кофеин (caffeine) | ATC N06BC01

Кофеинът е стимулант на централната нервна система (ЦНС) от класа на метилксантините. Използва се главно за развлечение, като евгероик (стимулиращ будността) или като лек когнитивен подобрител за повишаване на бдителността и ефективността на вниманието.

Кофеинът е горчив, бял кристален пурин, метилксантинов алкалоид и е химически свързан с адениновите и гуаниновите бази на дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) и рибонуклеиновата киселина (РНК). Намира се в семената, плодовете, ядките или листата на редица растения, произхождащи от Африка, Източна Азия и Южна Америка, и помага да се предпазят от тревопасни животни и от конкуренция, като предотвратява покълването на близките семена, както и насърчаване на консумация от избрани животни като медоносни пчели. Най-известният източник на кофеин са кафеените зърна, семената на растението Coffea. Хората могат да пият напитки, съдържащи кофеин, за да облекчат или предотвратят сънливостта и да подобрят когнитивното представяне. За да се направят тези напитки, кофеинът се извлича чрез накисване на растителния продукт във вода, процес, наречен инфузия. Напитки, съдържащи кофеин, като кафе, чай и кола, се консумират в големи количества в световен мащаб. През 2020 година в световен мащаб са били консумирани почти 10 милиона тона кафе на зърна. Кофеинът е най-разпространеният психоактивен наркотик в света. За разлика от повечето други психоактивни вещества, кофеинът остава до голяма степен нерегулиран и легален в почти всички части на света. Кофеинът също е отклонение, тъй като употребата му се смята за социално приемлива в повечето култури и дори се насърчава в други.

Показания

Кофеинът има както положителни, така и отрицателни ефекти върху здравето. Може да лекува и предотвратява дихателните нарушения на недоносените деца, бронхопулмонална дисплазия и апнея при недоносени. Кофеиновият цитрат е в моделния списък на основните лекарства на Световната здравна организация (СЗО). Може да осигури умерен защитен ефект срещу някои заболявания, включително болестта на Паркинсон. Някои хора изпитват нарушения на съня или тревожност, ако консумират кофеин, но други показват малко смущения. Кофеинът се използва както за профилактика, така и за лечение на бронхопулмонална дисплазия при недоносени бебета. Може да подобри наддаването на тегло по време на терапията и да намали честотата на церебралната парализа, както и да намали езиковото и когнитивното забавяне. От друга страна, са възможни фини дългосрочни странични ефекти.

Някои хора използват напитки, съдържащи кофеин, като кафе или чай, за да се опитат да лекуват своята астма. Доказателствата в подкрепа на тази практика са оскъдни. Изглежда, че кофеинът в ниски дози подобрява функцията на дихателните пътища при хора с астма, увеличавайки форсирания експираторен обем (FEV1) с 5% до 18% за до четири часа.

Добавянето на кофеин (100-130 милиграма) към често предписвани болкоуспокояващи като парацетамол или ибупрофен умерено подобрява дела на хората, които постигат облекчаване на болката.

Консумацията на кофеин след коремна операция съкращава времето за възстановяване на нормалната функция на червата и скъсява продължителността на болничния престой.

Кофеинът е доказана ергогенна помощ при хората. Кофеинът подобрява атлетичните постижения при аеробни (особено спортове за издръжливост) и анаеробни условия. Умерените дози кофеин (около 5 милиграма/килограм телесно тегло) могат да подобрят представянето на спринта, колоезденето и бягането на часове, издръжливостта (тоест забавя появата на мускулна умора и централна умора), и циклична изходна мощност. Кофеинът повишава основния метаболизъм при възрастни.

Кофеинът подобрява мускулната сила и може да подобри мускулната издръжливост. Кофеинът също подобрява представянето при анаеробни тестове. Консумацията на кофеин преди упражнения с постоянно натоварване е свързана с намалено усещане за усилие. Докато този ефект не е налице по време на тренировка до изтощение, представянето е значително подобрено. Това е в съответствие с кофеина, който намалява възприеманото усилие, тъй като упражненията до изтощение трябва да завършват в същата точка на умора.

Противопоказания

Въпреки че няма абсолютни противопоказания за кофеин, има някои медицински състояния, при които е необходимо повишено внимание, което включва:

• Силно безпокойство
• Сърдечно-съдови заболявания или симптоматични сърдечни аритмии
• Пептична язва или гастроезофагеална рефлуксна болест
• Чернодробно увреждане
• Бъбречна недостатъчност
• Гърчове (тъй като може да понижи гърчовия праг)
• Бременност

Предупреждения и предпазни мерки

• Употребата на кофеин може да увеличи тежестта на фиброкистозна болест на гърдата, предменструален синдром, да увеличи риска от рак на пикочния мехур, яйчниците, дебелото черво и панкреаса.
• Не се използва при пациенти с тревожност, възбуда или тремор.
• Особено внимание при пациенти с анамнеза за пептична язва, чернодробно увреждане, бъбречно увреждане, гърчове или сърдечно-съдово заболяване.
• Избягване употребата при симптоматични аритмии и/или сърцебиене.
• Кофеин трябва да се прилага с повишено внимание при кърмачета с увредена бъбречна или чернодробна функция. Серумните концентрации на кофеин трябва да се наблюдават и дозата да се коригира, за да се избегне токсичност при тази популация. Може да се наложи периодично проследяване на серумните концентрации на кофеин по време на лечението, за да се избегне токсичност.

Бременност и кърмене

Метаболизмът на кофеина е намален по време на бременност, особено през третия триместър, а полуживотът на кофеина по време на бременност може да се увеличи до 15 часа (в сравнение с 2,5 до 4,5 часа при небременни възрастни). Настоящите доказателства относно ефектите на кофеина върху бременността и кърменето са неубедителни. Има ограничени първични и вторични съвети за или против употребата на кофеин по време на бременност и неговите ефекти върху плода или новороденото.

Агенцията за хранителни стандарти на Обединеното кралство препоръча на бременните жени да ограничат приема на кофеин, от благоразумие, до по-малко от 200 милиграма кофеин на ден – еквивалентът на две чаши разтворимо кафе или една и половина до две чаши прясно кафе. Американският конгрес на акушерите и гинеколозите заключва през 2010 година, че консумацията на кофеин е безопасна до 200 милиграма на ден при бременни жени. За жени, които кърмят, бременни са или могат да забременеят, се препоръчва максимален дневен прием на кофеин от не повече от 300 милиграма или малко над две чаши кафе от 8 унции (237 милилитра). Систематичен преглед от 2017 година на токсикологията на кофеина откри доказателства в подкрепа на това, че консумацията на кофеин до 300 милиграма/ден за бременни жени обикновено не е свързана с неблагоприятен репродуктивен ефект или ефект върху развитието.

В научната литература има противоречиви доклади относно употребата на кофеин по време на бременност. Преглед от 2011 година установява, че кофеинът по време на бременност не изглежда да повишава риска от вродени малформации, спонтанен аборт или забавяне на растежа, дори когато се консумира в умерени до големи количества. Други прегледи обаче заключват, че има някои доказателства, че по-високият прием на кофеин от бременни жени може да бъде свързан с по-висок риск от раждане на бебе с ниско тегло и може да бъде свързан с по-висок риск от загуба на бременност. Систематичен преглед, анализиращ резултатите от обсервационни проучвания, предполага, че жените, които консумират големи количества кофеин (повече от 300 милиграма/ден) преди да забременеят, може да имат по-висок риск от загуба на бременност.

Нежелани лекарствени реакции

Както при повечето лекарства или медикаменти, има дълъг списък от неблагоприятни ефекти, свързани с употребата им, и кофеинът не е по-различен. Неблагоприятните ефекти на кофеина варират от леки до тежки до дори фатални и обикновено са свързани с консумираната доза и чувствителността на индивида към лекарството. Най-честите нежелани реакции са изброени по-долу. Смъртността обикновено се свързва със сърдечна аритмия, хипотония, миокарден инфаркт, електролитни нарушения и аспирация.

Леки нежелани реакции:

• тревожност
• безпокойство
• нервност
• безсъние
• зачервяване на лицето
• повишено уриниране
• мускулни потрепвания или треперене
• раздразнителност
• възбуда
• повишен или неравномерен пулс
• стомашно-чревно разстройство

Тежки по степен нежелани реакции:

• дезориентация
• халюцинации
• психоза
• гърчове
• аритмии
• исхемия
• рабдомиолиза

Кофеинът може също да причини симптоми на абстиненция, ако обичайните потребители внезапно спрат. Тези симптоми обикновено започват 12 до 24 часа след последната консумация, достигат пик след 1 до 2 дни и могат да продължат до 1 седмица. Оттеглянето може да се предотврати, ако кофеинът се намали постепенно, вместо внезапно да се спре. Ако се появят симптоми, те са незабавно обратими чрез повторно приложение на кофеин.

И накрая, когато се използва за лечение на апнея при недоносени, има доказателства за повишен риск от некротизиращ ентероколит при новородени.

Кофеинът в кафето и други кофеинови напитки може да повлияе на стомашно-чревния мотилитет и секрецията на стомашна киселина. При жени в менопауза високата консумация на кофеин може да ускори загубата на костна маса.

Острото поглъщане на кофеин в големи дози (най-малко 250-300 милиграма, еквивалентно на количеството, открито в 2-3 чаши кафе или 5-8 чаши чай) води до краткотрайно стимулиране на отделянето на урина при лица, които са били лишени от кофеин за период от дни или седмици. Това увеличение се дължи както на диуреза (увеличаване на отделянето на вода), така и на натриуреза (увеличаване на отделянето на физиологичен разтвор). Това се медиира чрез блокада на проксималния тубуларен аденозин рецептор. Рязкото увеличаване на отделянето на урина може да увеличи риска от дехидратация. Въпреки това, хроничните употребяващи кофеин развиват толерантност към този ефект и нямат повишено отделяне на урина.

Предозиране

Предозирането с кофеин може да доведе до състояние на свръхстимулация на централната нервна система, известно като кофеинова интоксикация, клинично значимо временно състояние, което се развива по време на или малко след консумацията на кофеин. Този синдром обикновено се появява само след поглъщане на големи количества кофеин, много над количествата, открити в типичните кофеинови напитки и кофеинови таблетки (например повече от 400-500 милиграма наведнъж). Съгласно DSM-5 кофеиновата интоксикация може да бъде диагностицирана, ако пет (или повече) от следните симптоми се развият след скорошна консумация на кофеин: безпокойство, нервност, възбуда, безсъние, зачервено лице, диуреза, стомашно-чревни смущения, мускулни потрепвания, лудо течение на мисълта и речта, тахикардия или сърдечна аритмия, периоди на не умора и психомоторна възбуда.

Според Международната класификация на болестите, случаите на много висок прием на кофеин (например над 5 грама) могат да доведат до кофеинова интоксикация със симптоми, включително мания, депресия, пропуски в преценката, дезориентация, дезинхибиране, заблуди, халюцинации или психоза, и рабдомиолиза.

Лекарствени взаимодействия

Кофеинът е субстрат за CYP1A2 и взаимодейства с много вещества чрез този и други механизми.

Алкохол

Когато алкохолът и кофеинът се консумират заедно, ефектите на кофеина се променят, но ефектите на алкохола остават същите. Например, консумацията на допълнителен кофеин не намалява ефекта на алкохола. Въпреки това, нервността и бдителността, причинени от кофеина, намаляват, когато се консумира допълнително алкохол. Консумацията на алкохол сама по себе си намалява както инхибиторните, така и активиращите аспекти на поведенческия контрол. Кофеинът антагонизира активиращия аспект на поведенческия контрол, но няма ефект върху инхибиторния поведенчески контрол. Диетичните насоки за американците препоръчват избягване на едновременната консумация на алкохол и кофеин, тъй като приемането им заедно може да доведе до повишена консумация на алкохол с по-висок риск от наранявания, свързани с алкохола.

Тютюн

Пушенето на тютюн увеличава клирънса на кофеина с 56%. Пушенето на цигари индуцира ензима цитохром P450 1A2, който разгражда кофеина, което може да доведе до повишена поносимост към кофеин и консумация на кафе при редовни пушачи.

Контрол на раждаемостта

Противозачатъчните хапчета могат да удължат полуживота на кофеина, което изисква по-голямо внимание към консумацията на кофеин.

Лекарствени медикаменти

Кофеинът понякога повишава ефективността на някои лекарства, като тези за главоболие. Решено е, че кофеинът повишава ефикасността на някои аналгетични лекарства без рецепта с 40%.

Фармакологичните ефекти на аденозина могат да бъдат притъпени при пациенти, приемащи големи количества метилксантини като кофеин. Някои други примери за метилксантини включват лекарствата теофилин и аминофилин, които се предписват за облекчаване на симптомите на астма или ХОББ.

Фармакологични характеристики

Основният механизъм на действие на кофеина е върху аденозиновите рецептори в мозъка. Тъй като е едновременно мастно и водоразтворим, той лесно преминава кръвно-мозъчната бариера, което води до антагонизъм към всичките четири подтипа аденозинови рецептори (A1, A2a, A2b, A3). По-конкретно, антагонизмът на рецептора A2a е отговорен за ефекта на кофеина върху събуждането.

Аденозиновите рецептори не са ограничени до ЦНС, а присъстват в цялото тяло. В сърдечния мускул директният антагонизъм на рецептор А1 води до положителни инотропни ефекти. По същия начин антагонизмът на аденозиновите рецептори стимулира освобождаването на катехоламини, допринасяйки за системните стимулиращи ефекти на кофеина и допълнително стимулирайки сърдечната инотропия и хронотропия. На съдово ниво кофеинът претърпява комплексно взаимодействие за контролиране на съдовия тонус, което включва директен антагонизъм на съдовите аденозинови рецептори за насърчаване на вазодилатацията, както и стимулиране на ендотелните клетки да освобождават азотен оксид. Това действие насърчава по-нататъшното отпускане на гладкомускулните клетки на съдовете. Тази вазодилатация се противодейства от повишен симпатиков тонус чрез освобождаване на катехоламин и положителни сърдечни инотропни и хронотропни ефекти, насърчаващи вазоконстрикция. Тъй като действат множество механизми за свиване и разширяване, общият резултат е индивидуализиран и зависи от дозата кофеин, честотата на употреба и съпътстващи заболявания като диабет или хипертония. Като цяло изглежда, че кофеинът повишава систоличното кръвно налягане с приблизително 5 до 10 mmHg при хора с рядка употреба. Въпреки това, има малък или никакъв остър ефект върху обичайните потребители.

Антагонизмът на аденозиновите рецептори от кофеина също стимулира медуларните вагусови, вазомоторни и респираторни центрове, което увеличава честотата на дишане, намалява сърдечната честота и свива кръвоносните съдове. Кофеинът увеличава бъбречния кръвен поток, гломерулната филтрация и екскрецията на натрий, което води до диуреза. Също така е мощен стимулатор на секрецията на стомашна киселина и стомашно-чревния мотилитет.

Метаболизмът на кофеина се осъществява главно в черния дроб чрез цитохром P450 оксидазната система, по-специално ензима CYP1A2. Метаболизмът води до 1 от 3 диметилксантина, включително параксантин, теобромин и теофилин, всеки с уникален ефект върху тялото. След това тези метаболити се метаболизират допълнително и се екскретират в урината.

Свързването на кофеина с плазмените протеини не е установено при новородени или кърмачета. Проучванията in vitro показват свързване с протеини от около 10%-36%. Кофеинът се свързва обратимо с плазмените протеини.

Полуживотът на кофеина е приблизително 5 часа при средностатистически възрастен. Много фактори обаче могат да повлияят на метаболизма. Полуживотът е намален с до 50% при пушачи в сравнение с непушачи. Обратно, бременните пациенти, особено тези в последния триместър, ще демонстрират удължен полуживот над 15 часа. Новородените също ще имат значително удължен полуживот, до 8 часа за доносени и 100 часа за недоносени бебета, поради намалената активност на цитохром Р450 ензимите и незрелите пътища на деметилиране. Деца над девет месеца ще имат елиминиране на полуживот, подобно на това на възрастните. Освен това пациентите с чернодробно заболяване или тези, приемащи цитохромни инхибитори, също ще получат удължен полуживот поради намалена ензимна активност. Кофеинът се абсорбира бързо след перорално или парентерално приложение, достигайки пикова плазмена концентрация в рамките на 30 минути до 2 часа след прилагане. След перорално приложение, началото на действието настъпва в рамките на 45 до 1 час. Храната може да забави усвояването на кофеина.

Дозировка

Кофеинът има почти 100% орална бионаличност и е основният начин на приложение. Кофеинът може да бъде получен от кафе на зърна, какаови зърна, ядки кола, чаени листа, гуарана, като добавка към газирани и енергийни напитки или да се консумира като прах или таблетки. Когато се приема перорално, началото обикновено настъпва след 45 до 60 минути и продължава приблизително 3 до 5 часа. Абсорбцията се забавя донякъде, когато се приема с храна. Може да се прилага парентерално, което е често срещан метод при лечение на апнея при недоносени деца при новородени или главоболие след дурална пункция.

Кофеинът е под формата на инжекционен разтвор, перорален разтвор, таблетки, капсули или таблетки за смучене.

При умора и сънливост кофеин може да се използва в доза от 100-200 милиграма перорално на всеки 3-4 часа. Не по-късно от 6 часа преди лягане.

При дихателна недостатъчност се използва 250 милиграма интравенозно/интрамускулно веднъж дневно. Може да повтори парентерално алтернативно, 500 милиграма в 1 литър разтвор интравенозно за 4 часа. Да не превишава 2500 милиграма/24 часа.

Заглавно изображение: CCO Public domain