Содержание:
Два из этих сканирований следовали после нормального употребления кофеина участниками привычное состояние и два-после воздержания от кофеина воздержанное состояние.
Статья посвящена оценке влияния кофеина на гемодинамику мозга.
Влияние кофеина на гемодинамику мозга
Научный руководитель: к.б.н., доцент Кириязи Т.С.
ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава РФ
Кафедра нормальной физиологии имени И. А. Чуевского
Ключевые слова: кофеин, аденозиновые рецепторы, гемодинамика мозга.
Аннотация. Ежедневно более миллиарда людей по всему миру употребляют кофе, обладающий сильным тонизирующим действием. До 87% населения потребляет кофеин, в среднем 193 мг/день. Среди взрослых 18 лет и старше суточная доза колеблется от 166 до 336 мг в сутки. Важной составляющей кофе является кофеин, которым и обусловлено влияние напитка на организм. Кофеин-природный стимулятор, позволяющий побороть сонливость, усталость. Фактором сна выступают аденозиновые рецепторы, для которых кофеин является антагонистом, препятствующим прикреплению к субстрату и дальнейшему проявлению действий. До 99% употребленного кофеина всасывается в кровь в течении 45 минут. Таким образом, кофеин является природным алкалоидом со стимулирующим эффектом, который при поступлении в организм устраняет усталость и сонливость, повышает как физическую, так и умственную работоспособность, усиливает кровообращение и функции сердечной мышцы.
Активно потребляемый психостимулятор кофеин (1,3,7-триметилксантин) оказывает широкий спектр воздействия на мозг. Он способен расширять одни сосуды, одновременно сужая другие, поэтому при сравнении влияний кофеина на гемодинамику мозга и состояние сердечно-сосудистой системы в целом можно отметить противоположный эффект. Так, стимулируя сосудодвигательный центр, сосудорасширяющее действие кофеин оказывает на вены, артерии, сосуды сердца и почек при условии, что артериальное давление находится в пределах нормы. Сосудосуживающий эффект алкалоид оказывает на сосуды пищеварительного тракта, органов малого таза, головного мозга. Он способствует повышению тонической активности сосудодвигательного центра, влияя на передачу импульса в бета-адренергических синапсах гипоталамуса, а также продолговатого мозга, оказывает психостимулирующее свойство, стабилизируя передачу нервного импульса в дофаминергических синапсах. Кофеин оказывает различные влияния, воздействуя на различные сосудистые области, которые зависят от возраста человека, его состояния здоровья, количества потребляемого им кофе. Именно поэтому результаты, полученные на основе клинических исследований, не позволяют подвести однозначный итог о влияние кофеина на церебральное кровообращение.
Существует множество воздействий кофеина, что может привести к неоднозначности экспериментальных исследований по изучению влияния кофеина на мозг. В некоторой степени эта неоднозначность определена сложностью воздействия кофеина на те или иные мишени, через которые он прямо или косвенно влияет на тонус гладкой мускулатуры сосудов головного мозга. К этой сложности добавляются целевые функциональные изменения, которые могут возникнуть при сравнении острого и хронического воздействия кофеина. Кофеин может оказывать множественное воздействие на церебральные артерии и артериолы, что приводит к комплексному влиянию на перфузию мозга как в состоянии покоя, так и в состоянии повышенной синаптической активности. Влияние кофеина на церебральное кровообращение связано с его взаимодействием с мишенями в сосудистых клетках (например, эндотелии), а также несосудистых клетках (например, астроцитах, микроглии). В головном мозге присутствуют следующие мишени кофеина– аденозиновые рецепторы, циклические нуклеотидные фосфодиэстеразы и ГАМКА рецепторы. Влияние кофеина на вышеуказанные мишени является ингибирующим. Действительно, при ежедневном употреблении кофеина человеком среди перечисленных выше чувствительных к кофеину объектов, только аденозиновые рецепторы могут иметь какое-либо значение. Таким образом, данная работа будет сосредоточена только на эффектах кофеина на аденозиновые рецепторы и последствиях этого взаимодействия. Влияние кофеина на мозговую гемодинамику рассматривается, в первую очередь, через его взаимодействие с аденозиновыми рецепторами A1, A2A, так как они в большем количестве присутствую в тканях головного мозга. Исследования указывают на довольно редкое присутствие рецепторов A2B и А3 в головном мозге. Хотя рецепторы A2B хорошо экспрессируются в астроцитах и клетках сосудов головного мозга, ввиду низкого сродства рецепторов A2B к аденозину любая функциональная значимость может быть ограничена условиями повышенного внеклеточного присутствия аденозина.
Цель настоящего исследования состояла в том, чтобы изучить влияние кофеина на показатели, характеризующие состояние кровообращения головного мозга и оценить его воздействие. Хроническое употребление кофеина приводит к адаптации аденозиновых рецепторов сосудистой системы. Исследование влияние кофеина на церебральный кровоток при повышении уровня хронического употребления кофеина показали следующее. Испытуемые, пользователи кофеина, были разделены на 3 группы: низкие (45 мг/день), умеренные (405 мг/день) и высокие (950 мг/день). Они подвергались количественной перфузионной магнитно-резонансной томографии в четырех отдельных случаях: дважды в состоянии после нормального употребления кофеина (нативное состояние) и дважды в состоянии воздержания от кофеина (воздержанное состояние). Было смоделировано два лекарственных состояния: участники получали либо кофеин (250 мг), либо плацебо. Церебральное кровообращение (ЦК) серого вещества было протестировано с помощью дисперсионного анализа повторных измерений с использованием кофеина. Кофеин снижал ЦК в среднем на 27% в обоих состояниях кофеина. В воздержанном состоянии на фоне применения плацебо умеренные и высокие пользователи имели более высокие показатели ЦК, чем низкие пользователи, но в нативном состоянии на фоне применения плацебо высокие пользователи имели тенденцию уменьшению показателей ЦК, чем низкие и умеренные пользователи. Данные исследований по связыванию рецепторов предполагают адаптацию к воздействию кофеина после длительного приема. Эта адаптация предположительно объясняет развитие толерантности к сосудосуживающим и нейростимулирующим эффектам кофеина. Большая часть этой адаптации обусловлена увеличением числа рецепторов. На грызунах было показано, что увеличивается число рецепторов A2А, расположенных на тромбоцитах человека, после 2 недель приема 400 мг/сут кофеина или после 1 недели приема 600 мг/сут.
В течении последних лет проводилось несколько исследований, касающихся оценки влияния кофеина на гемодинамику мозга. Одно из них было основано на использовании реоэнцефалографии (РЭГ) с регистрацией физиологических изменений под воздействием кофеина. Контрольную группу для исследования составили 10 человек, возраст которых составлял от 20 до 23 лет. Для оценки микроциркуляторного русла головного мозга использовался метод реоэнефалографии, основанный на пропускании через электроды слабого тока, с помощью которого на экране монитора фиксируются показатели работы кровотока, сосудов, а также электросопротивляемость тканей головного мозга. Реографы, приборы, при помощи которых происходит регистрация показателей одновременно с разных участков головы, используются в количестве до 6 штук. Испытуемым необходимо было выполнить следующие условия: воздержаться от приёма лекарственных препаратов, влияющих на кровообращение, не курить приблизительно за 3 часа до начала процедуры. При помощи РЭГ устанавливались скорость кровенаполнения сосудов, состояние тонуса сосудов, а также эластичность их стенок, венозный отток крови от головного мозга. При кофеиновой пробе были выявлены изменения, связанные с артериальным руслом церебральных сосудов. Фиксирование показателей РЭГ производилось перед воздействием кофеина-бензоата натрия в расчёте 30 мг на 10 кг веса и через час после осуществления кофеиновой пробы. Данные были представлены в виде графического изображения. В результате исследования было выявлено, что под воздействием кофеиновой пробы произошло снижение скорости быстрого кровенаполнения бассейнов церебральных крупных артерий, которая отражает состояние повышенного тонуса магистральных артерий. Было отмечено снижение скорости медленного кровенаполнения, характерного для сосудов среднего калибра с последующим повышением их тонуса. (рис.1) Затем сравнивали изменения показателей венозного оттока под воздействием кофеина. Была выявлена положительная динамика венозного оттока, что привело к выводу о том, что кофеин положительно влияет на данный показатель, ведя к снижению риска появления застойных явлений сосудов головного мозга. При сравнении показателей эластичности сосудов было отмечено их снижение на фоне увеличения дикротического индекса, являющегося показателем тонуса артериол. Также повышение тонуса сосудов было отмечено на расстоянии, равном расстоянию от базилярной артерии до дуги аорты, что повлияло на снижение скорости распространения пульсовой волны. В результате был сделан вывод о недостаточном кровообращении магистральных сосудов головного мозга в связи с повышением их тонуса. (рис.2)
Следующее исследование осуществлялось при помощи количественной МРТ. Сорок пять взрослых добровольцев в возрасте 18-50 лет принимали участие в этом исследовании в течении двух лет. К участию были приглашены респонденты, отвечающие следующим критериям: отсутствие в анамнезе мигрени, диабета, инсульта, гипертонии, каких-либо неврологических или сосудистых заболеваний, отсутствие текущих симптомов депрессии или тревожного расстройства, отсутствие предыдущих операций на головном мозге или серьезных травм ЦНС, отсутствие употребления вазоактивных препаратов. Средняя суточная доза кофеина была рассчитана исходя из ответов испытуемых в опросе об употреблении кофеина на протяжении 7 дней. Затем участники были идентифицированы по их ежедневному употреблению кофеина как “низкие потребители” ( < 200 мг/сут), “умеренные потребители” ( 200-600 мг/сут) и “высокие потребители” ( >600 мг/сут). Каждый участник прошёл количественную перфузионную визуализацию в четырех отдельных случаях в рандомизированном двойном исследовании. Тестирование проводились с интервалом не менее 1 недели, чтобы участники могли возобновить нормальное употребление кофеина между сканированиями. Два из этих сканирований следовали после нормального употребления кофеина участниками (привычное состояние) и два-после воздержания от кофеина (воздержанное состояние). Испытуемые должны были продолжать обычное ежедневное употребление кофеина за 15 минут до визита. Для воздержанного состояния участники должны были избегать употребления любых продуктов, напитков или лекарств, содержащих кофеин, в течение 30 часов до запланированного визита. Перед сканированием делали забор образца слюны для проверки соответствия требованиям исследования. После первого образца слюны участники проглатывали капсулу, содержащую плацебо или кофеин (250 мг). Второй образец слюны был получен через 1 час после введения препарата для измерения различных уровней кофеина у каждого участника. Частота дыхания, конечный CO2, насыщение кислородом, частота сердечных сокращений и кровяное давление также фиксировались при сборе образцов слюны. Сразу после сбора второго образца слюны участники были помещены в МРТ-сканер. Были осуществлены структурная и перфузионная визуализация. Церебральное кровообращение оценивали с помощью количественной визуализации перфузии. Концентрация кофеина в слюнных железах после приема лекарств увеличилась по сравнению с уровнем до приема лекарств в условиях кофеина, но не в условиях плацебо. Кофеин уменьшал ЦК серого вещества на 27% у всех потребителей кофеина, хотя снижение было больше в воздержанном состоянии (33%), чем в нативном состоянии. У низких потребителей практически не было различий между этими состояниями, тогда как у умеренных и высоких отмечались физиологические изменения. (рис.3)
Выводы. Таким образом, было доказано, что действие кофеина приводит к физиологическим изменениям гемодинамики головного мозга. Эффекты кофеина могут быть в значительной степени связаны с его действиями в отношении аденозиновых рецепторов, а не других потенциальных мишеней кофеина, например, фосфодиэстеразы. Исследования на животных и людях показали, что острое воздействие кофеина приводит к сужению сосудов головного мозга и снижению центрального кровообращения. Можно утверждать, что эти эффекты кофеина, вероятно, возникают из – за ингибирующего действия на рецепторы A1 и A2A, распределенных среди астроцитов и гладкой мускулатуры сосудов. Кофеин способствовал увеличению тонуса магистральных сосудов головного мозга, в результате чего наблюдалось сосудосуживающее действие и уменьшение уровня микроциркуляции головного мозга. Было отмечено положительное влияние на венозный отток головного мозга. Так, оценка влияния кофеина на церебральное кровообращение не имеет однозначного итога, а потому требуется проведение дополнительных исследований.
“Стоит отведать кофе, как все словно вспыхивает, а мысли теснятся как батальоны на поле сражения” – слова Оноре де Бальзака, известного ценителя напитка. Говорят, что его дневная доза доходила до 50 чашек крепкого кофе. За всю историю этого напитка сложилось впечатление, что он идет рука об руку с музой многих гениев. Связано ли это с действием кофеина на умственную деятельность? И как кофе влияет на сосуды головного мозга?
Ответим на вопрос сразу – связи никакой нет. Но есть прямое влияние на производительность. Все потому, что кофеин стимулирует частоту сердечных сокращений, а значит, усиливает кровоснабжение в том числе и головного мозга.
После выпитой чашки большинство отмечает не только повышение концентрации внимания, но и скорости простых физических действий. По этой причине многие посетители фитнес залов выпивают за час до тренировки чашку эспрессо или американо. Физическая нагрузка дается легче, движения становятся более четкими, а энергии хватает до конца занятия.
Но скорость работы и качество – разные вещи, поэтому искать взаимосвязь между гениальностью и любовью к кофе не стоит.
Частый вопрос у тех, кто задумывается о своем здоровье. Известно, что кофеин сужает сосуды головного мозга. Этим объясняется эффект “таблетки”, когда после крепкого кофе головная боль становится меньше или вовсе проходит. При этом сосуды периферийной системы под влиянием кофеина расширяются. Отсюда на какое-то время у гипотоников повышается артериальное давление.
Схожее действие на сосуды оказывает любая еда и напитки – организм вырабатывает адреналин, кровь и кислород быстрее поступают в ткани. Поэтому для здорового человека умеренное употребление ароматного напитка дает только положительный эффект.
Полезные качества кофе до сих пор до конца не изучены. К примеру, сейчас ученые изучают связь между потреблением кофе и снижением риска болезней Альцгеймера и Паркинсона.
Перечислим простые правила, соблюдая которые, вы сможете наслаждаться великолепным вкусом без вреда для здоровья:
Покупатели NESCAFÉ® Alegria могут быть уверены в качестве приобретаемого продукта для кофемашин. Все этапы производства соответствуют мировым стандартам, а сырьем служат только отборные кофейные зерна.
Мы предлагаем взять кофемашину в аренду бесплатно!
*Предоставление покупателю скидки в размере арендной платы при условии заключении договора на покупку ингредиентов.
Кофеин — биологически активное вещество, содержащееся в кофе, энергетиках, газированных напитках и чае, стимулирует нервную систему и сужает кровеносные сосуды.
Кофеин безопасен при приеме в умеренных количествах: оптимально до 200 мг, максимально в сутки — 400 мг (например, чашка эспрессо 125 мл содержит 85 мг кофеина).
Чрезмерное потребление может привести к сосудистым осложнениям, таким, как высокое артериальное давление, плохое кровообращение и сужение кровеносных сосудов. Как следствие, кофе оказывает неблагоприятное влияние на сосуды ног при варикозе. Но почему это происходит? Разберем механизм влияния кофе на организм человека подробнее.
После употребления кофеин дает вам утренний заряд энергии. Это достигается путем присоединения этого вещества к аденозиновым рецепторам, которые расширяют кровеносные сосуды мозга. Но вместо расширения под влиянием кофеина, заблокировавшего работу рецепторов, мозговые кровеносные сосуды сжимаются (происходит вазоконстрикция).
Когда сосуды головного мозга сужаются, гипофиз подает сигнал тревоги и реагирует, как будто тело работает в аварийном состоянии. Затем он дает команду надпочечникам выделять адреналин, что приводит к увеличению частоты сердечных сокращений.
При сужении сосудов учащается сердечный ритм, но снижается кровоток. Результаты исследования, опубликованные в «Human Brain Mapping», показали, что люди, потребляющие много кофеина (более 400 мг в сутки), испытывают снижение мозгового кровотока в среднем на 27% [1]. И поскольку мозг получает неадекватное количество крови, вся венозная система работает под нагрузкой, чтобы компенсировать изменения кровотока.
Избыток кофе при варикозе нижних конечностей повышает риск прогрессирования заболевания. При сужении сосудов возможен и тромбоз глубоких вен, осложняющий варикозную болезнь. Сужение кровеносных сосудов препятствует достаточному кровотоку, вызывая свертывание крови и воспаление венозных стенок.
Хотя избыток кофеина вреден для здоровья, вы можете спокойно употреблять его в умеренных количествах. В этом случае он стимулирует активность и позволяет сосредоточиться, повысить работоспособность.
Чтобы избежать нагрузки на вашу венозную систему, ограничьте потребление кофе до 2–3 маленьких чашек (125 мл эспрессо) в день. Если вы уже страдаете от высокого кровяного давления, избегайте кофеина в целом. Кофе без кофеина — это хорошая замена любимому напитку.
Просмотров 101
Поделиться:
Популярное
Сейчас читают
