Introduceți codul de acces în câmpul formularului de mai jos.

Dacă sunteți abonat Zinio, Nook, Kindle, Apple sau Google Play, puteți introduce codul de acces al site-ului web pentru a obține accesul abonatului. Codul de acces al site-ului dvs. web este situat în colțul din dreapta sus al paginii Cuprins a ediției digitale.

cofeina

Buletin informativ

Înscrieți-vă la newsletter-ul nostru de e-mail pentru cele mai recente știri științifice

Mesaj de invitat de Christina Jayson

Credit foto: Lisa Townley (stânga); Pyogenes Gruffer (dreapta), Flickr. Când profesorul meu de chimie organică mi-a spus că principala componentă moleculară a ciocolatei, teobromina, diferă de cofeină numai prin absența unui grup metil, am fost încântat: aș putea sări peste un pas întreg în metabolismul cofeinei, să evite gustul amar al cafelei și crește-mi consumul de ciocolată. Părea să aibă sens că, pe măsură ce cofeina pe care am băut-o a fost metabolizată prin îndepărtarea grupării metil, cofeina s-ar transforma în teobromină (principalul compus al ciocolatei) (Figura 1). La nivel molecular, o grupare metil este un carbon cu trei hidrogeni atașați. Poate părea simplu, dar o grupare metil face parte integrantă din chimie, biologie și biochimie. De exemplu, grupuri metil suplimentare pot ajuta o moleculă să traverseze bariera hematoencefalică și să pătrundă în creierul nostru - această barieră ne protejează creierul de moleculele străine care se deplasează în sânge și care pot fi dăunătoare [1, 2]. În cazul cofeinei, se dovedește că grupul metil suplimentar de pe moleculă face cafeaua activă în sistemul nostru nervos central și un „stimulator de energie”, în timp ce ciocolata funcționează ca un dulce și stimulator al mușchilor netezi.

Figura 1: În timpul metabolismului cofeinei în organism, grupa metil (evidențiată de caseta galbenă) este îndepărtată din cofeină și este convertită în teobromină (Modificat din Wolf LK, 2013) [9]. Deci, cum acționează aceste două molecule asupra diferitelor părți ale corpului, transformând cafeaua în substanța preferată în fața batoanelor de ciocolată atunci când sezonul de la jumătatea perioadei ajunge? Cofeina este derivată în mare parte din Coffea Arabica, sau boabe de cafea și semințe [3]. Este predominant un stimulant nervos central, deși stimulează și mușchii cardiaci și scheletici și relaxează mușchii netezi. Ciocolata sau teobromina se găsește în produsele din cacao Theobroma sau semințe de plante de cacao (Figura 2). La fel ca cofeina, teobromina este un diuretic; cu toate acestea acționează în principal ca un relaxant al mușchilor netezi și stimulent cardiac [3]. În timp ce acești doi compuși au efecte similare, diferența cheie este că cofeina are un efect asupra sistemului nervos central, iar teobromina afectează cel mai semnificativ mușchiul neted [4]. În studiile comportamentale, aportul de cofeină îmbunătățește vigilența și starea de spirit auto-raportate pe o perioadă de 24 de ore [5]. Teobromina produce efecte pozitive ușoare asupra plăcerii, dar nu afectează atenția sau vigilența în doze moderate comparativ cu cofeina [6].

Figura 2: Ciocolata (stânga) este fabricată din semințe de plante Theobroma cacao sau cacao și conține teobromină (PC: Nic Charalambous). Cafeaua (dreapta) este făcută din Coffea Arabica sau boabe de cafea și semințe și conține cofeină (Photo credit: JIhopgood/Flickr). Dar adevărata diferență în compuși se află la nivel molecular. Atât cafeina, cât și teobromina aparțin familiei chimice a metilxantinei. Aceste substanțe chimice acționează ca stimulente ale sistemului nervos, în special prin legarea de receptorii adenozinici din creier și astfel blocarea adenozinei de legarea la receptori [7]. Legarea adenozinei la receptorii de adenozină reduce în mod normal activitatea neuronală, deci acțiunea antagonică a cofeinei și a teobrominei împiedică reducerea acestei activități (Figura 3). Energia și vigilența crescute pe care le conectăm la consumul masiv de cafea se datorează faptului că cofeina împiedică corpul dumneavoastră să răspundă la semnale care îi spun să încetinească sau să de-stimuleze. Ți-ai simțit vreodată mâinile care se agită necontrolat după prea multe fotografii de espresso?

Figura 3: Moleculele de cafeină (C) concurează cu moleculele de adenozină (A) pentru a se lega de receptorii de adenozină din creier (Schardt, 2012) [10]. Experimentele arată că activitatea cofeinei asupra sistemului nervos este mai puternică decât teobromina [7]. Cofeina și teobromina concurează cu adenozina pentru a se lega de același receptor de adenozină. Studiile au arătat că moleculele de cofeină sunt mai capabile să concureze cu adenozina pentru a lega receptorii adenozinici decât teobromina - cofeina leagă acești receptori cu o afinitate de două până la trei ori mai mare decât teobromina [8]. Pentru a avea acces la diferitele locații ale receptorilor de adenozină din tot corpul, grupul metil suplimentar pe cofeină ajunge să fie util. Deoarece cofeina are trei grupări metil în loc de două ca teobromina, aceasta traversează mai ușor bariera hematoencefalică. La traversarea barierei hematoencefalice, cofeina poate acționa asupra sistemului nervos central. Deci, în timp ce teobromina poate acționa ca stimulant cardiac și relaxant al mușchilor netezi, cofeina - care se mândrește cu grupul său metilic suplimentar - are acces la neuronii sistemului nervos central și, prin urmare, poate spori performanța fizică și crește vigilența.

Credit foto: Chris Swift, Rogers Family Co [11] Acest lucru înseamnă că planul meu de a renunța la cafea pentru ciocolată nu îmi va îmbunătăți vigilența și energia în aceeași măsură. Totuși, răsfățarea cu cafea cu aromă de ciocolată îmi poate oferi toți derivații de cofeină de care am nevoie pentru o zi stimulantă. Referințe citate

Vauzour D, Vafeiadou K, Rodriguez-Mateos A, Rendeiro C și Spencer JPE. Potențialul neuroprotector al flavonoidelor: o multitudine de efecte. Gene Nutr. 2008 3 (3-4): 115–126.

Svenningsson P, Nomikos GG, Fredholm BB. Acțiunea stimulativă și dezvoltarea toleranței la cofeină sunt asociate cu modificări ale expresiei genelor în regiuni specifice ale creierului. J Neurosci 1999. 19 (10): 4011–4022.

Barile FA. Toxicologie clinică: Principii și mecanisme. A 2-a ed. Informa Healthcare Press. 2010. Ch 15, Sypathomimetics. 174-177.

Coleman W. Ciocolată: teobromină și cafeină. J Chem Educ. 2004. 81 (8): 1232

Ruxton C. Impactul cofeinei asupra dispoziției, funcției cognitive, performanței și hidratării: o revizuire a beneficiilor și riscurilor. Nutr Bull 2008. 33: 15-25.

Baggot MJ, Childs E, Hart AB, de Bruin E, Palmer AA, Wilkinson JE, de Wit, H. Psychopharmacology of theobromine la voluntari sănătoși. Psihofarma. 2013. 228 (1): 109-118.

Kuribara H, Asahi T, Tadokoro S. Evaluarea comportamentală a acțiunilor psiho-farmacologice și psihotoxice ale metilxantinelor prin activitate ambulatorie și evitarea discretă la șoareci. J Toxicol Sci. 1992; 17: 81-90.

Daly JW, Butts-Lamb P și Padgett W. Subclasele receptorilor de adenozină din sistemul nervos central: interacțiunea cu cofeina și metilxantinele aferente. Cell Mol Neurobiol. 1983. 1: 69-80.

Lup LK. Salturi de cafeină. Știri Chem & Eng. 2013. 91 (5): 9-12.

Christina Jayson este recent absolventă de biochimie a UCLA și în prezent este doctorat. student la programul Științe biologice și biomedicale de la Harvard.

Cum sarea ne transformă mâncarea și cum ne afectează corpurile

Ciupercile magice extind mințile și avansează într-un domeniu emergent al științei

Care este diferența dintre bicarbonat de sodiu și praf de copt?