Як правило, ранок починається з чашки гарячого, але обов'язково підбадьорливого напою: кави, чаю або какао. І нічого дивного, адже у всіх цих напоях містяться одні і ті ж речовини з групи метил-ксантинів - алкалоїдів, що володіють психостимулирующим ефектом.
Згідно з найпоширенішою легендою, тонізуючі властивості кави були відкриті ефіопським пастухом, що помітили, що кози, наївшись днем щільних листя і темно-червоних плодів кавового дерева, перестали спати вночі. Він розповів про це дивний випадок настоятелеві монастиря, той вирішив випробувати на собі дію незвичайних зерен і був вражений силою впливу напою! Щоб підтримати бадьорість ченців, засипали під час нічних молебнів, він звелів їм пити відвар, знімає втому. Сталося це в IX столітті, проте світове визнання кави отримав набагато пізніше. До Росії кавові зерна поряд з картоплею, тютюном та іншими європейськими новинками привіз Петро I. Він, за твердженнями істориків, насильно пригощав «гірким пійлом» наближених. Історія кофеїну прозоріша: його відкрив і дав звичне нам назву німецький хімік Фердинанд Рунге в 1819 році, а в 1828 році французам Пеллетьє і Каванту вдалося отримати речовину в чистому вигляді. Через чотири роки німці Велер, Пфафф і Лібіх з'ясували хімічну формулу. А відтворити кофеїн в лабораторних умовах зміг Герман Еміль Фішер, який, до речі, свого Нобелівською премією з хімії 1902 року зобов'язаний в тому числі і цієї роботі.
клубок протиріч
Втім, на цьому ясність закінчується, і починається справжнісінький темний ліс. Справа в тому, що поки немає остаточних і усталених уявлень ні про механізм дії кофеїну, ні про його вплив на організм! Дані по дозам і ефектів, які студенти медичних вузів ще років двадцять тому вчили як загальноприйняті властивості кофеїну, в наш час повністю застаріли.
Кількість досліджень кави взагалі і кофеїну зокрема зростає: якщо в 1970 році було опубліковано менш ста статей по цій темі, то в 2013-му - 800, а в 2014-му їх очікується понад тисячу. Пов'язано це не тільки з тим, що на кофеїн покладаються якісь особливі надії, а й з тим, що кава - надзвичайно популярний харчовий продукт. Не дивно, що його виробники і продавці вкрай зацікавлені в позитивному іміджі. Кавовими компаніями проспонсорувати величезна кількість досліджень, що публікуються в основному в не самих цитованих журналах, іноді там навіть не практикується рецензування матеріалів декількома незалежними експертами. В основному в таких роботах задіяні невеликі групи (30-100 осіб), інформація збирається за допомогою опитувальників, а до дизайну досліджень є безліч питань. Але вони перемагають масою. Досить сказати, що результати першого дійсно незалежного і великомасштабного вивчення впливу кави на здоров'я людини були опубліковані лише в травні 2012 року. На будь-які відомості про негативний вплив кави на здоров'я знайдеться десяток спростувань. Читачі не будуть вникати в нюанси, розбиратися в джерелах фінансування і методологічних помилках дослідників, тому знайти по-справжньому достовірну інформацію в цьому потоці дуже і дуже складно. Але можна.
На основі кави існує величезна кількість різних напоїв. Вміст кофеїну: обсмажене кавове зерно, 5-7 мг; чашка еспрессо від 50 до 300 мг; 150 мг кави «без кофеїну», 2-5 мг; чашка чаю, 20-80 мг; 100 г гіркого шоколаду (45%), 60 мг; 0.25 л напою Red Bull, 80 мг; 150 мл какао, 1-8 мг.
Пийте каву на здоров'я
Почнемо з самого головного - механізму дії. Кофеїн по своїй природі дуже нагадує нейромедіатор аденозин - в обох випадках в основі з'єднання лежить пуриновое підставу аденін, одне зі складових ДНК. Це означає, що кофеїн може зв'язуватися з тими ж рецепторами, що і аденозин, успішно конкуруючи з ним. На сьогоднішній день відомі чотири підтипи аденозинових рецепторів: A1, A2A, A2B, і A3, але більшість ефектів реалізується через А1. Аденозин надає на ЦНС гальмівну дію, він працює як своєрідний захисник при пораненнях або стресах, запобігаючи «перегрів» головного мозку.
З цим підтипом рецепторів зв'язується і кофеїн, причому встановити конкретний механізм вдалося лише порівняно недавно - в кінці 2012 року. Німецькі дослідники з Інституту нейрофізіології і медицини використовували одне з останніх досягнень Візуалізаційні діагностики - позитронно-емісійну томографію (ПЕТ). У дослідженні взяли участь 15 добровольців-чоловіків. Протягом 36 годин вони утримувалися від споживання кави, після чого їм була проведена ПЕТ з ізотопом фтор-18 (F-18-CPFPX), який міцно зв'язується з А1-рецепторами. Потім учасникам ввели кофеїн у вигляді коротких внутрішньовенних ін'єкцій, поступово збільшуючи об'єм, що вводиться. Кофеїн зв'язався з А1-рецепторами, витіснивши F-18-CPFPX. Після цього повторили ПЕТ. Результати показали, що при концентрації кофеїну 13 мг / л (еквівалентно 4-5 стандартним порцій еспресо) зайнятими виявляються 50% відсотків А1-аденозинових рецепторів. Таким чином, кофеїн не має безпосереднього збудливого ефекту на ЦНС, а лише тимчасово запобігає зв'язування аденозину з його рецепторами і розвиток гальмуючого ефекту цього нейромедіатора.
Кофеїн послаблює дію снодійних і наркотичних знеболюючих засобів
Статус кофеїну як наркотику сумнівний, хоча вчені і сходяться в тому, що звикання до кави все-таки відбувається. Але, як підкреслюють у всіх довідниках, адиктивний потенціал кофеїну надзвичайно низький. Тобто людина цілком може прожити і без кави, і ніякої серйозної «ломки» на тлі відмови від напою, що бадьорить не виникає. При інтенсивному споживанні кави (більше 300 мг кофеїну на добу) збільшується число А1-аденозинових рецепторів. Якщо кава з раціону зникає, деякий час може яскраво виявлятися гальмуючий ефект аденозину, якому тепер не з ким конкурувати. Але ситуація досить швидко приходить в норму. Проте передозування кофеїну можлива, з наслідками аж до летального результату (теоретично). Токсикологи підрахували, що смертельним кількістю може виявитися чашка еспрессо на 1 кг маси тіла, причому ця доза повинна бути випита за відносно короткий проміжок часу (близько півгодини).
Споживання кави в розумних межах не шкодить серцю. По крайней мере, в даний момент немає жодного твердження про негативний вплив кофеїну на «полум'яний мотор», яке не було б неодноразово спростовано. Мало того, мета-аналіз досліджень, проведений в 2014 році китайськими вченими і включав дані по 228 465 учасникам, показав, що у людей, що п'ють каву, миготлива аритмія розвивається на 6% рідше, ніж у тих, хто його не п'є.
Шведський король Густав III був затятим противником кави і чаю, оскільки вважав, що ці напої згубно позначаються на здоров'ї. Щоб довести це, він вирішив провести оригінальне наукове дослідження. Двом близнюкам-злочинцям смертна кара була замінена на довічне ув'язнення - з умовою, що перший буде випивати по 3 чашки кави в день, а другий - по 3 чашки чаю. До кожного укладеним був приставлений персональний лікар. Спочатку помер перший доктор, потім - другий, потім в 1792 році вбили самого Густава, а обидва ув'язнених дожили до глибокої старості. По крайней мере, відомо, що близнюк, «засуджений» до чаю, помер у віці 83 років, а про другий учасника експерименту історія і зовсім замовчує.
Стійка гіпертонія у кавоманів не виникає, за дуже рідкісним винятком - при тривалому вживанні більше 1 л напою в добу можливе підвищення систолічного тиску на «цілих» 10 мм рт. ст.
Канцерогенність напою знаходиться під великим питанням, хоча він і включений Міжнародним агентством з дослідження раку (МАВР) в 3-ю групу канцерогенів (теоретично небезпечні для людини, але відсутність або нестача достовірних досліджень не дозволяє остаточно зробити висновок про їх канцерогенності). У цій же групі, до слова, знаходяться мобільні телефони, тальк і ще майже 500 найменувань. Тим часом з'ясувалося, що любителі напою, що бадьорить рідше страждають агресивним раком простати і молочної залози. І багато дослідницькі групи сьогодні придивляються до кофеїну як до універсального транспортного засобу, який полегшує надходження протипухлинних препаратів, наприклад, в головний мозок.
Але деякі побоювання все ж підтвердилися. Наприклад, вагітним не рекомендується перевищувати добову дозу в 200 мг кофеїну, так як він негативно впливає на плід - зокрема, збільшує ризик народження дитини з «заячою губою» і пороками розвитку серця.
шоколад
Теобромін - основний біологічно активний інгредієнт какао і шоколаду і найближчий родич кофеїну. У какао цього алкалоїду може бути від 2 до 10%, в десятки разів більше, ніж кофеїну. Трохи менше (1-2%) - в горіхах коли, ягодах гуарани, чайному листі. У кави, до речі, теоброміну немає зовсім. Теобромін був вперше виділений видатним російським хіміком А.А. Воскресенським в 1841 році з какао-бобів, а синтетичний аналог отримав в 1882 році вже згадуваний нобелівський лауреат Герман Еміль Фішер.
На відміну від кави, де всі позитивні і негативні ефекти прив'язані до кофеїну, позитивний вплив какао або шоколаду на організм пов'язують з чим завгодно, але не з теоброміном. Справа в тому, що теобромін - слабший антагоніст аденозину, ніж кофеїн, він майже не впливає на центральну нервову систему. І адиктивний потенціал у нього прагне до нуля. Основна дія теоброміну - розслаблення гладкої мускулатури. Досягається воно двома шляхами - інгібуванням ферменту фосфодіестерази (ФДЕ) і зменшенням надходження кальцію через клітинні мембрани. Цей ефект широко використовується в медицині, теобромін - лікарський засіб, що застосовується для розширення бронхів, зниження периферичного судинного опору і зниження тиску в малому колі кровообігу. Він також збільшує кровотік в коронарних артеріях, скоротливу здатність міокарду і прискорює серцебиття. Правда, це призводить до збільшення потреби серця в кисні, так що «сердечникам» потрібно бути обережними з продуктами, що містять велику кількість какао.
Найнебезпечніше поєднання - кава і алкоголь (в тому числі у вигляді готових коктейлів). Кофеїн добре проникає через гематоенцефалічний бар'єр і «тягне» за собою цільну молекулу етанолу, прискорюючи і посилюючи сп'яніння. Але при цьому «протівотормозной» ефект кофеїну деякий час врівноважує депресивний ефект алкоголю, в результаті чого розвивається так зване «тверезе сп'яніння»: людина в цьому випадку вважає, що може випити ще, хоча кордон своєї дози він вже давно перетнув. Крім того, продукти метаболізму алкоголю істотно підвищують «аритмічного готовність» серця, і в цьому випадку навіть невелика доза кофеїну може спровокувати збій в його роботі. У США було зареєстровано декілька летальних випадків після вживання алкогольсодержащих «енергетиків» у молодих людей 20-25 років, причиною смерті були миготлива аритмія або інфаркт. Після цього ряд штатів заборонив подібні напої.
Теобромін більш токсичний, ніж кофеїн. Описано отруєння шоколадом людей з мутацією в гені, відповідальному за синтез печінкового ферменту цитохрому Р450 CYP3A4. Надзвичайно чутливі до цієї речовини коні, собаки і кішки - їм категорично протипоказаний шоколад. Летальна доза LD50 для собак - 300 мг / кг, для кішок - 200 мг / кг.
чай
Чай (будь-який) містить відразу всі три метилксантина. Але основна діюча речовина тут - це теофілін. Він був відкритий в 1888 році німецьким біологом Альбрехтом Косселем, а перший спосіб синтетичного отримання запропонував його співвітчизник Герман Еміль Фішер (так, той самий). Правда, в промисловості прижився інший метод синтезу, запропонований в 1900 році Вільгельмом Траубе.
Теофілін дуже схожий на теобромін, і ефекти він викликає схожі. Єдина різниця - у теофіліну виражено сечогінну дію. Решта схоже: розслаблення гладкої мускулатури, розширення периферичних судин і посилення скорочувальної здатності міокарда.
Як і у випадку з какао, основні позитивні ефекти чаю пов'язують з поліфенолами та іншими антиоксидантами, але не з теофіліном. Який, до речі, теж є лікарським засобом. І це треба враховувати при спробах запити будь-які медикаменти чаєм. Так, ефект сечогінного фуросеміду посилиться, а «сердечні» бета-блокатори працюватимуть істотно гірше. В інструкції до теофіліну розділ «Лікарська взаємодія» займає цілу сторінку.
Але по відношенню до всіх трьох перерахованих метилксантинов краще керуватися золотим правилом: «Головне - без фанатизму».
Стаття «З чого починається ранок» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №5, травень 2014 ).
