Як діє аденозин і чому кава та чай дають нам бадьорість?

Як діє аденозин і чому кава та чай дають нам бадьорість?

Аденозин входить до категорії нуклеозидів, біохімічних сполук, які є основою наших генетичних молекул – РНК та ДНК. Крім аденозину до цієї групи входять цитозин, гуанін, тимін. Але, крім цього, аденозин входить до складу АДЕНОЗИНТРИФОСФАТУ, або АТФ – універсальне джерело енергії для всіх біохімічних процесів, що протікають у живих організмах. АТФ є основним переносником та джерелом енергії в клітині. У процесі метаболізму АТФ та інших сполук з нуклеозидами утворюється аденозин. Причому найбільша кількість аденозину утворюється наприкінці дня, коли закінчується фаза «активне неспання», і в цей час ми відчуваємо втому і сонливість.

Як це почуття втоми пов’язані з аденозином? Протягом дня в процесі активності нейронів головного мозку для підтримки всіх біохімічних реакцій розщеплюється велика кількість АТФ. По мірі розщеплення АТФ та інших біохімічних реакцій утворюється аденозин, що накопичується усередині нейронів. Внутрішньоклітинний аденозин через спеціальний канал потрапляє назовні у міжклітинний простір, і його концентрація підвищується до кінця дня. На поверхні мембрани нейронів існують спеціальні аденозинові рецептори, з якими аденозин зв’язується та запускає всередині нейронів каскад реакцій, що призводять до гальмування нервової системи та перехід людини до сну.

На різні нейрони аденозин діє по-різному. На нейронах центрів активного неспання (див. розділ «Чому для покращення сну рекомендують мелатонін та як мелатонін регулює циркадний цикл?») знаходяться рецептори аденозину типу А2, і зв’язок аденозину з цим типом рецептора викликає гальмування активності нейронів. На нейронах центрів сну знаходиться інший тип рецепторів – А2А, через які аденозин, навпаки, активує активність нейронів сну і виділення нейромедіаторів, що гальмують нервову систему, типу гама аміномасляної кислоти – ГАМК. В поєднанні активації рецепторів А2 та А2А призводять до появи почуття втоми та сонливості.

Протягом сну нейрони головного мозку відновлюються, аденозин виводиться з міжклітинного простору, дія аденозину на рецептори припиняється, після чого нейрони активного неспання активуються, нейрони центрів сну гальмують свою активність, і ми прокидаємося свіжі, відпочилі, та повні енергії на цілий день. Але якщо сну не було, якщо сон був занадто короткий або тривожний, то аденозин видаляється з головного мозку в малій кількості, все ще продовжує діяти на рецептори А2 і А2А, і ми вранці все одно відчуваємо сонливість, «розбитість» і втому (і хочемо залишитися вдома в ліжку, а не йти на роботу або за іншими невідкладними у справами). І що ж робить більша половина людства, коли прокидається, не виспавшись? Звичайно, всі люди, що не виспалися, заварюють собі міцну каву, міцний чай, або тягнутися за тонізуючим напоєм типу “Red Bull”. Чому? Тому що в них перебуває неабияка доза кофеїну. Історія споживання кофеїну людством налічує вже тисячі років. Використання чаю розпочалося майже 5 тисяч років тому у стародавньому Китаї. Споживання кави у вигляді напою почалося близько тисячі років тому в арабських країнах. І в цих двох цивілізаціях споживання кофеїну стало невід’ємною частиною їхньої культури та способу життя. І чай, і кава приблизно одночасно з’явилися в Європі в 15-му столітті і відіграли значну роль у розвитку нових технологій, науки і рівня життя. Чому? Тому що до появи в Європі чаю та кави основними напоями протягом дня були пиво та розбавлене вино. Звичайно, завдяки присутності алкоголю і пиво, і вино захищали людей від інфекцій мікробами. Але напідпитку працівники зовсім не відрізнялися високою працездатністю. Навпаки, після алкоголю люди швидко ставали сонливими та робили багато помилок. З появою напоїв з кофеїном вони миттєво стали мега популярними, стали відкриватися безліч кафе та чайних. І там люди не лише освіжалися та заряджалися енергією від ароматних напоїв. У кав’ярнях найчастіше вирішувалися складні питання науки, бізнесу та політики. Тому використання чаю та кави зробило свій значний внесок у розвиток прогресу всього сучасного людства. У 19 столітті кофеїн був виявлений, описаний, і його роль в активації роботи нервової системи була визначена. Нарешті, в 70-х роках 20-го століття вчені визначили, яким чином кофеїн допомагає позбутися сонливості і зарядитися енергією.

І як же кофеїн будить і заряджає нас? Справа в тому, що молекула кофеїну за хімічною структурою подібна до молекули аденозину.

Тому, завдяки цій хімічній подібності, кофеїн також може зв’язуватися з рецепторами аденозину на поверхні мембрани нейронів. Однак через хімічні відмінності кофеїн не може активувати рецептори аденозину та запустити реакції гальмування нейронів активного неспання та активації нейронів сну. Кофеїн конкурує з аденозином і не дозволяє аденозину викликати почуття втоми та сонливість. І таким чином кофеїн викликає у нас почуття бадьорісті та енергійності.

При цьому підбадьорливий ефект кофеїну триває обмежений час, поки наш організм не виведе його повністю протягом декількох годин. Як тільки кофеїн зникає, аденозин відразу зв’язується зі своїм рецептором, активує його, і знову викликає відчуття втоми та сонливість.