Caffeina

La caffeina è la sostanza alcaloide contenuta nei chicchi di caffè . E’ molto simile alla teobromina, la sostanza alcaloide contenuta nel cacao, e alla teofillina, l’alcaloide delle foglie di tè .
Questi tre alcaloidi, molto diffusi nel mondo vegetale, vengono chiamati xantine perché hanno una struttura molecolare che si può pensare derivata dalla xantina.
Il termine xantina deriva dal greco xanthos, che significa giallo.

La caffeina, la teobromina e la teofillina sono xantine legate a gruppi metilici e quindi vengono denominate metil-xantine. La caffeina è 1,3,7-trimetil-xantina, la teobromina è 3,7-dimetil-xantina, la teofillina è 1,3-dimetil-xantina.
La caffeina è poco solubile in acqua, alcol, etere e acetone. E’ molto solubile in cloroformio, acetato di etile e tetraidrofurano. In soluzione acquosa ha pH neutro, i suoi cristalli sono bianchi, inodori, con sapore amaro e hanno punto di fusione tra 234 e 239°C. 

FARMACOCINETICA E METABOLISMO

La caffeina viene ben assorbita per via orale, con un picco plasmatico massimo dopo 120 minuti. Si distribuisce rapidamente su tutti i tessuti, attraversando la barriera ematoencefalica e la placenta. Può essere presente nel latte materno e quindi particolari precauzioni devono essere prese in caso di gravidanza ed allattamento.
L’assunzione di 100 mg di caffeina porta a concentrazioni plasmatiche comprese tra 1,5 e 1,8 mg/ml.
L’eliminazione della caffeina dall’organismo avviene dopo metabolizzazione epatica con produzione di acido 1-metilurico, 1-metilaxantina e 7-metilxantina.
Circa il 10% viene eliminato sempre per via renale come caffeina immodificata. Principale responsabile del metabolismo della caffeina è il pool enzimatico del citocromo p-450 A2 di cui le cellule epatiche sono particolarmente ricche. L’emivita della caffeina è di 2,5 – 4,5 ore nell’adulto, e si prolunga notevolmente nel neonato a causa dell’immaturità del suo sistema enzimatico. Vari fattori possono ancora influenzare l’emivita della molecola, fra tutti lo stato di gravidanza.
Non va dimenticato inoltre che l’assunzione di alcool o farmaci quali contraccettivi, cimetidina, disulfiram e allopurinolo tendono a prolungarla, mentre il fumo la diminuisce poiché accelera il metabolismo epatico.

MECCANISMO D’AZIONE

Gli effetti della caffeina si manifestano con azione stimolante sul Sistema Nervoso Centrale, sull’apparato cardiovascolare, sul rilascio delle catecolamine, sulla sintesi acida a livello gastrico e sul metabolismo in generale.
L’effetto della caffeina è biologicamente mediato dall’aumento di AMP ciclico (adenosina 5’-monofosfato ciclico) con un’azione combinata su due livelli:
1. Aumento della sintesi di AMPc: la caffeina blocca l’inibitore dell’enzima adenilato-ciclasi che trasforma ATP in AMPc
2. Rallentamento della degradazione di AMPc: la caffeina inibisce l’enzima fosfodiesterasi, che trasforma AMPciclico in AMP.
Le due reazioni si svolgono in sequenza secondo il seguente schema:

Inoltre, la caffeina interferisce con l’azione di vari neurotrasmettitori quali serotonina, catecolamine, dopamina e alcuni aminoacidi.

Gli effetti psicotropi sono controversi poiché dosi minori di 500 mg manifestano sensazioni piacevoli con aumento dello stato di sveglia, di allerta, della capacità di concentrazione e miglioramento generico dell’efficienza fisica e mentale. Al contrario, dosi maggiori inducono agitazione, tremori, nausea, irrequietezza, performance discontinua e diuresi. Questi sono dovuti all’inibizione dei recettori benzodiazepinici da parte della sola caffeina dotata di un grado di lipofilia maggiore dei suoi metabolici e tale da permetterle di attraversare la barriera ematoencefalica più facilmente. Sulla muscolatura scheletrica la caffeina ha effetto contrattile, stimolando il rilascio di Ca 2+ nel reticolo sarcoplasmatico per interazione con i recettori rianodici (RgR1): per questa sua azione è usata nel protocollo europeo per la diagnosi dell’ipertemia maligna, grave sindrome farmacogenetica. La stimolazione di recettori analoghi (RgR2) presenti a livello cardiaco, e la contemporanea inibizione della fosfodiesterasi, giustificano l’azione cardiostimolante, che ad alte dosi può causare però aritmie, tachicardia e fibrillazione ventricolare. Caffeina e paraxantina sono in grado influenzare la pressione arteriosa perché aumentano la resistenza vascolare
sistemica mediante blocco dei recettori adenosinici con effetto contrattile; per ogni tazza di caffè , la pressione sistolica aumenta di 0.8 mmHg, mentre quella diastolica di 0.5 mmHg.
La caffeina viene impiegata contro l’emicrania per facilitare l’assorbimento e potenziare l’attività dell’ergotamina, la quale induce vasocostrizione e riduzione del flusso sanguigno extracranico, coinvolgendo i ricettori serotoninergici. Ulteriore conseguenza del blocco delle azioni della adenosina è l’effetto antidolorifico. La caffeina è in grado di ridurre il rilascio di mediatori dolorifici indotto dall’adenosina a livello delle terminazioni nervose ed è capace di attivare le vie noradrenalinergiche, che svolgono azione soppressiva sul dolore, e di stimolare il sistema nervoso riducendo la componente affettiva nell’elaborazione della stimolazione. Infine la caffeina stimola la secrezione acida a livello gastrico per azione sui recettori H2: per questo motivo essa andrebbe evitata nei soggetti predisposti all’ulcera.

TOSSICITA’ ACUTA E CRONICA

Per quanto concerne la tossicità acuta si possono rilevare effetti letali a breve termine, a seguito di assunzioni comprese tra 1 e 5 g di caffeina, che sono in grado di indurre concentrazioni plasmatiche superiori a 80 mg/ml. Segni di intossicazione si manifestano con assunzioni attorno ai 250 mg, mentre dosaggi più alti (650 mg), causano la sindrome del “caffeinismo”, caratterizzata da ansietà, irrequietezza e disordini nel sonno molto simile allo stato ansioso da stress. Questo tipo di manifestazioni ansiosa comincia a farsi notare già a concentrazioni plasmatiche di 30 mg/ml a seguito di assunzioni di 1 g di caffeina.
L’assunzione prolungata di quantità moderate di caffeina non ha evidenziato effetti tossici. Inoltre, pazienti con ipertensione conclamata non hanno dichiarato modificazioni collegabili al consumo di caffè , né sono stati confermati maggiori rischi di infarto al miocardio. La caffeina non risulta influenzare il decorso di gravidanze o il peso del nascituro, né induce malformazioni genetiche. Manifestazioni di tossicità cronica possono manifestarsi in caso di consumo protratto di caffè in associazione al fumo di sigaretta o all’alcool, dal momento che questi ultimi modulano le caratteristiche farmacocinetiche della caffeina. È pertanto difficile stabilire se gli effetti siano indotti esclusivamente dalla base xantinica o da altri fattori. Non è stata finora dimostrata alcuna relazione con l’insorgenza di tumori al pancreas e al colon, ma anzi è stato ipotizzato un possibile effetto protettivo a livello intestinale. Gli effetti della caffeina sulle vie urinali e sulla mammella sono controversi, dal momento che i dati disponibili non dimostrano una chiara indicazione di casualità con il tumore alla vescica o la malattia fibrocistica della mammella.