Wpływ kofeiny na organizm – wszystko, co musisz wiedzieć

Wielu z nas rozpoczyna dzień od wypicia filiżanki kawy. Dla niektórych filiżanka to zbyt mało i sięgają po dorodny kubek. Nie ma się co dziwić, ponieważ kawa jest jednym z najpopularniejszych napojów na świecie. Szacuje się, że każdego dnia wypija się około 2,25 miliarda filiżanek kawy!

Kawa zyskała ogromną popularność dzięki pobudzającemu działaniu na organizm. Zainteresowanie kawą przyczyniło się do licznych badań nad jej składem. Dziś doskonale wiemy, że kawa zawdzięcza swe pobudzające właściwości kofeinie. Natomiast wpływ kofeiny na organizm człowieka jest obserwowany na wielu płaszczyznach.

Kofeina (nazwa łacińska: Coffeinum, synonimy: metylteobromina, teina, guaranina, 1,3,7-trimetylo-3,7-dihydro-1H-puryno-2,6-dion, 1,3,7trimetyloksantyna, 7-metyloteofilina) jest alkaloidem purynowym. To bezwonna substancja, która występuje pod postacią białego lub białawego krystalicznego proszku o gorzkim smaku.

Kofeina występuje naturalnie w liściach krzewu herbacianego (Camelia sinensis), ostrokrzewu paragwajskiego Mate (Ilex paraguaiensis), nasionach kawy (Coffea arabica, Coffea canephora), kakao (Theobroma cacao), liany brazylijskiej paulinia gwarana (Paulinia guarana) i zarodkach nasion koli (Cola vera), a także w ponad 60 innych gatunkach roślin. Kofeinę otrzymuje się z surowców roślinnych, ale także na drodze syntezy.

Kofeina jest najbardziej rozpowszechnioną i najpopularniejszą substancją psychoaktywną na świecie.

Kofeina spożywana jest najczęściej pod postacią kawy, herbaty i czekolady, ale występuje także w napojach energetycznych (energy drink) oraz napojach typu Pepsi, Coca-Cola (soft drink). Kofeina jest też składnikiem leków i suplementów diety, lecz jest również dodawana do niektórych kosmetyków, służących do pielęgnacji skóry oraz do szamponów przyspieszających wzrost włosów i zmniejszających ich wypadanie.

Kofeina, wykazuje właściwości toksyczne (w środowisku naturalnym jest trucizną produkowaną przez rośliny w celu ochrony przed szkodnikami), a śmiertelna dla człowieka dawka tego alkaloidu to 10 g. Niekorzystny wpływ na zdrowie ma przedawkowanie spożycia kofeiny, które prowadzi do nadmiernego pobudzenia, tachykardii, zwiększonej diurezy, wzmożonego pragnienia, zaburzeń wchłaniania elektrolitów (wapnia, magnezu i żelaza), szumu w uszach, a także trudności w zasypianiu i obniżenia jakości snu. Z tego względu nie powinno się przekraczać ilości 4 filiżanek kawy rozpuszczalnej, 3 filiżanek kawy mielonej dziennie.

Bezpieczna dawka kofeiny, która nie wywołuje objawów niepożądanych dla osoby dorosłej wynosi 400 mg na dobę (ok.6 mg/kg masy ciała). Kobiety w ciąży i w okresie karmienia powinny maksymalnie ograniczyć spożywanie kofeiny, bezwzględnie nie przekraczając 300 mg kofeiny na dobę (4,6 mg/kg masy ciała). Natomiast dzieci nie powinny spożywać więcej kofeiny niż 45 mg na dobę (2,5 mg/kg masy ciała).

Co się dzieje w organizmie po spożyciu kofeiny?

Kofeina w szybki i prawie całkowity sposób wchłaniana jest w przewodzie pokarmowym i osiąga maksymalne stężenie w osoczu już po 30-120 minutach od spożycia (w zależności od obecności treści pokarmowej w żołądku, indywidualnych uwarunkowań organizmu oraz czynników genetycznych – obecność allela CYP1A21A pozwala szybko metabolizować kofeinę, natomiast allela CYP1A21F – wolniej). Kofeina szybko przenika do tkanek i narządów, przenika barierę krew–mózg, przechodzi przez łożysko do płodu i płynu owodniowego, do mleka kobiecego, jej obecność stwierdza się także w męskim nasieniu.

Metabolizowana jest w wątrobie, na drodze demetylacji, w 67-82% do paraksantyny (1,7 dimetyloksantyna), w 16% do teobrominy (3,7-dimetyloksantyna) i teofiliny (1,3-dimetyloksantyna). Jej okres półtrwania wynosi 4-5 godzin, a metabolity są wydalane z moczem. Głównym metabolitem końcowym jest kwas 1 – metylomoczowy. Około 2-5% kofeiny jest wydalane z organizmu w postaci niezmienionej.

Podwyższone stężenie kofeiny utrzymuje się u osoby dorosłej przez około 4 godzin (waha się od 2 do 10 godzin), u kobiet w ciąży do 18 godzin (zwłaszcza w drugim i trzecim trymestrze), u noworodka ok. 100 godzin, natomiast u płodu ok. 150 godzin .

Co ciekawe kobiety szybciej niż mężczyźni pozbywają się tej substancji z organizmu. Ta prawidłowość nie dotyczy kobiet w ciąży i w trakcie kuracji hormonalnej. Najszybciej jednak kofeiny pozbywają się palacze (palenie tytoniu przyspiesza rozpad kofeiny prawie o połowę), a najdłużej ten proces trwa u osób ze schorzeniami wątroby.

Jaki jest wpływ kofeiny na organizm człowieka?

Działanie kofeiny zależne jest od przyjętej dawki i opiera się na kilku mechanizmach (między innymi antagonizm receptora adenozynowego, inhibicja fosfodiesterazy, wewnątrzkomórkowa mobilizacja jonów wapnia). Kofeina jest nieselektywnym antagonistą receptorów adenozyny, mechanizm działania polega na blokowaniu receptorów adenozyny A1 i A2A.

Adenozyna odgrywa istotną rolę w ośrodkowym układzie nerwowym, a strukturalnie podobna jest do kofeiny. W małych dawkach kofeina blokuje receptory A1 i A2A oraz zwiększa aktywność centralnego układu nerwowego poprzez zwiększone uwalnianie neuroprzekaźników, takich jak acetylocholina, noradrenalina i dopamina. Kofeina blokując receptor A1, który odpowiada w organizmie za senność, powoduje między innymi pobudzenie organizmu, przyspieszenie akcji serca, rozszerzenie naczyń krwionośnych, zwiększenie uwalniania neuroprzekaźników.

Receptor adenozynowy A2A znajduje się głównie w obszarach mózgu bogatych w dopaminę, w prążkowiu, jądrze półleżącym, opuszce węchowej. Blokowanie przez kofeinę receptora A2A wpływa na zwiększoną aktywność
dopaminy oraz na silniejsze wiązanie jej z receptorem D2, co zwiększa stymuluje na bodźce nerwowe i wpływa na poprawę nastroju.

Wpływ kofeiny na organizm – układ sercowo-naczyniowy

Kofeina powoduje pobudzenie autonomicznego układu nerwowego, co ułatwia przewodnictwo w układzie bodźcoprzewodzącym serca. Kofeina wpływa na rytm serca poprzez wiele mechanizmów. Antagonizm układu adenozyny stymuluje uwalnianie noradrenaliny, powodując jednocześnie zwiększenie częstości akcji serca i jego kurczliwości. Przy czym dodatkowo wzmaga napięcie mięśnia sercowego, które prowadzi do zwiększenia objętości minutowej i zmniejszenia objętości wyrzutowej serca Kofeina może także powodować zwolnienie akcji serca poprzez stymulację jadra nerwu błędnego.

Kofeina powoduje wzrost ciśnienia skurczowego o 5-15 mm Hg lub rozkurczowego o 5-10 mm Hg. Taki wzrost zauważalny jest bez względu na płeć, wiek i początkowe ciśnienie tętnicze, a najbardziej widoczne jest przy spożyciu kofeiny w dawce powyżej 250 mg. Jednakże w ciągu 1-3 dni regularnego spożywania kofeiny rozwija się tolerancja na zmiany ciśnienia, która częściowo jest zmniejszana po odstawieniu kofeiny
na 12 godzin. Warto dodać, że taki niewielki wzrost ciśnienia zwykle
nie jest istotny pod względem klinicznym.

Kofeina rozszerza naczynia wieńcowe, nerkowe i skórne, a przy tym kurczy naczynia mózgowe, co jest wykorzystane w leczeniu napięciowych bólów głowy i migreny. Spożycie kofeiny poprawia metabolizm glukozy i chroni naczynia krwionośne w mózgu (niektóre badania wykazały znaczące zmniejszenie częstości występowania choroby Parkinsona u osób regularnie zażywających kofeinę).

Związek spożycia kofeiny z występowaniem chorób sercowo-naczyniowych jest nadal podmiotem wielu badań. Większość badań jednak donosi, że umiarkowane spożycie kofeiny, poniżej 400 mg dziennie (ok. czterech filiżanek kawy), nie wywiera niekorzystnego wpływu na układ sercowo-naczyniowy.

Wpływ kofeiny na organizm – układ kostny

Po raz pierwszy negatywny wpływ kofeiny na kości opisano w 1982 roku. Według wieloletnich badań, spożywanie codziennie dużych dawek kofeiny może powodować osteoporozę, wpływać niekorzystnie na proces gojenia kości oraz przyczyniać się do powstawania złamań. Szczególnie niekorzystne jest spożywanie kofeiny w okresie intensywnego wzrostu kości, gdyż powoduje zaburzenia w ich strukturze. U osób, które spożywają małe ilości wapnia, kofeina eliminuje wapń i magnez z organizmu, co zwiększa ryzyko złamań.

Inne badania natomiast wskazują, że przy podaży dobowej co najmniej 800 mg wapnia, dawki kofeiny mniejsze niż 400 mg nie wywierają niekorzystnego wpływu na poziom wapnia ani strukturę kości.

Wpływ kofeiny na organizm – układ nerwowy

Kofeina od lat uznawana jest za najpopularniejszy środek psychostymulujący, pobudzający ośrodkowy układ nerwowy. Do subiektywnych odczuć, po spożyciu umiarkowanych dawek, można zaliczyć wzrost czujności, uwagi i koncentracji, wyraźną poprawę nastroju oraz funkcji psychomotorycznych, poznawczych, a także wzrost tolerancji wysiłku, dlatego kofeina jest jednym ze składników wielu suplementów diety wspomagających proces nauki, koncentrację, pamięć oraz zwiększających ogólną wydolność organizmu. Połączenie kofeiny z innymi aktywnymi substancjami oraz witaminami, takimi jak L-tyrozyna, L-teanina, witamina B6, witamina B12 oraz magnezem, pozwala na uzyskanie skutecznych suplementów, przy jednoczesnym zmniejszeniu dawki kofeiny potrzebnej do uzyskania pożądanego efektu. Przykładem takiego suplementu diety jest Mind Active Speed Up, którego dzienna dawka zawiera 200 mg kofeiny.

Wykazuje się istotną zależność pomiędzy dawką przyjmowanej kofeiny, a poprawą nastroju. Według licznych badań mniejsze dawki spożytej kofeiny, w porównaniu do wysokich, wywołują bardziej korzystne subiektywne efekty. Badania wykazały, że u osób przemęczonych wykonywanie czynności motorycznych oraz intelektualnych przebiega znacznie lepiej po spożyciu kofeiny w umiarkowanych ilościach, natomiast w przypadku zażycia wyższych dawek, czynności te wykonywane są znacznie gorzej. U osób wypoczętych wpływ kofeiny na poprawę sprawności psychicznej okazał się niewielki.

Wpływ kofeiny na organizm – układ pokarmowy

Kofeina rozkurcza mięśnie gładkie układu pokarmowego oraz w dużym stopniu pobudza wydzielanie kwasu solnego, co może sprzyjać powstawaniu zmian zapalnych w obrębie błony śluzowej jelit i żołądka. Zwiększenie wydzielanie kwasów żołądkowych nie jest wskazane dla osób cierpiących na chorobę wrzodową, gdyż może dojść do jej pogłębiania.

Kofeina zmniejsza także napięcie zwieracza dolnego przełyku, co powoduje nasilanie się objawów choroby refluksowej przełyku. Dlatego też osoby z chorobami gastroenterologicznymi, takimi jak choroba refluksowa przełyku oraz choroba wrzodowa czy nadkwasota, powinny ograniczać spożywanie kofeiny.

Wpływ kofeiny na organizm – inne układy

Regularne spożywanie kofeiny upośledza tolerancję glukozy, zwiększając jej stężenie we krwi, zwiększa stężenie insuliny, obniża wrażliwość tkanek na ten hormon. Badania wykazały, że u osób zdrowych spożywających dwa razy dziennie kofeinę w dawce 200 mg przez tydzień, zmniejsza się wrażliwość tkanek o 35% na insulinę, co według niektórych badaczy może zmniejszać ryzyko rozwoju cukrzycy typu 2 o 22%.

W dawkach leczniczych kofeina podwyższa całkowitą przemianę materii, powoduje przyspieszenie spalania tłuszczy oraz podnosi ciepłotę ciała. Kofeina zwiększa także zapotrzebowanie tkanek na tlen, co może powodować deficyt tlenowy w sercu i ból wieńcowy. Kofeina nasila diurezę (działa moczopędnie) oraz rozluźnia mięśnie gładkie. Poprawia pracę mięśni oraz w sposób znaczny zwiększa ich wytrzymałość.

Kofeina stymuluje układ oddechowy, rozszerza oskrzeli, dzięki temu ułatwia oddychanie (jest częstym składnikiem leków rozszerzających oskrzela). U osób regularnie przyjmujących kofeinę zauważa się zmniejszenie nasilenia i częstotliwości występowania ataków duszności. Według badań u osób pijących jedną filiżankę kawy dziennie nastąpiło zmniejszenie częstotliwości ataków duszności o 5%, a w przypadku picia dwóch lub więcej filiżanek kawy aż o 20%.

Kofeina wpływa wyraźnie na poprawę nastroju, zmniejsza uczucie zaniepokojenia, a także może pomóc w ograniczaniu skutków depresji. U skrajnie zmęczonych osób zauważa się wyraźniejsze zmiany nastroju w porównaniu do osób wypoczętych lub umiarkowanie zmęczonych. Kofeina zazwyczaj ma bardziej korzystny wpływ na nastrój osób, które ją regularnie spożywają (w porównaniu do osób niespożywających kofeiny), jednakże wydajność znacznie wyraźniej się polepsza, gdy kofeina jest spożyta przez osoby do niej nieprzyzwyczajone. Możliwym jest także, że nastrój zmienia się nie tylko pod wpływem działania kofeiny, ale także ze względu na nasze przewidywanie, że jej spożycie polepszy nastrój i ułatwi skupienie uwagi.

Starsze osoby zdają się być bardziej podatne na korzystny wpływ kofeiny na nastrój niż młodzi ludzie. Zmiany nastroju są także zależne od momentu, w którym spożywa się kofeinę – działa ona najlepiej w godzinach porannych.

Istnieją pewne dane wskazujące na spożycie kofeiny jako profilaktykę raka jelita grubego, ale mechanizmy tej pozornej ochrony pozostają nieznane. Inne badania dotyczą ochronnych właściwości kofeiny przed nowotworami skóry wywołanymi promieniowaniem UV.

Czy spożywanie kofeiny jest bezpieczne?

Spożycie kofeiny w dawkach umiarkowanych jest bezpieczne oraz wpływa korzystnie na funkcjonowanie organizmu. Niebezpieczne jest jedynie spożywanie kofeiny w dużych dawkach oraz łączenie jej z niektórymi lekami. Nie należy łączyć kofeiny z lekami przeciwbólowymi (które często w swym składzie mają kofeinę), przeciwgorączkowymi, antybiotykami, aminofiliną i teofiliną. Nie należy też popijać jakichkolwiek leków czy suplementów diety kawą, czy innym napojem zawierającym kofeinę, gdyż może dojść do groźnych reakcji.

Należy pamiętać, że kofeina to nie tylko kawa. Zwłaszcza osoby przyjmujące kofeinę pod postacią suplementów diety czy środków wspomagających redukcję masy ciała, powinny zwracać uwagę na to, by ograniczyć podaż kofeiny z pożywieniem.

Artykuł powstał w ramach współpracy z Mind Active Speed Up