咖啡因常见于诸多食品中，例如咖啡、能量饮料、碳酸饮料、茶和巧克力，是全球最常食用的兴奋剂。据统计，85%的美国人每天至少喝一次含咖啡因饮料，每人每天平均消耗165毫克咖啡因，相当于约一杯半咖啡。

对一些人来说，这一剂量不足以保持一整天清醒，但另外一些人则会被它搞得一团糟。那么，咖啡因如何影响身体？为什么人们对它的刺激效果反应不一呢？

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咖啡因如何影响身体

虽然服用大剂量的咖啡因被证明安全无害，但咖啡因仍然是药物，一种能改变机体的精神和生理状态的物质。法国健康医学研究所（French Institute of Health and Medical Research）名誉研究主任、知名咖啡因生理学家阿斯特里德·尼利格（Astrid Nehlig）博士向我们解释了咖啡因如何发挥其让人们垂涎欲滴的效果。

“在你体内，咖啡因的第一个目标就是大脑。”尼利格说，“一个人喝下任何形式的咖啡因，它会快速传遍全身，两到五分钟内，咖啡因最先抵达大脑，之后45分钟到90分钟内达到峰值。”一旦进入大脑，咖啡因会改变大脑睡眠回路和清醒模式，触发人们寻求的提神醒脑功效。

在这一回路中，特定脑细胞，也就是神经元，会探测到一种名为腺苷（adenosine）的分子，每天我们消耗能量时，腺苷会累积起来。它会与神经元上的A1和A2A型特异性受体结合，降低神经元活性，从整体上增加嗜睡感，催促我们该睡觉了。

睡眠时，情况则反过来。腺苷在这个过程中消耗殆尽，其对神经元的抑制效果不在，帮助我们在醒来后精神饱满。但是，腺苷也可能徘徊不散，让你的头脑一上午都昏昏沉沉。它也会下午情绪低落时再次积聚起来，这时候，许多人就会去找大脑最爱的兴奋剂。

从化学层面来讲，咖啡因和腺苷很相似，在睡眠-清醒这条大脑回路中甚至能与相同的受体结合。但是，咖啡因不会触发嗜睡感，反而会阻断腺苷和神经元的结合，让细胞处于更活跃、更清醒的状态。“换句话说，你会更清醒，注意力更集中，工作效率也更高。”尼利格解释道。

这样的相互作用也触发肾上腺素的产生，让身体进入高度紧张的“战斗或逃跑”状态。人们喝完含咖啡因的饮料后，随之而来的便是兴奋感与精力充沛感。咖啡因对腺苷受体的影响让大脑对多巴胺的应答更敏感，多巴胺是一种“感觉美妙”的激素，让你精神振奋。但奇怪的是，咖啡因激活的是相同的大脑通路，而面对不同个体，它发挥效果的强度差异巨大。一些人可能会在只摄入少量咖啡因的情况下经历一些糟糕的体验，例如焦虑和失眠。所以，什么定义了我们对咖啡因的生理反应？我们的摄入习惯和基因组成似乎是最显著的影响因素。

咖啡因的日常

和其他药物一样，如果反复摄入咖啡因，身体久而久之也会产生耐受性。这意味着身体适应了定期摄入的剂量，随着时间推移，需要喝更多来达到同样的效果。

因为咖啡因占据了腺苷结合受体的位置，作为腺苷被阻断的对策，大脑神经元会表达更多受体。一旦体内产生了更多腺苷受体，就需要更多咖啡因来达到预期效果。令人意外的是，在规律摄入咖啡因以寻求生理和认知刺激的数周内，机体至少会发展出部分耐受性。但这种适应不仅限于大脑，规律摄入咖啡因的人还可以通过肝脏更有效地清除体内的咖啡因。

习惯性摄入咖啡因可以增加肝脏酶CYP1A2的活性，这些酶会分解并清除咖啡因，从而降低咖啡因刺激性作用的持续时间，让咖啡因代谢强的人产生抗性，时间久了就需要摄入更多剂量。

有研究表明，这一适应性过程要求咖啡因的重度摄入。只有那些一天经常喝三杯甚至更多咖啡的人体内才会出现加强的咖啡因代谢活动。除了喝咖啡的习惯，你的身体对咖啡因的应答还刻入了DNA中。

咖啡因基因

我们人类彼此之间99.9%的基因组成都相似，仅有0.1%的遗传密码变化可以解释任意两人之间的差异。这些遗传变异称作“多态性”（polymorphism），即“多种形态”，它导致个体独特性状的出现，如眼睛虹膜颜色、血型、疾病易感性，甚至咖啡因的生理功效。

与摄入习惯带来的变化一样，腺苷受体的遗传变异也会影响大脑中咖啡因的信号传导。这些突变会改变受体的功能，反过来改变人们对咖啡因的敏感程度，让一些人耐受性更高，或者更敏感。一些超敏人群哪怕只喝相对少量的咖啡都会产生剧烈的焦虑症状。

而且尼利格还解释说，这些遗传变异还可能影响睡眠模式，让一些“对咖啡因效应非常敏感的人睡不着觉，从黄昏开始他们就不再喝任何咖啡。还有另一批人则完全相反，他们体内A2A受体的基因表达与前者不同，哪怕晚上喝一杯咖啡，也不影响睡眠。”咖啡因消化酶CYP1A2的多态性也会影响个体的敏感程度，将人群近乎平均地划分为代谢速度“快”或者“慢”的两类。

“那些咖啡因代谢快的人一天将需要喝更多杯咖啡，以便保持它在血液中的活跃水平，而代谢慢的人摄入剂量则更有限，会避免喝更多咖啡而产生难受的副作用。”尼利格说道。慢速代谢多态性给个体带来的一个副作用是，经常性摄入咖啡因会令非致死性心脏病风险增加。

所以，你对咖啡因究竟是爱还是恨呢？答案可能取决于你的基因、身体本身的代谢通路或者其他因素，而且我们还要了解更多让我们如此与众不同的原因。

撰文：Kareem Clark

翻译：阿金

审校：魏潇

引进来源：discovermagazine

本文来自：中国数字科技馆