Кофе против усталостив закладки 10. Кофе аденозин


Как кофе влияет на мозг человека? - Питание и здоровье

Коротко о главном —

Как кофе влияет на наш мозг

Чего кофеин не делает

 Интересно, что сам кофеин в наш мозг не поступает в большом объеме, как многие из нас думают – история о воздействии любимого наркотика человечества далеко не так проста.

Кофеин сам по себе не делает человека супер продуктивным, супер быстрым и супер сообразительным. Чашка кофе американо – не единственная причина, благодаря которой вы можете 6-часовое задание втиснуть в 45 минут, или то, что с 8 до 11 утра вы удивительно очаровательны.

Кофеин имеет свойство перевоплощаться. В мозгу человека он принимает вид нейрохимиката, который называется аденозин. Аденозин вырабатывается нейронами в течение всего дня. И чем больше его вырабатывается, тем сильнее истощается нервная система.

Ваша нервная система контролирует уровень аденозина через рецепторы, в частности рецепторы A1, которые находятся в вашем мозгу и по всему телу. Когда вещество проходит через рецепторы, содержание аденозина увеличивается до тех пор, пока ваша нервная система решит избавиться от него, погружая вас в сон.

Кофеину принадлежит удивительное свойство имитировать форму и размер аденозина, а также влияние на рецепторы  без его активации. Рецепторы затем эффективно блокируются кофеином (в клинических условиях кофеин является антагонистом рецепторов аденозина А1).

Это важно не только потому, что кофеин блокирует рецепторы, нарушая мониторинг нервной системы на содержание аденозина, но и потому что в этом случае появляются другие участники процесса. Нейромедиаторы допамин и глютамат, внутренние стимуляторы мозга, которые высвобождаются для выполнения своей стимулирующей работы, в то время как доля аденозина блокируется. И именно этот эффект вы ощущаете после принятия трех чашек мокачино.   

Другими словами, это не кофеин выполняет стимулирующую работу. Вместо этого он блокирует дверь, в то время как настоящие животные инстинкты выходят наружу.

Каждый кофеман знает эту особенность, что со временем эффект становится все более слабым. С каждым разом требуется все больше кофеина, чтобы достичь того же уровня стимуляции возбуждающих нейромедиаторов. Эта раздражающая динамика широко известна как «толерантность».

Кажется, что утренний чай или кофе стали ритуалом, что кофеин помогает пробудиться от сонного состояния, причной которого является содержание аденозина. Это именно то, с чем наш любимый легальный наркотик так хорошо справляется.

Отрицательным в этой ситуации является то, что кофеин держит нас в неведеньи, как сильно нам не хватает сна. На короткое мгновение может показаться, что кофеин лишает человека сна. Но в итоге нервная система побеждает, напоминая кто в доме хозяин.

Конечно, эффект воздействия зависит от многих факторов, включая тип телосложения, вес и возраст. Некоторым хватает одной чашки кофе, чтобы взбодриться, другим – три чашки. Причем не имеет значения, какой источник кофеина вы выберете.

Если вы решили избавиться от этой привычки, как долго вам придется работать над тем, чтобы она полностью исчезла? Это зависит от того, сколько кофеина вы регулярно потребляете. Если вы выпиваете в среднем 2-3 чашки в день, то в течение 10 дней вас ожидают симптомы в виде головной боли, усталости и общего чувства желания кричать людям в лицо. Кроме того, у кофе есть масса полезных свойств — недавно мы писали о том, как употребление кофе снижает риск удара и сахарного диабета. Может быть, просто постарайтесь высыпаться?

Иллюстрация: oliverray

alphatech.com.ua

Кофе • СЛИПАПС

Многие знают о существовании веществ, употребление которых ведет к привыканию. Конечно, первое, что приходит в голову – это наркотические средства (морфий, гашиш, героин, марихуана, амфетамин и др.). Однако зависимость может развиться и от вполне себе безобидных лекарственных препаратов (снотворных, гипотензивных, седативных, антидепрессантов, глюкокортикостероидов и даже слабительных средств).

Такая зависимость, как правило, развивается при длительном приеме и характеризуется наличием синдрома отмены (абстиненции) при резком прекращении приема препарата. При этом наблюдается ухудшение самочувствия, причем обостряется та симптоматика, на устранение которой и было направлено действие препарата (например, повышение артериального давления после отмены гипотензивных препаратов или еще более выраженная бессонница после отмены снотворных).

Лекарственная зависимость может развиваться и при потреблении некоторых продуктов питания, таких как алкоголь и, вероятно, сахар. Однако самым известным продуктом питания, способным вызывать зависимость, без сомнения, является кофе. Точнее даже не сам напиток кофе, а входящий в него кофеин, который содержится и в чае, и в кока-коле, и в различных энергетических напитков вроде ред була и иже с ними.

Количество кофеина в разных продуктах достаточно условно и зависит, в том числе, от сорта кофе или чая, способа их приготовления, времени заваривания, и так далее. Например, 60 мл эспрессо, сваренного в хорошей кофе-машине, содержит 100 мг кофеина, а заваренный в «френч-прессе» — всего 24-40 мг. Другое дело, что кофе из френч-пресса пьют в несколько других объемах, и на стандартную кофейную чашку в 200 мл выйдут все те же 80 – 135 мг кофеина.

В последнее время наметилась тенденция добавлять кофеин во всевозможные продукты питания, в том числе ориентированные на детскую аудиторию (жвачки, зефир, желе, конфеты, вафли, даже семечки и другие снэки) для усиления их стимулирующего действия.

Таблица 1. Содержание кофеина в различных продуктах питания.

По данным FDA, максимально разрешенная доза кофеина, которую может принять молодой здоровый человек, не опасаясь за свое здоровье, составляет 400 мг в день, что соответствует примерно 4-5 чашкам кофе. Любое превышение этой дозы может быть чревато неприятными последствиями.

Передозировка кофеином может вызывать сухость во рту, звон в ушах, учащенное сердцебиение и нарушение сердечного ритма, боль в желудке, тошноту, рвоту, учащенное дыхание, повышенное потоотделение, учащенное мочеиспускание, головокружение, чувство тревоги, головную боль, бессонницу, даже кому.

Конечно, отравиться кофеином достаточно сложно, однако несколько смертельных случаев от передозировки кофеином все-таки описано (Boutrel, Koob, 2004). Смерть наступает из-за отека легких и фибрилляции желудочков с последующей остановкой сердца.

Подсчитано, что смертельная доза кофеина составляет 150-200 мг/кг массы тела человека (или 10 500 — 14 000 мг на человека массой 70 кг, что соответствует примерно 88 чашкам эспрессо). Но, согласитесь, выпить около сотни чашек кофе в день довольно-таки трудная задача.

Причем эта доза должна быть принята в пределах 4-5 часов, что связано с фармакокинетикой кофеина: принятый кофеин быстро всасывается через слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта и проявляет свое действие уже через 15 минут, однако продолжительность его действия составляет только около часа, после чего он выводится из организма в течение 3-4 часов.

Сегодня кофеин – самый распространенный и широко используемый в мире психостимулятор. Такое его широкое распространение обусловлено, прежде всего, тем, что он легален, и его продажи не ограничены и не регулируются государством. Другими словами, его можно покупать и потреблять в неограниченном количестве.

Такая ситуация уникальна для психостимуляторов. Если бы кофеин выделили лет 20-30 назад, он попал бы под строгий контроль министерства здравоохранения, наряду с наркотическими препаратами и регулировался бы государством так, как регулируется алкогольная и табачная продукция.

Как напиток, кофе, известен с древних времен и, многие религии считают его, наряду с алкоголем и никотином табака, средством, затуманивающим разум и обостряющим чувства. Молекула же кофеина была впервые открыта в 1819 году немецким химиком Фридрихом Фердинандом Рунге.

Причем сделал он это по совету Иоганна Вольфганга Гёте, который в своем «Фаусте» предполагал возможность омолаживающего действия кофе и лечение этим напитком возрастных заболеваний.

Объемы потребления кофе по миру огромны. На рисунке 1 представлено годовое потребление кофеина на душу населения в мире. Около 90% всех людей на планете в том или ином виде потребляют кофеин.

Рисунок 1. Годовое потребление кофе

Можно выделить страны с наивысшими показателями потребления кофеина, среди которых лидируют страны Северной Европы. Много пьют кофе также в тех странах, где традиционно выращивают кофе (Бразилия). А вот страны, культивирующие чайные плантации, Индия и Китай, в этот список не входят.

Рисунок 2. Страны с наибольшим потреблением кофе (в кг на душу населения в год).

Примечательно, что теин чая и кофеин кофе – это одно и то же вещество, с химической точки зрения, относящееся к группе алкалоидов. Это было доказано еще в 1838 году (Mulder, 1838; Jobst, 1838). Оба вещества являются  1,3,7-триметил-ксантином и содержатся в кофейных зернах, орехах колы, чайных листьях и некоторых других растениях. Кофеин используется этими растениями в качестве инсектицида для защиты от вредителей.

Для чего люди потребляют кофе или очень крепкий чай, а не, скажем, лимонад или, если говорить о горячих напитках, сбитень? Ну, во-первых, для того, чтобы взбодриться, побороть сонливость, для ясности ума и для продления активности в ночное время. Причем совершенно неправильно думать, что чем больше концентрация кофеина, тем сильнее будет психостимулирующий эффект.

В малых дозах кофеин, действительно, оказывает стимулирующее действие на нервную систему, повышает артериальное давление и скорость обмена веществ, однако в высоких концентрациях все происходит равно наоборот: истощение и упадок мозговой активности.

Есть свидетельства, что ежедневное потребление малых доз кофеина благотворно сказывается на здоровье и является профилактическим средством против нейродегенеративных заболеваний, в том числе болезни Альцгеймера (кофеин предотвращает формирование бета-амилоидных бляшек в мозге), сердечно-сосудистых и ряда других заболеваний (Bauer, Elmenhorst. Caffeine Kick, 2013).

Сказывается кофеин и на настроении: в адекватных дозах он улучшает настроение за счет высвобождения дофамина, а также повышает работоспособность. Однако, у него есть и обратная сторона — кофеин способен вызывать зависимость, причем как психическую, так и физическую, проявляющуюся в том, что для достижения такого же эффекта требуется все больше и больше выпитого кофе.

Рисунок 3. Место кофеина в ряду веществ, вызывающих зависимость.

Снизу вверх — рост способности вещества вызвать привыкание, слева направо — его способность убить.

К счастью кофейная зависимость (и токсичность) не такая серьезная, и поэтому не стоит из-за этого отказываться от любимого напитка. Главное правило – не переусердствовать.

Для кофеина более вероятна психическая зависимость, чем физическая, и эта особенность, пусть и на порядок ниже, роднит его с никотином. Все бывшие курильщики знают, как трудно бросить курить именно по причине своего рода ритуала, сопровождающего курение. То же самое и с кофе. Его прием давно превратился в неотъемлемую часть нашей жизни, без которой невозможно нормально начать рабочий день. Этому в немалой степени способствуют национальные традиции и телевизионная реклама.

Таблица 2. Градация наркотических веществ по индукции зависимости

Метаболизм кофеина происходит в печени, при помощи ферментной системы цитохром р450 оксидазы (CYP1A2 изоцим), с образованием трех диметилксантинов: 84% параксантина, 12% теобромина и 4% теофилина, которые затем выводятся с мочой.

Каждый из метаболитов кофеина может проявлять свои собственные эффекты. Параксантин увеличивает липолиз, что ведет к повышению уровня глицерола и свободных жирных кислот в плазме крови. Теобромин расширяет кровеносные сосуды и увеличивает объемы мочеотделения. Теофилин расслабляет гладкомышечную ткань бронхов.

Однако прежде чем кофеин попадет в печень, он успевает проявить свои собственные эффекты благодаря способности быстро проникать через мембранные стенки клеток. Кофеин начинает всасываться уже в ротовой полости, пищеводе и желудке, а затем абсорбируется всеми органами, мышцами и жировыми тканями. Легко проходя через гематоэнцефалический барьер, кофеин попадает в мозг.

Механизм действия кофеина

Известны четыре механизма, которыми кофеин может подействовать на организм:

  1. Угнетение действия фософдиэстеразы, что приводит к усилению секреции желудочного сока и ускоряя метаболические процессы в мышечной и нервной тканях;
  2. Ингибирование ГАМКа-рецепторов;
  3. Прямое воздействие на внутриклеточное высвобождение кальция;
  4. Антагонизм по отношению к аденозиновым рецепторам.

Если уровень кофеина в плазме крови не превышает нормальных значений, то его эффекты ограничиваются лишь четвертых механизмом. Для запусках первых трех кофеина в крови должно быть значительно больше.

Рисунок 4. Структурные молекулы кофеина и аденозина.

Благодаря своего структурному сходству с аденозином, молекула кофеина способна связаться с рецептором аденозина, однако она не способна активировать рецептор. Поэтому суть биологического эффекта кофеина сводится к тому, что он мешает аденозину связываться со своими рецепторами и, таким образом, подавляет работу аденозина (ключ вставляется в замок, но дверь открыть не может, а поскольку замочная скважина занята, правильный ключ вставить также нельзя).

Аденозин, и его рецепторы, присутствуют во всех областях мозга (рис.5). Описаны несколько структурно различающихся типов аденозиновых рецепторов: А1, А2а, А2в  А3. Наиболее распространены и изучены рецепторы двух типов: А1 типа, которые неравномерно расположены в пресинаптических терминалях во всех отделах мозга с наибольшей концентрацией в неокортексе и базальном переднем мозге (basal forebrain), и А2а, которые расположены локально в постсинаптических окончаниях в областях, связанных с дофаминергической системой мозга – стриатуме и части прилежащего ядра (nucleus accumbens core). Причем связь эта структурная, т.е. дофаминовый и аденозиновый А2а рецепторы образуют единый гетеродимер. Все аденозиновые рецепторы связаны с G-белками, которые через аденилатциклазу регулируют продукцию цАМФ.

Рисунок 5. Распределение аденозиновых рецепторов в мозге.

В целом, концентрация аденозина в мозге отражает энергетический статус клеток: чем выше уровень потребления энергии и чем выше степень истощения энергетических ресурсов в мозге, тем быстрее растет концентрация аденозина. Накапливаясь в мозге, особенно после необычно продолжительного бодрствования, аденозин вызывает чувство усталости и сонливость.

Работает это примерно так. В базальном переднем мозге есть большая популяция холинергических нейронов, экспрессирующих на своих мембранах аденозиновые А1-рецепторы и посылающих свои проекции к неокортексу, нейроны которого также содержат много аденозиновых А1-рецепторов.

Аденозин, накапливаясь, связывается со своими рецепторами, активирует их и, таким образом, меняет электрохимический баланс в синапсах (например, уменьшает уровни дофамина и норэпинефрина). Продуцируемый тормозный сигнал направляется к коре, где и происходит торможение – переключение с состояния бодрствования на состояние сна.

Аденозин, таким образом, является ключевой молекулой в регуляции гомеостатической составляющей сна. Вот почему кофеин, блокируя аденозиновые рецепторы, способствует прекращению тормозного действия аденозина, что клинически проявляется в повышении умственной и физической работоспособности и пролонгации состояния бодрствования.

Но не только. Не давая аденозину сделать свою работу, кофеин способствует выбросу в кровь из коры надпочечников норадреналина – нейромедиатора активного бодрствования, уровень которого обычно повышается в стрессовых ситуациях для мобилизации сил организма. Поскольку невозможно бесконечно мобилизовать эти силы, прием кофе, в конце концов, приводит к истощению.

Блокада аденозиновых рецепторов кофеином приводит к повышению активности аденилатциклазы и накоплению цАМФ, что вызывает адреналин-подобные эффекты, лежащие в основе психостимулирующего эффекта кофеина. Этот эффект усиливается способностью кофеина ингибировать фосфодиэстеразу, что также ведет к повышению уровня цАМФ.

Благодаря технике нейроимиджинга можно наглядно увидеть в каких мозговых структурах кофеин проявляет максимальные эффекты (максимально эффективно связывается с аденозиновыми рецепторами). Ими являются неокортекс, таламус, гиппокамп и мозжечок (рис.6).

Рисунок.6. МРТ/РЕТ изображение латеральной части головы подопытного. В центре – рецепторы аденозина (ярко оранжевый), место связывания кофеина, распределены по всему мозгу. Справа – после в/в инъекции кофеина (4,1 мг/кг массы тела). Аденозиновые рецепторы больше не видны, поскольку кофеин связался с ними. Источник: Bauer, Elmenhorst. Caffeine Kick, 2013 (q-more.chemeurope.com)

Кофеин связывается не только с А1-, но и с А2а-рецепторами аденозина, сопряженными с дофаминовыми рецепторами. Хроническое потребление кофеина в дозе 10 мг/кг приводит к увеличению концентрации дофамина. Такой же эффект, но более выраженный по силе, имеют и другие наркотические вещества (героин, опиум и др.). Более того, А2а рецепторы, расположенные в стриатуме (структуре, отвечающей за двигательную/моторную активность) ответственны за прилив сил и повышенную работоспособность после употребления кофе.

Рисунок 7. AR – аденозиновые рецепторы пре- и постсинаптических нейронов центральной и периферической нервной системы. Аденозин (А) осуществляет свои тормозные влияния, связываясь с AR, тормозя высвобождение нейротрансмиттеров (NT) в пресинапсах, а также работу системы вторичных мессенджеров в постсинапсах. Кофеин (С) блокирует связывание А с AR, блокируя тормозные влияния А и усиливая выброс NT и работу вторичных мессенджеров. Источник: Gareth Jones, Caffeine and other sympathomimetic stimulants…, 2008.

Конечно, кофеин может и напрямую влиять на мышцы, вызывая высвобождение ионов кальция из саркоплазматического ретикулума в цитозоль мышечных клеток, приводя к долгодлящейся активации скелетной мускулатуры, но происходит это только в высоких, не физиологических концентрациях.

Более того, кофеин способствует лучшему сокращению мышц благодаря стимуляции выброса в кровь норадреналина, не расходуя при этом мышечный гликоген. Так что, заявление о том, что кофе является допингом и может быть использован спортсменами перед соревнованиями, совершенно справедлив, тем более что WADA сняла в 2004 году все ограничения по потреблению кофе (Jones, 2008).

Единственное, что принимать кофе нужно непосредственно перед соревнованием (2 чашки кофе, такое количество не обладает обезвоживающим диуретическим эффектом, примерно за час до физической нагрузки и без молока, т.к. молоко замедляет всасывание кофеина). Главное — прекратить употреблять кофе минимум за неделю до нагрузок из-за развития привыкания к дозе кофеина. Тогда эффект на выносливость и производительность работы мышц будет максимальным.

Удивительно, но даже незначительного количества кофеина, равного среднесуточному потреблению (4-5 чашек), достаточно для блокирования 50% аденозиновых рецепторов (рис.8). Именно поэтому повышение дозы кофеина не ведет к дальнейшему развитию психостимулирующего эффекта, а ведет к учащению сердцебиения, росту артериального давления и другим побочным эффектам.

Рисунок 8. Способность кофеина связываться с аденозиновыми рецепторами.  Источник: Bauer, Elmenhorst. Caffeine Kick, 2013 (q-more.chemeurope.com)

Тот факт, что к кофеину может развиться привыкание стало известно в 1994 году, хотя до сих пор это оспаривается отдельными учеными (Sturgess et al., 2010). Зависимость к кофе называется кофеинизмом; оно развивается при длительном ежедневном употреблении 1,0-1,5 г кофеина в сутки и, к счастью, является обратимым.

Механизм привыкания заключается в том, что количество рецепторов непостоянно и зависит от динамического ответа на количество нейромедиатора в синаптической щели. Если ежедневно потреблять большие дозы кофеина, то связывающая способность аденозиновых рецепторов изменяется. Мозг, в ответ на постоянную блокаду значительной части аденозиновых рецепторов, дает сигналы к формированию новых рецепторов (явление интернализации), их становится все больше и больше, а это значит, что для поддержания стимулирующего эффекта нужно все больше и больше кофеина.

Этот эффект подтверждается экспериментальными данными: кофеин, вводимый крысам в течение 3-4 недель, приводит к увеличению плотности аденозиновых рецепторов на 30%. Кроме того, существующие рецепторы привыкают к действию кофеина, и их реакция становится все менее и менее выраженной, т.е. идет десенситизация рецепторов.

Кстати, количество кофеин-индуцированного выброса дофамина, а также количество бета-адренергических рецепторов, при этом, также снижается. Все это ведет к развитию толерантности (физической зависимости к дозе) к кофеину. Причем толерантность к кофеину может развиться очень быстро: через 7 дней в дозе 400 мг/3 раза в день. Полная толерантность развивается уже через 18 дней приема кофеина в дозе 300 мг/3 раза в день. И наоборот, если долго не употреблять кофе, а потом выпить чашечку, то психостимулирующий эффект будет более сильным из-за повышенной чувствительности аденозиновых рецепторов к кофеину (явление сенситизации рецепторов).

На эффекты кофеина влияет и возраст самого кофемана. С возрастом количество аденозиновых рецепторов уменьшается (рис.9), а чувствительность рецепторов к кофеину увеличивается. В исследовании на 36 испытуемых в возрасте 22-74 года было показано, что в некоторых участках мозга количество аденозиновых рецепторов с возрастом снижается на 34% (Bauer, Elmenhorst. Caffeine Kick, 2013).

Рисунок 9. Снижение количества аденозиновых рецепторов с возрастом. Источник: Bauer, Elmenhorst. Caffeine Kick, 2013 (q-more.chemeurope.com)

Синдром отмены (withdrawal syndrme), который иногда наблюдается у заядлых кофеманов, сопровождается жуткими головными болями, мышечными болями, учащенным сердцебиением, депрессивным настроением, бессонницей, тошноте, рвоте и другими неприятными явлениями, что послужило поводом для включения в 2013 году синдрома отмены приема кофеина в список ментальных расстройств.

Механизм синдрома отмены заключается в том, что при резком прекращении действия кофеина, аденозин занимает все доступные рецепторы, которые, к тому же, становятся более чувствительными к аденозину (сенситизация рецепторов). В результате ответ получается более выраженный, т.е. происходит многократно более сильное торможение, чем в норме, а для того, чтобы нейротрансмиттерное равновесие пришло в норму необходимо время.

Синдром отмены начинает клинически проявляться спустя 12-24 часа после прекращения потребления кофеина и выражается в увеличенной скорости потока крови (вследствие вазоконстрикции сосудов) с одновременным уменьшением пульсового давления в кровеносных сосудах мозга. Это является причиной головных болей.

Интересно, что сам кофеин является вазоконстриктором, т.е. сужает кровеносные сосуды, за счет чего поднимает артериальное давление. Однако это не касается сосудов головы, там кофеин действует как вазодилататор, благодаря чему и применяется при мигренях. Таким образом, при отмене приема кофеина все происходит ровно наоборот. Синдром отмены вызывает также значительное увеличение тета-ритмов на ЭЭГ и уменьшение силы бета-волн, что лежит в основе увеличенной сонливости и уменьшенной концентрации внимания (Sigmon et al., 2009).

К счастью, по сравнению с настоящими наркотиками, эффект отмены для кофе длится всего около 7-12 дней (за это время мозг приводит количество аденозиновых рецепторов в норму).

Кофеин и алкоголь

Очень часто кофеинсодержащие напитки пьют с алкоголем (ирландский кофе, кофе корретто, различные коктейли и т.д.). Безопасно ли это? Оказывается – не совсем.

Одновременное потребление кофеина-стимулятора и этанола-депрессанта, особенно в больших объемах, может иметь негативные последствия на здоровье. Ошибочно думать, что кофеин может нейтрализовать действие этанола. Этанол увеличивает концентрацию внеклеточного аденозина, т.к. стимулирует его выброс из клеток и ингибирует его обратный захват нуклеозидными транспортерами.

Более того, увеличение уровня аденозина обеспечивается тем, что образуемый этанолом ацетат усиливает синтез аденозина (Lopez-Cruz et al., 2013). Увеличенный уровень аденозина лежит в основе седативного (успокоительного) и атаксического (нарушение координации) эффектов этанола (Ruby et al., 2014).  Однако кофеин не дает аденозину проявить свое действие.

В целом, это достаточно сложный, и пока недостаточно изученный вопрос. Например, если говорить об эффектах этанола на двигательную активность, то она усиливается малыми дозами кофеина. В высоких дозах кофеин подавляет двигательную активность. Вызванное этанолом нарушение координации ослабляется кофеином в небольшой дозе и усиливается в высокой дозе (Lopez-Cruz et al., 2013).

Но самое главное, что из-за одновременного приема кофе и алкоголя отсутствует ощущение субъективной интоксикации. Опасность, таким образом, в том, что прием кофеина дает больше времени для индивида на употребление спиртного, что приводит к еще более выраженной интоксикации организма. Кроме того, кофеин, маскируя седативный эффект алкоголя, способен вовлечь человека в рискованное поведение (May et al., 2015).

Это явление называется синдромом токсического подъема (toxic-shock syndrome) и характеризуется тем, что человек не может объективно оценить свое состояние. Будучи пьяным, такому человеку кажется, что он трезв, что у него прилив сил и энергии, при этом снимаются некоторые психологические барьеры. Обычно это заканчивается несчастными случаями, незащищенным сексом, эпизодами жестокого поведения (Miller, 2008). По этой причине FDA уже наложило запрет в 2010 году на продажу некоторых кофеинизированных алкогольных напитков. Такие ограничения существуют также в Канаде, Австралии и Мексике.

slipups.ru

Кофе и кофеин — ДЛЯ КЛИЕНТОВ — Кофейная компания Италкофе

Кофеин представляет собой химический стимулятор центральной нервной системы, или психоаналептик. Химическая формула кофеина C8h20N4O2.

Кофеин входит в состав около 60 растений, наиболее известные из которых зерна кофе, какао, семена тропического растения колы, листья чая, гуарана и др. Наиболее распространенными продуктами, содержащими кофеин, являются кофе, какао, шоколад, чай. Кофеин в чистом виде используется как ингредиент, для придания горечи продуктам, его также добавляют в энергетические напитки.

История употребления продуктов, содержащих кофеин, уходит своими корнями в древний Китай. Считается, что ориентировочно в 2700 году до нашей эры была заварена первая чашка чая. В настоящее время на планете очень сложно найти регион, жители которого бы не употребляли продукты, содержащие кофеин.

Основным аргументом для лиц, употребляющих кофеин содержащие напитки, является способность кофеина быстро привести человека в тонус после сна, наполнить его энергией, увеличить скорость мыслительных и физических реакций. Этот эффект кофеина связан с его вмешательством в те процессы в различных местах головного мозга, которые регулируются аденозином. Аденозин естественным образом присутствует в головном мозге и тормозит возникающие в нервной системе нервные импульсы, что приводит к замедлению деятельности и вызывает чувство усталости. Поскольку кофеин имеет сходную с аденозином структуру, он связывается с теми же рецепторами, но при этом увеличивает активности клеток. Организм в ответ на эту возросшую активность клеток головного мозга действует так, как будто головной мозг зафиксировал возникновение опасности. Гипофиз выделяет гормон, который заставляет надпочечники синтезировать больше адреналина. Адреналин заставляет сердце сокращаться чаще, а печень выбрасывать в кровоток больше глюкозы, чтобы организм мог использовать дополнительное количество энергии. Кроме того, кофеин сужает кровеносные сосуды, расслабляет дыхательные пути, что облегчает дыхание, и позволяет мышцам сокращаться с большей легкостью. Организм мобилизован для активной деятельности.

Кроме увеличения энергии, кофеин оказывает другие виды действия. Он увеличивает мочеотделение и подавляет аппетит. Кофеин является стимулянтом центральной нервной системы. В умеренных дозах кофеин может усиливать состояние бодрствования, изменять стереотипы сна, а именно увеличивать необходимое для засыпания время и сокращать общее время сна. При передозировке кофеин вызывает головные боли, нервозность, головокружение, тревогу и напряженность.

Количество кофеина в кофе может сильно варьироваться и зависит от его происхождения или состава, обжарки и метода приготовления. Растворимый кофе обычно содержит меньше кофеина, чем обжаренный в зернах молотый кофе , но большие объемы растворимого кофе содержат и большие количества кофеина. Содержание кофеина в кофе Робуста почти в 2 раза больше, чем в кофе Арабика. Кроме того кофе светлой обжарки, содержит кофеина больше, чем кофе темной обжарки (наиболее подходящей для эспрессо).

Необходимо знать, что помимо кофе, кофеин содержится в чае (при одинаковых весовых соотношениях, чай содержит больше кофеина, чем кофе, однако для приготовления одной чашки чая, как правило, используют меньшее количество сухого чая), какао и шоколадных напитках, многих легких напитках (кока-кола, пепси-кола и др.), лекарственных препаратах (для лечения головной боли и боли при других заболеваниях, для повышения аппетита, бодрости, при простудных заболеваниях, бронхиальной астме, и др.). Например, 5 чашек свежезаваренного чая, 6 стандартных упаковок обычной кока-колы и 10 таблеток от головной боли могут содержать такое же количество кофеина, как 3-4 чашки приготовленного обжаренного молотого кофе в зернах или 5 чашек растворимого кофе.

Содержание кофеина в некоторых пищевых продуктах, напитках и лекарствах Продукты (содержание кофеина): Черный шоколад, плитка 100 гр. - 15-110 мгНесладкий шоколад, плитка 100 гр. - 80 мгМолочный шоколад, плитка 100 гр. - 3-50 мгШоколадное мороженое, стаканчик, 100 мл  - 5 мгКофе по турецки, 200 мл - 60-150 мгРастворимый кофе, 200 мл  - 30-120 мгЭспрессо, 35 мл  - 70-100 мгЧерный чай, 200 мл - 25-100 мгЭнергетические напитки, банка 330 мл - 52-135 мгХолодный чай, 200 мл - 6-55 мгБезалког. напитки или содовая, 100 мл - 7-25 мгМолочно-шоколадный напиток, 200 мл - 2-7 мгДекофеинизированный кофе, 200 мл - 2-4 мгЦитрамон, 1 таблетка  - 10 мгТаблетки, подавляющие аппетит, 1 шт. -  200 мгТонизирующие таблетки, 1 шт. - 100-200 мг

Ведущие здравоохранительные организации изучили влияние кофеина на здоровье человека. Их исследования показали, что умеренное потребление кофе с кофеином не представляет угрозы для организма. По данным исследований доказано, что 300-400 мг кофеина в сутки (или 3-4 чашки кофе) не влияют на здоровье человека. Однако, при повышенной возбудимости нервной системы, сердечной аритмии, язве желудка, гипертонической болезни, бессоннице или беременности, лучше пить кофе, не содержащий кофеина. 

 

 

italkofe.ru

Кофе против усталости | Делимся советами

Мечта о паре дополнительных часов в сутках привела к изобретению большого количества внешних стимуляторов. Кофе – один из самых популярных. Но часто очередная чашка кофе вместо ожидаемой бодрости приносит сонливость и вялость, а американо, выпитый во время встречи с друзьями, может лишить сна и заставить зевать весь следующий день. Действительно ли кофе помогает сохранять бодрость, и откуда берётся усталость, разбираемся в этом посте.

Откуда берётся усталость

Универсальный источник энергии для каждого живого организма — АТФ (аденозинтрифосфат). Синтезируясь внутри наших клеток и отдавая энергию, АТФ разрушается, и, пройдя несколько стадий, превращается в аденозин. Аденозин — гормон усталости, который помогает нам отключаться от дел и засыпать, «отключая» те нейроны, которые никак не могут успокоиться и всё ещё пытаются думать о том, как всё успеть за 24 часа. Концентрация аденозина увеличивается в течение дня и уменьшается ночью, когда вы спите. Появление значительного количества аденозина даёт организму сигналы о том, что он устал и нуждается в отдыхе.

Учёные любят размышлять о том, что будет, если «отключить» аденозин. Станут ли наши силы бесконечными? Может быть, если научиться отключать его, мы будем уставать меньше? Оказалось, что аденозин — наш важный помощник, «предохранитель», а его отсутствие может привести к истощению нервных клеток, перенапряжению мозга и бессоннице.

Кофе vs. гормон усталости

Кофеин — тот самый противник, который на какое-то время блокирует аденозин, снимает усталость и даёт тот самый эффект прилива сил. Но только блокировки недостаточно, ведь нужна и энергия. Сам по себе кофе не даёт энергии, и тогда на помощь приходят скрытые ресурсы АТФ, которые организм тратит с большой неохотой.

Простой пример: вы устали и отправляетесь за кофе. Взамен вы получаете полчаса энергии, но за эти полчаса вы потом должны будете отдыхать несколько часов.

Получается, выпивая кофе, вы лишь увеличиваете усталость, и за быструю энергию позже придётся расплачиваться долгим отдыхом. Вы не только не выигрываете время для бодрствования, но и проигрываете его.

Как формируется привычка

Заядлые кофеманы часто говорят, что не могут проснуться без кофе, а утро без любимого напитка и вовсе не доброе. Это как раз та самая зависимость, которая похожа на зависимость от табака у курильщиков.

Как мы уже выяснили, сам по себе кофе не даёт энергии, и, получая на пике усталости не отдых, а новую дозу кофе, организм лишь накапливает усталость. Часто, чтобы побороть накопившуюся усталость, на следующее утро приходится выпить двойную дозу кофе.

Я знаю много людей, которые отказались от кофе и почувствовали себя гораздо лучше. Они не руководствовались при этом научными обоснованиями, просто однажды заметили, что привычный метод перестаёт работать, кофе даёт всё меньше бодрости, а от сложносочинённых кофейных напитков с коровьим молоком, сахаром и различными наполнителями совсем не в восторге и их желудок. Однако кофе не самый худший стимулятор, особенно, если вы не выходите за пределы нормы.

Одна чашка кофе в день = OK?

Разумная норма кофеина в день составляет 100—200 мг. Но надо помнить, что кофеин содержится не только в чашке свежезавареного кофе, но также в чае и шоколаде.

Примерное количество кофеина:

Чашка крепкого кофе — 100–150 мг кофеина Чашка крепкого чая — 30–50 мг Тёмный шоколад (100 г) – 50–100 мг Кола — около 15 мг

Авг 2, 2016Сергей

nasovet.info

Кофе — наш друг или враг усталости?

Мечта о паре дополнительных часов в сутках привела к изобретению большого количества внешних стимуляторов. Кофе – один из самых популярных. Но часто очередная чашка кофе вместо ожидаемой бодрости приносит сонливость и вялость, а американо, выпитый во время встречи с друзьями, может лишить сна и заставить зевать весь следующий день. Действительно ли кофе помогает сохранять бодрость, и откуда берётся усталость, разбираемся в этом посте.

Откуда берётся усталость

Универсальный источник энергии для каждого живого организма — АТФ (аденозинтрифосфат). Синтезируясь внутри наших клеток и отдавая энергию, АТФ разрушается, и, пройдя несколько стадий, превращается в аденозин. Аденозин — гормон усталости, который помогает нам отключаться от дел и засыпать, «отключая» те нейроны, которые никак не могут успокоиться и всё ещё пытаются думать о том, как всё успеть за 24 часа. Концентрация аденозина увеличивается в течение дня и уменьшается ночью, когда вы спите. Появление значительного количества аденозина даёт организму сигналы о том, что он устал и нуждается в отдыхе.

Учёные любят размышлять о том, что будет, если «отключить» аденозин. Станут ли наши силы бесконечными? Может быть, если научиться отключать его, мы будем уставать меньше? Оказалось, что аденозин — наш важный помощник, «предохранитель», а его отсутствие может привести к истощению нервных клеток, перенапряжению мозга и бессоннице.

Кофе vs. гормон усталости

Кофеин — тот самый противник, который на какое-то время блокирует аденозин, снимает усталость и даёт тот самый эффект прилива сил. Но только блокировки недостаточно, ведь нужна и энергия. Сам по себе кофе не даёт энергии, и тогда на помощь приходят скрытые ресурсы АТФ, которые организм тратит с большой неохотой.

Простой пример: вы устали и отправляетесь за кофе. Взамен вы получаете полчаса энергии, но за эти полчаса вы потом должны будете отдыхать несколько часов.

Получается, выпивая кофе, вы лишь увеличиваете усталость, и за быструю энергию позже придётся расплачиваться долгим отдыхом. Вы не только не выигрываете время для бодрствования, но и проигрываете его.

Как формируется привычка

Заядлые кофеманы часто говорят, что не могут проснуться без кофе, а утро без любимого напитка и вовсе не доброе. Это как раз та самая зависимость, которая похожа на зависимость от табака у курильщиков.

Как мы уже выяснили, сам по себе кофе не даёт энергии, и, получая на пике усталости не отдых, а новую дозу кофе, организм лишь накапливает усталость. Часто, чтобы побороть накопившуюся усталость, на следующее утро приходится выпить двойную дозу кофе.

Я знаю много людей, которые отказались от кофе и почувствовали себя гораздо лучше. Они не руководствовались при этом научными обоснованиями, просто однажды заметили, что привычный метод перестаёт работать, кофе даёт всё меньше бодрости, а от сложносочинённых кофейных напитков с коровьим молоком, сахаром и различными наполнителями совсем не в восторге и их желудок. Однако кофе не самый худший стимулятор, особенно, если вы не выходите за пределы нормы.

Одна чашка кофе в день = OK?

Разумная норма кофеина в день составляет 100—200 мг. Но надо помнить, что кофеин содержится не только в чашке свежезавареного кофе, но также в чае и шоколаде.

Примерное количество кофеина:

Чашка крепкого кофе — 100–150 мг кофеинаЧашка крепкого чая — 30–50 мгТёмный шоколад (100 г) – 50–100 мгКола — около 15 мг

Читайте также

www.izuminki.com

Аденозин: нейропротективный антифриз мозга. | Врач Андрей Беловешкин о ресурсах здоровья

Аденозин: нейропротективный антифриз мозга.  Вы много интересуетесь сном и восстановлением, это, действительно, фундамент здоровья. Я много писал про мелатонин, и способы его регуляции (свет, температура и др.). Но мелатонин – это один из двух процессов, влияющих на засыпание, вторым процессом управляет аденозин. В статье я расскажу про аденозиновую систему, также мы коснемся вопроса кофеина, как самого распространенного блокатора аденозина. 

Аденозин: нейропротективный антифриз мозга. 

Два механизма сна: время дня (мелатонин) и усталость (аденозин).

Почему каждый день примерно в одно и то же время у человека возникает возможность уснуть, а наутро - проснуться, объясняет теория «двух процессов» (усталость и циркадный ритм). Согласно этой теории вероятность наступления сна регулируется взаимодействием двух процессов в мозге. Первый из них, гомеостатический, связан с накоплением в течение бодрствования с последующей нейтрализацией во время сна некоего вещества – «гипнотоксина». Кроме неуклонно возрастающей по мере дневного бодрствования склонности ко сну, существуют и колебания значений некоторых характеристик высшей нервной деятельности, таких как уровень бодрствования, способность концентрировать внимание и субъективно оцениваемая усталость в течение суток. Минимальные значения этих показателей приходятся на ранние утренние часы, наилучшие - на послеобеденное время. В течение нескольких суток такие изменения имеют вид синусоидальной кривой, которая отражает воздействие некоего хронобиологического фактора, связанного со временем суток.

Согласно теории «двух процессов» возможность наступления сна возникает тогда, когда уровень гипнотоксина в организме уже достиг достаточно высокой концентрации, а уровень мозговой активности наоборот приближается к нижнему значению синусоиды, при этом открываются «ворота сна». Если в это время человек выключит свет (т.е. задействует стимуляцию выработки мелатонина), примет горизонтальное положение, закроет глаза, то достаточно быстро заснет. Сон его будет продолжаться до тех пор, пока гипнотоксин не переработается, а уровень мозговой активации, пройдя за ночь свой минимум, начнет утром повышаться. При этом «ворота сна» закроются и человек проснется от любого внешнего воздействия.

Теория давления сна или гипнотоксина.

Гипнотоксин – это гипотетическое вещество, которое накапливается при бодрствовании и вызывает сон. Лежандр и Пьерон в 19 веке проводият свои знаменитые опыты на собаках. Привязанным к стене собакам не дают спать день за днем. На десятый день собаки уже не могут ни открыть глаз, ни пошевельнуть лапой; беспомощно висят они в своих ошейниках, оплетенные поддерживающими их лямками. Тут их умерщвляют и подвергают исследованию их мозг. В мозгу творится нечто немыслимое. "С пирамидными нейронами лобной коры происходят поистине страшные вещи, - повествует очевидец, - они словно только что перенесли нападение врагов. Форма их ядер изменилась до неузнаваемости, мембраны изъедены лейкоцитами". Но если собакам перед умерщвлением дают хоть немного поспать - в клетках никаких изменений! То же наблюдает в своей лаборатории и русский физиолог М. М. Манасеина. Щенки держатся у нее без сна не более пяти суток. У них падает температура, сгущается кровь. В коре головного мозга погибших животных Манасеина обнаруживает жировое перерождение нервных центров. Сосуды окружены густым слоем лейкоцитов и кое-где разорваны, будто их и впрямь пожирал какой-то яд. Лежандр и Пьерон так и назвали его: гипнотоксин, сонный яд.

Но существует ли гипнотоксин в действительности? Лежандр и Пьерон брали у долго не спавших собак кровь, спинномозговую жидкость и экстракт из вещества головного мозга и впрыскивали их бодрствующим собакам. Собаки тотчас обнаруживали все признаки утомления и засыпали беспробудным сном. В их нервных клетках появлялись те же изменения, что и у долго не спавших собак. Ясно, что гипнотоксин существует. Но что он собой представляет, Лежандру и Пьерону выяснить не удалось. Их опыты были продолжены и доведены до наших дней. У больных патологической сонливостью брали спинномозговую жидкость, вводили ее бодрствующим собакам, и те сразу засыпали. Мозговой экстракт, взятый у находившихся в спячке сусликов, оказался превосходным снотворным для кошек. В 1965 году швейцарский нейрофизиолог Монье создал на собаках модель сиамских близнецов. У двух собак было налажено перекрестное кровообращение: кровь от мозга одной собаки текла к туловищу другой, и наоборот. Когда одной собаке раздражали отдел мозга, ведающий засыпанием, она погружалась в сон. Через несколько минут к ней присоединялась другая собака. Монье объяснял это тем, что вместе с кровью первой собаки ко второй прибывает какое-то вещество, стимулирующее сон. 

Аденозин и регуляция сна.

В современно понятии, тем самым «гипнотоксином» является вещество под названием аденозин. Аденозин — это нуклеозид, состоящий из аденина и D-рибозы. Он, в частности, входит в состав молекулы АТФ — аденозинтрифосфорной кислоты. Это вещество играет основную роль в энергетическом метаболизме тканей и, в том числе, регулирует работу мозга, заставляя отключаться уставшие нейроны. 

Аденозин – это очень распространенная в организме молекула, которая играет важную роль в биохимических процессах, таких как передача энергии  и сигналов . Но нас в первую очередь интересует работа аденозина в мозге. Аденозин также является нейротрансмиттером подавляющего типа. Аденозин играет роль в стимуляции сна и подавлении бодрости, поскольку его концентрация увеличивается во время продолжительного бодрствования организма и уменьшается во время последующего сна.

Аденозин – главные регулятор энергетического обмена нейронов. У аденозина есть много механизмов действия, но самым главных из них является защитное, сдерживающее. Он играет роль в стимуляции сна и подавлении бодрости, поскольку его концентрация увеличивается во время бодрствования организма.

Аденозин является центральным связующим звеном между энергетическим обменом и нейрональной активностью. Уровень аденозина изменяется в соответствии с поведенческим состоянием и (пато)физиологическими состояниями. В условиях повышения потребности и снижения доступности энергии (таких как гипоксия, гипогликемия и/или чрезмерная активность нейронов), аденозин обеспечивает эффективный защитный механизм обратной связи. 

Это значит, что аденозин обеспечивает чувство усталости, защищая наши мозги от перенапряжения. Накопление в ткани мозга аденозина, например, при тяжелой умственной и физической работе, способствует стимуляции А1-аденозиновых рецепторов, что влечет за собой активацию тормозных процессов в коре головного мозга, предотвращающую истощение нервной деятельности. Это значит, что чем больше аденозина, тем сильнее подавление нервных клеток и чувство усталости. Интересно, что главные процессы, связанные с аденозином, протекают не в самих нейронах, а в вспомогательных глиальных клетках мозга – астроцитах.

Аденозин, астроциты и энергия. 

Наш мозг достаточно прожорливый и ему требуется много энергии. Обычно мозг использует до 50% всей глюкозы, это соответствует 100 граммам глюкозы в день. Самое активное участие в энергозависимых процессах мозга принимают две группы клеток — нейроны и астроциты. Астроциты выполняют ключевые функции в головном мозге: снабжение питательными вещества нейронов, контроль внеклеточного ионного гомеостаза, модуляция проницаемости ГЭБ, связь активности нейронов с локальным кровоснабжением, хранение и высвобождение гликогена. 

Астроциты — это специализированные глиальные клетки, чья функция заключается главным образом в обеспечении нейронов энергетическими ресурсами (глюкозой) и в борьбе с активными формами кислорода (АФК) и азота. При этом количество астроцитов в мозге в несколько раз превышает количество нейронов, и в результате получается, что каждый нейрон включен в целый ансамбль астроцитарных клеток. 

Довольно разные функции нейронов и астроцитов определяют и разные пути использования энергетических ресурсов этими клетками. Глюкозо-6-фосфат, образующийся из глюкозы, нейронами по большей части направляется в цепь метаболических превращений пентозофосфатного пути (ПФП), а в астроцитах вовлекается в цепь гликолитических реакций. 

Как только в астроцитах уменьшается запас гликогена, они начинают вырабатывать аденозин. Аденозин снижает нейронную активность. Почему это важно? Потому, что кроме аденозина, астроциты защищают нейроны от оксидантных проявлений. Если нейронная активность будет продолжаться при низкой активности астроцитов, то это может привести к повреждению нейронов.

Роль аденозина хорошо исследована и в работах Маккарли. Маккарли и его бригада сначала отследили уровни аденозина путем извлечения образцов мозговой жидкости от кошек всюду по нормальным циклам следа сна. Они обнаружили, что концентрация аденозина повышается постоянно во время периодов настороженности, когда мозг использует большую часть энергии и понижается во время дремоты или глубокого сна. "Согласно одной из популярных теорий, в течение дня человек накапливает аденозин, а во время сна это вещество расходуется", - к такому выводу пришел исследователь Томмасо Феллин в ходе своего исследования. Аденозин подавляет нейроны, которые обычно стимулируют кору головного мозга и заставляет человека бодрствовать. Научно доказано, что именно астроциты вырабатывают аденозин. В эксперименте специалисты использовали генетически модифицированных мышей, у которых была подавлена выработка аденозина из астроцитов. Без этого вещества мыши практически перестали спать.

Аденозин как антифриз мозга: защита от повреждения. 

Нормальная работа аднозиновой системы важна для поддержания когнитивных функций головного мозга. Концентрация аденозина в мозге отражает энергетический статус клеток: чем выше уровень потребления энергии и чем выше степень истощения энергетических ресурсов в мозге, тем быстрее растет концентрация аденозина. Накапливаясь в мозге, особенно после необычно продолжительного бодрствования, аденозин вызывает чувство усталости и сонливость. 

Данные показывают, что аденозин в головном мозге действует, защищая мозг путем подавления нейронной активности и увеличения кровотока через рецепторы, расположенные на гладких мышцах сосудов. Уровни аденозина в мозгу увеличиваются при воздействии метаболического стресса, например, при отсутствии кислорода и прерывании кровотока. Существуют доказательства того, что в некоторых частях мозга аденозин функционирует как синаптически высвобождаемый нейромедиатор; однако, аденозин, связанный со стрессом, увеличивается, по всей видимости, при производстве с помощью внеклеточного метаболизма АТФ.

Нейропротективное действие аденозина. Аденозин действует в качестве ингибирующего нейромедиатора, который подавляет активность центральной нервной системы. Работает это примерно так. В базальном переднем мозге есть большая популяция холинергических нейронов, экспрессирующих на своих мембранах аденозиновые А1-рецепторы и посылающих свои проекции к неокортексу, нейроны которого также содержат много аденозиновых А1-рецепторов. Аденозин, накапливаясь, связывается со своими рецепторами, активирует их и, таким образом, меняет электрохимический баланс в синапсах (например, уменьшает уровни дофамина и норэпинефрина). Продуцируемый тормозный сигнал направляется к коре, где и происходит торможение – переключение с состояния бодрствования на состояние сна.

Аденозин, таким образом, является ключевой молекулой в регуляции гомеостатической составляющей сна. Вот почему кофеин, блокируя аденозиновые рецепторы, способствует прекращению тормозного действия аденозина, что клинически проявляется в повышении умственной и физической работоспособности и пролонгации состояния бодрствования. Поскольку кофеин является и водо- и жирорастворимым соединением, он легко пересекает гематоэнцефалический барьер, отделяющий кровоток от внутренней части мозга. Оказавшись в головном мозге, кофеин действует как неселективный антагонист аденозиновых рецепторов (другими словами, как вещество, снижающее эффекты аденозина). Молекула кофеина структурно подобна молекуле аденозина, и может связываться с аденозиновыми рецепторами на поверхности клеток без их активации, тем самым действуя как конкурентный ингибитор. 

Но не только. Не давая аденозину сделать свою работу, кофеин способствует выбросу в кровь из коры надпочечников норадреналина – нейромедиатора активного бодрствования, уровень которого обычно повышается в стрессовых ситуациях для мобилизации сил организма. Поскольку невозможно бесконечно мобилизовать эти силы, прием кофе, в конце концов, приводит к истощению.

К сожалению, количество аденозиновых рецепторов уменьшается с возрастом.

Успокаивающее действие аденозина. Внутри организма кофеин действует посредством нескольких механизмов, но его наиболее важным эффектом является противодействие веществу, называемому аденозин, которое естественным образом циркулирует в высоких уровнях во всем организме, и особенно в нервной системе. В мозге аденозин обычно играет защитную роль, частично снижая уровни нервной активности. Например, имеются данные о том, что аденозин вызывает оцепенение у животных во время сезонной спячки. Также аденозин снижает выделение многочисленных возбуждающих медиаторов. Наиболее убедительно экспериментально показано действие аденозина, приводящее к уменьшению нейрональной активности. На пресинаптическом уровне аденозин ингибирует высвобождение целого ряда нейротрансмиттеров, таких, как ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин, глутамат.

Блокада аденозиновых рецепторов кофеином приводит к повышению активности аденилатциклазы и накоплению цАМФ, что вызывает адреналин-подобные эффекты, лежащие в основе психостимулирующего эффекта кофеина. Этот эффект усиливается способностью кофеина ингибировать фосфодиэстеразу, что также ведет к повышению уровня цАМФ.

Благодаря технике нейроимиджинга можно наглядно увидеть в каких мозговых структурах кофеин проявляет максимальные эффекты (максимально эффективно связывается с аденозиновыми рецепторами). 

Ими являются неокортекс, таламус, гиппокамп и мозжечок. МРТ/РЕТ изображение латеральной части головы подопытного. В центре – рецепторы аденозина (ярко оранжевый), место связывания кофеина, распределены по всему мозгу. Справа – после в/в инъекции кофеина (4,1 мг/кг массы тела). Аденозиновые рецепторы больше не видны, поскольку кофеин связался с ними. Источник: Bauer, Elmenhorst. Caffeine Kick, 2013 (q-more.chemeurope.com)

В центре – рецепторы аденозина (ярко оранжевый), место связывания кофеина, распределены по всему мозгу. Справа – после в/в инъекции кофеина (4,1 мг/кг массы тела). Аденозиновые рецепторы больше не видны, поскольку кофеин связался с ними. Источник: Bauer, Elmenhorst. Caffeine Kick, 2013 (q-more.chemeurope.com)

Нарушения работы аденозиновой системы. 

Работа, проведенная профессором психиатрии Робертом В. Грином (Robert W. Greene), заставляет предположить, что аденозин — это антифриз для мозга, а его отсутствие может приводить к истощению нервных клеток, перенапряжению мозга и всему букету сопутствующих такому перенапряжению эффектов: бессонницы и других нарушений сна. Кстати, в симптоматике многих психических расстройств, вроде шизофрении и посттравматических нарушений поведения, ключевое место занимают именно расстройства сна.

Способность отсыпаться и восстанавливаться после нарушений сна. Мы отсыпаемся после бессонной ночи и восстанавливаем способность мыслить благодаря рецепторам аденозина. А если их заблокировать, например, при помощи кофе, то ничего хорошего из этого не выйдет. Каждому довелось испытать на себе состояние, когда после нескольких ночей недосыпа начинаешь забывать все подряд, с трудом сосредотачиваешься и решаешь сложные задачи. Когда авральный режим кончается, нужно как следует отоспаться. Мозг берет свое, и время сна увеличивается -- это «синдром отдачи». Без этого нормальная умственная деятельность не восстановится. «Синдром отдачи» после лишения сна проявлялся не только в том, что периоды сна в цикле сон--бодрствование становились длиннее, но и в том, что на ЭЭГ усиливалась медленноволновая электрическая активность, состоящая из дельта-волн (1-4 Гц) по сравнению с уровнем обычного сна.

Ученые уже знали, что вещество аденозин играет ключевую роль в цикле сон--бодрствование. Уровень аденозина увеличивается в мозге с каждым часом активного бодрствования. Поэтому доктор Роберт Грин (Dr. Robert Greene), профессор психиатрии Техасского университета, и его коллеги работали с рецепторами аденозина на нейронах. Аденозиновые рецепторы на нейронах служат «портами» для молекул аденозина. Чтобы выяснить роль рецепторов, нейрофизиологи заблокировали ген рецепторов аденозина у мышей. И сравнили в эксперименте нокаутных мышей с контрольными.

Мышей из обеих групп ограничивали в сне на движущейся дорожке. Во время эпизодов сна нормальные мыши с работающим геном рецепторов аденозина испытывали все признаки «синдрома отдачи» -- медленноволновая активность усиливалась. А «нокаутные» по гену рецептора аденозина мыши спали как обычно – перенесенное лишение сна никак не сказывалось на структуре их ЭЭГ во время последующего сна.

Нейрофизиологи изучили также способность мышей к обучению в разных условиях. Они обучали их в восьмилучевом радиальном лабиринте. Это тест на пространственную память. Мышь помещают в центр лабиринта, в каждом из восьми лучей которого лежит приманка – кусочек шоколада. Задача животного – обойти все рукава лабиринта и съесть весь шоколад, не заходя повторно в один и тот же рукав, где приманка уже съедена. После двухнедельной тренировки и нормального сна все мыши -- и контрольные, и нокаутные справлялись с задачей в лабиринте практически без ошибок. Но когда их тестировали в лабиринте в период ограничения сна, между мышами наблюдалась разница. Нормальные мыши ориентировались в лабиринте лучше, а нокаутные совершали значительно больше ошибок, повторно заходя в одни и те же рукава. Ученые сравнивают состояние мышей в лабиринте в период ограничения сна с состоянием человека, которому трудно соображать после бессонной ночи.

Результаты эксперимента привели ученых к двум заключениям. Во-первых, именно аденозиновые рецепторы, которых были лишены нокаутные мыши, отвечают за усиление медленноволновой активности после лишения сна. Во-вторых, усиление медленноволновой активности необходимо для восстановления способности к обучению и памяти. И все это благодаря рецепторам аденозина. Важный вывод: восстанавливаться после недосыпа нам помогают аденозиновые рецепторы». «После «кофейного марафона» в мозге не увеличивается медленноволновая активность, поэтому человек не может заснуть глубоко, -- объясняет Роберт Грин (http://www.jneurosci.org/content/29/5/1267) . 

Аденозин и синаптическая стабильность. 

Бесконечное усиление. Вся наша нервная деятельность завязана на синапсы и нервные цепи, и память – не исключение: чтобы хорошо что-то запомнить, нужно, чтобы сформировались прочные межнейронные контакты. Однако если нейроны будут без конца усиливать свои синапсы, то это в конце концов приведёт к информационному беспорядку и истощению самих клеток, так что никакого обучения и запоминания не получится. 

Отдых нейронов. Поэтому нервные клетки должны специально ослаблять силу межнейронных контактов, чтобы поддерживать равновесие между необходимостью помнить старое и усваивать новое. Известно, что во время бодрствования синапсы всё время усиливаются, так что сам собой напрашивается вывод, что их ослабление, спасающее нервную систему от перегрузки, происходит во сне. Действительно, исследователи из Института Джонса Хопкинса показали, как именно это происходит. Ричард Хагенир (Richard Huganir) и его коллеги проанализировали состояние нейронов в центрах памяти у мышей во время сна и во время бодрствования, причём особое внимание обращали на синаптические рецепторы нейронов-приемников. Оказалось, что у спящих мышей число рецепторов к нейромедиаторам уменьшалось на 20%.

Белок Гомер. Удалось найти и того, кто управляет «сонным» ослаблением синапсов – им оказался белок под названием Homer1a (стоит уточнить, что сам по себе Homer1a открыли ещё в 1997 году, но, как часто бывает с регуляторными белками, его функции до сих пор продолжают активно изучать). В межнейронных контактах у спящих мышей уровень Homer1a резко возрастал, а если его синтез у животных искусственно подавляли, то и никакого ослабления синапсов не происходило. Таким образом, Homer1a в нужный момент запускает ослабление синапсов, уменьшая количество рецепторов к нейромедиаторам – в результате у проснувшегося мозга будут ресурсы для восприятия нового. Но как сам белок угадывает, что индивидуум уснул и можно браться за работу?

Аденозин и Homer1a. Оказалось, что Homer1a реагирует на уровень норадреналина и аденозина. Норадреналин поддерживает организм в бодрствующем состоянии, и, когда его много, белок Homer1a уходит из зоны синапса, когда же уровень норадреналина падает, Homer1a в синапс возвращается. Причем Homer1a реагирует на возрастающую потребность во сне: когда мышей принудительно лишали сна на несколько дней, количество этого белка в синапсах увеличивалось, хотя мыши не спали. Причина здесь в аденозине, который постепенно накапливается во время бодрствования и вызывает сонливость – если у животных блокировали действие аденозина, уровень Homer1a в синапсах так и не повышался. Таким образом, если вы блокируете действие аденозина, то ухудшаете восстановление.

Дьявол в деталях. Исследователи проверили, действительно ли ослабление синапсов необходимо для эффективной работы мозга. Мышей сажали в клетку, где по полу время от времени пробегал слабый электрический разряд, так что вскоре животные понимали, что в этой клетке ничего хорошего ждать не стоит, и, оказавшись в ней снова, замирали на месте – обычная реакция грызунов на стресс. Затем мыши отправлялись спать, а после сна их снова сажали либо в электрическую клетку, либо в какую-то другую.

Поспавшие мыши, попав в то место, где их били током, 25% времени проводили в ступоре – они хорошо помнили и клетку, и связанные с ней неприятные ощущения. В другой клетке мыши тоже время от времени пугались, но неизмеримо реже, так что на стрессовую реакцию приходилось всего 9% времени пребывания. Картина менялась, если у животных подавляли ослабление синапсов. Ожидалось, что в таком случае память вообще станет хуже, но вышло несколько иначе: мыши впадали в стресс намного чаще и в электрической клетке, и в безопасной. Сами авторы работы объясняют это так: из-за того, что все межнейронные контакты сохранили свою первоначальную силу, животным стало трудно отличить одну клетку от другой, как если бы слишком сильные воспоминания искажали восприятие. Иными словами, ослабление синапсов необходимо, чтобы не путаться в груде равнозначной информации. Поэтому подавление аденозина ухудшает способность различать детали и усиливает генерализацию стресса. 

Выводы.

1. Усталость (умственная и физическая) – важное условие для качественного засыпания. Обратите внимание – не просто стресс, а именно сложную когнитивную нагрузку! Важно давать себе достаточную умственную и физическую нагрузку, там мы будем спать крепче.

2. Кофеин (чай, кофе, энергетики и др.) подавляет действие аденозина. Потребление избыточного количества кофеина ухудшает стрессоустойчивость. 

3. При усталости нужно отдохнуть (можно поспать 20 минут), а не заливаться кофеином. Кофеин взламывает защиту мозга и увеличивает риск выгорания. 

 Еще почитать про кофе:

Опасное влияние кофеина на усталость и истощение.Кофеиновый протокол: выход из зависимости от кофеинаКофеин и энергичность: сыр и мышеловка, вред кофеина Хронобиология кофеина: ваше идеальное время для кофе

  • Черная сторона кофе (лекция).

Источники.

Control and Function of the Homeostatic Sleep Response by Adenosine A1Receptors Theresa E. Bjorness, Christine L. Kelly, Tianshu Gao, Virginia Poffenberger and Robert W. Greene Journal of Neuroscience 4 February 2009, 29 (5) 1267-1276; DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2942-08.2009

Koh, K. et al. Identification of sleepless, a sleep-promoting factor. Science 321, 372–376 (2008)

Science. 2009 Apr 24;324(5926):516-9. doi: 10.1126/science.1167337. Homeostatic sleep pressure and responses to sustained attention in the suprachiasmatic area.

–> review article on the homeostatic rhythm and circadian rhythm and how these two processes interact

Статья «Прожорливый мозг» на Биомолекуле (https://biomolecula.ru/articles/prozhorlivyi-mozg)

www.beloveshkin.com

Кофе и кофеин — почему вреден кофе

Немного истории

Первыми кофе начали культивировать йеменские арабы. Напиток они называли кахва (qahwa, крепкий). В 1511 году ученые обнаружили, что кофе стимулирует мозг. С 1558 года в Европе кофе упоминался в медицинских и ботанических работах. К началу девятнадцатого века кофе стал народным напитком в самых дальних уголках Европы. Главным составляющим, пользующимся большим спросом, стал содержащийся в кофейных и чайных кустах кофеин; он есть также в южно-американской гуаране и в порядка 100 других видов растений. Чистый кофеин в первый раз был изолирован в 1819 году химиком Фердинандом Рунге из кофейного зерна. В 1895 году удалось создать первый искусственный кофеин; это сделал нобелевский лауреат Эмиль Фишер.

Действие кофеина

Если человек чувствует себя разбитым, не может сконцентрироваться и перерабатывает, кофеин способен помочь на непродолжительный срок. В состоянии бодрствования и особенно во время умственной работы наши нервные клетки очень активны. При передаче информации от клетки к клетке посылаются нейромедиаторы. Во время этого процесса появляется побочный продукт аденозин. Если концентрация аденозина в клетке становится слишком высокой, это вещество выделяется и становится точкой соединения соседних клеток. Так он нарушает процесс мышления. Клетки подвергаются воздействию и больше не могут передавать информацию с прежней скоростью. Человек при этом становится вялым, часто отвлекается. Мысли лежат уже почти на языке, но словами их передать трудно. Этот процесс позволяет телу саморегулироваться. Чем сильнее напряжение, тем сильнее организм себя сдерживает, чтобы предотвратить переутомление. Таким образом, этот сдерживающий механизм полезен.

С помощью кофеина можно перехитрить свое тело. Молекулы кофеина по своему строению очень похожи на аденозин. Кофеин занимает места аденозина на нервных путях, не затормаживая при этом производительность клеток. После того, как человек выпил немного кофе, примерно через полчаса кофеин попадает в кровь, и клетки снова работают быстрее. Однако, не следует слишком часто обманывать свое тело таким образом, так как при частом потреблении кофе человек становится от него зависимым. С точки зрения химии это значит, что возрастает количество продуцируемого аденозина, и приходится пить все больше и больше кофе, чтобы добиться ободряющего эффекта.

Кофе не нарушает баланс жидкости

Немецкое общество потребителей всего пару лет назад предупреждало: в непрофессиональной прессе нередко встречаются мнения, что после чашки кофе необходимо выпить стакан воды, чтобы поддержать баланс жидкости в организме. Такие мнения основаны на неверных выводах. Стакан воды, иногда подаваемый в кафе вместе с чашкой эспрессо является всего лишь вежливым жестом, с медицинской точки зрения совершенно бесполезным.

Кофе и давление

У людей с низким кровяным давлением утренняя чашка кофе может предупреждать жалобы на усталость, нарушения кровообращения и легкое головокружение. Любители же кофе с высоким давлением могут не отказывать себе в удовольствии выпить черного кофе. Повышение давления наблюдается только у людей, зависимых от кофеина, да и то не выше, чем на 10-20 мм. Уже через несколько дней развивается терпимость к кофеину и кровяное давление нормализуется.

Переносимость

Определенные составляющие кофе снижают мышечный тонус. Особенно продукты обжарки и хлорогеновая кислота раздражают желудок. Таким образом, при проблемах с желудком нет смысла переходить на кофе, не содержащий кофеин. Увеличение количества холестерина наблюдается только при приеме сваренного кофе, например, эспрессо. Дитерпен кафестрол удерживается бумажным фильтром. При ежедневном приеме пяти чашек нефильтрованного кофе количество холестерина увеличивается на 5%.

Содержащиеся в кофе полифенолы имеют как положительные, так и отрицательные стороны. Они сдерживают распад железа и действуют антиоксидативно. Дитерпены стимулируют обработку вредных веществ в печени, то есть повышают защиту организма от токсинов. Опыты над животными показывают, что кофе защищает от химически индуцированного канцерогенеза. Дитерпены кафестрол и кавеол предотвращают рак толстой кишки и печени.

Кофе и беременность

Только одна группа людей должна ограничить потребление кофеина: беременные женщины. Риск рождения мертвого ребенка возрастает с количеством ежедневно выпиваемого кофе. Женщины, которые выпивают за день от четырех до семи чашек кофе, на 80% сильнее подвержены риску из-за возможного развития зависимости от кофеина. Для беременных женщин, потребляющих восемь и более чашек кофе в день, риск возрастает на 200%. Кофеин провоцирует повышенное выделение гормонов стресса, которые влияют на сужение сосудов и ведут, таким образом, к недостаточному снабжению плода кислородом.

С другой стороны, кофеин может воздействовать непосредственно на систему кровообращения будущего ребенка и приводить к повышенной частоте сердцебиения. Избыточное потребление кофе во время беременности способно негативно повлиять на вес новорожденного; кроме того, увеличивается риск преждевременных родов.

Кофеин и спорт

Как внушает реклама, кофеинсодержащие гуарановые напитки дают людям крылья. Кофеин повышает не только умственную, но и мышечную производительность. Спортсмены тоже это знают. Кофеин повышает кровяное давление, частоту сокращений сердца и температуру тела, стимулирует мышечную активность, расширяет бронхи и сосуды, улучшает пищеварение.

Исследования показали, что от трех до тринадцати милиграмм кофеина на килограмм веса ведут к значительному повышению спортивной выносливости. По последним исследованиям, кофеин может быть для спортсменов даже опасен. При физическом напряжении уже две чашки кофеинсодержащего кофе способны снизить подвод крови к сердцу. Это сокращение особенно сильно выражено на больших высотах. Швейцарский исследователь Филипп Кауфманн с коллегами изучал немедленное воздействие кофеина на кровоток сердца в покое и после физической нагрузки; исследованию подвергались молодые, здоровые люди. Участники занимались спортом при нормальном количестве кислорода и при симуляции сниженного содержания кислорода в воздухе, как на больших высотах. Исследователи замеряли базовые значения кровотока сердца и эти же значения через 50 минут после приема 200 мг кофеина. Как оказалось, кофеин в условиях покоя и нормального количества кислорода не повлиял на кровоток. При снижении количества кислорода в воздухе кровоснабжение ухудшилось. Во время физической нагрузки обнаружился значительный спад кровоснабжения сердца как при нормальном количестве кислорода (на 22%), так и при сниженном (на 39%). Особому риску подвержены спортсмены с сердечными заболеваниями.

Как сказал Парацельс, доза делает из подарка яд. Это действительно и для кофе и кофеина. Если вы устали от чтения, выпейте чашку кофе, это поднимет вашу умственную работоспособность на 30%.

© Доктор Маттиас Бастигкайт, Slovomed.ru. При копировании прямая ссылка на сайт обязательна!

Популярные статьи Реклама

www.slovomed.ru


Смотрите также