Kofeinowa trylogia cz. 2: Człowiek i kofeina

Niestety nie udało nam się dotrzymać obiecanego w poprzednim wpisie terminu i nasz dzisiejszy wpis pojawia się o tydzień później niż pierwotnie planowaliśmy. Powodem tej drobnej obsuwy jest znacząca ilość materiału, który musieliśmy przetrawić, by jak najobszerniej opisać nasze dzisiejsze zagadnienia, czyli o wpływie kofeiny na organizm człowieka. Jak działa na nasze ciało, a jak na umysł? Jaką przewagę daje w sporcie i czy jest zakazana jako środek dopingowy? Czy da się ją przedawkować? Zapraszamy do lektury.

Na początek drobna uwaga. Jeżeli jesteście ciekawi w jakich roślinach, oczywiście oprócz kawowca, występuje kofeina, jaką pełni rolę w przyrodzie, dlaczego psów nie powinno karmić się czekoladą i dlaczego pszczoły lubią drzewa cytrusowe, to zachęcamy do przeczytania pierwszego wpisu naszej Kofeinowej trylogii.

I jeszcze drobna uwaga nr 2. We wszystkich badaniach, na których podstawie powstał dzisiejszy wpis, uczestnikom podawana była czysta kofeina, na ogół w postaci gum lub pastylek. Ze względu na obecność wielu innych związków chemicznych w kawie, niektóre opisane poniżej skutki przyjmowania kofeiny mogą być znacząco zredukowane lub nie występować albo wręcz przeciwnie, być istotnie zintensyfikowane.

WPŁYW NA ORGANIZM CZŁOWIEKA

Jednym z głównych argumentów, które padają w dyskusji, dlaczego sięgamy po kawę, jest stwierdzenie, że wypicie pewnej ilości czarnego naparu, działa na nas pobudzająco. Z technicznego punktu widzenia jest to stwierdzenie błędne i już wyjaśniamy dlaczego.

Na początek musimy jednak wspomnieć o adenozynie. Jest to związek chemiczny, który pełni w naszym organizmie kilka funkcji, ale ta która interesuje nas dzisiaj najbardziej to „wskaźnik zmęczenia”. W największym uproszczeniu, wraz ze zużywaniem energii dostarczonej do naszego organizmu z pożywieniem, wzrasta poziom adenozyny i nasz mózg dostaje z odpowiednich receptorów sygnał, że organizm jest zmęczony. Co ciekawe, istnieje inny związek chemiczny, który ma bardzo podobną budowę i blokując wspomniane receptory niejako „oszukuje” nasz mózg, że wcale nie brakuje nam energii i nie potrzebujemy regeneracji. Tak, zgadliście, tym związkiem jest kofeina. Oszukiwanie naszego mózgu nie jest jednak jedynym objawem jej przyjmowania.

W ograniczonych dawkach kofeina wpływa na naszą świadomość sytuacyjną, zwiększając czujność i koncentrację oraz pozwala nam się lepiej skupić na wykonywanym zadaniu. Z powodu przytoczonych powyżej korzyści, kofeina jest jednym ze stymulantów, które mogą ograniczać negatywny wpływ niedoboru snu na wykonywane obowiązki u osób pracujących w systemie zmianowym (w analizowanym badaniu wyróżniono lekarzy, ponieważ wykonywane przez nich czynności wymagają dużego skupienia, uwagi i nie są zadaniami powtarzalnymi, a w samych Stanach Zjednoczonych błędy lekarskie znajdują się wśród 10 najczęstszych przyczyn zgonów). Drugą grupą narażoną na błędy spowodowane zaburzeniami snu są podróżujący, którzy często zmieniają strefy czasowe i u których występuje tzw. jetlag.

Ponadto kofeina reguluje wydzielanie niektórych neuroprzekaźników w mózgu m.in. adrenaliny, serotoniny czy dopaminy. Działanie tego ostatniego jest szczególnie istotne, gdyż stymuluje tzw. układ nagrody, dzięki czemu po przyjęciu kofeiny mamy lepsze samopoczucie i czujemy się bardziej zmotywowani do działania.

KOFEINA W SPORCIE

Korzystny wpływ kofeiny nie ogranicza się jednak jedynie do walczenia z skutkami braku snu, czy poprawianiem zdolności poznawczych. Wiedzą o tym również sportowcy, szczególnie ci uprawiający sporty aerobowe np. kolarze (w jednym z naszych starszych wpisów podawaliśmy kawowe menu, które polecamy wszystkim rowerzystom przed, w trakcie i po treningu), jak również biegacze czy wioślarze. Najnowsze badania wskazują jednak, że przyjęcie kofeiny może również mieć pozytywny wpływ w sportach anaerobowych (krótkotrwały, intensywny wysiłek beztlentowy).

Na podstawie testu Wingate (pedałowanie lub kręcenie na ergometrze ręcznym najszybciej jak się potrafi przez 30 sekund – dla zainteresowanych link z takiej próby), który jest jednym z najpopularniejszych prób sprawnościowych w tej dziedzinie, udało się ustalić, że przyjęcie kofeiny przed testem wpływało na zwiększenie średniej (mean output power) i maksymalnej (peak output power) mocy generowanej podczas testu. Dlaczego tak się dzieje?

Otóż, jak już wspominaliśmy, kofeina redukuje uczucie zmęczenia oraz postrzeganie bólu również tego, wynikającego z wysiłku fizycznego. W związku z tym nasz organizm jest w stanie pracować na wyższych obrotach przez dłuższy czas, co przekłada się na lepsze rezultaty uzyskiwane w sportach wytrzymałościowych. Drugą przyczyną takiego stanu rzeczy jest lepsza gospodarka energetyczna stymulowana przez kofeinę.

W przypadku osób rzadko uprawiających sport, spożywanie umiarkowanych dawek kofeiny (powyżej 3 mg/kg masy ciała) przynosiło obserwowalny wzrost spalania tłuszczu podczas wysiłku fizycznego. U osób ćwiczących regularnie korzyści były mniej zauważalne i nadal pozytywnie wpływały na uzyskiwane rezultaty, lecz do ich uzyskania niezbędne było przyjęcie większej ilości kofeiny (około 5 mg/kg masy ciała). W opisywanych powyżej przypadkach dłuższy wysiłek fizyczny wynikał również z lepszego gospodarowania podstawowym źródłem energetycznym dla naszego organizmu – glikogenem. Intensywniejsze spalanie tłuszczy sprawiało, że jego zużywanie rozpoczynało się później i w konsekwencji energii starczało na dłużej. Dodatkowo u zawodowych sportowców przyjmujących kofeinę zaobserwowano szybsze odbudowywanie się glikogenu, co znacząco wpływało na czas potrzebny do regeneracji organizmu.

Jeżeli benefity kofeiny w kontekście rywalizacji sportowej są znane sportowcom, to po jakimś czasie stają się również znane WADA (Światowa Agencja Antydopingowa). W latach 1962 – 1972 i 1984 – 2003 kofeina widniała na liście środków zakazanych, a wykrycie obecności tego związku w organizmie skutkowało dyskwalifikacją. Jednym ze znanych przypadków był Alex Watson, australijski pięcioboista, który został zdyskwalifikowany w 1988 podczas Igrzysk w Seulu za zbyt duże stężenie kofeiny w moczu. Z tego powodu został nawet w swojej ojczyźnie ochrzczony mianem Cappuccino Kid.  Aktualnie kofeina nadal pozostaje na liście substancji monitorowanych, których stężenie w moczu badanych sportowców nie powinno przekraczać określonego poziomu (12 mg/l). Jest to dość znaczna ilość, odpowiadająca wypiciu ośmiu espresso w przeciągu kilku godzin poprzedzających kontrolę.

Niestety, w przypadku kofeiny, podobnie jak innych substancji psychoaktywnych, wraz z regularnym jej przyjmowaniem nasz organizm uodparnia się na jej działanie i do uzyskania opisanych powyżej korzyści konieczne jest przyjmowanie jej w coraz większych dawkach. Warto również zaznaczyć, że odpowiedź organizmu na kofeinę jest kwestią indywidualną i zależy od bardzo wielu czynników m.in. masy ciała.

PRZEDAWKOWANIE KOFEINY

Regularne przyjmowanie kofeiny na poziomie 1000 – 1500 mg dziennie, co odpowiada około 15 – 22 pojedynczym espresso, określa się mianem kofeinizmu, czyli uzależnienia się od przyjmowania kofeiny. Objawami tego zaburzenia są: nerwowość, drażliwość, niepokój, bezsenność, bóle głowy i kołatanie serca.

Przyjęcie większej dawki (co najmniej 5000 mg kofeiny) powoduje zatrucie organizmu, które objawia się manią, depresją, zaburzeniami oceny sytuacji, dezorientacją, urojeniami, halucynacjami lub psychozą oraz rabdomiolizą (rozpad tkanki mięśni szkieletowych).

Niestety przedawkowanie kofeiny może mieć również skutek śmiertelny. Dawka ta została określona na 150-200 mg na kilogram masy ciała, co dla człowieka ważącego 75 kg odpowiada, 150-200 pojedynczym espresso. Nie znaleźliśmy informacji o śmierci spowodowanej przez przedawkowanie kofeiny z kawy, lecz w Stanach Zjednoczonych zdarzyły się przypadki śmierci w wyniku przyjmowania różnych suplementów zawierających kofeinę w mocno skoncentrowanej formie, w których śmiertelna dawka kofeiny może zawierać się już w jednej łyżeczce od herbaty takiego suplementu.

ZAWARTOŚĆ KOFEINY W KAWIE

Oszacowanie zawartości kofeiny w naszej filiżance jest dość problematyczne, ponieważ zależy od bardzo wielu zmiennych. Pierwszym z nich jest gatunek ziarna użytego w naszej kawie. Zgodnie z generalną zasadą robusta charakteryzuje się średnio dwukrotnie większą zawartość kofeiny niż arabika (od 1,2 do 2,4% masy ziarna dla tej pierwszej i od 0,9 do 1,5% dla tej drugiej). Wynika to z faktu, iż krzewy robusty rosną na niższych wysokościach, gdzie są narażone na większą liczbę szkodników.

Kolejnym aspektem, który często jest poruszany w kontekście „mocy” kawy jest wypalenie ziaren. Jedna teoria mówi, że większa zawartość kofeiny charakteryzuje kawy palone jaśniej, ponieważ kofeina jest „wypalana” w piecu i dlatego w ciemniejszej kawie jest jej mniej. Drugie stronnictwo uważa coś kompletnie odmiennego – to kawy ciemno palone mają więcej kofeiny, ponieważ mocniejsze spalenie ziaren wyciąga kofeinę zawartą w ziarnach. Które z tych stwierdzeń jest prawdziwe? Otóż… żadne. Na przestrzeni lat naukowcy z różnych krajów na świecie badali wpływ palenia ziaren kawy na zawartość kofeiny. Część zespołów uzyskała wyniki popierające pierwszą tezę, część drugą, lecz różnice w wynikach były zaniedbywalnie małe. Wreszcie była również trzecia grupa naukowców, którzy w swojej pracy nie stwierdzili żadnych różnic. Aktualnie panujący konsensus mówi więc, że stopień wypalenia ziarna ma pomijalny wpływ na zawartość kofeiny w kawie.

Ostatnim czynnikiem jest oczywiście sposób przygotowania kawy. W zależności od zastosowanej metody parzenia waha się ona od ok. 380 - 650 mg/l dla kaw przelewowych, aż do ok. 1700 - 2250 mg/l dla espresso.

Naszą kofeinową trylogię zamknie trzeci wpis, w którym poruszymy temat kawy...bezkofeinowej. Poniżej jakiego stężenia kofeiny można kawę uznać za bezkofeinową? Kiedy zaczęto ją produkować? Jak się ją produkuje? Gdzie pije się jej najwięcej? Jakie są jej benefity? O tym wszystkim można przeczytać w ostatniej części naszej kofeinowej trylogii.