Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Почему человек засыпает?

Вопросами сна человечество занимается уже очень давно, но до конца эта тема (как и любая другая) не изучена, хотя и есть ряд неплохих концепций. Пионеры в изучении сна предполагали, что существует фактор сна — вещество, которое накапливается в течение дня и вызывает сонливость [1]. Считается, что первым попытался выделить фактор сна японский физиолог Куниоми Исимори (Kuniomi Ishimori) [2]. Также в числе первых были Рене Лежандр (René Legendre) и Анри Пьерон (Henri Piéron), которые вызывали сон у собак путем введения им субстанции, полученной из мозга других собак, лишенных сна [3].

Современные научные данные говорят о том, что на роль фактора сна хорошо подходит аденозин. Аденозин — рибонуклеозид, состоящий из аденина и рибозы [4], — играет огромную роль в нашем организме. Он является компонентом генетического материала клеток, кроме того, входит в состав «энергетических» соединений нашего организма — таких как аденозинтрифосфат (АТФ). Он выполняет и ряд других функций, но в контексте этой статьи интересной будет его роль в качестве сигнальной молекулы с широким физиологическим эффектом: как в головном мозге, так и за его пределами. За свои функции аденозин даже прозвали signal of life [5] и body’s natural defense [6].

Медикамент «Кофеин-бензоат натрия»: побочные эффекты

При обычном применении среди побочных эффектов выделяют: тревожность, возбудимость, беспокойство, тремор и головные боли, заметное усиление рефлексов и бессонницу. Если препарат внезапно отменить – усиливается торможение нервной системы, чувство утомляемости, сонливости, мышечного напряжения.

Со стороны сердечно-сосудистой системы отмечались: аритмия, сердцебиение, тахикардия, повышенное АД, в отдельных случаях возможен инфаркт миокарда.

Система ЖКТ может отреагировать на препарат тошнотой, рвотой, обостреннием язвенной болезни, если таковая имелась в анамнезе.

Также могут наблюдаться заложенность носа, привыкание, которое называют кофеинизмом, полная зависимость от лекарства. При этом привыкание наступает достаточно быстро, в результате многие уже не могут жить нормально без этого препарата.

Откуда в мозге берется аденозин?

Существует несколько его источников:

  1. Гидролиз АТФ [7].
  2. Результат деятельности клеток глии [1].
  3. Другие [7].

Но основным поставщиком является АТФ. Мозг человека потребляет до 25% всей энергии организма [8]. Получает он ее в основном из аденозинтрифосфата. Из аббревиатуры можно понять структуру молекулы: аденозин и три молекулы фосфата. Энергия высвобождается в процессе гидролиза АТФ. В одном из выпусков лекций на «Постнауке» Вячеслав Дубынин привел хорошую аналогию с этим процессом [9]. Он сравнил гидролиз АТФ с выстрелами из пистолета. Есть всего три выстрела (три возможности отщепить молекулы фосфата), и при каждом выстреле высвобождается энергия, которую клетки организма используют для различных процессов. И после трех выстрелов, как можно догадаться, остается лишь молекула аденозина. В течение дня аденозин накапливается, причем как внутриклеточно, так и внеклеточно. Внутриклеточный аденозин выходит из клетки с помощью специальных транспортных систем.

Далее аденозин начинает взаимодействовать с аденозиновыми рецепторами (рис. 1) [7], [10]. Всего различают четыре типа рецепторов: A1, A2A, A2B, A3. Они расположены на нейронах, а также на клетках других органов (сердца, почек и др.). Все четыре типа объединяют в суперсемейство рецепторов, сопряженных с G-белком, (GPCR) [7], про которые на «Биомолекуле» есть много интересных статей. Подробнее про 3D-структуру аденозиновых рецепторов вы можете почитать в статье «Структуры рецепторов GPCR “в копилку”» [11]. У каждого из этих рецепторов есть свои лиганды (вещества которые связываются с рецептором) — агонисты и антагонисты. «Так, а это что еще такое?» — спросите вы. На самом деле ничего сложного. Агонисты — вещества, которые могут связываться с рецептором и приводить к определенному эффекту (положительному или отрицательному). Антагонисты же могут только связываться с рецептором, но ни к какому эффекту это не приведет. То есть, по сути, они блокируют рецептор для связывания с агонистом. Что же является агонистами и антагонистами для аденозиновых рецепторов? На самом деле многие вещества (если заинтересовало, то об этом можно почитать в [4]), но я буду рассматривать два из них: аденозин и кофеин. Первый является агонистом, а второй — антагонистом аденозиновых рецепторов [7], [10].

В конкурсе участвует еще одна статья об аденозиновых рецепторах: «Аденозиновые рецепторы: история великого обмана» [12]. — Ред.

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Рисунок 1. Структура аденозина и механизм его действия. Представлена химическая формула аденозина, где красным обозначены молекулы кислорода, а синим — азота. Как изображено на рисунке, рецептор состоит ровно из семи доменов — отличительная особенность всех четырех типов аденозиновых рецепторов. Розовый поток отражает эффект аденозина на клетку.

рисунок автора статьи

Итак, какое влияние оказывает аденозин, связываясь с рецепторами? Роль аденозина в индукции сна хорошо изучена [1], [13–16]. По сути, он вызывает у нас сонливость, пусть и с некоторыми оговорками, и это очень интересный механизм. Клетки мозга долго работают, накапливается много аденозина, он связывается с аденозиновыми рецепторами, и клетки получают сигнал о том, что пора бы «отдохнуть». Эти процессы позволяют нейронам не перенапрягаться.

Однако если углубиться, то все сложнее. Не все механизмы до сих пор понятны. Взаимодействуя с разными рецепторами, аденозин приводит к разным эффектам. Более того, имеются данные о том, что, взаимодействуя с одним и тем же рецептором (например, с A1A) в одной области мозга, аденозин может индуцировать сон, а связываясь в другой — пробуждение [1].

Взаимодействие

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Неконтролируемый прием препарата приводит к повышению уровня кофеина в плазме крови.
В процессе терапии описываемым веществом важно знать, что параллельный прием кофеина с «Циметидином», «Ципрофлоксацином» и «Норфлоксацином» может привести к замедленному выведению кофеина из организма и повышению его уровня в плазме крови. В комбинации с лекарственными препаратами и напитками, включающими в свой состав Caffeine, возможна чрезмерная стимуляция нервной системы. При одновременном приеме с веществом Mexiletini ухудшается процесс экспорта из организма кофеина. Стоит учитывать, что бензоат натрия уменьшает действие наркотических средств и медицинских препаратов, способствующих наступлению сна. Он ухудшает абсорбцию элемента К в ЖКТ, а также увеличивает вымывание из крови элемента Li с уриной.

Давайте к делу

Как вы думаете, что общего у кофе, чая, шоколада, энергетиков и какао? Все они содержат кофеин. Да! После небольшой предыстории перейду к нему. Кофеин — химическое соединение из класса алкалоидов [17]. Это наиболее широко используемое психостимулирующее вещество [18–22], обладающее рядом физиологических и биохимических эффектов. Кофеин воздействует на нервную, сердечно-сосудистую, дыхательную, выделительную системы, на компоненты желудочно-кишечного тракта.

Кофеин содержится в семенах, бобах, листьях большого количества растений (кофе, чая, какао и др.). Потребляется он в основном в виде напитков (кофе, чая, энергетиков), шоколада и жвачек, но содержится также и в зубных пастах. В настоящее время подсчитано содержание кофеина в различных продуктах питания [23].

До 99% употребленного кофеина всасывается в кровь за 45 минут [24]. В плазме пик его концентрации наступает между 15 и 120 минутами после перорального (через полость рта) употребления [24].

Как кофеин влияет на организм человека? Его эффекты зависят от концентрации. В умеренных дозах он вызывает такие положительные субъективные эффекты, как прилив энергии, повышение активности, общительности, общего самочувствия. В больших дозах может привести к сильному возрастанию артериального давления и к другим нехорошим явлениям. Какие рекомендации по потреблению кофеина есть? До 400 мг/день — для взрослых, до 300 мг/день для беременных женщин, до 2,5 мг/кг/день для детей и подростков [20].

Практически все эффекты кофеина связаны с его ролью в качестве антагониста аденозиновых рецепторов (рис. 2). Дело в том, что кофеин имеет сходную структуру с аденозином, благодаря чему может связываться с его рецепторами. Но никакого стимулирующего или подавляющего действия на клетки при этом он не оказывает. Кофеин просто блокирует рецепторы для аденозина. Последний же не реализует свои эффекты и «художественно тоскует от своего горя», как пишет Андрей Курпатов (правда, он не совсем про кофеин). Этот момент является ключевым для понимания физиологического действия кофеина. Никакой энергии он не прибавляет, он просто не позволяет нейронам получить сигнал о том, что пора бы взять перерыв и отдохнуть. Человек же в это время чувствует невероятный прилив сил… Но, как можно было догадаться, мнимый. Все это длится примерно 2,5–4,5 часа [24]. Почему именно столько? Это так называемое время полужизни, или полувыведения, — период элиминации половины поступившего в организм вещества. Когда оно истекает, эффекты этого «бодрящего напитка» быстро исчезают. Аденозин связывается с освободившимися от кофеина рецепторами, и человек снова утомлен и хочет спать.

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Рисунок 2. Структура кофеина и механизм его действия. Представлена химическая формула кофеина, где красным обозначены молекулы кислорода, а синим — азота. Розового потока, как в предыдущем рисунке нет — кофеин не оказывает влияния на клетки, он лишь блокирует аденозиновый рецептор.

рисунок автора статьи

Как я писал выше, аденозиновые рецепторы имеются не только в головном мозге. Они представлены и в сердце, и в почках. Физиологические эффекты кофеина на деятельность этих органов, возможно, также объясняются блокированием аденозиновых рецепторов. Если аденозин взаимодействует с рецепторами в сердце и почках, это приводит к ингибированию их деятельности. Если же кофеин блокирует рецепторы, то это проявляется как тахикардия (увеличения частоты сердечных сокращений) и полиурия (учащенное мочеиспускание). Эти эффекты, скорее всего, вам знакомы по личному опыту.

В последнее время в научной среде широко обсуждается терапевтический потенциал кофеина применительно к таким нейродегенеративным болезням, как болезни Альцгеймера, Паркинсона и др. [25], [26].

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Как кофеин воздействует на человека

Учеными проводились исследования относительно приема кофеина в тех видах спорта, которые требуют повышенной выносливости. В результате удалось выяснить, что прием добавки помогает спортсменам улучшить свои спортивные показатели. Считается, что это обеспечивают следующие эффекты кофеина:

  • стимуляция сжигания жира с образованием энергии;
  • стимуляция выброса адреналина, активирующего ЦНС и увеличивающего уровень жирных кислот, которые сохраняют нетронутыми запасы мышечного гликогена.

Список всех полезных эффектов

Сберегая ценный гликоген, кофеин позволяет человеку более длительное время работать и заниматься без ощущения усталости. Спортсмен чувствует, что выполнил гораздо меньший объем работы, чем на самом деле. Также в этом помогает адреналин – гормон, который улучшает самочувствие во время выполнения упражнений. В этом и заключается польза кофеина для организма спортсменов. Его главные эффекты:

  • увеличение работоспособности (в среднем на 22%);
  • снятие усталости;
  • повышение выносливости;
  • стимуляция сил и двигательной активности;
  • улучшение скоростных и силовых показателей;
  • ускорение сжигания жира (используется в качестве источника энергии);
  • повышение скорости метаболизма.

Стоит отметить, что по исследованиям кофеин никак не влияет на чувство голода, а помогает именно тем, кто находится в хорошей форме. У отлично натренированных спортсменов показатели действительно улучшаются, а у совсем неподготовленных и нетренированных людей они практически не меняются.

Советуем изучить: Голод: инструкция по применению. Как с ним справиться при похудении».

Рассматривая пользу и вред кофеина для организма человека, нельзя не сказать об обезвоживании. Среди спортсменов и просто худеющих распространено мнение, что прием добавки перед нагрузкой способствует обезвоживанию. На самом деле это не так: всего 470 мл кофе (2 чашки), которые позволят улучшить результаты, не обладают обезвоживающим эффектом.

Вызывает ли кофеин зависимость?

Если следовать свежей ISD-11 (International classification of diseases, 11th revision — МКБ-11, Международная классификация болезней 11 пересмотра) от Всемирной организации здравоохранения, то да, кофеиновая зависимость относится к числу ментальных расстройств [25]. В DSM-5 (Diagnostic and statistical manual of mental disorders, 5th edition — Диагностическое и статистическое руководство по психическим расстройствам, 5 издание) от Американской ассоциации психиатров нарушения, связанные с употреблением кофеина, вынесены как объект дальнейших исследований [28], [29]. Также в DSM-5 для постановки диагноза «Расстройство, связанное с употребление кофеина» описаны диагностические схемы с девятью критериями [29], [30]. Ниже предложены три основных:

  1. Постоянные и безуспешные попытки сократить и контролировать потребление кофеина.
  2. Дальнейшее использование кофеина, несмотря на знание об имеющейся физической или психологической проблеме.
  3. Синдром отмены или использование кофеина с целью избавление от этого синдрома.

Важно отметить, что кофеиновая зависимость возникает не у всех людей. Для ее развития необходимы определенные условия (высокие дозировки кофеина, одновременное употребление разных кофеинсодержащих продуктов и др.) [30].

Что такое синдром отмены? ВОЗ дает следующее определение: это группа симптомов разной кластеризации и степени тяжести, возникающих при прекращении или сокращении употребления психоактивного вещества, которое принималось неоднократно, обычно в течение длительного периода и/или в больших дозах [31]. То есть, по сути, это «ломка», уж извините за жаргон. Итак, когда человек на протяжении нескольких часов (от 12 часов [22]) не употребляет кофеин, то он начинает испытывать такие симптомы (рис. 4):

  • головная боль;
  • утомление;
  • снижение энергичности;
  • снижение внимательности;
  • сонливость;
  • раздражительность;
  • проблемы с концентрацией;
  • депрессивное настроение;

и другие [23].

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Рисунок 3. Основные обозначения для следующих картинок

рисунок автора статьи

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Рисунок 4. Механизм формирования синдрома отмены при кофеиновой зависимости. На картинке 45 минут и 2,5–4,5 часа соответствуют времени всасывания кофеина в кровь и времени полужизни кофеина соответственно. 12–24 часа отражают среднее время, в течение которого человек не потребляет кофеин, что приводит к проявлению синдрома отмены.

рисунок автора статьи

В интернете кофеин часто называют наркотиком, однако ученые по этому вопросу не пришли к единому консенсусу. Но можно точно сказать, что кофеин не оказывает такого же влияния на социальную жизнь человека, как наркотики по типу опиоидов [32] или ЛСД [33].

Как принимать кофеин

В ходе лабораторных исследований ученым удалось определить, сколько кофеина можно принимать в день. Для хорошо тренированных спортсменов достаточно принимать по 3-6 мг на 1 кг веса непосредственно за 30-60 минут до начала тренинга. Но в реальных условиях дозировка может быть выше – спортсмену необходимо отслеживать свою реакцию на определенную дозу и сравнивать показатели.

Как правильно принимать кофеин:

  1. Оптимальное время – за полчаса до тренировки, если иное не указано в инструкции. Почти все жиросжигатели проявляют свой максимальный эффект при употреблении до начала занятий.
  2. Оптимальная дозировка индивидуальна. У тех, кто только начал принимать добавку, передозировка может наблюдаться уже со 100 мг, а при систематическом употреблении относительно легко переносятся даже большие дозы в 200-400 мг. Лучший вариант – начинать принимать с меньшей дозы и, отслеживая реакцию, постепенно ее увеличивать.

К примеру, MAXLER CAFFEINE рекомендуют принимать по 1 таблетке в сутки за 1 час до тренировки. В одной таблетке содержится 200 мг кофеина.

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Кроме спортпита можно использовать кофеин бензоат натрия из аптеки. В одной таблетке их 40 и 60 мг соответственно. Бензоат натрия увеличивает всасываемость активного компонента. Как принимать кофеина бензоата натрия: схема приема та же, что и в случае со спортивным питанием.

Кофеин в подготовке к соревнованиям

По мере приема кофеина организм развивает к нему толерантность. Чтобы добавка показала максимальный эффект при подготовке к соревнованиям, за несколько дней до них необходимо либо очень сильно снизить дозировку кофеина, или вовсе от него отказаться.

В результате попадания в организм после перерыва вещество даст более выраженный эффект. Для этого перед стартом достаточно принять 50-200 мг кофеина из энергетического спортивного напитка, например, QNT THERMO BOOSTER. В нем 30 мг кофеина на 100 мл, а одна порция составляет 700 мл. т. е. 210 мг кофеина.

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Толерантность и зависимость — одно и то же?

Необходимо разграничить эти два понятия. Если зависимость означает потребность организма в поступлении кофеина, то толерантность означает невосприимчивость организма к кофеину. Что это значит? Это значит, что кофеин по ряду причин не проявляет свои физиологические эффекты.

Как же формируется толерантность к кофеину? Существует ряд концепций ее формирования. Ярким примером служит концепция увеличения количества аденозиновых рецепторов в ответ на длительный прием больших доз кофеина [14], [34]. Как всё это происходит? Смотрите рисунок 5 и читайте текст ниже.

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Рисунок 5. Механизм формирования толерантности к кофеину. Картинка отображает последовательное изменение влияния кофеина на организм. Сначала кофеин оказывает бодрящее действие, а потом никак не воздействует на организм в связи с образованием новых аденозиновых рецепторов. Увеличение количества закрашенных кругов отражает увеличение количества аденозина, кофеина и улучшение самочувствия. Уменьшение количества закрашенных кругов отражает обратные процессы.

рисунок автора статьи

В основу возьму один из основных источников кофеина — кофе. Кофеиновая толерантность характерна для лиц, употребляющих кофе в больших количествах и на регулярной основе. Обычно это происходит утром или в перерыве между работой/учебой. Пьют его по разным причинам: помогает проснуться, вкусно пахнет, придает энергии, или хочется ощущать себя частью этой бегущей в мегаполисе толпы (модно, короче говоря). Ну, в общем, выпив кофе, человек ощущает себя прямо таки «царем горы». Спать не хочется, сердце начинает биться чаще, человек чувствует невероятный прилив сил, а еще иногда хочет в уборную. Механизм здесь все тот же — блокирование аденозиновых рецепторов.

Дело в том, что при хроническом употреблении кофеина аденозин не может прикрепляться к своим рецепторам. Организм видит, что аденозина много, а значит, ему некуда цепляться — мало рецепторов! В ответ на это в мозге синтезируются новые аденозиновые рецепторы. Тут-то аденозин успешно с ними взаимодействует, и человек начинает чувствовать сонливость, утомление, хотя продолжает пить кофе в относительно больших количествах.

Итак, одной обычной дозы кофеина уже не хватает. Человек начинает пить больше. И все идет по тому же пути. Сначала будет помогать, но потом нет (снова образуются новые рецепторы). Надеюсь, суть вы уловили.

Фармакологическое действие

Кофеин – вещество, которое известно человечеству уже много веков, но, несмотря на это, в мире и сейчас продолжают спорить о его пользе и вреде. Если раньше его можно было получить, только употребляя чай или кофе и некоторые другие продукты, то сегодня ученые научились добывать этот элемент отдельно из зерен кофе. Если кофеин попадает в наш организм, то оказывает на него определённое воздействие, вне зависимости от того, это вещество в чистом виде, или его небольшое количество в напитках.

Что в итоге?

Кофеин — наиболее широко используемое психостимулирующее вещество, обладающее как положительными, так и отрицательными эффектами на наш организм, следовательно к его потреблению стоит подходить рационально. Поэтому когда у вас в очередной раз будет гореть дедлайн, перед тем как выпить пару чашек кофе или энергетиков, подумайте, может все-таки лучше сон? (Это если дедлайн сгорает не завтра утром, тут сам бог велел, конечно.) Ну а если вы пьете по нескольку чашек кофе в день, то я надеюсь, эта статья станет толчком для создания вами новой полезной привычки (уменьшить потребление кофеина)!

Для лучшего понимания и закрепления данной информации я очень советую перечитать эту статью еще раз, перейти на цитируемую литературу, посмотреть ролики на YouTube (например, этот: оригинал на английском и версия в русском переводе) или распечатать мой плакат (рис. 6).

В заключение хочу поблагодарить всех людей, которые помогали мне в выявлении и исправлении ошибок в этой статье.

Как употреблять кофеин, чтобы улучшить спортивные результаты

Рисунок 6. Влияние кофеина. Скачать плакат в формате pdf можно по этой ссылке.

рисунок автора статьи

Комментарии 0
Добавить комментарий