开工前先喝咖啡,有人上午一口就担心夜里睡不着,有人连喝几杯还能倒头就睡,还有人精神没提多少,心跳先快起来。这些差异可以从几个环节理解:摄入了多少咖啡因,它在体内停留多久,以及神经系统怎样回应它。

遗传参与了其中一些环节。饮用时间、平时的摄入习惯和当前的睡眠状态,也一起影响最后的体验。

咖啡杯旁摆着受体占位的抽象模型,一个形状占据凹槽,另一个停留在外面
受体占位的概念插画。形状与比例经过艺术化处理,不表示真实分子外形或蛋白结构。

咖啡因怎样改变困意

把困意想成一段“配对剧情”,两位重要角色是腺苷和腺苷受体。受体是细胞上的蛋白结构,腺苷则参与细胞代谢与神经信号;它不是只在疲劳时才突然生产出来的一颗“睡眠药丸”。

清醒期间,腺苷等信号参与睡眠压力的调节。腺苷可以作用于神经系统中的受体,影响神经活动与睡眠、清醒状态。

在常见摄入水平下,咖啡因的重要作用是拮抗腺苷受体:它能占据相关结合位点,妨碍腺苷在这些受体上的作用,使人对困意的感受发生改变。[1]

  1. 摄入与吸收:咖啡因进入血液,并到达包括脑在内的组织。
  2. 作用于受体:拮抗腺苷受体,改变相关信号的作用。
  3. 代谢与消除:体内咖啡因浓度随时间下降,作用也随之变化。

咖啡因与腺苷有部分结构相似之处,能在相关受体上竞争。用“替身抢了座位”来记忆很形象:替身占位,却没有照着原角色的方式发出同样的信号。分子结合依赖具体结构和相互作用,受体并不是真的认错了人。

受体结合是动态过程,不能理解成“腺苷先占座后,咖啡因就永远进不去”。已经很困时仍然犯困,也不能单凭这一点判断受体已经被完全占满。

感到清醒,还不等于睡眠需求已经消失。咖啡因改变了一部分信号的作用,没有替代睡眠本身。

还是困,先把三个问题分开

第一,当前积了多少睡眠压力。 严重缺觉时,咖啡因可能改变一部分清醒表现,却不能把睡眠债一笔勾销。把“已经很困”解释成腺苷占座后永不松手,再推断来多少咖啡因都没用,不符合动态结合的过程。

第二,实际喝进多少。 一杯加了牛奶、糖粉、巧克力酱和奶油的饮料,口味和热量都能很突出,咖啡因含量却得看咖啡原料与份量。加奶加糖不会自动中和咖啡因;热量多,也不能据此断言咖啡因少。

第三,平时的耐受与个体反应。 经常摄入后,对某些作用的感觉可能减弱;有些人则在代谢或受体敏感性上存在差异。耐受、先天差异和代谢速度,是不同环节,不能只用一个“喝惯了”概括。

代谢快慢,和受体敏感性是两件事

代谢回答的是:咖啡因在体内怎样被处理、浓度下降多快。肝脏中的 CYP1A2 酶参与咖啡因的主要代谢;编码该酶的基因变异,以及环境和生理条件,都可能影响它的活性。

Sachse 等研究用咖啡因作为探针,观察到相关基因型与代谢表型之间的关系受到吸烟等诱导条件影响。因此,把基因简单分成固定的“快型”和“慢型”,再直接预测每个人的反应,会遗漏重要条件。[2]

CYP1A2*1A、*1F等名称,出现在有关基因型和酶活性的研究中;它们不能被简化成人人出生只抽一张“快”或“慢”的盲盒。酶活性可以受吸烟、药物和其他条件影响,基因分型的名称与研究中的分组方法也需要看清。

更准确的过程是“基因编码代谢酶,酶参与化学转化”,而不是某种基因让肝脏、肾脏整体加速。肝脏代谢与之后的排泄,也各有具体环节。

敏感性回答的是:相似的体内暴露,会产生多大的反应。Rétey 等的人类研究发现,ADORA2A 相关遗传差异与咖啡因对睡眠的个体影响有关。它涉及受体一侧的反应,和 CYP1A2 参与的代谢环节需要分开。[3]

环节主要改变什么单凭体验不能确定什么
实际摄入量进入体内的咖啡因总量一杯饮料究竟含多少咖啡因
代谢与消除咖啡因浓度随时间下降的过程仅凭一次犯困判定代谢速度
神经系统敏感性给定暴露下的清醒、焦虑或睡眠反应由一次心慌反推特定基因型
习惯与当前状态耐受、睡眠压力及主观感受主观不困就代表睡眠不受影响

代谢快,并不能直接兑换心血管好处

2006年的一项哥斯达黎加病例对照研究,比较约2014名非致死性心肌梗死病例与2014名对照,报告了咖啡摄入与特定CYP1A2分组之间的交互作用。它提供了一个研究线索,尚不能把“快代谢”变成对个人喝咖啡有益的保证。[5]

2019年一项纳入约34.7万人的英国生物样本库分析,没有发现代谢相关遗传差异会明显改变咖啡摄入与长期心血管风险的关联。不同研究的设计、对象和结果,需要放在一起评估。[6]

咖啡饮料也包含咖啡因以外的成分。讨论咖啡与健康的整体关联,不能仅凭受体占位或某个代谢基因,就推断每个人的最终收益。

能睡着,也未必等于睡眠完全不受影响

主观体验与睡眠测量可能不同。Drake 等让 12 名健康参与者分别在睡前 0、3 或 6 小时接受 400 毫克咖啡因,并与安慰剂条件比较,观察到这些条件下的睡眠受到干扰。[4]

这是特定剂量、小样本条件下的实验,不能据此为所有人划出同一个精确时间界限。它提醒我们,“当时没觉得特别精神”和“后续睡眠没有变化”,需要分别判断。

咖啡因摄入过多还可能带来心跳加快、心悸、焦虑、发抖、胃部不适和睡眠干扰。这些反应与“精神更好”需要分别观察,不能把不舒服一概当成提神正在起效。[7]

一条“年终奖到账”的消息,也能让困倦的人忽然精神起来——清醒感当然不只由咖啡决定。轮到咖啡这一杯,分清喝进多少、留在体内多久、身体怎样回应,就比给自己贴上“天选之子”或“没有喝咖啡的命”更有解释力。