Koffein előfordulása, fogyasztási szokások, hatása a szervezetre

Előfordulás

[KÍSÉRLET LEÍRÁSA]

Fogyasztási szokások

Szűk körű felmérést végeztünk egyetemünkön: 100 SZIE-ÁOTK hallgatót kérdeztünk kávé-, fekete tea- és energiaital-fogyasztási szokásaikról szorgalmi időszakban, vizsgaidőszakban és tanítási szünetekben. A résztvevőket a kiértékelés során három csoportba osztottuk (italonként természetesen a csoportok között nagy az átfedés): akik naponta, akik hetente, és akik havonta fogyasztanak rendszeresen koffeint. Ezen három csoporton belül további három-három csoportra tagoltuk őket aszerint, pontosan mennyi csésze/doboz koffeintartalmú italt vesznek magukhoz az említett időszakokban.

A kérdezettek közül 6-an egyáltalán nem fogyasztják a vizsgált koffeintartalmú italokat, 20-an viszont mindhármat. A kérdőív alapján a kávé a legnépszerűbb serkentő (szorgalmi- és vizsgaidőszakban 75-en, tanítási szünetekben pedig 50-en fogyasztják), nem sokkal lemaradva követi a fekete tea (73-an szorgalmi időszakban, 76-an vizsgaidőszakban és 60-an tanítási szünetekben), az energiaital viszont messze lemaradt (25-en szorgalmi időszakban, 76-an viszgaidőszakban, 12-en tanítási szünetekben). Az eredmények egyértelműen mutatják, hogy a hallgatók tanítási szünetekben veszik magukhoz a legkevesebb koffeint, és vizsgaidőszakban a legtöbbet - összehasonlítva a két időszakot, kávét összesen 21-en fogyasztottak tanítási szünetben naponta, vizsgaidőszakban viszont 53-an. Fekete teával ez a két érték a következőképpen alakult: tanítási szünetekben 13-an, vizsgaidőszakban 35-en; energiaital: 1 kérdezett tanítási szünetben, 8-an vizsgaidőszakban. Ezen belül vizsgaidőszakban láthatóan nőtt azok száma, akik naponta több, mint három csészével/dobozzal isznak kávét (11-en), teát (15-en) vagy energiaitalt (2-en). Az említett adatokat lásd a 2/1., 2/2. és 2/3. ábrán, a felhasznált kérdőív elérhető a mellékletekből, kérdőív.doc név alatt.

Hatása a szervezetre

Koffein és bőrrák

Nem melanómás bőrrák

Heffernan és kollégái (2009) primer humán keratinocytákon végzett kísérletek alapján felvetették, hogy a koffein hatásos lehet az UV-sugárzás által indukált nem melanómás bőrrák kialakulása ellen. A nem melanómás bőrrák az egyik leggyakoribb rákos elváltozás emberekben, elsődleges kiváltója pedig nem más, mint a napfény egyik alkotója, az UV-fény. Az UV-fény károsítja a DNS-t: ciklobután pirimidin dimereket és 6-4 pirimidin-pirimidon fototermékeket hoz létre. A napozás és szolárium népszerűségének növekedésével és a vékonyodó ózon-réteggel várhatóan több nem melanómás bőrrákos incidens lesz, ezért is annyira fontosak a keratinocyták - amelyek az UV-sugárzás elsődleges célpontjai - rákos elváltozásainak felismerésére és gátlására irányuló kutatások. Már korábbi egérkísérletek is mutatták, hogy a koffein orálisan, vagy külsőleg alkalmazva elősegítette a roncsolt keratinocyták apoptózisát, így gátolva a bőrrák kialakulását, de Heffernan és kollégái voltak az elsők, akik primer humán keratinocytákon vizsgálták a koffein molekuláris hatásait.

Normális esetben az UV-fény által roncsolt DNS beindít egy védekező mechanizmust, ami a DNS javításával, vagy a sejt pusztulásával zárul. A DNS sérüléseit a sejt a sejtciklus checkpoint-jain ellenőrzi - ezek a checkpointok javítják a sérült DNS-t, fenntartják a genetikai stabilitást és elhárítják a karcinogenezist. Viszont ezek a checkpointok felelősek azért is, hogy a már kialakult rák sejtjei kevésbé érzékenyek azon kemoterápiás tényezőkre, amelyek a DNS roncsolása révén fejtik ki hatásukat, ezért - paradoxon módon - pont a checkpointok gátlása lehet a kulcs a nem melanómás bőrrák megelőzésére.

Először kezeletlen humán keratinocytákat sugároztak be 75 mJ/cm⁻² UV-fénnyel 8 órán keresztül, majd megmérték a bekövetkező apoptózis mértékét. Az eredmények azt mutatták, hogy az UV-kezelt területen 10%-al nőtt az apoptotikus sejtek száma, vagyis az UV-sugárzás már önmagában is növeli a sejtpusztulás mértékét. Hogy megnézzék, mennyiben befolyásolja ezt a koffein, besugárzás előtt 30 perccel 2 mM koffeint adtak a humán keratinocytákhoz, majd megismételték a kezelést a már ismert paraméterekkel. A koffeinnel kezelt sejtekben 24%-al nőtt az apoptózis mértéke a kezeletlen keratinocytákhoz képest. Habár az elpusztult sejtek abszolút száma fügött a vizsgált sejtvonalak passzázs-számától, biztosan állítható, hogy az apoptózis mértéke két-háromszorosan nőtt koffein hatására.

Hogy jobban megértsék az eredmények molekuláris hátterét, először megvizsgálták a koffein egyik ismert hatását, vagyis a cAMP foszfodieszteráz gátlását, ami növeli a cAMP IC koncentrációját. A humán keratinocytákat különböző dózisban dibutiril cAMP-al kezelték elő, ami a cAMP egyik sejtpermeábilis analógja, majd besugározták őket. Míg a koffein elősegítette az apoptózist, a növekvő dózisú cAMP-nak nem volt hatása a sejtpusztulásra, vagyis nagyon valószínű, hogy a koffein egy cAMP-tól független úton váltja ki a vizsgált hatást. A következőkben három, az apoptózisban részt vevő kináz gátlásával próbálkoztak: ATR (ATM-related), ATM (ataxia teleangiektázia mutáns), és Chk1 (checkpoint-kináz 1). Az ATR felelős a Chk1 foszforiláziójáért, ami az apoptózis egyik fontos lépése. A sejtet 2 mM koffeinnel kezelték, majd megvizsgálták a hatást: a koffein egyértelműen indukálta a Chk1-foszforilációt. Ezek után a humán keratinocytákat ATR-specifikus siRNS-el (kis interferáló RNS) elektroporálták, ami gátolja az ATR génexpresszióját, hogy megvizsgálják az ATR lehetséges szerepét az UV-fényre adott sejtválaszban. A sejteket 48 órával később UV-sugárzásnak vetették alá. Az eredmény nagyon hasonló volt a koffein hatásához, vagyis csökkent a Chk1-foszforiláció és nőtt az apoptózis mértéke (50%-al). Hogy megállapítsák, hogy a koffein valóban az ATR inhibíciójával növeli-e az apoptózist, 2mM koffeinnel és ATR-specifikus siRNS-el egyszerre kezelték a sejteket, majd így sugározták őket UV-fénnyel. Az eredményt összehasonlították az előzővel, így megállapították, hogy a koffein+siRNS nem vált ki nagyobb apoptózist, mint a siRNS önmagában. Ez egyértleműen bizonyítja, hogy a koffein az ATR gátlásán keresztül feji ki a hatását. A koffein nem csak az ATR-t, hanem az ATM-et is gátolja, még specifikusabban is. Viszont az, hogy az ATR-specifikus siRNS és koffein együttesen nem növelte az apoptózis mértékét, bizonyítja, hogy az ATM-nek nincs különösebb hatása ebben a mechanizmusban, habár a sima apoptózisban ő is részt vesz. Mindezek után a humán keratinocytákban genetikailag és kémiai úton is gátolták a Chk1 foszforilációját, hogy bizonyítsák: a koffein tényleg az ATR-Chk1 úton keresztül fejti ki hatását. Genetikailag Chk1-specifikus siRNS-el elektroporálták a sejteket - bár ez növelte az apoptózis mértékét, korántsem annyira, mint a koffein vagy az ATR-specifikus siRNS. Kémiai úton UCN-01-et, ami elsősorban a protein kináz C inhibitora, de a Chk1-re is gátló hatással van, és PF610666-ot használtak, ami viszont erősen szelektív a Chk1-re nézve. Mindkét esetben nőtt az apoptózis mértéke, ami még inkább alátámasztja, hogy a koffein valóban az ATR-Chk1 gátlásával működik.

Ami még fontosabb, hogy a koffein a p53-tól (egy apoptózisban szintén részt vevő gén, normálisan a tumorszupresszióban vesz részt [wikipédia p53 c. cikke]) nagyrészt függetlenül fejti ki hatását. Egészséges bőrben is találhatóak 953-mutált keratinocyta foltok. Napfény hatására ezek a foltok nőnek és elszaporodnak, ami főleg azért fontos, mert ezek a p53-mutáns klónok valószínűleg rezisztensek az UV-indukált apoptózisra, így felelősek a rákos elváltozásokért. p53-specifikus siRNS-el és/vagy ATR-specifikus siRNS-el kezelték a humán keratinocytákat, majd 48 órával később UV-fénnyel sugározták be a vizsgált sejteket. Az eredmények azt mutatták, hogy a p53 gátlása alig befolyásolta az ATR-inhibícióval bekövetkező apoptózist - vagyis a koffein hatásmechanizmusa valóban független a p53 géntől.

Ezek természetesen még csak in vitro lettek megvizsgálva, az in vivo hatás sikere még kérdéses, de ezen adatok jó kiindulópontot nyújtanak további kutatásokhoz. Érdemes tovább kísérletezni koffeinnel, vagy egyéb ATR-Chk1 inhibitorral, hogy minél hatásosabb gyógymódot találjanak az UV-sugárzás káros hatásainak minimalizására.

Basalis sejtes karcinóma

nyehehehehehe

Koffein és terhesség

Koffein és 2-es típusú diabetes

Koffein és glaucoma

Koffein és súlyvesztés

Koffein és dehidratáció

Irodalomjegyzék

Author et al, 2011

1. Fengju Song et al (2012): Increased Caffeine Intake Is Associated with Reduced Risk of Basal Cell Carcinoma of the Skin. Journal of Cancer Research 73(13), 3282-3289

2. Igor I. Bussel, Ahmad A. Aref (2014): Dietary factors and the risk of glaucoma: a review. Therapeutic Advances in Chronic Disease 5(4), 188-194

3. Ling-Wei Chen et al (2014): Maternal caffeine intake during pregnancy is associated with risk of low birth weight: a systematic review and dose–response meta-analysis. BMC Medicine 12:174

4. Rishma Vidyasagar et al (2013): The effect of black tea and caffeine on regional cerebral blood flow measured with arterial spin labeling. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism 33, 963–968

5. Sayed Hossein Davoodi et al (2014): Caffeine Treatment Prevented from Weight Regain after Calorie Shifting Diet Induced Weight Loss. Iranian Journal of Pharmaceutical Research 13(2), 707-718

6. Shilpa N. Bhupathiraju et al (2013): Caffeinated and caffeine-free beverages and risk of type 2 diabetes. The American Journal of Clinical Nutrition 97(1), 163–174

7. Sophie C. Killer et al (2014): No Evidence of Dehydration with Moderate Daily Coffee Intake: A Counterbalanced Cross-Over Study in a Free-Living Population. PLoS One 9(1), e84154

8. Timothy P. Heffernan et al (2009): ATR–Chk1 Pathway Inhibition Promotes Apoptosis after UV Treatment in Primary Human Keratinocytes: Potential Basis for the UV Protective Effects of Caffeine. Journal of Investigative Dermatology 129, 1805-1815