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| 臨床データ | |||
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| 発音 | / k æ ˈ f iː n , ˈ k æ f iː n / | ||
| その他の名前 | グアラニン メチル テオブロミン 1,3,7-トリメチルキサンチン 7-メチルテオフィリン[1]テイン | ||
| AHFS / Drugs.com | モノグラフ | ||
| ライセンスデータ |
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| 妊娠 カテゴリー |
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| 扶養 義務 | 身体的：中等度13％、変動低～高10～73％[2] 心理的：低～中等度[2] | ||
| 依存症の 責任 | 比較的低い: 9% [3] [検証失敗] | ||
投与経路 | 一般的:経口医療:静脈内 一般的でない:吸入、直腸、経皮、局所 | ||
| 薬物クラス | 刺激剤、 アデノシン作動性、 利尿剤、向知性薬 、不安誘発性、興奮剤、PDE 阻害剤、利尿剤 | ||
| ATCコード | |||
| 法的地位 | |||
| 法的地位 | |||
| 薬物動態データ | |||
| バイオアベイラビリティ | 99% [4] | ||
| タンパク質結合 | 10～36% [5] | ||
| 代謝 | 主要: CYP1A2 [5] マイナー: CYP2E1、[5] CYP3A4、[5] CYP2C8、[5] CYP2C9 [5] | ||
| 代謝物 | •パラキサンチン84% •テオブロミン12% •テオフィリン4% | ||
| 作用発現 | 45分～1時間[4] [6] | ||
| 消失半減期 | 成人：3～7時間[5] 乳児（正期産）：8時間[5] 乳児（未熟児）：100時間[5] | ||
| 作用持続時間 | 3～4時間[4] | ||
| 排泄 | 尿（100％） | ||
| 識別子 | |||
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| CAS番号 |
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| パブケム CID |
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| 国際連合食糧農業機関（IUPHAR） |
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| ドラッグバンク |
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| ケムスパイダー |
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| ユニ |
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| ケッグ |
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| チェビ |
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| チェムBL |
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| PDBリガンド |
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| CompTox ダッシュボード ( EPA ) |
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| ECHA 情報カード | 100.000.329 | ||
| 化学および物理データ | |||
| 式 | Ｃ8Ｈ10Ｎ4Ｏ2 | ||
| モル質量 | 194.194 グラムモル−1 | ||
| 3Dモデル（JSmol） |
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| 密度 | 1.23グラム/ cm3 | ||
| 融点 | 235～238℃（455～460℉）（無水）[7] [8] | ||
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| データページ | |||
| カフェイン（データページ） | |||
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カフェインはメチルキサンチン類の中枢神経系（CNS）刺激剤であり、世界中で最も一般的に消費されている向精神物質である。 [9] [10]カフェインは主に、覚醒促進、エルゴジェニック（身体能力向上）、または向知性（認知機能向上）特性のために使用される。[11] [12]カフェインは、いくつかのアデノシン受容体タイプでアデノシンの結合を阻害し、アデノシンの中枢抑制作用を阻害し、アセチルコリンの放出を促進することによって作用する。[13]カフェインはアデノシンに類似した三次元構造を有し、これによりアデノシン受容体に結合して阻害することができる。[14]カフェインはまた、ホスホジエステラーゼの非選択的阻害を介して環状AMPレベルを増加させ、細胞内貯蔵庫からのカルシウム放出を増加させ、GABA受容体に拮抗するが、これらのメカニズムは通常の人間の消費量を超える濃度で生じる。[10] [15]
カフェインは苦味のある白色の結晶性プリンで、メチルキサンチンアルカロイドであり、化学的にはデオキシリボ核酸（DNA）とリボ核酸（RNA）のアデニン塩基とグアニン 塩基に関連しています。カフェインは、アフリカ、東アジア、南米原産の多くの植物の種子、果実、木の実、葉に含まれており[16]、近くの種子の発芽を防ぐことで草食動物や競争相手から植物を守り、[17]ミツバチなどの特定の動物による摂取を促進します。[18]カフェインの最もよく知られた供給源は、コーヒーノキという植物の種子であるコーヒー豆です。眠気を軽減または予防し、認知能力を向上させるために、カフェインを含む飲料を飲むことがあります。これらの飲料を作るには、植物製品を水に浸してカフェインを抽出します。このプロセスは浸出と呼ばれます。コーヒー、紅茶、コーラなどのカフェインを含む飲み物は、世界中で大量に消費されています。2020年には、世界で約1,000万トンのコーヒー豆が消費されました。[19]カフェインは、世界で最も広く消費されている向精神薬です。[20] [21]他のほとんどの向精神物質とは異なり、カフェインはほとんど規制されておらず、世界のほぼすべての地域で合法です。カフェインはまた、ほとんどの文化でその使用が社会的に受け入れられ、奨励されていると見なされているため、例外的です。
カフェインは健康に良い影響と悪い影響の両方を持っています。未熟児の呼吸障害である未熟児気管支肺異形成症や未熟児無呼吸症を治療・予防することができます。カフェインクエン酸塩はWHO必須医薬品モデルリストに掲載されています。 [ 22 ]カフェインはパーキンソン病を含むいくつかの疾患に対して適度な予防効果をもたらす可能性があります。 [ 23]カフェインを摂取すると睡眠障害や不安を感じる人もいますが、 [25]ほとんど睡眠障害を示さない人もいます。妊娠中のリスクの証拠は曖昧で、一部の専門家は妊婦のカフェイン摂取量を1日コーヒー2杯分以下に制限するよう推奨しています。[26] [27]カフェインを毎日繰り返し摂取した後に使用をやめると、眠気、頭痛、易刺激性などの離脱症状 を伴う軽度の薬物依存症を引き起こす可能性があります。[28] [29] [2]血圧や心拍数の上昇、尿量の増加といった自律神経系への影響に対する耐性は、慢性使用によって発達する（すなわち、これらの症状は、継続して使用すると目立たなくなるか、現れなくなる）。[30]
カフェインは、米国食品医薬品局（FDA）によって、一般的に安全であると認められているものとして分類されています。成人の場合、1日10グラムを超える毒性量は、1日500ミリグラム未満の一般的な量よりもはるかに高いです。[31]欧州食品安全機関は、妊娠していない成人の場合、1日400 mgのカフェイン（1日あたり体重1kgあたり約5.7 mg）まで安全性の問題は発生せず、妊娠中および授乳中の女性の場合、1日200 mgまでの摂取では胎児または授乳中の乳児に対する安全性の問題は発生しないと報告しました。[32]コーヒー1杯には、使用される「豆」（種子）、焙煎方法、および淹れ方（ドリップ、パーコレーション、エスプレッソなど）に応じて、80～175 mgのカフェインが含まれています。[33]したがって、毒性量に達するには、普通のコーヒーを約50～100杯飲む必要があります。しかし、栄養補助食品として入手できる純粋な粉末カフェインは、大さじ1杯分でも致死量になる可能性があります。
用途
医学
カフェインは未熟児の気管支肺異形成症の予防[34]と治療[35]の両方に使用されています。カフェインは治療中の体重増加を改善し[36] 、脳性麻痺の発生率を低下させ、言語および認知の遅れを軽減する可能性があります。[37] [38]その一方で、微妙な長期的な副作用が起こる可能性があります。[39]
カフェインは未熟児無呼吸症の主な治療薬として使用されていますが[40]、予防薬ではありません。[41] [42]また、起立性低血圧の治療にも使用されます。[43] [42] [44]
喘息の治療にコーヒーや紅茶などのカフェインを含む飲み物を飲む人もいます。[45]この習慣を裏付ける証拠は乏しいです。[45]低用量のカフェインは喘息患者の気道機能を改善し、最大4時間まで努力呼気量（FEV1）を5％～18％増加させるようです。 [46]
パラセタモールやイブプロフェンなどの一般的に処方される鎮痛剤にカフェイン（100～130 mg）を追加すると、痛みの緩和が達成される人の割合がわずかに改善されます。[47]
腹部手術後にカフェインを摂取すると、腸の正常な機能の回復までの時間が短縮され、入院期間も短縮されます。[48]
カフェインはかつてADHDの第二選択薬として使われていた。ADHDの子供にはメチルフェニデートやアンフェタミンほどの効果はないが、プラセボよりは効果があると考えられている。[49] [50] ADHDの子供、青年、成人はカフェインを摂取する傾向が高く、おそらく自己治療の一形態としてだろう。[50] [51]
パフォーマンスの向上
認知能力
カフェインは中枢神経系刺激剤で、疲労感や眠気を軽減する可能性があります。[9]通常の摂取量では、カフェインは学習や記憶にさまざまな影響を与えますが、一般的には反応時間、覚醒、集中力、運動協調性を改善します。[52] [53]これらの効果を生み出すために必要なカフェインの量は、体の大きさや耐性の程度に応じて人によって異なります。[52]望ましい効果は摂取後約1時間で現れ、中程度の摂取量では、望ましい効果は通常約3〜4時間後に治まります。[4]
カフェインは睡眠を遅らせたり妨げたりすることができ、睡眠不足の際の作業パフォーマンスを向上させます。[54]カフェインを使用する シフト勤務者は眠気から生じるミスが少なくなります。[55]
カフェインは用量依存的に疲労した人でも正常な人でも覚醒度を高めます。[56]
2014年の系統的レビューとメタアナリシスでは、カフェインとL-テアニンの同時摂取は覚醒、注意力、タスク切り替えを促進する相乗的な精神活性効果をもたらすことが判明しました。[57]これらの効果は摂取後1時間以内に最も顕著になります。[57]
身体能力
カフェインは、人間において運動能力を高めることが証明されています。 [58]カフェインは、有酸素運動（特に持久力スポーツ）および無酸素運動における運動能力を向上させます。[58]中程度の量のカフェイン（約5 mg/kg [58]）は、スプリントパフォーマンス、[59]サイクリングおよびランニングのタイムトライアルパフォーマンス、[58]持久力（筋肉疲労および中枢疲労の発現を遅らせる）、[58] [60] [61]およびサイクリングパワー出力を改善します。[58]カフェインは、成人の基礎代謝率を高めます。[62] [63] [64]有酸素運動の前にカフェインを摂取すると、特に体力の低い人では脂肪酸化が増加します。[65]
カフェインは筋力と筋力を向上させ、[66]筋持久力を高める可能性がある。[67]カフェインは無酸素運動のパフォーマンスも向上させる。 [68]一定負荷運動前のカフェイン摂取は、自覚的運動強度の減少と関連している。この効果は運動から疲労困憊までの運動中には現れないが、パフォーマンスは大幅に向上する。これは、カフェインが自覚的運動強度を低下させることと一致している。なぜなら、運動から疲労困憊までの運動は同じ疲労点で終了するはずであるからである。[69]カフェインはまた、有酸素タイムトライアルでのパワー出力を向上させ、完了までの時間を短縮する。 [ 70]この効果は、長時間の運動と正の関連がある（ただし、排他的ではない）。[71]
特定の集団
大人
カナダ保健省は、健康な成人の一般集団に対して、1日の摂取量を400mg以下に抑えるよう勧告している。[72]この制限は、2017年のカフェイン毒性学に関する系統的レビューによって安全であると判明した。[73]
子供たち
健康な子供の場合、400 mg未満の適度なカフェイン摂取は「控えめで通常は無害」な影響を及ぼします。[74] [75]生後6か月の乳児は、成人と同じ速度でカフェインを代謝できます。[76]カフェインの高用量（400 mg以上）は、特に精神疾患や心臓疾患のある子供に、生理的、心理的、行動的な害を引き起こす可能性があります。[74]コーヒーが子供の成長を妨げるという証拠はありません。[77]米国小児科学会は、カフェインの摂取、特にエネルギードリンクやスポーツドリンクの摂取は子供や青少年には不適切であり、避けるべきであると推奨しています。[78]この勧告は、1994年から2011年までの45の出版物をレビューした米国小児科学会が2011年に発表した臨床報告書に基づいており、さまざまな利害関係者（小児科医、栄養委員会、カナダ小児科学会、疾病管理予防センター、食品医薬品局、スポーツ医学・フィットネス委員会、全国高校協会連盟）からの意見も取り入れています。[78]カナダ保健省は、12歳以下の子供に対して、1日のカフェイン摂取量を体重1キログラムあたり2.5ミリグラム以下にすることを推奨しています。子供の平均体重に基づくと、これは次の年齢ベースの摂取制限に相当します。[72]
青少年
カナダ保健省は、データが不十分なため、青少年に対するアドバイスは作成していない。しかし、この年齢層の毎日のカフェイン摂取量は体重1kgあたり2.5mg以下とすることを提案している。これは、成人の最大カフェイン摂取量が、体重の軽い青少年や成長中の若い青少年には適さない可能性があるためである。1日2.5mg/kg体重の摂取量であれば、青少年のカフェイン摂取者の大半に健康への悪影響は生じない。これは控えめな提案であり、年齢が高く体重の重い青少年は、悪影響を経験することなく成人のカフェイン摂取量を得ることができる可能性がある。[72]
妊娠と授乳
妊娠中、特に妊娠後期にはカフェインの代謝が低下し、妊娠中のカフェインの半減期は最大15時間まで延長される可能性がある（妊娠していない成人の2.5～4.5時間と比較して）。[79]カフェインが妊娠や授乳に及ぼす影響に関する証拠は決定的ではない。[26]妊娠中のカフェイン使用と胎児や新生児への影響について、賛否両論の一次および二次アドバイスは限られている。 [26]
英国食品基準庁は、妊婦は慎重にカフェイン摂取量を1日200mg未満に制限するよう勧告している。これはインスタントコーヒー2杯、または淹れたてのコーヒー1.5～2杯に相当する。[80]米国産科婦人科学会（ACOG）は2010年に、妊婦のカフェイン摂取は1日200mgまで安全であると結論付けた。[27]授乳中の女性、妊娠中、または妊娠の可能性のある女性の場合、カナダ保健省は1日の最大カフェイン摂取量を300mg以下、または8オンス（237mL）のコーヒー2杯強とすることを推奨している。[72] 2017年のカフェイン毒性に関する系統的レビューでは、妊婦の1日300mgまでのカフェイン摂取は、一般的に生殖または発達への悪影響とは関連がないことを裏付ける証拠が見つかった。[73]
妊娠中のカフェイン摂取については、科学文献に矛盾する報告がある。[81] 2011年のレビューでは、妊娠中のカフェイン摂取は、中程度から多量の場合でも、先天性奇形、流産、成長遅延のリスクを高めることはないようだと判明した。 [82]しかし、他のレビューでは、妊婦のカフェイン摂取量が多いと、低出生体重児を出産するリスクが高くなる可能性があるという証拠があるという結論が出ている。 [83]また、流産のリスクも高くなる可能性があるという結論が出ている。[84]観察研究の結果を分析した系統的レビューでは、妊娠前に大量のカフェイン（1日300 mg以上）を摂取した女性は、流産のリスクが高くなる可能性があることが示唆されている。[85]
副作用
生理学的
コーヒーやその他のカフェイン入り飲料に含まれるカフェインは、胃腸の運動や胃酸の分泌に影響を与える可能性があります。 [86] [87] [88]閉経後の女性では、カフェインの大量摂取により骨粗鬆症が加速する可能性があります。[89] [90]カフェインは、ストレスや疲労などの他の要因とともに、まぶたを含むさまざまな筋肉の圧力を高める可能性もあります。[91]
カフェインを大量に（少なくとも250～300 mg、コーヒー2～3杯または紅茶5～8杯に含まれる量に相当）急性に摂取すると、数日または数週間カフェインを摂取していなかった人の尿量が短期的に刺激されます。[92]この増加は利尿作用（水分排泄量の増加）とナトリウム利尿作用（塩分排泄量の増加）の両方によるもので、近位尿細管アデノシン受容体遮断を介して起こります。[93]尿量の急性増加は脱水症のリスクを高める可能性があります。しかし、カフェインを慢性的に摂取するとこの効果に対する耐性が生じ、尿量の増加は起こりません。[94] [95] [96]
心理的
カフェイン摂取による軽度の望ましくない症状は精神医学的診断を必要とするほど重篤ではないが一般的であり、軽度の不安、神経過敏、不眠、入眠潜時の延長、協調運動能力の低下などがある。[52] [97]カフェインは不安障害に悪影響を及ぼす可能性がある。[98] 2011年の文献レビューによると、カフェインの使用はパーキンソン病患者の不安やパニック障害を誘発する可能性がある。[99]通常300 mgを超える高用量のカフェインは不安を引き起こしたり悪化させたりすることができる。[100]一部の人にとっては、カフェインの使用を中止することで不安が大幅に軽減される可能性がある。[101]
適度な量のカフェインは、うつ病の症状を軽減し、自殺リスクを低下させる効果があることが分かっています。 [102] 2つのレビューでは、コーヒーとカフェインの摂取量を増やすとうつ病のリスクが減少する可能性があることが示されています。[103] [104]
いくつかの教科書ではカフェインは軽度の陶酔作用があると述べているが[105] [106] [107]、陶酔作用はないとする教科書もある[108] [109] 。
カフェイン誘発性不安障害は、DSM-5の物質/薬物誘発性不安障害のサブクラスです。 [110]
強化障害
中毒
カフェインが中毒性障害を引き起こすかどうかは、中毒の定義によって異なります。いかなる状況下でも強迫的なカフェイン摂取は確認されておらず、そのためカフェインは一般的に中毒性があるとは考えられていません。[111]ただし、 ICDM-9やICD-10などの診断モデルには、より広範な診断モデルによるカフェイン中毒の分類が含まれています。[112]一部のユーザーは中毒になり、健康に悪影響があることを知りながらも使用量を減らすことができないと述べている人もいます。[3] [113]
カフェインは強化刺激ではないようで、ある程度の嫌悪感は実際に起こる可能性があり、NIDAの研究モノグラフに掲載された薬物乱用傾向に関する研究では、人々はカフェインよりもプラセボを好むと報告されている。 [114]研究ではカフェイン中毒の根底にある生化学的メカニズムを裏付けるものはないと主張する人もいる。 [28] [115] [116] [117]他の研究では、カフェインは報酬系に影響を与える可能性があると述べている。[118]
「カフェイン中毒」はICDM-9とICD-10に追加されました。しかし、このカフェイン中毒の診断モデルは証拠に裏付けられていないという主張により、その追加は異議を唱えられました。[28] [119] [120]アメリカ精神医学会のDSM-5にはカフェイン中毒の診断は含まれていませんが、さらなる研究のためにこの障害の基準を提案しています。[110] [121]
依存と離脱
離脱症状は、軽度から臨床的に重大な苦痛や日常生活機能障害を引き起こす可能性がある。離脱症状の発生頻度は自己申告で11％だが、臨床検査では離脱症状を訴える人の半数しか実際に離脱症状を経験しておらず、依存症の主張の多くに疑問が投げかけられている。[122]また、カフェイン離脱症状の大半は中程度の意味で13％であった。1日100 mgを超えるカフェインを摂取しない場合、中程度の身体的依存と離脱症状が起こる可能性があるが、これらの症状は1日以上続くことはない。[28]精神的依存に関連する症状も離脱中に起こる可能性がある。[2] カフェイン離脱の診断基準には、以前にカフェインを長期にわたって毎日摂取していたことが必要である。[123]摂取量が著しく減少してから24時間後、離脱基準を満たすには、集中力の低下、気分の落ち込み/易刺激性、インフルエンザ様症状、頭痛、疲労の兆候または症状のうち少なくとも3つが必要である。[123]さらに、徴候や症状は重要な機能領域を混乱させるものでなければならず、他の病状の影響とは関連がないものである必要があります。[123]
ICD-11 では、カフェイン依存症を明確な診断カテゴリーとして取り上げており、これはDSM-5の「カフェイン使用障害」の基準案とよく似ている。[121] [124] カフェイン使用障害とは、カフェインへの依存を指し、生理学的に悪影響があるにもかかわらずカフェイン摂取をコントロールできないことが特徴である。[121] [124] DSM-5 を発行したAPAは、DSM-5 のカフェイン依存症の診断モデルを作成するのに十分な証拠があることを認めたが、この障害の臨床的意義は不明であると指摘した。 [125] この臨床的意義に関する決定的な証拠がないため、DSM-5 ではカフェイン使用障害を「さらなる研究が必要な状態」に分類している。[121]
カフェインの作用に対する耐性は、カフェイン誘発性の血圧上昇や主観的な神経過敏感に対して生じます。 使用とともに作用が顕著になる過程である感作は、覚醒や幸福感などの肯定的な作用に対して生じることがあります。[122]耐性は、カフェインを毎日定期的に摂取する人と高用量のカフェイン摂取者では異なります。カフェインを高用量（1日を通して750～1200 mg）摂取すると、カフェインの作用の一部に対して完全な耐性が生じることが示されていますが、すべての作用に対して耐性が生じるわけではありません。6オンス（170 g）のコーヒー1杯、または12オンス（340 g）のカフェイン入りソフトドリンクを2～3杯など、1日100 mgという低用量でも、不耐性とともに睡眠障害を引き起こし続ける可能性があります。カフェインを定期的に摂取しない人は、睡眠障害に対するカフェイン耐性が最も低いです。[126]コーヒーを飲む人の中には、睡眠を妨げる望ましくない影響に対して耐性を持つ人もいますが、そうでない人もいます。[127]
他の病気のリスク
カフェインにはアルツハイマー病や認知症に対する神経保護効果がある可能性はあるが、証拠は決定的ではない。[128] [129]
カフェインは、高地に到達する数時間前に摂取すると、急性高山病の重症度を軽減する可能性があります。 [130]あるメタ分析では、カフェインの摂取は2型糖尿病のリスク低下と関連していることがわかりました。[131]定期的なカフェインの摂取は、パーキンソン病の発症リスクを軽減し、パーキンソン病の進行を遅らせる可能性があります。[132] [133] [24]
カフェインは緑内障患者の眼圧を上昇させるが、健常者には影響を与えないと思われる。[134]
DSM-5 には、カフェイン誘発性不安障害、カフェイン誘発性睡眠障害、および特定不能のカフェイン関連障害からなるその他のカフェイン誘発性障害も含まれています。最初の 2 つの障害は、類似した特徴を共有しているため、「不安障害」と「睡眠覚醒障害」に分類されています。臨床的注意を必要とするが、特定の障害として診断される基準を満たさない、重大な苦痛と日常生活機能障害を伴うその他の障害は、「特定不能のカフェイン関連障害」に分類されています。[135]
エネルギー危機
カフェインは飲んだ数時間後にエネルギーを低下させると言われていますが、これについては十分に研究されていません。[136] [137] [138] [139]
過剰摂取
1日あたり1～1.5グラム（1,000～1,500 mg）の摂取は、カフェイン中毒と呼ばれる症状と関連しています。[141]カフェイン中毒は通常、カフェイン依存症と、カフェイン摂取後の神経過敏、イライラ、落ち着きのなさ、不眠、頭痛、動悸などのさまざまな不快な症状を組み合わせたものです。[142]
カフェインの過剰摂取は、カフェイン中毒として知られる中枢神経系の過剰刺激状態を引き起こす可能性があります。これは、カフェインの摂取中または摂取直後に発症する臨床的に重要な一時的な症状です。 [143]この症候群は通常、一般的なカフェイン入り飲料やカフェイン錠剤に含まれる量をはるかに超える大量のカフェインを摂取した後にのみ発生します（たとえば、一度に400〜500 mg以上）。DSM-5によると、カフェイン中毒は、最近のカフェイン摂取後に次の症状のうち5つ（またはそれ以上）が現れた場合に診断される可能性があります：落ち着きのなさ、神経過敏、興奮、不眠、顔面紅潮、利尿、胃腸障害、筋肉のけいれん、思考や会話の支離滅裂、頻脈または不整脈、無尽蔵期間、精神運動興奮。[144]
国際疾病分類（ICD-11）によれば、カフェインを非常に大量に摂取した場合（例えば5g以上）、躁病、うつ病、判断力の低下、見当識障害、脱抑制、妄想、幻覚または精神病、横紋筋融解症などの症状を伴うカフェイン中毒を引き起こす可能性がある。 [ 143]
エナジードリンク
エナジードリンクに含まれるカフェインの大量摂取（少なくとも1リットルまたは320mgのカフェイン）は、高血圧、QT間隔の延長、動悸などの短期的な心血管系の副作用と関連していた。これらの心血管系の副作用は、エナジードリンクに含まれるカフェインの摂取量が少ない場合（200mg未満）には見られなかった。[79]
重度の中毒
2007年現在、[update]カフェイン中毒に対する解毒剤や中和剤は知られていない。軽度のカフェイン中毒の治療は症状の緩和に向けられ、重度の中毒には腹膜透析、血液透析、または血液濾過が必要になることがある。[140] [145] [146] 心停止の差し迫った危険がある場合には、遊離血清カフェインを除去するために脂質内注入療法が適応となる。 [146]
致死量
カフェイン摂取による死亡はまれで、最も一般的な原因は意図的な薬物の過剰摂取である。[147] 2016年には、米国の中毒管理センターに3702件のカフェイン関連の曝露が報告され、そのうち846件は医療施設での治療を必要とし、16件は重大な結果をもたらし、症例研究ではカフェイン関連の死亡が数件報告されている。[147]ラットにおけるカフェインのLD50 は、体重1キログラムあたり192ミリグラムである。ヒトにおける致死量は1キログラムあたり150～200ミリグラムと推定されており、これは典型的な70キログラム（150ポンド）の成人の場合10.5～14グラムとなり、コーヒー約75～100杯分に相当する。[148] [149] 1キログラムあたり57ミリグラムという低用量で致死的となった事例もある。[150]簡単に入手できる粉末カフェインサプリメントの過剰摂取によって多くの死亡事故が発生しており、その致死量は大さじ1杯未満と推定されています。[151]遺伝や慢性肝疾患によりカフェイン代謝能力が低下している人の場合、致死量は低くなります。[152] 2013年には、カフェイン入りミントの過剰摂取により肝硬変の男性が死亡したと報告されています。[153] [154]
インタラクション
カフェインはCYP1A2の基質であり、このメカニズムや他のメカニズムを通じて多くの物質と相互作用します。[155]
アルコール
DSSTによると、アルコールは標準テストの成績を低下させ、カフェインは成績を大幅に向上させる。[156]アルコールとカフェインを一緒に摂取すると、カフェインの作用は変化するが、アルコールの作用は同じままである。[157]例えば、カフェインを追加で摂取してもアルコールの作用は低下しない。[157]しかし、カフェインによる神経過敏や覚醒は、アルコールを追加で摂取すると低下する。[157]アルコールを単独で摂取すると、行動制御の抑制的側面と活性化的側面の両方が低下する。カフェインは、行動制御の活性化的側面に対するアルコールの作用を拮抗させるが、抑制的行動制御には影響を及ぼさない。[158]アメリカ人の食事ガイドラインでは、アルコールとカフェインの同時摂取は避けるよう推奨している。一緒に摂取するとアルコール摂取量が増加し、アルコール関連の傷害のリスクが高まる可能性があるからである。
喫煙
タバコを吸うと、多環芳香族炭化水素がCYP1A2酵素を誘導し、カフェインクリアランスが56%上昇することが示されています。[159] [10]喫煙によって誘導されるCYP1A2酵素はカフェインの代謝に関与しており、酵素活性の増加はカフェインクリアランスの増加につながり、常習喫煙者のコーヒー消費量の増加と関連しています。[160]
避妊
避妊薬はカフェインの半減期を最大40%延長する可能性があるため、カフェインの摂取にはより注意が必要です。[161] [162]
医薬品
カフェインは、頭痛薬などの薬の効果を高めることがあります。[163]カフェインは、市販の鎮痛薬の効力を40%高めることが判明しました。[164]
アデノシンの薬理作用は、カフェインのようなメチルキサンチンを大量に摂取している人では鈍くなる可能性があります。 [165]メチルキサンチンの他の例としては、喘息やCOPDの症状を緩和するために処方されるテオフィリンやアミノフィリンなどがあります。[166]
薬理学
薬力学
カフェインがない場合、人が覚醒して注意深いときは、CNS ニューロンにはほとんどアデノシンが存在しません。覚醒状態が続くと、時間の経過とともにアデノシンがニューロンのシナプスに蓄積し、特定の CNS ニューロンにあるアデノシン受容体に結合して活性化します。活性化されると、これらの受容体は細胞反応を引き起こし、最終的に眠気を増大させます。カフェインを摂取すると、カフェインはアデノシン受容体に拮抗します。つまり、カフェインはアデノシンが結合する受容体の位置をブロックすることで、アデノシンが受容体を活性化するのを防ぎます。その結果、カフェインは一時的に眠気を防止または軽減し、覚醒を維持または回復します。[5]
受容体とイオンチャネルのターゲット
カフェインはアデノシンA 2A受容体の拮抗薬であり、ノックアウトマウス研究では、A 2A 受容体の拮抗作用がカフェインの覚醒促進効果の原因であることが具体的に示唆されている。[167] 腹外側視索前野（VLPO）におけるA 2A受容体の拮抗作用は、活性化依存的に覚醒を促進するヒスタミン作動性投射核である結節乳頭核への抑制性GABA神経伝達を減少させる。[ 168 ]この結節乳頭核の脱抑制が、カフェインが覚醒促進効果を生み出す下流メカニズムである。[168]カフェインは、効力はそれぞれ異なるものの、 4つのアデノシン受容体サブタイプ（A 1、A 2A、A 2B、およびA 3 ）すべてに対する拮抗薬である。[5] [167]カフェインのヒトアデノシン受容体に対する親和性（KD ）値は、 A1で12μM 、 A2Aで2.4μM 、 A2Bで13μM 、 A3で80μMである。[167]
カフェインによるアデノシン受容体の拮抗作用は、延髄迷走神経、血管運動神経、呼吸中枢を刺激し、呼吸数の増加、心拍数の低下、血管収縮を引き起こします。[5]アデノシン受容体拮抗作用は、神経伝達物質（モノアミンやアセチルコリンなど）の放出も促進し、カフェインに刺激効果をもたらします。[5] [169] アデノシンは、中枢神経系の活動を抑制する抑制性神経伝達物質として作用します。動悸は、 A1受容体の遮断によって引き起こされます。[5]
カフェインは水溶性かつ脂溶性であるため、血流と脳内部を隔てる血液脳関門を容易に通過する。脳内に入ると、主な作用機序はアデノシン受容体の非選択的拮抗薬（言い換えれば、アデノシンの効果を低下させる薬剤）として働く。カフェイン分子は構造的にアデノシンに似ており、細胞表面のアデノシン受容体に結合して活性化させることなく、競合的拮抗薬として働く。[170]
カフェインはアデノシン受容体への作用に加え、イノシトール三リン酸受容体1拮抗薬であり、リアノジン受容体（RYR1、RYR2、RYR3）の電圧非依存性活性化薬でもある。 [171]また、イオンチャネル型グリシン受容体の競合的拮抗薬でもある。[172]
線条体ドーパミンへの影響
カフェインはドーパミン受容体に直接結合することはありませんが、ドーパミン受容体とGPCRヘテロマーを形成したアデノシン受容体、具体的にはA 1 - D 1受容体ヘテロダイマー（1つのアデノシンA 1受容体と1つのドーパミンD 1受容体を持つ受容体複合体）とA 2A - D 2受容体ヘテロテトラマー（2つのアデノシンA 2A受容体と2つのドーパミンD 2受容体を持つ受容体複合体）に結合することで、線条体の受容体におけるドーパミンの結合活性に影響を与えます。[173] [174] [175] [176] A 2A -D 2受容体ヘテロテトラマーは、主にカフェインの精神刺激効果の一部とドーパミン作動性精神刺激薬との薬力学的相互作用を媒介するため、カフェインの主要な薬理学的標的として特定されています。[174] [175] [176]
カフェインは、ドーパミンニューロンの軸索末端にあるA1受容体とグルタミン酸ニューロンの軸索末端にあるA1-A2Aヘテロ二量体（ 1つのアデノシンA1受容体と1つのアデノシンA2A受容体からなる受容体複合体）を拮抗させることで、背側線条体と側坐核コア（腹側線条体内の下部構造）でのドーパミン放出も引き起こすが、側坐核シェルでは引き起こさない。[ 173] [168]カフェインを慢性的に使用すると、薬物耐性のためにカフェイン誘発性の側坐核コア内でのドーパミン放出が著しく減少する。[173] [168]
酵素ターゲット
カフェインは、他のキサンチンと同様に、ホスホジエステラーゼ阻害剤としても作用します。[177]競合的非選択的ホスホジエステラーゼ阻害剤として、[178]カフェインは細胞内サイクリックAMPを増加させ、プロテインキナーゼAを活性化し、TNF-α [179] [180]およびロイコトリエン[181]の合成を阻害し、炎症と自然免疫を低下させます。[181]カフェインはコリン作動系にも影響を及ぼし、アセチルコリンエステラーゼ酵素の中程度の阻害剤です。[182] [183]
薬物動態
コーヒーや他の飲料に含まれるカフェインは、摂取後45分以内に小腸で吸収され、全身の組織に分布します。[185]血中濃度のピークは1～2時間以内に達します。[186]カフェインは一次速度論によって排出されます。[187]カフェインは直腸からも吸収されます。その証拠として、酒石酸 エルゴタミンとカフェインの坐薬（片頭痛の緩和用）[188]やクロロブタノールとカフェインの坐薬（悪阻の治療用）が挙げられます。[189]しかし、直腸からの吸収は経口よりも効率が低く、最大濃度（Cmax）と吸収される総量（AUC）はともに経口摂取量の約30%（すなわち1/3.5）です。[190]
カフェインの生物学的半減期 （体内で摂取量の半分が排出されるのに必要な時間）は、妊娠、他の薬剤、肝臓酵素機能レベル（カフェイン代謝に必要）、年齢などの要因によって個人差が大きく異なります。健康な成人の場合、カフェインの半減期は3～7時間です。[5]成人男性喫煙者では半減期が30～50%短縮し、経口避妊薬を服用している女性では約2倍になり、妊娠後期には延長します。[127]新生児では半減期は80時間以上になることもあり、年齢とともに急速に短縮し、生後6か月までに成人の値を下回ることもあります。[127]抗うつ薬フルボキサミン（ルボックス）は、カフェインのクリアランスを90%以上低下させ、カフェインの排出半減期を4.9時間から56時間と10倍以上延長します。[191]
カフェインは肝臓でシトクロムP450酸化酵素系（特にCYP1A2アイソザイム）によって3つのジメチルキサンチンに代謝され、[192]それぞれが体に独自の効果をもたらします。
- パラキサンチン（84％）：脂肪分解を促進し、血漿中のグリセロールと遊離脂肪酸のレベルを上昇させます。
- テオブロミン（12％）：血管を拡張し、尿量を増加させます。テオブロミンは、カカオ豆（チョコレート）の主要アルカロイドでもあります。
- テオフィリン（4％）：気管支の平滑筋を弛緩させ、喘息の治療に使用されます。しかし、テオフィリンの治療用量は、カフェイン代謝で得られる濃度の何倍も高くなります。[46]
1,3,7-トリメチル尿酸はカフェインの微量代謝物である。[5] 7-メチルキサンチンもカフェインの代謝物である。[193] [194]上記の代謝物はそれぞれさらに代謝され、尿中に排泄される。カフェインは重度の肝疾患のある人の体内に蓄積し、半減期が長くなる可能性がある。[195]
2011年のレビューでは、カフェイン摂取量の増加は、カフェイン分解速度を高める2つの遺伝子の変異と関連していることが判明しました。両方の染色体にこの変異を持つ被験者は、他の人よりも1日あたり40 mg多くのカフェインを摂取しました。[196]これは、同等の望ましい効果を得るためにより多くの摂取量が必要だったためであり、遺伝子が習慣化のより大きな動機につながる性質につながったためではないと考えられます。
化学
純粋な無水カフェインは、苦味のある白色の無臭の粉末で、融点は 235～238 °C です。[7] [8]カフェインは室温では水に中程度に溶けますが (2 g/100 mL)、沸騰水にはすぐに溶けます (66 g/100 mL)。[197]また、エタノールにも中程度に溶けます (1.5 g/100 mL)。[197]カフェインは弱塩基性 (共役酸のpKa = 約 0.6) で、プロトン化するには強酸が必要です。[198]カフェインには立体中心がないため[199] 、アキラル分子に分類されます。[200]
カフェインのキサンチン核には、ピリミジンジオンとイミダゾールの2つの縮合環が含まれています。ピリミジンジオンには、主に両性イオン共鳴で存在する2つのアミド官能基が含まれており、その位置では窒素原子が隣接するアミド炭素原子に二重結合しています。したがって、ピリミジンジオン環系内のすべての6つの原子はsp 2混成で平面です。イミダゾール環も共鳴を持っています。したがって、カフェインの縮合5,6環核には合計10個のパイ電子が含まれており、ヒュッケルの規則によれば芳香族です。[201]
合成
カフェインの生合成は、異なる種間の収斂進化の一例である。 [206] [207] [208]
カフェインは、 1,3-ジメチル尿素とマロン酸から実験室で合成することができる。[説明が必要] [204] [205] [209]合成カフェインの生産は主に中国の製薬工場で行われている。合成カフェインと天然カフェインは化学的に同一であり、ほとんど区別がつかない。主な違いは、合成カフェインは尿素とクロロ酢酸から製造されるのに対し、天然カフェインは植物源から抽出され、カフェイン除去と呼ばれるプロセスが行われることである。[210]
製造方法は異なりますが、最終製品と体への影響は似ています。合成カフェインに関する研究では、天然カフェインと同様に体に刺激を与える効果があることが示されています。[211]また、天然カフェインは吸収が遅いためカフェインの副作用も穏やかであると主張する人が多いですが、この考えを裏付ける科学的証拠はほとんどありません。[210]
カフェイン抜き
カフェイン抜きコーヒー発祥の地であるドイツには、世界最大のカフェイン抜き工場を含む複数のカフェイン抜き工場がある。[212]米国で販売されるカフェイン抜きコーヒーの半分以上は、アメリカの消費者に届く前に、まず熱帯地方からドイツに運ばれ、そこでカフェインが除去される。[要出典]
コーヒーからカフェインを抽出してカフェイン入りコーヒーやカフェイン抜きコーヒーを製造するには、さまざまな溶媒を使用します。主な方法は次のとおりです。
- 水抽出法：コーヒー豆を水に浸します。水にはカフェイン以外にもコーヒーの風味に寄与する多くの化合物が含まれており、活性炭に通すことでカフェインが除去されます。その後、水は豆と一緒に戻され、蒸発乾燥され、カフェイン抜きのコーヒー本来の風味が残ります。コーヒー製造業者はカフェインを回収し、ソフトドリンクや市販のカフェインタブレットに使用するために再販しています。[213]
- 超臨界二酸化炭素抽出: 超臨界二酸化炭素はカフェインの優れた非極性溶媒であり、通常使用される有機溶媒よりも安全です。抽出プロセスは単純です。CO 2 を31.1 °C 以上の温度と 73 atm以上の圧力で生コーヒー豆に通します。これらの条件下では、CO 2 は「超臨界」状態にあります。CO 2は気体のような性質を持ち、豆の奥深くまで浸透しますが、液体のような性質も持ち、カフェインの 97～99% を溶解します。カフェインを含んだ CO 2に高圧水を噴霧してカフェインを除去します。その後、カフェインは炭 吸着(上記) または蒸留、再結晶、逆浸透によって分離できます。[213]
- 有機溶剤による抽出：酢酸エチルなどの特定の有機溶剤は、従来使用されていた塩素系や芳香族系の有機溶剤に比べて、健康や環境に対する危険性がはるかに低い。別の方法としては、使用済みのコーヒーかすから得られるトリグリセリド油を使用する方法がある。[213]
実際、「カフェイン抜き」コーヒーには多くの場合カフェインが含まれています。市販のカフェイン抜きコーヒー製品の中には、かなりの量のカフェインが含まれているものもあります。ある研究では、カフェイン抜きコーヒーには1杯あたり10mgのカフェインが含まれているのに対し、通常のコーヒーには1杯あたり約85mgのカフェインが含まれていることがわかりました。[214]
体液中の検出
カフェインは、新生児の治療を監視したり、中毒の診断を確認したり、法医学的死亡調査を容易にしたりするために、血液、血漿、血清で定量化することができます。血漿カフェイン濃度は、コーヒーを飲む人では2～10 mg/L、無呼吸の治療を受けている新生児では12～36 mg/L、急性過剰摂取の被害者では40～400 mg/Lの範囲です。尿中カフェイン濃度は競技スポーツプログラムで頻繁に測定されており、15 mg/Lを超えると通常、乱用と見なされます。[215]
類似品
カフェインの機能や構造、またはその両方を模倣した類似物質がいくつか作られている。後者のグループには、キサンチン DMPX [216]とドラマミンの成分である8-クロロテオフィリンがある。窒素置換キサンチンのクラスのメンバーは、カフェインの潜在的な代替品としてしばしば提案されている。[217] [信頼できない情報源? ]アデノシン受容体拮抗薬クラスを構成する他の多くのキサンチン類似体も解明されている。[218]
その他のカフェイン類似物質:
タンニンの沈殿
カフェインは、シンコニン、キニーネ、ストリキニーネなどの他のアルカロイドと同様に、ポリフェノールやタンニンを沈殿させる。この特性は定量法に利用できる。[説明が必要] [219]
自然発生
約30種の植物にカフェインが含まれていることが知られています。[220]カフェインの一般的な供給源は、栽培されている2種類のコーヒーノキ、Coffea arabicaとCoffea canephoraの「豆」（種子） （含有量はさまざまですが、1.3%が一般的な値です）、カカオノキ、Theobroma cacao 、茶の木の葉、コーラナッツです。その他の供給源には、ヤウポンホリー、南米ホリーイエルバマテ、アマゾンホリーグアイサの葉、アマゾンのメープルガラナの実の種子などがあります。世界中の温帯気候では、カフェインを含む無関係の植物が生産されています。
植物中のカフェインは天然の殺虫剤として作用し、植物を食べる捕食昆虫を麻痺させて殺すことができます。[221]コーヒーの苗木は、葉が成長中で機械的な保護がないときにカフェイン濃度が高くなります。[222]さらに、コーヒーの苗木の周囲の土壌にもカフェイン濃度が高く、近くのコーヒーの苗木の種子の発芽が阻害されるため、カフェイン濃度が最も高い苗木は、生存のために既存の資源を争う競争相手が少なくなります。[223] カフェインは茶葉の2か所に蓄えられています。1つ目は、カフェインがポリフェノールと複合した細胞液胞です。このカフェインはおそらく昆虫の口器に放出され、草食を阻止します。2つ目は維管束の周囲で、病原菌が維管束に侵入して定着するのを阻害すると考えられます。[224]花の蜜に含まれるカフェインは、ミツバチなどの花粉媒介者の報酬記憶を強化することで、花粉を生産する植物の繁殖成功率を向上させる可能性がある。[18]
カフェインを含む様々な植物から作られた飲料を摂取した場合の効果に関する異なる認識は、これらの飲料には、強心剤のテオフィリンやテオブロミンを含む他のメチルキサンチン アルカロイドや、カフェインと不溶性複合体を形成できるポリフェノールのさまざまな混合物も含まれているという事実によって説明できる。[225]
製品
カフェインを含む製品には、コーヒー、紅茶、ソフトドリンク（「コーラ」）、エナジードリンク、その他の飲料、チョコレート、[239]カフェイン錠剤、その他の経口製品、吸入製品などがあります。2020年に米国で行われた調査によると、中年成人のカフェイン摂取の主な源はコーヒーですが、青少年の主な摂取源はソフトドリンクと紅茶です。[79]エナジードリンクは、成人と比較して青少年のカフェイン摂取源としてより一般的に消費されています。[79]
飲料
コーヒー
カフェインの世界的主源はコーヒー豆（コーヒーノキの種子）であり、コーヒー豆からコーヒーが淹れられます。コーヒーに含まれるカフェイン含有量は、コーヒー豆の種類や抽出方法によって大きく異なります。[240]同じ木の中の豆でも、濃度にばらつきがあります。一般的に、コーヒー1杯分に含まれるカフェイン量は、アラビカ種のエスプレッソ1ショット（30ミリリットル）で80～100ミリグラム、ドリップコーヒー1杯（120ミリリットル）で約100～125ミリグラムです。[241] [242] アラビカ種のコーヒーに含まれるカフェイン量は、通常、ロブスタ種の半分です。[240] 一般的に、深煎りのコーヒーは浅煎りのものよりカフェインがわずかに少ないですが、これは焙煎の過程で豆のカフェイン含有量がわずかに減少するためです。[241] [242]
お茶
乾燥重量で見ると、お茶にはコーヒーよりも多くのカフェインが含まれています。しかし、通常の一杯には、コーヒーに比べて使用量が少ないため、はるかに少ない量しか含まれていません。カフェイン含有量に影響を与える要因としては、栽培条件、加工技術、その他の要因があります。したがって、お茶にはさまざまな量のカフェインが含まれています。[243]
お茶には微量のテオブロミンが含まれており、コーヒーよりもわずかに高いレベルのテオフィリンが含まれています。お茶の淹れ方やその他の多くの要因がお茶に大きな影響を与え、色はカフェイン含有量の指標としてはあまり役に立ちません。例えば、淡い日本の緑茶である玉露には、カフェイン含有量が最小限であるラプサンスーチョンのようなはるかに濃いお茶よりもはるかに多くのカフェインが含まれています。[243]
ソフトドリンクとエナジードリンク
カフェインはコーラなどのソフトドリンクの一般的な成分でもあり、コーラの実はもともと原料です。ソフトドリンクには通常、12オンス（350 mL）あたり0～55ミリグラムのカフェインが含まれています。[244]対照的に、レッドブルなどのエナジードリンクには、1杯あたり80ミリグラムのカフェインが含まれています。これらのドリンクに含まれるカフェインは、使用されている原料に由来するか、カフェイン除去製品または化学合成から得られた添加物です。エナジードリンクの主成分であるガラナには、天然の徐放性賦形剤に少量のテオブロミンとテオフィリンとともに大量のカフェインが含まれています。[245]
その他の飲料
- マテは南米の多くの地域で人気のある飲み物です。作り方は、南米のヒイラギ科のマテ茶の葉をひょうたんに詰め、葉に熱湯（沸騰させない程度）を注ぎ、ボンビージャと呼ばれるストローで飲みます。ボンビージャはフィルターの役目を果たし、マテ茶の葉ではなく液体だけを吸い上げます。[246]
- グアラナは、グアラナ果実の種子から作られるブラジル発祥のソフトドリンクです。
- エクアドル産のヒイラギ科のイレクス・グアイサの葉を沸騰したお湯に入れてグアイサ茶を作る。 [247]
- ヤウポンヒイラギ（Ilex vomitoria）の葉を沸騰したお湯に入れてヤウポン茶を作ります。
- オーストラリアでは、市販のコーヒー風味のミルク飲料が人気です。[248]例としては、オークスアイスコーヒーやファーマーズユニオンアイスコーヒーなどがあります。これらの飲料に含まれるカフェインの量は大きく異なります。カフェイン濃度は、製造元の主張とは大幅に異なる場合があります。[232]
カカオ固形物
カカオ固形物（カカオ豆由来）には100gあたり230mgのカフェインが含まれています。[233]
カフェイン含有量はカカオ豆の種類によって異なります。カフェイン含有量（mg/g）（カフェイン含有量の低い順）：[234]
- フォラステロ（脱脂）：1.3 mg/g
- ナシオナル（脱脂）：2.4 mg/g
- トリニタリオ（脱脂）：6.3/g
- クリオロ（脱脂）：11.3 mg/g
チョコレート
100gあたりのカフェイン:
- ダークチョコレート、カカオ固形分70～85%：80 mg [235]
- ダークチョコレート、カカオ固形分60～69%：86 mg [236]
- ダークチョコレート、カカオ固形分45～59%：43 mg [237]
- ミルクチョコレート：20mg [238]
チョコレートの刺激作用は、テオブロミンとテオフィリン、そしてカフェインの組み合わせによるものと考えられる。 [249]
タブレット
タブレットは、コーヒー、紅茶、その他のカフェイン入り飲料に比べて、利便性、摂取量が分かっていること、砂糖、酸、水分の同時摂取を避けられることなど、いくつかの利点がある。この形態のカフェインの使用は、精神的な覚醒を改善すると言われている。[250]これらのタブレットは、試験勉強をする学生や、長時間働いたり運転したりする人々によく使用されている。[251]
その他の経口製品
ある米国企業は、経口で溶けるカフェインストリップを販売している。[252]もう一つの摂取方法は、カフェイン入りリップクリームのSpazzStickである。[253]アラートエナジーカフェインガムは2013年に米国で発売されたが、食品に添加されたカフェインの健康への影響に関するFDAの調査の発表後、自主的に撤回された。[254]
吸入剤
電子タバコと同様に、カフェイン吸入器は、蒸気を吸うことでカフェインやガラナなどの覚醒剤を摂取するために使用できます。[255] 2012年に、FDAは吸入器を販売している企業の1社に警告書を送り、吸入カフェインに関する安全性情報が不足していることを懸念しました。[256] [257]
他の薬との併用
- 飲料の中には、アルコールとカフェインを混ぜてカフェイン入りアルコール飲料を作るものがある。カフェインの刺激作用はアルコールの抑制作用を覆い隠し、使用者が自分の酩酊度に気付かなくなる可能性がある。このような飲料は安全性の懸念から禁止の対象となっている。特に、米国食品医薬品局は、麦芽酒に添加されたカフェインを「安全でない食品添加物」に分類している。[258]
- ヤバにはメタンフェタミンとカフェインの組み合わせが含まれています。
- プロピフェナゾン/パラセタモール/カフェインなどの鎮痛剤は、カフェインと鎮痛剤を組み合わせたものです。
歴史
発見と利用の普及
中国の伝説によると、紀元前3000年頃に統治したとされる中国の皇帝 神農は、特定の葉を沸騰したお湯に入れると香りがよく元気が出る飲み物になることに気づき、偶然にお茶を発見した。[259]神農は、茶に関する有名な初期の著作である陸羽の『茶経』にも登場している。 [260]
コーヒーを飲むこと、あるいはコーヒーの木について知っていたことを示す最も古い信頼できる証拠は、15世紀半ば、アラビア南部のイエメンのスーフィー修道院で発見されました。[261]モカからコーヒーはエジプトや北アフリカに広がり、 16世紀までには中東の残りの地域、ペルシャ、トルコにも伝わりました。中東からコーヒーを飲むことはイタリアに広がり、その後ヨーロッパの残りの地域に広がり、コーヒーの木はオランダ人によって東インド諸島やアメリカ大陸に運ばれました。[262]
コーラナッツの使用は古代から始まったようです。西アフリカの多くの文化では、活力の回復や空腹感の緩和のために、私生活や社交の場を問わず噛まれています。[263]
カカオ豆の使用に関する最も古い証拠は、紀元前600年の古代マヤの壺に残っていた残留物から発見された。また、チョコレートは、バニラ、チリペッパー、アチョーテで味付けされた、苦くてスパイシーな飲み物「ショコラトル」に入れて消費された。ショコラトルは疲労回復に効果があると信じられており、これはおそらくテオブロミンとカフェインの含有量に起因するものと思われる。チョコレートはコロンブス以前のメソアメリカ全域で重要な贅沢品であり、カカオ豆は通貨としてよく使われていた。[264]
ショコラトルはスペイン人によってヨーロッパに持ち込まれ、1700年までに人気のある飲み物になりました。スペイン人はカカオの木を西インド諸島[265]とフィリピン[266]にも持ち込みました。
ヤウポンホリー（Ilex vomitoria）の葉と茎は、ネイティブアメリカンによってアシまたは「黒い飲み物」と呼ばれるお茶を淹れるのに使用されていました。 [267]考古学者は、この使用の証拠をはるか古代に発見しており、[268]おそらく後期古典期にまで遡ります。[267]
化学物質の同定、分離、合成
1819年、ドイツの化学者フリードリープ・フェルディナント・ルンゲは比較的純粋な（漠然とした）カフェインを初めて単離し、それを「カフェベース」（つまり、コーヒー中に存在する塩基）と名付けた。[269]ルンゲによると、彼はヨハン・ヴォルフガング・フォン・ゲーテの命令でこれを行った。[a] [271] 1821年、カフェインはフランスの化学者ピエール・ジャン・ロビケと、別の2人のフランス人化学者、ピエール＝ジョセフ・ペルティエとジョセフ・ビエナイメ・カヴァントゥの両者によって単離されたと、スウェーデンの化学者イェンス・ヤコブ・ベルセリウスが年刊誌に記している。さらにベルセリウスは、フランスの化学者はルンゲや互いの研究について一切知らずに発見をしたと述べた。[272]しかし、ベルセリウスは後に、カフェインの抽出におけるルンゲの優先性を認め、次のように述べています。 [273] 「しかし、この時点で、ルンゲ（1820年の著書『植物化学的発見』146〜147ページ）が同じ方法を指定し、カフェインをカフェベースという名前で記述していたことは言及しないわけにはいきません。この物質の発見は、通常ロビケに帰せられており、パリの薬学協会の会議で初めて口頭発表しました。」
ペルティエのカフェインに関する論文は、印刷物でこの用語を使用した最初の論文であった（フランス語のコーヒー「カフェ」から派生したフランス語の形「カフェイン」）。[274]これはベルセリウスの記述を裏付けている。
カフェイン、名詞（女性）。1821 年にロビケ氏によってコーヒーから発見された結晶化可能な物質。同じ時期に、コーヒーは多くの医師によって熱を下げる薬と考えられており、コーヒーはキニーネの木と同じ科に属しているため、コーヒーに含まれるキニーネを探していたペルティエ氏とカヴェントウ氏もカフェインを発見した。しかし、彼らの研究の目的は異なり、研究が終わっていなかったため、この主題の優先権はロビケ氏に委ねられた。ロビケ氏が薬学協会で発表したコーヒーの分析結果をなぜ公表しなかったのかは不明である。その分析結果を公表していれば、カフェインはより広く知られるようになり、コーヒーの成分について正確な情報を得ることができただろう...
ロビケは純粋なカフェインを単離しその特性を記述した最初の研究者の一人であり[275]、ペルティエは元素分析を行った最初の研究者であった[276]。
1827年、ウードリは茶から「テイン」を単離したが[277] 、1838年にマルダー[278]とカール・ジョブスト[279]によって、テインが実際にはカフェインと同じであることが証明された。
1895年、ドイツの化学者ヘルマン・エミール・フィッシャー（1852-1919）は、初めてカフェインをその化学成分から合成し（つまり「全合成」）、2年後にはその化合物の構造式も導き出しました。[280]これは、フィッシャーが1902年にノーベル賞を受賞した研究の一部でした。[281]
歴史的規制
コーヒーには興奮剤として作用する化合物が含まれていることが認識されていたため、最初はコーヒー、後にはカフェインも規制の対象になることがありました。例えば、16世紀にはメッカとオスマン帝国のイスラム教徒が、一部の階級のコーヒーを違法としました。[282] [283] [284]イギリスのチャールズ2世は1676年に禁止しようとしました。 [ 285] [286]プロイセンのフリードリヒ2世は1777年に禁止しました。[287] [288]スウェーデンでは1756年から1823年までのさまざまな時期に コーヒーが禁止されました。
1911年、カフェインは最も古い健康被害の焦点となった。米国政府がテネシー州チャタヌーガでコカコーラシロップ40樽20樽を押収し、飲料に含まれるカフェインが「健康に有害」であると主張したのだ。 [289]最高裁判所は後に米国対コカコーラ40樽20樽の訴訟でコカコーラ側に有利な判決を下したが、 1912年に米国下院に純粋食品医薬品法改正のための2つの法案が提出され、カフェインが「習慣性」および「有害」物質のリストに追加され、製品のラベルに記載されなければならないことになった。[290]
社会と文化
規則
アメリカ合衆国
米国食品医薬品局（FDA）は、カフェイン含有量が0.02%未満の飲料を安全とみなしているが、[291]栄養補助食品として販売されているカフェインパウダーは規制されていない。[292]ほとんどの包装済み食品のラベルには、カフェインなどの食品添加物を含む成分を、含有量の多い順に表示することが規制上の要件となっている。しかし、カフェインの量的な表示（例えば、記載された1食分あたりのカフェインのミリグラム数）を義務付ける規制規定はない。カフェインを天然に含む食品成分は数多くある。これらの成分は食品成分リストに記載されなければならない。しかし、「食品添加物カフェイン」の場合のように、天然のカフェイン源である成分を含む複合食品では、カフェインの量を特定する必要はない。コーヒーやチョコレートはカフェイン源として広く認識されていますが、一部の成分（ガラナ、マテ茶など）はカフェイン源としてあまり認識されていない可能性があります。これらの天然のカフェイン源については、食品ラベルにカフェインの存在を明記したり、食品に含まれるカフェインの量を記載したりすることを要求する規制規定はありません。[293] FDAのガイダンスは2018年に更新されました。[294]
消費
カフェインの世界消費量は年間12万トンと推定されており、世界で最も人気のある向精神物質となっている。[20]カフェインの消費量は1997年から2015年の間安定している。[295]コーヒー、紅茶、ソフトドリンクが最も一般的なカフェイン源であり、エナジードリンクは全年齢層における総カフェイン摂取量にほとんど寄与していない。[295]
宗教
セブンスデー・アドベンチスト教会は、信者に「カフェイン入りの飲み物を控える」よう求めていたが、洗礼の誓約からこれを削除した（ただし、方針としては依然として控えることを推奨している）。[296]これらの宗教の中には、非医療用精神活性物質を摂取すべきではない、または中毒性のある物質を摂取すべきではないと信じている者もいる。末日聖徒イエス・キリスト教会は、カフェイン入りの飲み物に関して次のように述べている。「…健康習慣を詳述する教会の啓示（教義と聖約第89章）には、カフェインの使用については触れられていない。教会の健康ガイドラインでは、アルコール飲料、喫煙または噛みタバコ、および「ホットドリンク」を禁止している。教会指導者は、ホットドリンクとは特にお茶とコーヒーを指すと教えている。」[297]
ガウディヤ・ヴァイシュナヴァ派は、カフェインが心を曇らせ、感覚を過剰に刺激すると信じているため、一般的にカフェインを控えています。[298]グルのもとで入門するには、少なくとも1年間はカフェイン、アルコール、ニコチン、その他の薬物を摂取してはなりません。[299]
カフェイン入り飲料はイスラム教徒に広く消費されている。16世紀には、イスラム教の権威者たちがカフェイン入り飲料をイスラムの食事法に違反する「酔わせる飲料」として禁止しようとしたが、失敗した。[300] [301]
その他の生物
細菌Pseudomonas putida CBB5は純粋なカフェインを食べて生きることができ、カフェインを二酸化炭素とアンモニアに分解することができます。[302]
カフェインは鳥類[303]や犬、猫に有毒であり[304]、軟体動物、様々な昆虫、クモに顕著な悪影響を及ぼします。[305]これは少なくとも部分的には、カフェインの代謝能力が低いため、単位重量あたりの投与量に対してより高いレベルになります。[184]カフェインはミツバチの報酬記憶を強化することもわかっています。[18]
研究
カフェインは半数体 小麦の染色体を倍増させるために使われてきた。[306]
参照
参考文献
- 注記
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（「ゲーテは、私がナポレオン軍に従軍していたところから、黒内障（失明）と思われる状態から救った男の件について、非常に満足していると私に伝えた後、ギリシャ人が珍味として送ってくれたコーヒー豆の箱を私に手渡した。『これも調査に使えるよ』とゲーテは言った。彼は正しかった。その後すぐに、私はそこにカフェインを発見した。カフェインは窒素含有量が多いことで有名になった。」）[270]Nachdem Goethe mir seine größte Zufriedenheit sowol über die Erzählung des durch scheinbaren schwarzen Staar Geretteten, wie auch über das andere ausgesprochen, übergab er mir noch eine Schachtel mit Kaffeebohnen, die ein Grieche ihm als etwas Vorzügliches geandt。 「Auch diese können Sie zu Ihren Untersuchungen brauchen」、sagte Goethe。えー、ハッテレヒト。デンはげたダラウフのエンターデックテ、私はセーヌを大きくし、スティックストフゲハルテスでコーヒーを飲みます。
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、エネルギー/活動性の低下、注意力の低下、眠気、満足感の低下、抑うつ気分、集中力の低下、イライラ、および頭がぼんやりする。さらに、インフルエンザのような症状、吐き気/嘔吐、筋肉の痛み/硬直は、有効な症状のカテゴリーを表す可能性が高いと判断されました。実験的研究では、頭痛の発生率は 50%、臨床的に重大な苦痛または機能障害の発生率は 13% でした。通常、症状は禁酒後 12～24 時間で発症し、20～51 時間でピークに達し、2～9 日間続きます。
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沸点
178 °C (昇華)
融点
238 °C (無水)
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実験的融点:
234～236 °C Alfa Aesar
237 °C Oxford University Chemical Safety Data
238 °C LKT Labs [C0221]
237 °C Jean-Claude Bradley オープン融点データセット 14937
238 °C Jean-Claude Bradley オープン融点データセット 17008、17229、22105、27892、27893、27894、27895
235.25 °C Jean-Claude Bradley オープン融点データセット 27892、27893、27894、27895
236 °C Jean-Claude Bradley オープン融点データセット 27892、27893、27894、 27895
235 °C Jean-Claude Bradley Open Melting Point Dataset 6603
234–236 °C Alfa Aesar A10431, 39214
実験的沸点:
178 °C (昇華物) Alfa Aesar
178 °C (昇華物) Alfa Aesar 39214
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。カフェインは通常、学習や記憶のタスクのパフォーマンスに影響を与えませんが、記憶や学習に対して促進または抑制効果を持つ場合があります。カフェインは、情報が受動的に提示されるタスクでは学習を促進します。資料を意図的に学習するタスクでは、カフェインは効果がありません。カフェインは、作業記憶に関わる作業のパフォーマンスを限定的に促進しますが、これに大きく依存する作業のパフォーマンスを妨げます。また、カフェインは、最適ではない覚醒状態での記憶パフォーマンスを向上させるようです。ただし、ほとんどの研究では、反応時間の改善が見られました。カフェインの摂取は長期記憶に影響を与えないようです。...覚醒、気分、集中力に対する間接的な作用は、その認知強化特性に大きく貢献しています。
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アンフェタミンとカフェインは覚醒を高め、集中力を高め、反応時間を短縮し、疲労を遅らせ、トレーニングの強度と持続時間を増加させる刺激剤です。
生理学的およびパフォーマンス効果
• アンフェタミンはドーパミン/ノルエピネフリンの放出を増加させ、それらの再取り込みを阻害し、中枢神経系 (CNS) を刺激します。
• アンフェタミンは無酸素状態での運動パフォーマンスを向上させるようです 39 40
• 反応時間の改善
• 筋力の向上と筋肉疲労の遅延
• 加速の向上
• タスクに対する覚醒度と注意力の向上
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Nehligらは、動物ではカフェインが強化と報酬に関わる脳領域で代謝増加やドーパミン放出を誘発しないという証拠を提示した。ヒトの脳活性化の単一光子放出コンピューター断層撮影（SPECT）評価では、カフェインは警戒、不安、心血管調節の制御に関わる領域を活性化するが、強化と報酬に関わる領域には影響を及ぼさないことが示された。
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にコーヒー2杯分に相当する量のカフェインでは依存と報酬の回路は活性化されず、特に主な標的部位である側坐核は活性化されないことがわかります。 ...したがって、カフェインはコカイン、アンフェタミン、モルヒネ、ニコチンなどの依存性薬物とは異なるようで、依存性物質と見なされる一般的な基準や科学的定義を満たしていません
。42
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カフェイン依存症候群が存在するという示唆もある... ある対照研究では、評価された 99 人のうち 16 人が依存と診断された。このグループの 1 日のカフェイン摂取量の中央値は 1 日あたりわずか 357 mg だった (Strain ら、1994)。
この観察結果が初めて発表されて以来、カフェイン依存症は ICDM 9 の公式診断として追加されている。この決定は多くの人から異論を唱えられており、説得力のある実験的証拠によって裏付けられていない。... これらの観察結果はすべて、カフェインが依存症に関連するドーパミン構造に作用せず、離脱症状を軽減してパフォーマンスを向上させることもないことを強く示唆している。
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.2 依存症候群
薬物を繰り返し使用した後に発生する行動、認知、および生理学的現象のクラスター。通常、薬物を摂取したいという強い欲求、薬物の使用を制御することの困難、有害な結果にもかかわらず薬物の使用を続けること、他の活動や義務よりも薬物の使用を優先すること、耐性の増加、および場合によっては身体的な離脱状態が
含まれます。依存症候群は、特定の精神活性物質 (例: タバコ、アルコール、またはジアゼパム)、物質のクラス (例: オピオイド薬)、または薬理学的に異なる精神活性物質のより広範な範囲で存在する可能性があります。[含まれるもの:]
慢性アルコール依存
症 酒乱
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズにはカフェインに関連するメディアがあります。
- GMD MSスペクトル
- カフェイン: ChemSub Online
- 周期表のビデオにおけるカフェイン（ノッティンガム大学）
