咖啡因、安钠咖

咖啡因是一种黄嘌呤生物碱,其他名称有: caffeine、1,3,7-三甲基黄嘌呤、咖啡碱、茶素、马黛因、瓜拿纳因、甲基可可碱、guaranine、methyltheobromine。分子式为C8H10 N4O2·H2O,分子量为212. 2。本药为白色或极微黄绿色、质地轻软而有丝光的针状结晶,无臭、味苦,在干燥空气中易风化。易溶于热水或氯仿,略溶于水、乙醇或丙酮,极微溶于乙醚。存在于咖啡树、茶树、巴拉圭冬青(玛黛茶)及瓜拿纳的果实及叶片,少量的咖啡因也存在于可可树、可乐果及代茶冬青树。存在于瓜拿纳中的咖啡因有时也被称为瓜拿纳因( guaranine),而存在于玛黛茶中的被称为玛黛因( mateine),在茶中的则被称为茶素( theine)。现已在超过60种植物的果实、叶片和种子中发现了咖啡因,在自然界中,它是一种杀虫剂,它能使以这些植物为食的昆虫麻痹因而达到杀虫的效果。

安钠咖学名苯甲酸钠咖啡因,属于中枢神经兴奋剂,在我国被列为第一类精神药品,由苯甲酸钠和咖啡因以近似1∶1的比例配制而成。安钠咖中的咖啡因是造成滥用的主要成分,苯甲酸钠起助溶作用,以帮助人体吸收。地下生产的安钠咖为圆柱形,一个15~30元,多用于烫吸,山西运煤的货车司机吸食较多。烫吸程序如下:一般要用到电烙铁,拿出安钠咖,放在锡箔纸上,把一张崭新的纸币卷成吸管,打开汽车前盖,为电烙铁接上电,1分钟后,烙铁见红,烫在安钠咖上,浓浓的白烟腾起,将吸管凑上就可以吸了。安钠咖可以让司机保持旺盛的精力,在每天长达十几个小时的连续驾驶中,安钠咖一直是货车司机解决疲劳驾驶的“良方”。安钠咖开始流行于20世纪70年代的华北、西北、东北的部分地区,据调查,90年代晋陕煤路上的货车司机至少90%以上都烫过安钠咖。

咖啡因是一种中枢神经兴奋剂,能够暂时驱走睡意并恢复精力。人类食用含咖啡因( caffeine)的食物已有4700多年的历史。尽管人类历史上也曾反复努力限制和减少咖啡因的使用,但现在人们仍广泛食用含咖啡因的食物,有咖啡因成分的咖啡、茶、软饮料及能量饮料十分畅销。每天有规律消耗能产生行为效应剂量的咖啡因已遍及世界各个国家,咖啡因已成为非医疗目的使用最为广泛的精神活性物质。在北美,90%成年人每天都摄入咖啡。咖啡因的主要来源是咖啡豆(咖啡树的种子),咖啡豆也是咖啡的原料。咖啡中的咖啡因含量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40mg到浓咖啡中的100mg。深焙咖啡一般比浅焙咖啡的咖啡因含量少,烘焙能减少咖啡豆里的咖啡因含量。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,这与制茶工艺有关。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因略高的茶碱。茶的制作方法对于咖啡因含量有很大影响,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。

早在石器时代,人类已经开始使用咖啡因。早期的人们发现咀嚼特定植物的种子、树皮或树叶有减轻疲劳和提神的功效。直到很多年以后,人们才发现使用热水泡这些植物能够增加咖啡因的效用。许多文化都有关于远古时期的人们发现这些植物的神话。

咖啡的早期历史十分模糊,不过一个流传广泛的神话能让我们回溯到阿拉伯咖啡的发源地埃塞俄比亚。根据这个神话,一个名叫卡迪的牧羊人发现,当山羊食用了咖啡灌木上的浆果时会变得兴奋异常并且在夜里失眠,山羊也会不断地再次食用该浆果,体验相同的活力。最早有关咖啡的书面记载可能是9世纪波斯医师al-Razi所著的Bunchum。1587年,Malaye Jaziri汇编了一本追溯咖啡历史及合法性争议的书,名叫Umdat al safwa fi hill al-qahwa。在这本书中,Jaziri记录了一个亚丁的伊斯兰教长Jamal-al-Din al-Dhabhani是首先于1454年饮用咖啡的人,15世纪后,也门的苏菲派穆斯林开始有规律的饮用咖啡来保持祈祷时的清醒。16世纪快要结束的时候,在埃及的欧洲居民们记录了咖啡的使用,大概这个时候,咖啡开始在近东广泛使用。咖啡作为一种饮料在17世纪流传到欧洲,最初被称为阿拉伯酒,这段时间,咖啡屋开始增多,最初的咖啡屋是在君士坦丁堡和威尼斯。在英国,第一家咖啡屋开业于1652年,在伦敦Cornhill街圣迈克尔巷。很快咖啡开始在西欧流行并在17和18世纪社会交流中扮演了重要的角色。1819年德国化学家弗里德里希·费迪南·龙格第一次分离得到纯的咖啡因,传说中他之所以这样做,是因为听了歌德的吩咐。现在,每年咖啡因的国际销量已达到120 000吨,这个数字相当于每天每个人消耗一份咖啡饮品,这也使它成为世界最流行的影响精神的物质。

药代动力学

口服、直肠给药或非肠道给药均能迅速吸收,口服后45分钟内被胃和小肠完全吸收,而后迅速到达中枢神经系统,亦可分布在唾液和乳汁中。咖啡因的半衰期在不同个体之间差异极大,和年龄、肝功能、是否怀孕、同时摄入的其他药物,以及肝脏中与咖啡因代谢有关的酶的数量等有关。一个健康成人的咖啡因的半衰期大约是3~4小时,口服避孕药物的女性则延长至5~10小时,在已怀孕的女性体内则大概为9~11小时。当某些个体患有严重的肝脏疾病时,咖啡因会累积,半衰期延长至96小时。婴儿或儿童的咖啡因的半衰期可能大于成年人,在婴儿体内可长达30小时。其他因素则会缩短咖啡因的半衰期,比如吸烟。

咖啡因由肝脏细胞色素P450氧化酶系统氧化成三种不同的二甲基黄嘌呤,这三种二甲基黄嘌呤对身体有不同的作用。副黄嘌呤( 1,7-二甲基黄嘌呤,84%)能够加速脂解,导致血浆中的甘油及自由脂肪酸的含量增加。可可碱( 12%)能够扩张血管,增加尿量。茶碱( 4%)能够舒缓支气管平滑肌,可治疗哮喘。这些化合物进一步代谢,最终通过尿液排泄出体外。

作用机制

咖啡因的作用机制主要包括:阻断腺嘌呤核苷受体;抑制磷酸二酯酶,增加细胞内cAMP水平;抑制细胞内钙的运动与利用。咖啡因还具有提高DA受体的敏感性,阻断苯二氮受体等多种药理学作用,这些作用大多与中枢神经兴奋作用有关。腺嘌呤核苷与其受体结合后可以抑制DA神经元的活性,一般在睡眠时两者结合,因此睡眠时DA神经元活性较低。咖啡因分子与腺嘌呤核苷类似,可以与腺嘌呤核苷受体结合,从而阻止腺嘌呤核苷与其受体结合,DA神经元去抑制,DA分泌增多。

临床作用

一、兴奋中枢神经系统:小剂量( 50~200mg)咖啡因对大脑皮质有选择性兴奋作用,可使人睡意消失,精神振奋,思维敏捷。较大剂量可兴奋延髓呼吸中枢和血管运动中枢,使呼吸加快,血压升高。中毒量时兴奋脊髓,引起动物阵挛性抽搐。咖啡因还能提高运动成绩。在摄取5. 5mg/kg咖啡因之后,在自行车项目中,成绩能够提升29%。一个对经过训练的跑步运动员的实验表明,在摄取9mg/kg咖啡因之后,运动员的直线跑耐久力增加44%,环形跑耐久力增加55%。临床上主要用于治疗中枢抑制状态,解救因急性感染中毒、镇静催眠药、麻醉药、镇痛药、抗组胺药过量引起的呼吸、循环衰竭,可肌注苯甲酸钠咖啡因。

二、对心脏和血管的作用:咖啡因可直接兴奋心脏,扩张血管(冠状血管、肾血管等),还可通过兴奋迷走神经中枢和血管运动中枢间接引起心率稍降,收缩压、舒张压稍升。上述作用与用药时间、剂量和用药史有关。

三、舒张胆道、支气管平滑肌,利尿和刺激胃酸分泌。可增加肾小球的血流量,减少肾小管对钠离子的重吸收,有利尿作用,但远不及利尿剂作用明显。

四、辅助镇痛:咖啡因本身无镇痛作用,但小剂量( 65~130mg)可增强非甾体抗炎止痛药( NSAIDS)的镇痛作用,主要原理是咖啡因可增强内源性NE能镇痛系统的活性,调整疼痛的情绪变化,以及咖啡因阻断腺苷导致的痛觉增敏效应造成的。有研究表明,NSAIDS与咖啡因联合使用后的镇痛强度是单用NSAIDS的1. 37~1. 41倍。故临床上咖啡因常与其他药物合用组成复方制剂用于镇痛,与解热镇痛药配伍用于一般性头痛,与麦角胺配伍治疗偏头痛。还可与溴化物合用(咖溴合剂、巴氏合剂)治疗神经症,使大脑皮质的兴奋、抑制过程恢复平衡。

不良反应有以下几个方面:增加胃酸分泌,消化性溃疡病患者不宜使用。与单胺氧化酶抑制剂类抗抑郁药合用,可出现失眠、过度兴奋。孕妇大量摄入可引起流产、早产,可导致仔鼠先天缺陷、骨骼发育迟缓,应慎用。可使血糖略微升高。

对人类而言,咖啡因是安全的,但是咖啡因对某些动物而言却是有毒的,例如狗、马和鹦鹉等,因为这些动物肝脏分解咖啡因的能力比人类弱很多。咖啡因对蜘蛛有显著影响,远远高于其他药物。

过量使用与依赖

过度兴奋

摄入咖啡因超过250mg (相当于2~3杯煮咖啡),血浆药物浓度达到30μg/ml时,可出现激动、焦虑、不安、失眠、头痛、呕吐、烦躁不安、耳鸣、眼花,并出现盲点或闪烁光,肌肉震颤甚至惊厥,还可出现心动过速和期前收缩,呼吸加快等,尿液内可出现红细胞。

摄入极大剂量的咖啡因会导致死亡。对于实验鼠,咖啡因半数致死量为192mg/kg,其半数致死量取决于体重和个体敏感程度,大概是150~200mg/kg,相当于一个普通成年人在一个有限的时间内摄取140~180杯咖啡。尽管饮用普通咖啡几乎不可能致死,但有由于过量服用咖啡因药丸致死的报告。

对于咖啡因过度兴奋的治疗通常是对症治疗,如果患者的血液咖啡因浓度过高,可腹膜透析、血液透析。

咖啡因焦虑症及睡眠失调

长期过量摄取咖啡因会引起咖啡因焦虑症和咖啡因睡眠失调。咖啡因睡眠失调是指个体有规律的摄取高剂量咖啡因所导致的睡眠紊乱,并且能被临床诊断所发现。对某些个体而言,大剂量咖啡因所致焦虑足够被临床诊断发现,咖啡因焦虑症会以不同形式出现,表现为焦虑,惊恐发作,强迫症甚至是恐惧症。

依赖

咖啡因具有强化剂的作用,可增加使用者体验咖啡因中枢兴奋效应的行为。重复使用咖啡因可引起中枢神经系统的适应性变化,对咖啡因的某些效应出现耐受,对中枢兴奋的耐受性较弱,对利尿和心血管作用的耐受性较强。咖啡因、茶碱和可可碱之间有交叉耐受性。长期使用咖啡因可产生一定程度的精神依赖和身体依赖,精神依赖表现为可产生轻度欣快感,有些人为追求这种欣快感和精神兴奋作用而成为习惯性使用者。长期使用可产生弱身体依赖性,中断使用将出现戒断症状。最频繁报告的戒断症状是头痛,有时很严重。其他症状有瞌睡,打哈欠,对外界感受性降低,疲乏,降低完成工作的驱动力,注意力不集中,满意的感觉消失,降低自信,增加不安情绪,减少合群、友善和交流,视力模糊,焦虑。并感觉浑身不适,一阵冷一阵热,手足沉重,肌肉僵硬疼痛,恶心等。

戒断症状通常在停止饮用咖啡因后12~24小时出现,20~48小时发展到高峰,持续2~7天,偶有持续很长时间。戒断症状的严重程度和发生率与规律维持用量的大小有很大关系。在每天100mg低剂量下长期饮用不会出现戒断症状,而高剂量(每天600mg)使用6~15天就可出现戒断症状。

咖啡因可增加尾核DA递质的释放和强化效应,增加与精神兴奋有关的额叶皮质DA的释放,而不引起伏隔核壳部DA的释放。可卡因、安非他酮等成瘾性强的物质在较低剂量下能增加伏隔核壳部DA的释放和脑葡萄糖的利用率及血流,并能激活有限的几个脑区。而咖啡因在引起伏隔核壳部葡萄糖利用率增加的剂量可同时引起伏隔核心部及脑广泛区域能量代谢的增加。咖啡因的上述中枢作用决定了它导致成瘾的相对危险性是很低的。

咖啡因虽然有成瘾性,可使饮用者形成相对稳定的消耗习惯,坚持相对固定的饮用模式,但人们都避免饮用能够产生精神紧张、焦虑和夜间失眠的剂量,更没有出现连续大剂量使用的行为,每个人对咖啡因的耐受和敏感性有一定限度,个体之间的差异也很大。即使有过量饮用者,减少饮用也相对比较容易。

管制

我国把纯咖啡因列为“第二类精神药品”管制,其生产、供应必须经省级卫生行政部门批准,由县级以上卫生行政部门指定的单位经营。医师处方中的用量不得超过7日常用量,并需存根2年。根据《中华人民共和国刑法》第347条,非法走私、贩卖、运输、制造咖啡因,无论数量多少,属刑事罪行。按刑法第347条及最高人民法院的解释,涉及“数量大”( 200kg咖啡因以上)者最高刑罚为死刑,涉及“数量较大”( 50kg以上但不满200kg咖啡因)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”的咖啡因列为可判处监禁的罪行。

我国台湾省未将咖啡因列为管制药物。根据行政院卫生署食品药品管理局《食品添加物使用范围及限量暨规格标准》,非药用的咖啡因用途限定于食品添加剂中饮料的调味剂,并且必须是源自材料中原料的天然成分而不是以纯咖啡因添加,规定其含量不得超过320mg/kg,否则视为药用。

美国法律中咖啡因不在管制药物之列,其药用和食用都是合法的。美国食品药品监督管理局认为只要饮料中作为食物添加剂的咖啡因含量在200mg/kg以下就是安全的。然而,含有咖啡因的食物和药物都必须在包装上注明咖啡因的含量。

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