добавка

Получавайте още такова съдържание на вашия WhatsApp незабавно и без да губите време за търсене.

1. Общи характеристики

Кофеинът е алкалоид, известен също като 1,3,7-триметилксантин, който се намира в някои растения, особено в Camellia sinensis, coffea sp., Theobroma cacao L. и напитки, получени от тях. Биохимично се счита за антагонист на аденозиновите А1 и А2 рецептори, фосфодиестеразен инхибитор и стимулант на централната нервна система, който засяга сърдечно-съдовата система и произвежда диуреза. Действията му са подобни на тези на теофилин, но по-малко мощни [1].

Фигура 1. Химична структура на кофеина

Кофеинът е най-широко използваното развлекателно лекарство в света, така че е трудно да се оцени ефектът му изолирано; поради това различни изследователски групи са изследвали ефектите му от приема на кафе или кофеинови напитки. Популярността му се дължи главно на психоактивните и леко дисоциативни ефекти, въпреки че се използва и като допълнителен аналгетик в комбинация с нестероидни противовъзпалителни лекарства и парацетамол (ацетаминофен) [2]. Също така, от повечето хранителни добавки, обозначени като „отслабване“, много от тях включват комбинация от съставки, включително кофеин. Наскоро някои проучвания предполагат, че кофеинът има важна невропротективна роля с потенциално лечение на Паркинсон [3], освен че проявява инхибиторен ефект върху натрупването на липиди в хепатоцитите [4]. Тези и много други аспекти, свързани с метаболизма на кофеина, ще бъдат анализирани в поредица от блогове, които ще имат за цел да оценят истинската ефикасност на добавките с кофеин при хората.

2. Метаболизъм

Кофеинът се метаболизира почти напълно, като само 3% или по-малко се екскретира непроменен с урината. Всъщност основният път на метаболизма на кофеина при хората (70-80%) е пътят на деметилиране при азот 3 (3-N-деметилиране) за получаване на параксантин, известен също като 1,7-диметилксантин или 17Х [5]. Тази реакция се осъществява от цитохром P450 1A2 (CYP1A2) в черния дроб. Експериментите с човешки чернодробни микрозоми изчисляват, че 1-N деметилирането за получаване на теобромин представлява приблизително 7-8% от метаболизма на кофеина, по същия начин, както 7-N деметилирането за получаване на теофилин е със скорост между 7-8%. Останалите 15% от кофеина претърпяват хидроксилиране при С-8, за да образуват 1,3,7-триметилурова киселина.

Фигура 2. Гени, свързани с метаболизма на кофеина при хората. Взето от: http://www.pharmgkb.org/pathway/PA165884757

Кофеинът има полуживот от 4-5 часа, който може да се удължи при пациенти с чернодробни заболявания, бебета и новородени (до повече от 100 часа) или по време на бременност. От друга страна, пушенето увеличава отделянето на кофеин поради стимулиращото действие на никотина и други компоненти на цигарите върху CYP1A2 [6]. Доказано е обаче, че приемът на кофеин увеличава метаболизма на базалната енергия по зависим от дозата начин при здрави и с наднормено тегло възрастни хора. Въпреки противоречивите данни, представени в момента, общоприето е това кофеинът ефективно стимулира централната нервна система и увеличава основния метаболизъм при хората. Но откъде идват тези физиологични ефекти?

След като кофеинът достигне кръвта, той бързо преминава към периферните тъкани и мозъка, тъй като не се натрупва в кръвта или се съхранява в тялото. Намирайки се вътре в клетката, той изпълнява първата си метаболитна роля чрез конкурентно инхибиране на фосфодиестеразата (PDE), ензим, който разгражда цикличния AMP (cAMP). По този начин, поглъщането на кофеин позволява натрупване на сАМР, който е типичен втори пратеник на метаболитни пътища, свързани с мембранни рецептори, свързани с G протеин и считан за клетъчен метаболитен възбудител. Това признание се дължи на факта, че след като концентрацията на сАМР се повиши в цитоплазмата, се активира сАМР-зависимата протеин киназа (РКА), която активира по веригата редица регулаторни ензими и транскрипционни фактори (напр. AMPK и CREB), които в крайна сметка се увеличават енергийни разходи (увеличаване на основния метаболизъм) и окисляване на мастни киселини. Фигура 3 описва физиологичните явления, описани по-горе.

Фигура 3. Ефект на кофеина върху фосфодиестеразата и метаболизма на базалната енергия. Кофеинът и получените от него ксантини инхибират разграждането на сАМР, като действат като конкурентен антагонист на фосфодиестеразата. Увеличаването на вътреклетъчния cAMP активира PKA и неговата сигнална каскада, което стимулира активирането на AMPK, CREB и други клетъчни енергийни регулатори. Съкращения: норепинефрин (NE), G протеин свързан рецептор (GCPR), аденилат циклаза (AC) и фосфодиестераза (PDE). Взето от [7].

В същото време, достигайки и пресичайки кръвно-мозъчната бариера, кофеинът действа като антагонист на А1 и А2 адренергичните рецептори, което спира инхибиторния ефект на аденозина върху централната нервна система. Това кара мозъчната активност да бъде по-висока от базовата линия; Тъй като мозъкът се стимулира, се освобождават повече допамин, норепинефрин и глутамат (стимулиращи невротрансмитери), което обяснява стимулиращите ефекти на кофеина (виж фигура 4).

След като изчистим най-известните метаболитни пътища, които са пряко свързани с приемането на кофеин, в следващия ни блог ще разгледаме основните ефекти и тези митове, свързани с добавката на кофеин от три макро гледища; спортно представяне, мозъчно представяне и сърдечносъдово представяне.

ПРЕПРАТКИ

[1] Камак Р. (2006). Оксфордски речник по биохимия и молекулярна биология - преработено издание. Oxford University Press.

[2] Sawynok J. (2011). Метилксантини и болка.HandbExpPharmacol (200): 311-329

[3]. Prediger RD. (2010). Ефекти на кофеина при болестта на Паркинсон: от невропротекция до управление на моторни и немоторни симптоми.J AlzheimersDis. 20 Suppl 1: S205-220

[7] Vaughan RA, Conn CA и Mermier CM. (2014). Ефекти от търговските хранителни добавки върху енергийните разходи за почивка: Кратък доклад. ISRN Nutrition Volume 2014, Article ID 650264, 7 страници

[8] Vaugeois JM. (2002). Предаване на сигнала: Положителна обратна връзка от кафето. Природа 418, 734-736

[10] Krebs J & Michalak M. (2007). Калций: въпрос на живот или смърт. Elsevier ISBN: 978-0-444-52805-6, Италия.

Хареса ли ви това съдържание? Получавайте предложения за повече и нови статии във вашия WhatsApp на място и само с едно кликване.

публикувани от

Проф. Диего А. Бонила Окампо DBSS INTERNATIONAL 9 май 2014 г.