CC BY
1326
ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 613.292:612.393.2
Кофе, кофеин и генетика человека
Р. А. Зайнуллин,
д-р хим. наук, профессор; Р. В. Кунакова,
д-р хим. наук, профессор Уфимский государственный университет экономики и сервиса
Е. Ю. Егорова,
д-р техн. наук, доцент Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова
Кофе относится к наиболее популярным из числа ежедневно потребляемых напитков. Обладающий прекрасным ароматом, изысканным вкусом и выраженным тонизирующим действием сегодня этот продукт считается одним из стратегически важных товаров в мировой торговле. Постепенно кофе перешел в категорию незаменимых продуктов в рационе россиян.
Несмотря на то, что подавляющее большинство потребителей ценит кофе прежде всего за его вкусо-ароматические качества, основная роль этого напитка в современном рационе связана с его тонизирующим эффектом. Тонизирующий эффект и физиологическая ценность кофе в целом обусловлены содержанием алкалоидов пуринового ряда, оказывающих влияние на все системы организма человека: кофеина, теобромина и теофиллина. Названные алкалоиды оказывают выраженное стимули-
рующее действие на центральную нервную систему (ЦНС) человека, способствуя повышению умственной и физической работоспособности, усилению сердечной деятельности; кофеин (1,3,7-триметилксантин) оказывает наиболее выраженное действие на ЦНС [1, 2].
В качестве важных источников кофеина обычно указывают зерна кофе (Coffea arabica и Coffea robusta), плоды колы (Cola acuminata), какао-бобы (Theobroma cacao), ягоды гуараны («бразильское какао», Paullinia cupana), листья мате (Ilex paraguariensis) и китайского чая (Camellia sinensis). Однако основными источниками кофеина в нашем рационе служат кофе и чай. Так, в чашке кофе, приготовленного из натуральных обжаренных зерен, содержится примерно 100 мг кофеина, в стакане или чашке черного чая — 50 мг, в чашке зеленого чая — 20-46 мг, в стакане колы и плитке мо-
Продукт Содержание алкалоидов
Кофеин, мг Теобромин, мг Теофиллин, мг
Кофе, в 100 г 1500 2 0,6
Кофе «Латте», в 100 см3 27,2-39,8
Кофе «Классический», в 100 см3 43,0-78,2
Кофе «Двойной эспрессо», в 100 см3 79,1-310,5
Чай черный байховый, в 100 г 2500 65 1,5
Черный чай, в 100 см3 24,4-30,1
Зеленый чай, в 100 см3 17,1-24,7
«Айс-ти», холодный чай, в 100 см3 5,8
Какао, в 100 г 200 2000 1
Горячий шоколад, в 100 см3 24,6-39,7
Шоколад молочный, в 100 г 14,6-15,3
Шоколад горький, в 100 г 43,2-66,5
Coca-Cola, Pepsi-Cola, в 100 см3 8,7-13,0 50 5
Энергетические напитки,в 100 см3 21,9-32,1
ПИВО и НАПИТКИ
6^ 2015
Технология
лочного шоколада — 15 мг (таблица) [3, 4].
Если основным источником кофеина в рационе взрослых американцев считается кофе, то в рационе 95% взрослых россиян (18-44 года) — чай: на долю которого приходится 54% кофеина, ежедневно поступающего в рацион россиянина, на долю кофе — только 40%. Фактическое среднесуточное потребление кофеина составляет 200 мг или 3-7 мг/кг массы, в том числе 136 мг поступает в организм с кофе [4]. При этом в России, согласно МР2.3.1.1915-2004, безопасным считается 2-3-кратный прием кофеина в дозе 50-100 мг [5], что соответствует 150-300 мг в сутки. В США и странах Европы безопасной для здоровья дневной дозой считается потребление кофеина до 400 мг [6, 7].
В относительно небольших дозах кофеин повышает активность коры головного мозга: стимулирует моторную активность, делая процесс мышления более четким, сокращает время реакции и закрепляет условные рефлексы, снижает усталость и сонливость, придает бодрость и способность выполнять интеллектуально сложные задачи, — эти эффекты можно наблюдать уже после 1-2 чашек кофе. Вместе с тем, регулярное потребление кофеина в больших дозах (более 450 мг в сутки) в составе кофе или разовые приемы кофеина в тех же количествах в составе энергетических напитков могут спровоцировать повышенную возбудимость либо угнетенность, спутанность мыслей, бессонницу, головную боль, физическую слабость, тремор и психическую неустойчивость [2, 8].
Влияние кофеина на организм человека зависит не только от уровня потребления кофеин-содержащих продуктов, но и от типа нервной системы: при слабом типе нервной системы для достижения возбуждающего эффекта достаточно небольших доз кофеина, человеку с сильным типом нервной системы требуются большие дозы. Лица с никотиновой и алкогольной зависимостью, а также имеющие психические заболевания потребляют кофеина больше, чем здоровые люди, не имеющие такой зависимости [9, 10]. Необходимо также учитывать, что к психостимулирующему действию кофеина развивается толерантность [1].
Зависимость от кофеина формируется как результат психологической потребности человека в постоянной
стимуляции, повышении умственной или двигательной активности для обеспечения привычного уровня деятельности, либо как фактор, направленный на повышение настроения и профилактику депрессии [2]. Нежелательные реакции организма на кофеин возникают при его передозировке или повышенной чувствительности к метилксан-тинам. При передозировке кофеина (отравление) характерны симптомы двигательного возбуждения и повышенная активность, граничащая с маниакальным возбуждением [11]. При внезапном прекращении регулярного потребления кофеина может развиться абстинентное состояние, с усталостью, сонливостью, головной болью и тошнотой.
Кофеин отличается очень быстрым и практически абсолютным усвоением (99%), обеспечиваемым абсорбцией из желудочно-кишечного тракта; ген-дерные отличия, генетические особенности, болезни и диета на темпы абсорбции не влияют. Максимальная концентрация кофеина в плазме крови выявляется уже через 15-45 мин и сохраняется на этом уровне около 2 ч. Кофеин быстро распределяется в жидкостях и тканях, проникая через гематоэнцефалический и другие ги-стогематические барьеры, в норме не накапливаясь в тканях или органах. Объем распределения кофеина составляет 0,64 дм3/кг, с белками плазмы крови связывается от 17 до 36% от потребленного количества этого алкалоида [11]. За биотрансформацию кофеина отвечает печень; основной метаболит (70-80%) параксантин — 1,7-диметилксантин [12]:
о
Цитохром Р4501А2 7 Т О^^т! отрыв СН3-группы о^^^^М
Установлен генетический полиморфизм ферментов, участвующих в биотрансформации кофеина. За метаболизм более чем 95 % от количества потребленного кофеина отвечает изофермент CYP1A2 из семейства цитохромов Р450 [13]. У человека этот фермент кодируется геном СУР1А2, который находится в 15 хромосоме, локусе 15q24.1 [11]. К настоящему времени обнаружено более 29 вариантов аллелей и ряд субвариантов гена СУР1А2. С полиморфизмом этого гена связывают разли-
чия в активности фермента CYP1A2, проявляющиеся в увеличении либо снижении ферментативной индуци-бельности [14] и, соответственно, более быстром или заторможенном метаболизме кофеина.
У представителей разных рас, национальностей, пола и возраста активность фермента CYP1A2 может существенно различаться. Для людей, гомозиготных по аллелю СУР1А2*1А (около 10% населения), характерен быстрый метаболизм кофеина. У носителей аллеля гена СУР1А2(около порядка 50% населения) кофеин ме-таболизируется в 4 раза медленнее, чем у носителей гомозиготного аллеля СУР1А2*1А [15]. Именно для людей с замедленным метаболизмом кофеина установлена связь между количеством потребляемого кофе и повышением риска развития гипертензии и нефатального инфаркта миокарда. Всего одна лишняя чашка кофе (при норме — одна чашка) повышает риск возникновения инфаркта миокарда у носителей аллеля СУР1А22-3 чашки в день — на 36%, более 3 — на 64 %. Количество выпитого кофе у носителей аллеля СУР1А2*1А с инфарктом миокарда не ассоциируется, более того, потребление ими до 3 чашек кофе в день благоприятно отражается на состоянии сердечно-сосудистой системы.
Расовые и гендерные различия в активности фермента CYP1A2 проявляются в том, что для популяций азиатской и негроидной рас характерна сниженная активность CYP1A2, по сравнению с европеоидной расой [16], а женщины имеют более низкую активность CYP1A2, чем мужчины [11]. Изменчивость активности фермента CYP1A2 у людей зависит и от таких факторов, как диетические предпочтения, образ жизни, состояние здоровья, беременность, генетика. По ряду причин генетически детерминированная активность CYP1A2 может измениться, и это отразится на скорости метаболизма кофеина. В частности, ежедневное потребление трех чашек кофе повышает активность CYP1A2, поэтому у тех, кто злоупотребляет кофе, отмечена более высокая активность CYP1A2 по сравнению с теми, кто пьет мало кофе [17].
Дополнительное влияние на скорость метаболизма кофеина может оказывать еще ряд факторов. Характеризующий скорость всасывания и метаболизма кофеина период его
о
н
н
НзС
6^ 2015
ПИВО и НАПИТКИ 51
П полувыведения из организма (Т1/2) у здоровых взрослых некурящих людей равен, в среднем, 4-5 ч, у беременных I может составлять от 10 до 20 ч, у доношенных новорожденных — до 80 ч, у недоношенных — 97,5 ч, у детей в возрасте от 6 до 13 лет — 2,3 ч; первичные метаболиты кофеина — теобромин, параксантин и теофиллин — имеют более длительный Т1/2 по сравнению с кофеином [11]. Табакокурение ускоряет метаболизм кофеина в 1,5-2 раза, оральные контрацептивы, беременность и наличие хронических заболеваний печени — замедляют [2, 18]. Кофеин и его метаболиты Выводятся из организма преимущественно почками, у взрослых в неизмененном виде всего 2-3%, у новорожденных — около 85% [11].
Изменчивость хемосенсорных генов, контролирующих индивидуальную восприимчивость к горькому вкусу продуктов, позволяет в какой-то степени объяснить индивидуальность восприятия и наличие определенных предпочтений в отношении продуктов питания и напитков с кофеином. Горькие вещества в высоких концентрациях, как правило, вызывают отторжение пищи, позволяя в критических ситуациях избежать поглощения токсинов, встречающихся в пищевых продуктах, таких как прогорклый жир, растительные алкалоиды, микотокси-ны и другие. Вместе с тем, отмечаемая у некоторых людей обостренная чувствительность к горькому вкусу способна стать причиной исключения из рациона некоторых видов растительной продукции, богатой противоопухолевыми и антиоксидантными веществами, из-за ее предполагаемой горечи. При этом дефицит основных пищевых веществ будет компенсироваться за счет энергоемких сладких и жирных продуктов, что в потенциале может спровоцировать риск развития ожирения, сердечно-сосудистых заболеваний и даже рака.
На молекулярном уровне, «логика» функционирования системы ощущения человеком вкуса существенно отличается от обонятельной системы. Обонятельная система способна распознать широкий спектр запахов и позволяет отличить один запах от другого, что дает человеку возможность избежать употребления неприятных для нашего носа продуктов или выбрать более предпочтительные. Для того, чтобы иметь возможность распознать множество химических соединений с
различным ароматом, экспрессия каждого из нейронов рецепторов запахов регулируется одним из тысячи генов. Совсем иное значение имеет вкус продукта в тех случаях, когда речь идет о горьком вкусе. Практически каждый природный токсин имеет горький вкус, поэтому горечь ассоциируется с предупреждением организма об употреблении в пищу токсичных веществ. В связи с чрезвычайной важностью своевременного ощущения горечи, экспрессия любого гена из семейства генов T2R, контролирующих эту способность, вызывает цепную массированную реакцию после первого контакта клетки с горечью, так как в этом случае для организма неважно дифференцирование природы горечи и идентификация веществ, ее вызывающих. Этот принцип хорошо иллюстрируется на примере того, что большинство людей не способно отличить один тип горечи от другого [19]. В качестве другой вероятной причины наличия рецепторов, дублирующих идентификацию одних и тех же веществ с горьким вкусом, рассматривается необходимость учета воздействия ингибиторов рецепторов горечи, присутствующих в некоторых растениях одновременно с горькими веществами и перекрывающие профиль их распознавания [20]. При подобном эффекте «перекрывания» создаются условия для обнаружения потенциально опасных горьких веществ дополнительными рецепторами, поскольку наличие природных ингибиторов горечи способно помешать выявлению токсинов в продуктах питания и помешать эффективной защите организма от пищевого отравления [21]. С эволюционной точки зрения, наличие большой и разнородной группы TaS2R-сенсоров горечи, эффективно связывающихся с молекулами веществ определенного строения, позволяет минимизировать процент не выявленных горьких токсинов, находящихся в смеси с блокирующими сенсоры горечи структурными аналогами.
Как правило, горький вкус продуктов обусловлен сложной смесью соединений с горьким вкусом. Активация работы одних и одновременное торможение работы других рецепторов может привести к снижению или предотвратить восприятие горьких веществ в смеси, влияя на восприятие горечи определенных продуктов. Примеры из повседневной жизни подтверждают это предположение: горький мед из земляничного дерева
и каштана (цветы которых в изобилии содержат горькие фенольные соединения) традиционно употребляется в пищу в сочетании с ферментированными сырами, например, «Рокфором», имеющими собственную характерную горечь пептидов. «Наложение» влияния горечеобразующих компонентов меда и сыра на вкусовые рецепторы снижает чувствительность последних к горькому вкусу. Такая способность «наложения» горького вкуса кофеина на горечь других продуктов, употребляемых одновременно с кофе, способна создавать новые вкусовые ощущения, стимулирующие к регулярному употреблению кофе,несмотря на то, что его природный горький вкус, в принципе, должен был ограничивать его потребление, как потенциально опасного продукта.
Полиморфные варианты гена GCKR, ассоциируемого с чувствительностью клеток мозга к уровню глюкозы крови, отвечают также за количество потребляемого кофеина. В частности, основная роль в этих процессах отводится однонуклеотидному полиморфному несинонимичному варианту ^1260326 гена GCKR. Учитывая уровень метилирования локусов данных количественных признаков и анализ сцепления, можно предположить, что еще одним кандидатом, влияющим как на уровень глюкозы крови, так и на количество потребляемого кофе и кофеина, может быть ген PPM1G. Полиморфные варианты, расположенные рядом с геном MLXIPL, тесно ассоциированы с уровнем три-глицеридов плазмы, однако их связь с уровнем потребления кофеина еще не выяснена [13].
Приведенные примеры взаимосвязи генетических особенностей восприятия кофеина организмом человека, роли генов в метаболизме кофеина и возникновении некоторых заболеваний подтверждают важность осознания закономерностей экспрессии генов при создании новых напитков и продуктов питания с использованием кофеина и кофеинсодержащего сырья. Становится очевидной и необходимость разработки соответствующих рекомендаций по потреблению кофеинсодержащих продуктов и напитков, сформулированных с учетом основных положений нутригеномики и нутригенетики, включая такие факторы, как генетический статус человека, состояние его здоровья, наличие заболеваний и степень их проявления, особенности рациона
52 ПИВО и НАПИТКИ
6 • 2015
Технология
и потребность в основных и минорных нутриентах. Осознание того, что экспрессия генов при биотрансформации кофеина в определенной степени ответственна за проявление заболеваний и может даже играть основополагающую роль в их развитии, грамотная интерпретация закономерностей этого явления, вероятно, может позволить решить проблему предотвращения хотя бы некоторых из них.
Рассмотренные в статье факты влияния экспрессии генов на метаболизм кофеина в организме человека приобретают особое значение в связи с устойчивым ростом потребления ко-феинсодержащих продуктов и напитков группами риска — подростками, детьми и беременными женщинами, подводя к необходимости анализа и учета накопленных научных данных на этапе законодательного регламентирования содержания кофеина в продукции массового потребления.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кукес, В. Г. Метаболизм лекарственных средств: клинико-фармакологические аспекты / В. Г. Кукес. — М.: Издательство «Реафарм», 2004. — 144 с.
2. Lara, D.R. Caffeine, mental health, and psychiatric disorders / D. R. Lara // Journal of Alzheimer's Disease. — 2010. — V. 20. — S. 238-248.
3. Шефер, К. Лекарственная терапия в период беременности и лактации / К. Шефер, Х. Шпильманн, К. Феттер; пер. с нем. под ред. Б. К. Романова. — М.: Логосфера, 2010. — 768 с.
4. Калинин, А. Я. Кофеин — друг или враг? / А. Я. Калинин // Компетентность. — 2014. — № 9-10. — С. 43-51.
5. МР 2.3.1.1915-2004. Рациональное питание. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ. — М., 2004.
6. FDA to investigate added caffeine; URL: http://www.fda.gov/ ForConsumers/Consumer Updates/ucm350570.htm (дата обращения 17.03.15).
7. Caffeine: EFSA consults on draft assessment; URL: http://www.efsa.europa.eu/en/press/ news/150115.htm (дата обращения 18.03.15).
8. Котова, Т. В. Изучение качества, безопасности и эффективности безалкогольных энергетических напитков / Т. В. Котова, А. С. Разумов, В. М. Позняковский // Пиво и напитки. — 2015. — № 1. — С. 52-56.
9. Svikis, D. S. Caffeine dependence in combination with a family history of alcoholism
as a predictor of continued use of caffeine during pregnancy/ D. S. Svikis, N. Berger, N. A. Haug, R. R. Griffiths // American Journal of Psychiatry. — 2005. — V. 162 (12). — Р. 2344-2351.
10. Wierzejska, R. Caffeine-common ingredient in a diet and its influence on human health /R. Wierzejska//RoczPanstwZaklHig. — 2012. — V. 63 (2). — Р. 141-147.
11. Зайцева, О. Е. Должны потребители кофе-инсодержащих напитков знать фармакоки-нетику кофеина?/О. Е. Зайцева//Медицин-ские науки. Фундаментальные исследования. — 2015. — № 1. — С. 946-951.
12. Thorn, C. F. Pharm GKB summary: caffeine-pathway / C. F. Thorn, E. Aklillu, E. M. Mc-Donagetal // Pharmacogenetics and Genom-ics. — 2012. — V. 22 (5). — Р. 389-395.
13. Cornelis, M. C. Genome-wide meta-analysis identifies six novel loci associated with habitual coffee consumption / M. C. Cornelis, E. M. Byrne, T. Esko [et al.] // Journal of MolecularPsychiatry. — 2014. — P. 1-10.
14. Grosso, L. M. Caffeine metabolism, genetics, and perinatal outcomes: a review of exposure assessment considerations during pregnancy / L. M. Grosso, M. B. Bracken //Annals of Epidemiology. — 2005.—V 15 (6). — Р. 460-466.
15. Cornelis, M. C. Coffee, CYP1A2 genotype, and risk of myocardial infarction / M. C. Cornelis,
Поздравляем с юбилеем!
Константину Викторовичу КОБЕЛЕВУ
60 лет!
После окончания МГУППа (факультет бродильных производств) в 1977 г. К.В. Кобелев был направлен на работу в НПО пивобезал-когольной промышленности младшим научным сотрудником, а в 1983 г. после защиты диссертации на звание канд. техн. наук был переведен на должность старшего научного сотрудника НПО ПБ, затем зав. сектором, зав. лабораторией. В 1990 г. Константина Викторовича назначили на должность директора Опытного хозяйства «Кучино» Россельхозакадемии, где он проработал 8 лет. В 1998 г. его перевели на должность зам. директора по научной работе (и одновременно зав. отделом пивоварения) во ВНИИ ПБиВП.
С 2006 г. Константина Викторовича вновь пригласили на производство в ЗАО «Московский пивобезалкогольный комбинат «Очаково» на должность зам. директора по производству и качеству продукции. Проработав там 2 года, К.В. Кобелев вернулся в науку, во ВНИИ ПБиВП на должность зам. директора, зав. отделом пивоварения, где успешно работает и сегодня. Глубокое знание отрасли, деловая компетенция и, конечно, его замечательное отношение к людям, обаяние и благородство снискали заслуженное уважение всех, кто с ним работает, работал или просто знаком.
Уважаемый Константин Викторович! Сердечно поздравляю Вас с замечательной датой — с 60-летним юбилеем! От всей души желаю Вам здоровья, счастья, успехов во всех Ваших начинаниях и их воплощениях, абсолютного благополучия Вам и всем вашим близким!
От имени коллектива Издательства «Пищевая промышленность»
Генеральный директор О.П. ПРЕСНЯКОВА
6•2015
ПИВО и НАПИТКИ 53
технология'
A. El-Sohemy, E. K. Kabagambe, H. Campos// Journal of the American Medical Association. — 2006. — V. 295 (10). — P. 1135-1141.
16. Perera, V. Influence of environmental and genetic factors on CYP1A2 activity in individuals of South Asian and European ancestry / V. Perera, A. S. Gross, A. J. McLachlan // Clinical Pharmacology & Therapeutics. — 2012. — V. 92 (4). — P. 511-519.
17. Djordjevic, N. Induction of CYP1A2 by heavy coffee consumption in Serbs and Swedes/
N. Djordjevic, R. Ghotbi, L. Bertilsson [et al.]//European Journal of Clinical Pharmacology. — 2008. — V. 64 (4). — P. 381-385.
18. Brent, R. L. Evaluation of the reproductive and developmental risks of caffeine/R. L. Brent, M. S. Christian, R. M. Diener//Birth Gefects Res B Dev RerodToxicol. — 2011. — V. 92 (2). — P. 152-187.
19. Zuker, C. S. Bitter Taste Receptors Identified; URL: http://www.hhmi.org/news/bitter-
taste-receptors-identified (дата обращения 04.04.15).
20. Brockhoff, A. Receptor agonism and antagonism of dietary bitter compounds / A. Brockhoff, M. Behrens, N. Roudnitzky [et al.] // Journal of Neuroscience. — 2011. — V. 31 (41). — P. 14775-14782.
21. Behrens, M. Taste and nutrition 1. Physiological basis of taste perception/M. Behrens, A. Voigt, W Meyerhof//Ernaehrungs Umschau international. — 2013. — V. 7. — P. 124-131. &
Кофе, кофеин и генетика человека
Ключевые слова
генетика; кофе; кофеин; кофеинсодержащие пищевые продукты; метаболизм кофеина; пищевая регуляция экспрессии; экспрессия генов; энергетические напитки.
Реферат
Одна из основных причин современного роста потребления кофеин-содержащих напитков и продуктов питания — наличие у кофеина выраженного тонизирующего и других положительных физиологических эффектов. Алкалоиды кофе оказывают стимулирующее действие на центральную нервную систему человека, участвуют в регуляции умственной и физической работоспособности, сердечной деятельности. Статья представляет собой обзор научных данных о взаимосвязи между потреблением кофеина (в том числе в составе кофеинсодержащих напитков), особенностями его метаболизма в организме человека и генетическим полиморфизмом ферментов, участвующих в биотрансформации кофеи-наи анализ этих данных. Отмечена вариабельность аллелей гена CYP1A2, определяющих различия в ферментативной активности ускоренного или замедленного метаболизма кофеина в организме человека. Приведены примеры гендерных и расовых различий в активности ферментов, кодируемых геном CYP1A2 и ответственных за биотрансформацию кофеина, и скорости метаболизма кофеина. Показана степень влияния на скорость всасывания и особенности биотрансформации кофеина дополнительных факторов, для которых подтверждена взаимосвязь с механизмами экспрессии генов — возраста, беременности, соматических и психических заболеваний, диеты, табакокурения. Высказано предположение, что скорость метаболизма кофеина имеет общую генетически зависимую основу с восприятием веществ горького вкуса. Авторы подводят к целесообразности разработки рекомендаций по потреблению кофеинсодержащих продуктов и напитков, сформулированных с учетом основных положений нутригеномики и нутригенетики, включая такие факторы, как генетический статус человека, состояние его здоровья, наличие заболеваний и степень их проявления, особенности рациона и потребность в основных и минорных нутриентах. Рассмотренные в статье факты влияния экспрессии генов на метаболизм кофеина в организме человека имеют большое значение в связи с ростом потребления кофеинсодержащих продуктов и напитков группами риска — подростками, детьми и беременными женщинами, свидетельствуя о необходимости анализа и учета накопленных научных данных на этапе законодательного регламентирования содержания кофеина в продукции массового потребления.
Авторы
Зайнуллин Радик Анварович, д-р хим. наук, профессор;
Кунакова Райхана Валиуловна, д-р хим. наук, профессор
Уфимский государственный университет экономики и сервиса,
450078, г. Уфа, ул. Чернышевского, д. 145, [email protected]
Егорова Елена Юрьевна, д-р техн. наук, доцент
Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова,
656038, г. Барнаул, ул. Ленина, 46, [email protected]
Coffee, Caffeine and Human Genetics
Key words
genetics; coffee; caffeine; caffeine-containing foods;
caffeine metabolism; the nutritional regulation in gene expression;
gene expression; energy drinks.
Abstract
One of the main causes of the current consumption growth of caffeine-containing drinks and meals is the presence of expressed toning up and other positive physiological effects in caffeine. Coffee's alkaloids have a stimulating effect on the central nervous system and are involved in the regulation of mental and physical performance and cardial activity. This article is a review of the scientific data about the relationship between the consumption of caffeine (including caffeine-containing drinks), features of its human body metabolism and the genetic enzyme's polymorphism involving in the caffeine biotransformation and analysis of these data. The variation in gen's alleles CYP1A2 is noticed, differences between accelerated and delayed enzyme activity of caffeine metabolism in the human body determined. Gender and racial differences are demonstrated in the enzyme's activity encoded by the CYP1A2 gene and responsible for the caffeine biotransformation, and the caffeine metabolism rate. The influence of additional factors on the absorption rate and caffeine biotransformation features is illustrated: age, pregnancy, physical and mental health, diet and smoking. It is suggested the caffeine metabolism rate has a general genetically-dependent basis with the perception of bitter taste compounds. The authors are led to the feasibility of developing recommendations for the consumption of caffeine-containing foods and drinks formulated considering with the main provisions of nutrigenomics and nutrigenetics, including such factors as the genetic status of a person, his health, disease and the extent of their manifestations, diet features and the major and minor nutrients needs. Considered in the article facts influence gene expression on the metabolism of caffeine in the body are of particular importance due to the increasing consumption of caffeine-containing foods and beverages high-risk groups — young people, children and pregnant women, highlighting the need for analysis and accounting of accumulated scientific data on the stage of the legislative regulation of the content of caffeine in products of mass consumption. Considered in the article facts of gene expression influence on the caffeine metabolism in the body have particular importance due to the increasing consumption of caffeine-containing foods and drinks by the high-risk groups — young people, children and pregnant women, highlighting the need for analysis and accounting of accumulated scientific data on the legislative regulation stage of the caffeine containing in mass consumption products.
Authors
Zainullin Radik Avnarovich, Doctor of Chemical Sciense, Professor;
Kunakova Raihana Valiulovna, Doctor of Chemical Sciense, Professor
Ufa State University of Economics and Service,
145 Chernyshevskogo St., Ufa, 450078, Russia, [email protected]
Egorova Elena Yurjevna, Doctor of Technical Sciense, Associate Professor
Polzunov Altai State Technical University,
46 Lenin St., Barnaul, 656038, Russia, [email protected]
54 ПИВО и НАПИТКИ 6 • 2015
