Как правило, утро начинается с чашки горячего, но обязательно бодрящего напитка: кофе, чая или какао. И ничего удивительного, ведь во всех этих напитках содержатся одни и те же вещества из группы метил-ксантинов — алкалоидов, обладающих психостимулирующим эффектом.
Согласно самой распространенной легенде, тонизирующие свойства кофе были открыты эфиопским пастухом, заметившим, что козы, наевшись днем плотных листьев и темно-красных плодов кофейного дерева, перестали спать ночью. Он рассказал об этом странном случае настоятелю монастыря, тот решил испробовать на себе действие необычных зерен и был поражен силой воздействия напитка! Дабы поддержать бодрость монахов, засыпавших во время ночных молебнов, он повелел им пить отвар, снимающий усталость. Произошло это в IX веке, однако мировое признание кофе получил намного позже. В Россию кофейные зерна наряду с картошкой, табаком и прочими европейскими новинками привез Петр I. Он, по утверждениям историков, насильно угощал «горьким пойлом» приближенных. История кофеина более прозрачна: его открыл и дал привычное нам название немецкий химик Фердинанд Рунге в 1819 году, а в 1828 году французам Пеллетье и Каванту удалось получить вещество в чистом виде. Спустя четыре года немцы Велер, Пфафф и Либих выяснили химическую формулу. А воспроизвести кофеин в лабораторных условиях смог Герман Эмиль Фишер, который, кстати, своей Нобелевской премией по химии 1902 года обязан в том числе и этой работе.
Клубок противоречий
Впрочем, на этом ясность заканчивается, и начинается самый настоящий темный лес. Дело в том, что пока нет окончательных и устоявшихся представлений ни о механизме действия кофеина, ни о его влиянии на организм! Данные по дозам и эффектам, которые студенты медицинских вузов еще лет двадцать назад учили как общепринятые свойства кофеина, в наше время полностью устарели.
Количество исследований кофе вообще и кофеина в частности растет: если в 1970 году было опубликовано менее ста статей по этой теме, то в 2013-м — 800, а в 2014-м их ожидается более тысячи. Связано это не только с тем, что на кофеин возлагаются какие-то особые надежды, но и с тем, что кофе — чрезвычайно популярный пищевой продукт. Неудивительно, что его производители и продавцы крайне заинтересованы в позитивном имидже. Кофейными компаниями проспонсировано огромное количество исследований, публикуемых в основном в не самых цитируемых журналах, иногда там даже не практикуется рецензирование материалов несколькими независимыми экспертами. В основном в таких работах задействованы небольшие группы (30−100 человек), информация собирается при помощи опросников, а к дизайну исследований есть множество вопросов. Но они побеждают массой. Достаточно сказать, что результаты первого действительно независимого и крупномасштабного изучения влияния кофе на здоровье человека были опубликованы лишь в мае 2012 года. На любые сведения о негативном влиянии кофе на здоровье отыщется десяток опровержений. Читатели не будут вникать в нюансы, разбираться в источниках финансирования и методологических ошибках исследователей, поэтому найти по-настоящему достоверную информацию в этом потоке очень и очень сложно. Но можно.
Пейте кофе на здоровье
На основе кофе существует огромное количество различных напитков
Начнем с самого главного — механизма действия. Кофеин по своей природе очень напоминает нейромедиатор аденозин — в обоих случаях в основе соединения лежит пуриновое основание аденин, одно из составляющих ДНК. Это означает, что кофеин может связываться с теми же рецепторами, что и аденозин, успешно конкурируя с ним. На сегодняшний день известны четыре подтипа аденозиновых рецепторов: A1, A2A, A2B, и A3, но большинство эффектов реализуется через А1. Аденозин оказывает на ЦНС тормозящее действие, он работает как своеобразный защитник при ранениях или стрессах, предотвращая «перегрев» головного мозга.
С этим подтипом рецепторов связывается и кофеин, причем установить конкретный механизм удалось лишь сравнительно недавно — в конце 2012 года. Немецкие исследователи из Института нейрофизиологии и медицины использовали одно из последних достижений визуализационной диагностики — позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ). В исследовании приняли участие 15 добровольцев-мужчин. На протяжении 36 часов они воздерживались от потребления кофе, после чего им была проведена ПЭТ с изотопом фтор-18 (F-18-CPFPX), который непрочно связывается с А1-рецепторами. Затем участникам ввели кофеин в виде коротких внутривенных инъекций, постепенно увеличивая вводимый объем. Кофеин связался с А1-рецепторами, вытеснив F-18-CPFPX. После этого повторили ПЭТ. Результаты показали, что при концентрации кофеина 13 мг/л (эквивалентно 4−5 стандартным порциям эспрессо) занятыми оказываются 50% процентов А1-аденозиновых рецепторов. Таким образом, кофеин не оказывает непосредственного возбуждающего эффекта на ЦНС, а лишь временно предотвращает связывание аденозина с его рецепторами и развитие тормозящего эффекта этого нейромедиатора.
Статус кофеина как наркотика сомнителен, хотя ученые и сходятся в том, что привыкание к кофе все-таки происходит. Но, как подчеркивают во всех руководствах, аддиктивный потенциал кофеина чрезвычайно низок. То есть человек вполне может прожить и без кофе, и никакой серьезной «ломки» на фоне отказа от бодрящего напитка не возникает. При интенсивном потреблении кофе (более 300 мг кофеина в сутки) увеличивается число А1-аденозиновых рецепторов. Если кофе из рациона исчезает, некоторое время может ярко проявляться тормозящий эффект аденозина, которому теперь не с кем конкурировать. Но ситуация довольно быстро приходит в норму. Тем не менее передозировка кофеина возможна, с последствиями вплоть до летального исхода (теоретически). Токсикологи подсчитали, что смертельным количеством может оказаться чашка эспрессо на 1 кг массы тела, причем эта доза должна быть выпита за относительно короткий интервал времени (около получаса).
Потребление кофе в разумных пределах не вредит сердцу. По крайней мере, в настоящий момент нет ни одного утверждения о негативном влиянии кофеина на «пламенный мотор», которое не было бы неоднократно опровергнуто. Мало того, мета-анализ исследований, проведенный в 2014 году китайскими учеными и включавший данные по 228 465 участникам, показал, что у людей, пьющих кофе, мерцательная аритмия развивается на 6% реже, чем у тех, кто его не пьет.
Стойкая гипертония у кофеманов не возникает, за очень редким исключением — при длительном употреблении более 1 л напитка в сутки возможно повышение систолического давления на «целых» 10 мм рт. ст.
Канцерогенность напитка находится под большим вопросом, хотя он и включен Международным агентством по исследованию рака (МАИР) в 3-ю группу канцерогенов (теоретически опасные для человека, но отсутствие или нехватка достоверных исследований не позволяет окончательно сделать вывод об их канцерогенности). В этой же группе, к слову, находятся мобильные телефоны, тальк и еще почти 500 наименований. Между тем выяснилось, что любители бодрящего напитка реже страдают агрессивным раком простаты и молочной железы. И многие исследовательские группы сегодня присматриваются к кофеину как к универсальному транспортному средству, которое облегчает поступление противоопухолевых препаратов, например, в головной мозг.
Но некоторые опасения все же подтвердились. Например, беременным не рекомендуется превышать суточную дозу в 200 мг кофеина, так как он негативно влияет на плод — в частности, увеличивает риск рождения ребенка с «заячьей губой» и пороками развития сердца.
Кофеин ослабляет действие снотворных и наркотических обезболивающих средств.
Шоколад
Теобромин — основной биологически активный ингредиент какао и шоколада и ближайший родственник кофеина. В какао этого алкалоида может быть от 2 до 10%, в десятки раз больше, чем кофеина. Чуть меньше (1−2%) — в орехах колы, ягодах гуараны, чайном листе. В кофе, кстати, теобромина нет совсем. Теобромин был впервые выделен выдающимся российским химиком А. А. Воскресенским в 1841 году из какао-бобов, а синтетический аналог получил в 1882 году уже упоминавшийся нобелевский лауреат Герман Эмиль Фишер.
В отличие от кофе, где все позитивные и негативные эффекты привязаны к кофеину, положительное влияние какао или шоколада на организм связывают с чем угодно, но не с теобромином. Дело в том, что теобромин — более слабый антагонист аденозина, чем кофеин, он почти не оказывает влияния на ЦНС. И аддиктивный потенциал у него стремится к нулю. Основное действие теобромина — расслабление гладкой мускулатуры. Достигается оно двумя путями — ингибированием фермента фосфодиэстеразы (ФДЭ) и уменьшением поступления кальция через клеточные мембраны. Этот эффект широко используется в медицине, теобромин — лекарственное средство, применяемое для расширения бронхов, снижения периферического сосудистого сопротивления и снижения давления в малом круге кровообращения. Он также увеличивает кровоток в коронарных артериях, сократительную способность миокарда и учащает сердцебиение. Правда, это приводит к увеличению потребности сердца в кислороде, так что «сердечникам» нужно быть осторожными с продуктами, содержащими большое количество какао.
Теобромин более токсичен, чем кофеин. Описаны отравления шоколадом людей с мутацией в гене, отвечающем за синтез печеночного фермента цитохрома Р450 CYP3A4. Чрезвычайно чувствительны к этому веществу лошади, собаки и кошки — им категорически противопоказан шоколад. Летальная доза LD50 для собак — 300 мг/кг, для кошек — 200 мг/кг.
Чай
Чай (любой) содержит сразу все три метилксантина. Но основное действующее вещество здесь — это теофиллин. Он был открыт в 1888 году немецким биологом Альбрехтом Косселем, а первый способ синтетического получения предложил его соотечественник Герман Эмиль Фишер (да, тот самый). Правда, в промышленности прижился другой метод синтеза, предложенный в 1900 году Вильгельмом Траубе.
Теофиллин очень похож на теобромин, и эффекты он вызывает схожие. Единственная разница — у теофиллина выражено мочегонное действие. Остальное похоже: расслабление гладкой мускулатуры, расширение периферических сосудов и усиление сократительной способности миокарда.
Как и в случае с какао, основные положительные эффекты чая связывают с полифенолами и прочими антиоксидантами, но не с теофиллином. Который, кстати, тоже является лекарственным средством. И это надо учитывать при попытках запить какие-либо медикаменты чаем. Так, эффект мочегонного фуросемида усилится, а «сердечные» бета-блокаторы будут работать существенно хуже. В инструкции к теофиллину раздел «Лекарственное взаимодействие» занимает целую страницу.
Но в отношении всех трех перечисленных метилксантинов лучше руководствоваться золотым правилом: «Главное — без фанатизма».
Кофе или чай?
Шведский король Густав III был ярым противником кофе и чая, поскольку считал их вредными для здоровья. Чтобы доказать это, он провел оригинальное научное исследование, заменив преступникам-близнецам казнь на пожизненное заключение с условием, что первый будет выпивать по три чашки кофе, а второй — по три чашки чая в день. К каждому заключенному был приставлен врач. Сначала умер первый доктор, затем - второй, затем в 1792 году убили самого Густава, а оба заключенных дожили до глубокой старости. По крайней мере, известно, что близнец, «приговоренный» к чаю, умер в возрасте 83 лет, а о втором участнике эксперимента история и вовсе умалчивает.
Смертельная парочка
Самое опасное сочетание - кофе и алкоголь. Кофеин хорошо проникает через гематоэнцефалический барьер и «тянет» за собой этанол, ускоряя опьянение. Но при этом «противотормозной» эффект кофеина некоторое время уравновешивает депрессивный эффект алкоголя, в результате чего развивается «трезвое опьянение»: человек считает, что может выпить еще, хотя он уже давно превысил свою дозу. Кроме того, продукты метаболизма алкоголя существенно повышают «аритмическую готовность» сердца, и в этом случае даже небольшая доза кофеина может спровоцировать сбой. В США были зарегистрированы летальные случаи после употребления алкоголь-содержащих «энергетиков» у молодых людей 20−25 лет, причиной смерти были мерцательная аритмия или инфаркт. После этого ряд штатов запретил подобные напитки.
