Filiżanka ciepłej kawy to niezbędny element porannej rutyny milionów ludzi na całym świecie. W USA około 90 proc. dorosłych osób przyznaje się do regularnego spożywania kawy, jednak ludzie bardzo różnią się pod względem jej konsumpcji. Niektórzy nie wyobrażają sobie bez niej życia, podczas gdy inni w ogóle nie rozumieją, jak można być od niej uzależnionym. Dla niektórych jedna filiżanka kawy nie jest wystarczająca, lub wręcz przeciwnie – jest w stanie utrzymać ich na nogach przez cały dzień. Dlaczego kofeina wpływa na nas w tak odmienny sposób? Odpowiedź po części leży w ludzkich genach. Badania naukowe z zakresu genetyki, które określają między innymi szybkość usuwania kofeiny z organizmu, mogą dostarczyć nam bardzo przydatnych informacji do uzyskania prawidłowej dla Nas dawki. Może również pomóc nam określić, czy faktycznie odniesiemy korzyści z jej stosowania, czy wręcz przeciwnie może nam zaszkodzi. Osoby regularnie pijące kawę rozwijają z czasem pewien poziom tolerancji na kofeinę , który oczywiście po pewnym czasie odstawienia, zanika. Ale jeśli unikają kawy, ponieważ wzmaga ona u nich bezsenność/lub senność, nudności, zaburzenia ze stronu układu pokarmowego lub nerwowego, może to być spowodowane różnicami pojedynczych nukleotydów w ludzkim DNA

Kofeina i jej rozkładana w organizmie

Centralnym organem przemiany materii jest wątrobą, która m.in bierze udział w rozkładzie kofeiny i innych substancji obcych dla organizmu, ogólnie znanych jako ksenobiotyki. Komórki wątroby zawierają grupę enzymów zwanych cytochromem P450 (CYP450), które modyfikują te substancje do postaci, która może być łatwiej i szybciej usunięta z organizmu. Najczęściej odbywa się to poprzez mocz lub żółć. W przypadku kofeiny, chodzi głównie o jeden z enzymów cytochromów o nazwie CYP1A2. Rozkłada on kofeinę na jej trzy metabolity, paraksantynę, teofilinę i teobrominę, które ostatecznie są wydalane z organizmu wraz z moczem. Dodatkowo Gen AHR kontroluje, ile tego enzymu organizm produkuje. Wspólnie te 2 geny wykonują większość pracy w ludzkim organizmie, kontrolując ile i jak długo kofeina krąży w krwiobiegu.

Genetyka, a szybkość rozkładu kofeiny

Wiodący enzym CYP1A2 jest kodowany przez dwa tzw. allele, które można traktować jako dwa warianty genu oznaczane literami A i C (jeden dziedziczony jest po matce, a drugi po ojcu).

  • Badania wykazały, że osoby, które mają wariant allelu AA, szybciej wydalają kofeinę z organizmu i dlatego są uważane za osoby szybko metabolizujące.
  • Natomiast osoby posiadające warianty alleli AC lub CC wydalają kofeinę z organizmu wolniej i są określane jako osoby wolno metabolizujące.

Szybkość wydalania m.in. kofeiny z organizmu związana jest z tzw. biologicznym okresem półtrwania. To czas, w jakim organizm zmniejsza stężenie danej substancji we krwi o 50%. Zwykle ten czas wyrażony jest w godzinach, Średni biologiczny okres półtrwania kofeiny wynosi około 4-6 godzin, jednak ze względu na wspomniane różnice genetyczne, zakres ten może wynosić nawet 1,5-10 godzin. Jeśli więc ktoś ma wariant genetyczny , prowadzący do zmniejszonego metabolizmu kofeiny to jest bardziej prawdopodobne, że spożywa mniej kawy w porównaniu z kimś, kto ma wariant genetyczny, który prowadzi do zwiększonego metabolizmu kofeiny. Innymi słowy, jeśli dana osoba posiada szybki metabolizm – lub też np. pali, co przyspiesza metabolizm – kofeina nie będzie utrzymywać się wystarczająco długo, na tyle aby wpłynąć na ośrodki bodźców w mózgu, co często będzie prowadzić do wypicia kolejnej filiżanki. Jeśli natomiast dana osoba „produkuje” mniej enzymu metabolizującego kofeinę, to wówczas więcej jej będzie krążyć w organizmie przez co czas jej oddziaływania będzie dłuższy.

Inne zbadane geny, a metabolizm kawy

Zupełnie inny zestaw genów ma wpływ na to, jak kofeina wpływa na aktywność mózgu i tzw układ nagrody, a także na skutki uboczne, takie jak lęk, bezsenność czy rozstrój żołądka. Jednym z nich jest gen ADORA2A, który reguluje ekspresje receptorów adenozynowych. Adenozyna spełnia rolę depresanta w centralnym układzie nerwowym, spowalniając jego aktywność i jest jednym z winowajców porannej senności. Blokuje też uwalnianie w mózgu wielu substancji poprawiających samopoczucie, w tym dopaminy. Kofeina konkuruje z adenozyną w wielu rejonach mózgu, tłumiąc depresyjny efekt i zwiększając stan czuwania. Powyższy mechanizm może być jednym z powodów, dla których niektórzy ludzie doświadczają bezsenności nawet po wypiciu kawy wczesnym rankiem.

Również zmiany w genie receptora dopaminy DRD2 mogą wpływać na większe bądź mniejsze upodobania do picia kawy. Z kolei gen ABCG2 , biorący udział w transporcie związków przez barierę krew-mózg, może wpływać na ilość kofeiny docierającej do ośrodkowego układu nerwowego.

Okazuje się także że naukowcy, będący częścią konsorcjum Coffee and Caffeine Genetics Consortium, przeprowadzili badania całego genomu ponad 120 000 osób pochodzenia europejskiego i afroamerykańskiego regularnie pijących kawę i zidentyfikowali dwa nowe geny zaangażowane w metabolizm kofeiny – POR i ABCG2. Odkrycia te sugerują, że ludzie naturalnie modulują spożycie kawy, aby doświadczyć optymalnych efektów wywieranych przez kofeinę, oraz że czynniki genetyczne związane ze zwiększonym spożyciem kawy prawdopodobnie działają poprzez bezpośrednie zwiększenie metabolizmu kofeiny.

Całkowite dzienne spożycie kofeiny

Warto pamiętać, że oprócz kofeiny, kawa może być ulubionym napojem ze względu na swój smak i zapach a za to odpowiada kolejny zestaw czynników, na które wpływają nasze geny. Ważne wiec by uświadomić sobie, że nasze zachowanie związane z zapotrzebowaniem na kofeinę jest w dużej mierze podyktowane tym, jak nasz organizm metabolizuje kofeinę. Jeśli kawa sprawia, że czujemy się pełni energii, jesteśmy wspaniale fizjologicznie pobudzeni i jesteśmy gotowi do bicia rekordów w sporcie i osiągania dobrych wyników na uczelni czy w pracy, to nie musimy się zbytnio przejmować jej spożyciem. Nie należy jednak przesadzać z jej ilością, szczególnie wieczorem. Zalecane jest, aby nie przekraczać całkowitego dziennego zalecanego spożycia ustalonego przez EFSA – 400 mg kofeiny dla osoby o wadze 70 kg (czyli 5,7 mg/kg masy ciała. Natomiast osoby ktore wolniej metabolizują kofeinę i ogólnie są na nią bardziej wrażliwi, zalecane jest zachowanie większej ostrożności i obserwacji swojego organizmu. O ile wartość progowa EFSA powinna być bezpieczna dla wszystkich, to o tyle loteria genetyczna może poddać tę granicę w wątpliwość. Chociażby ze względu na kilka badań, które wykazały pewien związek między wolniejszym metabolizmem kofeiny a wyższym ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych. W przypadku takich osób jest więc oczywiście wskazane spożywanie tylko takiej ilości kofeiny, przy której korzyści z jej spożywania (np. jednoczesne przyjmowanie antyoksydantów zawartych w wysokiej jakości kawie) nadal przeważają nad potencjalnym ryzykiem. Taka ilość, na przykład, odpowiadałaby maksymalnie 1-2 filiżankom kawy dziennie.

 

Źródła:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3381939/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12825092/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16522833/

https://efsa.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.2903/j.efsa.2015.4102

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29509641/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19451835/