За последнее столетие о кофе написано так много, что невозможно избежать повторений. Однако популярная литература о кофе изобилует полуправдой или даже фиктивными фактами, которые, впрочем, мы не считаем нашим долгом развенчивать.

Легенда гласит, что возбуждающие свойства кофеина были открыты случайно неким безымянным пастухом, который заметил, что его стадо коз особенно беспокоится по ночам после употребления определенного сорта растущего неподалеку растения. Так ли это и когда это произошло в первый раз, установить трудно, и нельзя исключить, что кофе не раз открывали и затем забывали на протяжении тысячелетий.

В последнее время все больше внимания получает представление о том, что развитие нашей цивилизации обязано в значительной степени именно употреблению разнообразных психостимулирующих веществ, включая, естественно, кофе. Перерывы на кофе повысили производительность труда, что не осталось незамеченным и помогло некоторым проницательным капиталистам сколотить состояние, а сам факт более эффективной работы привел к ускорению темпа развития экономики. Можно только догадываться, сколько гениальных изобретений человечества было сделано в поздние часы или во время бессонницы из-за чрезмерного употребления кофеина.

Наиболее популярным является представление, что кофеин возбуждает мозг посредством блокировки определенного типа аденозиновых рецепторов. Аденозин — это один из продуктов распада аденозинтрифосфата (АТФ); он образуется в особенно больших количествах, когда клетки метаболически активны и концентрация АТФ в них намного выше, чем уровень аденозина. Поэтому распад небольшого количества АТФ приводит к относительно значимому повышению аденозина в клетке. Другое важное свойство аденозина заключается в том, что он не является классическим нейропередатчиком, в том смысле, что он не накапливается в синаптических везикулах как прочие нейромедиаторы, такие как глутамат или норадреналин, и в ответ на возбуждение нейрона не выделяется в межсинаптическую щель для передачи нервного импульса. Вместо этого аденозин производится клетками и выходит, по мере его образования, во внеклеточное пространство путем диффузии, где связывается с рецепторами, экспрессированными на тех же самых клетках и на расположенных поблизости. Этот тип влияния биологически активных веществ называется паракринным. Аденозин просто не успевает распространиться на значительное расстояние! Он активно метаболизируется путем дальнейшего распада, например, ферментом деаминазой, или же захватывается клетками для синтеза АТФ. Тот же аденозин, успевающий связаться с рецепторами, оказывает в основном ингибирующее (тормозящее) влияние, что проявляется в снижении возбудимости нейронов и определяется как нейромодулирующие свойство. И кстати, те вещества, которые регулируют ответы нейронов на всевозможные стимулы, обычно называются нейромодуляторами.

Роль аденозина и его рецепторов в реакциях, возникающих под воздействием активирующего действия кофеина, можно проверить экспериментально. Например, путем нокаутирования гена, кодирующего аденозиновые рецепторы, что в некоторых случаях изменяет реакцию на кофеин. Обратите внимание: такие эксперименты могут ввести в заблуждение и привести к неправильным заключениям, если не учитывать возможные компенсаторные изменения, которые возникают в ответ на собственно нокаутирование рецепторов. Однако многим из нас доводилось слышать признания коллег, друзей и родственников, утверждающих, что кофеин на них не действует или, наоборот, дает особенно сильный эффект. Частично такая индивидуальная реакция может объясняться генетическими различиями — полиморфизмами — аденозиновых рецепторов или ферментов, ответственных за метаболизм аденозина. Важно, что субъективное представление об измененной чувствительности к кофеину может подтверждаться объективными наблюдениями — как кофеин влияет на «архитектуру» сна и характеристики ЭЭГ в определенных его стадиях.

«Слепой метод» исследования особенно важен в подобных экспериментах. Он позволяет исключить возможность эффекта плацебо, наблюдаемый при уверенности, что напиток содержит кофеин, даже если его там нет. Эффект плацебо — это не просто «биологический шум», как иногда принято считать, а весьма реальное и совершено удивительное явление, которое можно и нужно изучать беспристрастно. Американские ученые Даниел Мерман и Вэйн Джонас предложили семиотический подход к проблеме эффекта плацебо, концептуализировав его с точки зрения «значения» или «смысла» . Кофеин имеет «смысл» для нас как возбуждающий напиток, что всем известно. Не это ли вызывает нашу реакцию на него, по крайней мере, частично?

Так на что и как влияет кофеин в процессе подготовки ко сну и самого сна? На молекулярном и клеточном уровнях эффект кофеина хорошо изучен. Однако мы постоянно напоминаем: сон — явление более высокого порядка. Любые попытки объяснить то, как кофеин влияет на сон, неизбежно приводят к «проблеме Франкенштейна» . Иными словами, чтобы объяснить действие кофеина с позиций редукционизма, который является краеугольным камнем современной науки, основанной на эмпирическом подходе, нам приходится отдельно рассматривать уровни организации или отделы мозга, которые являются частями единого целого.

В соответствии с аденозиновой теорией сна, предложенной в своей начальной формулировке около полувека назад, уровень аденозина (точнее, темпы его образования) постепенно увеличивается в течение бодрствования пропорционально его продолжительности, что отражает степень депривации сна или необходимости в его компенсации. В поддержку этой теории, все еще весьма популярной, существуют некоторые свидетельства. Например, были сделаны измерения аденозина путем микродиализа, а недавно — с помощью еще более чувствительных методов, которые показали повышение уровня аденозина после депривации сна. Экспериментальные доказательства снижения медленноволновой активности на ЭЭГ при употреблении кофеина отражают повышение общей возбудимости мозга, в то время как локальное или системное влияние аденозина или иных веществ, которые стимулируют его рецепторы, может способствовать или наступлению сна, или увеличению медленных волн.

Но вызывает ли это физиологический сон? Ответа пока нет. Дозировка, безусловно, имеет значение, и как было показано в экспериментах на лабораторных животных, чрезмерная стимуляция аденозиновых рецепторов может вызывать снижение метаболизма, вплоть до состояния глубокого анабиоза, подобного зимней спячке. Кстати, снижение темпов обмена веществ — довольно распространенная реакция организма на вещества, которые принято считать влияющими в первую очередь на мозг, настроение и сознание, включая седативные вещества или нейролептики, такие как хлорпромазин. Не следует ли серьезно обратить на это внимание в будущих исследованиях?

Подводя итог влиянию кофеина мы должны признать, что на настоящий момент точно не установлено, где именно и как конкретно кофеин возбуждает наш мозг и, естественно, не только мозг, или где именно действует аденозин, чтобы сон вызывать. Данные и их интерпретация — это не одно и то же. Аденозиновые рецепторы можно найти практически в любой области мозга (и организма), и мы пока просто не в состоянии изучать его эффекты везде и одновременно. Вызывает ли кофе нормальное физиологическое бодрствование или активно подавляет сон, приводя попросту к бессоннице? Или же он замедляет процесс накопления усталости, либо просто «обманывает» мозг, приводя к ложному ощущению бодрости на фоне неумолимо растущего утомления и долгого сна, за который придется рано или поздно заплатить сполна? А может быть, всё вместе?

В следующем посте выдержка из главы книжки "Сон под микроскопом" о снотворных препаратах.