Hoe cafeïne het menselijk brein en lichaam beïnvloedt: wat wetenschap toont

Hoe cafeïne het brein bereikt

Stimulerende effecten van koffie, thee of een energiedrank kunnen al 15 minuten na inname beginnen, aldus een overzicht van caffeïnefarmacologie gepubliceerd door News-Medical.net. Zodra cafeïne in de bloedbaan wordt opgenomen, is de belangrijkste werking in de hersenen het blokkeren van receptoren voor adenosine, een molecuul dat zich normaal gedurende de dag ophoopt en het brein signaleert om af te remmen en slaperig te voelen, aldus een verklaring van het welnessprogram Thrive van de Florida Atlantic University.

Door receptoren van adenosine in beslag te nemen zonder deze te activeren, voorkomt cafeïne dat deze natuurlijke 'uitschakelaar' werkt, waardoor hersenen activiteit langer gestimuleerd blijft dan anders zou gebeuren, legt het FAU-materiaal uit. Adenosine-receptorblokering wordt ook beschreven als het centrale farmacologische mechanisme van cafeïne in een 2023-onderzoek naar chronisch cafeïnegebruik gepubliceerd in het tijdschrift Biomolecules.

Dopamine, noradrenaline en alertheid

Volgens de FAU-verklaring beïnvloedt het blokkeren van adenosinereceptoren verschillende andere neurotransmitters, waaronder GABA, glutamaat, dopamine, noradrenaline en serotonine. Cafeïne verhoogt ook niveaus van een cellulaire signaalmolecuul genaamd cAMP, die dezelfde bron koppelt aan een toename van catecholamines zoals dopamine en noradrenaline – chemicaliën geassocieerd met focus en waakzaamheid.

De Biomolecules-studie, onder leiding van onderzoeker Cátia R. Lopes, gaf muizen ongeveer twee weken lang cafeïne in hun drinkwater. Het team rapporteerde dat deze blootstelling adenosine A1- en A2A-receptoren grotendeels liet functioneren zoals eerder en het geheugen, stemming of beweging van de dieren in gedragstests niet veranderde. De onderzoekers vonden verhoogde energiereserves en verbeterde redox-(antioxidant-)balans op verbindingen van zenuwcellen in de cortex, wat wijst op een metabolisch effect in die hersenregio. Omdat de studie in muizen is uitgevoerd, zijn de bevindingen over hersenmetabolisme niet noodzakelijk identiek bij mensen.

Hoe het lichaam cafeïne afbreekt

Na opname wordt cafeïne voornamelijk uitgescheiden door het cytochroom P450-enzymsysteem van de lever, dat het in drie gerelateerde verbindingen omzet: paraxanthine (ongeveer 84 procent van een dosis), theobromide (ongeveer 12 procent) en theofylline (ongeveer 4 procent), aldus News-Medical.net. Bij gezonde volwassenen is de halfwaardetijd van cafeïne – de tijd die nodig is voor de helft om de bloedbaan te verlaten – ongeveer vijf tot zes uur, hoewel dezelfde bron opmerkt dat dit varieert: zware roken kan het ongeveer halveren, terwijl zwangerschap het tot vijftien uur kan verlengen.

Officiële richtlijnen voor dagelijkse limieten

De U.S. Food and Drug Administration stelt dat 400 milligram per dag – ongeveer twee tot drie kopjes koffie van 12 ounce – 'niet algemeen geassocieerd is met negatieve effecten' voor de meeste gezonde volwassenen, maar merkt op dat tolerantie afhangt van lichaamsgewicht, medicijnen en individuele gevoeligheid. De Europese Autoriteit voor voedselveiligheid bereikte een vergelijkbare conclusie in haar wetenschappelijke advies van 2015, stellende dat enkele doses tot 200 milligram en totale dagelijkse inname tot 400 milligram geen veiligheidsbezwaren oproepen voor gezonde volwassenen, aldus een samenvatting gepubliceerd door de Europese Raad voor Voedselinformatie (EUFIC).

EFSA stelt lagere drempels voor andere groepen: tot 200 milligram per dag voor zwangere en borstvoedende vrouwen, en 3 milligram per kilogram lichaamsgewicht voor kinderen en adolescenten, aldus de EUFIC-samenvatting. De FDA adviseert afzonderlijk tegen caffeïnehoudende dranken voor kinderen onder de twee jaar en merkt op dat medische deskundigen afraden energiedranken voor kinderen en tieners vanwege hun suiker- en cafeïnegehalte.

Overconsumptie, giftige doses en uitdroging

Het overschrijden van typische inname kan leiden tot verhoogde hartslag, hartklopingen, hoge bloeddruk, slapeloosheid, angst, nervositeit, maagverstoring, misselijkheid en hoofdpijn, stelt de FDA. Het agentschap schat dat giftige effecten zoals convulsies kunnen verschijnen na snelle consumptie van ongeveer 1.200 milligram cafeïne – minder dan een halve theelepel van de zuivere stof – en waarschuwt dat zuivere, zeer geconcentreerde cafeïneproducten 'ernstige gezondheidsconsequenties kunnen hebben, inclusief dood'.

Cafeïnes reputatie als dehydraterende diureticum wordt slechts gedeeltelijk ondersteund door bewijs. Een studie gepubliceerd in Frontiers in Nutrition stelde vast dat doses rond 6 milligram per kilogram lichaamsgewicht een meetbare toename van urineproductie veroorzaakten, terwijl lagere doses van ongeveer 3 milligram per kilogram de vloeistofbalans niet verstoorden in vergelijking met gewoon water. De onderzoekers concludeerden dat cafeïne voor de meeste gewoontemtige drinkers die het equivalent van twee tot drie kopjes koffie per dag consumeren, onwaarschijnlijk betekenisvolle uitdroging veroorzaakt.

Tolerantie en ontwenning

Regelmatig gebruik leidt tot tolerantie, en abrupt stoppen kan ontwenningsverschijnselen veroorzaken. Een overzicht onder leiding van Johns Hopkins University psychiatrieprofessor Roland Griffiths en Laura Juliano van de American University, met 57 experimentele en negen enquêtestudies en gepubliceerd in het tijdschrift Psychopharmacology in 2004, identificeerde hoofdpijn, vermoeidheid of slaperigheid, slechte stemming en prikkelbaarheid, concentratiemoeilijkheden en griepachtige symptomen zoals misselijkheid en spierpijn als de belangrijkste effecten, aldus een samenvatting van de bevindingen verspreid door ScienceDaily.

Het overzicht stelde vast dat dagelijkse inname van slechts 100 milligram – ongeveer één kleine kopje koffie – voldoende was om ontwenningsverschijnselen bij sommige mensen op te wekken zodra gestopt. Over de onderzochte studies heen rapporteerde ongeveer de helft van de deelnemers die cafeïne stopten hoofdpijn, en ongeveer 13 procent ervoer ernstig genoeg onbehagen of beperking om normale activiteiten zoals werk te verstoren. Symptomen begonnen doorgaans 12 tot 24 uur na de laatste dosis, bereikten hun piek binnen één tot twee dagen en duurden tussen twee en negen dagen, aldus de ScienceDaily-samenvatting.