Konsumsi global kafein telah diperkirakan 120.000 ton per tahun, sehingga zat psikoaktif paling populer di dunia. Jumlah ini setara dengan satu porsi minuman kafein bagi setiap orang, per hari. Kafein adalah sistem saraf pusat dan stimulan metabolik, dan digunakan baik recreationally dan medis untuk mengurangi kelelahan fisik dan mengembalikan kewaspadaan mental saat kelemahan yang tidak biasa atau mengantuk terjadi. Turunan methylxanthine kafein dan lainnya juga digunakan pada bayi yang baru lahir untuk mengobati apnea dan denyut jantung tidak teratur yang benar. Kafein merangsang sistem saraf pusat pertama di tingkat yang lebih tinggi, sehingga kewaspadaan meningkat dan terjaga, aliran lebih cepat dan lebih jelas pemikiran, meningkatkan fokus, dan koordinasi tubuh yang lebih baik umum, dan kemudian pada tingkat sumsum tulang belakang pada dosis yang lebih tinggi. Hal ini dihilangkan dengan kinetika orde pertama. Kafein juga dapat tertelan rektal, dibuktikan dengan perumusan supositoria dari ergotamine tartrat dan kafein (untuk menghilangkan migrain) dan chlorobutanol dan kafein (untuk pengobatan gravidarum).

Waktu paruh kafein-waktu yang diperlukan untuk tubuh untuk menghilangkan satu-setengah dari jumlah kafein - sangat bervariasi antar individu berdasarkan faktor-faktor seperti usia, fungsi hati, kehamilan, beberapa obat bersamaan, dan tingkat enzim dalam hati yang dibutuhkan untuk metabolisme kafein. Pada orang dewasa sehat, yang kafein paruh sekitar 4,9 jam. Pada wanita menggunakan kontrasepsi oral, ini meningkat menjadi jam 5-10, dan pada wanita hamil waktu paruhnya adalah sekitar 9-11 jam. Kafein dapat berakumulasi pada individu dengan penyakit hati yang berat, meningkatkan paruhnya hingga 96 jam. Pada bayi dan anak-anak muda, paruh dapat lebih lama dibandingkan orang dewasa; paruh pada bayi baru lahir dapat selama 30 jam. Faktor-faktor lain seperti merokok dapat mempersingkat itu paruh kafein. Fluvoxamine mengurangi clearance kafein 91,3%, dan lama eliminasi paruhnya dengan 11,4 kali lipat (dari 4,9 jam menjadi 56 jam).

Kafein dimetabolisme di hati oleh sistem enzim sitokrom P450 oksidase (untuk lebih spesifik, yang isozim 1A2) menjadi tiga dimethylxanthines metabolik, yang masing-masing memiliki efek sendiri pada tubuh:

Paraxanthine (84%): Apakah efek lipolisis meningkat, yang mengarah ke gliserol tinggi dan kadar asam lemak bebas dalam plasma darah.

Theobromine (12%): Dilatasi pembuluh darah dan volume urin meningkat. Theobromine juga merupakan alkaloid utama dalam biji kakao, dan karena itu coklat.

Teofilin (4%): melemaskan otot-otot polos dari bronki, dan digunakan untuk mengobati asma. Dosis terapi teofilin, bagaimanapun, adalah kali lebih besar dari tingkat diperoleh dari metabolisme kafein.

Masing-masing metabolit selanjutnya dimetabolisme dan kemudian dikeluarkan dalam urin.

Mekanisme aksi

Kafein mudah melintasi penghalang darah-otak yang memisahkan aliran darah dari bagian dalam otak. Setelah di otak, modus utama tindakan adalah sebagai nonselektif antagonis reseptor adenosin. Molekul kafein secara struktural mirip dengan adenosin, dan mengikat reseptor adenosin pada permukaan sel tanpa mengaktifkan mereka (sebuah "antagonis" mekanisme tindakan). Oleh karena itu, kafein bertindak sebagai inhibitor kompetitif.

Adenosin ditemukan di setiap bagian tubuh, karena berperan dalam metabolisme energi ATP-terkait fundamental dan diperlukan untuk sintesis RNA, tetapi memiliki fungsi khusus dalam otak. Ada banyak bukti bahwa konsentrasi adenosin otak meningkat dengan berbagai jenis stres metabolik termasuk anoksia dan iskemia. Bukti juga menunjukkan tindakan otak yang adenosin untuk melindungi otak dengan menekan aktivitas saraf dan juga dengan meningkatkan aliran darah melalui A2A dan reseptor A2B terletak pada otot polos vaskular. Kafein juga memiliki efek umumnya disinhibitory pada aktivitas saraf. Ini belum terbukti, namun, bagaimana efek ini menyebabkan peningkatan gairah dan kewaspadaan.

Adenosin dilepaskan dalam otak melalui mekanisme yang kompleks. Ada bukti bahwa fungsi adenosin sebagai neurotransmitter synaptically dirilis dalam beberapa kasus, tetapi stres yang berhubungan dengan meningkatkan adenosin tampaknya diproduksi terutama oleh metabolisme ekstraseluler ATP. Hal ini tidak mungkin bahwa adenosin adalah neurotransmiter utama untuk setiap kelompok neuron, melainkan bahwa hal itu dirilis bersamaan dengan pemancar lainnya dengan sejumlah jenis neuron. Tidak seperti kebanyakan neurotransmitter, adenosin tampaknya tidak dikemas ke dalam vesikula yang dirilis secara tegangan yang dikendalikan, tapi kemungkinan mekanisme tersebut belum sepenuhnya dikesampingkan.

Beberapa kelas reseptor adenosin telah diuraikan, dengan distribusi anatomis yang berbeda. A 1 reseptor didistribusikan secara luas, dan bertindak untuk menghambat penyerapan kalsium. Sebuah reseptor 2A terkonsentrasi pada ganglia basal, daerah yang memainkan peran penting dalam mengontrol perilaku, tetapi dapat ditemukan di bagian lain dari otak juga, dalam kepadatan rendah. Ada bukti bahwa A reseptor 2A berinteraksi dengan sistem dopamin, yang terlibat dalam reward dan gairah. (A 2A reseptor juga dapat ditemukan pada dinding arteri dan membran sel darah.)

Di luar efek umum saraf, ada alasan untuk percaya bahwa adenosin mungkin lebih khusus terlibat dalam kontrol siklus tidur-bangun. Robert McCarley dan rekan-rekannya berpendapat bahwa akumulasi dari

adenosin dapat menjadi penyebab utama dari sensasi kantuk yang mengikuti aktivitas mental yang berkepanjangan, dan bahwa efek mungkin dimediasi baik oleh penghambatan bangun-mempromosikan neuron melalui A 1 reseptor, dan aktivasi tidur-mempromosikan neuron melalui efek tidak langsung pada reseptor A 2A. Studi yang lebih baru telah memberikan bukti tambahan untuk kepentingan A 2A, tetapi tidak A 1, reseptor.

Beberapa efek sekunder dari kafein mungkin disebabkan oleh tindakan yang tidak berhubungan dengan adenosin. Seperti xanthines alkohol lainnya, kafein adalah baik

phosphodiesterase inhibitor kompetitif nonselektif yang meningkatkan cAMP intrasel, mengaktifkan PKA, menghambat TNF-alpha dan sintesis leukotriene, dan mengurangi peradangan dan kekebalan bawaan. Kafein juga ditambahkan ke agar-agar, yang sebagian menghambat pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae oleh phosphodiesterase menghambat siklik AMP.

nonselektif antagonis reseptor adenosin.

Phosphodiesterase inhibitor cAMP-phosphodiesterase menghambat (cAMP-PDE) enzim, yang mengkonversi siklik AMP (cAMP) dalam sel untuk membentuk nonsiklik nya, sehingga memungkinkan untuk membangun cAMP dalam sel. Siklik AMP berpartisipasi dalam aktivasi protein kinase A (PKA) untuk memulai fosforilasi enzim khusus yang digunakan dalam sintesis glukosa. Dengan menghalangi penyingkirannya, kafein mengintensifkan dan memperpanjang efek dari epinefrin dan epinefrin-seperti obat-obatan seperti amfetamin, metamfetamin, dan methylphenidate. Peningkatan konsentrasi cAMP dalam sel parietal menyebabkan peningkatan aktivasi protein kinase A (PKA), yang pada gilirannya meningkatkan aktivasi H + / K + ATPase, sehingga akhirnya pada sekresi asam lambung meningkat oleh sel. Siklik AMP juga meningkatkan aktivitas arus lucu, yang secara langsung meningkatkan denyut jantung. Kafein juga merupakan analog struktural strychnine dan, seperti itu (meskipun banyak kurang kuat), suatu antagonis kompetitif pada reseptor glisin ionotropic.

Metabolit kafein juga berkontribusi terhadap efek kafein. Paraxanthine bertanggung jawab untuk peningkatan proses lipolisis, yang melepaskan gliserol dan asam lemak ke dalam darah untuk digunakan sebagai sumber bahan bakar oleh otot-otot. Theobromine merupakan vasodilator yang meningkatkan jumlah oksigen dan aliran nutrisi ke otak dan otot. Teofilin bertindak sebagai relaksan otot polos yang terutama mempengaruhi bronchioles dan bertindak sebagai chronotrope dan inotrope yang meningkatkan denyut jantung dan efisiensi.

Efek ketika diambil dalam moderasi

Jumlah yang tepat dari kafein yang diperlukan untuk menghasilkan efek berbeda dari orang ke orang, tergantung pada ukuran tubuh dan tingkat toleransi terhadap kafein. Kurang dari satu jam untuk kafein untuk mulai mempengaruhi tubuh dan dosis ringan habis dalam tiga sampai empat jam.

Dengan efek, kafein adalah sebuah ergogenic, meningkatkan kemampuan seseorang tenaga kerja mental atau fisik. Sebuah studi yang dilakukan pada tahun 1979 menunjukkan peningkatan 7% di kejauhan bersepeda selama dua jam di mata pelajaran bahwa kafein yang dikonsumsi dibandingkan dengan kontrol mata pelajaran. Penelitian lain mencapai hasil yang jauh lebih dramatis; satu studi tertentu dari pelari dilatih menunjukkan peningkatan 44% dalam daya tahan "ras-kecepatan", serta peningkatan 51% dalam bersepeda daya tahan, setelah dosis 9 miligram kafein per kilogram tubuh berat badan. Studi tambahan telah melaporkan efek yang sama. Studi lain menemukan 5,5 miligram kafein per kilogram massa tubuh mengakibatkan subyek bersepeda 29% lagi selama sirkuit intensitas tinggi.

Kafein sitrat telah terbukti manfaat jangka pendek dan jangka panjang dalam mengobati gangguan pernapasan apnea prematur dan displasia bronkopulmonalis pada bayi prematur. Satu-satunya risiko jangka pendek terkait dengan pengobatan sitrat kafein adalah pengurangan sementara berat badan selama terapi, dan studi jangka panjang (18 sampai 21 bulan) telah menunjukkan manfaat yang berkelanjutan dari pengobatan bayi prematur dengan kafein.

Kafein melemaskan otot-otot sfingter internal yang anal dan dengan demikian harus dihindari oleh mereka dengan inkontinensia tinja.

Sedangkan relatif aman bagi manusia, kafein jauh lebih beracun untuk beberapa hewan lain seperti anjing, kuda, dan beo karena kemampuan yang jauh lebih buruk untuk memetabolisme senyawa ini. Kafein juga memiliki efek diucapkan pada moluska dan berbagai serangga serta laba-laba.

Toleransi dan penarikan

Karena kafein terutama antagonis reseptor sistem saraf pusat untuk adenosine neurotransmitter, tubuh individu yang secara teratur mengkonsumsi kafein beradaptasi dengan kehadiran terus-menerus obat dengan secara substansial meningkatkan jumlah reseptor adenosin dalam sistem saraf pusat. Peningkatan jumlah reseptor adenosin membuat tubuh lebih sensitif terhadap adenosin, dengan dua konsekuensi utama. Pertama, efek stimulasi dari kafein secara substansial berkurang, sebuah fenomena yang dikenal sebagai adaptasi toleransi. Kedua, karena respon adaptif terhadap kafein membuat individu jauh lebih sensitif terhadap adenosin, pengurangan asupan kafein secara efektif akan

meningkatkan efek fisiologis normal adenosin, yang mengakibatkan gejala penarikan diterima di pengguna toleran.

Kafein toleransi berkembang sangat cepat, terutama di kalangan kopi berat dan konsumen minuman energi. Toleransi Lengkap untuk tidur efek gangguan kafein berkembang setelah mengkonsumsi 400 mg kafein 3 kali sehari selama 7 hari. Toleransi Lengkap efek subjektif kafein diamati untuk mengembangkan setelah mengkonsumsi 300 3 kali mg per hari selama 18 hari, dan mungkin bahkan lebih awal. Dalam percobaan lain, toleransi lengkap kafein diamati ketika subjek dikonsumsi 750-1200 mg per hari sedangkan toleransi tidak lengkap kafein telah diamati pada mereka yang mengkonsumsi dosis rata-rata lebih dari kafein.

Karena adenosin, sebagian, berfungsi untuk mengatur tekanan darah dengan menyebabkan vasodilatasi, peningkatan efek adenosin karena penarikan kafein menyebabkan pembuluh darah kepala membesar, yang menyebabkan kelebihan darah di kepala dan menyebabkan sakit kepala dan mual. Mengurangi aktivitas katekolamin dapat menyebabkan perasaan lelah dan kantuk. Penurunan tingkat serotonin saat menggunakan kafein dihentikan dapat menyebabkan kegelisahan, lekas marah, ketidakmampuan untuk berkonsentrasi, dan motivasi berkurang untuk memulai atau untuk menyelesaikan tugas sehari-hari; dalam kasus ekstrim dapat menyebabkan depresi ringan. Bersama-sama, efek ini kemudian dikenal sebagai "kecelakaan".

Penarikan gejala - mungkin termasuk sakit kepala, lekas marah, ketidakmampuan untuk berkonsentrasi, mengantuk, insomnia dan nyeri di perut, tubuh bagian atas, dan sendi - dapat muncul dalam waktu 12 sampai 24 jam setelah penghentian asupan kafein, puncaknya pada sekitar 48 jam, dan biasanya terakhir dari satu sampai lima hari, yang mewakili waktu yang dibutuhkan untuk jumlah reseptor adenosin di otak untuk kembali ke "normal" level, tidak dipengaruhi oleh konsumsi kafein. Analgesik, seperti aspirin, bisa menghilangkan gejala sakit, seperti yang bisa dosis kecil kafein. Paling efektif adalah kombinasi dari kedua analgesik dan sejumlah kecil kafein.

Ini bukan satu-satunya kasus di mana kafein meningkatkan efektivitas obat. Kafein membuat penghilang rasa sakit 40% lebih efektif dalam mengurangi sakit kepala dan membantu tubuh menyerap obat sakit kepala lebih cepat, membawa bantuan lebih cepat. Untuk alasan ini, banyak over-the-counter obat sakit kepala termasuk kafein dalam rumus mereka. Hal ini juga digunakan dengan ergotamine dalam pengobatan migrain dan sakit kepala cluster serta mengatasi rasa kantuk yang disebabkan oleh antihistamin.

Berlebihan

Dalam jumlah besar, dan khususnya selama periode yang lama, kafein dapat menyebabkan kondisi yang dikenal sebagai''''caffeinism Caffeinism biasanya menggabungkan ketergantungan kafein dengan berbagai kondisi fisik dan mental yang tidak menyenangkan, termasuk kegelisahan, lekas marah, kecemasan, tremulousness,. otot berkedut (hyperreflexia), insomnia, sakit kepala, alkalosis pernapasan, dan jantung berdebar-debar. Selanjutnya, karena kafein meningkatkan produksi asam lambung, penggunaan yang tinggi dari waktu ke waktu dapat menyebabkan tukak lambung, esofagitis erosif, dan penyakit gastroesophageal reflux.

Ada empat kafein akibat gangguan kejiwaan diakui oleh''Manual Diagnostik dan Statistik Gangguan Mental, Edisi Keempat'': intoksikasi kafein, kafein akibat gangguan kecemasan, kafein akibat gangguan tidur, dan kafein-terkait gangguan tidak ditentukan ( NOS).

Efek pada jantung

Kafein mengikat pada reseptor pada permukaan sel-sel otot jantung, yang menyebabkan peningkatan tingkat cAMP dalam sel (dengan memblokir enzim yang mendegradasi cAMP), meniru efek dari epinefrin (yang mengikat ke reseptor pada sel yang mengaktifkan cAMP produksi). cAMP bertindak sebagai "utusan kedua," dan mengaktifkan sejumlah besar protein kinase A (PKA; cAMP-dependent protein kinase). Hal ini memiliki efek keseluruhan meningkatkan laju glikolisis dan meningkatkan jumlah ATP yang tersedia untuk kontraksi otot dan relaksasi. Menurut sebuah studi, kafein dalam bentuk kopi, secara signifikan mengurangi risiko penyakit jantung pada studi epidemiologi. Namun, efek perlindungan hanya ditemukan pada partisipan yang tidak parah hipertensi (misalnya, pasien yang tidak menderita tekanan darah sangat tinggi). Selanjutnya, tidak ada efek perlindungan yang signifikan ditemukan pada partisipan berusia kurang dari 65 tahun atau dalam mortalitas penyakit serebrovaskular bagi mereka yang berusia sama atau lebih dari 65 tahun.

Efek pada anak-anak

Ini adalah mitos umum bahwa asupan kafein berlebihan hasil pertumbuhan terhambat dalam anak-anak, terutama anak-anak muda dan remaja. - Baru-baru, studi ilmiah telah menyangkal dugaan itu. Anak-anak yang ditemukan mengalami efek yang sama dari kafein sebagai orang dewasa.

Namun, anak perusahaan minuman yang mengandung kafein, seperti minuman energi, yang sebagian besar mengandung jumlah kafein yang tinggi, telah dilarang di banyak sekolah di seluruh dunia, karena

efek samping lainnya yang telah diamati pada konsumsi kafein berkepanjangan. Selanjutnya, dalam sebuah studi, kafein Cola telah dikaitkan dengan hiperaktif pada anak-anak.

Kafein asupan selama kehamilan

Meskipun digunakan secara luas dan pandangan konvensional bahwa itu adalah zat yang aman, sebuah penelitian di tahun 2008 menyarankan bahwa wanita hamil yang mengkonsumsi 200 miligram atau lebih kafein per hari memiliki sekitar dua kali risiko keguguran sebagai perempuan yang mengkonsumsi tidak ada. Namun, sebuah penelitian lain 2008 menemukan tidak ada korelasi antara konsumsi keguguran dan kafein. Food Standards Agency Inggris telah merekomendasikan bahwa wanita hamil harus membatasi asupan kafein mereka menjadi kurang dari 200 mg kafein sehari-setara dengan dua cangkir kopi instan atau setengah sampai dua cangkir kopi segar. FSA mencatat bahwa desain dari studi tidak memungkinkan untuk memastikan bahwa perbedaan tersebut karena kafein per se, daripada perbedaan gaya hidup lain yang kemungkinan terkait dengan tingginya tingkat konsumsi kafein, tetapi dinilai saran untuk berhati-hati.

Dr De-Kun Li dari Kaiser Permanente Divisi Penelitian, menulis dalam American Journal of Obstetri dan Ginekologi, menyimpulkan bahwa asupan 200 miligram atau lebih per hari, mewakili dua atau lebih cangkir, "secara signifikan meningkatkan risiko keguguran". Namun, Dr David A. Savitz, seorang profesor di masyarakat dan kedokteran pencegahan di New York Gunung Sinai School of Medicine dan penulis utama studi baru lainnya pada subjek diterbitkan dalam edisi Januari Epidemiologi, tidak menemukan hubungan antara keguguran dan kafein konsumsi.

Beberapa orang memetabolisme kafein lebih lambat daripada populasi umum karena variasi dalam gen sitokrom P450 spesifik, dan ada bukti orang dengan gen ini mungkin berada pada risiko yang lebih tinggi infark miokard ketika jumlah besar mengkonsumsi kopi. Untuk metabolisme cepat, bagaimanapun, kopi tampaknya memiliki efek pencegahan. Metabolisme lambat dan cepat adalah comparably umum di populasi umum, dan ini telah disalahkan untuk variasi luas dalam studi tentang efek kesehatan dari kafein.

Tekanan intraokular dan kafein

Data terakhir telah menyarankan bahwa konsumsi kafein dapat meningkatkan tekanan intraokular. Hal ini mungkin merupakan pertimbangan yang signifikan bagi mereka dengan glaukoma sudut terbuka.