Кофе и человеческий организм – быть или не быть?

Ч.1 Пить или не пить?

Тема влияния кофе на организм человека вызывает все больший интерес как у медицинского сообщества, так и у несвязанных с наукой людей. И если преданные его поклонники наслаждаются любимым напитком без оглядки на постоянно появляющиеся в СМИ громкие заголовки в духе «Ученые обнаружили, что кофе…», то у других возникают сомнения, а стоит ли рисковать здоровьем ради приятного вкуса? Проанализируем актуальные материалы по этой горячей теме и предлагает вам шот из свежих научных данных:

По опубликованным в конце 2019 — начале 2020 гг. результатам исследований (1. Joint study from the NI on Aging and Johns Hopkins University; 2. World Journal of Surgical Oncology, article 51; 3. Department of Medical Neurobiology, Okayama University Graduate Schools of Medicine; 4. European Journal of Preventive Cardiology, Coffee consumption and mortality from cardiovascular diseases; The Effect of Coffee and Caffeine Consumption on Patients with Multiple Sclerosis-Related Fatigue, Department of Neurology of the University of Regensburg Hospital, Regensburg) выяснилось, что:

• Метилксантины — органические соединения в составе кофе, чая, какао и шоколада, положительно влияют на активность нейронных сетей, что снижает риски развития болезней Паркинсона и Альцгеймера, а также инсульта (1);
• Мета-анализ 11 крупных исследований воздействия кофе на организм показал статистически значимый защитный эффект от потребления кофе — риск развития рака головного мозга снижается (2);
• Кофейная (не путать с кофеином) сaffeic acid (CA) и хлорогеновая кислоты (chlorogenic acid) усиливают антиоксидантные свойства глиальных клеток головного мозга (glial cells) и предотвращают спровоцированную веществом ротеноном дегенерацию нейронных сетей и мышечно-кишечного сплетения (myenteric plexus) (3);
• Потребление кофе, заваренного методом без использования фильтра коррелирует с более высокой смертностью, нежели потребление фильтрованного напитка. Потребление фильтр-кофе ассоциировано с более низкой смертностью по сравнению с нулевым его потреблением (4);
• Результаты когортного исследования эффекта кофеина на состояние пациентов, страдающих рассеянным склерозом с/без синдромом хронической усталости: выполнение заданий на концентрацию и внимание, при этом отмечается нулевое негативное влияние на качество сна. Средняя суточная доза кофеина составила 250-300 мг. При незначительных побочных эффектах, кофеин может быть использован как дополнение к терапии рассеянного склероза (5).

Исследования влияния кофе на человека не ограничиваются вниманием только к кофеину. Хотя C8H10N4O2 и признается самым потребляемым в мире психоактивным веществом, кофе содержит сотни других биологически активных компонентов, потенциально способных вызвать как благоприятные, так и обратные им эффекты. Так, в кофе содержатся нужные организму калий, магний и витамин В3. Вместе с тем, кофейный терпен кафестол способен повышать уровень холестерина крови. Кафестол в наибольших количествах содержится в нефильтрованных напитках (турка, френч-пресс), а в фильтрованных его содержание близко к нулю.

В сухом остатке: на текущий момент, как сам кофе, так и кофеин в частности, не могут быть рекомендованы для лечения или профилактики каких-либо заболеваний. Несовершенная методология сбора необходимых данных не позволяет делать окончательные выводы относительно воздействия на организм изолированного вещества или фактора. Сложности в проведении исследований вызваны невозможностью проверить достоверность полученной от испытуемых информации о количестве выпитого кофе, учесть при этом особенности организма каждого отдельного участника, его заболевания, пищевые привычки, условия проживания и работы. В том числе поэтому количество научных публикаций (разного уровня качества) на кофейную тему исчисляется сотнями. Заключения зачастую противоречивы, но с общим моментом – тема перспективная, выводы обнадеживающие, выдвигаемая гипотеза требует дальнейшего изучения.

Вывод из анализа основной массы корректно проведенных исследований можно сформулировать так: у взрослых здоровых людей умеренное потребление кофе, чая и какао может быть частью здоровой диеты. Для такого человека кофеин в умеренных дозах доказанно усиливает когнитивные функции, скорость реакции, концентрацию и моторную координацию.

Дисклеймер 1

Помните, нет ничего абсолютного и однозначного, каждый из нас реагирует на кофеин и другие вещества по-своему (в зависимости от пола, возраста, массы тела, времени суток и года, генетических особенностей и проч.). Читайте, изучайте, наблюдайте за своим организмом, а главное — не отказывайте себе в чашке отличного кофе!

«Все есть яд и все есть лекарство. Только доза делает лекарство ядом и яд лекарством».
Парацельс (швейцарский врач и философ эпохи Возрождения).

Принцип Парацельса можно трактовать как частный случай первого закона диалектики — взаимного перехода качественных и количественных изменений. И если о качественных (т.е. вкусо-ароматических свойствах напитка, типах дефектов зеленого зерна, etc.) характеристиках кофе можно спорить, оперируя понятиями «приятный/вкусный/плоский/комплексный» и т.д., то количественные можно выражать в абсолютных величинах. Доза — лишь один из множеств аспектов взаимодействия вещества и организма, где любое данное вещество выступает в одной из трех ипостасей: нейтральной, лечебной или отравляющей. Мало какое вещество обладает только одним из свойств само по себе, а вне лабораторных условий исследовать его изолированное воздействие не представляется возможным. Следовательно, меру употреблению кофе знать важно и нужно. Но как определить именно свою меру? Предлагаем варианты на любой вкус, попутно описывая занимательные биохимические процессы внутри homo sapience.

1. Метаболизм кофеина

Самый легкий и быстрый тест — отследить скорость появления позывов посетить туалет после потребления кофеиносодержащего напитка.
Кофеин метаболизируется печенью до диметилксантина, обладающего мочегонным эффектом. Т.о. высокая скорость образования диметилксантина свидетельствует о высокой скорости метаболизма кофеина и его минимальном негативном воздействии на рецепторы аденозина — нейромедиатора, моделирующего многие физиологические процессы (например, изменение частоты ритмических сокращения сердца).

2. Лабораторный анализ генов CYP1A2 и ADORA 2A

Ключевой фермент системы цитохромов, отвечающий за расщепление кофеина, кодируется геном CYP1A2. У людей с высокоактивной формой этого фермента (т.н. быстрые метаболизаторы) кофеин расщепляется быстро. У людей со сниженной формой активности фермента эффект от действия будет более выраженным и продолжительным.

Вариации и изменения в гене ADORA 2A, кодирующем синтез рецепторов аденозина, которые непосредственно влияют на восприимчивость к кофеину, разделяют людей на три группы чувствительности:

а) высокая — высокое связывание кофеина в ЦНС при медленном метаболизме в печени. Стимулирующий эффект вызывают даже небольшие дозы кофеиносодержащих продуктов, более высокие перевозбуждают ЦНС и отрицательно сказываются на работе сердечнососудистой системы;
б) умеренная — сбалансированное соотношение между скоростью связывания кофеина в ЦНС и метаболизма в печени;
в) сниженная — быстрый метаболизм, без нарушений сна (о, счастливцы!).

Строгих медицинских указаний относительно допустимой дозы кофеина в мг нет, но за усредненные референтные значения для среднестатического взрослого человека можно принять следующие:

• Наиболее чувствительным людям рекомендуется не превышать лимит в 200 мг кофеина в сутки;
• Человек с низкой восприимчивостью к кофеину может позволить себе потреблять до 600-700 мг в сутки;
• Оставшейся группе людей можно придерживаться значений ≤400-450 мг в сутки.

Следует учитывать и другие факторы, способные повлиять на индивидуальную чувствительность к кофеину. Курение значительно ускоряет метаболизм кофеина, тогда как прием некоторых препаратов (противозачаточных, например) замедляет его. В редких случаях кофеин представляет опасность для людей, организм которых не способен его метаболизировать, так что совсем малая доза может стать причиной серьезных расстройств пищеварения, нарушений сердечного ритма. Отмечается также, что кофеин, поступивший в организм именно через кофейные напитки, всасывается быстрее, чем при поступлении с другими его источниками. Существуют исследования темы кофеинового токсикоза, где добровольцам дают >6000 мг вещества в сутки в поисках предельных допустимых значений для человека. Советуем не проверять на себе, но просто погуглить, если интересно.

Особого внимания заслуживает тема допустимости кофеина в рационе беременных женщин, а также тех, кто готовится к зачатию. В период беременности его метаболизм замедляется, в третьем триместре период полувыведения может доходить до 15 часов. У новорожденных этот период составляет 80 часов. В августе 2020 в BMJ Evidence-Based Medicine Editorial вышла статья «Maternal caffeine consumption and pregnancy outcomes: a narrative review with implications for advice to mothers and mothers-to-be». После тщательного изучения 1261 научных публикаций и мета-анализов на тему влияния кофейных напитков (и кофеина из других источников) на протекание беременности и ее исходы, автор Jack E. James приходит к выводу, что потребление кофеина достоверно коррелирует с основными негативными исходами беременности (значительный рост риска выкидыша, замершая беременность, преждевременные роды, лейкемия и ожирение либо низкий вес новорожденного). Как следует из результатов значительной части рассмотренных исследований, (по словам автора, 8 из каждых 9 исследований связи кофеина и выкидышей указывают на «статистически значимую ассоциацию» между этими факторами), часто наблюдается статистически значимые доза-ассоциированные реакции, указывающие на причинную связь, при этом не обнаружено сообщений о пороге потребления, ниже которого ассоциации отсутствуют. Достоверность результатов нового обзора подтверждается более надежной (снова по словам автора) методикой анализа данных, защищающей их от возможного искажения и неправильной классификации. Из этого следует, что в настоящий момент совокупность научных данных указывает на то, что не существует «безопасного уровня потребления кофеина» для будущих матерей, т.е. рекомендуется воздержаться от кофеина на протяжении всего срока беременности. Но! ни разу не будет лишним снова подчеркнуть индивидуальность реакции каждого человека на кофе и его компоненты, в период беременности или подготовке к ней наиболее разумным выбором будет консультация со специалистами, в т.ч. эндокринологом, диетологом, врачом-генетиком.

Парадоксальный эффект — кофеиновая сонливость

Кофеин по строению похож на нейротрансмиттер аденозин, передающий импульсы и сигналы внутри организма. Интенсивная работа мозга ведет к накоплению аденозина, что сигнализирует организму об исчерпании энергетических ресурсов. Кофеин замещает аденозин в его рецепторах и ЦНС получает ложный сигнал о запасах энергии тела. В свою очередь, накопление аденозина в нейронах будет ускоряться и он еще сильнее постарается вымещать кофеин с рецепторов. Количество последних будет увеличиваться в ответ на эту активную борьбу. Как следствие — истощение организма, повышение чувствительности в стрессовых условиях, тахикардия и усиление чувства усталости вместо ожидаемого прилива сил. Т.е. кофеин не является источником энергии, не стимулирует синтез АТФ, а лишь подавляет сигналы усталости и позволяет исчерпать запасы энергии тела до глубокого истощения.

Оптимальное время для употребления кофе

Здесь все решают циркадианные ритмы — биологические часы организма. Циклические колебания интенсивности различных биологических процессов связаны со сменой дня и ночи. Хотя биоритмы кодируются ДНК индивидуально, большинство людей попадают в 24-часовой цикл, в котором заложены два пика выброса кортизола — «гормона стресса», повышающего артериальное давление. Первый пик происходит между 6-8 часами утра, именно в это время человек просыпается без будильника. Появляется ощущение естественного всплеска энергии, поэтому дополнительной стимуляции выброса кортизола стоит избегать, чтобы не истощать надпочечники и не замедлить углеводный обмен в организме. Адаптивная функция надпочечников возвращает концентрацию гормона к среднему значению в период с 11 по 13 часов. В среднем, с 15 до 17 часов уровень кортизола начинает постепенно опускаться, поэтому рекомендуется пить кофе через 1-1,5 часа после пробуждения, а также в послеобеденное время. Максимальная концентрация кофеина в плазме наблюдается через 30-60 минут после приема. Среднее время метаболизма кофеина составляет 6-8 часов, поэтому чувствительным людям стоит ограничить его потребление после 17 часов вечера.

Стоит отдельно упомянуть о разнице между высокой чувствительностью (низкая толерантность) к кофе и аллергии на него. Первое состояние наступает в результате чрезмерного потребления кофеинсодержащих продуктов и проходит как только прекращается их поступление. Аллергия же встречается крайне редко и представляет собой иммунный ответ организма (основным признаком будет значительный рост числа цитокинов в крови) на кофе и/или его компоненты, что проявляется в виде высыпаний на коже, затрудненного дыхания, хриплого кашля, мышечных спазмов. В отдельных случаях, причиной аллергической реакции могут стать мукотоксины из плесени, выжившие в зерне во время обжара кофе.

Ч.2 От теории к практике

Что ж, кажется, наука дает зеленый свет перерыву на кофе. Но как понять, хотя бы приблизительно, сколько кофеина (он служит главным мерилом крепости напитка,  именно его свойства изучены лучше всего) поступит в организм с каждой чашкой? Какому способу приготовления отдать предпочтение, сколько порций напитка пойдет на пользу и какой объем принимать за порцию?

Кофейным энтузиастам из Берлина надоели личные споры с ничем не подкрепленными утверждениями типа «эспрессо — самый бодрящий, потому что я так чувствую». Они серьезно подошли к делу и сдали на лабораторный анализ в Institut für Produktqualität (IFP занимается, в т.ч. анализом качества продуктов питания) кофе, заваренный 15 различными способами — от классического pour-over’ра до cold brew. Для теста использовано зерно омни-обжарки из Гондураса, подходящее под практически любой метод заваривания. Пропорция вода/зерно (brew ratio) и другие параметры были максимально идентичными. Тест дал важный результат: конкретные числа подсказывают, какой метод предпочесть, если ваша цель — быстрее получить заряд бодрости, или же напротив, не нагружать нервную систему после сложного дня. Перевод эксперимента публикуем в сокращенной форме с разрешения авторов .

Дисклеймер 2

Каждое кофейное зерно отлично от других. Конечно, разница между арабикой и робустой огромна, но можно заметить и определенную разницу у зерен одной разновидности, например, между арабикой из Индии и Гватемалы. И даже больше: сорвите две кофейные ягоды с одной ветви и может оказаться, что содержание кофеина в них отличается.
Предлагаем проверить свою интуицию и угадать, какой напиток окажется на первом/последнем месте рейтинга.

Главные выводы:

1. Абсолютное содержание кофеина и содержание кофеина в напитке (serving size или стандартная порция) — полностью разные величины;
2. Два параметра с наибольшим влиянием на конечное содержание кофеина — время контакта с водой и объем напитка. Температура, давление и вес молотого кофе влияют меньше, чем многим кажется;
3. Наконец-то можно ответить на вопрос, правда ли что ристретто бодрит сильнее, чем эспрессо 🙂
Все результаты сведены в таблицы 1, 2 для удобства восприятия. Следует отметить, что авторы не указывают точную температуру использованной воды, объясняя это стремлением сконцентрироваться именно на способе заваривания, а не на конкретных рецептах. Использовалось следующее оборудование: Tchibo Esperto Caffe super-automatic espresso machine в режиме Intenso+, кофемолка Mighty King Guatemala K22 (степень помола 3.5), капельные кофеварки Moccamaster, Dripster (для cold brew).

Таблица 1: Способы и параметры заваривания

[su_table]

[/su_table]
* Для лабораторного теста понадобился больший объем, поэтому закладка и выход были увеличены
** Эспрессо из супер-автоматической кофемашины Tchibo Esperto Caffe Intenso
*** Drip-кофе из супер-автоматической кофемашины Tchibo Esperto Caffe Intenso

Таблица 2: результаты теста

[su_table]

[/su_table]
* Эспрессо из супер-автоматической кофемашины Tchibo Esperto Caffe Intenso
** Drip-кофе из супер-автоматической кофемашины Tchibo Esperto Caffe Intenso

Интересные выводы в дополнение к результатам теста:

• все методы заваривания неодинаково эффективно экстрагируют кофеин. Даже ристретто смог высвободить лишь 31% от содержащегося в зерне вещества. В среднем, все методы извлекают около 10%;
• не смотря на то, что ристретто содержит больше всего кофеина (при наименьшем объеме напитка и самом коротком контакте кофе с водой), нужно выпить около 4,43 его порций, чтобы за раз получить такое же количество кофеина, как из одной чашки cold brew (24 часа заваривания);
• два последних места заняли напитки из автоматической кофе машины (drip coffee) и American press’а, несмотря на ощутимую разницу между этими способами приготовления кофе;
• заметная разница между результатами American press и French press объясняется временем и площадью контакта воды и кофейных частиц: в френч-прессе частицы свободно перемещаются в воде, что усиливает экстракцию кофеина. И время контакта с водой также заметно больше;
• в битве pour-over vs drip coffeemachine первый одерживает победу даже в ситуации, когда используется такая превосходная техника как Moccamaster.

Инфографика 1: содержание кофеина в кофе в зависимости от метода приготовления (в мг на 100 мл)

Инфографика 2: содержание кофеина в порции кофе по методам приготовления (в мг на объем средней порции)

Сами авторы теста подчеркивают, что не претендуют на звание математических гениев, поэтому не гарантирует 100% точность полученных результатов. Тем не менее, приведенные показатели помогут точнее рассчитать свое дневное потребление кофеина. Что делать с этими цифрами — каждый решит сам. Всем кофе!

P.S. Кажется, кофеин кратковременно повышает эффективность работы во время высокоинтенсивных анаэробных физических тренировок (1. Ganio M.S. et al. (2009) Effect of Caffeine on Sport-Specific Endurance Performance: A Systematic Review. Strength and Conditioning Research; 2. Hodgson A.B. et al. (2013) The metabolic and performance effects of caffeine compared to coffee during endurance exercise). В то же время, регулярные 3 и более чашки кофе в день, наоборот, снижают результаты повторных беговых тестов. (International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism by M.Evans, P.Tierney, N.Grey, 2017, Dublin). Отличная возможность проверить подобные выводы лично – берите кофе с собой на тренировку или присоединитесь к беговой команде TenFifty (старт по воскресеньям из кофейни Seadog coffee and friends). Еще вариант: путь в тренажерный зал Moby Dick лежит через кофе- бар.

Использованные источники:
www.chromolab.ru (использованы иллюстрации)
www.beloveshkin.com
www.coffeeness.de
www.pubmed.com
www.mdpi.com
ru.wikipedia.org
www.bundesregierung.de
www.treegene.kz
www.journal.humankinetics.com
www.coffeeandhealth.org

Текст: Анна Козел
Интересная новость? [ratings]