Кофеин, теин и гуарана это название одного и того же алкалоида пуринового ряда содержащегося в растениях, таких как: кофейное дерево, чай, какао, мате, гуарана, кола и т.д. Он синтезируется растениями для защиты от насекомых, поедающих листья, стебли и зерна, а так же для поощрения насекомых опылителей.
В одной чашке кофе-эспрессо содержится в зависимости от сорта от 60 до 100 миллиграмм кофеина, в чашке чая кофеина содержится от 30 до 70 миллиграмм, в какао от 2 до 20 миллиграмм на чашку, даже в кофе без кофеина все равно есть 2-8 миллиграмма кофеина. Именно благодаря содержанию в напитках этого алкалоида мы и обязаны их психостимулирующим эффектам.
Открыт кофеин был в 1819 году немецким химиком Фердинандом Рунге, но получить его в чистом виде удалось лишь в 1828 году французским химикам-фармацевтам Пьеру Пеллетье и Жозефу Каванту. Годом ранее, в 1827 году, М. Одри (M. Oudry) уже выделил некий алкалоид из чая и назвал его теином, но в 1838 году голландский химик Геррит Мульдер доказал тождественность кофеина и теина. В 1882 году немецкий химик Эмиль Фишер, в последствии Нобелевский лауреат по химии 1902 года, впервые искусственно синтезировал кофеин.
У животных и человека кофеин стимулирует центральную нервную систему, усиливает сердечную деятельность, расслабляет гладкие мышцы (то есть вопреки распространенному заблуждению кофеин не сужает кровеносные сосуды), вызывает повышение кровяного давления (за счет усиления сердечной деятельности) и усиливает мочеотделение.
Это связано с тем, что кофеин блокирует фермент фосфодиэстеразу, разрушающий циклический аденозинмонофосфат - производное АТФ, выполняющего в организме роль вторичного посредника внутриклеточного распространения сигналов некоторых гормонов, которые не могут проходить через клеточную мембрану и в частности адреналина. Таким образом накопление в клетках циклического аденозинмонофосфата приводит к адреналино-подобным эффектам организма.
Кофеин один из самых легкодоступных стимуляторов нервной системы потребляемый более чем 85% населения земного шара.
Научные исследования в этой области.
Интерес к кофеину, как к средству повышающему выносливость, возник после ряда исследований опубликованных в 1978-1980 годах. В 1978 году, велосипедисты, принявшие 330 миллиграмм кофеина (5 мг/кг веса тела) за час до педалирования с интенсивностью 80% от VO2max, смогли крутить педали до полного изнеможения на 19 % дольше (90 минут против 75 минут).
Другое исследование проведенное в 1979 году установило, что после употребления 250 миллиграмм кофеина общее количество работы, выполняемой в течении 2 часов, выросло на 20%. И наконец третье исследование, проведенное в 1980 году, установило, что прием 5 мг/кг кофеина снижает потребление мышечного гликогена на 42% и увеличивает использование мышечных триглицидов на 150% во время 30 минутного педалирования с интенсивностью 70% от VO2max. Позднее, исследований на эту тему было много, да и результаты были противоречивы. Однако уже после 1990 года, появилась масса научных работ, которые доказали – кофеин способен улучшить выносливость.
Последний систематический обзор исследований на эту тему был опубликован в ноябре 2015 года журналом International Journal of Sport Nutrition and Exercise и объединил в себе 619 научных работ в этой области собранных на ресурсах PubMed, Web of Science и SPORTDiscus.
В общей сложности из них было отобрано 9 рандоминизированных контролируемых исследования, в которых приняло участие 135 испытуемых, отвечающих всем необходимым требованиям для научных исследований такого рода.
Кофеин и выносливость.
Все девять отобранных исследования изучали воздействие кофеина на выносливость. Пять из девяти показали улучшение выносливости после приема кофеина по сравнению с исходными показателями тестирования или плацебо. В среднем улучшение производительности составило 24,2 %.
Физиологические механизмы повышения выносливости.
Как мы уже отмечали выше кофеин оказывает мягкий психостимулирующий эффект на центральную нервную систему посредством увеличения производства адреналина, но кроме этого ряд исследований позволяет предположить, что кофеин уменьшает зависимость организма от использования запасов гликогена (на 42%) и способствует увеличению свободной мобилизации жирных кислот. Так в некоторых исследованиях отмечается значительное увеличении окисления внутримышечного жира во время физического упражнения на велоэргометре при приеме дозы кофеина в 5 мг/кг. А при приеме более высоких доз (до 9 мг/кг) снижение нетто гликогенолиза (на 55%) в начале упражнения.
Кофеин и восприятие нагрузки.
Шесть из девяти исследований (количество испытуемых 82 человека) изучили воздействие кофеина на восприятие нагрузки во время тренировок на выносливость. Три плацебо-контролируемых исследования из шести показали снижение восприятия нагрузки. Оценка производилась по так называемой Borg scale или rating of perceived exertion (RPE) - шкале воспринимаемой физической нагрузки. На практике используется два варианта Borg scale 6-20 и 1-10. В связи с тем, что в исследованиях оценка проводилась с использование разных шкал, доказанность полученных данных считается низкая. Тем не менее разница в восприятия боли и усталости у испытуемых после приема кофеина составило от 5,9 до 29 процентов.
Физиологические механизмы снижения восприятия боли и усталости.
Возможным механизмом, посредством которого кофеин может снизить болевые ощущения и улучшить показатели выносливости является увеличение секреции бета-эндорфинов. Установлено, что после принятия дозы кофеина концентрация бета-эндорфинов в плазме крови увеличивается почти в два раза, что приводит к снижению болевых ощущений.
Дозировка.
В зависимости от индивидуальных особенностей дозы оказывающие благоприятное воздействие на производительность у мужчин (70 кг) и женщин (50 кг) колеблются в границах от 2,0-5,5 мг/кг для мужчин и 1,5-4,0 мг/кг для женщин.
При дозах кофеина меньше или равных 3 мг/кг наблюдались минимальные различия в показателях выносливости. Дозы от 3 до 8,1 мг/кг оказывали максимальное воздействие показатели выносливости. Средняя доза количества кофеина в рассматриваемых исследованиях составила 5 мг/кг. Дальнейшее повышение дозы кофеина свыше 9 мг/кг не приводит к дальнейшему повышению производительности.
Индивидуальная изменчивость метаболизма кофеина исключает конкретные рекомендации относительно верхних пределов доз потребления кофеина. К тому же, на некоторых людей кофеин вообще не оказывает никакого воздействия. Причины такого явления пока изучаются.
Время действия.
Исследования показали, что пик улучшения работоспособности наступает примерно через час после приема кофеина. Период полувыведения кофеина из организма сильно зависит от индивидуальных особенностей, но в среднем составляет около 4 часов. Период полного выведения оценивается в 10-12 часов.
Индивидуальная реакция.
Доза, сила и время реакции организма на прием кофеина сильно зависят от индивидуальных особенностей организма испытуемого, а так же присутствия кофеина в ежедневном рационе питания. Эффект использования кофеина в качестве стимулятора менее выражен у потребителей кофеина ( потребление больше или равно 300 мг/сутки) и более выражен у не потребителей кофеина (более или равно 50 мг/сутки). При этом потребление кофеина в границах 150-200 мг/сутки (три чашечки кофе эспрессо) не оказывает значительной разницы на результаты сравнения показателей потребителей и не потребителей кофеина при выполнении исследований.
Побочные или нежелательные эффекты.
В исследованиях включенных в данный обзор не были отмечены какие-либо нежелательные или побочные эффекты вызванные потреблением кофеина. Отмечается, что кофеин может усиливать диурез (мочегонный эффект) в течении ближайших четырех часов после приема в состоянии покоя. Однако это не оказывает негативного воздействия на водно-солевой баланс во время физического усилия. Тем не менее нужно отметить, что кофеин в больших дозах может вызвать у некоторых людей индивидуальные реакции организма такие как: состояния возбуждения, бессонницы, повышение артериального давления, усиленное сердцебиение, аритмию, желудочно-кишечные расстройства и прочее.
Кофеин и обезвоживание.
Несмотря на то, что кофеин обладает способностью усиливать диурез (мочегонный эффект ) многочисленные исследования показывают, что при выполнении физического упражнения нет никакой разницы в общей потери жидкости и потоотделении после приема кофеина. Исследованиями не было отмечено так же никаких существенных различий в объемах мочи после приема кофеина при выполнении физических упражнений и в состоянии покоя. То же касается и изменений объема крови. Таким образом, кофеин не оказывает неблагоприятного воздействия на общий баланс жидкости в организме.
Кофеин это наркотик?
Любое вещество естественного или искусственного происхождения, которое влияет на функционирование центральной нервной системы называется психоактивным веществом. Изменения функционирования центральной нервной системы могут носить как положительный, так и отрицательный характер. Не все психоактивные вещества являются наркотиками, но все наркотики являются психоактивными веществами. Психоактивные вещества, запрещенные законодательством или вызывающие привыкание, в русском языке называются наркотиками.
Кофеин является психоактивным веществом, но при этом не является наркотиком. Согласно классификации ВОЗ кофеин не входит в число психоактивных веществ вызывающих зависимость.
Согласно Международной классификации болезней ВОЗ, так называемому МКБ-10, страница №39-40, «кофеин один из ксантинов (пуриновое основание присутствующее во всех тканях организма), который является легким стимулятором центральной нервной системы, вазодилатором и диуретиком. Острое или хроническое злоупотребление (свыше 500 миллиграмм в день и более) с последующими признаками интоксикации называется кофеинизмом.
Расстройства, связанные с употребление психоактивных веществ, в МБК-10 включают расстройства, вызванные употреблением кофеина, и кофеиновую зависимость («Классификация психических и поведенческих расстройств», рубрика F15 –психостимуляторы и кофеин )…. Профессиональные формулировки (например, “алкоголь и другие наркотические средства”) часто отражают стремление подчеркнуть, что кофеин, табак, алкоголь и другие вещества при распространенном немедицинском использовании так же являются наркотическими средствами в том смысле, что они употребляются (по крайней мере частично) из-за их психоактивного воздействия.“
Правительство Российской Федерации внесло кофеин в перечень « Жизненно необходимых и важнейших лекарственных препаратов».
Кофе или чистый кофеин одинаково воздействуют на организм?
Наиболее цитируемым исследованием попытавшимся ответить на этот вопрос является исследование GRAHAM проведенное в 1998 году. Это исследование показало, что значительное улучшение работоспособности бегунов достигалось только тогда, когда в их организм попадал чистый кофеин, но не тогда когда они принимали перед тренировкой обычный кофе. При чем эта разница не могла быть объяснена разницей содержания кофеина в напитках, так как концентрация кофеина в плазме крови через час после принятия чистого кофеина и кофейного напитка была одинакова.
Graham предположил, что некие другие компоненты содержащиеся в кофе и в частности хлорогеновые кислоты антагонизируют физиологические реакции кофеина. Однако на сегодняшний день окончательного и однозначного ответа по этому вопросу нет.
Кофеин в спортивном питании.
Кофеин активно используется при производстве спортивного питания и его можно найти как в чистой форме (например Guarana Shot или Sponser Activator) так и в качестве одного из компонентов в энергетических гелях. Обычно одна предлагаемая доза-ампула содержит 200 миллиграмм чистого кофеина, что эквивалентно примерно 2,1-3.0 мг/кг. Рекомендации по разовой дозе потребления обычно написаны на упаковке и колеблются в зависимости от веса потребителя от 1 до 2 доз-ампул. Кофеин содержится так же и в энергетических гелях некоторых производителей спортивного питания. Например, энергетический гель Liquid Energy Plus компании Sponser в 70 граммовом тюбе содержит 50 миллиграмм кофеина, а 32 граммовый тюб геля Roctane, производителя спортивного питания GU, содержит кофеина 35 миллиграмм.
Кофеин и допинг.
Международный Олимпийский комитет предписывает допустимый предел кофеина в 12 микрограмм на миллилитр мочи. Таким образом, максимальная доза кофеина колеблется в диапазоне от 9 до 13 мг/кг примерно за час до испытания. Всемирное допинговое агентство WADA на сегодняшний день не считает кофеин запрещенным веществом, но включило его с 2009 года в программу мониторинга. В настоящий момент, Американский колледж спортивной медицины, Олимпийский комитет США и Американская диетическая ассоциация не одобряют применение кофеина в целях повышения выносливости.
Кофеин бег марафон ультра