Как действует аденозин и почему кофе и чай дают нам бодрость?
Как действует аденозин и почему кофе и чай дают нам бодрость?
Аденозин входит в категорию нуклеозидов, биохимических соединений, которые являются основой наших генетических молекул – РНК и ДНК. Помимо аденозина в эту группу входят цитозин, гуанин, тимин. Но, помимо этого, аденозин входит в состав АДЕНОЗИНТРИФОСФАТА, или АТФ — универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых организмах. АТФ является основным переносчиком и источником энергии в клетке. В процессе метаболизма АТФ и других соединений с нуклеозидами и образуется аденозин. Причем наибольшее количество аденозина образуется в конце дня, когда заканчивается фаза «активное бодрствование», и в это время мы испытываем чувство усталости и сонливости.
Как же это чувство усталости связано с аденозином? В течение дня, в процессе активности нейронов головного мозга для поддержания всех биохимических реакций расщепляется большое количество АТФ. По мере расщепления АТФ и других биохимических реакций образуется аденозин, который накапливается внутри нейронов. Внутриклеточный аденозин через специальный канал попадает наружу в межклеточное пространство, и его концентрация повышается к концу дня. На поверхности мембраны нейронов существуют специальные аденозиновые рецепторы, с которыми аденозин связывается и запускает внутри нейронов каскад реакций, которые приводят к торможению нервной системы и переход человека ко сну.
На разные нейроны аденозин действует по-разному. На нейронах центров активного бодрствования (смотри раздел «Почему для улучшения сна рекомендуют мелатонин и как мелатонин регулирует циркадный цикл?») находятся рецепторы аденозина типа А2, и связь аденозина с этим типом рецептора вызывает торможение активности нейронов. На нейронах центров сна находится другой тип рецепторов – А2А, через которые аденозин, наоборот, активирует активность нейронов сна и выделение тормозящих нервную систему нейромедиаторов, типа гамма аминомасляной кислоты — ГАМК. В сочетании активации рецепторов А2 и А2А приводят к появлению чувства усталости и сонливости.
На протяжении сна нейроны головного мозга восстанавливаются, аденозин выводится из межклеточного пространства, действие аденозина на рецепторы прекращается, после чего нейроны активного бодрствования активируются, нейроны центров сна тормозят свою активность, и мы просыпаемся, свежие, отдохнувшие и полные энергии на целый день.
Но если сна не было, если сон был слишком короткий или тревожный, то аденозин удаляется из головного мозга в малом количестве, все еще действует на рецепторы А2 и А2А и мы утром все равно чувствуем сонливость, «разбитость», и усталость (и хотим остаться дома в кровати, а не идти на работу или по другим безотлагательным по делам).
И что же делает большая половина человечества, когда просыпается, не выспавшись? Конечно, все не выспавшиеся люди заваривают себе крепкий кофе, крепкий чай, или тянуться за тонизирующим напитком типа “Red Bull”. Почему? Потому, что в них находится изрядная доза кофеина.
История потребления кофеина человечеством насчитывает уже тысячи лет. Использование чая началось почти 5 тысяч лет назад в древнем Китае. Потребление кофе в виде напитка началось около 1 тысячи лет назад в арабских странах. И в этих двух цивилизациях потребление кофеина стало неотъемлемой частью их культуры и образа жизни. И чай, и кофе приблизительно в одно и тоже время появились в Европе в 15-м веке и сыграли значительную роль в развитии новых технологий, науки и уровня жизни. Почему? Потому, что до появления в Европе чая и кофе основными напитками в течение дня были пиво и разбавленное вино. Конечно, благодаря присутствию алкоголя и пиво, и вино защищали людей от инфекций микробами. Но подвыпившие работники вовсе не отличались высокой работоспособностью. Наоборот, после алкоголя люди быстро становились сонливыми и делали много ошибок. С появлением напитков с кофеином они мгновенно стали мега популярными, стали открываться множество кафе и чайных. И там люди не только освежались и заряжались энергией от ароматных напитков. В кофейнях зачастую решались сложные вопросы науки, бизнеса, и политики. Поэтому использование чая и кофе внесло свой значительный вклад в развитие прогресса всего современного человечества.
В 19-м веке кофеин был обнаружен, описан, и его роль в активации работы нервной системы была определена. Наконец, в 70-х годах 20-го века ученые определили каким образом кофеин помогает избавится от сонливости и зарядиться энергией.
И как же кофеин пробуждает и заряжает нас? Дело в том, что молекула кофеина по химической структуре сходна с молекулой аденозина.
Поэтому, благодаря этому химическому сходству кофеин также может связываться с рецепторами аденозина на поверхности мембраны нейронов. Однако из-за химических отличий кофеин не может активировать рецепторы аденозина и запустить реакции торможения нейронов активного бодрствования и активации нейронов сна. Кофеин конкурирует с аденозином и не позволяет аденозину вызывать чувство усталости и сонливость. И таким образом кофеин вызывает у нас бодрость и энергичность.
При этом бодрящий эффект кофеина длиться ограниченное время, пока наш организм не выведет его полностью в течении пару часов. Как только кофеин исчезает, аденозин сразу связывается со своим рецептором, активирует его, и опять вызывает чувство усталости и сонливость.
- Легкое засыпание;
- Низкий риск ночных пробуждений;
- Хорошее качество сна с сохранением физиологических природных фаз;
- Пробуждение с ясным сознанием;
- Уменьшение дневной сонливости, повышение дневной активности и работоспособности;
