Cafeïne

Cafeïne is een stof die van nature voorkomt in veel stimulerende middelen zoals koffie en thee en als additief in producten zoals energiedrankjes of geneesmiddelen. Cafeïne heeft een waakzaamheids- en concentratieverhogend effect en is wereldwijd de meest geconsumeerde psychoactieve stof.

Toepassingen en indicaties

Cafeïne wordt in de geneeskunde voor verschillende doeleinden gebruikt.

• In de vorm van tabletten en als monopreparaat kan het worden gebruikt om de symptomen van vermoeidheid voor korte tijd te onderdrukken. In deze vorm is het zonder doktersrecept verkrijgbaar als "vrij verkrijgbaar" product.
• Cafeïne in combinatie met bepaalde pijnstillers, zoals paracetamol of acetylsalicylzuur, kan het pijnstillende effect verhogen met een factor van ongeveer 1,5.
• Cafeïne in de vorm van het zout cafeïnecitraat kan worden gebruikt als infuusoplossing voor de behandeling van ademstilstand bij pasgeborenen. Bovendien wordt het in deze vorm gebruikt ter voorkoming van bronchopulmonale dysplasie, die vooral voorkomt bij premature baby's.

Geschiedenis

In zijn natuurlijke vorm, als bestanddeel van theebladeren en koffiebonen, werd cafeïne enkele duizenden jaren geleden al gebruikt voor zijn stimulerende en opwekkende werking. Zwarte theebladeren zouden in China al in 3000 voor Christus zijn gebruikt om stimulerende drankjes te bereiden. Ook andere planten, zoals de koffieboon of de kolanoot, werden in verschillende culturen verwerkt en geconsumeerd vanwege hun effecten.

Cafeïne in zijn pure vorm werd voor het eerst in 1820 door de Duitse apotheker Friedlieb Ferdinand Runge uit koffiebonen geïsoleerd. Ongeveer 15 jaar later werd de somformule van de stof vastgesteld. De volledige opheldering van de chemische structuur en de volledige synthese werd bereikt door de Duitse scheikundige Emil Fischer aan het eind van de 19e eeuw.

Oorspronkelijk werd aangenomen dat de cafeïne in zwarte thee, vroeger teeïne genoemd, een heel andere stof was, aangezien de effecten van koffie en thee enigszins verschillen. Dit komt doordat de cafeïne in zwarte thee gebonden is aan bepaalde stoffen (polyfenolen), waardoor de afgifte enigszins wordt vertraagd en het effect veel langer aanhoudt dan na het drinken van koffie.

Het werd voor het eerst medicinaal gebruikt in het begin van de 20e eeuw, toen werd ontdekt dat cafeïne een licht bronchodilaterende werking heeft, waardoor het werd gebruikt bij de behandeling van astma.

Farmacodynamiek en werkingsmechanisme

Cafeïne heeft een zeer breed spectrum van effecten, maar ze worden niet allemaal medicinaal gebruikt. Cafeïne stimuleert het centrale zenuwstelsel (CZS), verhoogt de alertheid en kan daardoor soms rusteloosheid en agitatie veroorzaken. Het ontspant de gladde spieren, stimuleert de samentrekking van de hartspier en verbetert in geringe mate de sportprestaties. Cafeïne bevordert de maagzuursecretie en verhoogt de gastro-intestinale motiliteit. Het heeft ook een mild diuretisch effect.

Het exacte werkingsmechanisme van cafeïne is uiterst complex, aangezien het verschillende lichaamssystemen beïnvloedt.

Algemene effecten op cellulair niveau

Cafeïne oefent zijn effecten op cellen uit via verschillende mechanismen, die niet allemaal volledig worden begrepen. Een belangrijk mechanisme dat de stimulerende effecten van cafeïne gedeeltelijk verklaart, is de competitieve remming van adenosinereceptoren. Adenosine is een boodschapperstof in zenuwcellen en een afbraakproduct van het energiemetabolisme van de cellen. Als er veel energie wordt verbruikt, stijgt de concentratie adenosine in de cellen, die zich dan aan zijn receptor bindt en de cel het signaal geeft om wat minder energie te verbruiken. Dit leidt over het algemeen tot vermoeidheid en zorgt ervoor dat we voldoende slaap krijgen. Tijdens de slaap kan adenosine worden afgebroken en kan de energievoorziening van de cellen worden hersteld. Door zijn structurele gelijkenis met adenosine kan cafeïne dezelfde receptor bezetten zonder deze te activeren. Dit resulteert in de onderdrukking van vermoeidheid.

Een ander belangrijk mechanisme is de remming van een specifieke fosfodiesterase die de afbraak van cyclisch adenosinemonofosfaat (cAMP) katalyseert. cAMP is een belangrijke tweede boodschapper die betrokken is bij vele cellulaire processen. Het activeert het enzym proteïnekinase A, dat een belangrijke rol speelt bij de afgifte van glucose uit de lever en bij de energievoorziening van de spiercellen. Bovendien veroorzaakt cAMP een aanvoer van opslagvet door bepaalde lipasen te activeren. Cafeïne remt fosfodiesterase, waardoor het niveau van cAMP in de cellen toeneemt en de bovengenoemde effecten van de neurotransmitter worden versterkt.

Ademhaling

Het exacte werkingsmechanisme van cafeïne bij de behandeling van apneu bij premature kinderen is niet bekend, maar er worden verschillende mechanismen overwogen. De meest waarschijnlijke verklaring is dat door het blokkeren van adenosinereceptoren, de ademhalingsdrift wordt verhoogd door een reactie van de hersenmedulla op kooldioxide, en dat cafeïne tegelijkertijd een verhoogde contractiliteit van het middenrif veroorzaakt.

Centraal zenuwstelsel

Cafeïne vertoont antagonisme van alle 4 de adenosinereceptorsubtypes in het centrale zenuwstelsel. De effecten van cafeïne op de alertheid en de bestrijding van slaperigheid worden specifiek in verband gebracht met antagonisme van de A2a-receptor.

Nierstelsel

Cafeïne heeft een diuretisch effect door zijn stimulerende werking op de renale bloedstroom, waardoor de glomerulaire filtratie toeneemt en de natriumuitscheiding toeneemt.

Cardiovasculair systeem

Adenosinereceptorantagonisme op de A1-receptor door cafeïne stimuleert contractiliteitsverhogende (inotrope) effecten in het hart. Blokkade van adenosinereceptoren bevordert de afgifte van catecholamines, wat leidt tot stimulerende effecten in het hart en de rest van het lichaam. In de bloedvaten werkt cafeïne rechtstreeks antagonistisch op de adenosinereceptoren en veroorzaakt vasodilatatie. Het stimuleert de endotheelcellen in de bloedvatwand om stikstofmonoxide af te geven, wat de ontspanning van de bloedvaten verhoogt. De afgifte van catecholamine werkt dit echter tegen en oefent inotrope en chronotrope effecten uit op het hart, wat uiteindelijk leidt tot vasoconstrictie. De vaatvernauwende effecten van cafeïne zijn gunstig voor migraine en andere vormen van hoofdpijn, die meestal worden veroorzaakt door vaatverwijding in de hersenen.

Farmacokinetiek

Cafeïne wordt snel geabsorbeerd na orale of parenterale toediening en bereikt binnen 30 minuten tot 2 uur een maximale plasmaconcentratie. Na orale toediening treedt het effect op binnen ongeveer 45 minuten. Voedsel kan de opname van cafeïne vertragen. De absolute biologische beschikbaarheid bereikt bijna 100% bij volwassenen. Cafeïne heeft het vermogen de bloed-hersenbarrière snel te passeren, waardoor het zijn wakkere effect kan ontwikkelen. Het is oplosbaar in water en vet en wordt door het hele lichaam verspreid. De eiwitbinding van de stof is ongeveer 10-36 %. Het metabolisme van cafeïne vindt voornamelijk plaats in de lever via het enzym cytochroom CYP1A2. De producten van het cafeïnemetabolisme zijn paraxanthine, theobromine en theofylline. Deze metabolieten worden voornamelijk in de urine uitgescheiden. Bij een gemiddelde volwassene is de halfwaardetijd ongeveer 5 uur, maar bij rokers kan dit meer dan 50% variëren.

Interacties

Interacties kunnen optreden met de volgende stoffen:

• Quinolonen, bv. ciprofloxacine
• Theofylline
• Duloxetine
• Preparaten van ephedrakruid of guarana
• Rasagiline
• Tizanidine

Contra-indicaties

Patiënten met hartritmestoornissen moeten bijzonder hoge doses cafeïne vermijden. Patiënten met maag- en darmzweren mogen geen cafeïne innemen. Toediening aan kinderen wordt evenmin aanbevolen.

Bijwerkingen

• Maagdarmproblemen
• Brandend maagzuur
• Zenuwachtigheid
• Rusteloosheid
• Prikkelbaarheid
• Hoge bloeddruk
• onregelmatig hartritme
• misselijkheid
• Zanh verkleuring

Afhankelijkheid

Regelmatig gebruik kan leiden tot afhankelijkheid en tolerantieverschijnselen. Bij abrupt stoppen kunnen ontwenningsverschijnselen optreden, zoals cafeïne-onttrekkingshoofdpijn en prikkelbaarheid.

Zwangerschap en borstvoeding

De Wereldgezondheidsorganisatie adviseert zwangere vrouwen niet meer dan 200-300 mg cafeïne per dag te gebruiken. Recente studies suggereren dat zelfs deze dosis voor sommige vrouwen te hoog kan zijn. Een lagere dosis of onthouding van cafeïne wordt daarom aanbevolen.