Исследование проводили медики Научно-исследовательского центра в Юлихе (Германия). Для этого были отобраны 20 молодых мужчин-добровольцев, которым пришлось, напившись кофе, два с половиной часа лежать в трубе так называемого позитронно-эмиссионного томографа.
Для подопытных испытание было не легким: все время они должны были держать голову совершенно неподвижно". При этом дремать участникам исследования не разрешалось. Исследование стало первым, которое позволило нам на живом человеке в реальном времени проследить, где именно и в каких концентрациях кофеин действует на головной мозг.
Исследование проводилось с помощью позитронно-эмиссионной томографии. Этот метод диагностической визуализации дает возможность отслеживать, как распределяются в организме — в частности, в головном мозге — биологически активные соединения, предварительно помеченные позитрон-излучающими радиоактивными изотопами.
В данном случае томография подтвердила давнюю гипотезу, согласно которой кофеин обладает сродством к так называемым аденозиновым рецепторам. Аденозин — вещество, играющее важную роль во многих протекающих в организме биохимических процессах, включая передачу энергии и сигналов. В частности, считается, что аденозин как нейромедиатор участвует в подавлении бодрствования и стимуляции сна.
Если же молекулы кофеина, обладающие значительным структурным сходством с молекулами аденозина, оттесняют последние от рецепторов на мембранах нейронов и сами занимают их место, то тем самым препятствуют наступлению сна, — так ученые представляли себе механизм бодрящего действия кофе.
Томография это вроде бы подтвердила, но одновременно выявила и нечто совершенно неожиданное: оказалось, что биохимический эффект, вызванный кофеином в головном мозге человека, длится от 5 до 6 часов.
"Это нас самих поразило. Дело в том, что биологический период полураспада кофеина, то есть период его полувыведения, гораздо короче. Можно смело исходить из того, что 5-6 часов спустя после потребления кофе никакого кофеина в организме давно уже и в помине нет", — заявил руководитель проекта, профессор Андреас Бауэр.
Исследователь исключает возможность длительного пребывания кофеинового "ключа" в аденозиновом "замке". "Мы все же исходим из того, что кофеин взаимодействует с аденозиновым рецептором по стандартному механизму, то есть эта маленькая молекула кофеина связывается с огромным белком, выполняющим функцию клеточного рецептора, именно по принципу "ключ-замок". Но этот короткий импульс высокой концентрации кофеина, судя по всему, вызывает изменение структуры рецептора, причем измененная структура сохраняется и тогда, когда кофеина уже нет", — пояснил он.
А это приводит к тому, что оригинальный "ключ" — вызывающая сонливость молекула аденозина — некоторое время не подходит к "замку"-рецептору. Но лишь до тех пор, пока этот рецептор не обретет снова исходную структуру. Такова гипотеза профессора Бауэра и его коллег. И эта модель действительно объясняет, почему воздействие кофеина — например, бодрящий эффект — продолжается намного дольше, чем его присутствие в организме.
По словам ученого, уже двух-трех чашек кофе достаточно, чтобы заблокировать половину всех аденозиновых рецепторов в головном мозге. Это очень высокий процент. А потому увеличение количества выпитого кофе дополнительного бодрящего эффекта уже практически не дает, тем более что сам этот эффект длится 5-6 часов.
"Если человек решит с помощью кофе побороть сонливость, потому что ему надо всю ночь работать, то первый кофейник действительно даст нужный эффект. Но от второго, третьего и так далее толку нет: ни бодрости, ни способности сосредоточиться они не прибавят", — добавил профессор.
