Efectele Moderate Si Severe ale Consumului de Cafea

INTRODUCERE

Cafeina este un ingredient utilizat pe scară largă, de sute de ani. Se găsește în băuturile comune, inclusiv cafea, ceai băuturi răcoritoare, produse care conțin cacao sau ciocolată, precum și în unele medicamente și suplimente alimentare. Denumirea știintifică pentru cafeina este 1,3.7-trimetilxantină, istoricii consideră că alcaloidul a fost consumată înca din 2737 îH, când împaratul chinez Shen Nung a preparat prima ceașcă cu ceai din apă fiartă și frunzele unui arbust.

Cafeaua a fost descoperită mult mai tarziu, în secolul 9 în Etiopia, de catre un cioban care a început să consume boabe de cafea salbatice după ce a observat că caprele sale aveau o energie mai mare dupa ce le consumau. Denumirea de cafea, provine de la cuvantul german kaffee si cuvatul francez café, amandoua însemnând cafea.

Cafeaua este una dintre băuturile cele mai apreciate de oamenii din toate colțurile lumii, este un produs 100% natural. Băutorii au de ales dintr-o gamă largă, nu doar dintre aromele diferite și tăriile cafelei, ci și dintre cele două variante cu sau fără cafeină.

Cafeaua are mai multe beneficii asupra sănății, reduce riscul de apariție a bolii Parkinson și Alzheimer, are un efect favorabil asupra funcției ficatului, un posibil rol in pierderea în greutate (crește rata metabolică, consumul de energie, oxidarea lipidelor și are activități termogenice), și un risc scăzut de a dezvolta anumite tipuri de cancer (endometrial, de prostată, colorectal, ficat). În plus consumul de cafeină este ascociat cu un risc scăzut de apariție a diabetului de tip 2 (DZ tip 2).

Lucrarea reunește studiile care au dovedit efectele favorabile ale cafeinei și consumului de cafea asupra sănatații omului.

COFFEA ARABICA- Generalități

Coffea arabica este o specie de arbore de cafea ce aparține genului Coffeea, din familia Rubiaceae. Mai este cunoscută sub numele de „arborele de cafea din Arabia” sau “cafea arabică”. Genul Coffea este împarțit în patru grupe botanice și conține mai mult de 25 de specii, dar cafeaua pe care o bem provine de la plante ce aparțin la unul din aceste grupuri: Eucoffea. Plantele aparținând celorlalte trei grupe sunt utilizate de catre localnici ca plante decorative, deși unele fructe au proprietați stimulatoare nu sunt comestibile și nu sunt utilizate in comerț [8].

Cafeaua a fost descoperită in secolul 9 în Etiopia, de catre un pastor Kahaldi care a început să consume boabe de cafea sălbatice după ce a observat că caprele sale aveau o energie mai mare dupa ce le consumau. Observând efectul asupra lui Kahaldi, niște călugari au fiert boabele și așa a apărut cea mai populară bautură non-alcoolică [15].

Cultivată prima dată de arabi la sfârșitul secolului al XV-lea, boabele de cafea erau păzite cu mare atenție și nici o plantă fertilă nu parasea portul yemenit Moka. Totuși, arabii aduc planta și in țările lor, apărând plantații și în India. La început cafeaua este privită drept aliment si nu o băutură iar tămădiutorul Avicenna administra cafeaua ca medicament [15].

În Europa cafeaua este introdusă prin portul Veneția iar prima cafeanea din lume este deschisă la Constantinopol în anul 1453. În anul 1672 papa Clementin al VIII-lea declară cafeaua ca bautură permisă creștinilor. La 1700 s-au înregistrat 2000 de cafenele deschise în Londra.

I.1. Descrierea botanică

Coffea arabica este un arbust de 9-12 m înalțime, cu frunze opuse și alungite, de culoare verde închis, lucioase, cu o lațime de 4-8 cm și o lungime de 6-12 cm. Produce flori mici, albe, cu un parfum dulce ca florile de iasomie ce cresc în grupuri axilare. Florile care se deschid intr-o zi însorită produc mai multe fructe decât cele care se deschid într-o zi ploioasă datorita vântului și insectelor ce ajută la polenizare. Frumusețea uimitoare a florilor unei culturi de cafea este trecătoare deoarece după 2 sau 3 zile de la înflorire până si cea mai blândă adiere de vânt va împraștia florile. După 6-8 luni mai târziu fructele numite drupe, cu diametrul de 0.5-0.9 cm ajung la maturitate schimbându-și culoarea de la verde închis la galben, apoi la roșu și în final la purpuriu intens. Datorită mărimii , culorii și stralucirea de la maturitate, fructele coapte sunt numite “cireșe” de catre cultivatori și procesatori. Sub acest învelis roșu se găsește o pulpă zemoasă, dulce, bună de mâncat ce înconjoară semințele de cafea verde. Majoritatea fructelor conțin 2 loculii, fiecare locul fiind ocupat de o boaba de cafea. Semințele sunt înconjurate, fiecare de doua invelisuri: un strat, endocarpul tare, numit și “pergament”, și un strat translucid, membranos, numit “peliculă argintie”. Unele cireșe contin 3 semințe, în timp ce altele conțin o sămanță mare rotundă [30].

Fig I.1- Arbust de Coffea Arabica

Coffea arabica înflorește în zone cu precipitații moderate, la o altitudine de 5000-6000 m deasupra nivelului mării( deși in Ecuator crește la un nivel de 9-40 m și în Hawaii crește la nivelul mării) și crește cel mai bine când temperatura este în jur de 20oC. Spre deosebire de majoritatea plantelor tropicale, Coffea arabica poate suporta temperaturi scăzute, dar totuși e distrusă de îngheț. În timp ce arborele de cafea sălbatic crește la o înaltime de 25 la 35 m, soiul cultivat comercial de Coffea arabica atinge doar aproximativ 16 metri pentru a facilita recoltarea [10].

Fructele sunt culese cu mâna sau sunt scuturate din arbust pe rogojini, producând un anumit randament pe hectar care variază foarte mult, deoarece depinde de caracterul individual al fiecărui arbust, de climat si altitudine, poate produce între 1 si 13 kg de semințe uscate pe an. Perioada optimă de recoltare variază cu regiunea în care crește. O situație ideală se intalnește in Java unde plantarea este eșalonată pe tot parcursul anului, înflorirea și fructificarea sunt continue și deci se pote recolta continuu. Unde conditiile nu sunt ideale, cum e in Brazilia, fructele sunt recoltate doar iarna.

Cofeea arabica reprezinta mai mult de 80% din producția totală de cafea din lume. Ea este cultivată cu preponderență în America Centrală (Mexic, Guatemala,  Salvador, Nicaragua, Costa Rica, Panama), America de Sud  (Venezuela,  Columbia,  Ecuador, Peru, Bolivia, Paraguay, Argentina), Africa (Etiopia, Kenia, Tanzania, Zambia, Mozambic), precum și Asia (India, Indonezia, Noua Guinee) [1].

Astăzi, cel mai mare cultivator de Coffea arabica este Brazilia iar cel mai mare consum de cafea se înregistrează in țările scandinave. Pe primul loc se situeaza Finlanda cu un consum de 12 kg/cap locuitor, iar România se situează pe locul 65 cu un consum de 2,3 kg/cap locuitor [1].

I.2. Compoziție chimică

Compoziția boabelor de cafea variază în funcție de specii și varietăți de cafea, gradul de maturare, practici agricole, factorii climatici, și condițiile de depozitare Principalele componente ale Coffea arabica și Coffea robusta sunt prezentate in tabelul III1.

Tabelul I.2 – Compoziția chimică a Coffea arabica și Coffea robusta [29].

Polizaharidele, lipidele și proteinele par a fi componentele majore ale boabelor de cafea verde, iar componentele minore, cum ar fi cafeina, trigonelină, acizi clorogenici, zaharuri libere (în principal zaharoză), aminoacizi liberi și altele, sunt de asemenea relevante. Compușii minori sunt de interes special deoarece acestea sunt o sursă importantă a aromei de cafea [29].

I.2.1. Alcaloizi purinici (metilxantine)

Unii autori nu încadrează alcaloizii purinici sau bazele purinice în clasa alcaloizilor, deoarece au un caracter amfoter, solubilitate distinctă (solvenți clorurați și apă caldă) iar sinteza chimică nu implica un aminoacid intact.

În anul 1776, E. Fisher este cel care a dat denumirea de purine dup ace a izolat acidul uric din calculii renali [1]. Din punct de vedere chimic, purina este un heterociclu rezultat din cumplarea unui nucleu imidazolic cu un nucleu pirimidinic. Xantina reprezintă structura de bază a alcaloizilor cu importanță terapeutică. Cei mai cunoscuți și importanți alcaloizi purinici sunt metilxantinele: cafeina (1,3,7-trimetilxantina), teofilina(1,3-dimetilxantina) și teobromina (3,7-dimetilxantina).

Fig.I.2.1 structura alcaloizilor purinici

Cele trei metilxantine se găsesc în planta proaspătă sub forma de complecși cu taninurile cathice sau combinații cu unii acizi organici. Ele apar în diferite plante, în concentrații diferite.

Tabelul I.2.1.1 Produse vegetale ce conțin metilxantine

Cafeina sau 1,3,7-trimetillxantina (Fig. I.2.1), este de importanță majoră. Conținutul de cafeină din boabele de cafea verde variază în funcție de specie; Coffea robusta conține aproximativ 2.2-2.8% cafeină, iar Coffea arabica aproximativ 0,6-1,2%. Factorii de mediu și factorii agricoli par să aibă un efect minim asupra conținutului de cafeina. În timpul prăjirii nu există nici o pierdere semnificativă de cafeină.

Băuturile cafeinizate sunt consumate frecvent de diferitele segmente ale populației inclusiv copii, adolescenți, adulți din ambele sexe, dar diferă tipul de băutura consumată. În general un adult consumă în jur de 4 mg/kg corp cafeina, ceea ce inseamna 280 mg/zi pentru un adult de 70 kg, mai puțin decât consumă un adolescent sau un copil. Băuturile răcoritoare cafeinizate sunt sursa principală de cafeina pentru copii, în timp ce cafeaua este sursa principală de cafeina pentru un adult. [15]

În plus aportul de cafeina variază în diferite părți ale lumii.

Tabel V.1 aportul mediu zilnic de cafeină din diferite țări.

În SUA, aportul de cafeină este de 4 mg/kg corp asemanător cu consumul din Marea Britanie (3.98/kg corp), dar este mai mare decât cel din Irlanda (3.05 mg/kg corp) și mai scăzut decât cel din Danemarca (7 mg/kg corp) [15].

Concentrația cafeinei variază cu diferitele tipuri de băuturi, cafeaua având în general cea mai mare concentrație de cafeină în comparație cu ceaiul, băuturile răcoritoare si unele băuturi energizante. O variație importantă a concentrației de cafeină poate exista și în cadrul aceleiași categorii de băuturi, cum este cazul cafelei și ceaiului. Ceaiul verde conține cafeina, dar cantitatea de cafeină diferă de la o specie la alta și de la o metodă de preparare la alta. De asemenea trebuie avut în vedere că cantitatea de cafeină ce se gaseste în mod natural în diferite plante diferă de la un soi la altul, este infuențată de condițiile de mediu și de metoda de preparare folosită.

De exemplu, o ceașcă de cafea( 240 ml) ar trebui sa conțina în jur de 100 mg cafeină, totuși într- un studiu realizat in Statele Unite pe 20 de căni de cafea, preparate sub forma de diferite specialitați în aceiași cafenea, s-a găsit o concentrație de la 76 la 112 mg cafeina/240ml. În plus s-a demonstrat că din acelaș tip de cafea, aceiași cafenea și în 6 ocazii diferite cocentrația cafeinei varia de la 130 la 282 mg/240 ml [15].

I.2.2. Polifenoli

Cafeua este considerată una dintre cele mai bogate surse de fenoli din dieta, iar compușii fenolici cei mai întâlniți din cafea sunt acizii clorogenici, corespunzând până la 12% din materia uscată de boabe de cafea verde. Aportul zilnic de acizi clorogenici al băutorilor de cafea este estimat a fi 0.5-1.0 g. În timpul prelucrării boabelor de cafea verde, factorul critic care afectează profilul fenolilor este timpul de prăjire și temperatură (Tabelul VIII.1). Mai mulți compuși sunt sensibili la temperaturi ridicate, dar procesul de prăjire este esențial pentru dezvoltarea aromei caracteristice, culoarea băuturii obținute din boabe de cafea verde.

Tabel VIII.1 Conținutul de compuși fenolici din cafea, după Rostagno R.A.

Boabele de cafea verde au o mare varietate de compusi fenolici și componentele principale sunt acizii clorogenici care sunt formati în principal prin esterificarea acidului chinic și derivați de acid trans-cinamic (cafeic, p-cumaric, ferulic). Prin această reacție, mai multe compuși sunt produși: acid cafeoilchinic și cei trei izomeri principali (acizii 3-, 4-, și 5-cafeoilchinic), acidul dicafeoilchinic și izomerii săi (acizii 3-, 4-, 5-, 3,5-, și 4,5-dicafeoilchinic), acid p coumaroilchinic (CoQA) și trei izomeri (3-, 4- și 5-p-CoQA), și acid cafeoil-ferulochinic și acid ferulochinic (FAQ) și trei izomerii (3-, 4- și 5-FQA) [22].

I.2.3.Trigonelina

Trigonelina (Fig. I.2.3.a) se găsește în boabele de cafea verde și conținutul său depinde de speciile de cafea și origine. Cantitatea de trigonelină în Coffea arabica este mai mare decât în boabele de Coffea robusta și, prin urmare, poate fi utilizată ca un compus marker pentru a distinge speciile boabelor de cafea. În timpul maturării boabelor de cafea, conținutul în trigonelină se schimbă. În timpul procesului de prăjire al boabelor de cafea, trigonelina suferă transformări în N-metilpiridiniu (Fig.I.2.3.c ) și acid nicotinic (Fig.I.2.3.b) , ceea ce îl face un indice util a gradului de prăjire. Importanța trigonelinei în cafea este asociată aspectelor nutriționale. S-a descoperit recent că administrarea de trigonelină la sobolani diabetici, evita deteriorarea organelor legate de diabet și aceștia trăiesc mai mult, ceea ce îl face un candidat potențial puternic pentru aplicarea industrială ca agent farmacologic pentru tratamentul hiperglicemiei, hiperlipidemiei, și disfuncțiilor hepatice / renale. În plus,concetrațiile urinare de trigonelină și ale produsului sau de degradare N-metilpiridiniu în cazul băutorilor de cafea sunt mai mari decât cele a non-băutorilor de cafea, ceea ce indică faptul că trigonelină și N-metilpiridiniu pot fi folosiți ca biomarkeri în probe analitice [14].

Fig. II.2 -(a) trigonelina (b)- acid nicotinic (c)- N-metilpiridiniu

I.2.4. Polizaharide

Polizaharidele din Coffea arabica și Coffea robusta constituie 43-54% din greutatea uscată a boabelor de cafea și sunt reprezentate în principal din trei polimeri: arabinogalactan, manan, și celuloză.

Structurile polizaharidelor se vor modifica semnificativ în timpul prajirii boabelor de cafea. Prăjirea modifică și degradează puternic polimerii glucidici, inducând depolimerizare, modificări structurale, și formarea de complecși cu proteinele, fragmente de proteine, și alti produșilor de degradare [14].

I.2.5. Proteine și aminoacizi

Proteinele, peptidele și aminoacizi liberi sunt potențiali precursori de aromă. Cantitățile de aminoacizi variază între boabele de cafea verde din aceeași specie, dar de origini geografice diferite și, prin urmare, pot fi considerati ca fiind discriminatori a originilor geografice a boabelor de cafea [12].

I.2.6. Lipide

Fracțiunea de lipide din boabele de cafea verde este compusă în principal din triacilgliceroli, steroli, și tocoferoli, componentele tipice găsite în toate uleiurile vegetale comestibile. În plus, așa-numitul ulei de cafea conține diterpene cu structuri de tip kauran în proporție de până la 20% din totalul lipidic. Conținutul în lipide al boabelor de cafea verde este de aproximativ 15%, în timp ce Coffea robusta conține mult mai puțin, adică în jur de 10%. Cele mai multe dintre lipide, sunt situate în endospermul boabelor; doar o cantitate mică, ceara de cafea, este situată pe stratul exterior al boabelor [29].

I.2.7. Minerale

Nivelul de minerale în cafea este mai mare în Coffea robusta decat in Coffea arabica și în boabele prelucrate prin metoda uscată decât în boabele prelucrate prin metoda umedă. Deși conținutul în elemente minerale din cafea este mic, el este distinctiv cu privire la originea solurilor de creștere pentru plantele de cafea în plus față de cultivare și condițiile de mediu utilizate. Conținutul de elemente minerale din boabele de cafea verde este prezentat in tabelul I.2.7. [14].

Tabel I.2.7 – Conținutul de elemente minerale al boabelor de cafea verde.

I.3. Biosinteza alcaloizilor purinici

Scheletul metilxantinelor derivă din nucleotidele purinice după următoarea secvență de reacții:

Fig. III.1. Biosinteza alcaloizilor purinici

Primul pas în procesul de biosinteză al cafeinei din xantosină este conversia xantosinei la 7-metilxantină (Fig.III.1.). Această reacție este catalizată de 7-metilxantin sintetază.

Al doilea pas a biosintezei cafeinei implică o nucleozidază care catalizează hidroliza 7-metilxantinei.

Ultimele două etape ale sintezei cafeinei sunt de asemenea catalizate de N-metiltransferaze SAM-dependente dar acestă enzimă este diferită de N-metiltransferaza care catalizează prima etapă.

Xantosina, substratul inițial al biosintezei metilxantinelor se formează prin cel puțin 3 căi:

biosinteza de novo a nucleului purinic. Producția de novo a nucleotidelor purinice este rezultatul sintezei din precursori non-purinici: CO2, 10-formiltetrahidrofolat, 5-fosforibozil-1-pirofosfat și aminoacizii: glicină, glutamină și acid aspartic.

degradarea adenine-nucleotidelor și guanine-nucleotidelor.

Ciclul S-adenozil-L-metioninei (SAM).

I.4. Prelucare. Tipuri de cafea

Modul de prelucrare a produsului Coffeae semen influențează puternic aroma și determină calitatea băuturii consummate sub numele de cafea. Procesul de prelucare a boabelor de cafea verde cuprinde trei etape consecutive : (1) uscarea, (2) prăjirea sau torefierea și (3) răcirea. Prima etapă se caracterizează printr-o eliberare lentă de apă și substanțe volatile, culoarea boabelor de cafea trece de la verde la galben. Reacțiile de piroliză au loc în timpul celei de a doua etape, ducând la modificari considerabile, atat fizice, cât și chimice ale boabelor de cafea. Cantități mari de CO2, apă și substanțe volatile sunt eliberate și boabele de cafea devin maro, în timpul caramelizării zaharului și reacțiilor Maillard. În acest punct este necesară răcirea pentru a evita arderea cboabelor de cafea [12].

Prelucrarea este un proces necesar pentru a elimina pulpa fructului (exo- și mezocarp) și învelisul pergamentos (endocarp), precum și pentru uscarea boabelor de cafea (semințe); morfologic sunt prezentate detalii în figura IV.1. În mod tradițional, cafeaua este produsă fie prin prelucrare umedă, fie prin prelucare uscată a fructelor. În prelucrare umedă, pulpa fructului este îndepartată în mare parte printr-un proces mecanic (Fig. I.4.1). Părți considerabile din pulpa fructului rămân totuși blocate pe învelisul pergamentos. Aceste reziduuri mucilaginoase sunt degradate prin fermentare; ulterior, pergamentul rezultat este uscat. Înainte de transport, pergamentul uscat și coaja ( Figura I.4.1), se îndepărtează prin decorticare. În schimb, în prelucrarea uscată, fructele întregi sunt uscate înainte de a îndepărta toate straturile din jurul semințelor print-o singura etapă de decorticare (Figura I.4.1). Prelucrarea umedă este folosită de multe ori, în special în acele zone în care condițiile climatice favorizează uscarea la soare [17].

Fig. I.4.1- Structura morfologică a boabelor de cafea.

În figura I.4.1 se observă cele două semințe care sunt înconjurate de endocarp și care sunt inglobate in pulpa fructului. După prelucrarea umedă, semințele de cafea sunt încă acoperite de endocarp, numit pergament. în consecință, cafeaua aferentă este numită cafea pergament. Tegumentul semințelor, precum și endocarpul sunt eliminate [12].

Indiferent de metoda de prelucrare, umedă sau uscată, boabele trebuie să fie uscate pentru a produce cafeaua verde standard. În cursul acestui proces, boabele de cafea, care conțin inițial 50% apă, sunt uscate la un conținut final de apă de aproximativ 12%.

Figura IV.2- Prelucarea umedă și prelucarea uscată a boabelor de cafea

Timpul necesar pentru uscare depinde de metoda de prelucrare. În cazul prelucrarii uscate, uscarea are loc în interiorul fructului. Pentru că pulpa fructului conține aproximativ 70% apă, uscarea întregului fruct durează aproximativ 3 săptămâni. În contrast, pulpa uscată și invelisul pergamentos obținute prin prelucrare umedă necesită doar câteva zile. Uscarea boabelor de cafea în cadrul prelucrării umede poate fi realizată fie ca uscarea clasică la soare (pe rafturi de uscare), fie folosind diverse uscătoare mecanice (uscatoare statice, uscatoare cu coloane, uscatoare rotunde, etc). Utilizarea uscatoarelor mecanice pentru a usca întregul fruct nu este foarte utilizată, deoarece costurile de energie ar fi prea mari. Este bine stabilit faptul că procesul de uscare are un efect marcat asupra calității cafelei. Literatura de specialitate menționează frecvent că uscarea la soare are un efect benefic asupra calității boabelor de cafea [9].

Torefierea boabelor de cafea presupune încălzirea acestora la temperature de 220-270 oC timp de 1,5-3 minute sau 12 minute la 185-250 oC fără a carbonize miezul.

O serie de modificări importante ale produsului Coffeae semen se produc în timpul torefierii:

reducerea conținutului de apă,

eliberarea uleiului gras,

invertirea zaharozei,

volatilizarea parțială a cafeinei,

obținerea aromei cafelei datorită formării unui complex foarte elaborate de substante (peste 100).

Aroma caracteristică a cafelei este influențată de procesul de prelucrare. Cafeaua preparată din produsul Coffeae semen obținut prin prelucrare umedă este caracterizată prin aroma ei deplină și aciditate plăcută, iar cafeaua preparată prin prelucrare uscată, de obicei prezintă un așa-numit corp plin.

Aroma diferită obținută prin cele doua procese de prelucrare a boabelor de cafea poate fi explicată pe de o parte prin caracteristicile fiecarui tip de procesare, pe de altă parte prin natura diferită a materialului vegetal; fructele mature sunt folosite exclusiv în prelucrarea umedă, iar fructele în diferite etape de maturitate, în prelucarea uscată [26].

Există mai multe tipuri de cafea, si anume:

– cafea solubilă

Fig.I.4. Cafea solubilă

Cafeaua solubilă sau cafeaua instant se obține printr-un proces similar cu cel al cafelei măcinate, singura diferență fiind extracția apei. În procesul de obținere al cafelei solubile are loc o infuzie a cafelei macinate urmată de extracția apei prin înghețare sau pulverizare în jet de aer fierbinte.

În anul 1965 apare pentru prima dată metoda freeze dryed, ce constă în inghețarea solutiei de cafea la o temperatură de -40 o C, ce se divide ulterior în bucățele mici. Acestea sunt introduce în camera de vid, unde apa se evaporă treptat, menținând aroma cafelei și lasând în urmă granule fine de cafea solubilă.

În anul 1967 apare metoda spray dryed, ce constă în trecerea soluției de cafea printr-un jet continuu de aer fierbinte, obținându-se o pulbere fină de cafea solubilă.

– cafea decafeinizată

I.5. Modalități de preparare

Cap. II. Activitatea farmacologică a alcaloizilor purinici

Acțiunea farmacologică a metilxantinelor se exercită la nivelul SNC, cardiovascular, a musculaturii netede bronșice și la doze mari, a mușchilor scheletici.

Cele mai importante efecte care caracterizează acești compuși sunt: stimulant central și respirator, diuretic, bronhodilatator, stimulant cardiac și stimulant al contracțiilor mușchilor striați. Dar intensitatea de acțiune diferă.

II.1. Cafeina

Proprietăți farmacocinetice

Absorbția

Cafeina este rapid și aproape complet (99%) absorbită în stomac (20%) și intestinul subțire (80%).Totuși, un rol semnificativ în absorbție s-a dovedit și la nivelul mucoasei orale. Absorbția rapidă și completă are un Tmax=29,8 ± 8,1 min al cafeinei dozate oral (5 mg / kg) la voluntari de sex masculin, cu o concentrație plasmatică de vârf (Cmax) la 10,0 ± 1,0 µg/ml. Deoarece nu suferă efectul primului pasaj hepatic, absorbția este independentă de calea de administrare, vârsta, sex, starea de sănătate, precum și administrarea concomitentă de alcool, droguri, sau expunerea la nicotină. O absorbție mai lentă (Tmax=90-120 min) a fost raportată la diferite produse alimentare. Într-un studiu experimental cu cola și bomboane de ciocolată, Cmax a atins nivelul de 1,57 µg/ml și 1,50 pg/ml, în timp ce o valoarea mai mare (2,05 µg/ml) a fost înregistrată atunci când metilxantină a fost administrat sub formă de pastile care conțin aceiași doza (72 mg) de substanță. Tmax este mai lung (2 ore în loc de 1 h) și Cmax a fost mai mică (13,5 ± 2,9 mg / l) la persoane fizice astmatici. Deoarece cafeina este, de obicei, un xenobiotic ingerat în mod regulat intr-o dietă de zi cu zi, concentrația sa reală poate fi mai mare decât valoarea raportată în studiile cu o singură dozare. Absorbția plasmatică este de asemenea legată de motilitatea gastrointestinală și conținutul alimentar, tipul de conținut cât și volumul conținutului [19].

Distribuția

Cafeina este distribuită rapid în majoritatea țesuturilor și organelor. Procesul este legat de conținutul său plasmatic, cu o medie de distribuție de volum de 0.6 la 1.06 l/kg. Distribuția de obicei, nu se schimba pe tot parcursul vieții unei persoane, dar este semnificativ mai mare la femei și obezi. Legarea de proteinele plasmatice este relativ scăzută și a fost estimată la 17-30% Deoarece alcaloidul traversează ușor bariere intracelulare, inclusiv cele placentare și sânge-creier, este detectabilă în diverse fluide biologice (de exemplu, bilă, lapte, saliva, sperma, sudoare și urină) [6].

Excreția

Diverse studii experimentale și studii umane au evidențiat că alcaloidul este excretat în mare parte renal. La om ,excreția renală a fost estimată la nivelul de 70% după administrarea orală (7,5 mg / kg). Clearance-ul cafeinei este dependent de fluxul sanguin renal și trecerea în urină, dar concentrația finală în urină se corelează cu nivelul plasmatic al cafeinei. La om, atât metabolismul, cât și clearance-ul sunt dependente de doză [6].

Eliminarea fecală nu este atât de importantă (2-5%), iar metaboliți principali identificați în fecale au fost acidul 1,7-dimetiluric (44%), acidul 1-metiluric (38%), acidul 1,3-dimetiluric (14%) și acidul 1,3,7-trimetil uric (6%), restul de 2% a fost reprezentat de cafeină.

Cafeina este excretată și prin salivă și transpirație. Calea transdermică este puțin importantă, deoarece depinde în mare măsură de temperatura mediului, iar eficiența se diminează împreună cu temperaturile scăzute și timpul prelungit al ingestiei de cafeină [19].

Metabolismul

Cafeina este metabolizată în principal de citocromul P450 iar 90% din astfel de reacții biochimice sunt catalizate de CYP1A2. Restul implică intervenția CYP1A1, CYP2E1, CYP3A4, CYP2D6, precum și activitatea monooxigenazei și N-acetiltransferazei (Fig.VII.3.2). CYP1A2 este implicată în demetilarea cafeinei și paraxantinelor [19].

Ea converteste cafeina în cea mai mare parte în paraxantine (81,5%) și mai puțin la teobromină (10,8%) și teofilină (5,4%). Activitatea enzimei crește la un consum moderat de cafea zilnic (trei cani), dar astfel de efect nu a fost raportat la doze mai mari. CYP2E1 accelerează sinteza de teofilină și teobromină prin N1- și N7-demetilare, iar CYP3A4 și CYP2D6 sunt responsabile de C8-hidroxilare cât și hidroxilare și demetilare. Cafeina poate fi, de asemenea, oxidată de CYP1A1, dar din cauza valorii sale scăzute în hepatocite, această cale nu este importantă într-o stare fiziologică. Un pas important în biotransformarea cafeinei este și acetilarea [7].

Fig.II.1.1- Metabolizarea cafeinei

Metabolismul cafeinei este modificat în timpul sarcinii și perioada postnatală și este influențat de fumat, utilizarea de contraceptive și starea de sănătate. T1/2 nu este afectat în timpul perioadei menstruale, dar clearance-ul sistemic este mai lent în timpul fazei luteale [19].

Starea de sănătate este un alt factor care influențează metabolismul cafeinei. Obezitatea crește semnificativ volumul de distribuție, rata de absorbție, și T1/2 plasmatic, dar scade rata de eliminare, fără efect semnificativ pe clearance.

Biotransformarea este de asemenea legată de funcționarea corectă a ficatului și rinichilor, iar scăderea clearance-ul cafeinei este o complicație tipică a bolilor acestor organe.

Ciroza și hepatită virală sunt cele mai comune boli hepatice care pot perturba acest proces. După cum s-a dovedit clinic, clearence-ul cafeinei poate fi utilizat pentru a determina insuficiența severă a organelor.

Proprietăți farmacologice

SNC

Este un stimulant psihomotor moderat, stimulează în funcție de doză, în ordinea: scoarță cerebrală, bulb (central respirator, vasomotor, vagal) și la doze mari măduva spinarii.

Scoarța cerebrală: în doze mici cafeina produce o rapiditate și claritate în fluxul de gândire, crește vigilența mentală și intârzie oboseala și somnolența. Ea stimulează activitatea mentală doar în cazul obosealii normale, și nu o crește peste normal. Cafeina de asemenea reduce timpul de reacție, îmbunătățește activitatea motorie, deci îmbunătățește performanța psihică. Efectele corticale sunt produse la ingestia a 2-3 căni de cafea (150 mg cafeină/ceașcă). Dozele mai mari de cafeină (cele care se încadrează intre 300 și 500 mg cafeină) produc iritabilitate, nervozitate, confuzie în ganduri, insomnie, dureri de cap și tremor. Dozele toxice pot cauza convulsii generalizate.

Centrii medulari: dozele mari de cafeină stimulează centrul respirator, vagal și vasomotor. Cafeina induce stimulare respiratorie, crescând sensibilitatea la CO2 a centrului respirator. Stimularea centrului vasomotor și vagal duc la creșterea presiunii sângelui și induc bradicardie. Măduva spinării: dozele foarte mari de cafeină produc o creștere a excitabilității reflexe a măduvei spinării și pot duce la convulsii clonice și chiar moarte.

Aparat cardiovascular

Efectele cafeinei sunt variabile în funcție de tonusul funcțional cardio-vascular al fiecărui individ.

Inimă: cafeina are o acțiune directă de stimulare asupra miocardului și are tendința să crească forța de contracție a inimii și consumul de oxigen. Efectul cronotrop pozitiv al miocardului este antagonizat de centrul vagal, și dozele moderate de cafeină produc un efect variabil asupra ritmului inimii. Totuși dozele mari de cafeină produc palpitații, tahicardie și ocazional aritmii cardiace. Creșterea forței de contracție asigură o mai bună golire a inimii și reduce presiunea venoasă centrală. La persoanele sănătoase scăderea presiunii venoase poate dura mai mult decât efectul stimulent cardiac, rezultând o scădere a producției cardiace, dar la persoanele cu insuficienta cardiaca congestivă, presiunea venoasă redusă produce o creștere a debitului cardiac.

Vasele sangvine: cafeina are tendința de a produce vasodilatație periferică prin acțiunea directă asupra muschilor netezi vasculari.

Vasele coronariene: vasele coronariene sunt dilatate, iar presiunea sangvina crește în vasele coronare.

Vasele crebrale: cafeina produce o crestere marcanta a rezistentei vasculare cerebrale si reduc presiunea vasculara cerebrala. Aceasta constrictie poate fi responsabila de inlăturarea migrenelor.

Vasele pulmonare: cafeina produce relaxarea arteriolelor pulmonare si reduc presiunea arterială pulmonară.

Presiunea sangvină: efectul stimulant direct al cafeinei are tendinta de a crește presiunea sângelui. Această acțiune se datorează acțiunii stimulante asupra centrului vasomotor si e antagonizată de stimularea centrului vagal si vasodilatația periferică.

Aparat respirator

Cafeina stimulează centrul bulbar respirator determinând creșterea amplitudinii și frecvenței mișcărilor respiratorii. Mai produce bronhodilatație și crește capacitatea vitală.

Aparat musculo-scheletic

Cafeina afecteaza mușchii scheletici, crescând forța de contracție si scazând oboseala musculară. Aceste efecte se datorează activării deschiderii canalelor de calciu din reticulul sarcoplasmic al celulelor mușchilor scheletici, determinând creșterea calciului și contracția mușchiului. Cafeina are de asemenea un efect termogenic, crescând producerea de caldura.

Aparat digestiv

Cafeina stimulează secreția de HCl și pepsină. La doze mari poate avea efect ulcerogen.

Aparat renal

Cafeina are efect diuretic slab deoarece crește circulația renala și inhibă reabsorbția tubulară a sării.

Efecte metabolice

Crește metabolismul bazal cu 10-25%.

Mecanismul de acțiune

Cafeina este un antagonist natural al receptorilor de adenozină (A1, A2A, A2B) care aparțin proteinei G transmembranare și fiziologic sunt stimulate de adenozină. Primele două tipuri sunt observate mai ales în SNC și inima, dar A1 a fost găsit în cele mai multe celule, iar o concentrație ridicată de A2A a fost raportată în ganglionii bazali, vase sangvine și trombocite. Ambii receptori joacă de asemenea, roluri importante în creier și fiziologia cardiovasculară. Ei reglementează circulația coronariană și consumul de oxigen miocardic. Rata de contracție a inimii este scăzută prin activarea receptorilor A1, în timp ce A2A sunt responsabili pentru vasodilatația arterelor coronare. Deoarece adenozina este un neurotransmitator puternic, activarea receptorilor influențează diferite părți ale prozencefalului și ale trunchiului cerebral prin eliberare de dopamină si glutamat. Cu toate acestea, injectarea adenozinei este responsabilă pentru sedarea pacientului, de reducerea eliberarii presinaptice a veziculelor sinaptice, precum și stabilizarea Mg2 + pe receptorii glutamat N-metil-D-aspartat (NMDA). Activarea A2A are, de asemenea, efecte anti-inflamatorii. Spre deosebire de A1 și A2A, A2B este situat în diferite organe în afara SNC-ului și are un nivel mai ridicat de iritare și din acest motiv, devin active mai ales în stări patologice, legate de inflamatie si raspunsurile imune [7].

Clinic, o activare a A2B poate produce bronhospasm. Receptorii A3 sunt distribuiți periferic și sunt responsabili de relaxarea musculaturii cardiace și acțiunile cardioprotectoare în timpul ischemiei de cord, constricția musculaturii netede, și inhibarea degenerarii neutrofilelor, dar cafeina nu are nici un efect direct asupra lor.

Cafeina, ca și alte metilxantine, este un antagonist neselectiv al receptorilor adenozinei și are o acțiune opusă adenozinei. Deoarece alcaloidul traversează ușor toate barierele celulare fiziologice, are o acțiune stimulatoare puternică asupra creierului, inimii, precum și a altor organe. Astfel de activitate a fost observată chiar și la doze mici, dar cu diferite potențe pentru A1, A2A, și receptorii A2B. Chiar și o ceașcă de cafea poate influența semnificativ receptorii de adenozină [19].

La doze mari, cafeina, blochează activitatea fosfodiesterazei care conduce la scăderea AMPc. La o creștere a concentrației plasmatice, cafeina poate bloca, de asemenea, receptorii acidului γ-aminobutiric (GABA A), și scade acumularea intracelulară de calciu. Cu toate acestea, aceste acțiuni sunt observate la doze de 20, 40, și de 100 de ori mai mari decât cele raportate pentru inhibarea receptorilor adenozinei.

II.2. Teofilina

II.3. Teobromina

Cap.III. Bioactivitatea produsului Coffeae semen prelucrat sub formă de cafea

III.1. Activitatea antioxidantă

În prezența oxigenului, celulele aerobe ale unui organism complex sunt capabile de a extrage de la 16 la 18 ori mai multă energie decât în absența acestuia. Cu toate acestea, oxigenul molecular O2 este capabil de a oferi efecte toxice și nocive prin radicalul superoxid (· O2-), peroxidul de hidrogen (H2O2), radicalul hidroxil (OH·), și oxigen singlet (O2) (Fig. III.1.). Din cele de mai sus, se poate deduce cu ușurință cât de important este oxigenul pentru celulele aerobe și, în paralel, cât de periculoși, nocivi, și toxici pot fi produșii anormali și de reducere parțială [24].

Fig.III.1. Efectele benefice și efectele dăunătoare ale oxigenului.

Cafeaua este o sursă bogată de antioxidanți din familia acizilor hidroxicinamici (cafeic, clorogenic, cumaric, ferulic, și sinapic) și alți compuși biologic activi cu potențial antioxidant important, cum ar fi cafeina, acid nicotinic, trigonelina, cafestol, și kahweol, așa cum este prezentat în Tabelul.III.1.

În unele țări, cafeaua reprezintă două treimi din totalul de antioxidanți ingerați. În timpul procesării, profilul antioxidant al cafelei se modifică datorită degradării antioxidantilor nativi și formarea de noi antioxidanți. Astfel, capacitatea antioxidantă a cafelei este legată de prezența atât a componentelor naturale, cât și a compușilor formați în timpul prelucrarii (torefiere). Temperaturile înalte și activitatea scăzută a apei favorizează dezvoltarea reacțiilor Maillard și formarea de produși Maillard între proteine si carbohidrați [22].

În plus, cafeaua este o sursă de minerale (de exemplu magneziu) și de compuși volatili cu greutate moleculară mică, compuși heterociclici, în special obținuti prin reacția Maillard, care au început recent să prezinte interes ca antioxidanți. Mai mult de 300 de compuși heterociclici, inclusiv piroli, oxazoli, furani, triazoli, tiofen, imidazoli și pirazine, au fost identificati și raportați în cafeaua preparată. Printre ei, pirolii și furani manifestă cea mai puternică activitate antioxidantă, care a fost aproape egală cu cea a α-tocoferolului.

Tabelul III.1. Compușii cu acțiune antioxidantă din cafea, după Komes D.

În comparație cu alte băuturi, cafeaua iese în evidență pentru potentialul antioxidant . Unii autori au raportat o potență mai mare pentru cafeaua solubilă și cafeaua espresso decât pentru vinul roșu si ceaiul verde. Acțiunea antioxidantă este, de asemenea, afectată de compoziția boabelor de cafea verde și de prelucrare. Studiile facute pe diferite boabe de cafea au raportat o capacitate antioxidantă mai mare pentru Coffea canephora decât pentru Coffea arabica. S-a observat o scădere a acțiunii antioxidante, care a fost corelată cu gradul de torefiere, asociată în principal, cu degradarea acid clorogenic. În contrast, procesul de torefiere poate contribui, de asemenea, la formarea de melanoidine, care au fost deja raportate a fi responsabile pentru acțiunea antioxidantă pentru fracțiunile cu greutate moleculară mare izolate din cafeaua prăjită. Cele mai multe studii din literatură se referă la acțiunea antioxidantă a boabelor torefiate. În ciuda marii importanțe economice a cafelei solubile, sunt putine rapoarte despre potențialul său antioxidant sau influența condițiilor de prelucrare. Pentru a deveni solubilizată, cafea suferă un procedeu de extracție. Boabele sunt torefiate, și supuse la percolare succesivă cu apă la temperaturi variind de la 100-180 oC. Depolimerizarea și degradarea care poat aparea în timpul extracției la temperaturi ridicate, și variația procesului pot afecta caracteristicile produsului [28].

III.2. Activitate neuroprotectoare

Mai multe studii au aratat că de obicei consumul de cafea este asociat cu îmbunătățirea performanței cognitive și invers asociată cu boala Alzheimer. Pe langă acestea, studiile epidemiologice, farmacologice și genetice au evidențiat o relatie inversă între consumul de cafea și boala Parkinson. O relație inversă a fost evidențiată și între consumul de cafea și scleroza amiotrofică laterală [16].

Deși cafeau conține sute de compuși, mulți dintre ei fiind formați în timpul prăjirii, cafeina este principalul component implicat în astfel de activități, ca antagonist al receptorilor de adenozină , permeabilității ridicate prin bariera hemato-encefalică și efectelor de stimulare psihoafective. Cafeina este asociată cu îmbunătățirea performantelor cognitive și prevenirea bolii Alzheimer. Alte studii au arătat că alcaloidul ar putea avea efect protectiv în boala Parkinson probabil și prin inhibarea acetilcolinesterazei, enzima cheie în fiziopatologia bolii Alzheimer.

Cafeina atenuează tulburările de memorie induse de scopolamină la oameni și are efect de creștere a cogniției prin mediere colinergică. Cafeina de asemenea induce neurotransmisia dopaminergică în creierul uman, potențează plasticitatea neuronală a receptorilor N-metil-D-aspartat și modulează diverși receptori sinaptici și activitatea canalelor de ioni prin mobilizarea calciului intracelular, de asemenea inhibă fosfodiesteraza și antagonizează receptorii de adenozină și γ- aminobutirici. Prin aceste mecanisme, cafeina schimbă morfologia sinaptica neuronală, induce formarea a multor dendrite, modifică rețelele neuronale și potențează conectarea unor noi căi de comunicare din diferite părți ale creierului [16].

Diferite studii au evidențiat că și cafeaua decafeinizată are proprietăți neuroprotectoare, exemplu previne tulburările de memorie induse de scopolamină. Suplimentarea dietei cu cafea decafeinizată îmbunătățește disfuncțiile metabolismului energetic al creierului la șoareci. Ambele, atât cafeaua cafeinizată, cât și cea decafeinizată reglează proteinele antiapoptotice și inhibă peroxidul de hidrogen (H2O2). Aceste observații sugerează că și alti compuși din cafea, în afară de cafeină sunt neuroprotectori [16].

Băutorii de cafea ingerează 500-1000 mg/zi acizi clorogenici, pe când non-băutorii de cafea ingerează mai puțin de 100 mg/zi compuși fenolici din alte surse. Farmacocinetica acidului clorogenic dupa consumul de cafea cafeinizată sau decafeinizată a fost foarte puțin investigată. Un studiu a evidențiat că nivelul plasmatic dupa consumul oral a 190 ml de cafea ce conține 1068 µM acid clorogenic ajunge la aproximativ 3.14 µM [16].

Fig.IX.2. Acțiunea neuroprotectoare a produsului Coffeae semen, după Kim J.

Nu există date concrete că acidul clorogenic poate traversa bariera hemato-encefalică. Totuși având în vedere concentrația mare din sânge după ingestia de cafea și greutatea moleculară mică (354), acidul clorogenic ar putea traversa bariera hemato-encefalică.

Mai multe studii au demonstrat că acidul clorogenic este neuroprotectiv. De exemplu, cafeaua îmbogățită cu acid clorogenic îmbunătațește starea si cogniția după administrarea acută la subiecți sănătoși [16].

Acidul clorogenic izolat din Artemisia capillaris a prezentat acțiune antidepresivă in teste pe șoareci. Într-un studiu recent, acidul clorogenic protejează animalele împotriva amneziei provocate de scopolamină prin acțiunea anticolinesterazică și antioxidantă. Pe un model de animale cu ischemie cerebrală, acidul clorogenic diminuă afectarea cerebrală, a barierei hemato-encefalice și edemul cerebral. S-a demonstrat că acidul clorogenic are efect anxiolitic și efect antioxidant [16].

Acidul cafeic din cafea are de asemenea efect neuroprotectiv. Are efect anxiolitic și efect protector împotriva oxidării de către H2O2 a țesuturilor cerebrale. S-a sugerat că acidul cafeic atenuează down-reglarea foctorului neurotrofic cerebral, membru al familiei neurotropinei ce joaca un rol important în patofiziologia și tratamentul depresiei.

Acidul cafeic reduce stresul oxidativ la șoareci după injectarea de pilocarpină și protejează creierul impotriva leziunilor provocate de aluminiu. Toate acestea sugerează ca acidul cafeic din cafea ar putea contribui la prevenirea neurodegenerării [16].

Kaweolul din cafea posedă acțiune protectoare împotriva bolii Parkinson prin prevenirea formării neurotoxinei 6-hidroxi dopamină răspunzătoare de moartea celulelor neuronale. Trigonelina, prezentă in boabele de cafea are efect regenerativ asupra dendritelor și axonilor, ajutând la îmbunătățirea memoriei în boala Alzheimer [16].

III.3. Activitate la nivel cardiovascular

Toxicitatea cardiovasculară a cofeinei este încă controversată și continuă să fie cercetată. Deși multe studii au raportat că dozele moderate de cafeina nu sunt dăunatoare pentru inima, îmbunătățesc performantele fizice și cognitive și previn accidenele vasculare cerebrale, alte rapoarte au arătat că consumul excesiv de cafeina este dăunatoar. Cu toate acestea, în ciuda controverselor, se concluzionează că, pentru fiecare individ, toxicitatea cafeinei depinde de variațiile farmacocinetice și farmacodinamice, starea clinică, și, desigur, de doza consumată.

Bolile cardiovasculare sunt o cauză majoră de deces în țările dezvoltate. Stilul de viata si dieta contribuie la aceste statistici. Printre factorii alimentari, consumul de cafeina poate crește tensiunea arterială și contribuie la mortalitatea cardiovasculară sau morbiditate. De-a lungul anilor, un număr mare de studii epidemiologice au fost efectuate în mai multe țări, cu accent pe relația între consumul de cafeina și functiile cardiovasculare [15].

Cu toate acestea, există multe inconsecvențe în rezultatele acestor studii, contribuind la problema controversată a toxicitatii cardiovasculare a cafeinei, cum a fost raportat mai sus. Cele mai multe dintre acestea studii privind consumul de cafea nu au fost în stare să răspundă dacă cafeina singura sau oricare dintre celelalte componente ale cafelei sunt responsabile de modificarile cardiovasculare. Cafeaua este un amestec de mai mulți compuși chimici care pot avea un impact benefic sau dăunător pentru sistemul cardiovascular. Un studiu de caz a demonstrat o relație semnificativă între consumul de cafea și bolile cardiovasculare, cu un risc crescut observat pentru un aport de cinci sau mai multe cești de cafea pe zi (mai mult de 5500 mg cafeină/zi). Câteva studii au demonstrat un efect direct al cafeinei pe sistemul cardiovascular, tradus printr-o creștere a incidenței aritmiilor cardiace, ritm cardiac crescut, colesterolul seric și homocisteina crescute, precum si declanșarea hipertensiunii (Tabelul III.3). Cafeina, de asemenea, modifică contractilitatea musculaturii inimii și a vaselor de sânge, și interferă și cu neurotransmisia [11].

Aceste efecte pot varia de la o creștere moderată a ritmului inimii la aritmii cardiace mai severe, cum ar fi fibrilația atriala și tahicardie ventriculară. Cu toate acestea, ar trebui să luam în considerare faptul că unele dintre aceste efecte poate fi tranzitorii, deoarece toleranța parțială pote fi dezvoltată după multe zile de consum de cafeină. Efectele cauzate de consumul de cafea și cafeină asupra sistemului cardiovascular depind de faptul dacă populația este naiv consumatoare sau este consumatoare obisnuita. Mai mult, efectele cafeinei asupra sistemului cardiovascular depind de mai mulți factori, cum ar fi cantitatea ingerată, momentul de consum, frecvența, gradul de absorbție și metabolismul hepatic, rezultând exclusiv și răspunsuri diferite la fiecare individ [11].

Tabel III.3. Efectele consumului de cafea spura sitemului cardiovascular, după C. Deus

Efectele moderate și severe al consumului de cafea

Un ritm cardiac ridicat și tensiune arterială crescută sunt factorii de risc pentru bolile cardiovasculare. Efectele cafeinei asupra tensiunii arteriale diferă la băutorii obișnuiți sau non-băutori de cafea, iar acest lucru a fost intens investigat folosind diferite tipuri de cafea (cafea la filtru, espresso și decafeinizată). O asociere pozitivă între boli cardiace coronariene și consumul de cafeină a fost găsită în mai multe studii ajustate pe vârstă. Ingestia acută și dozele repetate la persoane sănatoase sau în cazul persoanelor care sufera de hipertensiune arterială determină o creștere a tensiunii arteriale datorită cafeinei (mai mare de 250 mg), cu 5-15 mmHg a celei sistolice și / sau 5-10 mmHg a celei diastolice, atât la bărbați, cât și la femei de toate vârstele, independent de rasă, valoarea tensiunii arteriale, sau obiceiuri ale aportului de cafeină. Consumul mai mare de cafeină a fost asociat cu hipertensiune arterială la femei, care ar putea fi un factor de risc pentru boala coronariană, accident vascular cerebral și insuficiență cardiacă congestivă. Două sau trei cești de cafea care conțin 200-300 mg cafeină determină o creștere de 3-14 mmHg a tensiunii arteriale sistolice și o creștere de 2-13 mmHg a tensiunii arteriale diastolice la subiecti normotensivi. De asemenea, acest studiu a aratat că efectul asupra tensiunii arteriale este mai puternic în rândul persoanelor care nu consumă cafea în mod regulat.

 Tensiunea arterială este crescută după administrarea intravenoasă a cafeinei dar modificările nu apar după administrarea de cafea la bautorii de cafea , confirmând că efectele cafeinei depinde și de alte variabile. Cu toate acestea, în diferite studii, s-au folosit diferite nivele de cafeină, si nici un efect nu s-a observat asupra ritmului cardiac și variabilelor electrocardiografice la oameni sănătoși [11].

III.4. Activitate antidiabetică

Diabetul zaharat este recunoscut a fi un sindrom, adică o colecție a tulburărilor hiperglicemiei și intoleranței glucozei. Deficitul de insulina, acțiunea defectuoasa a insulinei sau o combinație a acestor este responsabilă pentru nivelul mare de glucoză din sânge, iar dacă este prelungită în timp, poate duce la retinopatie, neuropatie, nefropatie, și ateroscleroză. Diabetul zaharat a fost clasificat ca diabet zaharat de tip 1 (DZ tip 1) (cunoscut anterior ca diabetul juvenil), diabet zaharat de tip 2 (DZ tip 2) și diabet gestational. DZ tip 1 rezultă de la o deficiență absolută în secreția de insulina ca urmare a distrugerii autoimune a celulelor B pancreatice. DZ tip 2 rezultă de la o combinatie de rezistență la insulina și secreția de insulină inadecvată. În cele din urma, diabetul gestațional se caracterizează prin intoleranță la glucoză în timpul sarcinii. Diabetul zaharat este a patra cauza de deces în țările industrializate. Aproximativ 177 de milioane de oameni din lume sunt afectați de diabet, iar acest număr este așteptat să se dubleze până în 2025. Numărul de decese atribuite diabetului zaharat este de aproximativ 4 milioane pe an (estimările World Health Organization). DZ tip 2 este cea mai comună formă de diabet (aproximativ 90% din cazuri) și reprezintă un factor de risc important pentru bolile cardiovasculare. Într-adevăr, evenimente cardiovasculare (infarct miocardic și accident vascular cerebral) sunt cauza majoră a deceselor premature în diabet [15].

Având în vedere costul ridicat al bolii atât în termeni de viață, cât și costurile de asistență medicală umană, prevenirea diabetului zaharat este deosebit de importantă. Deși genetica joacă un rol important în etiologia bolii, sunt numeroase dovezi că DZ tip 2 este asociat cu mai mulți factori de risc, inclusiv dieta si activitatea fizică. Recent un număr de studii epidemiologice au sugerat că un consum moderat și prelungit al cafelei este asociat cu un risc redus de dezvoltare a DZ tip 2 [15].

Cafeaua și riscul apariției diabetului de tip 2

Primele observații ale relației dintre consumul de cafea și nivelurile plasmatice ale glucozei au fost menționate în 1970, atunci când un studiu experimental a demonstrat ca la consumul de cafea, apare o reduce a concentrațiilor plasmatice ale glucozei. Acest lucru a fost confirmat de un studiu japonez, care a raportat o asociere inversă între consumul de cafea și nivelul glicemiei à jeun. Primul raport epidemiologic care indică o asociere inversa între consumul de cafea și DZ tip 2 datează din 2002 [15].

Până în prezent, aproximativ o duzină de studii prospective și două meta-analize indică faptul că un consum regulat și moderat de cafea reduce riscul de DZ tip 2 și că asocierea nu depinde de rasă, sex, sau distribuție geografică a populației de studiu. Prin comparație cu absența consumului, consumul de patru sau mai multe cești de cafea pe zi corespunde la o reducere de 35% a riscului de DZ tip 2.

Asocierea a fost valabilă și în cazul cafelei decafeinizate, riscul de a dezvolta DZ tip 2 este cu aproximativ o treime mai mic la persoanele care beau trei – patru cesti de cafea decafeinizata pe zi decât la persoanele care nu consumă cafea. Astfel, efectul protector al cafelei nu pare să depindă de conținutul său în cafeina și chiar asociația a fost mai puternică pentru cafeaua decafeinizată decât pentru cafeaua normală. În prezent, observațiile obținute prin studii epidemiologice nu au fost verificate experimental. În schimb, influența consumului de cafea asupra unor indicatori ai bolii (hiperglicemie, hiperinsulinemie, etc) a fost testată în studii experimentale [20].

Biomarker de risc

Numeroase studii epidemiologice au raportat că pe de altă parte consumul de cafea este în mod constant asociat cu o mai mică toleranță la glucoza, hiperglicemie (post și după sarcină), hiperinsulinemie și sensibilitate la insulină. În unele studii, consumul de cafea a redus riscul de sindrom metabolic, o condiție strâns legată de diabet, dar alte studii epidemiologice nu au confirmat aceste rezultate. Studii epidemiologice recente au indicat faptul că aportul de cafea este asociat pozitiv cu niveluri de adiponectină plasmatică atât la femeile sănătoase, cât și la femeile cu diabet zaharat. Adiponectina este un hormon care reglează catabolismul glucozei și sensibilității la insulină. Nivelele de adiponectina sunt reduse la diabetici, și, astfel, adiponectină este considerată protector antidiabetic. Aceste constatari, cu toate acestea, nu au fost încă confirmate în alte grupuri de populație [20].

Un studiu experimental realizat pe un model de animale a confirmat că un consum de cafea poate reduce producerea de adipocitokine proinflamatorii la șoareci diabetici.

Modalitatea de consum a cafelei variază foarte mult în diferite regiuni ale lumii. Chiar și în cadrul aceleiași populații, indivizii au moduri foarte diferite de consum. Pe lângă frecvența de consum, tipul și cantitatea de cafea consumată, momentul de consum (de exemplu, după o masă sau între mese), și adaosul de zahăr, alți îndulcitori, sau lapte ar putea influențează capacitatea cafelei de a afecta riscul de diabet [15].

Un studiu prospectiv recent a demonstrat că modelul de consum al cafelei poate avea o influență, sugerând că un consum după prânz în continuare reduce riscul de a dezvolta DZ tip 2. Efectul pozitiv a fost, de asemenea, evident pentru cafeaua decafeinizata, în timp ce adaosul de lapte în cafea a anulat efectul protector. Cu toate acestea, alte studii par să indice faptul că adăugarea de lapte sau cremă nu are nici un efect asupra riscului de diabet zaharat sau asupra sensibilității la insulină. În cele din urmă, adaosul de zahăr în cafea nu pare să se schimbe asocierea inversă între consumul de cafea si riscul de DZ tip 2, deși un studiu a sugerat că adaosul de zahăr poate scădea sensibilitatea la insulină [20].

Cafeaua și riscul de diabet zaharat de tip 1

Studii privind efectele consumului de cafea asupra dezvoltării de DZ tip 1 sunt foarte rare, mai ales în comparație cu numărul de studii privind dezvoltarea DZ tip 2. Acest lucru nu este surprinzător, pentru că cele două boli au o dezvoltare foarte diferite. DZ tip 1 se dezvoltă de obicei în copilarie sau adolescență, probabil din cauza expunerii factorilor de risc timpurii (poate chiar în primele luni de viață), moment în care consumul de cafea este mai degrabă limitat.

Într-un studiu realizat la începutul anilor 1990 pe 600 diabetici și 600 copii în control, riscul de a dezvolta DZ tip 1 a fost mai mare la copiii care au consumat cel puțin două cesti de cafea sau ceai pe zi, în timp ce consumul de cafea sau ceai al mamei în timpul sarcinii nu a avut nici o influență asupra riscului. Din cele de mai sus, este evident că alte studii sunt necesare pentru a înțelege asocierea dintre consumul de cafea și riscul de DZ tip 1 [20].

Cafeaua și riscul de diabet gestațional

Diabetul gestațional se poate dezvolta în timpul sarcinii și, în cazul în care nu este controlat, poate duce la consecințe grave pentru nou-născut. În cele mai multe cazuri, această stare dispare la sfârșitul sarcinii, cu toate că femeile care au avut diabet gestațional au un risc mai mare de a dezvolta DZ tip 2. În timpul sarcinii, placenta secreta mai mulți hormoni pentru a crește nivelul de glucoză circulantă; ca răspuns, producția maternă de insulină crește. Dacă pancreasul matern nu poate produce suficientă insulină pentru a contracara nivelele crescute de glucoză circulantă, se dezvoltă diabetul gestațional.

Efectul consumului de cafea pe femeile însărcinate în legătură cu debutul diabetului gestational a fost examinat într-un singur studiu epidemiologic. Studiul a fost realizat pe un număr limitat de femei (n = 1744) și a arătat că femeile cu un consum de cafea moderat înainte de sarcina au avut un risc mai mic de a dezvolta diabet gestațional decât femeile cu un consum nul. O reducere a riscului a fost observată și la femeile care au continuat sa bea cafea în timpul sarcinii, dar în acest caz reducerea nu a fost semnificativă statistic.

Un studiu experimental a aratat ca un consum acut de cafeină în timpul sarcinii (de exemplu, după o singură doză) a avut un efect negativ asupra sensibilității la insulină la femeile cu diabet gestațional, dar nu a avut nici un efect asupra femeii sanatoase. Chiar și în cazul diabetului gestațional se pare că există diferențe profunde între consumul ocazional și consumul regulat de cafea. In plus, efectul cafelei poate varia foarte mult în funcție de calendarul de consumul al cafelei: consumul pre-sarcină pare să fie preventiv, în timp ce consumul de după debutul diabetului gestational ar putea fi dăunător. Evident, deficitul de studii nu permite recomandări pentru utilizarea cafelei în timpul sarcinii, pentru a preveni diabetul gestațional. În plus, consumul de cafea în timpul sarcinii poate implica alte riscuri pentru sănătate atat pentru mama, cat si pentru copil [20].

Prevenire versus tratament al diabetului

Toate studiile menționate mai sus se referă la rolul pe care cafeaua îl poate juca in prevenirea primara a diabetului zaharat. Unele studii pe termen scurt au sugerat că un consumul acut de cafeină are un efect negativ asupra metabolismului glucozei la subiecți cu DZ tip 2 printr-o scădere tranzitorie a sensibilității la insulina și/sau o creștere a nivelurilor postprandiale de glucoză.

Studiile efectuate pe pacienti cu DZ tip 2 au raportat că cafeaua sau alcaloidul pot induce o creștere a nivelului de glucoză și/sau insulină în sânge după încărcarea cu glucoză. Un studiu epidemiologic, totuși, a aratat că un consum de cafea este asociat cu un risc redus la rezistența la insulină la pacientii cu DZ tip 2. Până în prezent, riscul de progresie de diabet la subiecții cu toleranță insuficientă la glucoză a fost evaluat într-un singur studiu epidemiologic, care a raportat că un consum de cafea reduce riscul de DZ tip 2 [20].

III.5. Efecte la nivel hepato-biliar

III.6. Efecte în controlul greutății corporale

La nivel global, potrivit OMS peste 1 miliard de adulți sunt supraponderali și peste 300 de milioane sunt obezi, excesul de greutate se incadreaza in top 10 condiții de risc pentru sănatate și top 5 în țările dezvoltate. Consumul de cafeină, ca și de ceai verde, a fost asociat cu scăderea în greutate. Suplimentarea cu cafeina a fost considerată recent ca un mijloc eficient de menținere a greutății. Balanța energetică este principalul factor determinant al reglementării greutății. În acest context, cercetarile au demonstrat rolul cafeinei în creșterea ratei metabolice, consumului de energie (EE), oxidarii lipidelor, și activitățile sale lipolitice și termogenice; componente favorabile în ceea ce privește menținerea greutății și posibil pierderea în greutate la om. Deși rolul activității termogenice în controlul greutății este în curs de a fi analizat, multiple studiile au arătat că alcaloidul poate influența echilibrul energetic la oameni [15].

Într-un studiu recent, un aport de cafeină de 300 mg/zi determină creșterea consumului de energie cu aproximativ 79 kcal/zi, care poate părea nesemnificativ; cu toate acestea, s-a dovedit a fi suficient pentru menținerea greutății. Populația americană are o creștere medie în greutate de aproximativ 1 kg/an, echivalent cu 15 kcal/zi exces de energie. Este de asemenea cunoscut că 90% din populație depașește cu 50 kcal necesarul lor zilnic energetic, ceea ce înseamnă că o reducere pe zi cu 50 kcal ar putea compensa creșterea în greutate. Acestea fiind spuse, o creștere a necesarului energetic de aproximativ 79 kcal/zi, poate acționa ca un factor care contribuie pozitiv la menținerea, dacă nu chiar la pierderea în greutate pentru persoanele active. Un potential mecanism care ar putea explica efectul termogenic al cafeinei este acela de inhibare a fosfodiesterazei-AMP ciclice și antagonizarea receptorilor adenozinei, care afectează eliberarea noradrenalinei (NA). Consumul de cafeină ar duce, în consecință, la creșterea AMP ciclic, provocând un nivel crescut de NA, permitand adrenoreceptorilor de a fi continuu stimulați. Cu toate acestea, efectul de reducere al greutății datorat cafeinei ar trebui să fie interpretat cu prudență, deoarece consumul de ceai verde este eficient numai la persoanele cu aport scăzut de cafeina inițial (<300 mg / zi). Utilizarea de cafeină în gestionare greutății ar trebui să ia în considerare contribuția caloriilor vehiculului care conține cofeina și potentialele efecte negative ale cafeinei [15].

Consumul de cafea poate stimula, de asemenea, termogeneza la om, dar efectul pare să depindă de cafeină, pentru că nu a existat nici un efect atunci când a fost consumată cafeaua decofeinizata. Cu toate acestea, unele studii par să indice faptul că compușii fenolici din cafea au, de asemenea, un efect asupra controlului greutății [20].

Deoarece obezitatea continuă să fie o problemă de sănătate la nivel mondial sunt utilizate tot mai multe strategii de pierdere a greutății, iar una dintre ele este utilizarea suplimentelor de pierdere în greutate. Industria suplimentelor continuă să crească chiar și într-o economie în scădere, depășind 30 miliarde dolari în vânzari pentru 2011. Un supliment care a câștigat considerabil popularitate în ultimul an este extractul de cafea verde [32].

Extractul de cafea verde este un supliment realizat din boabe de cafea verde neprăjite. Suplimentul este disponibil sub formă de capsule, sau acesta poate fi adăugat la diferite băuturi sau gumă de mestecat. Suplimentul conține cafeină și acid clorogenic, un antioxidant polifenolic. Cafeaua verde este folosită pentru că procesul de prăjire al boabelor de cafea reduce nivelul de acid clorogenic. Teoria din spatele acestor produse este faptul că acid clorogenic este considerat a fi responsabil pentru mai multe efecte farmacologice. S-a demonstrat că inhibă acumularea de grăsime și reduce greutatea la animale și oameni. În plus, extracul de cafea verde reduce glicemia postprandială, reduce absorbția glucozei în intestin și de asemenea, există speculații că extractul de cafea verde ar putea modifica nivelurile adipokinelor și distribuția țesutului adipos [32].

Fig. III.5.1. Boabe de cafea verde

Un studiu recent, publicat în Diabetes Metabolic Syndrome and Obesity Journal, având ca obiect boabele de cafea verde, a evidențiat o scădere în greutate a subiecților de 7,5 kg în 12 săptamani. Studiul s-a desfasurat pe o perioadă de 22 de săptamani și au participat 22 de subiecți.

III.7. Efecte anticarie

Deoarece cavitatea bucală și dinții sunt primele care intră în contact cu băutura, este important să se cunoască efectele cafelei în ceea ce privește sănătatea orală. În plus, cafeaua este frecvent consumată cu aditivi ca zahărul, care pot avea un impact puternic asupra calității vieții și sănătății oamenilor [3].

Cafeaua are activități antibacteriene împotriva anumitor microorganisme. Acestea includ bacterii Gram-pozitive și Gram-negative, precum Streptococcus mutans, care reprezintă o important cauză a cariilor dentare. S-a demonstrat că subiectii care au consumat cafea zilnic fără zahăr și lapte nu prezintă carii [3].

Efectele anti-carie a substanței se datorează:

Proprietăților antibacteriene, prin inhibarea critică a proceselor metabolice ale Streptococcus mutans. Această acțiune a cafelei previne colonizarea bacteriilor, practic inhibarea adeziunii microorganismelor pe suprafețele dinților. Acest lucru este posibil deoarece cafeaua a fost consumată pe scară largă și în condiții de siguranță pentru o perioadă lungă de timp.

inhibării demineralizării și proceselor de demineralizare.

După cum se știe, procesul cariilor este un rezultat al demineralizarii dinților, care implică

dizolvarea cristalelor de apatită și difuzia ionilor cum ar fi calciu, fosfat, și hidrogen în și din smalț. S-a constatat că acesti ionii se regăsesc în cafea. Astfel, autorii au presupus că cafeaua ar putea interacționa cu matricea organică a smaltului prin conținutul său de minerale, inhibând descompunerea matricei organice în timpul atacului acid al microorganismelor. În același studiu, a reieșit că cafeaua a fost capabilă să inhibe demineralizarea smalțului la adâncimi de până la 30 µm la suprafața smalțului. Aceasta este probabil motivul pentru care, deși cafea prezintă un pH inferior, nu determină eroziunea smalțului ca alte băuturi [3].

Adaosul de îndulcitori la cafea reduce efectul antibacterian și anticarie al cafelei. Includerea acestor agenți ca zahăr, lapte, ciocolata, sau creme pot face din consumul de cafea un factor al creșterii incidenței cariilor. Îndulcitorii, cum ar fi aspartam noncaloric, zaharina, xilitol nu sunt metabolizate de către microorganisme din biofilmul bucal, și, prin urmare, ele nu pot cauza carii dentare. Cu toate acestea, agenții calorici ca zahărul, ciocolata și frișca, adăugați la cafea pentru a o face mai atractivă și aromată, precum și consumul frecvent al aceastei combinații poate fi un factor important în dezvoltarea bolii cariilor [3].

Cercetările au arătat că frecvența expunerii (trei până la șase ori pe zi) la zaharoză este suficientă pentru a provoca demineralizarea țesuturilor dentare. Cu toate acestea, prezența fluorurii în pastă de dinți, ape de gură, sau aplicare topică de stomatologi, este capabilă să reducă riscul de progresie a leziunilor cariilor [3].

III.8. Efecte antiaging la nivel cutanat

Folosirea de produse naturale pentru prevenirea iradierii cu ultraviolete (UV) ce produc fotoafectare, fotoîmbătrânire și riscul de cancer de piele, a atras recent un interes deosebit. Produsele naturale ce au efecte anti-inflamatore, imunomodulatore, și proprietăți antioxidante au fost exploatate ca ideali agenți chemopreventivi pentru diverse afecțiuni ale pielii [4].

Îmbătrânire și fotoîmbătrânire

Îmbătrânirea pielii este un proces progresiv care pote fi împărțit în îmbătrânire intrinsecă și îmbătrânirea extrinsecă. Iradierea UV este o cauză majoră a îmbătrânirii extrinseci; îmbătrânirea extrinsecă cauzată de iradiere UV este numită fotoîmbătrânire. Îmbătrânirea intrinsecă este caracterizată prin piele uscată, palidă, și fin încrețită, în timp ce pielea fotoîmbătrânită se caracterizează prin duritate, șifonare grosieră și hiperpigmentare pestriță pe zonele expuse, cum ar fi fată, gât și antebrațe. Iradierea UV de la lumina soarelui este un factor puternic în fotoîmbatranirea pielii si fotocarcinogeneză . Iradiere UV generează compuși chimici mutageni și cancerigeni ce determină afectarea ADN-ului ( [6,4] pirimidinepirimidone și dimeri de ciclobutan pirimidină). Incidența cancerului de piele indus de lumina soarelui este în creștere, din cauza creștrii expunerii la soare, utilizarea solarelor și deteriorarea stratului de ozon. Studii epidemiologice, clinice și de laborator au indicat faptul că iradierea în solare UV este cancerigenă și că expunerea excesivă poate duce la dezvoltarea diferitelor afecțiuni cutanate, inclusiv melanom și cancer de piele nonmelanom [4].

Inflamația indusă de iradierea UV și acumularea de specii reactive de oxigen (SRO) au rol crucial în vârsta pielii și fotoîmbătrânirea in vivo. Producerea crescută de SRO modifică modifică structura și funcția genelor și a proteinelor structurale ceea ce duce la deteriorarea pielii. Iradierea UV, de asemenea, intensifică activitatea colagenazei și contribuie la formarea de riduri prin degradarea colagenului în matricea extracelulară dermică [4].

Acidul clorogenic, acidul cafeic și cafeina, contribuie la potențialul Coffea arabica de prevenire a fotoîmbătrânirii [4]

Cafeina este din ce în ce mai utilizată în produsele cosmetice datorită activității sale înalt biologice și capacității de a penetra pielea. Țesutul gras secretă adipokine antiapoptotice care au efect de promovare a tumorilor. Cafeina stimulează degradarea grăsimilor prin inhibarea fosfodiesterazei. Această activitatea este popular folosită ca un compus activ în produsele anticelulitice. Cafeina, prezintă de asemenea, proprietati antioxidante puternice si inhiba peroxidarea lipidelor. Acesta ajuta la protejarea celulelor de iradierea UV si încetineste procesul de fotoîmbătrânire și carcinogeneza pielii. Cafeina induce selectiv apoptoza în keratocitele deteriorate UV, dar nu și în zonele nedeteriorate [4].

Acidul cafeic, prezintă activitate antioxidantă, antiinflamatore, și anticanceroasă [4].

Acid clorogenic prezintă activitate puternic antioxidantă prin creșterea activității superoxid dismutazei, catalazei și glutationului și reducerea peroxidării lipidelor la șobolani. Compusul îmbunătățește proliferarea celululelor și crește rata de epitelizare. Aplicarea topică de acid clorogenic accelerează procesul de excizie în vindecarea ranilor [4].

DISCUȚII

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE