קפאין כמעכב עייפות

לא נעשו מאמצים מחקריים קודמים כדי לבחון את ההשפעות הישירות על מערכת העצבים המרכזית (CNS) של קפאין בעת פעילות ממושכת. צוות חוקרים מאוניברסיטת דרום קרוליינה משער שחסימת קולטני האדנוזין על ידי הקפאין היא המנגנון המרכזי המעורר את ה CNS, ומעכב את העייפות.
תיאוריה זו מבוססת על העובדה שאדנוזין מיוצר בתוך הגוף, ומעכב רגישות עצבית והעברה סינפטית. אדנוזין גם מעכב שחרור של מרבית הנוירו-טרנסמיטורים הרגישים במוח, בעיקר דופמין, ויכול לעכב גם את הסינתזה של הדופמין. הפחתה ברמת הדופמין לצד עלייה ב 5-HT (סרוטונין, הקשור גם לעיכובים התנהגותיים) נקשרו לעייפות הכללית במהלך הפעילות. בנוסף, אדנוזין גם הוכח כמפחית ריגוש מיני, מעודד שינה, ומפחית את הפעילות הספונטנית, כולן התנהגויות הקשורות בעלייה ברמת ה 5-HT במערכת.
הנחת החוקרים עומדת בבסיסו של המחקר החדש שנועד למדוד את השפעת זריקת קפאין לעומת זריקת האגוניסט לקולטני האדנוזין, NECA 5'-N-ethylcarboxamidoadenosine בזמן ריצה על מסילה חשמלית אצל חולדות.
אם הנחת החוקרים נכונה, זריקת הקפאין ל CBS תעלה את זמן הריצה לפני העייפות, ואילו ה NECA יפחית את זמן הריצה לפני העייפות. יתר על כן, טיפול מקדים בקפאין לפני הזרקת ה NECA אמור להחליש את ה NECA והשפעותיו.
מחברי המחקר הם חוקרים מבית הספר לרפואה ובריאות הציבור באוניברסיטת דרום קרוליינה ואוניברסית קולומביה. הממצאים פורסמו בגיליון פברואר 2003 באמריקן ג'ורנל לפיזיולוגיה רגולטורית, אינטגרטיבית והשוואתית.

מתודולוגיה
חולדות ממין זכר, בגילאי חמישה שבועות ובמשקל של 200-250 גרם לקחו חלק בניסוי, ושוייכו אקראית לקבוצת ה NECA או הקפאין. החולדות עברו שבועיים של הסתגלות בהם רצו על המסילה במשך 15 דקות ביום. מהירות המסילה עלתה בהדרגה משמונה מטרים לדקה, בשיפוע של 7.5%, ל 20 מטרים בדקה בסוף תקופת ההסתגלות. דחיפות עדינות בחזרה, ושוקים חשמליים נמוכים שולבו על מנת לגרום לחולדות להמשיך לרוץ את כל הזמן שהוקצב להן.
לאחר תקופת ההסתגלות, היה ברור שהחולדות יכולות לרוץ חמישה ימים ברציפות במהירות של 20 מטרים בדקה, בשיפוע של 7.5% למשך 15 דקות בכל פעם, ללא מאמץ רב מידי. חולדות שלא עמדו במאמץ, הוצאו מן הניסוי.
במהלך הניסוי ניתנו תרופות ארבע פעמים, כולל קבוצת ביקורת. תמיסות התרופות ניתנו תוך כדי מתן זמן לתרופה להתפשט בגוף, ותוך שמירה על רמת פעילות גופנית קבועה של החולדות. בכל החולדות ניתנו התרופות בדרך שתביא למינימום תופעות לוואי ולמינימום של הפרעה למהלך התקין והרגיל.

תוצאות
הממצאים העיקריים של המחקר הראו כי:
- החדרה של קפאין למערכת העצבים המרכזית במינון הנמוך מהמקובל מעלה את זמן הריצה בממוצע ב 60 אחוזים.
- אותו מינון של קפאין שניתן שלא ישירות למערכת העצבים אינו יעיל.
- התוצאות תומכות בהנחת החוקרים לגבי מעכבי הקולטנים של אדנוזין שהפחיתו משמעותית את זמן הריצה עד לעייפות, לעומת הקפאין, שהגביר את משך הזמן.
- ההשפעות המעייפות של ה NECA התהפכו בעקבות הטיפול המקדים בקפאין, מה שמצביע כי ההשפעות הארגוגניות של הקפאין משפיעות גם על חסימת קולטני האדנוזין.
- הזרקה של NECA למערכת העצבים המרכזית הגבילה את זמן הריצה ואת הפעילות הלוקומוטורית הספונטנית אצל החולדות.
- טיפול מקדים בקפאין בלם את ההשפעות המעכבות של NECA על יכולת הפעילות, אך לא בלם את ההשפעה על הפעילות הספונטנית.
- הכנסה של NECA שלא ישירות למערכת העצבים המרכזית לא הראה את אותה השפעה על זמן הריצה.

מסקנות
התוצאות מצביעות על כך שקפאין פועל באופן יעיל בתוך מערכת העצבים המרכזית, ומגביל לפחות חלקית את קולטני האדנוזין. היות שקפאין בקלות חוצה את קווי ה BBB (גבול הדם-מוח), תוצאות אלה גם מצביעות על כך של CNS יש תפקיד מרכזי בהשפעה הארגוגנית שיש לעיכול הקפאין.
התרומה העצמאית השונה של הקפאין ברמות המרכזית והפריפלית מחייבת בדיקה נוספת. החוקרים טוענים שיש סבירות לאינטראקציה כלשהי בין הרמות.