Исследования на добровольцах показали, что кофеин способен повышать продукцию окиси азота в эндотелии сосудов и вызывать их расширение у человека [8]. Однако, преобладающий краткосрочный эффект кофеина на кровеносные сосуды является сосудосуживающим за счет повышения уровня норадреналина и адреналина в крови. Интересно отметить, что у людей регулярно употребляющих кофе, сердечно-сосудистая система становится менее чувствительна к сосудосуживающим эффектам этого стимулятора по сравнению с теми, кто употребляет этот напиток время от времени. Возможно адаптация кровеносных сосудов к кофеину при длительном и регулярном употреблении кофе обьясняет отсутствие способности кофе повышать артериальное давление у любителей этого напитка [9].
Кафестол и кахвеол
Содержащиеся в зернах кофе кафестол и кахвеол относятся к классу дитерпенов и практически полностью связаны с ненасыщенными жирными кислотами. Эти вещества придают кофе вкус горечи и содержатся в большом количестве в нефильтрованном кофе, однако в процессе фильтрования практически полностью удаляются из напитка. Научные данные указывают на то, что кафестол и кахвеол способны активировать ферменты печени, участвующие в инактивации токсических веществ, поступающих в организм человека с пищей, а также устранять вредное влияние высокореактивных метаболитов кислорода, образующихся в процессе энергетического обмена веществ [10]. Однако, эти компоненты кофе также способны повышать уровень холестерина в крови, поэтому людям с нарушенным обменом липидов употребление нефильтрованного кофе не рекомендуется.
Тригонеллин
N-метилникотиновая кислота, известная как тригонеллин, содержится в зеленых кофейных зернах, и при их обжарке почти полностью превращается в никотиновую кислоту. В экспериментах на животных обнаружено, что тригонеллин может снижать уровень глюкозы и инсулина в крови крыс с ожирением и диабетом, тем самым замедляя развитие этого метаболического заболевания [11]. Кроме того, этот компонент кофе обладает способностью нормализовать уровни холестерина и триглицеридов в экспериментальной модели диабета за счет снижения активности ферментов печени, участвующих в синтезе жирных кислот и метаболизме глюкозы [12]. Важным свойством тригонеллина является его способность повышать синтез ферментов, участвующих в нейтрализации высокореактивных форм кислорода, и ослаблять развитие окислительного стресса в ткани поджелудочной железы, тем самым замедляя развитие диабета [13]. Способность тригонеллина быстро снижать уровень глюкозы в крови была также обнаружена у мужчин с ожирением, однако этот эффект был кратковременным. Возможно, что природное сочетание тригонеллина и хлорогеновых кислот, обнаруженое в кофе, может обьяснить сниженный риск развития диабета 2-го типа у людей, регулярно употребляющих умеренное количество кофе [14].
Меланоидины
Меланоидины образуются в процессе обжарки кофейных зерен и являются высокомолекулярными полимерами коричневого цвета, состоящими из химических соединений аминокислот и сахаров. Человек, употребляющий умеренное количество кофе, в среднем получает 0.5-1 грамм меланоидинов в день. Научные данные указывают на то, что эти компоненты кофе обладают антиоксидантной активностью и способны снижать окисление липидов. Благодаря своему высокому молекулярному весу, меланоидины могут выполнять функцию пищевой клетчатки: благоприятно влиять на микрофлору толстого кишечника, усиливать его перестальтику и снижать риск развития онкологических процессов в этом органе, нейтрализуя токсические метаболиты кислорода [15]. Кроме того, возможно, что эти природные полимеры обладают способностью подавлять развитие вредной микрофлоры в кишечнике благодаря их способности связывать ионы железа и магния [16].
Эффекты кофеина на выносливость и физическую работоспособность
Стимулирующие эффекты кофеина на физическую работоспособность впервые были описаны 100 лет назад [17], и до 2004 года спортсмены, выступающие на Олимпийских играх, подвергались дисквалификации, если концентрация кофеина в моче превышала 12 мкг/мл, которая могла быть достигнута при употреблении 7-10 чашек кофе в день. Запрет на употребление кoфеина спортсменами был снят Всемирным антидопинговым агенством в 2004 году, что стимулировало интерес к изучению влияния этого психостимулятора на спортивные результаты в различных видах спорта.
В настоящее время считается, что кофеин повышает физическую работоспособность благодаря активации ЦНС, а не за счет прямого воздействия на энергетический обмен в мышцах. Кофеин улучшает спортивные результаты начиная с дозы 3 мг на кг веса (225 мг для человека весом 75 кг) и оптимальный, длительный эффект этого психостимулятора наблюдается при дозах 5-7 мг на кг веса [18]. Важно также знать, что дозы кофеина ниже 4 мг на кг веса (около 300 мг), принятые после еды перед физической нагрузкой или соревнованиями, могут не оказать положительный эффект на физическую работоспособность и выносливость, в связи с ослаблением поступления кофeина из желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) в кровь. Кроме того, этот алколоид повышает выносливость к физическим нагрузкам в течение короткого времени, которое не превышает несколько часов после приема из-за быстрого метаболизма в печени.
Обобщая эффекты кофеина на физическую нагрузку, можно сказать, что этот психостимулятор умеренно повышает выносливость, мышечную силу и реакцию во многих видах спорта. У спортсменов регулярно принимающих кофе, кофеин способен поддерживать высокий темп тренировок и выносливость за счет повышенной концентрации внимания и снижения восприятия боли. Сообщалось, что при игре в теннис, которая требует высокой концентрации внимания, прием кофеина повышал точность удара, скорость перемещения по площадке, и в целом способствовал успеху в игре, очевидно благодаря более высокой реакции и хорошей концентрации внимания [19].
Интересно отметить, что случайный и непреднамеренный отказ от приема кофе, вызванный разными обстоятельствами, может приводить к снижению спортивных результатов у спортсменов, регулярно употребляющих этот напиток. В том случае, если спортсмен решил снизить или полностью отказаться от употребления кофеина, рекомендуется осуществлять этот процесс постепенно, в течение не менее 7 дней до соревнований, чтобы избежать симптомов абстиненции. Возобновление употребления кофе или кофеина перед соревнованиями после недельного воздержания значительно повышает чувствительность спортсмена к этому алколоиду и улучшает его спортивные показатели [19]. Необходимо также отметить, что существуют значительные индивидуальные различия в чувствительности к кофеину, и спортсмены всегда должны подбирать наиболее оптимальные для них дозы, чтобы избежать передозировки, сопровождающейся повышенной тревожностью и проблемами с ЖКТ.
Установлено, что низкие (150 мг) дозы кофеина способны улучшать когнитивные функции, а высокие (350 мг) повышают физическую работоспособность. Таким образом, если во время соревнований требуется повышенная концентрация внимания и скорость реакции в сочетании с высокой мышечной активностью, то употребление средних (250-300 мг) доз кофеина должно настроить организм спортсмена на достижение наилучшего результата. Однако высокие дозы кофеина, превышающие 7 мг на кг веса (около 500 мг при среднем весе человека 70 кг), часто не оказывают положительного эффекта на выносливость и физическую работоспособность у людей редко или совсем не употребляющих кофе или кофеиносодержащих напитков. Таким людям рекомендуется значительно снизить дозу кофеина, чтобы достигнуть оптимального положительного эффекта на работоспособность. Напротив, у людей регулярно пьющих кофе высокие дозы кофеина способны значительно повышать физическую выносливость, повидимому из-за более низкой чувствительности аденозиновых рецепторов к этому алкалоиду или его повышенного метаболизма ферментами печени [20].