Kofeina

Kofeina (1,3,7-trimetyloksantyna) to naturalny alkaloid, występujący w ziarnach, liściach i owocach ponad 60 różnych roślin. Może być również produkowana syntetycznie, przy czym ten rodzaj kofeiny nie różni się pod względem budowy chemicznej i właściwości od związku pochodzenia naturalnego.

Kofeina jest codziennym składnikiem diety ponad 80% populacji na całym świecie. Składnik ten towarzyszy ludzkości od wielu tysięcy lat - historycy sugerują, że kofeinę spożywano już w 2737 r. p.n.e, kiedy to chiński cesarz Shen Nung przygotował pierwszy napar z liści herbaty .

Kofeiny nie należy mylić z kwasem kawowym - innym prozdrowotnym związkiem, występującym w kawie.

Jak kofeina wpływa na organizm?

Kofeina jest szybko i całkowicie wchłaniana z jelit do krwioobiegu. Trafia do wątroby gdzie następuje jej metabolizm przez enzymy CYP1A (CYP1A1, 1A2), w wyniku którego jest rozkładana na związki, wykazujące różnorodne działanie fizjologiczne na komórki ciała . Okres półtrwania (czas, w którym połowa przyjętego związku zostaje usunięta z organizmu) kofeiny u zdrowych osób wynosi 4–5 godzin. 

Kofeina słynie przede wszystkim ze swojego stymulującego działania na ośrodkowy układ nerwowy, dzięki czemu zmniejsza zmęczenie i senność, a pobudza czujność i zwiększa koncentrację.

Za efekt ten odpowiada zdolność kofeiny do blokowania adenozyny - neuroprzekaźnika, który odpowiada za wywołanie uczucia zmęczenia i senności.  Kofeina i adenozyna posiadają podobną strukturę molekularną, co umożliwia przyłączanie się kofeiny do receptorów adenozynowych w mózgu bez wywoływania ich aktywacji. Kofeina ogranicza zmęczenie, ponieważ blokuje receptory adenozynowe dla adenozyny, hamując tym samym jej działanie.

Następstwem wpływu kofeiny na receptory adenozynowe jest wzrost wydzielania innych neuroprzekaźników, w tym serotoniny, dopaminy i adrenaliny. Zjawisko to dodatkowo sprzyja stymulacji mózgu i wspomaga stan pobudzenia i skupienia .

Kofeina - właściwości

Kofeina sprzyja odchudzaniu

Metaanaliza 13 badań klinicznych wykazała, że spożycie kofeiny może istotnie wspomagać odchudzanie. Każde podwojenie ilości kofeiny w diecie wiązało się z większym spadkiem masy ciała o 22%, zmniejszeniem BMI o 17% i spadkiem ilości tkanki tłuszczowej o 28% .

Podstawowym mechanizmem odpowiadającym za takie właściwości kofeiny jest jej wpływ na zwiększenie tempa przemiany materii i wzrost wydatku energetycznego organizmu.

Kofeina wspomaga zdolność wysiłkową organizmu

Kofeina jest jednym z najczęściej stosowanych środków ergogenicznych w sporcie, zwłaszcza w dyscyplinach opierających się na ćwiczeniach wytrzymałościowych (aerobowych). Liczne badania potwierdziły pozytywny wpływ kofeiny na zdolności wysiłkowe z jednocześnie niskim ryzykiem wystąpienia skutków ubocznych .

Przegląd badań z 2018 roku, stanowiący ocenę ergogenicznego wpływu kofeiny na wyniki w próbach wytrzymałościowych, wykazał, że kofeina ma niewielki, lecz wyraźny wpływ na wytrzymałość gdy jest przyjmowana na 15 - 60 minut przed ćwiczeniami w umiarkowanych dawkach, tj. 3 - 6 mg na kg masy ciała .

W innym przeglądzie badań ustalono, że średnia poprawa wydajności wysiłkowej na skutek zażycia kofeiny wynosi 3,2%. Jednak poprawa ta cechowała się szeroką zmiennością osobniczą: u niektórych sportowców nie wykazano żadnych korzyści, zaś u innych odnotowano poprawę wydajności wysiłkowej na poziomie 17,3% . Tak różnorodny wpływ kofeiny na wyniki sportowe może wynikać z działania kilku czynników, w tym rodzaju suplementu, czasu przyjmowania, a przede wszystkim uwarunkowań genetycznych .

Jednocześnie naukowcy wykazali, że nawykowe spożywanie kofeiny przez sportowców (np. wraz z kawą i herbatą) nie wpływa na efekt ergogeniczny kofeiny pochodzącej z suplementów diety .

Kofeina działa przeciwnowotworowo

Kofeina może odgrywać szczególną rolę profilaktyczną wobec nowotworów skóry wywołanych przez światło słoneczne. Zarówno w badaniach na zwierzętach, jak i na ludzkich modelach komórkowych ustalono ochronny wpływ kofeiny na zapobieganie uszkodzeniom DNA na skutek promieniowania UV .

Korzyści te są również widoczne w badaniach epidemiologicznych. Biorąc pod uwagę badanie obserwacyjne z udziałem ponad 90 tysięcy kobiet rasy kaukaskiej stwierdzono, że codzienne picie kawy z kofeiną zmniejsza ryzyko nieczerniakowego raka skóry o 10,8% w porównaniu do kobiet niepijących kawy w ogóle. Spożycie 6 lub więcej filiżanek kawy z kofeiną dziennie obniżało to ryzyko już o 30%. Kawa bez kofeiny nie przynosiła takich efektów .

W przypadku czerniaka zaobserwowano, że zwiększenie spożycia o 1 filiżankę kawy koreluje z obniżeniem ryzyka tego nowotworu o 3% .

Kofeina zmniejsza ryzyko cukrzycy typu 2

Spożycie kawy i kofeiny może w znaczącym stopniu zapobiegać cukrzycy typu 2. Zgodnie z wynikami metaanalizy stwierdzono, że każde kolejne 200 mg kofeiny na dobę zmniejsza to ryzyko o 14% .

Jeden z przeglądów wykazał, że ryzyko cukrzycy typu 2 było niższe o 28% u osób spożywających od 4 do 6 filiżanek kawy dziennie oraz niższe o 35% u osób spożywających co najmniej 6 filiżanek kawy dziennie w porównaniu z osobami, które spożywały mniej niż 2 filiżanki dziennie .

Z drugiej strony istnieją również dane, które wskazują, że ostre spożycie kofeiny zmniejsza wrażliwość tkanek na insulinę, prowadząc tym samym w krótkim okresie czasu do wzrostu poziomu glukozy we krwi .

Kwestia wpływu kofeiny na gospodarkę węglowodanową organizmu z pewnością wymaga dalszych, wysokiej jakości badań klinicznych.

Kofeina zmniejsza ryzyko chorób neurodegeneracyjnych

Naukowcy wykazali, że kofeina działa neuroprotekcyjnie, poprawia pamięć krótkotrwałą i funkcje poznawcze. Istnieją również dowody, wskazujące na związek pomiędzy regularnym spożyciem kofeiny a mniejszym ryzykiem demencji  . Niemniej jednak część badań nie potwierdza takich właściwości kofeiny

Umiarkowane i regularne spożycie kofeiny (200 - 500 mg na dobę) z kawy i herbaty zmniejsza ryzyko choroby Alzheimera .

Kofeina może działać ochronnie wobec choroby Parkinsona. Naukowcy ustalili, że każde 200 mg kofeiny na dobę zmniejsza ryzyko rozwoju choroby o 17% . Pozytywny wpływ kofeiny udowodniono także w przypadku już chorujących na Parkinsona - związek ten spowalnia postęp choroby .

Kofeina zmniejsza ryzyko depresji

Zarówno spożycie kawy jak i kofeiny jest powiązane ze znaczącym obniżeniem ryzyka depresji. Na podstawie wyników dużej metaanalizy ustalono, że każda filiżanka kawy przyczynia się do zmniejszenia ryzyka depresji o 8%. W przypadku kofeiny zależność ta była obserwowana przy spożyciu powyżej 68 mg/dobę a poniżej 509 mg/dobę . Podobne korzyści wykazano w metaanalizie opublikowanej w 2023 roku .

Ochronne działanie kofeiny obejmuje także depresję poporodową. Wyniki badania opublikowanego w 2023 roku pokazują, że wypicie 3 lub więcej filiżanek kawy z kofeiną zmniejsza ryzyko depresji poporodowej, szczególnie w okresie 1 - 2 lat po porodzie oraz u kobiet niekarmiących piersią .

Kofeina działa hepatoprotekcyjnie

Metaanaliza badań z 2022 roku potwierdziła ochronne działanie kofeiny na wątrobę. Liczne badania przedkliniczne i epidemiologiczne wykazały, że kofeina działa profilaktycznie i terapeutycznie w stosunku do różnych chorób wątroby, m.in. wirusowego zapalenia wątroby, marskości wątroby i NAFLD (niealkoholowej stłuszczeniowej choroby wątroby) .

Potrzeba większej ilości badań z udziałem ludzi, aby móc ocenić realne hepatoprotekcyjne działanie kofeiny.

Kofeina może zmniejszać ryzyko kamieni nerkowych

Liczne dane epidemiologiczne wskazują na ochronny wpływ kofeiny na ryzyko wystąpienia kamieni nerkowych . Największe korzyści w tym zakresie odnotowuje się dla osób rasy białej, kobiet oraz osób bez nadwagi .

W przypadku osób, które wcześniej chorowały na kamienie nerkowe, wykazano wzrost ryzyka ich nawrotu na skutek spożycia kofeiny .

Kofeina może zapobiegać zaćmie

Promieniowanie ultrafioletowe (UV) jest jednym z istotnych czynników ryzyka rozwoju zaćmy. W badaniach in vivo i na zwierzętach ustalono ochronny wpływ kofeiny przed uszkodzeniem soczewki oka na skutek promieniowania UV. Miejscowe stosowanie kofeiny chroniło przed zaćmą, zmniejszając wrażliwość soczewek na promieniowanie 1,23-krotnie .

Kofeina nie odwadnia

Powszechną obawą związaną ze spożyciem kofeiny jest jej wpływ na większe wydalanie moczu i wzrost ryzyka odwodnienia.

Badania nie potwierdzają tej tezy. Umiarkowane spożycie kawy nie wiązało się z pogorszeniem stanu nawodnienia organizmu .

Kofeina - gdzie występuje

Głównymi źródłami kofeiny w diecie człowieka są palone ziarna kawy (Coffea Arabica i Coffea robusta) oraz liście herbaty (Camelia sinensis).

Wśród innych popularnych produktów roślinnych, zawierających kofeinę wymienia się:

• orzechy kola (Cola acuminate),
• ziarno kakaowca (Theobroma cacao),
• yerba mate (Ilex paraguariensis),
• nasiona guarany (Paullinia cupana) .

Kofeina występuje także w:

• kakao w proszku - 1 łyżka o wadze 10 g zawiera 23 mg kofeiny ,
• czekoladzie gorzkiej - trzy kostki o wadze 18 g zawierają 15,5 mg kofeiny ,
• czekoladzie mlecznej - trzy kostki o wadze 18 g zawierają 3,6 mg kofeiny ,
• lekach przeciwbólowych i suplementach diety.

Kofeina jest najczęściej spożywana w napojach, takich jak kawa (71%), napoje bezalkoholowe (16%) i herbata (12%). Stężenie tego związku może znacząco się różnić w zależności od odmiany rośliny, warunków uprawy, czy metody parzenia. Przyjmuje się, że średnia zawartość kofeiny w filiżance kawy (240 ml) wynosi 100 mg, jednak ilość ta może znacząco się wahać zarówno w jedną, jak i drugą stronę.

Źródło kofeiny	Średnia zawartość kofeiny w 240 ml	Zakres zawartości kofeiny w 240 ml
Kawa instant	93 mg	27 - 173 mg
Kawa parzona	133 mg	102 - 200 mg
Espresso	320 mg	240 - 720 mg
Kawa bezkofeinowa	5 mg	3 - 12 mg
Herbata czarna	47 mg	25 - 110 mg
Herbata zielona	45 mg	30 - 50 mg
Yerba Mate	78 mg	65 - 130 mg
Coca-Cola Classic	23 mg
Red Bull	76 mg
Energy drinki	72 mg

Jednym z ważniejszych źródeł kofeiny w diecie są napoje bezalkoholowe, zwłaszcza napoje typu cola oraz napoje energetyczne. Zgodnie z wytycznymi obowiązującymi w Unii Europejskiej, nie ma ustalonego górnego limitu dla kofeiny w tego typu napojach. Produkty, w których występuje kofeina w ilości przekraczającej 150 mg/l muszą zostać oznaczone informacją mówiącą o wysokiej zawartości kofeiny wraz z jej dokładną ilością wyrażoną w miligramach na 100 ml .

Kofeina - zalecane dawkowanie

FDA (Agencja ds. Żywności i Leków) zaleca spożywać kofeinę w ilościach nieprzekraczających 400 mg dziennie dla zdrowych dorosłych osób, co odpowiada 2 - 4 filiżankom kawy (w zależności od jej rodzaju) . Taki poziom nie wiąże się z negatywnymi skutkami ubocznymi działania kofeiny .

W przypadku suplementacji tabletek z kofeiną zwykle stosuje się następujące dawkowanie:

• 200 mg kofeiny w celu przyspieszenia utraty masy ciała,
• 3 - 6 mg kofeiny na kg masy ciały w celu zwiększenia wydajności wysiłkowej w przypadku sportowców.

Kofeina - skutki uboczne i przeciwwskazania

Zgodnie z aktualnym stanem wiedzy, umiarkowane spożycie kofeiny (<400 mg/dobę) nie wywołuje negatywnych skutków ubocznych. Związek ten jest dopuszczony na całym świecie jako bezpieczny składnik diety do stosowania w żywności oraz suplementach. Kofeina posiada status GRAS (Generally Recognised As Safe) nadany przez FDA (Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków) .

Nadmiar kofeiny (>400 mg/ dobę) w organizmie skutkuje wystąpieniem:

• problemów ze snem,
• bólu głowy,
• senności,
• niepokoju,
• nudności,
• drżenia,
• tachykardii (przyspieszone bicie serca) .

Toksyczna dawka kofeiny nie jest dokładnie ustalona. Szacuje się, że dla osób dorosłych wynosi ona 10 g kofeiny na dobę, co odpowiada 100 filiżankom kawy .

Co ciekawe, osoby spożywające kofeinę regularnie są mniej narażone zarówno na jej pobudzający jak i negatywny wpływ na zdrowie, niż osoby które sięgają po ten związek sporadycznie .

Kofeina a ciśnienie krwi i choroby serca

Nagłym skutkiem spożycia kofeiny u niektórych osób może być nieznaczny, krótkotrwały skok ciśnienia krwi . Niemniej jednak nie potwierdzono negatywnego związku pomiędzy spożyciem kofeiny a wzrostem ryzyka rozwoju nadciśnienia tętniczego w dłuższej perspektywie  . Ustalono natomiast, że suplementacja czystą kofeiną (np. kofeiną w tabletkach) ma zdecydowanie większy wpływ na podniesienie ciśnienia krwi niż spożycie kofeiny z kawą .

Nie wykazano aby spożycie kofeiny korelowało z rozwojem miażdżycy tętnic i większym ryzykiem chorób serca. Na podstawie metaanalizy, obejmującej ponad 140 tys. osób stwierdzono, że 4 filiżanki kawy dziennie wiążą się ze zmniejszeniem ryzyka zawału o 11%, zaś 1 - 3 filiżanki ograniczają to ryzyko o 4 - 10% w porównaniu do osób w ogóle nie pijących kawy . 

Naukowcy wskazują na konieczność przeprowadzenia większej ilości badań, oceniających związek spożycia czystej kofeiny na choroby serca .

Kofeina a problemy ze snem

Pobudzające działanie kofeiny jest cenną właściwością dla wielu smakoszy kawy. Okazuje się, że w celu zachowania higieny snu, niewykle istotna jest pora spożycia kofeiny w ciągu dnia.

Naukowcy wykazali, że spożycie 400 mg kofeiny na 3 i 6 godzin przed snem ma znaczący wływ na występowanie zaburzeń snu i skrócenie czasu jego trwania . Picie kawy w godzinach popołudniowych może zatem wykazywać negatywny wpływ na jakość snu nocnego.

Kofeina a ryzyko złamań kości

Na podstawie metaanalizy 22 badań ustalono, że kofeina nieznacznie zwiększa ryzyko złamań kości. Każde dodatkowe 100 mg kofeiny w diecie wiązało się z 2% wzrostem tego ryzyka. Co ciekawe, wysokie spożycie kawy przez mężczyzn działało ochronnie i nie powodowało zwięszonego ryzyka złamań .

Inne badanie wykazało, że w porównaniu z niskim spożyciem kawy (<1 filiżanki dziennie), wysokie spożycie ( ≥4 filiżanki dziennie) wiązało się z o 2 - 4% niższą gęstością mineralną kości u kobiet. Niemniej jednak, zmiany te nie przekładały się na zwiększone ryzyko złamań kości .

Kofeina a napady paniki

Duże dawki kofeiny, odpowiadające 5 filiżankom kawy, mogą wywoływać napady paniki u znacznej części osób z zespołem lęku napadowego. Taka ilość kofeiny jest również powiązana ze zwiększeniem niepokoju u chorych na Parkinsona, a nawet u zdrowych osób dorosłych .

Kofeina a choroby żołądka

Kofeina, razem z innymi składnikami kawy, zwiększa wydzielanie kwasu żołądkowego . Dodatkowo naukowcy wykazali spadek podstawowego ciśnienia dolnego zwieracza przełyku (LES) i zmniejszenie skurczów przełyku na skutek spożycia kofeiny w dawce 3,5 mg/kg masy ciała . Zmiany te mogą sprzyjać cofaniu się treści żołądkowej do przełyku u osób z chorobą refluksową przełyku.

Z tego powodu spożycie dużych ilości kofeiny i kawy nie jest zalecane dla osób z chorobą wrzodową żołądka oraz chorobą refluksową przełyku (GERD).

Kofeina a interakcja z lekami

Kofeina może wchodzić w interakcje z niektórymi lekami, m.in.:

• antybiotykami,
• lekami stosowanymi w chorobach układu krążenia,
• lekami przeciwpsychotycznymi,
• lekami przeciwdepresyjnymi,
• lekami rozszerzającymi oskrzela .

Kofeina w ciąży

Kofeina swobodnie przenika przez łożysko i trafia do płodu oraz rozwijającego się dziecka.

Metaanaliza opublikowana w 2022 roku jednoznacznie potwierdziła negatywny wpływ kofeiny na ryzyko utraty ciąży. W oparciu o wyniki 36 badań, naukowcy oszacowali, że każde kolejne 100 mg kofeiny zwiększa ryzyko poronienia o 26%, zaś każda dodatkowa filiżanka kawy o 3% .

Ponadto ustalono także, że kofeina w ilości <100 mg/dobę może przyczyniać się do ograniczenia wzrostu płodu i jego niskiej masy urodzeniowej .

Niektóre badania na zwierzętach wskazują, że kofeina może zmniejszać szansę na zajście w ciąże. Wynika to z hamującego wpływu kofeiny na aktywności mięśni w jajowodach i utrudnienie przeniesienia komórki jajowej z jajników do macicy .

Z tego względu zaleca się ograniczenie spożycia kofeiny zarówno przed ciążą jak i w jej trakcie.

Kofeina a karmienie piersią

Choć kofeina może przenikać do mleka matki w niewielkich ilościach, jej wpływ na dziecko nie jest do końca jasny. Podstawowym problemem w ocenie bezpieczeństwa spożycia kofeiny przez kobiety karmiące piersią jest ograniczona ilość badań.

Na podstawie metaanalizy z 2018 roku, uwzględniającej 5 badań, nie stwierdzono istotnego wpływu kofeiny na częstość akcji serca u dziecka oraz jakość jego snu. Spożywanie czekolady i kawy przez matki korelowało natomiast z większą częstotliwością kolek oraz zaostrzeniem atopowego zapalenia skóry. Jednak z uwagi na skąpą ilość badań, autorzy wątpią aby kofeina była w tym przypadku przyczyną opisanych dolegliwości .

Wpływ kofeiny na dzieci

Kofeina działa na dzieci w taki sam sposób jak na dorosłych. W związku z tym nadmiar tego związku w diecie młodych osób może zaburzać rytm snu i zakłócać ich prawidłowy rozwój.

Wysokie spożycie kofeiny przez dzieci i młodzież może powodować ból głowy oraz migrenę. Naukowcy wykazali, że wysoka podaż napojów typu cola w wysokości 1,5 litra na dzień (192,88 mg kofeiny dziennie) i średnio 11 l tygodniowo (1414,5 mg kofeiny) przyczynia się do codziennych bólów głowy u dzieci w wieku 6 - 18 lat. Stopniowe odstawienia napojów z kofeiną skutkowało całkowitym ustąpieniem bólu głowy u 33 z 36 dzieci, które brały udział w badaniu .