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.
Basalis sejtes karcinóma
Koffein és terhesség
Koffein és 2-es típusú diabetes
Koffein és glaucoma
Koffein és súlyvesztés
Koffein és dehidratáció
Irodalomjegyzék
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