Farmacodinamica e meccanismo d'azione
La caffeina ha un ampio spettro di effetti, ma non tutti sono utilizzati a livello medico. La caffeina stimola il sistema nervoso centrale (SNC), aumenta la vigilanza e può quindi talvolta causare irrequietezza e agitazione. Rilassa la muscolatura liscia, stimola la contrazione del muscolo cardiaco e, in piccola parte, migliora le prestazioni atletiche. La caffeina favorisce la secrezione di acido gastrico e aumenta la motilità gastrointestinale. Ha anche un leggero effetto diuretico.
L'esatto meccanismo d'azione della caffeina è estremamente complesso, poiché agisce su diversi sistemi corporei.
Effetti generali a livello cellulare
La caffeina esercita i suoi effetti sulle cellule attraverso diversi meccanismi, non tutti pienamente compresi. Un meccanismo importante che spiega parzialmente gli effetti stimolanti della caffeina è l'inibizione competitiva dei recettori dell'adenosina. L'adenosina è una sostanza messaggera delle cellule nervose e un prodotto di degradazione del metabolismo energetico delle cellule. Se si consuma molta energia, aumenta la concentrazione di adenosina nelle cellule, che si lega al suo recettore e segnala alla cellula di utilizzare un po' meno energia. Questo porta generalmente alla stanchezza e ci assicura di dormire a sufficienza. Durante il sonno, l'adenosina può essere scomposta e il rifornimento energetico delle cellule può essere ripristinato. Grazie alla sua somiglianza strutturale con l'adenosina, la caffeina ha la capacità di occupare lo stesso recettore senza attivarlo. Ciò comporta la soppressione della stanchezza.
Un altro meccanismo importante è l'inibizione di una specifica fosfodiesterasi che catalizza la degradazione dell'adenosina monofosfato ciclico (cAMP). Il cAMP è un importante secondo messaggero coinvolto in molti processi cellulari. Attiva l'enzima protein chinasi A, che svolge un ruolo importante nel rilascio di glucosio dal fegato e nel rifornimento energetico delle cellule muscolari. Inoltre, il cAMP provoca un rifornimento di grasso di deposito attivando alcune lipasi. La caffeina inibisce la fosfodiesterasi, aumentando il livello di cAMP nelle cellule e potenziando i suddetti effetti del neurotrasmettitore.
Respirazione
L'esatto meccanismo d'azione della caffeina nel trattamento dell'apnea associata ai neonati prematuri non è noto, ma sono stati presi in considerazione diversi meccanismi. La spiegazione più probabile è che, bloccando i recettori dell'adenosina, l'impulso respiratorio sia aumentato da una risposta del midollo cerebrale all'anidride carbonica e che la caffeina provochi contemporaneamente un aumento della contrattilità del diaframma.
Sistema nervoso centrale
La caffeina mostra un antagonismo di tutti e 4 i sottotipi di recettori dell'adenosina nel sistema nervoso centrale. Gli effetti della caffeina sulla vigilanza e sulla lotta alla sonnolenza sono specificamente associati all'antagonismo del recettore A2a.
Sistema renale
La caffeina ha un effetto diuretico dovuto alla sua azione stimolante sul flusso sanguigno renale, aumentando la filtrazione glomerulare e incrementando l'escrezione di sodio.
Sistema cardiovascolare
L'antagonismo del recettore A1 dell'adenosina da parte della caffeina stimola gli effetti di aumento della contrattilità (inotropi) nel cuore. Il blocco dei recettori dell'adenosina favorisce il rilascio di catecolamine, con effetti stimolanti sul cuore e sul resto dell'organismo. Nei vasi sanguigni, la caffeina esercita un antagonismo diretto sui recettori dell'adenosina e provoca vasodilatazione. Stimola le cellule endoteliali della parete dei vasi sanguigni a rilasciare ossido nitrico, che aumenta il rilassamento dei vasi sanguigni. Tuttavia, il rilascio di catecolamine contrasta questo fenomeno ed esercita effetti inotropi e cronotropi sul cuore, portando infine alla vasocostrizione. Gli effetti vasocostrittivi della caffeina sono benefici per l'emicrania e altri tipi di cefalea, che di solito sono causati dalla vasodilatazione del cervello.
Farmacocinetica
La caffeina viene assorbita rapidamente dopo la somministrazione orale o parenterale e raggiunge la concentrazione plasmatica massima entro 30 minuti - 2 ore. Dopo la somministrazione orale, l'effetto si manifesta entro circa 45 minuti. Il cibo può ritardare l'assorbimento della caffeina. La biodisponibilità assoluta raggiunge quasi il 100% negli adulti. La caffeina è in grado di attraversare rapidamente la barriera emato-encefalica ed è per questo che può sviluppare il suo effetto sveglia. È solubile in acqua e nei grassi e si distribuisce in tutto l'organismo. Il legame proteico della sostanza è di circa il 10-36%. Il metabolismo della caffeina avviene principalmente nel fegato attraverso l'enzima citocromo CYP1A2. I prodotti del metabolismo della caffeina includono paraxantina, teobromina e teofillina. Questi metaboliti vengono escreti principalmente nelle urine. In un adulto di media statura, l'emivita è di circa 5 ore, ma può variare di oltre il 50% nei fumatori.
Interazioni
Possono verificarsi interazioni con le seguenti sostanze:
- Chinoloni, ad es. ciprofloxacina
- Teofillina
- Duloxetina
- Preparazioni a base di erba efedra o guaranà
- Rasagilina
- Tizanidina
