По большому счету кофеин человеку не нужен. Он не является эссенциальным, то есть необходимым нам веществом. Природа его вообще не для людей придумала.
Оказывается, пыльца чайных и кофейных кустов, а также других «кофеинсодержащих» растений привлекательна для пчел. Пчелы опыляют такие растения охотнее, чем другие, из-за присутствия в пыльце этой соблазнительной добавки. А вот насекомые-паразиты под действием кофеина погибают. Одних кофеин привлекает, а от других защищает. Третьи вообще странно его воспринимают: например, пауки, на которых воздействовали кофеином, начинали плести хаотичную, деформированную паутину – еще более неординарную, чем при воздействии никотином, амфетамином или ЛСД. В общем, «братья наши меньшие» реагируют на кофеин по-разному, но равнодушным к нему не остается практически никто!
Вернемся к человеку. Человек может быть здоровым и процветающим без кофеина, но мы ценим его за стимулирующее действие. Кофе и другие кофеинсодержащие продукты создают приятное ощущение выброса энергии, помогают справиться с сонливостью. Как же они это делают?
Организм хранит энергию в виде аденозинтрифосфата (АТФ). Это компактные молекулярные «батарейки»: аденозин, заряженный тремя фосфатными группами. Они находятся во внутриклеточных энергетических станциях – митохондриях. Последовательно отщепляя от АТФ фосфатные группы, организм получает энергию.
Запасы энергии пополняются преимущественно ночью, когда мы не двигаемся и энергия преимущественно запасается. К утру в клетках почти нет «чистого» аденозина: он связан с фосфатными группами в готовые к использованию молекулы АТФ. На протяжении бодрствования энергия постепенно расходуется. Соответственно, АТФ последовательно теряет фосфатные группы, отдает тем самым энергию и вновь превращается в аденозин. Чем дольше мы бодрствуем, тем больше расходуем – и тем больше становится в организме аденозина.
Аденозин относят к так называемым сигнальным молекулам. Его нарастающая концентрация – это сигнал организму: «Я устал, пора отдохнуть!». Воздействуя на особые рецепторы мембран нервных клеток, аденозин вызывает ощущение усталости и сонливости.
И тут в игру вступает кофеин! Так как природа создавала его не для людей, она не предусмотрела для него никакого местечка в человеческом организме. Специальных кофеиновых рецепторов у нас в теле нет.
И болтаться бы кофеину неприкаянно по кровотоку, если бы не его частичное химическое сходство с аденозином. Благодаря этому сходству кофеин соединяется с аденозиновыми рецепторами, причем делает это даже быстрее, чем сам аденозин. Когда аденозин пытается занять свои законные места на клеточных мембранах, у него не получается: места уже заняты! И пока кофеин присутствует в организме, они не освободятся. Молекулы аденозина, желая сообщить организму о необходимости поспать и отдохнуть, толпятся возле своих посадочных мест, но ничего не могут сделать. А кофеин сам по себе не стимулирует нервную систему – он просто глушит сигналы утомленного тела, создавая обманчивый прилив сил.
Мы вовсе не стараемся в чем-то обличить и обвинить кофеин. Но ведь нужно понимать, как он создает свой приятный эффект! Так вот: когда вы чувствуете бодрость после кофе, ваше тело по-прежнему уставшее и сонное. И оно расходует не какие-то внешние, а свои собственные энергетические резервы.
Кофеин начинает действовать через 15–25 минут после приема. Пик достигается в первый же час, а затем концентрация постепенно падает. Считается, что через 6–8 часов воздействие на организм поступившей дозы кофеина прекращается.
Эффект кофеина дозозависим. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) признает допустимой дозу 400 мг кофеина в сутки (для человека без нарушений сна). При превышении этой дозы возможно более длительное и агрессивное действие кофеина на нервную систему. В исследовании сравнили реакции людей, получивших 250 мг кофеина в 17 часов вечера, и тех, кто принял 750 мг кофеина в 11 часов утра. В обеих группах сон был нарушен одинаково. Кто-то скажет: «А почему? Пусть я приму огромную дозу кофеина, но ведь максимум через 8 часов она все равно выведется!».
Не совсем так. У любого химического вещества, принятого внутрь, есть так называемый период полувыведения. Это время, за которое доза наполовину выводится из организма. Объясним, как это работает, на примере.
Например, человек выпил чашку кофе, в ней было 200 мг кофеина. Время полувыведения кофеина 4–5 часов. Это значит, что через 4–5 часов в организме человека уже 100 мг кофеина. Еще через 4–5 часов концентрация снова уменьшается вдвое, и по кровотоку все еще носятся 50 мг кофеина. И так далее…
Если человек употребил высокую дозу кофеина в первой половине дня (например, выпил 4–7 чашек чая и кофе), то 6–8 часов недостаточно для «качественного» избавления организма от стимулятора. Сон будет страдать и от остаточной дозы, потому что она все еще будет достаточно большой.
В чем именно заключается негативное воздействие кофеина на сон?
• Удлинение времени засыпания.
• Склонность к фрагментации сна, частым пробуждениям.
• Более поверхностный и чуткий сон.
• Снижение субъективного качества сна (сон кажется хуже, чем был на самом деле).
• Учащенное ночное мочеиспускание (кофеин обладает мочегонным эффектом).
В исследованиях показано, что под действием кофеина увеличивается представленность 1 стадии медленного сна – это самый поверхностный сон, который не несет ощутимой пользы и не создает ощущения «выспанности». А 3 стадия медленного сна, целительная для всего организма, сокращается. Сон становится более фрагментированным, увеличивается частота микропробуждений.
В Центре медицины сна мы наблюдали Валентина, который «выходил из строя» от одной-единственной чашки кофе. У него тут же начиналась тахикардия, повышалось давление и появлялась дрожь в руках, а в следующую за приемом ночь он засыпал только под утро. Наталья реагирует на кофеин противоположным образом – если точнее, никак. Она может выпить чашку двойного эспрессо на ночь и спокойно заснуть. Эти ситуации указывают на то, что разные люди по-разному ощущают действие кофеина.
Нервная система отзывается на кофеин при его присутствии в организме в дозе от 40 мг (у высокочувствительных) до 600 мг (у низкочувствительных). Представляете, какой разброс? Первого отлично взбодрит чашка чая, а второй может весь день заливаться тонизирующими напитками и не почувствовать ровным счетом ничего.
Длительность действия кофеина – тоже индивидуальный момент. Тот же Валентин на приеме рассказывает, что от чашки кофе, выпитой в 13 часов дня, он не может быстро уснуть даже в 22 часа вечера. Так оно и есть: Валентин – медленный метаболизатор кофеина. А Дмитрий говорит, что вообще не понимает ажиотажа вокруг кофе, потому что бодрость и прилив сил после выпитой чашки длятся лишь час-другой, а потом исчезают.
Чувствительность к кофеину и длительность его бодрящего действия определяются генетическими особенностями человека. Ген ADORA2A определяет связывание кофеина в нервной системе, активность его взаимодействия с нервными клетками и в конечном счете силу его эффекта. Ген CYP1A2 отвечает за длительность действия вещества – скорость его расщепления и выведения из организма. Если оценить человеческую популяцию в целом, то людей с низкой чувствительностью к кофеину больше, чем с высокой.
На чувствительность к кофеину и продолжительность его действия влияют и другие факторы. К примеру, никотин ускоряет метаболизм кофеина; его полувыведение у курильщиков сокращено до 1,5–2 часов. Это одна из причин, по которым хронические курильщики часто пьют много кофе.
Замедленное выведение кофеина характерно для беременных женщин, людей с заболеваниями печени и пожилых. Кстати, у пожилых людей не только более медленное выведение кофеина, но и повышенная чувствительность к нему в сравнении с молодыми.
А могут ли те, на кого «не действует» кофеин, спокойно пить чай-кофе в любое время и в любых количествах? Все-таки скорее нет, чем да. Кофеин – независимо от того, насколько человек ощущает его бодрящий эффект – является неспецифическим раздражителем для нервной системы. У людей с любой чувствительностью к кофеину в ответ на его прием увеличивается секреция кортизола и норадреналина. Эти гормоны – участники реакции «бей или беги», нашего типичного ответа на стресс.
Кофеин снижает порог чувствительности нервной системы к психоэмоциональным стимулам, и это плохо для сна. Вот два одинаковых человека: один из них не принял кофеин, а другой принял. Им обоим сообщили какую-то неприятную новость. У первого она вызовет легкое раздражение, второго же ощутимо разозлит. А где неспокойная нервная система, там и плохой сон! Повышенная боеготовность хороша в ответственные моменты, но если вы планируете размеренный день, то она может быть лишней.
Вроде бы логично – заклеймить кофеин как врага здорового сна и полностью исключить его из рациона. Но мы не сторонники крайностей. Предлагаем взглянуть на ситуацию с разных сторон.
Первое знакомство европейского общества с кофе было очень настороженным. Почему-то считалось, что кофе – то ли медленно действующий яд, то ли экзотическая белиберда для пресыщенных богачей. В некоторых странах предубеждение распространялось и на чай. Напитки даже на какое-то время запрещались. В качестве наказания нарушителей прилично штрафовали, а где-то дополняли штраф… изъятием чашек и блюдец.
Шведский король Густав III почему-то испытывал большую неприязнь к кофе и даже как-то решил доказать его вред. Двум ожидавшим повешения преступникам, которые были братьями-близнецами, предложили поучаствовать в научном эксперименте. Вместо смерти пожизненное заключение – но с условием, что один из братьев будет каждый день выпивать по 3 чашки кофе, а другой по 3 чашки чая. Братья согласились. К ним приставили двух врачей, которые наблюдали за их состоянием и должны были тщательно фиксировать симптомы медленной гибели преступников.