Słowo o kofeinie

W większości cywilizowanych krajów mało kto nie słyszał o kofeinie. Nazwa tego związku kojarzy się nierozłącznie z kawą – jednym z najpopularniejszych napojów na świecie. Podobnie jak kawa, kofeina kryje w sobie wiele niespodzianek.

Coffeinum, czyli kofeina jest alkaloidem purynowym, pochodzenia roślinnego. Kofeina (od kawy), w zależności od źródła pochodzenia, zwana jest także teiną (herbata), guaraniną (guarana), mateiną (yerba mate). Oczywiście związek ten otrzymujemy także na drodze syntetycznej.

Po raz pierwszy kofeinę znaleziono w herbacie w 1827 roku i nazwano teiną. Dopiero później, gdy stwierdzono jej obecność w ziarnach kawy, stała się znana pod obecną nazwą.

Poza naturalną zawartością w wymienionych roślinach (i nie tylko), służy jako dodatek do napojów energetyzujących oraz innych, jak popularna Cola. Wiąże się to z pobudzającym działaniem kofeiny. Warto jednak zaznaczyć, że dłuższe jej spożywanie wywołuje zjawisko tachyfilaksji, a więc stopniowego osłabienia biologicznej reakcji (odpowiedzi) organizmu na działanie związku. Oznacza to, że ustrój przyzwyczaja się do danej substancji przez co efekty przez nią wywoływane słabną lub zanikają.

Połowiczny rozpad kofeiny

Pomijając nie do końca jeszcze poznaną specyfikę wielokierunkowego działania kofeiny, warto wspomnieć o ciekawostkach związanych… z czasem "połowicznego rozpadu kofeiny". Termin zapożyczony z fizyki jądrowej wydaje się tu świetnie pasować.

Podczas spożycia produktów zawierających kofeinę, ponad 95% tej substancji zostaje wchłonięte przez jelita. W dalszym obiegu trafia do wątroby, a z niej prosto do układu krwionośnego. Największa ilość kofeiny we krwi pojawia się po 15-45 minutach po spożyciu, np. napoju. Później jej poziom zaczyna się obniżać.

Czas połowicznego rozpadu naszego związku, czyli słynne T_1/2, to okres w jakim organizm wchłania połowę tej ilości substancji, która znalazła się w krwiobiegu. Jeżeli zatem przyjęliśmy 60 mg kofeiny, to po określonym czasie, we krwi znajduje się 30 mg. Po upływie kolejnego okresu ilość ta wynosi już 15 mg, a więc 25% początkowej zawartości.

Czas, o którym mowa, nie jest u ludzi jednakowy i zależy od szeregu czynników. W odniesieniu do kofeiny waha się od 3,5 do 100 godzin. Niezwykle istotne jest przy tym, czy jest się kobietą, mężczyzną czy dzieckiem.

U ludzi dorosłych połowa ilości kofeiny zostaje usunięta z organizmu, przeciętnie po 5-6 godzinach. Ważne jest jednak w jakim stanie znajduje się organizm i pod wpływem jakich innych substancji.
Warto wspomnieć, że u kobiet, które przyjmują doustne środki antykoncepcyjne, czas połowicznego rozpadu kofeiny najczęściej wydłuża się dwukrotnie. Zwykle do około 12 godzin.

Kobiety w ciąży, do trzeciego miesiąca, tracą połowę kofeiny we krwi w tym samym czasie. Później jednak, aż do 9 miesiąca jest to już od 10 do 18 godzin. Wynika z tego, że mała ilość kofeiny u kobiet ciężarnych działa o wiele dłużej. Blisko tydzień po porodzie okres zaniku alkaloidu powraca do około 6 godzin.

Kofeina może przenikać przez barierę łożyska, a więc wpływać na płód. Bardzo ważna jest informacja, że kofeina może się przedostać z krwiobiegu matki i poprzez mleko trafić do organizmu niemowlęcia. Gdy to nastąpi, u niemowlaka występuje niepokój i zaburzenia Owoce kawy
snu. Czas T_1/2 kofeiny w organizmie noworodka jest bardzo długi i sięga do 100 godzin! W wieku 8 miesięcy wynosi już 4 godziny.

Godne uwagi jest wspomnienie o palaczach. Mają oni bardzo krótki okres kofeinowego T_1/2. Zwykle tłumaczy to dlaczego piją oni więcej kawy niż osoby niepalące tytoniu. Ciekawe jest to, że kiedy palacz rezygnuje z papierosów, w krótkim czasie staje się bardziej wrażliwy na działanie kofeiny. Zdarza się, że musi wówczas zmniejszyć ilość spożywanej kawy.

Śmiertelna dawka

Rzeczą oczywistą jest, że zmniejszenie ilości kofeiny we krwi wymaga czasu. Jak wszystkie substancje w nadmiarze, również kofeina potrafi być zabójcza. Śmiertelna dawka kofeiny wynosi około 200 mg na kilogram masy ciała. Przeciętny mężczyzna, ważący 70 kg musiałby spożyć jednorazowo około 14 g alkaloidu.

W tym miejscu trzeba wyjaśnić pojęcie dawki śmiertelnej. Wyrażana jest ona fachowo oznaczeniem LD-50. Oznacza to, że dla konkretnej substancji, dawka śmiertelna doprowadziłaby do zgonu 50% ludzi, którzy ją spożyli! Nie istnieje możliwość by przez spożycie powszechnie dostępnych produktów spożywczych, doprowadzić do zgonu. Dlaczego? Śmiertelna dawka kofeiny wymagałaby wypicia naraz:
-140 filiżanek kawy,
-200 filiżanek herbaty,
-300 puszek Coli.

Zaczęlibyśmy zwracać przyjmowane płyny lub uszkodzilibyśmy poważnie żołądek (co uniemożliwiłoby dalsze spożycie) niedługo po podjęciu takiego wyzwania. Nie ma zatem możliwości spożycia w ten sposób niebezpiecznej dla życia ilości kofeiny. Ludzka pomysłowość sprawiła jednak, że na początku lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku, w USA, niektóre z firm wysyłkowych sprzedawały pigułki i kapsułki z dużą zawartością kofeiny. Najczęściej było to 500 mg (pół grama) w jednej kapsułce. Ludzie zajmujący się nielegalnym handlem narkotykami nabywali je w dużych ilościach, rozprowadzając następnie wśród uczniów i studentów. W przeciągu roku legalne, kofeinowe medykamenty zabiły blisko 20 osób.

Umiarkowane spożycie kawy, zdaniem sporej grupy specjalistów prowadzących nad nią badania, może mieć działanie jak najbardziej pożądane. Rzecz jasna w nadmiarze jest szkodliwa i może wywołać coś na kształt uzależnienia, mimo, że nie w takim jak rozumieniu jak w przypadku nikotyny, narkotyków czy alkoholu.

Szczypta chemii i fizjologii

Kofeina to właściwie 1,3,7-trimetyloksantyna, a dokładniej 3,7-dihydro-1,3,7-trimetylo-1H-puryno-2,6-dion, o ogólnym wzorze sumarycznym: C₈H₁₀O₂N₄H₂O. W temperaturze pokojowej przyjmuje postać jedwabistych igiełek lub białego proszku. Łatwo rozpuszcza się w gorącej wodzie. Po ochłodzeniu wytrącają się kryształy. Kofeina jest bezwonna. Ma gorzki smak.

W 1981 roku po raz pierwszy, na poziomie molekularnym, wyjaśniono pobudzające działanie kofeiny. Dokonał tego Zespół Solomona Snydera z John Hopkins School od Medicine.

Bardzo istotnym okazał się tu fakt, że cząsteczka kofeiny przypomina kształtem inną cząsteczkę, zwaną adenozyną. Jest dość prosty związek, zawierający w swojej budowie azot. Odkryto, że w organizmie człowieka obecnych jest kilka typów receptorów adenozyny. Ich proporcje są różne w różnych tkankach. Okazało się, że kofeina potrafi oddziaływać z każdym z typów. Wyjaśniało to dlaczego ma tak duży wpływ na liczne układy organizmu.

Najważniejsze było jednak stwierdzenie, że kofeina blokuje działanie adenozyny. Ta ostatnia jest substancją relaksującą. Osłabia przy tym impulsy w komórkach nerwowych. Wniosek był zatem oczywisty. Zablokowanie relaksującego działania adenozyny prowadzi do stanu pobudzenia.

Adenozyna przyłączając się do przeznaczonych receptorów w komórkach, aktywizuje mechanizm modyfikujący określone procesy. Jeżeli więc kofeina przyłączy się do receptora adenozyny, blokuje możliwość aktywowania tychże procesów. Można więc powiedzieć, że zachowuje się jak niesprawna bądź nieaktywna adenozyna. Innymi słowy, łączy się z receptorem ale nie aktywuje procesów związanych z relaksacją.

Do pewnego stopnia można tym mechanizmem wyjaśnić uzależniające (w pewnym sensie) działanie kofeiny. Jedna z teorii głosi, że wysoki poziom kofeiny we krwi sprzyja specyficznej reakcji organizmu. Polega ona na tym, że wytwarzane są dodatkowe receptory adenozyny w naczyniach krwionośnych, których zadaniem, pośrednim, jest usunięcie kofeiny z krwi, co prowadzi do uwolnienia dotychczas zajętych receptorów adenozyny.

W momencie zmniejszenia dziennej dawki kofeiny, wszystkie dodatkowo utworzone receptory zostają zajęte przez adenozynę. Ma to związek z nagłym rozszerzeniem światła naczyń krwionośnych, między innymi w mózgu, nierzadko prowadzące do bólu głowy. Oczywiście jest to ogromnie skrócona wersja mechanizmu proponowanego przez teorię.

Ciekawostką jest fakt, że ostatnie badania nad wpływem kofeiny na ludzki organizm, wykazały dużo szybsze działanie tego związku niż do tej pory sądzono. O ile po spożyciu potrzeba 30-45 minut by uzyskać najwyższe stężenie kofeiny we krwi, o tyle jej działanie rozpoczyna sie już około 10 minut od spożycia. Wykazano także, że działanie jest większe w przypadku mężczyzn.

Warto pamiętać, że picie kawy i napojów zawierających kofeinę w umiarze, jak sugerują badania, nie wywołuje niekorzystnych skutków ubocznych. Co więcej, zachowanie umiaru oraz jakości spożywanych produktów zawierających kofeinę, może mieć nawet właściwości lecznicze.

Autor:Wojciech Andryszek

Żródło:Kopalniawiedzy.pl