Le café augmente fortement lactivité nerveuse sympathique et la tension artérielle indépendamment de la teneur en caféine

Le café est lune des boissons les plus populaires, consommée en grande quantité dans le monde entier. Bien que son goût soit un facteur, beaucoup le consomment pour ses propriétés stimulantes. La consommation de café a été associée à une augmentation de la morbidité et de la mortalité cardiovasculaires dans certaines études prospectives et épidémiologiques, mais pas toutes.3,4 Fait intéressant, un effet bénéfique du café a été récemment rapporté dans létude Scottish Heart Health.5 De même, le rôle du café dans le développement de lhypertension est également controversé, dans la mesure où la consommation de café a été liée à la fois à une tension artérielle (TA) élevée6 et réduite7 et quil a même été démontré quelle navait aucun effet sur la TA.8

Le système nerveux sympathique (SNS) joue un rôle important dans la régulation de la PA. En effet, la suractivité sympathique est un mécanisme pathogénique bien établi de lhypertension.9–11 La réactivité du SNS est déjà améliorée chez les patients souffrant dhypertension limite10 ainsi que pendant le stress mental chez la progéniture normotensive de parents hypertendus12, ce qui suggère quune activation intermittente du SNS peut le long terme conduisent à des augmentations persistantes de la PA.

Le café contient plusieurs centaines de substances différentes, 13 mais ses effets sur lhémodynamique et sur le SNS ont été principalement liés à la caféine. En effet, ladministration à court terme de caféine chez des non-buveurs de café augmente la TA, lactivité de la rénine plasmatique et les catécholamines.14 Les effets directs de la caféine et du café sur lactivité SNS restent cependant à déterminer, en particulier parce que le café décaféiné est considéré comme manque de tels effets cardiovasculaires. Ainsi, le but de la présente étude était dévaluer les effets de la caféine, ainsi que du café ordinaire et décaféiné, sur lactivité nerveuse sympathique et lhémodynamique chez lhomme in vivo.

Méthodes

Sujets

Lactivité du nerf sympathique musculaire (MSA) a été étudiée par microneurographie dans le nerf péronier chez 15 volontaires sains (tableau). Les fumeurs et les descendants de parents hypertendus (facteurs de confusion courants pouvant affecter lactivité du SNS) ont été exclus.12 Le comité déthique de lhôpital universitaire de Zurich (Suisse) a approuvé létude et les volontaires ont donné leur consentement éclairé écrit avant létude.

Protocole expérimental

Chez 15 volontaires en bonne santé (6 buveurs de café habituels et 9 non habituels) TA artérielle, fréquence cardiaque et Les MSA ont été enregistrées en continu avant et après différentes interventions (voir ci-dessous) chez les mêmes sujets. Les buveurs de café habituels et les buveurs de café non habituels (définis comme ne buvant pas de café ou toute autre boisson contenant de la caféine) ont été étudiés après:

(1) ladministration dun bolus intraveineux de caféine (250 mg dissous dans 10 ml de NaCl 0,9%; n = 10, 5 buveurs de café habituels et 5 non habituels);

(2) administration intraveineuse de placebo (10 ml de NaCl 0,9%; n = 11, 5 buveurs de café habituels et 6 non habituels);

(3) consommation de café (triple expresso; n = 10, 5 buveurs de café habituels et 5 non habituels); et

(4) boire du café décaféiné (triple expresso; n = 4, buveurs de café non habituels).

Les sujets ont été aveuglés par lintervention (c.-à-d. café par opposition au café décaféiné, et administration intraveineuse de caféine versus placebo) Tous les sujets ont été étudiés en décubitus dorsal après une abstinence de café pendant au moins 16 heures dans des conditions standardisées, cest-à-dire laprès-midi (14h00) après un repas léger et après la miction pour éviter toute augmentation du SNS activité par distension de la vessie.15 La jambe a été fixée avec un coussin à vide, et des sondes ECG, un brassard BP et une jauge de contrainte respiratoire ont été fixés. Un cathéter à demeure (DeltaFlo2, calibre 20, DELTA-MED) a été inséré dans une veine cubitale. Après une période de rodage et une hémodynamique stable pendant 15 minutes, des enregistrements de référence et des prélèvements sanguins ont été obtenus.

Les concentrations plasmatiques de caféine ont été déterminées au départ et à 15, 45 et 75 minutes après la caféine intraveineuse ou le placebo et (en raison dune absorption intestinale lente) 30, 60 et 90 minutes après lingestion orale de café, respectivement.

Microneurographie

La microneurographie a été réalisée comme décrit précédemment .12,16 Des enregistrements multifibres de MSA ont été obtenus pendant toute la durée de létude à partir du nerf péronier postérieur à la tête fibulaire avec des microélectrodes en tungstène (diamètre de tige de 200 μm, pointe non isolée de 1 à 5 μm; Medical Instruments, University of Iowa) . Une électrode de référence a été insérée par voie sous-cutanée à 1 à 2 cm de lélectrode denregistrement. Des électrodes ont été connectées à un préamplificateur (gain, 1.000) et un amplificateur (gain variable, 10 à 50).Lactivité neuronale a été alimentée par un filtre passe-bande (bande passante, 700 à 2000 Hz) et un réseau dintégration résistance-capacité (constante de temps, 0,1 seconde) pour obtenir un neurogramme de tension moyenne avec les salves typiques déclenchées par des ondes de pouls. Le signal a été affiché sur un oscilloscope, amplifié et connecté à un haut-parleur pour identifier davantage le signal caractéristique et exclure les artefacts.12

ECG et BP

Un ECG a été enregistré simultanément tout au long de lexpérience. La TA a été évaluée de manière non invasive par occlusion oscillométrique au niveau du bras gauche supérieur (Dinamap, Critikon Inc).

Enregistrement et traitement du signal

MSA et 1 dérivation Les ECG de surface ont été enregistrés en continu avec une application LabView, une carte de conversion A / N MIO 16L (National Instruments) et un ordinateur Macintosh. Les signaux ont été échantillonnés à 500 Hz et stockés avec une précision de 12 bits.

Le traitement du signal a été réalisé avec MATLAB (The MathWorks, Inc). MSA a été quantifié dans une évaluation assistée par ordinateur de la fréquence et de lamplitude des sursauts sympathiques. Les résultats sont exprimés en rafales par minute (rafales / min) et somme cumulée de lamplitude (ACS) en volts par minute (V / min) pour la valeur absolue, en tant que paramètre de lactivité totale, alors que les variations de lactivité SNS sont exprimée en pourcentage des valeurs de base.

Médicaments et préparation du café

Caféine benzoate de sodium (431 mg) équivalent à 250 mg de caféine a été préparé dans 10 ml de solution saline solution pour usage intraveineux. Le café était préparé avec une machine à expresso (triple expresso). La dose de café a été choisie pour atteindre une concentration plasmatique de caféine équivalente à 250 mg de caféine administrée par voie intraveineuse, conformément aux expériences pilotes qui ont montré quaprès 60 minutes la concentration plasmatique de caféine atteinte avec un triple espresso – préparé avec la machine à expresso automatique – était égale à la concentration plasmatique de caféine 45 minutes après ladministration intraveineuse de 250 mg de caféine. Le café décaféiné de la même marque a été préparé avec une machine à expresso de la même manière que le triple expresso.

Données et analyse statistique

Les données ont été saisies et analysé avec SYSTAT version 10.0 (SPSS, Inc). Pour chaque sujet, une moyenne de 5 minutes de données enregistrées en continu au départ, 30 minutes et 60 minutes a été utilisée dans lanalyse statistique. Les moyennes sur 5 minutes se sont produites au moins 10 minutes après chaque prélèvement sanguin. Les résultats sont rapportés sous forme de moyenne ± SEM. Les analyses ont commencé par une ANOVA globale à mesures répétées 3 × 2 suivie de tests de leffet du temps dans chaque condition. Des effets temporels significatifs dans les conditions ont ensuite été suivis par des tests de tendances spécifiques (p. Leffet du café sur les buveurs habituels a été évalué en comparant le changement de 60 minutes de la valeur du paramètre physiologique à zéro (référence) avec un test t à 1 échantillon. Des comparaisons similaires ont été faites pour les buveurs non habituels. Une valeur de P < 0,05 a été considérée comme statistiquement significative.

Résultats

Données de base

Malgré une abstinence de café dau moins 16 heures, la caféine était toujours détectable chez les buveurs de café habituels (5,5 ± 1,3 μmol / L), et ce niveau était significativement plus élevé que chez les buveurs non habituels (1,9 ± 1,6 μmol / L, P = 0,04).

Administration intraveineuse de caféine

Ladministration intraveineuse de caféine (Figure 1) a considérablement augmenté la caféine circulante niveaux (figure 1F). Le schéma daugmentation était à la fois linéaire (F1,9 = 50,8, P < 0,001) et quadratique (F1,9 = 56,2, P < 0,001) composants. Cette augmentation était accompagnée dune augmentation marquée de lactivité nerveuse sympathique (figure 1A). Une interaction temps par condition significative a également été obtenue pour lactivité nerveuse sympathique totale (F2,10 = 5,5, P = 0,04). En fait, lactivité nerveuse sympathique totale (SCA) a augmenté dans létat de caféine de 40,3 ± 19% à 30 minutes et de 54,1 ± 22,5% à 60 minutes, une tendance linéaire significative (F1,6 = 17,8, P = 0,006). Dans la condition placebo, il ny avait pas deffet significatif du temps (F2,16 < 1). Pour les paramètres physiologiques restants, lANOVA 3 × 2 globale na pas donné dinteractions significatives temps × groupe, bien que la plupart de ces tests aient été marginalement significatifs. Cependant, nous considérons ces résultats comme reflétant notre faible niveau de puissance statistique pour détecter ces interactions ordinales. Ainsi, nous avons également testé leffet du temps et ses composantes de tendance séparément pour les conditions caféine et placebo. À lexception de la PA diastolique (F2,16 < 1), nous avons trouvé un effet significatif du temps dans la condition de caféine pour le nombre de rafales par minute (F2,12 = 4,2, P = 0,041 ), TA systolique (F2,18 = 8,7, P = 0,002) et fréquence cardiaque (F2,16 = 5,9, P = 0,012).Tous ces changements reflètent une augmentation ou une diminution linéaire, à lexception de la fréquence cardiaque, où nous obtenons également une tendance quadratique significative (F1,8 = 8,5, P = 0,02). Cette tendance quadratique est cohérente avec leffet immédiat de la caféine sur la fréquence cardiaque. Il ny a eu aucun changement significatif des paramètres physiologiques de la condition placebo.

Laugmentation du nombre de rafales était en moyenne de 5,5 ± 3% et de 9,4 ± 4% à 30 et 60 minutes. La TA systolique a augmenté de 3 ± 1,6 mm Hg et 6,4 ± 1,7 mm Hg après 30 et 60 minutes, respectivement Figure 1B), et la fréquence cardiaque a diminué de manière significative (de -7,1 ± 2 bpm à 30 minutes et de -4,6 ± 2 bpm à 60 minutes ) après ladministration intraveineuse de caféine.

De plus, aucune différence dans lévolution de la TA, de la fréquence cardiaque ou de la MSA na été observée entre les buveurs de café habituels et non habituels après avoir reçu la même dose intraveineuse de caféine.

Boire du café

Soixante minutes après avoir bu un triple expresso, les concentrations plasmatiques de caféine ont atteint le pic (23,6 ± 2,3 μmol / L) et étaient comparables à celles atteintes 45 minutes après caféine intraveineuse (27,0 ± 1,8). Surtout, les buveurs de café habituels et non habituels ont montré des augmentations identiques de la concentration plasmatique de caféine (figure 2F).

Nous avons dabord analysé leffet global de la consommation de café sans tenir compte du statut des sujets comme habituel ou buveurs de café non habituels. Lactivité nerveuse sympathique a montré une augmentation soutenue après la consommation de café. Lactivité totale a augmenté de 29,3 ± 9,6% et de 53,2 ± 14,1% à 30 et 60 minutes. Le pourcentage daugmentation des rafales par minute était de 7,2 ± 4% et 11,8 ± 4%, respectivement. Lampleur des changements de MSA observés 60 minutes après la consommation de café était comparable à celle après ladministration intraveineuse de caféine.

Un triple expresso a augmenté, respectivement à 30 et 60 minutes, la TA systolique de 5 ± 1,5 mm Hg et 7,5 ± 2 mm Hg et TA diastolique de 6 ± 1 mm Hg et 4 ± 2 mm Hg. En conséquence, la fréquence cardiaque a diminué de 4 ± 1,5 bpm à 30 minutes et de 2 ± 2 bpm à 60 minutes.

Effets de la consommation de café en fonction de la consommation habituelle de café

Même sil y avait une interaction temporelle significative et linéaire pour le café dans le groupe habituel et non habituel, nous avons trouvé une augmentation significative par rapport à la référence pour les buveurs de café habituels (t3 = 3,2, P = 0,025) mais pas pour le café non habituel buveurs (t3 = 1,9, P = 0,147). Pour la fréquence cardiaque (figure 2E) ou les rafales par minute (figure 2B), il ny a eu aucun changement significatif pour les buveurs de café habituels ou non.

Café décaféiné

Chez les buveurs de café non habituels, le café décaféiné na pas augmenté les niveaux de caféine plasmatique (t3 = 2,54, p = 0,084, figure 2F). Plus intéressant encore, malgré labsence de caféine, la TA systolique a augmenté de 5,5 ± 2,5 mm Hg à 30 minutes et de 12 ± 3 mm Hg à 60 minutes (t3 = 3,8, P = 0,033, figure 2C). Lactivité sympathique totale na montré quune augmentation légèrement significative à 60 minutes (22,1 ± 12,3%, t3 = 2,1, p = 0,128, figure 2A) par rapport à la ligne de base. Cependant, lorsque nous avons considéré la tendance complète dans le temps en ajoutant les données de 30 minutes, nous avons trouvé un effet global du temps sur lactivité sympathique totale (f2,6 = 6,8, P = 0,029), qui était principalement une tendance linéaire significative (f1 , 3 = 21,2, P = 0,019). La PA diastolique (figure 2D), la fréquence cardiaque (figure 2E) et le nombre de rafales par minute (figure 2B) nont montré aucun changement après le café décaféiné.

Discussion

Nos données suggèrent que le café et la caféine augmentent de la même manière la MSA et la TA chez les buveurs de café non habituels, alors que les buveurs de café habituels ne montrent aucune réponse de la TA malgré Activation MSA. De plus, le café décaféiné et la caféine ont entraîné une interaction temps par condition similaire pour lactivité nerveuse sympathique totale, ce qui suggère que des substances autres que la caféine peuvent être responsables de leffet stimulant du café sur le système cardiovasculaire. Le fait que, chez les buveurs de café non habituels, le café et le café décaféiné augmentent de manière similaire MSA et BP est intrigant et soutient lhypothèse que des substances autres que la caféine sont responsables de leffet cardiovasculaire de la consommation de café.

La présente étude démontre pour la première fois que la caféine active le SNS, augmente la TA systolique et diastolique et diminue la fréquence cardiaque, bien que la consommation de café ait provoqué une augmentation de lactivité SNS avec une élévation concomitante de la TA chez les buveurs de café non habituels uniquement. De plus et de manière surprenante, les buveurs de café non habituels ont également présenté des réponses cardiovasculaires similaires après le café décaféiné.

Des études prospectives et épidémiologiques ont donné des résultats controversés sur les effets cardiovasculaires de la consommation de café. En fait, la consommation de café a été liée à la fois à une TA élevée6 et réduite7 et même à labsence deffet sur la TA.8 Les incohérences dans les études rapportées peuvent être partiellement attribuées à des défauts méthodologiques et à lincapacité de contrôler les variables de confusion, y compris la TA de base, les habitudes de tabagisme, les différences entre les sexes, la consommation alimentaire et alcoolique, le stress et lobésité, ainsi que la détermination inexacte de la consommation quotidienne de café et de caféine.17,18 Il est probable que la distribution différente de lhabitus du café dans ces études puisse, conformément à nos observations, expliquer certaines des incohérences des études analysant le potentiel hypertenseur du café. Dans ce contexte, des études montrant une augmentation aiguë de la TA ont été menées chez des buveurs non habituels ou chez des buveurs habituels après une abstinence prolongée uniquement.

En particulier, les effets aigus différentiels de la caféine et du café sur le SNS nont pas été évalués auparavant chez lhomme in vivo. La présente étude est la première à démontrer une activation du SNS par la caféine et le café ainsi que par le café décaféiné. Leffet presseur de la caféine et du café observé chez les buveurs de café non habituels doit être lié à une activation SNS centrale ou éventuellement périphérique. Le fait que la TA augmente alors que la fréquence cardiaque diminue ou reste inchangée suggère une stimulation différentielle de lactivité nerveuse sympathique périphérique et cardiaque par la caféine et le café. En effet, il est probable que laugmentation de la TA ait induit une inhibition médiée par les barorécepteurs de lactivité sympathique cardiaque car elle est observée après la perfusion dune substance vasopresseuse19,20. Leffet presseur de leau potable a été décrit21 chez des sujets qui étaient encouragés à boire un grand volume (500 mL) aussi rapidement que possible et a été lié (même si pas directement mesuré) à lactivation du SNS. Cet effet peut être en partie dû à la distension de la vessie, connue pour activer le SNS.15 Compte tenu du petit volume despresso bu dans notre étude (≈30 ml), cela est moins susceptible de se produire.

Jusquà présent, les effets stimulants cardiovasculaires du café ont été liés à lactivation des nerfs sympathiques par la caféine. En effet, également dans notre étude, la caféine appliquée par voie intraveineuse a induit cette réponse attendue. Cependant, nous apportons ici la preuve que chez les buveurs de café non habituels, lactivation cardiovasculaire par le café est indépendante de la teneur en caféine. En fait, le café décaféiné a conduit à une augmentation du MSA et de la TA similaire à celle causée par un expresso contenant de la caféine, ce qui suggère que des substances autres que la caféine médient lactivation sympathique et laugmentation de la TA après la consommation de café. Cette interprétation est étayée par dautres résultats: lingestion dun triple expresso na provoqué aucune augmentation de la TA chez les buveurs habituels de café, probablement en raison dune tolérance induite. Cependant, les différences dans les changements de PA entre les buveurs de café habituels et non habituels nétaient pas liées à une perte dactivation du nerf sympathique par la caféine. Au contraire, la caféine intraveineuse a provoqué des changements similaires de lactivité sympathique dans les deux groupes. Ainsi, la tolérance au café ne semble pas non plus liée à la caféine. Un effet placebo chez les buveurs de café non habituels ne peut être exclu avec certitude; cependant, le schéma change avec le temps, avec une augmentation lente et progressive de la TA et de la MSA, en ligne avec laugmentation des taux de caféine circulante, ce qui suggère un véritable effet pharmacologique.

Selon nos résultats, limpact de la consommation habituelle de café par rapport à la consommation non habituelle de café est si importante quune stratification appropriée des patients semble essentielle pour analyser les données dans ce domaine.En fait, la plupart des études sur leffet aigu de la caféine ou du café rapportant un effet presseur ont été réalisées chez des buveurs de café non habituels14 ou après une abstinence prolongée22. sont principalement basés sur les buveurs de café habituels. Les études épidémiologiques récemment publiées nont pas réussi à démontrer une association claire entre laugmentation des niveaux de consommation de café et le risque de morbidité ou de mortalité cardiovasculaire3, et même un effet bénéfique a été postulé.5

Il est fort possible que leffet indésirable potentiel les effets précédemment attribués au café pourraient être beaucoup moins apparents lorsquil est consommé régulièrement. En effet, sur la base de nos résultats – et détudes épidémiologiques8 – il est probable que chez les individus normotendus sans antécédents génétiques dhypertension, la consommation de café ne puisse pas être considérée comme un facteur de risque dhypertension. Il reste à déterminer si les descendants de parents hypertendus réagissent différemment au café ou à la caféine, comme ils le font au stress mental12. Certes, chez les buveurs de café habituels, la restriction du café ne semble pas médicalement nécessaire. Lidentification du ou des ingrédients du café autres que la caféine responsables de lactivation cardiovasculaire pourrait conduire à de nouvelles formes de café vraiment dépourvues de stimulants indésirables.

Notes de bas de page