咖啡因是什么?
咖啡因是一种黄嘌呤生物碱化合物,对人类来说是一种兴奋剂。
咖啡因是一种中枢神经兴奋剂,能够暂时的驱走睡意并恢复精力。有咖啡因成分的咖啡、茶、软饮料及能量饮料十分畅销,因此,咖啡因也是世界上最普遍被使用的精神药品。在北美,90%成年人每天都摄入咖啡因。
很多咖啡因的自然来源也含有多种其他的黄嘌呤生物碱,包括茶碱和可可碱这两种强心剂以及其他物质例如单宁酸。
我们人体摄入食物在体内转化成能量,最后部分存储在三磷酸腺苷中(ATP),身体各种机能的运行多直接来自于ATP水解提供的能量。体内的ATP会逐级水解来满足细胞的能量需求,也就是ATP—ADP (二磷酸腺苷) —AMP (单磷酸腺苷) —腺苷这个逐级水解过程。在身体不那么需要能量时,腺苷又可以进行逆向的化学反应来重新合成ATP。腺苷这种小分子就是我们身体的充电蓄电池。
每一天,人体大概需要100到150摩尔ATP来提供能量,而实际上,身体里只有约0.2摩尔的ATP。而也就是说,每一天,ATP这个蓄电池都不断地在我们身体里充电又放电,循环使用。
我们的神经系统工作时需要ATP来提供能量。清醒比睡眠状态下需要ATP更多,进行脑力活动时,需要的ATP更多。
所以当我们进行高强度的脑力劳动、很复杂的思考或者睡眠不足时,脑内的ATP的合成会跟不上ATP的消耗。在获得休息之前,ATP的最终水解产物腺苷的浓度会逐渐升高。
而腺苷还是一种神经递质。腺苷含量在神经系统升高后,会使人紧张起来,注意力集中困难、焦虑、烦躁,易发攻击性行为,学习和记忆能力都降低。这是身体在提醒我们,应该休息一下了。
咖啡就是一种天然的腺苷受体阻滞剂,从而使人感受不到疲劳所带来的困意、注意力难以集中等情况。
但是显然地,这是一种“治标不治本”的措施,咖啡因的阻滞作用没有降低腺苷的浓度水平,而我们在这种情况下的继续工作,会使它的浓度持续上升,可能会达到咖啡因也无法阻滞的程度,这个时候喝咖啡就不再有效果了。
(电子显微镜下的咖啡因分子)
咖啡因对神经系统产生了什么作用?
在大脑中咖啡因可以阻挡腺嘌呤核苷接受器。腺嘌呤核苷与它的接受器结合后可以减缓神经细胞的活动。一般在睡眠时两者结合。咖啡因分子与腺嘌呤核苷类似,可以与同一种接受器结合。但它不促使细胞活动降低,相反地,它阻止腺嘌呤核苷与它的接受器结合。其结果是神经细胞活动增高,神经细胞分泌激素肾上腺素。肾上腺素导致心跳加快,血压增高,肌肉中的血流量提高,皮肤和内脏的血流量降低,肝脏向血液释放葡萄糖。此外咖啡因与氨基丙苯一样可以提高脑内的神经递质多巴胺。
长时间喝咖啡因会怎么样?
与其它刺激中枢神经系统的物质和酒精不同的是,咖啡因的作用相当短。对大多数人来说,咖啡因不影响他们的注意力和其他高级智力功能,因此含咖啡因的饮料往往在工作场所饮用。
长时间饮用咖啡因可以导致身体对咖啡因的习惯化。假如这时中断使用咖啡因,身体会对腺嘌呤核苷过分灵敏,血压会过度降低,导致头疼和其它症状。
长期性且过度摄取咖啡因会引起一系列的精神紊乱。其中两种被美国精神病学协会验证的是咖啡因焦虑症和咖啡因睡眠失调。
咖啡因睡眠失调是指由一个个体有规律的摄取高剂量的咖啡因所导致的他或她的睡眠紊乱,并且能被临床诊断所发现。
对某些个体而言,大剂量的咖啡因所导致的焦虑足够被临床诊断发现。咖啡因焦虑症会以不同的形式出现,一般性焦虑失调,恐慌发作,强迫症甚至是恐怖症。因为这些症状容易与基本神经失调混淆,比如恐慌失调,一般性焦虑失调,躁郁症或甚至是精神分裂症,所以一些医务工作者认为部分咖啡因摄入过量的人被误诊并给予了不必要的治疗,他们认为咖啡因诱发的精神疾病可以通过切断咖啡因来源而很简单的控制。一个由《不列颠上瘾期刊》(British Journal of Addiction)所作的调查表明,虽然咖啡因引发的疾病很少被诊断出,咖啡因慢性中毒至少困扰了十分之一的总人口。
过量咖啡因的影响
一个急剧的过量咖啡因,通常超过250毫克(相当于2-3杯煮咖啡)就能够导致中枢神经系统过度兴奋。咖啡因过度兴奋的症状包括:烦躁、神经过敏、兴奋、失眠、脸红、尿液增加、胃肠紊乱、肌肉抽搐、思维涣散、心跳不规则或过快以及躁动。
过量摄入咖啡因会引起各种身体和情绪方面的不适。一次性摄入400-500mg的咖啡因就可能会引发咖啡中毒症状。
摄取极大剂量的咖啡因会导致死亡。对于实验鼠,咖啡因的半数致死量为192毫克每千克体重。咖啡因半数致死量取决于体重和个人敏感程度,大概是150至200毫克每千克体重,大约是一个普通成年人在一个有限的时间内摄取140至180杯咖啡,时间取决于生物半衰期。尽管饮用普通咖啡几乎不可能致死,但有由于过度服用咖啡因药丸致死的报告。需要引起注意的,咖啡因不只存在咖啡中,各种茶、运动、能量型饮料或食品中都可能含有咖啡因。
对于咖啡因过度兴奋的治疗通常是辅助性的,即对个别的症状进行相应的治疗。但是如果患者的血清咖啡因浓度过高,则有可能采取腹膜透析、血液透析和血液滤过等方法。
通常,每当你早上醒来,身体就会开始生成腺甙,而咖啡因会阻碍腺甙生成。腺甙会让人打瞌睡,腺甙指数应该是在日间逐渐升高的,这样到了晚上,身体需要休息的时候,大脑也正好觉得该睡觉了。
可是有了咖啡因的干扰,腺甙指数无法自然增长,到了晚上你就很难睡得着、睡得香了。咖啡因进入腺甙的受体位点,不仅阻碍其生成,还会进一步加速肾上腺素的生成。
当夜幕降临,退黑激素会告诉大脑该睡觉了,并发挥它的助眠功效,让你睡得踏实,醒来后觉得活力满满。
咖啡因可保护脑部神经细胞
日本顺天堂大学等团队曾在发行的美国科学杂志上发表研究成果称,发现了调查血液中咖啡因浓度来诊断神经系统疾病帕金森病的方法。
据分析,咖啡因具有保护脑部神经细胞的作用,患者小肠对咖啡等所含咖啡因的饮食吸收能力较弱,因而血液中浓度较低,故出现神经损伤,导致患帕金森病。
该团队的顺天堂大学教授服部信孝表示:“如果能从皮肤吸收咖啡因,从而提高血液中咖啡因含量的话,或许能预防发病或延缓病情发展。”
团队注意到,咖啡等所含咖啡因对帕金森病发病有预防效果的报告,所以他们采集了108名患者和31名健康人士的血液,对其中的咖啡因浓度进行了比较。结果显示,即便摄取的咖啡因量几乎相同,患者血液中的浓度也仅为健康人士的三分之一。
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