Прилив сил после чашки чая обусловлен в том числе действием кофеина. Кофеин содержится также в кофе, энергетических напитках, шоколаде, для людей с сильной потребностью — в таблетках ;) С медицинской точки зрения кофеин является слабым стимулятором центральной нервной системы. Нервные клетки после приема кофеина легче возбуждаются, в них повышается метаболизм. В результате после употребления кофеина человеку в большинстве случаев легче сосредоточиться, он лучше справляется с работой и меньше утомляется. У большинства людей так же повышается давление и пульс.
Подобная мобилизация в организме может происходить, например, при опасности. В этом случае в кровь выбрасывается большое количество «гормона страха» адреналина, который синтезируется в надпочечниках. В остальное время адреналин циркулирует по крови в небольшой концентрации. Адреналин по-разному действует на разные типы клеток, мы остановимся на общей схеме действия адреналина на нервные клетки. К клеткам нервной системы — нейронам адреналин доставляется с кровью. Проникнуть внутрь клетки адреналин не может, вместо этого он связывается с рецепторами на поверхности нейрона. В ответ на связывание адреналина рецептор активирует внутри нейрона синтез циклического АМФ (цАМФ). цАМФ — регуляторная молекула, она вызывает внутри нейрона повышение метаболизма, увеличение возбудимости и другие характерные изменения. Но если бы цАМФ не распадался, нейрон не мог бы «расслабится» через некоторое время. Для того, чтобы действие адреналина носило временный характер, в нейроне есть фермент фосфодиэстераза (ФДЭ). Она связывает цАМФ и разрывает в нем кольцо — превращает в АМФ. В итоге после выброса в кровь адреналина внутри нейрона повышается количество цАМФ, а после того, как количество адреналина в крови вернулось в норму концентрация цАМФ в нейроне также уменьшается благодаря ФДЭ. В обычное время адреналина связывается мало, и концентрация цАМФ поддерживается на низком уровне.
Кофеин умеет проникать в нейроны и по структуре напоминает цАМФ. Поэтому ФДЭ путается и связывает кофеин, хотя расщепить его не может. Таким образом, некоторое количество фермента вместо того, чтобы уменьшать количество цАМФ, тщетно пытается справится с кофеином. Таким образом скорость распада цАМФ уменьшается. Но скорость образования цАМФ остается неизменной, поэтому цАМФ накапливается в нервной клетке. В итоге, хотя адреналина в крови немного, уровень цАМФ повышен и это приводит к увеличению метаболизма нейрона, повышению возбудимости и другим последствиям, характерным для ответа нейрона на большие концентрации адреналина.
Если говорить в научных терминах, то действие кофеина на нейроны опосредовано ингибированием фермента ФДЭ. Тот же самый механизм реализуется и в других типах клеток, причем некоторые из них начинают работать активнее (например, клетки сердечной мускулатуры), а в некоторых активность подавляется (клетки в стенке желудка). Такие вариации обусловлены разным ответом на повышения уровня цАМФ в разных тканях и обычно действие на конкретную клетку кофеина является просто смягченным вариантом действия адреналина. Есть также дополнительные механизмы действия кофеина, но на них я не буду останавливаться.
Понятно, что кофеин в листьях чайного куста или бобах какао появился не только для нашего удовольствия и поднятия настроения. Как и многие другие алкалоиды растений в больших дозах кофеин токсичен и даже может привести к смерти. К счастью, даже самые большие любители не смогут выпить столько чая, чтобы кофеин серьезно повредил их здоровью. А вот для многих насекомых, которые питаются листьями, побеги чая несъедобны, так как концентрации кофеина в них слишком велики. ФДЭ в клетках таких насекомых ингибируется слишком сильно и жуки умирают. Наиболее одаренные интеллектом не покушаются на запретный плод лист и облетают чайные плантации стороной. Хотя есть и те, кто находит обходные пути в собственном метаболизме и без вреда для себя лакомится чайными листьями, только это уже совсем другая история...