咖啡因是怎么杀死你的

时间:2018-02-20 17:33:41 作者:诉食者 阅读: 5819 点赞: 99 分享: 64

咖啡因是一种植物生物碱,在许多植物中都能够被发现。作为自然杀虫剂,它能使吞食含咖啡因植物的昆虫麻痹。人类最常使用的含咖啡因的植物包括咖啡、茶及一些可可。其他不经常使用的包括一般被用来制茶或能量饮料的巴拉圭冬青和瓜拿纳树。两个咖啡因的别名:马黛因和瓜拿纳因子就是从这两种植物演化而来。

世界上最主要的咖啡因来源是咖啡豆(咖啡树的种子),同时咖啡豆也是咖啡的原料。咖啡中的咖啡因含量极大程度上依赖于咖啡豆的品种和咖啡的制作方法,甚至同一棵树上的咖啡豆中的咖啡因含量都有很大的区别。一般来说一杯咖啡中咖啡因的含量从阿拉伯浓缩咖啡中的40毫克到浓咖啡中的100毫克。深焙咖啡一般比浅焙咖啡的咖啡因含量少,因为烘焙能减少咖啡豆里的咖啡因含量。阿拉伯咖啡的咖啡因含量通常比中果咖啡低。 咖啡也含有痕量的茶碱,但不含可可碱。

茶是另外一个咖啡因的重要来源,每杯茶的咖啡因含量一般只有每杯咖啡的一半,决定于制茶的强度。特定品种的茶,例如红茶和乌龙茶,比其他茶的咖啡因含量高。茶含有少量的可可碱以及比咖啡略高的茶碱。茶的制作对于茶有很大影响,但是茶的颜色几乎不能指示咖啡因的含量。日本绿茶的咖啡因含量就远远低于许多红茶,例如正山小种茶,几乎不含咖啡因。

由可可粉制的巧克力也含有少量的咖啡因。巧克力是一种很弱的兴奋剂,主要归因于其中含有的可可碱和茶碱。一条典型的28克牛奶巧克力与脱咖啡因咖啡的咖啡因含量差不多。

咖啡因也是软饮料中的常见成分,例如可乐,最初就是由可乐果制得。一瓶软饮料中一般含有10毫克至50毫克的咖啡因。能量饮料,例如红牛,每瓶含有80毫克咖啡因。这些饮料中的咖啡因来源于它们所用的原始成分或由脱咖啡因咖啡所得的添加剂,也有是通过化学合成的。瓜拿纳,很多能量饮料的基本成分,含有大量的咖啡因及少量的可可碱。自然存在的缓释赋形剂中含有少量茶碱。

我国把咖啡因列为“精神药品”管制,属于一种毒品。根据《中华人民共和国刑法》第347条,走私、贩卖、运输、制造毒品,无论数量多少,都应当追究刑事责任,予以刑事处罚。按刑法第347条及最高人民法院的解释,涉及“数量大”(200公斤以上)者最高刑罚为死刑,涉及“数量较大”(50公斤以上但不满200公斤)者处7年以上有期徒刑。刑法第348条把非法持有“数量大”或“数量较大”的毒品列为可判处监禁的罪行。

中国台湾地区行政院消保会于2006年8月1日则推行咖啡因分级制度,主要针对台湾主要十一家连锁咖啡店的现煮咖啡,包括浓缩咖啡或其他类型,推动按照红色、黄色、绿色颜色差异标示来提醒消费者每杯咖啡的咖啡因含量。其中红色为200-300毫克或以上、黄色为100-200毫克、绿色为100毫克以下。这项措施不具强制性,但业者多半配合,只是标示方式未必清楚,有些标在菜单上,有些则印制成传单让消费者索取(例如星巴克)。

当人们在清醒状态时(如上午),中枢系统中的腺苷(adenosine)含量很低。随着清醒的时间的增长,腺苷开始在神经元突触积累,并激活腺苷受体(如下图的agonist),从而产生一系列的反应并最终导致困倦。而咖啡因的作用是腺苷受体拮抗剂(antagonist),也就是说咖啡因抢先一步与腺苷受体结合(竞争型拮抗剂,与腺苷受体的结合能力比腺苷强),从而阻止腺苷发挥其应有的作用(即占着茅坑不拉屎)。

此外,咖啡因还有一个副作用,它会间接的改变纹状体(striatum)中的多巴胺(dopamine)受体的活性,并且促进背侧纹状体(dorsal striatum)和伏隔核核部(nucleus accumbens core)内的多巴胺释放。这也就是为什么咖啡因具有一定的成瘾性的原因。

注意上述两个脑区的多巴胺释放与运动控制和奖赏有关。

有研究表明,24小时的睡眠剥夺会导致压力激素(cortisol, epinephrine, and norepinephrine)的显著提高,显然咖啡因并不能抑制这些压力激素增加带来的变化,这也为下文提供了一些铺垫,咖啡因不是万能的,并不能弥补缺失的睡眠。

当通宵(24小时不睡)的时,会发生什么后果?

一、首当其冲的是注意过程(attentional process):相信大家都有过“眼皮打架”的经历,缺觉就会导致这种不可阻挡的微睡眠(micro-sleep)现象,即一小段时间内觉醒水平降低,无法持续维持注意。

在睡眠剥夺领域,通常用psychomotor vigilance test (PVT)来衡量个体的持续性注意(sustained attention),这个任务很简单(如下图,任务持续时间一般为10-20分钟),被试需要在出现数字的时候尽快的反应(按键),正常状态下个体的反应时在200-300 ms之间,超过500会被算做走神(lapse),快于130会被认为是虚报(false alert)。使用这个范式就可以对通宵的后果进行定量测量:1、总体反应时(均值或者中位数)变慢。2、lapse增加。3、更容易疲劳(time on task effect),即任务后半段的反应时显著比前半段长。

已有很多研究表明咖啡因对这三个不良后果均有改善作用(Benitez et al., 2009; Ramakrishnan et al., 2014),而这一改善左右的机理正是因为咖啡因抑制了腺苷系统的活性(动物实验证明腺苷是导致这一损害的原因,Christie, et al. 2007)。然而咖啡因的时效仅有几个小时,而且个体单日服用咖啡因的含量不宜超过300mg,所以试图靠咖啡因来维持一整日的正常生活工作是不太现实的。

二、高级认知过程和执行功能(high-order cognitive process and execute function)

咖啡因可以缓解“通宵”对短时记忆的危害(Wyatt et al., 2004),同时可以减少错误记忆(Diekelmann et al., 2008)。

然而在其它高级认知过程面前,咖啡因就显得苍白无力了。Killgore et al. (2012)发现咖啡因、右旋安非他命(dextroamphetamine)和莫达非尼(modafinil)均对缺觉被试在爱荷华赌博任务(经典的复杂决策任务)中的表现无显著帮助(即使这些药物都提高了被试的持续性注意和降低了主观困倦程度)(Killgore et al., 2012)。此外,在恢复性睡眠之后,被试的表现甚至略好于通宵前(估计是因为学习效应和睡眠巩固记忆效应)。同样的,咖啡因并不能改善通宵对道德判断 (Killgore et al., 2007)、随机数字生成任务 (一种较复杂的执行功能, Gottselig et al., 2006)、以及对幽默的觉知(Killgore et al., 2006)。

而通宵还会导致大脑奖赏系统紊乱,放大奖赏的效价(例如使100元钱看起来更加吸引力了)、降低对风险的辨别能力(更愿意参与赌博)、对负性刺激的反应也更加激烈(Frings, 2012; Gujar et al., 2011)。而由于咖啡因对伏隔核多巴胺的间接作用,可能会放大上述这些后果。

纯化咖啡因的纤维晶体.7 x 11mm.

腺苷受体有很多种(A1、A2A、A2B,A3等),不同受体功能不同。腺苷与A1受体的结合可以减弱神经细胞的活性,降低心率,与A2A受体的结合可以舒张冠状动脉,降低中枢神经系统的多巴胺水平,与A2B受体的结合会导致支气管进气量降低,与A3受体的结合会导致心肌舒张,平滑肌收缩。

咖啡因与腺苷有类似的结构,也可以与腺苷受体结合(称作腺苷的抑制剂),即摄入的咖啡因会占据受体,导致腺苷无法正常发挥作用。所以咖啡因会导致神经细胞维持活性,心率升高(A1受体),多巴胺水平居高不下(A2A),呼吸速率和深度增加(A2B),心肌收缩加强,血液向身体集中,大脑供血减少(A3)。400mg咖啡因即可减少40%的大脑供血。

但是咖啡因在阻隔腺苷与受体结合的同时,人体还会正常分泌腺苷,由于无处可去,所以腺苷会积累起来,在咖啡因代谢掉之后(~4小时),过去4个小时积累的腺苷会占据几乎所有的腺苷受体,使人产生更加疲累的感觉,甚至会诱发焦虑和抑郁。所以可以说,咖啡因相当于把你保持清醒这段时间内的疲劳感暂时存起来,积累到其失效再一起释放。

不过长期少量规律摄入咖啡可以减少心血管疾病的发病率,据称也可以降低某些癌症的发病率(有争议),正常人日摄入量在100~200mg为佳。常见饮料的咖啡因含量:

所以一天喝一杯星巴克的拿铁就够了,没有特殊需求不要多喝。单次摄入超过10g纯咖啡因致死(基本上是指咖啡因片)。

不过不同人体质不同,有人对咖啡因没有任何反应,但也有人对咖啡因过敏,所以以上摄入量因人而异,咖啡因不耐受者需要多加注意。

本期编辑 石头

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