Як вживати кофеїн, щоб поліпшити спортивні результати
Чому людина засинає?
Сучасні наукові дані говорять про те, що на роль фактора сну добре підходить аденозин. Аденозин – рибонуклеозид, що складається з аденіну та рибози [4], – відіграє величезну роль в нашому організмі. Він є компонентом генетичного матеріалу клітин, крім того, входить до складу «енергетичних» з’єднань нашого організму – таких як аденозинтрифосфат (АТФ). Він виконує і ряд інших функцій, але в контексті цієї статті цікавою буде його роль в якості сигнальної молекули з широким фізіологічним ефектом: як в головному мозку, так і за його межами. За свої функції аденозин навіть прозвали signal of life [5] і body’s natural defense [6].
Медикамент «Кофеїн-бензоат натрію»: побічні ефекти
При звичайному застосуванні серед побічних ефектів виділяють: тривожність, збудливість, занепокоєння, тремор і головний біль, помітне посилення рефлексів і безсоння. Якщо препарат раптово скасувати – посилюється гальмування нервової системи, почуття стомлюваності, сонливості, м’язового напруги.
З боку серцево-судинної системи відзначалися: аритмія, серцебиття, тахікардія, підвищений артеріальний тиск, в окремих випадках може бути інфаркт міокарда.
Система ШКТ може відреагувати на препарат нудотою, блювотою, загострення виразкової хвороби, якщо така була в анамнезі.
Також можуть спостерігатися закладеність носа, звикання, яке називають кофеінізм, повна залежність від ліків. При цьому звикання настає досить швидко, в результаті багато хто вже не можуть жити нормально без цього препарату.
Звідки в мозку береться аденозин?
Існує кілька його джерел:
- Гідроліз АТФ [7].
- Результат діяльності клітин глії [1].
- Інші [7].
Але основним постачальником є АТФ. Мозок людини споживає до 25% всієї енергії організму [8]. Отримує він її в основному з аденозинтрифосфату. З абревіатури можна зрозуміти структуру молекули: аденозин і три молекули фосфату. Енергія вивільняється в процесі гідролізу АТФ. В одному з випусків лекцій на «Постнауке» В’ячеслав Дубинін привів хорошу аналогію з цим процесом [9]. Він порівняв гідроліз АТФ з пострілами з пістолета. Є всього три постріли (три можливості отщепить молекули фосфату), і при кожному пострілі вивільняється енергія, яку клітини організму використовують для різних процесів. І після трьох пострілів, як можна здогадатися, залишається лише молекула аденозину. Протягом дня аденозин накопичується, причому як внутрішньоклітинно, так і внеклеточно. Внутрішньоклітинний аденозин виходить з клітини за допомогою спеціальних транспортних систем.
Далі аденозин починає взаємодіяти з аденозиновими рецепторами (рис. 1) [7], [10]. Всього розрізняють чотири типи рецепторів: A1, A2A, A2B, A3. Вони розташовані на нейронах, а також на клітинах інших органів (серця, нирок і ін.). Всі чотири типи об’єднують в суперсімейство рецепторів, сполучених з G-білком , (GPCR) [7], про які на «біомолекул» є багато цікавих статей. Детальніше про 3D-структуру аденозинових рецепторів ви можете почитати в статті «Структури рецепторів GPCR” в скарбничку “» [11]. У кожного з цих рецепторів є свої ліганди (речовини які зв’язуються з рецептором) – агоністи та антагоністи. «Так, а це що таке?» – запитаєте ви. Насправді нічого складного. Агоністи – речовини, які можуть зв’язуватися з рецептором і приводити до певного ефекту (позитивного або негативного). Антагоністи ж можуть тільки зв’язуватися з рецептором, але ні до якого ефекту це не призведе. Тобто, по суті, вони блокують рецептор для зв’язування з агоністом. Що ж є агоністами і антагоністами для аденозинових рецепторів? Насправді багато речовин (якщо зацікавило, то про це можна почитати в [4]), але я буду розглядати два з них: аденозин і кофеїн. Перший є агоністом, а другий – антагоністом аденозинових рецепторів [7], [10].
У конкурсі бере участь ще одна стаття про аденозинових рецепторах: «аденозинові рецептори: історія великого обману» [12]. – Ред.
Малюнок 1. Структура аденозину і механізм його дії. Представлена хімічна формула аденозину, де червоним позначені молекули кисню, а синім – азоту. Як зображено на малюнку, рецептор складається рівно з семи доменів – відмінна риса всіх чотирьох типів аденозинових рецепторів. Рожевий потік відображає ефект аденозину на клітку.
малюнок автора статті
Отже, який вплив надає аденозин, зв’язуючись з рецепторами? Роль аденозину в індукції сну добре вивчена [1], [13-16]. По суті, він викликає у нас сонливість, нехай і з деякими застереженнями, і це дуже цікавий механізм. Клітини мозку довго працюють, накопичується багато аденозину, він зв’язується з аденозиновими рецепторами, і клітини отримують сигнал про те, що пора б «відпочити». Ці процеси дозволяють нейронам НЕ перенапружуватися.
Однак якщо заглибитися, то все складніше. Не всі механізми досі зрозумілі. Взаємодіючи з різними рецепторами, аденозин призводить до різних ефектів. Більш того, є дані про те, що, взаємодіючи з одним і тим же рецептором (наприклад, з A1A) в одній області мозку, аденозин може індукувати сон, а зв’язуючись в інший – пробудження [1].
взаємодія
Неконтрольований прийом препарату призводить до підвищення рівня кофеїну в плазмі крові.
У процесі терапії описуваних речовиною важливо знати, що паралельний прийом кофеїну з «циметидин», «Ципрофлоксацином» і «Норфлоксацином» може привести до уповільнення виведення кофеїну з організму і підвищенню його рівня в плазмі крові. У комбінації з лікарськими препаратами і напоями, що включають в свій склад Caffeine, можлива надмірна стимуляція нервової системи. При одночасному прийомі з речовиною Mexiletini погіршується процес експорту з організму кофеїну. Варто враховувати, що бензоат натрію зменшує дію наркотичних засобів і медичних препаратів, що сприяють настанню сну. Він погіршує абсорбцію елемента К в шлунково-кишковому тракті, а також збільшує вимивання з крові елемента Li з уриною.
Давайте до справи
Як ви думаєте, що спільного у кави, чаю, шоколаду, енергетиків і какао? Всі вони містять кофеїн. Так! Після невеликої передісторії перейду до нього. Кофеїн – хімічна сполука з класу алкалоїдів [17]. Це найбільш широко використовується психостимулирующее речовина [18-22], що володіє рядом фізіологічних і біохімічних ефектів. Кофеїн впливає на нервову, серцево-судинну, дихальну, видільну системи, на компоненти шлунково-кишкового тракту.
Кофеїн міститься в насінні, бобах, листках великої кількості рослин (кави, чаю, какао і ін.). Споживається він в основному у вигляді напоїв (кави, чаю, енергетиків), шоколаду та жуйок, але міститься також і в зубних пастах. В даний час підраховано вміст кофеїну в різних продуктах харчування [23].
До 99% спожитого кофеїну всмоктується в кров за 45 хвилин [24]. У плазмі пік його концентрації настає між 15 і 120 хвилинами після перорального (через порожнину рота) вживання [24].
Як кофеїн впливає на організм людини? Його ефекти залежать від концентрації. У помірних дозах він викликає такі позитивні суб’єктивні ефекти, як прилив енергії, підвищення активності, товариськості, загального самопочуття. У великих дозах може призвести до сильного зростанню артеріального тиску і до інших негативних явищ. Які рекомендації по споживанню кофеїну є? До 400 мг / день – для дорослих, до 300 мг / день для вагітних жінок, до 2,5 мг / кг / день для дітей і підлітків [20].
Практично всі ефекти кофеїну пов’язані з його роллю в якості антагоніста аденозинових рецепторів (рис. 2). Справа в тому, що кофеїн має схожу структуру з аденозином, завдяки чому може зв’язуватися з його рецепторами. Але ніякого стимулюючого або переважної дії на клітини при цьому він не робить. Кофеїн просто блокує рецептори для аденозину. Останній же не реалізує свої ефекти і «художньо тужить від свого горя», як пише Андрій Курпатов (правда, він не зовсім про кофеїн). Цей момент є ключовим для розуміння фізіологічної дії кофеїну. Ніякої енергії він не додає, він просто не дозволяє нейронам отримати сигнал про те, що пора б взяти перерву і відпочити. Людина ж в цей час відчуває неймовірний приплив сил … Але, як можна було здогадатися, уявний. Все це триває приблизно 2,5-4,5 години [24]. Чому саме стільки? Це так зване час напіввиведення , або напіввиведення , – період елімінації половини надійшов в організм речовини. Коли воно закінчується, ефекти цього «напою, що бадьорить» швидко зникають. Аденозин зв’язується з вивільненими від кофеїну рецепторами, і людина знову стомлений і хоче спати.
Малюнок 2. Структура кофеїну і механізм його дії. Представлена хімічна формула кофеїну, де червоним позначені молекули кисню, а синім – азоту. Рожевого потоку, як в попередньому малюнку немає – кофеїн не впливає на клітини, він лише блокує аденозинові рецептор.
малюнок автора статті
Як я писав вище, аденозинові рецептори є не тільки в головному мозку. Вони представлені і в серці, і в нирках. Фізіологічні ефекти кофеїну на діяльність цих органів, можливо, також пояснюються блокуванням аденозинових рецепторів. Якщо аденозин взаємодіє з рецепторами в серці і нирках, це призводить до пригнічення їх діяльності. Якщо ж кофеїн блокує рецептори, то це проявляється як тахікардія (збільшення частоти серцевих скорочень) і поліурія (часте сечовипускання). Ці ефекти, швидше за все, вам знайомі з особистого досвіду.
Останнім часом в науковому середовищі широко обговорюється терапевтичний потенціал кофеїну стосовно таких нейродегенеративних хвороб, як хвороби Альцгеймера, Паркінсона та ін. [25], [26].
Як кофеїн впливає на людину
Вченими проводилися дослідження щодо прийому кофеїну в тих видах спорту, які вимагають підвищеної витривалості. В результаті вдалося з’ясувати, що прийом добавки допомагає спортсменам поліпшити свої спортивні показники. Вважається, що це забезпечують такі ефекти кофеїну:
- стимуляція спалювання жиру з утворенням енергії;
- стимуляція викиду адреналіну, що активує ЦНС і збільшує рівень жирних кислот, які зберігають незайманими запаси м’язового глікогену.
Список всіх корисних ефектів
Зберігаючи цінний глікоген, кофеїн дозволяє людині більш тривалий час працювати і займатися без відчуття втоми. Спортсмен відчуває, що виконав набагато менший обсяг роботи, ніж насправді. Також в цьому допомагає адреналін – гормон, який покращує самопочуття під час виконання вправ. В цьому і полягає користь кофеїну для організму спортсменів. Його головні ефекти:
- збільшення працездатності (в середньому на 22%);
- зняття втоми;
- підвищення витривалості;
- стимуляція сил і рухової активності;
- поліпшення швидкісних і силових показників;
- прискорення спалювання жиру (використовується в якості джерела енергії);
- підвищення швидкості метаболізму.
Варто відзначити, що за дослідженнями кофеїн ніяк не впливає на відчуття голоду, а допомагає саме тим, хто знаходиться в хорошій формі. У відмінно натренованих спортсменів показники дійсно поліпшуються, а у зовсім непідготовлених і нетренованих людей вони практично не змінюються.
Радимо вивчити: Голод: інструкція із застосування. Як з ним впоратися при схудненні ».
Розглядаючи користь і шкоду кофеїну для організму людини, не можна не сказати про зневоднення. Серед спортсменів і просто тих, що худнуть поширена думка, що прийом добавки перед навантаженням сприяє зневоднення. Насправді це не так: всього 470 мл кави (2 чашки), які дозволять поліпшити результати, не володіють обезводжуючим ефектом.
Чи викликає кофеїн залежність?
Якщо слідувати свіжої ISD-11 (International classification of diseases, 11th revision – МКБ-11, Міжнародна класифікація хвороб 11 перегляду) від Всесвітньої організації охорони здоров’я, то так, кофеїнова залежність відноситься до числа ментальних розладів [25]. У DSM-5 (Diagnostic and statistical manual of mental disorders, 5th edition – Діагностичне і статистичне керівництво по психічних розладів, 5 видання) від Американської асоціації психіатрів порушення, пов’язані з вживанням кофеїну, винесені як об’єкт подальших досліджень [28], [29] . Також в DSM-5 для постановки діагнозу «Розлад, пов’язаний з вживання кофеїну» описані діагностичні схеми з дев’ятьма критеріями [29], [30]. Нижче запропоновані три основних:
- Постійні і безуспішні спроби скоротити і контролювати споживання кофеїну.
- Подальше використання кофеїну, незважаючи на знання про наявну фізичної або психологічної проблеми.
- Синдром відміни або використання кофеїну з метою позбавлення від цього синдрому.
Важливо відзначити, що кофеїнова залежність виникає не у всіх людей. Для її розвитку необхідні певні умови (високі дози кофеїну, одночасне вживання різних кофєїнсодержащих продуктів і ін.) [30].
Що таке синдром відміни ? ВООЗ дає наступне визначення: це група симптомів різної кластеризації і ступеня тяжкості, що виникають при припиненні або скороченні вживання психоактивної речовини, яке приймалося неодноразово, як правило, протягом тривалого періоду і / або у великих дозах [31]. Тобто, по суті, це «ломка», вже вибачте за жаргон. Отже, коли людина протягом декількох годин (від 12 годин [22]) не вживає кофеїн, то він починає відчувати такі симптоми (рис. 4):
- головний біль;
- стомлення;
- зниження енергійності;
- зниження уважності;
- сонливість;
- дратівливість;
- проблеми з концентрацією;
- депресивний настрій;
та інші [23].
Малюнок 3. Основні позначення для наступних картинок
малюнок автора статті
Малюнок 4. Механізм формування синдрому відміни при кофеїнової залежності. На зображенні 45 хвилин і 2,5-4,5 години відповідають часу всмоктування кофеїну в кров і часу напіввиведення кофеїну відповідно. 12-24 години відображають середній час, протягом якого людина не споживає кофеїн, що призводить до прояву синдрому відміни.
малюнок автора статті
В інтернеті кофеїн часто називають наркотиком, проте вчені з цього питання не прийшли до єдиного консенсусу. Але можна точно сказати, що кофеїн не робить такого ж впливу на соціальне життя людини, як наркотики за типом опадів [32] або ЛСД [33].
Як приймати кофеїн
В ході лабораторних досліджень вченим вдалося визначити, скільки кофеїну можна приймати в день. Для добре тренованих спортсменів досить приймати по 3-6 мг на 1 кг ваги безпосередньо за 30-60 хвилин до початку тренінгу. Але в реальних умовах дозування може бути вище – спортсмену необхідно відстежувати свою реакцію на певну дозу і порівнювати показники.
Як правильно приймати кофеїн:
- Оптимальний час – за півгодини до тренування, якщо інше не зазначено в інструкції. Майже всі жіросжігателі проявляють свій максимальний ефект при вживанні до початку занять.
- Оптимальне дозування індивідуальна. У тих, хто тільки почав приймати добавку, передозування може спостерігатися вже з 100 мг, а при систематичному вживанні відносно легко переносяться навіть великі дози в 200-400 мг. Кращий варіант – починати приймати з меншої дози та, відстежуючи реакцію, поступово її збільшувати.
Наприклад, MAXLER CAFFEINE рекомендують приймати по 1 таблетці на добу за 1 годину до тренування. В одній таблетці міститься 200 мг кофеїну.
Крім спортпіта можна використовувати кофеїн бензоат натрію з аптеки. В одній таблетці їх 40 і 60 мг відповідно. Бензоат натрію збільшує всмоктуваність активного компонента. Як приймати кофеїну бензоату натрію: схема прийому та ж, що і у випадку зі спортивним харчуванням.
Кофеїн в підготовці до змагань
У міру прийому кофеїну організм розвиває до нього толерантність. Щоб добавка показала максимальний ефект при підготовці до змагань, за кілька днів до них необхідно або дуже сильно знизити дозування кофеїну, або зовсім від нього відмовитися.
В результаті попадання в організм після перерви речовина дасть більш виражений ефект. Для цього перед стартом досить прийняти 50-200 мг кофеїну з енергетичного спортивного напою, наприклад, QNT THERMO BOOSTER. У ньому 30 мг кофеїну на 100 мл, а одна порція становить 700 мл. т. е. 210 мг кофеїну.
Толерантність і залежність – одне й те саме?
Необхідно розмежувати ці два поняття. Якщо залежність означає потребу організму в надходженні кофеїну, то толерантність означає несприйнятливість організму до кофеїну. Що це означає? Це означає, що кофеїн по ряду причин не проявляє свої фізіологічні ефекти.
Як же формується толерантність до кофеїну? Існує ряд концепцій її формування. Яскравим прикладом служить концепція збільшення кількості аденозинових рецепторів у відповідь на тривалий прийом великих доз кофеїну [14], [34]. Як все це відбувається? Дивіться малюнок 5 і читайте текст нижче.
Малюнок 5. Механізм формування толерантності до кофеїну. Картинка відображає послідовне зміна впливу кофеїну на організм. Спочатку кофеїн надає бадьорить, а потім ніяк не вплине на організм в зв’язку з утворенням нових аденозинових рецепторів. Збільшення кількості зафарбованих кіл відображає збільшення кількості аденозину, кофеїну і поліпшення самопочуття. Зменшення кількості зафарбованих кіл відображає зворотні процеси.
малюнок автора статті
В основу візьму один з основних джерел кофеїну – кави. Кофеїнова толерантність характерна для осіб, що вживають каву в великих кількостях і на регулярній основі. Зазвичай це відбувається вранці або в перерві між роботою / навчанням. П’ють його з різних причин: допомагає прокинутися, смачно пахне, додає енергії, або хочеться відчувати себе частиною цієї біжить в мегаполісі натовпу (модно, коротше кажучи). Ну, загалом, випивши каву, людина відчуває себе прямо таки «царем гори». Спати не хочеться, серце починає битися частіше, людина відчуває неймовірний приплив сил, а ще іноді хоче до вбиральні. Механізм тут все той же – блокування аденозинових рецепторів.
Справа в тому, що при хронічному вживанні кофеїну аденозин не може прикріплятися до своїх рецепторів. Організм бачить, що аденозину багато, а значить, йому нікуди чіплятися – мало рецепторів! У відповідь на це в мозку синтезуються нові аденозинові рецептори. Тут-то аденозин успішно з ними взаємодіє, і людина починає відчувати сонливість, стомлення, хоча продовжує пити каву в відносно великих кількостях.
Отже, однієї звичайної дози кофеїну вже не вистачає. Людина починає пити більше. І все йде тим самим шляхом. Спочатку буде допомагати, але потім немає (знову утворюються нові рецептори). Сподіваюся, суть ви вловили.
Фармакологічна дія
Кофеїн – речовина, яке відоме людству вже багато століть, але, незважаючи на це, в світі і зараз продовжують сперечатися про його користь і шкоду. Якщо раніше його можна було отримати, тільки вживаючи чай або каву і деякі інші продукти, то сьогодні вчені навчилися видобувати цей елемент окремо з зерен кави. Якщо кофеїн потрапляє в наш організм, то робить на нього певний вплив, незалежно від того, ця речовина в чистому вигляді, або його невелику кількість в напоях.
Що в підсумку?
Кофеїн – найбільш широко використовується психостимулирующее речовина, що володіє як позитивними, так і негативними ефектами на наш організм, отже до його споживання варто підходити раціонально. Тому коли у вас в черговий раз буде горіти дедлайн, перед тим як випити пару чашок кави або енергетиків, подумайте, може все-таки краще сон? (Це якщо дедлайн згоряє не завтра вранці, тут сам бог велів, звичайно.) Ну а якщо ви п’єте по кілька чашок кави в день, то я сподіваюся, ця стаття стане поштовхом для створення вами нової корисної звички (зменшити споживання кофеїну)!
Для кращого розуміння і закріплення даної інформації я дуже раджу перечитати цю статтю ще раз, перейти на цитовану літературу, подивитися ролики на (наприклад, цей: оригінал англійською і версія в українській перекладі) або роздрукувати мій плакат (рис. 6).
На закінчення хочу подякувати всім людям, які допомагали мені у виявленні та виправленні помилок в цій статті.
Малюнок 6. Вплив кофеїну. Завантажити плакат у форматі pdf можна за цим посиланням.
малюнок автора статті
