Kafein Merkezi Sinir Sistemini Nasıl Etkiliyor?

artplus / iStock

Kafein nedir?

Bazı bitkilerin yaprakları veya meyvelerinden elde edilen kafein, hem beyni hem de vücudu etkileyen doğal bir uyarıcıdır. Kahve, çay, çikolata, enerji içecekleri ve bazı ilaçlarda bulunan kafein, merkezi sinir sistemi üzerinde hızlı bir biçimde etki gösterir. Tüketildikten 5 ila 30 dakika sonra etkileri hissedilmeye başlar. Bu etkiler solunumun hızlanması, kalp atışının artması, zihinsel uyanıklığın ve fiziksel enerjinin yükselmesi olarak sıralanabilir. Etki süresi kişiye göre değişmekle birlikte 12 saate kadar uzayabilir.

Kafein vücutta nasıl emilir?

Kafein vücuda alındıktan sonra mide ve ince bağırsakta hızla emilir. Emilimin ardından karaciğerde sitokrom P450 oksidaz isimli bir enzim sistemi tarafından parçalanır. Bu süreçte üç temel bileşik ortaya çıkar: paraksantin, teobromin ve teofilin. Kafeinin uyarıcı etkisi bu bileşiklere dönüşmeden önce doğrudan kendi formunda gerçekleşir. Yani kişi, kafein tüketiminin ardından kafein bu maddelere dönüşmeden önce uyanıklık ve enerji artışı hisseder.

Kafeinin potansiyel etki mekanizmaları nedir?

Kafeinin sinir sistemi üzerindeki etkileri üç temel biyolojik mekanizmaya dayanır. Beyni (merkezi sinir sistemi) ve vücudun geri kalanını (periferik sinir sistemi) bu üç ana mekanizma yoluyla etkiler. Gelin bu mekanizmaları ayrı ayrı inceleyelim.

Adenozin reseptörlerini bloke etme

En temel mekanizma, kafeinin beyindeki adenozin reseptörlerini bloke etmesidir. Adenozin, beyinde gevşemeyi sağlayan ve uykuyu destekleyen doğal bir kimyasaldır. Kafein, adenozin yerine adenozin reseptörlerine bağlanarak beynin yavaşlama sinyali almasını engeller. Bu da kişinin kendisini daha uyanık, tetikte ve enerjik hissetmesini sağlar. Vücutta dört ana adenozin reseptörü türü bulunur: A1, A2A, A2B ve A3. A1 reseptörleri aşırı heyecanı azaltarak beyin aktivitesini kontrol etmeye yardımcı olurken A2A reseptörleri haz ve motivasyonla ilişkili bir kimyasal olan dopamin ile yakından bağlantılıdır. Kafein özellikle A1 ve A2A reseptörleri üzerinde etkili olur. Kafein, bu reseptörleri bloke ederek beyin aktivitesini artırır ve odaklanma, fiziksel enerji ve ruh hâli üzerinde olumlu etkide bulunur. Kısacası adenozini bloke etme mekanizması, kafeinin insanların uyanık ve tetikte olmalarını sağlayan ana mekanizmadır.

Fosfodiesteraz enzimlerini engelleme

Diğer bir etki mekanizması ise kafeinin fosfodiesterazlar (PDE'ler) olarak adlandırılan enzimleri engellemesidir. Bu enzimler, hücre içi iletişimde görevli olan döngüsel AMP (cAMP) adlı molekülü parçalayarak hücre içindeki sinyallerin düzenlenmesine yardımcı olur. cAMP, hücre içinde önemli talimatları taşıyan bir haberci molekül olarak düşünülebilir. PDE'ler bu molekülü parçaladığında iletilen sinyal zayıflar ve etkisi sona erer. Kafein PDE’leri bloke ederek cAMP düzeylerini geçici olarak artırır; bu durum enerji ve uyanıklık hissini destekler. Ancak yapılan çalışmalar, bu etkinin kafeinin güvenli tüketim sınırı olan 400 mg’ın yaklaşık 2,5 ila 50 katı daha yüksek dozlarında ortaya çıktığını göstermiştir.

İyon kanallarını etkileme

Son olarak kafein, özellikle yüksek dozlarda, kas kasılması, sinir sinyalleri ve hormon salınımı için hayati öneme sahip olan kalsiyum kanalları üzerinde etkili olur. Kafein, döngüsel ADP-riboza duyarlı ryanodin reseptörlerinin kalsiyuma hassasiyetini artırarak kas ve sinir hücreleri de dâhil olmak üzere sarkoplazmik ve endoplazmik retikulumdan hücre içine kalsiyum salınımını tetikler. Böylece kas hücrelerinde depolanan kalsiyum serbest kalır ve bu da kas kasılmasını başlatır.  

Peki kafein nerelerde kullanılır? 

Kafein ve teofilin gibi bileşenleri içeren metilksantin grubu kimyasal maddelerler, tıpta çok şeşitli amaçlarla kullanılır. Örneğin, astım ve bebek apnesi gibi solunum problemlerinin tedavisinde bu maddelerden yararlanılır. Bunun yanı sıra kalp kasını uyarma, idrar üretimini artırma (diüretik etkisi) ve bazı ağrı kesicilerin etkinliğini artırma amacıyla da kullanılır. Kafein ayrıca uyuşukluk, baş ağrısı ve migren tedavisinde  kullanılan birçok ilaçta yer alır. Hatta belirli tıbbi rahatsızlıkların teşhisinde yardımcı bir araç olarak da kullanılmaktadır.

Sözlük:

Nörotransmitter: Nöronlar arasında iletişimi sağlayan kimyasal madde

Kaynaklar:

• https://www.betterhealth.vic.gov.au/health/healthyliving/caffeine
• https://www.healthline.com/health/how-long-does-caffeine-last#how-long-symptoms-last
• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK202230/pdf/Bookshelf_NBK202230.pdf
• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK223808/
• Nehlig, A., Daval, J. L., & Debry, G. (1992). Caffeine and the central nervous system: mechanisms of action, biochemical, metabolic and psychostimulant effects. Brain research reviews, 17(2), 139-170.
• Daly, J. W., & Fredholm, B. B. (2004). Mechanisms of action of caffeine on the nervous system. Coffee, tea, chocolate, and the brain, 2, 1-11.
• Fiani B, Zhu L, Musch BL, Briceno S, Andel R, Sadeq N, Ansari AZ. The Neurophysiology of Caffeine as a Central Nervous System Stimulant and the Resultant Effects on Cognitive Function. Cureus. 2021 May 14;13(5):e15032. doi: 10.7759/cureus.15032. PMID: 34150383; PMCID: PMC8202818.
• Sharma, V. K., Sharma, A., Verma, K. K., Gaur, P. K., Kaushik, R., & Abdali, B. (2023). A comprehensive review on pharmacological potentials of caffeine. Journal of Applied Pharmaceutical Sciences and Research, 6(3), 16-26.
• Newton, R. L. M. H. I., Broughton, L. J., Lind, M. J., Morrison, P. J., Rogers, H. J., & Bradbrook, I. D. (1981). Plasma and salivary pharmacokinetics of caffeine in man. European journal of clinical pharmacology, 21, 45-52.
• Fredholm, B. B., Bättig, K., Holmén, J., Nehlig, A., & Zvartau, E. E. (1999). Actions of caffeine in the brain with special reference to factors that contribute to its widespread use. Pharmacological reviews, 51(1), 83-133.
• Okuro M, Fujiki N, Kotorii N, Ishimaru Y, Sokoloff P, Nishino S. Effects of paraxanthine and caffeine on sleep, locomotor activity, and body temperature in orexin/ataxin-3 transgenic narcoleptic mice. Sleep. 2010 Jul;33(7):930-42. doi: 10.1093/sleep/33.7.930. PMID: 20614853; PMCID: PMC2894435.
• Mitchell, E. S., Slettenaar, M., Vd Meer, N., Transler, C., Jans, L., Quadt, F., & Berry, M. (2011). Differential contributions of theobromine and caffeine on mood, psychomotor performance and blood pressure. Physiology & behavior, 104(5), 816-822.
• Usmani, O. S., Belvisi, M. G., Patel, H. J., Crispino, N., Birrell, M. A., Korbonits, M., ... & Barnes, P. J. (2005). Theobromine inhibits sensory nerve activation and cough. The FASEB journal, 19(2), 1-16.
• Mustard JA. The buzz on caffeine in invertebrates: effects on behavior and molecular mechanisms. Cell Mol Life Sci. 2014 Apr;71(8):1375-82. doi: 10.1007/s00018-013-1497-8. Epub 2013 Oct 26. PMID: 24162934; PMCID: PMC3961528.