Teina, mateina, guaranina, metyloteobromina, 1,3,7-trimetyloksantyna – pod tyloma pseudonimami ukrywa się znana wszystkim kofeina.
Słów kilka o kofeinie
Kofeina znana chemikom pod nazwą 1,3,7-trimetyloksantyna (a także jako guaranina, mateina oraz teina) to roślinny alkaloid, spożywany przez człowieka już od setek lat. Kofeina jest także dodatkiem do wielu leków, zarówno tych przepisywanych oraz bez recepty. Większość z nich to farmaceutyki zwiększające uwagę, uśmierzające ból, hamujące apetyt oraz łagodzące bóle menstruacyjne.
Część tych określeń (w/w) wywodzi się od nazw roślin, z których została wyekstrahowana i tak oto pozostały, choć po czasie odkrywano, że mamy do czynienia z tą samą substancją. Dlatego też fakt wyizolowania teiny w roku 1827 niemal natychmiast stracił na znaczeniu, skoro osiem lat wcześniej niemiecki chemik Friedrich Ferdinand Runge był w stanie otrzymać dość czystą kofeinę. Podstawowe badania nad tym związkiem zakończył Hermann Emil Fischer, który nie tylko określił jego strukturę, ale także jako pierwszy dokonał całkowitej syntezy, za co między innymi otrzymał Nagrodę Nobla w 1902 roku.
Ludzkość spożywa 120 tysięcy ton kofeiny rocznie. Jak wiadomo, substancja ta znacznie zmniejsza uczucie senności czy zmęczenia oraz wydłuża czas zdolności do aktywności fizycznej. Odpowiadają za to różne mechanizmy, jednak najważniejszy wynika z faktu, że kofeina jest antagonistą adenozyny, a więc inhibitorem współzawodniczącym jej receptorów. Działanie metabolitów kofeiny ma nie mniejsze znacznie dla samopoczucia. Paraksantyna, stanowiąca 84% produktów, powoduje wzrost poziomu lipolizy, stąd być może popularność wykorzystywania kawy w terapiach odchudzających. Teobromina (12%) rozszerza naczynia krwionośne i działa moczopędnie. Teofylina, rozluźnia mięśnie gładkie gardła i dlatego jest wykorzystywany w leczeniu astmy, jednak w dawkach wielokrotnie przekraczających te uzyskiwane z przemian kofeiny w organizmie.
Wpływ i działanie kofeiny
Badania na temat wpływu kofeiny na organizm wciąż trwają i jak na razie naukowcy dochodzą do wielu ciekawych, choć nie w pełni wyjaśnionych wniosków. Kofeina ma bardzo podobne działanie na większość ssaków, podczas gdy na przykład u pająków powoduje tworzenie brzydkich, absolutnie nieregularnych sieci. Warto zapamiętać, iż teobromina jest trująca dla psów, co wydaje się być o tyle istotne, że w znacznej ilości występuje w popularnym kakao. Co prawda dopiero 200 mg na kilogram masy ciała stanowi dawkę śmiertelną, ale już mniejsze ilości mogą spowodować trwały uszczerbek na zdrowiu zwierzęcia. Pod żadnym pozorem nie należy więc karmić pupila czekoladą, a w przypadku podejrzenia, że „poczęstował się” wbrew naszej woli, w zależności od sytuacji trzeba go obserwować lub od razu zabrać do weterynarza.
Jeżeli chodzi o pamięć krótkotrwałą człowieka, wpływ kofeiny sprawdzano już wielokrotnie i spostrzeżono, że z jednej strony poprawia ona koncentrację i pomaga w osiąganiu dobrych wyników w zadaniach pamięciowych, z drugiej zaś zwiększa prawdopodobieństwo występowania tzw. fenomenu końca języka (ang. tip of the tongue phenomenon). W związku z tym podejrzewa się, że wzmaga funkcjonowanie tych procesów pamięci krótkotrwałej, na których skupiona jest nasza uwaga, nieco upośledzając naszą zdolność do wykonywania czynności pobocznych. W innych badaniach zauważono, że kofeina ma interesujący wpływ na rozwój neuronów in vitro. Po dodaniu kofeiny do szczurzych komórek hipokampu obserwowano ponad 30-procentowe wydłużenie istniejących dendrytów oraz powstawanie wielu nowych, natomiast po upływie jednej czy dwóch godzin komórki powracały do poprzedniego stanu. Wykazano także niezaprzeczalną poprawę wytrzymałości fizycznej człowieka po spożyciu kofeiny, jednak trudno sprecyzować siłę tego wpływu na podstawie licznych lecz zupełnie różnych badań. Dość powiedzieć, że po podaniu kilku miligramów kofeiny na kilogram masy ciała, czas wzmożonej aktywności fizycznej może ulec wydłużeniu o kilkadziesiąt procent.
Coraz częściej mówi się o tzw. kofeinizmie, czyli nałogowym spożywaniu kofeiny. Za kofeinistę można uznać kogoś, kto spożywa dziennie ponad 750 mg kofeiny. Odpowiada to wypiciu 3 filiżanek kawy parzonej, 6 filiżanek rozpuszczalnej lub 6 czarnej herbaty. Ta ostatnia, bardzo popularna w Polsce, mylnie uznawana jest za całkowicie zdrową i bezpieczną.
Różne dawki kofeiny
W życiu codziennym trudno konkretnie określić spożytą dawkę kofeiny, może poza napojami energetyzującymi i preparatami o podanych na opakowaniu stężeniach. Ilość tej substancji w kawie czy herbacie zależy od gatunku i wszystkich aspektów przygotowania, a wahania są ogromne. W przypadku herbaty liściastej mówi się o 10-40 mg kofeiny na 100 ml, w przypadku kawy zaparzanej o 40-90 mg/100 ml, a yerba mate to już zakres 10-80 mg/100 ml. Także czekolada może zawierać w tabliczce od 10 do około 100 mg. W produktach bezkofeinowych również możemy zaobserwować różną zawartość kofeiny, bowiem proces dekofeinacji ma obowiązek obniżyć jej stężenie o minimum 97,5%, nie musi natomiast usuwać jej całkowicie.
Co ciekawe, w ostatnich latach popularność w mediach zyskały mydła i żele do mycia ciała z dodatkiem kofeiny, na przykład stworzony przez brytyjskich naukowców tzw. „prysznicowy szok”. Wedle producentów w czasie kąpieli powinno uwalniać się ok. 200 mg kofeiny, wchłaniać się przez skórę i powodować pożądane pobudzenie. Jak to zwykle bywa z dziwacznymi wynalazkami, hasła te są jedynie chwytem reklamowym. Wykazano, że kofeina bardzo słabo wchłania się przez skórę ssaków, a do tego efekt wywoływany przez tego typu specyfiki jest porównywalny do efektu działania placebo, wspomaganego z resztą pobudzającym i relaksującym zapachem cytrusów czy olejkiem z mięty pieprzowej.
Doustne podanie kofeiny LD50, a więc ilość letalna dla 50% populacji, w przypadku ludzi wynosi aż około 10 gramów (150 mg/kg masy ciała). Znacznie poważniej sprawa wygląda w przypadku dzieci, gdzie 35 mg/kg masy ciała powoduje efekt śmiertelny, a nawet o wiele mniejsze dawki są niezwykle toksyczne.
Kac po herbacie
Herbata zawiera kofeinę, która nazywana jest także teiną. Niekiedy można usłyszeć, że herbata zawiera więcej kofeiny niż kawa, co jest rzeczywiście prawdą: liście herbaty zawierają w przybliżeniu dwukrotnie więcej kofeiny niż ziarna kawy w przeliczeniu na suchą masę. Jednak o jej zawartości w finalnym napoju decydują ilość wykorzystywanych do przyrządzenia naparu surowców oraz skuteczność zachodzącego wówczas procesu ekstrakcji. I choć zawartość tej substancji w filiżance herbaty jest jednak znacznie niższa niż w przypadku kawy, to łatwo o jej przedawkowanie. Co prawda, by śmiertelnie przedawkować herbatę, dorosły człowiek musiałby wypić około 80 jej filiżanek. Jednakże już jedna szklanka mocnego naparu czarnej herbaty może spowodować spustoszenie w naszym organizmie.
Zbyt duża dawka herbaty w pierwszej kolejności powoduje nudności. Są one tym silniejsze, im bardziej mamy pusty żołądek. Teina jest silnie higroskopijną substancją, dlatego też jej obecność w organizmie może spowodować odwodnienie. Bardzo często znaczne ilości herbaty wywołują częstsze oddawanie moczu, niekiedy nawet biegunkę. Oczywiście każdy organizm, w zależności od wieku i masy ciała, reaguje inaczej, stąd objawy występujące u poszczególnych osób mogą się różnić. Zatrucie herbatą wystąpić może także w wyniku konsumpcji źle przygotowanego naparu. Wiele osób ma tendencję do parzenia jej zbyt długo bądź niezalewania wrzątkiem. Zatrucie herbaciane objawia się także stanami lękowymi, nerwowością, słabością kończyn i zaburzeniami pracy żołądka. Niektórzy porównują to uczucie do zatrucia etanolem. Można więc stwierdzić, że nadmiar herbaty może wywołać stan podobny do kaca.
Zielona herbata może szkodzić
W ostatnich czasach wzrosła popularność zielonej herbaty. Doceniana jest ze względu na obecność antyoksydantów (czyli przeciwutleniaczy) i składników stymulujących odchudzanie. Mało kto jednak zdaje sobie sprawę, że może być niebezpieczna dla tych, którzy mają problemy z przyswajaniem żelaza. Eksperci apelują, że niski poziom żelaza dotyczy około 30% populacji świata i że często niedobór tego pierwiastka może skończyć się anemią. Osoby mające tendencję do tego schorzenia powinny więc unikać zielonej herbaty jak ognia. Dodatkowo przeciwutleniacze, które mają generalnie pozytywny wpływ na zdrowie, mogą także powodować wychwytywanie z krwioobiegu cennych jonów żelaza, które pochodzą ze źródła roślinnego. Mamy także złą wiadomość dla tych fanów zielonej herbaty, którzy przyjmują antykoagulanty, czyli leki przeciwzakrzepowe (zawierające m.in. składnik o nazwie warfaryna). Jako że zielona herbata jest bogatym źródłem witaminy K, jej konsumpcja może być tragiczna w skutkach dla osób przyjmujących antykoagulanty. Witamina K w dużych dawkach może osłabić działanie tych leków i zwiększyć ryzyko tworzenia się skrzepów, a to, w przypadku takich chorób jak zakrzepica czy miażdżyca, może przynieść naprawdę fatalne rezultaty.
Yerba Mate także groźna
Zagorzali fani yerba mate często zaprzeczają powyższym informacjom przekonani, że mateina jest stereoizomerem kofeiny, co ich zdaniem objawia się odmiennym działaniem na organizm. Niestety nauka jest w tym względzie nieubłagana. Cząsteczka kofeiny jest achiralna, nie posiada więc enancjomerów, nie ma także innych stereoizomerów. Nie wyklucza to jednak tezy, że yerba mate może wpływać na samopoczucie w różny sposób aniżeli kawa czy herbata, jedynie powód leży gdzie indziej. Otóż w wymienionych naparach znajduje się wiele związków towarzyszących kofeinie i to właśnie ich stosunek jakościowy i ilościowy stwarza ostateczny efekt somatyczny.
Przedawkowanie i zgon
Należy więc zachować ostrożność, przypadki letalne i hospitalizacja z powodu przedawkowania kofeiny nie są niestety takie rzadkie. Rekordową zanotowaną dawka, którą pacjent przeżył, wynosi podobno 24 gramy, natomiast najniższa, po której stwierdzono zgon to 3,2 grama podane dożylnie. Trzeba pamiętać, że uzyskanie zbyt wysokiego stężenia kofeiny we krwi ułatwia długi okres półtrwania w organizmie. U zdrowego człowieka wynosi przeciętnie 5 godzin, jednak jest zależny nie tylko od cech osobniczych, ale także od wielu innych czynników. Dla przykładu u kobiety w ciąży jest równy około 10 godzin, podobnie wydłużyć go może zażywanie środków antykoncepcyjnych, a przy chorobach wątroby może nawet wynosić 96 godzin, co bezsprzecznie ma szansę doprowadzić do nieświadomego przedawkowania. Interesującym jest, że palenie tytoniu skraca ten czas.
Znanych jest tylko kilka incydentów spożycia kofeiny, które zakończyły się zgonem. W ubiegłym roku 23-letni mężczyzna zmarł z powodu przedawkowania kofeiny. Przyjął dwie łyżki proszku kofeinowego. Odpowiada to ok. 70 puszkom (0,33 l) napoju energetycznego. Młody brytyjczyk otrzymał proszek od swojego kolegi. Piętnaście minut po przyjęciu substancji zaczął wymiotować krwią i mocno się pocić. Wkrótce potem zmarł. Kofeina w postaci proszku dostępna jest w brytyjskich sklepach online, już za ok. 4 funty. Inny przypadek to historia 29-letniej kobiety ze znaczną nadwagą i cukrzycą. W chwili śmierci w jej krwi stężenie kofeiny wynosiło 567 mg/l. Przyjęła znaczną ilość tabletek przeciwbólowych, popijając je napojem zawierającym kofeinę. Tematem publikacji naukowej była także historia 21-letniej kobiety, która przyjęła 10 g kofeiny (ok. 83 filiżanek parzonej kawy). Zdołała sama wezwać pogotowie, przerażona szybkim biciem serca. Gdy dotarła do szpitala, rozpoczęto akcję ratunkową. Zastosowano defibrylator, podano epinefrynę oraz amiodaron. Wykryto u niej znaczną kwasicę metaboliczną. Mimo odpowiedniej opieki medycznej, doszło do trwałych uszkodzeń w jej mózgu. Kobieta zmarła 11. dnia pobytu w szpitalu.
W przypadku przedawkowania zazwyczaj nie stosuje się skomplikowanych terapii czy medykamentów, obserwuje się funkcje życiowe pacjenta i przeciwdziała odwodnieniu organizmu. Większość niepożądanych objawów samoistnie ustępuje po kilkudziesięciu godzinach.
Tolerancja i efekty odstawienia
Podobnie jak przy większości leków czy substancji psychoaktywnych, z czasem w organizmie rozwija się tolerancja na kofeinę, choć odnosi się to jedynie do niektórych skutków spożycia, takich jak redukcja senności. Osobie spożywającej ją sporadycznie 25-50 mg wystarcza, aby wywołać efekt pobudzenia, jednakże badania wykazały, że już podawanie dawki 400 mg trzy razy na dobę przez okres jednego tygodnia całkowicie znosi ten efekt (czyli 6 kubków mocnej kawy dziennie). Nie ma pewności jaki mechanizm stoi za rozwojem tolerancji na kofeinę, wyniki niektórych badań przeczą temu, aby była to tylko kwestia zwiększającej się liczby receptorów adenozyny w błonach komórkowych.
Nie zmienia to jednak faktu, że wzrastająca nadwrażliwość na adenozynę ma przykre skutki podczas odstawiania kofeiny lub zmniejszania zażywanej dawki, co jest niejednokrotnie konieczne ze względów zdrowotnych. Przede wszystkim objawami obniżenia stężenia kofeiny we krwi po długotrwałym dostarczaniu do organizmu znaczących dawek tej używki jest nadmierne zwężenie naczyń krwionośnych, także w mózgu, a co za tym idzie: nudności i bóle głowy. Oczywiście rośnie również uczucie senności, a mniejsza aktywność katecholamin i obniżony poziom serotoniny powodują problemy z koncentracją, ciągłe zmęczenie i niepokój. W skrajnych przypadkach nasilenie tych objawów może doprowadzić do depresji. W zależności od stopnia uzależnienia, a także od cech osobniczych, symptomy te ustępują całkowicie w czasie od kilkudziesięciu godzin do kilkunastu dni. W związku z tym, że opisane objawy są niekiedy bardzo trudne do zniesienia, proponuje się stopniowe obniżanie zażywanej dawki, choć wciąż istnieją zwolennicy „terapii szokowej”. Niestety w przeciwieństwie do uzależnienia fizycznego, uzależnienie psychiczne może utrzymywać się przez wiele lat.
Najlepiej więc odstawiać kawę czy mocną herbatę stopniowo, sukcesywnie ograniczając spożywaną ilość tego napoju. Niestety, złe samopoczucie może utrzymywać się nawet do kilku miesięcy.