Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Czy powinniśmy rezygnować z „małej czarnej”? - wpływ kawy na organizm
Czy powinniśmy rezygnować z „małej czarnej”? - wpływ kawy na organizm
Większość osób nie wyobraża sobie dnia bez przynajmniej jednej filiżanki kawy. Napój ten towarzyszący ludzkości od setek lat doczekał się wielu unikatowych sposobów przyrządzania, aby wydobyć głębię aromatu pochodzącą z różnych typów ziaren. W zależności od gatunku oraz regionów, z których pochodzą ziarna kawy, różnią się one zawartością substancji czynnych jak np. kofeiny. Ponadto różnica występuje także pomiędzy ziarnami zielonym oraz w różnym stopniu palonymi. Panują różne przekonania co do oddziaływania kawy na organizm, jak również różnice w reakcji organizmu, dlatego warto się przyjrzeć bliżej badaniom, które są prowadzone w celu poznania mechanizmów oddziaływania kawy na organizm oraz wpływu na ryzyko rozwoju chorób.

 

Choroba Alzheimera jest najczęstszą postacią otępienia ujawniającą się zwykle w starszym wieku. Badania epidemiologiczne [1,2] wykazały mniejsze prawdopodobieństwo rozwoju choroby u osób spożywających regularnie kawę. W badaniach na modelu zwierzęcym zaobserwowano, że myszy, którym podawano regularnie kawę od okresu dorosłości, w wieku starszym wykazywały mniejsze zaburzenia pamięci i stężenie β-amyloidu w mózgu. Natomiast u myszy z objawami choroby, leczenie kofeiną pozwoliło na poprawienie pamięci oraz obniżenie poziomu β-amyloidu. Ostatnio wykazano, że kofeina wywiera swoje działanie ochronne prawdopodobnie dzięki podwyższeniu ekspresji lub aktywności Na+/K+ ATPazy z jednoczesnym zwiększeniem mózgowego przepływu krwi oraz zwiększeniem wytwarzania płynu mózgowo-rdzeniowego.

Jak wskazują wyniki [2], kofeina może także odgrywać rolę w innej chorobie neurodegeneracyjnej – Stwardnieniu Zanikowym Bocznym (ALS). W przypadku ALS prawdopodobnie znaczenie ma zewnątrzkomórkowy wzrost stężenia glutaminianu (neuroprzekaźnik pobudzający), który ma swój udział w przewlekłym zapaleniu nerwów – leki obniżające stężenie glutaminianu zmniejszają odpowiedź zapalną komórek mikrogleju. Co ciekawe zaobserwowano podobny wpływ kofeiny – zmniejsza aktywację komórek mikrogleju w hipokampie zwierząt, a także indukowany rezerpiną wzrost stężenie glutaminianu zewnątrzkomórkowego w prążkowiu u szczurów z zaburzeniami czynności pęcherzykowego transportera monoamin (VMAT2).

W badaniach kliniczno-kontrolnych oraz prospektywnych zaobserwowano, że spożywanie przez mężczyzn jednej do pięciu filiżanek kawy korelowało z obniżeniem ryzyka wystąpienia choroby Parkinsona (0,42) [1,2]. Wśród kobiet uzyskano węższe granice (jedna do trzech filiżanek) i krzywą zależności w kształcie litery U. Na modelu zwierzęcym potwierdzone zostało neuroprotekcyjne działanie kofeiny oraz jej metabolitu – paraksantyny, jak również eikosanoylu-5-hydroksytryptamidu (EHT), który występuje w kawie.

Regularne przyjmowanie kofeiny wiąże się ze wzrostem ekspresji mRNA dla enzymu hydroksylazy tyrozynowej, który odpowiada za szybkość biosyntezy dopaminy. Leczenie EHT wpływa ponadto na utrzymanie większego stężenia dopaminy oraz hydroksylazy tyrozynowej, jak również oddziałuje przeciwzapalnie wpływając na obniżenie aktywacji NFκB, a także indukuje syntazę tlenku azotu (iNOS).

Kofeina jest kompetycyjnym inhibitorem receptorów adenozyny i dzięki interakcji z receptorem A2a odgrywa kluczową rolę neuroprotekcyjną [11,13].

Zaobserwowano, że osoby pijące kawę rzadziej cierpią na depresję, są bardziej odporne na przewlekły stres oraz rzadziej podejmują próby samobójcze. Ma to również związek z działaniem kofeiny na receptor adenozynowy A2a, który odpowiada m.in. za regulację odporności na przewlekły stres [10] dzięki wpływowi na przekaźnictwo glutaminergiczne, a także wywiera wpływ na zaburzenia plastyczności synaps związanych z wiekiem.

Kilka badań na myszach [2] ukazało także wpływ kofeiny na poprawę pamięci, zapobieganie osłabienia pamięci związanego z wiekiem, a także zmiany stężeń czynników neurotroficznych m.in. BDNF, NGF, NTF-3, GDNF, które wpływają na regenerację neuronów. Kofeina wpływa na odwrócenie upośledzenia pamięci oraz ekspresję czynników BDNF (poprzez wpływ na receptor A2a) i TrkB, a także pozytywnie na pamięć krótkotrwałą oraz obszary mózgu związane z procesem uczenia się i zapamiętywania.

Badania epidemiologiczne wskazują na redukcję ryzyka zachorowania na cukrzycę typu 2 u osób spożywających kawę [3]. Jednak wykazano, że kofeina powoduje wzrost hiperglikemii poposiłkowej oraz obniża wrażliwość na insulinę. Z drugiej zaś strony kofeina wpływa na redukcję masy ciała poprzez zwiększenie termogenezy oraz siły i zdolności do aktywności fizycznej. Dobroczynną funkcję może pełnić kwas chlorogenowy, a także antyoksydanty powstające podczas prażenia ziaren kawy. W stosunku do kwasu chlorogenowego zaobserwowano działanie na kilku płaszczyznach  -rozpoczynając od wchłaniania glukozy, poprzez magazynowanie, aż na wpływie na gospodarkę hormonalną kończąc. 

Pierwszy etap dotyczy hamowania enzymu obecnego zarówno w ślinie, jak i soku trzustkowym, odpowiedzialnym za trawienie skrobi do glukozy – α-amylazy, a także enzymu α-1,4-glukozydazy obecnego w rąbku szczoteczkowym jelita, który odpowiada za rozkład glikogenu.

Kwas chlorogenowy reguluje peptydy żołądkowo-jelitowe – żołądkowy polipeptyd hamujący (GIP) oraz glukagonopodobny peptyd jelitowy (GLP-1) – hormony będące składowymi układu inkretynowego biorącego udział w regulacji zarówno wchłaniania glukozy, jak i w pobudzeniu trzustki do wydzielania insuliny. Ponadto stymuluje translokację transportera glukozy 4 (GLUT-4) powodując zwiększony wychwyt glukozy przez tkanki obwodowe (szczególnie mięśnie), a także poprzez hamowanie glukozo-6-fosfatazy obniża uwalnianie wolnej glukozy z tkanek do krwiobiegu. Obniżając w ten sposób poziom glukozy w osoczu, co łącznie ze zwiększeniem fosforylacji tyrozyny receptora insuliny (IRS-1) wpływa na zmniejszenie insulinooporności.

Poza tym kwas chlorogenowy pobudza przemiany zachodzące w cyklu Krebsa oraz cykl mocznikowy, w konsekwencji powodując zmianę metabolizmu i zwiększony obrót ATP.

Substancje zawarte w kawie wywierają także wpływ na gospodarkę lipidową organizmu [3]. Wspominany już kwas chlorogenowy wpływa w tym przypadku m.in. na białko wiążące element odpowiedzi steroli (SREBP) 1C hamując jego ekspresję (podobnie jak kwasy tłuszczowe omega-3) i obniżając dzięki temu działanie szlaku lipogenezy. Ponadto razem z kwasem kawowym pobudza (podobnie jak powszechnie stosowane leki – fibraty) receptor aktywowany proliferatorami peroksysomów (PPAR)-α regulując w ten sposób szlak β-oksydacji. Zaobserwowano również, że kwas kawowy, jak i chlorogenowy regulują ekspresję reduktazy 3-hydroksy-3-metyloglutarylo-CoA (HMG-CoA) – punktu uchwytu dla statyn. Z powyższych obserwacji wynika, że składniki kawy w podobnym mechanizmie do popularnie stosowanych leków wpływają na obniżenie syntezy kwasów tłuszczowych oraz cholesterolu.

Ekstrakt z ziaren zielonej kawy u myszy pobudza ekspresję enzymu palmitoilotranferazy karnitynowej (CPT) – enzymu odpowiedzialnego za transport kwasów tłuszczowych do mitochondriów, gdzie ulegają spalaniu.

Niezwykle ciekawa jest to, że kawa wywiera pozytywny wpływ na białko wiążące hormony płciowe (SHBG), które jest również związane z cukrzycą typu 2, zespołem metabolicznym czy nowotworami hormonozależnymi. W badaniach obserwowano negatywną korelację poziomu SHBG z BMI pacjentów. Podobny wpływ na SHBG wywiera również wysiłek fizyczny.

Wątroba jest kolejnym narządem, na który oddziałują związki zawarte w kawie [4,5]. Poprzez wpływ na gospodarkę węglowodanową i tłuszczową obniżają ryzyko wystąpienia niealkoholowego stłuszczenia wątroby (NAFLD). Wykazano także odwrotną zależność pomiędzy ciężkością przebiegu choroby, a ilością spożywanej kawy. Poza tym badania wykazały odwrotną korelację pomiędzy ilością spożywanej kawy a ryzykiem rozwoju włóknienia i marskości wątroby.

Postulowanych jest kilka mechanizmów odpowiedzialnych za ochronne działanie kofeiny na wątrobę. Pierwszym jest obniżenie produkcji łącznotkankowego czynnika wzrostu indukowanego przez transformujący czynnik wzrostu (TGF) β w hapatocytach, w którym bierze udział SMAD2 stanowiący białko efektorowe TGF-β. Innym mechanizmem jest negatywny wpływ na fosforylację białka SMAD3, a także pozytywne oddziaływanie na receptor PPARγ czy wpływ na komórki gwiaździste wątroby (HSC) poprzez m.in. hamowanie kinazy FAK, syntezy aktyny, stymulacji apoptozy oraz obniżenie ekspresji prokolagenu typu 1C.

Kofeina wraz z innymi substancjami (kafeol, kafestol) aktywuje element odpowiedzi antyoksydacyjnej (ARE) wykazując działanie przeciwnowotworowe. Związki te mogą także indukować enzymy odpowiedzialne za detoksykację, np. transferazę S-glutationową czy syntetazę gamma-glutamylocysteinową oraz hamować N-acetylotransferazę.

Jak powszechnie wiadomo kawa wpływa na układ sercowo-naczyniowy [6,7,12]. Jednak wbrew pozorom spożywanie kawy nie powoduje wzrostu ciśnienia tętniczego, a wręcz przeciwnie – blokując receptor dla adenozyny A1, znajdujący się w tętniczce doprowadzającej kłębuszków nerkowych, powoduje wzrost filtracji kłębuszkowej i wydzielanie moczu wraz z sodem, obniżając ciśnienie tętnicze. Adenozyna wywiera swoje działanie hemodynamiczne także poprzez receptory A2a, które powodują efekt przeciwstawny do A1 – rozszerzają naczynia krwionośne oraz odprowadzające tętniczki nerkowe, jednak w warunkach naturalnych przeważa działanie poprzez receptor A1.

Receptory A2a występują także w przedsionku serca i powodują aktywację receptorów ryanodynowych uwalniających jony wapnia, aby następnie poprzez układ adrenergiczny stymulować częstość rytmu serca. W przeciwieństwie do receptorów A1, których pobudzenie wpływa na obniżenie akcji serca, efekt wykorzystywany jest w leczeniu tachyarytmii nadkomorowych.

Kawa może także obniżyć ciśnienie tętnicze krwi poprzez inne substancje, jak kwas chlorogenowy, który poprawia funkcję śródbłonka naczyń poprzez zwiększenie dostępności tlenku azotu.

Metaanaliza badań prospektywnych [8] wykazała odwrotną korelację pomiędzy spożyciem kawy a ryzykiem zachorowania na nowotwory jamy ustnej, gardła, wątroby, okrężnicy, prostaty, trzonu macicy, czerniaka. W przypadku raka płuc wyniki są niejednoznaczne, ze względu na czynnik zakłócający w postaci osób palących papierosy.

W przypadku nowotworów postulowany jest wpływ substancji zawartych w kawie na regulację szlaków detoksykacji [9] poprzez indukcję ekspresji czynnika transkrypcyjnego Nrf2 odpowiedzialnego za regulację ekspresji białek obronnych oraz reakcji redox. Badania wykazały, że kawa pobudza także enzymy biorące udział w eliminacji toksyn, takich jak: S-transferaza glutationowa (GST), oksygenaza hemowa 1 (HO-1) czy oksydoreduktaza NAD(P)H:chinonowa 1 (NQO1).

Poza tym badania [9] in vitro wykazały odwrotną zależność pomiędzy spożywaniem kawy a ekspresją genu enzymu sulfotransferazy estrogenowej (SULTE1) odgrywającego główną rolę w dezaktywacji estrogenów. Związek pomiędzy zmniejszeniem ekspresji SULTE1 a obniżeniem ryzyka rozwoju niektórych nowotworów jest szczególnie widoczny u kobiet po menopauzie.

Kawa prawdopodobnie działa przeciwzapalnie – zaobserwowano związek pomiędzy spożywaniem kawy a obniżeniem poziomu E-selektyny oraz białka C-reaktywnego, które stanowią markery zapalenia.

W odniesieniu do raka wątroby, na modelu zwierzęcym [9] niewydolności wątroby wykazano wpływ kofeiny na obniżenie markerów zapalenia (IL-6, TNFα, IFNγ i TGF), co przekładało się na mniejsze ryzyko rozwoju nowotworu. Z drugiej strony obserwowano zaostrzenie chemicznego uszkodzenia wątroby indukowanego CCl4, podczas gdy kwas chlorogenowy wpływał na obniżenie niewydolności wątroby indukowanej CCl4 poprzez obniżenie ekspresji receptora toll podobnego 4 (TLR4) oraz szlaku sygnalizacyjnego czynnika jądrowego κB (NF-κB).

Podobny wpływ obniżający reakcję zapalną zaobserwowano także w kontekście chorób zapalnych jelit – obniżenie wydzielania TNFα, IFNγ, IL-1ra i IL-10 oraz hamowanie sygnalizacji NF-κB.

Kofeina hamuje indukowany niedotlenieniem czynnik wzrostu śródbłonka naczyń i IL-8, które są odpowiedzialne za pobudzenie angiogenezy nowotworowej.

Jak opisano powyżej, substancje aktywne zawarte w kawie mają szeroki wachlarz oddziaływań na organizm ludzki, który wciąż nie jest dokładnie zbadany, przez co otrzymywane wyniki są czasem sprzeczne. Pewne jest, że działają pozytywnie na wiele układów i narządów powodując obniżenie ryzyka zachorowania na choroby związane z wiekiem m.in. chorobę Alzheimera, Parkinsona, a także cukrzycę typu 2 czy choroby układu krążenia, będące epidemią XXI. Należy również wspomnieć o wpływie na rozwój chorób nowotworowych i postulowanych kilku mechanizmach działania, które także wymagają dokładnych badań, ponieważ mogą posłużyć jako punkty uchwytu nowych leków.

Podsumowując, regularne spożywanie kawy łącznie z odpowiednią dietą i wysiłkiem fizycznym - stanowi skuteczną broń nastawioną na ochronę organizmu oraz poprawę jakości życia.

Źródła

Literatura:

 

1. Messina G, Zannella C, Monda V, Dato A, Liccardo D, et al. (2015) „The Beneficial Effects of Coffee in Human Nutrition”. Biol Med (Aligarh) 7:240. doi: 10.4172/0974-8369.1000240

 

2. Yenisetti SC, Muralidhara. „Beneficial Role of Coffee and Caffeine in Neurodegenerative Diseases: A Minireview”. AIMS Public Health , 2016, 3(2): 407-422. doi: 10.3934/publichealth.2016.2.407

 

3. Santos RM, Lima DR. „Coffee consumption, obesity and type 2 diabetes: a mini-review”. Eur J Nutr. 2016 Jun;55(4):1345-58. doi: 10.1007/s00394-016-1206-0.

 

4. Wadhawan M, Anand AC. „Coffee and Liver Disease”. J Clin Exp Hepatol. 2016 Mar;6(1):40-6. doi: 10.1016/j.jceh.2016.02.003.

 

5. Saab S, Mallam D, Cox GA 2nd, Tong MJ. „Impact of coffee on liver diseases: a systematic review”. Liver Int. 2014 Apr;34(4):495-504. doi: 10.1111/liv.12304.

 

6. Chrysant SG. „Coffee Consumption and Cardiovascular Health”. Am J Cardiol. 2015 Sep 1;116(5):818-21. doi: 10.1016/j.amjcard.2015.05.057.

 

7. Victor R. Preedy. ”Coffee in Health and Disease Prevention”. Chapter 42: Anna Tresserra-Rimbau, Alexander Medina-Remón, Ramon Estruch, Rosa M. Lamuela-Raventós. „Coffee Polyphenols and High Cardiovascular Risk Parameters” DOI:10.1016/B978-0-12-409517-5.00042-5

 

8. Wang A, Wang S, Zhu C at al. „Coffee and cancer risk: A meta-analysis of prospective observational studies”. Sci Rep. 2016 Sep 26;6:33711. doi: 10.1038/srep33711.

 

9. Bøhn SK, Blomhoff R, Paur I. „Coffee and cancer risk, epidemiological evidence, and molecular mechanisms”. Mol Nutr Food Res. 2014 May;58(5):915-30. doi: 10.1002/mnfr.201300526.

 

10. Kaster MP, Machado NJ, Silva HB, at al. „Caffeine acts through neuronal adenosine A2A receptors to prevent mood and memory dysfunction triggered by chronic stress”. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015 Jun 23;112(25):7833-8. doi: 10.1073/pnas.1423088112.

 

11. Xu K, Di Luca DG, Orrú M, at al. „Neuroprotection by caffeine in the MPTP model of parkinson's disease and its dependence on adenosine A2A receptors”. Neuroscience. 2016 May 13;322:129-37. doi: 10.1016/j.neuroscience.2016.02.035.

 

12. Bitar A, Mastouri R, Kreutz RP. „Caffeine Consumption and Heart Rate and Blood Pressure Response to Regadenoson”. Borghi C, ed. PLoS ONE. 2015;10(6):e0130487. doi:10.1371/journal.pone.0130487.

 

13. Ralevic V, Burnstock G. „Receptors for purines and pyrimidines”. Pharmacol Rev. 1998 Sep;50(3):413-92.

 

Grafika:

 

http://www.freestockphotos.biz/stockphoto/10641

 

http://www.wwefr.com/coffee-reduces-diabetes-risk-and-4-more-drinks-may-help/

 

https://www.pexels.com/photo/coffee-time-sentence-cup-of-coffee-and-chemex-6659/

 

https://cdn.pixabay.com/photo/2015/05/08/23/11/coffee-beans-759024_960_720.jpg

 

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_coffee_drinks

 

 

KOMENTARZE
news

<Listopad 2019>

pnwtśrczptsbnd
28
30
31
1
2
3
4
7
MEDmeetsTECH
2019-11-07 do 2019-11-07
9
40. Kongres i Targi LNE
2019-11-09 do 2019-11-10
10
11
15
16
17
22
23
24
27
28
Warsaw FOODHATON 2019
2019-11-28 do 2019-11-28
29
30
1
Newsletter