1A2; основные метаболиты — параксантин (85 %), теобромин и теофиллин, которые также обладают биологической активностью.

¶Применение

Кофеин применяется в пищевой промышленности как компонент напитков (кофе, чай, энергетические напитки, кола), в фармацевтике — в составе анальгетических и противомигренозных препаратов (например, «Цитрамон», «Аскофен»), а также как компонент средств для похудения и спортивного питания. В медицине кофеин-бензоат натрия используется как стимулятор ЦНС и дыхания.

¶Побочные эффекты и передозировка

При умеренном потреблении (до 400 мг в сутки) кофеин считается безопасным для большинства взрослых. При избыточном приёме возможны:

• тахикардия, повышение артериального давления;
• бессонница, тревожность, раздражительность;
• тремор, головная боль;
• учащённое мочеиспускание;
• желудочно-кишечные расстройства.

Смертельная доза для взрослого оценивается в 10 г (около 100 чашек кофе за короткое время), однако тяжёлые отравления фиксируются и при 1–2 г. У детей и подростков чувствительность к кофеину выше, поэтому их потребление напитков с кофеином ограничивают.

¶Зависимость и синдром отмены

Регулярное употребление кофеина приводит к развитию толерантности и лёгкой физической зависимости. Резкое прекращение приёма вызывает синдром отмены, проявляющийся головной болью, утомляемостью, снижением настроения и сонливостью; симптомы обычно длятся 2–9 дней. По классификации МКБ-10 зависимость от кофеина кодируется F15.10.

¶Интересные факты

• Кофеин — единственное психоактивное вещество, свободно продающееся во всех странах мира без рецепта и ограничений.
• В 2004 году Всемирное антидопинговое агентство (WADA) временно включило кофеин в список запрещённых веществ, но в 2004 году сняло ограничение.
• Растения, содержащие кофеин, эволюционно независимо «изобрели» эту защиту от насекомых не менее 50 раз.

¶Источники

• «Химия алкалоидов» — под редакцией С. Ю. Юшкова.
• «Фармакология» — В. В. Заде, Г. Н. Крючков.
• Материалы Всемирной организации здравоохранения по потреблению кофеина.
• «Кофе: ботаника, химия, технология» — А. М. Козлов.