Кофеин: механизм действия и источники¶

Кофеин — это алкалоид пуринового ряда, природное психоактивное вещество, содержащееся в листьях и семенах более чем 60 видов растений. Кофеин относится к классу стимуляторов центральной нервной системы и является самым распространённым психоактивным соединением в мире, употребляемым в составе напитков, продуктов питания и лекарственных препаратов.

¶Химическая природа и физические свойства

По химической структуре кофеин (1,3,7-триметилксантин) близок к другим ксантинам — теобромину и теофиллину. В чистом виде кофеин представляет собой белые кристаллы горьковатого вкуса без запаха, хорошо растворимые в горячей воде и органических растворителях. Температура плавления составляет 236 °C. Молекулярная формула — C₈H₁₀N₄O₂.

¶Механизм действия

Основной механизм действия кофеина связан с его способностью блокировать аденозиновые рецепторы (подтипы A1, A2A, A2B, A3) в головном мозге и периферических тканях. Аденозин — нейромодулятор, который накапливается в течение дня и вызывает сонливость, угнетение активности нейронов и расширение сосудов. Кофеин, структурно схожий с аденозином, связывается с рецепторами, но не активирует их, тем самым устраняя тормозящий эффект аденозина.

В результате блокады рецепторов происходит:

• усиление выделения дофамина и норадреналина;
• повышение активности ретикулярной формации ствола мозга;
• увеличение частоты сердечных сокращений;
• сужение сосудов головного мозга (при системном расширении периферических сосудов);
• стимуляция секреции адреналина мозговым веществом надпочечников.

Дополнительно кофеин ингибирует фермент фосфодиэстеразу, что приводит к накоплению циклического АМФ (цАМФ) в клетках. Однако этот эффект проявляется лишь при высоких концентрациях, редко достигаемых при обычном употреблении напитков.

Период полувыведения кофеина у взрослого человека составляет в среднем 3–5 часов, однако индивидуальные колебания зависят от активности фермента CYP1A2 в печени, возраста, курения и приёма других лекарств.

¶Источники кофеина

¶Природные источники

• Кофе (Coffea arabica, Coffea canephora) — содержание кофеина в зёрнах 1–2,5 %. В чашке эспрессо (30 мл) содержится около 60–80 мг, в американо (200 мл) — 90–150 мг.
• Чай (Camellia sinensis) — 2–4 % кофеина в сухом листе. В чашке чёрного чая (200 мл) — 40–70 мг, зелёного — 30–50 мг. Чай также содержит L-теанин, смягчающий стимулирующий эффект.
• Какао и шоколад (Theobroma cacao) — в какао-бобах кофеин присутствует в небольших количествах (0,1–0,3 %), в плитке тёмного шоколада (100 г) — около 40–60 мг.
• Гуарана (Paullinia cupana) — семена содержат до 4–6 % кофеина, используется в энергетических напитках и БАД.
• Йерба мате (Ilex paraguariensis) — содержит 0,3–1,7 % кофеина.
• Кола (Cola acuminata) — орехи содержат 1,5–3 % кофеина.

¶Синтетический кофеин и продукты

Синтетический кофеин производится промышленно (обычно из мочевой кислоты или теобромина) и добавляется в:

• газированные напитки (кола — 30–40 мг на 330 мл);
• энергетические напитки (150–300 мг на банку 250–500 мл);
• обезболивающие препараты (в сочетании с парацетамолом или ибупрофеном);
• жиросжигающие добавки и предтренировочные комплексы;
• жевательную резинку и конфеты.

¶Физиологические эффекты

В умеренных дозах (40–200 мг) кофеин повышает бдительность, скорость реакции, концентрацию внимания и физическую работоспособность. При дозах 200–400 мг усиливается субъективное ощущение бодрости, снижается утомляемость. Дозы свыше 400 мг могут вызывать тревожность, бессонницу, тахикардию, тремор и желудочно-кишечный дискомфорт. Летальная доза для взрослого человека оценивается в 10–14 г (примерно 100 чашек кофе подряд), однако смертельные исходы при употреблении напитков практически не встречаются.

¶Толерантность и зависимость

При регулярном употреблении кофеина развивается толерантность: для достижения прежнего эффекта требуются большие дозы. Резкое прекращение приёма у людей, потребляющих более 300 мг в день, вызывает синдром отмены: головная боль, утомляемость, раздражительность, снижение настроения. Синдром отмены обычно длится 2–9 дней. В Международной классификации болезней (МКБ-11) синдром зависимости от кофеина и синдром отмены кофеина выделены в отдельные диагностические категории.

¶Применение в медицине

Кофеин используется в неонатологии для лечения апноэ недоношенных (стимуляция дыхательного центра), в составе комбинированных анальгетиков при головной боли (усиливает действие парацетамола), а также как вспомогательное средство при гипотензии. В спортивной медицине кофеин применяется как эргогенный агент, повышающий выносливость; Всемирное антидопинговое агентство (WADA) исключило кофеин из списка запрещённых веществ в 2004 году.

¶Источники

1. Фредхольм Б. Б. и др. — «Actions of caffeine in the brain with special reference to factors that contribute to its widespread use», Pharmacological Reviews, 1999.
2. Нейман Дж. — «Caffeine and sports performance», Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 2008.
3. Государственный реестр лекарственных средств РФ — инструкции по медицинскому применению кофеина.
4. Всемирная организация здравоохранения — МКБ-11, раздел «Психические и поведенческие расстройства, вызванные употреблением кофеина».