Ktoś pił z mojego kubeczka! O kofeinie słów kilka Jacek Francikowski Kawa jest napojem znanym na całym świecie, a miliony ludzi piją ją codziennie. Jej głównym składnikiem działającym stymulująco na nasz mózg jest kofeina. Powszechnie uważa się, że wpływa ona na samopoczucie, uwagę, pobudza, zmniejsza zmęczenie i daje energie do dalszej pracy. Jednak czy wiemy jaki jest mechanizm działania tej jakże bliskiej nam substancji? Wbrew temu co możemy sądzić kofeina występuje w wielu roślinach, nie tylko w nasionach kawowca. Oto niektóre zawierające ją gatunki. Wydaje się, że mechanizm działania kofeiny na ssaki jest jednym z najlepiej zbadanych z pośród znanych substancji psychoaktywnych Kofeina należy do grupy metylksantyn, tj. etylowanych pochodnych ksantyny. Substancje te określa się mianem wtórnych metabolitów. Są one ślepymi zakończeniami szlaków metabolicznych, ostatecznie gromadzonymi w wakuolach lub
bezpośrednio w cytoplazmie. Nadal nie jest znana ich pełna funkcja w roślinach. Przyjmuje się, że są one naturalnymi pestycydami (oddziałują toksycznie na owady) i repelentami (mają odstraszający smak). Większe stężenia tych substancji znajdujemy w młodych częściach roślin, tj. tych, które ze względu na słabo rozbudowane ściany komórkowe, są najbardziej narażone na atak roślinożerców. Kofeinę znajdujemy w kakaowcu (Theobroma cacao), herbacie (Camellia sinensis), ostrokrzewie paragwajskim (Yerba mate, Ilex paraguariensis), guaranie (Paullinia cupana) oraz oczywiście w kawowcu (Coffea arabica). Tym samym znajdujemy ją w produktach pochodzących z tych roślin. Poniżej przedstawiono zawartość kofeiny w różnych produktach: Tabletka kofeiny 1 tabletka 100mg Środek przeciwbólowy 1 tabletka 65mg Czekolada gorzka 1 tabliczka (43 g) 31mg Czekolada mleczna 1 tabliczka (43 g) 10mg Kawa parzona 207 ml 80 135mg Kawa bezkofeinowa 207 ml 5-15mg Espresso 44 60 ml 100mg Herbata czarna 177 ml 50mg Herbata zielona 177 ml 30mg Coca-Cola Classic 355 ml 34mg Mountain Dew 355 ml 54.5mg Red Bull 250 ml 80mg XS Energy Drink 250 ml 83mg Po przyjęciu kofeiny przez ludzki organizm jest ona w 99% wchłaniana w układzie pokarmowym skąd trafia do krwioobiegu. Najwyższe stężenie kofeiny we krwi obserwuje się po czasie 30-60 min od momentu przyjęcia. Co interesujące, z łatwością przenika ona przez błony biologiczne i bariery: krewmózg czy łożysko. Jak większość ksenobiotyków, kofeina jest metabolizowana w wątrobie (przez system oksydazy cytochromowej P450), i tylko ok. 5% w niezmienionej formie jest wydalane z moczem. W wyniku jej przekształcenia powstają trzy metabolity: paraksantyna, teofilina i teobromina (w proporcji 80:15:5), każdy z tych związków ma swoje własne działanie na nasz organizm. Paraksantyna zwiększa rozkład zmagazynowanych tłuszczów, prowadzi do podniesienia poziomu glicerolu i wolnych kwasów tłuszczowych we krwi. Teobromina rozszerza naczynia krwionośne i zwiększa objętość moczu. Teofilina rozkurcza mięśniówkę gładką oskrzeli, przez co używana jest do leczenia astmy (jednak dawka terapeutyczna wielokrotnie przewyższa wartość otrzymaną przez rozkład kofeiny). Połowiczny czas istnienia kofeiny w organizmie wynosi od 3 do 5h, ale trzeba pamiętać, że czas ten jest bardzo zmienny osobniczo.
Kofeina jest środkiem pobudzającym energetycznie. W licznych badaniach po twierdzono, że im dłuższy jest czas wysiłku wytrzymałościowego tym większe działanie wspomagające kofeiny. Kofeina w dawce jaką otrzymujemy pijąc kawę działa pobudzająco głównie w wyniku blokowania (antagonizmu) receptorów adenozynowych w naszym mózgu. Adenozyna nie jest klasycznym neurotransmiterem, ani hormonem. Wiąże się ją głównie z działaniem hamującym na komórki, jednak jest ono bardziej złożone i zależne od sytuacji. Adenozyna, ze względu na swą budowę (ryboza + adenina), jest zaliczana do nukleozydów purynowych. Powstaje w wyniku metabolizmu ATP, cząsteczki będącej paliwem komórki. Adenozyna działa jako wskaźnik metaboliczny dający informacje o stanie energetycznym komórek. W miarę jak powstaje, jest przerzucana do przestrzeni międzykomórkowej i przestrzeni międzysynaptycznej w wyniku przenoszenia z cytoplazmy poprzez odpowiednie transportery. Adenozyna powstaje w sytuacji stresowej lub wysiłkowej dla komórki, gdy zużywa ona dużo ATP. Adenozyna, łącząc się ze receptorami na powierzchni komorek, chroni je przed przepracowaniem i utrzymuje jej metabolizm na określonym poziomie. Stężenie adenozyny i inozyny w płynie tkankowym szczególnie wzrasta gdy pojawia się niedotlenienie, niedokrwienie. W efekcie wzrasta zaopatrzenie tkanki w tlen (rozszerzenie naczyń krwionośnych) oraz obniżenie metabolizmu komórkowego. W mózgu objawia się to obniżeniem aktywności elektrycznej neuronów oraz zredukowaniem ilości uwalnianych neurotransmiterów pobudzających.
Receptory adenozynowe występują na powierzchni wszystkich komórek naszego ciała. Jednak to oddziaływanie kofeiny na receptory znajdujące się w naszym mózgu jest kluczowe dla jej pobudzającego efektu. Poza mózgiem receptory adenozynowe regulują w sercu pobór tlenu przez miesień sercowy oraz przepływ krwi przez naczynia wieńcowe. Dodatkowo wiąże się je z procesami zapalnymi czy reakcją odpornościową. W mózgu receptory te występują w największym zagęszczeniu w wybranych rejonach mózgu. Znajduje się je w największych ilościach głównie w hipokampie, korze mózgowej, wzgórzu, prążkowiu. Dowody wskazują, iż adenozyna ochrania mózg ograniczając aktywność neuronów i zwiększając przepływ krwi. Nie znana jest przyczyna ich szczególnej koncentracji w wymienionych rejonach Z tego względu kofeina, przeciwdziałając wpływowi adenozyny, wyłącza mechanizmy hamujące neurony co ostatecznie objawia się jako pobudzenie. W pojawieniu się efektu stymulującego najistotniejsze wydają się oddziaływanie kofeiny na receptory w jądrach podkorowych (prążkowie). Kofeina wpływa na wiele aspektów funkcjonowania układu nerwowego a tym samym psychiki. W przypadku ludzi i gryzoni obserwuje się wyraźną stymulacja aktywności ruchowej. Notuje się zwiększoną motywacje i popęd ruchowy. Równocześnie kofeina zmniejsza poczucie zmęczenia i znużenia. Nawet w niewielkich dawkach kofeina może podnosić czujność, co szczególnie wyraźnie ujawnia się w sytuacjach o niskiej stymulacji (monotonne, powtarzalne zadania). Nie znaleziono dowodów jej bezpośredniego wpływu na funkcje sensoryczne. Kofeina poprawia czas reakcji na bodziec prawdopodobnie skracając czas analizy informacji związanych z reakcją.. Brak natomiast dowodów na wzrost wydajności pamięci roboczej w tym wypadku. Obserwuje się podwyższoną koncentrację, co przekłada się pośrednio na sprawność w wykonywaniu złożonych czynności czy też codziennych zadań (kierowanie pojazdami). Konieczne są dalsze badania na temat tego typu efektów w wypadku regularnej konsumpcji. Rozważa się kontrolowaną podaż kofeiny osobom pracującym w zawodach wysokiego ryzyka. Nie do zlekceważenia jest oddziaływanie kofeiny na samopoczucie, samoocenę i towarzyskość. Obserwuje się interakcje między kofeiną, osobowością badanych i porą dnia. Może to wskazywać na związek adenozyny i jej receptorów z cechami osobniczymi jak wspomniana osobowość czy temperament. Obserwuje się wyraźny wpływ wysokich dawek kofeiny na obniżenie senności, przesunięcie pory snu, skrócenie czasu oraz obniżenie jego jakości. Mechanizm nie jest dobrze poznany, nie wiadomo czy także on jest związany ze szlakiem adenozynowym Kofeina ma niewielkie zdolności do wywoływania uzależnienia (w porównaniu z innymi substancjami neuroaktywnymi), dlatego nie jest uznawana za
substancję uzależniająca choć dyskusje na ten tema trwają. Przyjmowanie większych dawek nie powoduje przyjemniejszych doznań, a wręcz przeciwnie, zwiększa subiektywne odczucia negatywne, m.in. lęk, niepokój, zdenerwowanie i ogólne pogorszenie nastroju. W badaniach wykazano wręcz unikanie dużych dawek przez ochotników. Tak więc kofeina, mimo że jest środkiem psychoaktywnym i do pewnego stopnia uzależniającym, nie zagraża funkcjonowaniu społeczeństwa, ponieważ ograniczenie spożywania następuje tutaj niejako samoistnie. Pojawiania się tolerancji organizmu na kofeinę następuje bardzo szybko (szczególnie przy podaży wysokich dawek). Jako mechanizmy tolerancji opisuje się głownie wzrost ilości receptorów (wzrost wrażliwości komórek na adenozynę), jednak co niezwykłe nie obserwuje się znoszenia efektu stymulującego kofeiny. Zaprzestanie pobierania kofeiny, po wcześniejszym intensywnym poborze, wywołuje objawy abstynencyjne pojawiają się u części populacji, należą do nich: bóle głowy, drażliwość, ospałość, zmęczenie, spadek koncentracji. Efekty mogą utrzymywać się do ok. 5 dni.