Кофе — один из самых популярных напитков, и было бы странно, если бы наука оставила его без внимания.

Фото: kkolosov /ru.depositphotos.com.

В то же время в научных журналах публикуется всё больше данных, что умеренное потребление кофе может быть довольно полезным. Медицинские статистические исследования говорят о том, что пьющие кофе живут в среднем, пусть и ненамного, но дольше. Одна из последних работ на эту тему опубликована летом в «JAMA Internal Medicine»: в ней сообщается, что из почти полумиллиона британцев среднего возраста, за которыми наблюдали десять лет, любители кофе умирали за эти десять лет на 10—15% реже. И дело не в каком-то специфическом британском образе жизни. Год назад в «Public Health Nutrition» вышла другая статья, в которой речь шла о жителях Чехии, России и Польши, и выводы были те же: кофе уменьшает риск преждевременной смерти. (Разумеется, в таких исследованиях учитывают и другие факторы, которые могут повлиять на продолжительность жизни.)

Сразу же возникает вопрос, за счёт чего кофе продлевает жизнь, что именно он в организме делает. По словам авторов работы, опубликованной в прошлом году в «Annals of Internal Medicine», у любителей кофе лучше работают печень и иммунитет, и вообще у них более здоровый обмен веществ. Улучшая иммунитет, кофе заодно помогает и сердцу. В прошлом году на сайте «Науки и жизни» www.nkj.ru мы рассказывали о статье в «Nature Medicine», в которой речь шла о сигнальном иммунном белке под названием интерлейкин-1-бета. Известно, что чем его больше, тем больше проблем с кровеносными сосудами, с повышенным давлением, и тем выше риск преждевременной смерти от сердечно-сосудистых причин. Это подтверждается как статистическим анализом клинических данных, так и экспериментами с животными. Исследователи из Стэнфордского университета показали, что кофеин и продукты его обмена снижают уровень интерлейкина-1-бета. То есть, вмешиваясь в регуляцию иммунитета, кофе (точнее, кофеин) уменьшает фоновое воспаление и тем самым помогает сердцу и сосудам оставаться здоровыми. Есть также данные, что кофе снижает вероятность диабета 2 типа, рака печени, рака предстательной железы, некоторых видов рака груди и кожи.

Но чтобы более или менее бегло упомянуть все исследования, в которых идёт речь о кофе и сердце или о кофе и злокачественных болезнях, понадобится отдельная статья. А пока что попробуем разобраться, как кофе влияет на мозг. Давно известно, что кофе прогоняет сонливость и усталость, улучшает внимание, и что причина — в кофеине. Пока человек бодрствует, в мозге накапливается вещество аденозин, которое играет роль «молекулы усталости». Аденозин связывается со специальными рецепторами на некоторых нейронах, подавляя их активность. Успокаивая нейроны, аденозин вгоняет человека в сон.

Кофеин взаимодействует с теми же рецепторами, что и аденозин. Вытесняя его из рецепторов, кофеин стимулирует выброс нейромедиаторов — веществ, с помощью которых нейроны передают друг другу электрические импульсы. Нейроны начинают работать активнее, и это сказывается не только на внимании, памяти и других высших когнитивных функциях. Кофеин действует и на те нервные центры, которые регулируют работу сердца, сосудов, лёгких. Кроме того, кофеин активизирует центры контроля движениями, центры мотивации и удовольствия, входящие в систему подкрепления. (Поэтому в качестве побочного эффекта может появиться кофеиновая зависимость — система подкрепления требует ещё и ещё кофеина.) Также он стимулирует обмен веществ и взаимодействует с разными ферментами, в том числе и с теми, которые синтезируют сигнальные воспалительные молекулы для иммунной системы. Действие кофеина чувствует на себе весь организм: кофеин помогает не только мозгу, но и мышцам, делая их более выносливыми. Известно, что он улучшает физкультурные достижения тех, кто ездит на велосипеде, занимается бегом и т. д.

В последнее время, однако, стали появляться работы, в которых говорится о том, что полезные свойства кофе не обязательно связаны с кофеином. Всё чаще можно услышать, что кофе тормозит возрастные ухудшения памяти и когнитивных функций в целом. Есть целый ряд эпидемиологических исследований, в которых речь идёт о том, что если большую часть жизни регулярно пить кофе, то риск развития нейродегенеративных заболеваний, вроде болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона, будет меньше; причём для болезни Альцгеймера вероятность снижается едва ли не на 20%. С одной стороны, это статистические исследования, то есть судить о причинно-следственной связи следует с большой осторожностью. Но с другой стороны, работ с самыми разнообразными вариантами статистики накопилось уже порядочно. Наконец, есть эксперименты, прямо показывающие, каким образом кофе может противостоять нейродегенеративным болезням.

Как известно, такие заболевания возникают оттого, что в мозге накапливаются токсичные белковые комплексы. В случае болезни Альцгеймера эти комплексы состоят из бета-амилоида и тау-белка. Когда у мышей, предрасположенных к альцгеймерической патологии, блокировали кофеином некоторые аденозиновые рецепторы (те самые, которые вводят нас в сон), бета-амилоидных отложений появлялось меньше. Соответственно, память у таких мышей ухудшалась не так сильно, как ожидалось. Однако блокировать нужно было только определённые рецепторы, потому что если кофеина давали много, то он начинал блокировать всё, что можно, и альцгеймерические симптомы от этого только усиливались. Что опять же вполне согласуется с исследованиями, в которых у пожилых людей, резко увеличивших потребление кофе, когнитивные функции только ухудшались. В умеренном количестве кофеин помогает поддерживать в порядке метаболизм глюкозы в мозге — а ведь известно, что нейродегенеративные расстройства связаны с диабетическими изменениями в метаболизме нервной ткани.

В кофе содержится около тысячи разных веществ, и сейчас считается, что своими полезными свойствами кофе, по крайней мере отчасти, обязан растительным полифенолам. Они работают антиоксидантами, успокаивают воспаление, снижают риск сердечно-сосудистых заболеваний, улучшают межнейронные соединения. Минувшим октябрём в журнале «Frontiers in Neuroscience» вышла статья, авторы которой сравнивали антинейродегенеративное действие разных кофейных экстрактов. Эксперименты на мышах показали, что кофейные экстракты препятствуют формированию белковых отложений, свойственных как болезни Альцгеймера, так и болезни Паркинсона. При этом проявилась одна особенность: экстракты из обычного кофе и из декофеинизированного работали одинаково хорошо при условии, что кофейные зёрна были сильно обжаренными. Исследователи пришли к выводу, что дело действительно в полифенолах, причём лучше всего из них работают так называемые фенилинданы — модификации полифенолов, которые получаются при термической обработке. Понятно, почему лучшие результаты показывали экстракты именно из сильно обжаренных зёрен. Более того, фенилинданы были единственными веществами, не дававшими появляться отложениям тау-белка (одного из двух белков, которые начинают плохо себя вести при болезни Альцгеймера).

Но и полифенолы — ещё не всё. Летом прошлого года в журнале «Phytotherapy Research» была опубликована статья сотрудников НИИ физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского МГУ и их коллег из других научных центров России и Франции, посвящённая 3,4-диметоксикоричной кислоте, которая тоже есть в кофе. Как оказалось, эта кислота мешает полимеризоваться прионным белкам. Прионные болезни сходны с нейродегенеративными: они тоже поражают нервную систему, и причина их — токсичные белковые полимеры, которые образуют массивные отложения в нервной ткани, убивая тем самым нейроны. Все прионные заболевания — и «коровье бешенство», и болезнь Крейтцфельдта — Якоба, и прочие — вызывает один и тот же белок PrP, у которого есть нормальная, здоровая форма и патогенная. Патогенная форма PrP, столкнувшись со здоровой молекулой, превращает её в патогенную, и эта обращённая молекула присоединяется к токсичному белковому полимеру.

Оказалось, что 3,4-диметоксикоричная кислота связывается с прионным белком PrP и тормозит формирование токсичных комплексов. Человеческие клетки, с которыми ставили эксперименты, в присутствии кислоты лучше сопротивлялись прионной инфекции. Конечно, речь идёт пока только о клетках, и в своих опытах исследователи использовали не кофейный экстракт, а чистую 3,4-диметоксикоричную кислоту. И всё же можно с осторожностью предположить, что она защищает не только клеточные культуры, но и мозг в целом, как от прионных заболеваний, так и от родственных им нейродегенеративных расстройств.

Можно ли сделать из всего этого какие-то выводы? Пожалуй, два: во-первых, кофе не только стимулирует работу мозга, но и защищает его, причём с помощью самых разных соединений. Во-вторых, защитный эффект кофе довольно продолжителен, он не затухает спустя пару часов. Вот если бы и «кофейная» стимуляция мозговой активности тоже длилась долго!

Напоследок стоит рассказать о ещё одной статье, опубликованной весной этого года в «Бюллетене экспериментальной биологии и медицины». В ней сотрудники НИИ нормальной физиологии им. П. К. Анохина пишут, что действие кофеина продолжается через поколения. Если беременным крысам регулярно давали кофеинизированную воду, то их детёныши-самцы рождались более подвижными; более того, у них лучше работала пространственная память. Когда таких самцов запускали в водяной лабиринт, где требовалось найти правильный путь и выбраться на плавучую платформу, они выучивали верный путь быстрее, чем другие самцы, рождённые от матерей, которым никакого кофеина не давали. Получается, что активирующее действие кофеина каким-то образом запечатлевается в потомстве. Здесь стоит вспомнить об эпигенетическом механизме передачи родительского опыта детям, когда некие события в окружающей среде так изменяют регуляцию родительских генов, что и у потомков эти гены остаются в отрегулированном состоянии. Такой тип генетической регуляции можно уподобить молекулярным «рубильникам», которые у детей остаются в том же положении — «вкл.» или «выкл.», — что и у родителей. Не исключено, что эпигенетические механизмы таким же образом продлевают действие кофе и у людей.

Цифры и факты

Компоненты кофейного аромата

Аромат кофе во многом определяется степенью обжарки зёрен, поскольку многие летучие вещества образуются в результате химических превращений сахаров и аминокислот при нагревании. Этот процесс называют реакцией Майяра, в честь открывшего его французского учёного Луи Майяра. Аналогичные процессы протекают при жарке мяса и выпечке хлеба.

В образовании кофейного запаха участвует более 800 летучих веществ. Характерный аромат создают в совокупности около 40 из них, причём запах большинства этих соединений вовсе не ассоциируется с кофе. Например, обнаруженный в парах кофе фуранеол обладает карамельным запахом, диацетил — ароматом сливочного масла, дамасценон — розы и чернослива, а 2-метилфуран, пропионовый и уксусный альдегиды пахнут фруктами. Более специфические оттенки придают 3-меркапто-3-метилбутилформиат, 3-метилбутаналь и метилпропаналь, определяющиеся как запахи горелого или жареного, гваякол даёт «дымный» аромат копчения, а 2-этил-3,5-диметилпиразин — орехово-древесные нотки.

Содержатся в кофейном аромате и составляющие с не очень приятым запахом: диметилсульфид (запах морских водорослей), 2-метилизоборнеол (землистый запах компоста), метилмеркаптан (запах гнилой капусты), а также многие другие, характеризующиеся как неприятные, резкие и даже удушливые. Но, возможно, без них аромат кофе не был бы таким полным и многогранным.

Статьи по теме

• Сердечный кофе

№12, 2018