Нейрокогнитивные и неврологические эффекты кофе

Изучать влияние кофе на мозг сложно, потому что существует множество различных сортов зерен кофе, различные методы обработки и обжарки, множество способов потребления, различающихся, в первую очередь, по дозировке. В новом исследовании, посвященном кофе, рассмотрены основные компоненты кофе, их потенциальная роль в нейропротекции, нейропластичности, когнитивных процессах и обезболивании [1]. Для обзора были отобрано 109 статей, затрагивающих вопрос влияния кофе на мозг и нейропластичность.

• Кофеин

Наиболее изученным компонентом кофе является кофеин (1,3,7-триметилксантин), который взаимодействует с рецепторами на поверхности синапсов и химическими модуляторами. Кофеин активирует внутриклеточный кальций, одновременно ингибируя аденозиновые и ГАМК-рецепторы. Кофеин оказывает эргогенное действие, повышая физическую выносливость и работоспособность. По этой причине кофеин широко используется спортсменами для повышения работоспособности, но он эффективен только в узком диапазоне – примерно от 3 до 6 мг/кг. Дозы, превышающие 9 мг/кг, не рекомендуются – они не только небезопасны, но и не оказывают никакого полезного эргогенного воздействия.

Эффект кофеина может быть связан с нейропластическими модификациями. При этом, важно отметить, что в большинстве исследований влияния кофеина на нейропластичность использовались дозы, превышающие те, которые обычно потребляют любители кофе.

• Кофеин и аденозин

Для кофеина характерна сложная связь с аденозином, четырьмя аденозиновыми рецепторами (A1, A2A, A2B и A3) и аденозинтрифосфатом. Кофеин и аденозин имеют настолько схожую химическую структуру, что оба вещества связываются с аденозиновыми рецепторами. Кофеин можно считать конкурентным антагонистом аденозина. Аденозин является эндогенным модулятором центральной нервной системы и его высокий уровень служит биомаркером высокой активности нейронов. Аденозин помогает восстановить баланс между потреблением энергии и ее доступностью.

Кофеин и когнитивные функции

О когнитивных преимуществах употребления кофе сообщалось в Three City Study, четырехлетнем популяционном исследовании, проведенном во Франции с участием 4197 женщин и 2820 мужчин [2]. Это одно из немногих исследований, которое выявило половые различия эффекта кофе, в частности, то, что кофе приносит более выраженную пользу женщинам.

У женщин, которые выпивали больше трех чашек кофе в день, вербальная память и зрительно-пространственное восприятие ухудшались значительно медленнее, чем у тех, кто ограничивался одной чашкой или меньше. Однако на мужчин аналогичного эффекта кофе не оказывал. Усиление защитного действия кофеина с возрастом наблюдалось также только у женщин.

Аналогичные результаты были получены в исследовании, проведенном в Португалии с участием 648 участников старше 65 лет [3]. Потребление кофеина в дозе >62 мг/сут было связано со значительно меньшим снижением когнитивных функций, чем в дозе <22 мг/сут, но только у женщин; у мужчин снижение риска было статистически незначительным. Вопрос еще плохо изучен, но есть предположение, что на половую разницу в воздействии кофеина могут влиять эндогенные гормоны.

У грызунов введение кофеина в питьевую воду в концентрации 1 г/л произвело нейропротективный эффект, защищая животных от повреждений головного мозга, использовавшихся как доклинические модели болезни Альцгеймера (БА), диабета, стресса и ювенильных судорог [4].

Кофеин положительно влияет на выполнение простых и сложных задач, но на данный момент нет убедительных доказательств дозозависимой связи между кофеином и улучшением когнитивных функций. Также неясно, улучшает ли регулярное употребление кофеина когнитивные функции в большей степени, чем нерегулярное употребление кофеина.

Кофеин может изменять морфологию мозга. В исследовании, проведенном с участием 45 здоровых молодых женщин в возрасте от 19 до 30 лет, было выявлено, что потребление кофеина (в кофе) связано с увеличением площади гиппокампа головного мозга [5]. Интересно, что этот эффект наблюдался при высоком и низком уровне кофеина, но не при среднем уровне.

• Полифенолы

Большая часть исследований, связанных с кофе, сосредоточена на кофеине. Тем не менее, кофе богат различными компонентами, которые играют определенную роль в его действии, независимо от того, являются ли они дополнительными или синергетическими. К ним относятся полифенолы. Считается, что рацион, богатый полифенолами, улучшает нейропластичность и защищает от нейродегенерации. Полифенолы могут влиять на биохимические реакции в организме и являются одним из наиболее распространенных источников антиоксидантов в пище.

• Хлорогеновая кислота

Кофе как с кофеином, так и без кофеина, богат хлорогеновыми кислотами (от 70 до 350 мг на чашку). Хлорогеновая кислота обладает противовоспалительным, кардиопротекторным, химиопрофилактическим, антидиабетическим действием, а также защищает от ожирения [6, 7]. Несмотря на обнадеживающие результаты доклинических исследований, польза хлорогеновой кислоты для защиты нервных клеток и улучшения работы мозга у людей изучена недостаточно хорошо.

• Кофейная кислота

Несмотря на свое название, кофейная кислота не имеет отношения к кофеину; это особый тип полифенолов. Кофейная кислота обладает мощным антиоксидантным действием, превосходящим действие других компонентов кофе. Доклинические исследования показывают, что кофейная кислота может улучшать когнитивные способности, уменьшать количество атеросклеротических бляшек и улучшать нейрогенез в гиппокампе [8]. В лабораторной модели БА кофейная кислота значительно улучшала способность крыс к обучению и когнитивные функции, одновременно снижая окислительный стресс и воспаление [9].

• Тригонеллин

Несмотря на противовирусную, антибактериальную, противоопухолевую и антигиперлипидемическую активность тригонеллина, он не исследуется так тщательно, как другие компоненты кофе.

В доклинических исследованиях тригонеллин продемонстрировал нейропротекторные эффекты, обусловленные снижением окислительного стресса, ингибированием провоспалительных цитокинов и его способностью регулировать и восстанавливать нейротрофический фактор головного мозга [10].

Исследования in vitro показали, что тригонеллин способен замедлять процесс гликирования, что, возможно, связано с нейропротекцией. Это имеет особое клиническое значение, поскольку конечные продукты гликирования могут способствовать отложению амилоида, что ведет к развитию БА.

• Дитерпены

Кафестол – это вещество из группы дитерпенов. Больше всего его содержится кофе сорта арабика. Особенно много его в нефильтрованном кофе, таком как эспрессо или кофе, приготовленный во френч-прессе. Кахвеол – другой дитерпен, который образуется из кафестола. Исследования показывают, что кахвеол способен защищать митохондрии, “энергетические станции” наших клеток [11].

• Другие вещества

Фенилинданы образуются в процессе обжарки кофе при высоких температурах. Считается, что они ингибируют агрегацию A? и ? белков в мозге, связанных с БА [12].

Эйкозаноил-5-гидрокситриптамид (EHT) – это природное вещество из класса жирных кислот, производное от серотонина, которое содержится в кофейных зернах. Лабораторные эксперименты показали, что EHT предотвращает ослабление когнитивных функций у животных [13].

Кофе и нейродегенеративные состояния

Большая часть доказательств в пользу употребления кофе при определенных состояниях здоровья получена из небольших наблюдательных исследований, а не из рандомизированных контролируемых исследований.

Во всех известных исследованиях связь между употреблением кофе и защитой от определенных нейродегенеративных состояний носит, в лучшем случае, корреляционный, а не причинно-следственный характер. Кроме того, в некоторых случаях нейропротекторное действие заключается в отсрочке появления симптомов, а не в профилактике их появления.

Болезнь Альцгеймера

Эксперименты на животных показывают, что употребление кофеина может замедлить развитие БА. Анализ четырех наблюдательных исследований показал, что потребление кофе обратно пропорционально связано с риском развития БА [14].

Однако все еще необходимы исследования с людьми. Хотя у грызунов и человека кофеин метаболизируется сходными путями, есть все же значительная разница. Метаболизм кофеина в организме человека происходит главным образом путем деметилирования N-3 с образованием параксантина (1,7-диметилксантина), теобромина (3,7-диметилксантина) и теофиллина (1,3-диметилксантин), небольшое количество которого преобразуется в 1,3,7-триметилуровую кислоту. Грызуны усваивают кофеин главным образом путем гидроксилирования C-8 с образованием нескольких триметилпроизводных, в числе которых наиболее заметные – N-1 теобромин и N-7 теофиллин. Учитывая эту метаболическую разницу, напрямую переносить на людей результаты экспериментов на грызунах нельзя.

Систематический обзор и мета-анализ показали, что у людей, выпивающих 1-2 чашки кофе в день и у людей, выпивающих от 2-4 чашки кофе в день, риск развития БА статистически значимо ниже, чем у тех, кто не пьет кофе. Однако у тех, кто пьет более четырех чашек кофе в день, риск развития БА повышен [15].

Болезнь Паркинсона

Хотя кофе считается потенциальным фактором защиты от болезни Паркинсона (БП), роль диеты в профилактике БП в целом остается спорной. Это связано с тем, что, большую роль и играют генетические факторы, микробиота и окружающая среда. Влияние каждого из этих факторов сложно точно оценить.

В обобщенном обзоре 59 уникальных результатов обсервационных и рандомизированных контролируемых исследований сообщалось о “вероятном снижении” заболеваемости БП, связанном как с кофе, так и с кофеином в целом [16]. Определенную роль в нейропротекторных свойствах кофе в отношении БП может играть его способность ингибировать A2A-аденозиновый рецептор.

Исследование “случай-контроль”, в котором приняли участие 1208 человек, не выявило никакой связи между потреблением кофе и подверженностью БП [17]. С другой стороны, недавний метаанализ показал, что потребление кофе, в частности кофеина, может снизить риск развития БП и замедлить ее прогрессирование у тех, кто уже болеет [18]. Исследование, в котором приняли участие 304980 человек, показало, что кофе обладает мягким, но очевидным нейропротекторным действием против  БП [19]. 

По-видимому, кофе оказывает большее влияние на мужчин, чем на женщин, с точки зрения защиты от БП, а у женщин, принимающих заместительную гормональную терапию, нейропротекторный эффект кофе не наблюдается.

Постинсультная деменция

В проспективном когортном исследовании с участием 365682 человек в возрасте от 50 до 74 лет, употребление кофе и/или чая было связано со снижением риска инсульта и деменции, а употребление кофе (только кофе или кофе и чай) было связано со снижением риска развития постинсультной деменции [20]. Употребление двух-трех чашек кофе в день было связано с самым низким уровнем риска развития инсульта и деменции.

Тем не менее, исследование INTERSTROKE (13462 пациента и 13488 в контрольной группе), показало, что употребление пяти или большего количества чашек кофе в день связано с более высоким риском ишемического инсульта и всех других типов инсульта [21]. Напротив, меньшее потребление (четыре или менее чашек) никак не связано с инсультом.

Обезболивающий эффект кофе

Кофеин хорошо зарекомендовал себя как вспомогательный анальгетик, который содержится во многих безрецептурных обезболивающих препаратах. Кофеин повышает биодоступность анальгетиков, таких как ацетаминофен и ибупрофен, что ускоряет наступление обезболивающего действия. Обезболивающее действие кофеина может быть объяснено воздействием на рецепторы аденозина, которые блокируют ноцицептивную передачу сигналов. Кофеин действует как сосудосуживающее средство и может уменьшать воспалительную боль [22].

Перевод: Филиппов Д. С.