Кофе, кофеин и здоровье человека

Свечников Константин

Меланоидины

Меланоидины образуются в процессе обжарки кофейных зерен и являются высокомолекулярными полимерами коричневого цвета, состоящими из химических соединений аминокислот и сахаров. Человек, употребляющий умеренное количество кофе, в среднем получает 0.5-1 грамм меланоидинов в день. Научные данные указывают на то, что эти компоненты кофе обладают антиоксидантной активностью и способны снижать окисление липидов. Благодаря своему высокому молекулярному весу, меланоидины могут выполнять функцию пищевой клетчатки: благоприятно влиять на микрофлору толстого кишечника, усиливать его перестальтику и снижать риск развития онкологических процессов в этом органе, нейтрализуя токсические метаболиты кислорода [15]. Кроме того, возможно, что эти природные полимеры обладают способностью подавлять развитие вредной микрофлоры в кишечнике благодаря их способности связывать

ионы железа и магния [16].

Эффекты кофеина на выносливость и физическую работоспособность

Стимулирующие эффекты кофеина на физическую работоспособность впервые были описаны 100 лет назад [17], и до 2004 года спортсмены, выступающие на Олимпийских играх, подвергались дисквалификации, если концентрация кофеина в моче превышала 12 мкг/мл, которая могла быть достигнута при употреблении 7-10 чашек кофе в день. Запрет на употребление кoфеина спортсменами был снят Всемирным антидопинговым агенством в 2004 году, что стимулировало интерес к изучению влияния этого психостимулятора на спортивные результаты в различных видах спорта.

В настоящее время считается, что кофеин повышает физическую работоспособность благодаря активации ЦНС, а не за счет прямого воздействия на энергетический обмен в мышцах. Кофеин улучшает спортивные результаты начиная с дозы 3 мг на кг веса (225 мг для человека весом 75 кг) и оптимальный, длительный эффект этого психостимулятора наблюдается при дозах 5-7 мг на кг веса [18]. Важно также знать, что дозы кофеина ниже 4 мг на кг веса (около 300 мг), принятые после еды перед физической нагрузкой или соревнованиями, могут не оказать положительный эффект на физическую работоспособность и выносливость, в связи с ослаблением поступления кофeина из желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) в кровь. Кроме того, этот алколоид повышает выносливость к физическим нагрузкам в течение короткого времени, которое не превышает несколько часов после приема из-за быстрого метаболизма в печени.

Обобщая эффекты кофеина на физическую нагрузку, можно сказать, что этот психостимулятор умеренно повышает выносливость, мышечную силу и реакцию во многих видах спорта. У спортсменов регулярно принимающих кофе, кофеин способен поддерживать высокий темп тренировок и выносливость за счет повышенной концентрации внимания и снижения восприятия боли. Сообщалось, что при игре в теннис, которая требует высокой концентрации внимания, прием кофеина повышал точность удара, скорость перемещения по площадке, и в целом способствовал успеху в игре, очевидно благодаря более высокой реакции и хорошей концентрации внимания [19].

Интересно отметить, что случайный и непреднамеренный отказ от приема кофе, вызванный разными обстоятельствами, может приводить к снижению спортивных результатов у спортсменов, регулярно употребляющих этот напиток. В том случае, если спортсмен решил снизить или полностью отказаться от употребления кофеина, рекомендуется осуществлять этот процесс постепенно, в течение не менее 7 дней до соревнований, чтобы избежать симптомов абстиненции. Возобновление употребления кофе или кофеина перед соревнованиями после недельного воздержания значительно повышает чувствительность спортсмена к этому алколоиду и улучшает его спортивные показатели [19]. Необходимо также отметить, что существуют значительные индивидуальные различия в чувствительности к кофеину, и спортсмены всегда должны подбирать наиболее оптимальные для них дозы, чтобы избежать передозировки, сопровождающейся повышенной тревожностью и проблемами с ЖКТ.

Установлено, что низкие (150 мг) дозы кофеина способны улучшать когнитивные функции, а высокие (350 мг) повышают физическую работоспособность. Таким образом, если во время соревнований требуется повышенная концентрация внимания и скорость реакции в сочетании с высокой мышечной активностью, то употребление средних (250-300 мг) доз кофеина должно настроить организм спортсмена на достижение наилучшего результата. Однако высокие дозы кофеина, превышающие 7 мг на кг веса (около 500 мг при среднем весе человека 70 кг), часто не оказывают положительного эффекта на выносливость и физическую работоспособность у людей редко или совсем не употребляющих кофе или кофеиносодержащих напитков. Таким людям рекомендуется значительно снизить дозу кофеина, чтобы достигнуть оптимального положительного эффекта на работоспособность. Напротив, у людей регулярно пьющих кофе высокие дозы кофеина способны значительно повышать физическую выносливость, повидимому из-за более низкой чувствительности аденозиновых рецепторов к этому алкалоиду или его повышенного метаболизма ферментами печени [20].

Эффекты кофеина на физическую и умственную работоспособность также изучались на элитных солдатах из диверсионно-разведывательной группы военно-морских сил США (известные

как ”морские котики”). Солдаты подвергались интенсивным физическим нагрузкам и были лишены сна в течении трех дней. Эксперименты показали, что кофеин в дозах 200-300 мг улучшал внимание, реакцию на предьявляемые стимулы, а также ослаблял усталость и сонливость, однако не влиял на меткость стрельбы [21]. Максимальный эффект кофеина наблюдался через час после приема. Эти данные были подтверждены последующими исследованиями, показавшими, что кофеин в дозе 200 мг улучшал физическую выносливость при ночном марш броске, но не влиял на меткость стрельбы. Однако, когда солдаты получали 3 дозы кофеина по 200 мг в течении второй бессонной ночи, их способность обнаруживать и поражать цели значительно улучшалась, хотя этот эффект длился не больше 2-3 часов [22]. Таким образом, эти исследования ясно показали, что кофеин способен стимулировать и поддерживать умственную и физическую активность во время ночных тренировок и спецопераций, когда время для сна очень ограничено или полностью отсутствует. В настоящее время рекомендованная доза кофеина для солдат участвующих в ночных тренировках составляет 200 мг каждые 2 часа в течении бесонной ночи. Учитывая психостимулирующее свойство кофеина, министерство обороны США одобрило употребление жевательной резинки содержащей кофеин для военослужащих и включило его в специальные продуктовые наборы.

Влияние кофе и кофеина на когнитивные функции и настроение

В течение столетий, кофеин содержащийся в кофе или чае, широко используется для кратковременной стимуляции памяти, мышления, концентрации внимания и активации различных когнитивных функций. Научно доказано, что кофеин в дозах от 32 до 300 мг (1-3 чашки кофе) повышает внимание, умственную активность и реакцию, однако не влияет на зрение и слух [23]. Эффект кофеина зависит от уровня возбуждения и психомоторного состояния человека перед употреблением кофе. Большая порция крепкого кофе может повысить общий тонус и улучшить умственную и физическую работоспособность у измотаного, усталого или невыспавшегося человека. Напротив, у хорошо отдохнувшего человека та же порция кофе может кратковременно ослабить когнитивные функции (включая способность запоминать и думать) из-за перевозбуждения ЦНС, вызванной кофеином. В повседневной жизни люди используют кофеин для индивидуальной тонкой настройки своего психического тонуса и когнитивных способностей в течение рабочего дня, и только оптимальная доза кофеина может оказать благоприятный психостимулирующий эффект и повысить умственную работоспособность. Несмотря на то, что эффект кофеина зависит от множества факторов, определяющих текущее состояние психики человека, многочисленные научные данные указывают на то, что 3-4 чашки кофе в день, повышают физический тонус и когнитивные способности с минимальными побочными эффектами [21].

Научные данные также указывают, что низкие и средние дозы кофеина способны улучшить скорость распознавания образов и реакцию. Кроме того кофеин способен поддерживать внимание, необходимое для выполнения простых и сложных заданий. Исследование влияния кофеина на долговременную память показало, что этот психостимулятор в дозе 100 мг не улучшал запоминание слов спустя 30 мин после их показа у людей обоих полов в среднем и пожилом возрасте [25]. Однако, нельзя исключить, что более высокие (200-250 мг) дозы кофеина способны более эффективно активировать сложные когнитивные функции.

Известно, что кофеин оказывает дозозависимую активацию психики человека. Ученые обнаружили, что при низких дозах кофеин повышает настроение и снижает тревожность, тогда как высокие дозы вызывают нервное напряжение, тревожность и дрожание конечностей. Интересно отметить, что чем более психически измотан и истощен человек, тем более сильно проявляется стимулирующий эффект низких доз кофеина. Эксперименты показали, что усталые студенты, получавшие 250 мг кофеина значительно более успешно справлялись с тестами на внимание, память и реакцию по сравнению с их хорошо отдохнувшими сверстниками [26]. Кроме того, согласно эпидемиологическим исследованиям, высокий уровень потребления кофеина значительно снижает количество ошибок и несчастных случаев на производстве. Очевидно, этот эффект кофеина связан с его способностью повышать внимание и реакцию при выполнении работы. Эти наблюдения хорошо согласуются с экспериментальными данными, показавшими, что люди, потреблявшие умеренные количества кофеина были более активны, и внимательны, и таким образом, допускали меньше ошибок и просчетов на работе [27]. В настоящее время созданы таблетки кофеина с медленным и постепенным высвобождением в ЖКТ, что позволяет поддерживать эффективные уровни этого стимулятора в крови. В такой форме кофеин способен устранять усталость и поддерживать бодрость и внимание после бессонной ночи [28].