Механизм работы кофеина. Аденозиновая теория

Современные научные данные говорят о том, что аденозин является фактором сна (веществом, которое накапливается в течение дня и вызывает сонливость). Аденозин — рибонуклеозид, состоящий из аденина и рибозы, выполняет множество функций, но в контексте этой работы будет рассмотрена его роль в качестве сигнальной молекулы

Источники аденозина в мозге:

1. Гидролиз АТФ.

2. Результат деятельности клеток глии.

3. Другие.

Но основным поставщиком является АТФ. Мозг человека потребляет до 25% всей энергии организма. Получает он ее в основном из аденозинтрифосфата. 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. 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). У каждого из этих рецепторов есть свои лиганды — агонисты и антагонисты. 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. Аденозин является агонистом, а кофеин — антагонистом аденозиновых рецепторов.

Аденозин, по сути, он вызывает сонливость. 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.

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.

За ночь аденозин разрушается в печени, поэтому утром ощущение усталости исчезает.

Практически все эффекты кофеина связаны с его ролью в качестве антагониста аденозиновых рецепторов. 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. 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. 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 утомлён и хочет спать.

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 и полиурия.

Побочные эффекты кофеина

Тревога

Как известно, кофеин повышает артериальное давление и вызывает выброс адреналина, гормона тревоги и агрессии, связанного с повышенной энергией.

В больших дозах эти эффекты могут становиться более выраженными, что приводит к тревоге и нервозности.

На самом деле, вызванное кофеином тревожное состояние является одним из четырех кофеиновых синдромов, перечисленных в Диагностическом и статистическом руководстве по психическим расстройствам (DSM), который публикуется Американской психиатрической ассоциацией.

Сообщалось, что употребление его в очень высоких дневных дозах - 1000 мг (10 чашек кофе) или более, приводит к нервозности и вызывает дрожь у большинства людей, а у чувствительных людей даже умеренное потребление может приводить к аналогичным эффектам.

Кроме того, было доказано, что даже умеренные дозы вызывают учащенное дыхания и увеличивают уровень стресса.

Одно из исследований, проведенное среди 25 здоровых мужчин показало, что те, кто принимал около 300 мг кофеина, испытывали стресс, более чем в два раза превышающий показатели у тех, кто принимал плацебо.

Интересно, что уровень стресса мало отличался при регулярном и менее частом потреблении кофеина, из чего можно сделать вывод, что вещество оказывает одинаковое влияние на уровень стресса, независимо от того, как регулярно вы его принимаете.

 

Бессонница

Исследования показали, что большие дозы кофе увеличивают время, необходимое для того, чтобы заснуть. Также может уменьшиться общее время сна, особенно у пожилых людей.

Напротив, низкое или умеренное количество кофе, по-видимому, не очень сильно влияет на сон у людей, которые обычно хорошо спят и даже тех, кто страдает бессонницей.

В другом исследовании проверялось, как время приема кофеина влияет на сон. Двенадцати здоровым взрослым людям дали по 400 мг кофеина за шесть часов до сна, за три часа или непосредственно перед сном.Время, которое потребовалось для того, чтобы заснуть значительно увеличилось у всех трех групп.Эти результаты показывают, что важно обращать внимание не только на количество, но и на время приема кофеина перед сном.