カフェインの仕組み

カフェインとは何ですか?

カフェインは、トリメチルキサンチンと呼ばれる天然に存在する化学興奮剤です。その化学式は C8H10N4O2 です (分子構造のイメージについては を参照)。これは麻薬であり、実際には、アンフェタミン、コカイン、ヘロインなどの悪名高い麻薬と多くの特徴を共有しています。次の数ページで詳しく説明しますが、カフェインは他の薬物と同じ生化学的メカニズムを使用して脳機能を刺激します。エスプレッソを飲みすぎた後で頭が高鳴っていると感じたら、それは想像力ではありません。 。

純粋な形では、カフェインは白色の結晶性粉末であり、非常に苦い味がします。心臓を刺激するのに医学的に有用であり、また、軽い利尿薬としても機能し、尿の生成を増加させて体液を排出します。

カフェインは何百年もの間、世界文化に不可欠な部分を占めてきました。アフリカの民間伝承では、コーヒーの活力を与える特性の発見は西暦 800 年頃とされており、ヨーロッパとアジアの記述では、コーヒーと紅茶が 1400 年代には地元の主食であったことが示されています。コーヒーは、コーヒー栽培地域から遠く離れた社会にとっては珍しい贅沢品と見なされることも多かったものの、他のカフェインを含む植物から作られた食べ物や飲み物は、有史以前から人類の医療および栄養兵器の一部であった可能性があります。

今日、カフェインは何世代にもわたって使われてきたように、「エネルギーのブースト」や注意力の高まりをもたらすために使用されています。多くの元学生は、決勝戦に向けて詰め込み中、眠気を覚ますために濃いコーヒーやカフェイン錠剤を使用したことを覚えています。同様に、長距離ドライブのドライバーは、目的地まで進むためにカップホルダーにエナジードリンクやコンビニのコーヒーを入れることがよくあります。

ただし、カフェインには、中毒を引き起こす能力など、より強力な薬物といくつかの特性が共通していることを忘れないでください。多くの人は、一日の始まりに一杯のコーヒー（そしてそのカフェインの力による活性化）がなければ、朝は活動できないと感じています。カフェインの影響は違法薬物の影響よりもはるかに穏やかかもしれませんが、薬物を食事やライフスタイルの大部分を占めている人にとって、カフェインの習慣をやめるのは難しい場合があります。

カフェインは他の多くの薬物とは異なり、私たちが食べたり飲んだりするものに豊富に含まれています。この記事を読んで、世界のカフェインのほとんどを含む食品について学び、カフェイン摂取が世界文化の一部となっているさまざまな方法を発見してください。

食事中のカフェイン

カフェインはコーヒー豆、茶葉、カカオ豆など多くの植物に自然に存在するため、幅広い食品に含まれています。カフェインは、さまざまな飲料を含む他の多くの食品にも添加されています。たとえば、コカ・コーラはもともとコーラナッツ抽出物で作られていましたが、これには自然にカフェインが含まれており、この飲料の初期のファンが切望していた風味と話題の主な源でした（ただし、飲料の初期の配合に含まれていたコカインは確かにその風味を高めるのに役立ちました）渇望）。

現在、コーラには人工香料が使用されており、製造過程でカフェインが添加されることもよくあります。典型的なカフェイン入り炭酸飲料 (コーラ、ペプシ、マウンテンデュー、ドクターペッパーなど) には、12 オンス (355 ミリリットル) 缶あたり 35 ～ 55 ミリグラムのカフェインが含まれています。 Vault や Jolt などの製品は、ソーダとして販売される製品に含まれるカフェインの量に関する FDA の公式制限値、つまり 12 オンス (355 ミリリットル) 缶あたり 71 ミリグラムをギリギリで突破しています。

高濃度のカフェインと砂糖やその他の刺激物を混ぜたエナジードリンクは、カフェイン入り飲料の比較的新しいトレンドです。彼らは自らをソーダと呼ばないことでFDAの制限を回避している。レッドブルやロックスターなどの人気の飲み物には、それぞれ8.3オンス（245ミリリットル）と8オンス（236ミリリットル）の1回分あたり約80ミリグラムのカフェインが含まれている。

カフェインは多くの人気のある食品にも含まれています。多くの人はチョコレートをカフェインが豊富な食品と考えていますが、実際にはチョコレートバーに含まれるカフェインの量は、バーに含まれるカカオバター、カカオ固形物、砂糖、香料、増量剤のブレンドによって大きく異なります。 50グラムのチョコレートバーには3～63ミリグラムのカフェインが含まれている可能性があります。チョコレートミルクとホットココアはほとんどが牛乳または水であるため、平均して含まれるカフェインの量ははるかに少なく、1 回分 5 オンス (150 ミリリットル) あたり 8 ミリグラム未満です。

そして、カフェインと非常に密接に関係している醸造飲料である紅茶とコーヒーがあります。これらのドリンクの 1 杯分を製造するために使用されるコーヒー豆または茶葉の抽出プロセスと種類はカフェイン濃度に影響を与える可能性がありますが、どちらも強力なエナジードリンクよりも多くのカフェインを含む可能性があります。たとえば、5 オンス (147 ミリリットル) のコーヒーには最大 150 ミリグラムのカフェインが含まれる可能性があり、同じ一杯の紅茶には 80 ミリグラムものカフェインが含まれる可能性があります 。これらの分量を大局的に考えると、スターバックスやコンビニエンス ストアでコーヒーを買ったり、自宅やオフィスでマグカップでコーヒーを飲んだりする場合、12 オンス、14 オンス、または 20 オンスの容器でコーヒーを消費している可能性があります。通常の摂取量に基づいて、おおよそのカフェイン摂取量を計算できます。

次に、カフェインの医療用途のいくつかを見ていきます。

カフェインの薬用用途

カフェインは代謝を促進するために多くの減量薬に含まれています。しかし、カフェインが重要な医療用途に役立つ状況は他にも数多くあります。

クエン酸処理されたカフェイン（クエン酸カリウムまたはナトリウムで処理）は、未熟児の呼吸を助ける可能性があります。手術後に呼吸困難に苦しむ幼い子供たちも、カフェインによる治療から恩恵を受ける可能性があります。

成人の場合、カフェインは他の薬の服用を開始するために使用されることがあります。アスピリンやアセトアミノフェンの有効性を高め、群発頭痛や片頭痛の治療にエルゴタミンと呼ばれる薬と一緒に使用されます。研究によると、次のセクションで説明するように、血管を収縮させて血流を収縮させるカフェインの能力が、これらの影響を引き起こす役割を果たしている可能性があることが示唆されています。

過去 30 年間にカフェインとコーヒーに関する 19,000 件を超える研究が行われており、そのほとんどは人体に対する薬物の正確な影響を明らかにすることを目的としています。最も徹底した徹底的な研究の 1 つはハーバード大学によって行われ、18 年間にわたって 126,000 人が参加しました。

ハーバード大学の研究結果は驚くべきものに思えるかもしれません。コーヒーを 1 日に 1 ～ 3 杯飲む人は、飲まない人に比べて糖尿病にかかる可能性が最大 9% 低いことが示されています。 1日に6杯以上のコーヒーを飲んだ被験者の場合、男性は糖尿病にかかる可能性が54パーセント、女性は30パーセント減少した[出典：キルヒハイマー]。

カフェインの利点に関する研究については後ほど詳しく説明しますが、今のところ重要なのは、ほとんどのアメリカ人が、意図的かどうかにかかわらず、自己治療の手段としてカフェインの大部分を摂取しているということです。たとえば、元気を取り戻したいときにコーヒーを飲んだり、長い一日の終わりにエネルギードリンクを飲んだりすると、多くの飲酒者はFDAが推奨する1日あたりの薬の使用量の上限を超えてしまいます。この種の摂取が体にどのような影響を与えるかを考えると、カフェインはその作用を理解する上で重要な薬物です。カフェインが体と脳にどのような影響を与えるかについては、次のページで詳しく説明しています。

カフェインとアデノシン

なぜこれほど多くの人がカフェインを過剰に摂取するのでしょうか?なぜカフェインで目が覚めるのですか？一言で言えば、すべては 2 つの言葉にかかっています。それは「脳の化学」です。

「睡眠のしくみ」の記事では、アデノシンの作用について詳しく説明されています。高度な科学のように聞こえますが、実際は非常に単純です。アデノシンが脳内で生成されると、アデノシン受容体に結合します。この結合により、神経細胞の活動が遅くなり、眠気を引き起こします。脳では、これにより血管が拡張され、睡眠中により多くの酸素がその臓器に取り込まれる可能性が高くなります。

神経細胞にとって、カフェインはアデノシンのように見えます。カフェインはアデノシン受容体に結合します。ただし、カフェインはアデノシンのように細胞の活動を遅くしません。その結果、カフェインがアデノシンが通常結合するすべての受容体を取り込んでしまうため、細胞はアデノシンを識別できなくなります。アデノシンの効果により神経細胞の速度が低下するのではなく、速度が上がります。また、カフェインは脳の血管を広げるアデノシンの能力を阻害するため、脳の血管を収縮させます。アナシンなどの一部の頭痛薬にカフェインが含まれているのはこの効果のためです。脳の血管を収縮させることで血管性頭痛を止めることができます。

カフェインの脳への影響は、ニューロンの発火の増加を引き起こします。下垂体はこの活動を感知し、何らかの緊急事態が発生しているに違いないと考え、副腎にアドレナリン（エピネフリン）を生成するように指示するホルモンを放出します。アドレナリンは「 戦うか逃げるか」ホルモンであり、身体にさまざまな影響を与えます。

これは、コーヒーを大量に飲んだ後に手が冷たくなり、筋肉が緊張し、興奮し、心臓の鼓動が速くなる理由を説明します。

カフェインの影響を受ける神経伝達物質はアデノシンだけではありません。この薬が体内のもう一つの重要な化学物質であるドーパミンにどのような影響を与えるかについては、以下をお読みください。

カフェインとドーパミン

ドーパミンは、脳の特定の部分にある快楽中枢を活性化する神経伝達物質です。ヘロインとコカインは、ドーパミンの再吸収速度を遅くすることでドーパミンのレベルを操作します。カフェインも同様にドーパミンレベルを増加させます。効果はヘロインよりもはるかに弱いですが、メカニズムは同じです。研究者らは、このドーパミンとの関係がカフェイン中毒の一因となっているのではないかと考えています。

特に睡眠時間が短く、活動的な状態を維持する必要がある場合、体が短期的にカフェインを好む理由がわかります。カフェインはアデノシンの受信をブロックするので、注意力が高まります。アドレナリンをシステムに注入してブーストを与えます。そしてドーパミンの生成を操作して気分を良くします。

しかし、カフェインは長期的には問題の悪循環を引き起こす可能性があります。たとえば、カフェインによって引き起こされるアドレナリンが切れると、疲労感やうつ病に直面します。コーヒーやエナジードリンクをもう一杯飲むと、アドレナリンが再び分泌されますが、体が緊急事態に陥り、一日中ビクビクしたりイライラしたりするのは、あまり健康的ではありません。

カフェインに関する最も重要な長期的な問題は、睡眠への影響です。体内のカフェインの半減期は約6時間です。つまり、午後 3 時に 200 ミリグラムのカフェインを含む大きなカップのコーヒーを飲むと、午後 9 時には体内に約 100 ミリグラムのカフェインが残ることになります。カフェインの影響を受けるアデノシンの受容は睡眠にとって重要であり、特に深い眠りに。たっぷりのコーヒーを飲んだ後は数時間は眠れるかもしれませんが、体は深い睡眠の恩恵を享受できない可能性があります。

睡眠不足はすぐに増えてしまいます。次の日は気分が悪くなるので、ベッドから起きたらすぐにカフェインが必要になります。そのサイクルが毎日続きます。このサイクルに入ると、避けられない悪影響を先延ばしするために薬を摂取し続けなければなりません。やめようとすると疲れて憂鬱になり、脳の血管が拡張して頭が割れるような頭痛と闘うことになります。これらの悪影響は、カフェイン中毒者を薬物に戻すのに十分な場合があります 。

しかし、カフェインは一方的な薬物ではありません。カフェインが実際に健康を改善するいくつかの方法について学びましょう。

カフェインの健康上の利点

カフェインは、健康的なライフスタイルを送りたいと願う人々にとって、長い間「してはいけないこと」のリストに載っていました。医師らは、カフェインが神経系に悪影響を及ぼし、不安、ストレス、食欲を増大させるという実績のほか、睡眠の質への悪影響を指摘した。しかし、最近の研究では、コーヒーとカフェインが実際にいくつかの重要な医学的利点を提供する可能性があることを示唆しています。

前述した 19,000 以上の研究を覚えていますか?これらの研究により、カフェインが人体に与えると考えられるさまざまなプラスの効果が明らかになりました。

研究では、カフェインが喘息の治療、頭痛の停止、気分の高揚、さらには虫歯の予防にも有益であることも示唆されています。

これらの発見の一部はコーヒー豆の他の健康上の特性と関係がある可能性がありますが、ほとんどはカフェインに直接関係している可能性があります。研究者たちは、カフェイン誘導体を含むパーキンソン病の治療薬も開発しています。

さらなる研究により、この一般的に消費される薬の潜在的な利点が明らかになってきています。フロリダ州タンパのバード・アルツハイマー研究所による研究では、カフェインを注射された実験用マウスがアルツハイマー病の発症から保護されることが示された。注射は、この病気にかかった人の症状を軽減するのにも役立ちました。この研究結果により、医師らは、1日最大5杯のコーヒーが人間に対して同様のプラスの効果をもたらす可能性があると考えるようになった。

また、ラトガース大学での 2007 年の研究では、毎日のカフェイン摂取と定期的な運動を組み合わせると、マウスの前がん性皮膚細胞の破壊が増加する可能性があることが示唆されました。繰り返しになりますが、この発見はまだ人体でテストされていませんが、同様の効果があることが示唆されています。

こうした最近の発見にもかかわらず、ほとんどの医師は依然としてカフェイン摂取に関しては節度を推奨しています。これらの研究は、朝の一杯のジョーの価値を支持する人々に希望を与えますが、カフェイン使用の長期的な影響を判断するにはまだ長い道のりがあります。