Биология кофемании: как ДНК, кишечные бактерии и сигареты влияют на чувствительность к кофеину

Концентрация усиливается, память обостряется, энергия растет — всё это способна подарить всего одна чашка кофе. При этом есть люди, которые могут пить его литрами, кому-то достаточно одной порции в день, а некоторые вовсе не выносят горечи напитка и начинают нервничать после первого глотка. От чего же зависит то, стоит ли вам бодриться кофе? Биолог Билл Салливан в тексте о связи генов и кофемании рассказывает‌, как кофеин обманывает нейроны мозга, почему ДНК разных людей заставляет их любить или ненавидеть двойной эспрессо, каким образом бактерии в кишечнике влияют на одержимость напитком, какое насекомое употребляет 230 чашек в день, нужно ли запрещать колу на Олимпийских играх и как активация гена CYP1A2 связана с увековеченным в кино сочетанием кофе и сигарет.

Иллюстрацию для статьи о влиянии ДНК на зависимость от кофе создала нейросеть MidJourney

В фильме 1982 года «Аэроплан II: Продолжение» стюардесса сообщает пассажирам, что их лунный шаттл сбился с курса, в корпус корабля бьют метеориты, а навигационная система вышла из строя. Однако пассажиры не паникуют — до тех пор, пока она не сообщает последнюю новость: кофе закончился.

Невероятно занятых людей по всему миру крайне редко можно увидеть без чашки кофе в руке. Для некоторых кофе — больше, чем просто напиток, а стаканчик — почти еще одна конечность. И гены влияют на наше стремление к кофе точно так же, как они влияют на части тела. Кофе — это повсеместная форма энергии, простой (и для большинства людей приятный) способ доставить кофеин в организм. Кофеин стимулирует нас, поскольку сходен по структуре с еще одним химическим веществом, которое называется аденозин. Когда мы бодрствуем, аденозин в нашем организме постепенно накапливается, и в конце концов его уровень достигает такого значения, когда он связывает достаточное количество рецепторов аденозина в мозге; после этого появляется сигнал: «Эй, хватит, пора спать». Но кофеин срывает этот процесс, поскольку «занимает стулья», которые предназначены для аденозина; он блокирует достаточное количество рецепторов аденозина, и мозг не получает сообщения о том, что пора идти спать. Когда наши нейроны обмануты кофеином, мозг ошибочно думает, что возникла чрезвычайная ситуация, и запускает реакцию «бей или беги»‌, высвобождая гормоны вроде адреналина. Концентрация усиливается, память обостряется, сердце бьется быстрее, запасы сахара высвобождаются, чтобы повысить уровень энергии.

Есть люди, которые гордятся своей зависимостью от кофе, в то время как другие обнаруживают, что не в состоянии выпить много этой горечи. Такие предпочтения — это вовсе не обязательно ваше решение: скорее на них влияет ваша ДНК.

Мы уже знакомы с одним типом гена, который воздействует на употребление кофе: TAS2R38. Супердегустаторы‌, которые не терпят горький вкус, наверняка будут морщиться от крепкого кофе либо окажутся вынуждены компенсировать горечь большим количеством сахара и сливок. Однако нужно нечто гораздо большее, нежели какая-то мутация TAS2R38, чтобы удержать некоторых людей от употребления кофеина.

Стремление к кофе выходит за рамки вкусовых сосочков, поскольку кофеин влияет на людей по-разному. Ген под названием CYP1A2 может объяснить, почему одни люди поглощают кофе как воду без каких-либо побочных эффектов, а другие нервничают после единственной чашки. CYP1A2 кодирует фермент из семейства так называемых цитохромов в нашей печени, а он среди прочего занимается метаболизмом кофеина.

Не у всех людей цитохром CYP1A2 производится одинаково. Большинство ощущает эффект от кофеина уже через 15–30 минут после употребления, а период его полувыведения из организма составляет около шести часов. Этот термин — «полувыведение» — означает время, которое требуется организму, чтобы вывести половину поглощенного кофеина. По этой причине вы, возможно, не пожелаете пить много крепкого кофе в 6 часов вечера: 50% кофеина по-прежнему будут будоражить вашу нервную систему в полночь, когда пора спать.‌

Однако у людей с определенным вариантом гена, обозначаемым CYP1A2*1F, метаболизм кофеина происходит медленно. Их фермент CYP1A2 немного ленится и не так быстро обрабатывает бодрящее вещество. На практике это означает, что кофеин в организме остается активным дольше. В результате не только усиливается стимулирующее действие, но и повышается кровяное давление.

Некоторые исследования даже показали, что люди с медленным метаболизмом кофеина подвергаются повышенному риску сердечного приступа и гипертонии, если станут употреблять кофе в избыточном количестве.

Вы когда-нибудь обращали внимание, что большинство курильщиков пьют много кофе? Причина в том, что никотин в сигаретах активирует ген CYP1A2, который в свою очередь ускоряет метаболизм кофеина из кофе. Поэтому у курильщиков прилив энергии от кофеина, как правило, короче, что побуждает их пить вторую чашку быстрее, чем некурящих.

Наша способность перерабатывать кофеин (а также, несомненно, другие виды препаратов и продуктов) создает неравенство в умственных или физических способностях. Одно исследование 2012 года показало, что люди с медленным метаболизмом кофеина после употребления кофе улучшили свое время на велотренажере всего на одну минуту, а люди с быстрым метаболизмом — на четыре. Нужно ли запрещать кофе и любые кофеиносодержащие напитки на Олимпийских играх?

Еще одно потенциальное объяснение нашего различного отношения к кофеиносодержащим напиткам — разные типы бактерий в кишечнике. Свидетельства того, что кишечные микробы могут влиять на метаболизм кофеина, получены при изучении кофейного жука Hypothenemus hampei. Это неприятное существо — угроза для всех, кто выращивает кофе, потому что оно ест кофе на завтрак. И на обед. И на ужин. Кофейный жук — единственное известное животное, которое реально живет на одном кофе, как если бы человек выпивал в день 230 маленьких чашек. Как этот жук выживает после смертельных доз кофеина, долгое время оставалось загадкой.

В 2015 году микробиолог Оуэн Броуди из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли и его группа обнаружили, что несколько видов бактерий, например Pseudomonas fulva, обитающая в кишечнике кофейных жуков, прекрасно расщепляют кофеин. Бактерия Pseudomonas fulva предоставляет жуку ген обезвреживания кофеина, и тот позволяет ему питаться кофейными зернами. Хотя в настоящее время нет доказательств, что такие разрушающие кофеин бактерии имеются и у людей, в кофемашинах они обнаружены. А если эти бактерии попадают в организм и становятся частью нашей микробиоты, они могут влиять и на скорость метаболизма кофеина.

По мере открытия дополнительных генов и, возможно, видов бактерий, которые играют определенную роль в обработке кофеина, мы будем получать дальнейшее представление о том, почему некоторые люди, выпив кофе, ощущают прилив сил. И то, как кофеин действует на организм, безусловно, влияет на отношение человека к напиткам, его содержащим.

Источник