커피는 카페인 함량과 무관하게 교감 신경 활동과 혈압을 급격히 증가시킵니다

커피는 전 세계적으로 많이 소비되는 가장 인기있는 음료 중 하나입니다. 맛이 요인이지만 많은 사람들이 자극제 특성 때문에 그것을 소비합니다. 커피를 마시는 것은 일부 1,2에서 심혈관 이환율 및 사망률 증가와 관련이 있지만 모든 전향 적 및 역학 연구는 아닙니다 .3,4 흥미롭게도 최근 Scottish Heart Health 연구에서 커피의 유익한 효과가보고되었습니다 .5 마찬가지로 커피의 역할도 마찬가지입니다. 커피를 마시는 것이 혈압 (BP) 상승 6 및 감소 7 모두와 관련이 있고 혈압에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났기 때문에 고혈압의 발달에 대해서도 논란의 여지가 있습니다 .8

교감 신경계 (SNS)는 혈압 조절에 중요한 역할을합니다. 실제로 교 감성 과잉 행동은 고혈압에서 잘 확립 된 병리학 적 기전입니다 .9–11 경계선 고혈압 환자에서 이미 SNS 반응성이 향상되고 10 고혈압 부모의 정상 혈압 자손에서 정신적 스트레스를받는 동안에도 SNS가 간헐적으로 활성화 될 수 있음을 시사합니다. 장기적으로 혈압이 지속적으로 증가합니다.

커피에는 수백 가지 물질이 포함되어 있지만 13 혈역학 및 SNS에 미치는 영향은 주로 카페인과 관련이 있습니다. 실제로 커피를 마시지 않는 사람들에게 카페인을 단기간 투여하면 BP, 혈장 레닌 활동 및 카테콜아민이 증가합니다 .14 카페인과 커피가 SNS 활동에 미치는 직접적인 영향은 아직 결정되지 않았습니다. 특히 디카 페인 커피가 그러한 심혈관 효과가 부족합니다. 따라서 본 연구의 목적은 카페인은 물론 일반 커피와 디카 페인 커피가 생체 내에서 인간의 교감 신경 활동과 혈역학에 미치는 영향을 평가하는 것이 었습니다.

방법

피험자

근육 교감 신경 활동 (MSA)은 15 명의 건강한 지원자를 대상으로 비골 신경 내 미세 신경 조영술로 조사되었습니다 (표). 흡연자와 고혈압 부모의 자손 (SNS 활동에 영향을 미칠 수있는 일반적인 혼란 요인)은 제외되었습니다 .12 스위스 취리히 대학 병원 윤리위원회는 연구를 승인했으며 자원 봉사자들은 연구 전에 서면 동의를했습니다.

실험 프로토콜

15 명의 건강한 자원 봉사자 (상습적 인 6 명과 습관적이지 않은 커피를 마시는 사람 9 명)에서 동맥 BP, 심박수, MSA는 동일한 피험자에서 서로 다른 중재 (아래 참조) 전후에 지속적으로 기록되었습니다. 습관적으로 커피를 마시는 사람과 습관적이지 않은 커피를 마시는 사람 (커피 또는 카페인이 포함 된 다른 음료를 마시지 않는 것으로 정의 됨)은 다음과 같은 후에 연구되었습니다.

(1) 카페인의 정맥 내 볼 루스 투여 (250mg 10ml NaCl 0.9 %에 용해 됨; n = 10, 습관적 커피 마시는 사람 5 명, 습관적이지 않은 커피 마시는 사람 5 명;

(2) 위약 정맥 투여 (NaCl 0.9 %; n = 11, 습관적 커피 마시는 사람 5 명, 습관적이지 않은 커피 사람 6 명);

(3) 커피 마시기 (삼중 에스프레소; n = 10, 5 명의 습관적인 커피와 5 명의 비 습관적인 커피 마시는 사람); 그리고

(4) 디카 페인 커피를 마신다 (트리플 에스프레소; n = 4, 습관적이지 않은 커피를 마시는 사람).

피험자들은 개입에 대해 눈이 멀었습니다 (즉, 커피 대 카페인이없는 커피, 그리고 카페인 대 위약의 정맥 내 투여) 모든 피험자들은 표준화 된 조건 하에서 적어도 16 시간 동안 커피 금욕 후 앙와위 자세로 연구되었습니다. 즉, 가벼운 식사 후 오후 (2:00 pm) SNS 증가를 피하기 위해 배뇨 후 방광 확장을 통한 활동 .15 다리는 진공 쿠션으로 고정하고 ECG 리드, BP 커프 및 호흡 스트레인 게이지를 부착했습니다. 유치 카테터 (DeltaFlo2, 20 게이지, DELTA-MED)를 입방 정맥에 삽입했습니다. 실행 기간과 15 분 동안 안정된 혈역학 후, 기준선 기록 및 혈액 샘플링이 얻어졌습니다.

카페인 혈장 수준은 기준선과 정맥 내 카페인 또는 위약 투여 후 15, 45 및 75 분에 결정되었습니다. (장내 흡수가 느리기 때문에) 커피를 경구로 섭취 한 지 각각 30 분, 60 분, 90 분.

미세 신경 조영술

미세 신경 조영술은 앞에서 설명한대로 수행했습니다. .12,16 MSA의 다중 섬유 기록은 텅스텐 미세 전극 (축 직경 200μm, 비 절연 팁 1 ~ 5μm, 아이오와 대학 의료 기기)을 사용하여 비골 신경 뒤쪽에서 비골 두까지 연구 기간 전체 동안 획득되었습니다. . 기준 전극을 기록 전극으로부터 1 ~ 2cm 피하로 삽입 하였다. 전극은 프리 앰프 (게인, 1.000)와 증폭기 (가변 게인, 10 ~ 50)에 연결되었습니다.신경 활동은 대역 통과 필터 (대역폭, 700 ~ 2000Hz)와 저항-커패시턴스 통합 네트워크 (시정 수, 0.1 초)를 통해 일반적인 펄 스파 트리거 버스트와 함께 평균 전압 뉴로 그램을 얻었습니다. 신호는 오실로스코프에 표시되고 증폭되고 라우드 스피커에 연결되어 특성 신호를 추가로 식별하고 인공물을 배제했습니다 .12

ECG 및 BP

ECG는 실험 내내 동시에 기록되었습니다. BP는 왼쪽 상완 (Dinamap, Critikon Inc)의 오실로 메트릭 교합을 통해 비 침습적으로 평가되었습니다.

신호 기록 및 신호 처리

MSA 및 1- 리드 표면 ECG는 LabView 애플리케이션, MIO 16L (National Instruments) A / D 변환 보드 및 Macintosh 컴퓨터를 사용하여 지속적으로 기록되었습니다. 신호는 500Hz에서 샘플링되고 12 비트 정확도로 저장되었습니다.

신호 처리는 MATLAB (The MathWorks, Inc)으로 수행되었습니다. MSA는 교감 버스트의 주파수와 진폭에 대한 컴퓨터 지원 평가에서 정량화되었습니다. 결과는 총 활동의 매개 변수로 분당 버스트 (버스트 / 분) 및 진폭의 누적 합계 (ACS) (절대 값에 대한 분당 볼트 (V / 분))로 표시되지만 SNS 활동의 변화는 다음과 같습니다. 기준 값의 백분율로 표시됩니다.

마약 및 커피 준비

카페인 250mg에 해당하는 벤조산 나트륨 (431mg)을 10mL 식염수에 준비했습니다. 정맥 사용을위한 해결책. 커피는 에스프레소 머신 (트리플 에스프레소)으로 준비되었습니다. 60 분 후 자동 에스프레소 머신으로 준비된 트리플 에스프레소로 카페인 혈장 농도가 도달했음을 보여준 파일럿 실험에 따라, 커피의 용량은 250mg의 카페인과 동등한 정맥 내 투여 된 카페인 혈장 농도에 도달하도록 선택되었습니다. 250mg 카페인을 정맥 내 투여 한 지 45 분 후 카페인 혈장 농도와 동일. 같은 브랜드의 디카 페인 커피는 트리플 에스프레소와 같은 방법으로 에스프레소 머신으로 준비되었습니다.

데이터 및 통계 분석

데이터를 입력하고 SYSTAT 버전 10.0 (SPSS, Inc)으로 분석되었습니다. 각 피험자에 대해 기준선에서 연속적으로 등록 된 데이터의 평균 5 분, 30 분 및 60 분을 통계 분석에 사용했습니다. 5 분 평균은 각 채혈 후 최소 10 분 후에 발생했습니다. 결과는 평균 ± SEM으로보고됩니다. 분석은 전체 3×2 반복 측정 ANOVA로 시작하여 각 조건 내에서 시간의 영향을 테스트했습니다. 특정 추세 (예 : 선형, 2 차)에 대한 테스트로 추적 한 것보다 중요한 조건 내 시간 효과가 추적되었습니다. 습관적인 음주자에 대한 커피의 효과는 생리 학적 매개 변수 값의 60 분 변화를 0 (기준)으로 변경 한 것을 1- 표본 t 테스트로 비교하여 평가했습니다. 비 습관적인 음주자에 대해서도 비슷한 비교가 이루어졌습니다. P < 0.05 값은 통계적으로 유의미한 것으로 간주되었습니다.

결과

기준 데이터

최소 16 시간 동안 커피를 절제 했음에도 불구하고 카페인은 습관적으로 커피를 마시는 사람 (5.5 ± 1.3μmol / L)에서 여전히 검출 가능했으며, 그 수준은 비 습관적인 사람보다 훨씬 더 높았습니다. (1.9 ± 1.6 μmol / L, P = 0.04).

카페인의 정맥 투여

카페인의 정맥 투여 (그림 1)는 순환 카페인을 상당히 증가시킵니다. 수준 (그림 1F). 증가 패턴은 유의 한 선형 (F1,9 = 50.8, P < 0.001) 및 2 차 (F1,9 = 56.2, P < 0.001) 구성 요소. 이 증가는 교감 신경 활동의 현저한 증가를 동반했습니다 (그림 1A). 전체 교감 신경 활동에 대해서도 조건 상호 작용에 의한 유의 한 시간이 얻어졌다 (F2,10 = 5.5, P = 0.04). 실제로 카페인 상태에서 총 교감 신경 활성도 (ACS)는 30 분에 40.3 ± 19 %, 60 분에 54.1 ± 22.5 % 증가하여 유의 한 선형 추세 (F1,6 = 17.8, P = 0.006)를 보였다. 위약 상태에서는 시간의 유의 한 영향이 없었습니다 (F2,16 < 1). 나머지 생리 학적 매개 변수의 경우, 전체 3×2 ANOVA는 유의 한 시간 × 그룹 상호 작용을 산출하지 못했지만 이러한 테스트의 대부분은 약간 유의미했습니다. 그러나 이러한 결과는 이러한 서수 상호 작용을 탐지하는 낮은 수준의 통계적 능력을 반영하는 것으로 간주합니다. 따라서 우리는 또한 카페인과 위약 조건에 대해 시간의 영향과 그 경향 성분을 별도로 테스트했습니다. 이완기 혈압 (F2,16 < 1)을 제외하고는 카페인 상태에서 분당 폭발 횟수 (F2,12 = 4.2, P = 0.041)에서 시간의 상당한 영향을 발견했습니다. ), 수축기 혈압 (F2,18 = 8.7, P = 0.002) 및 심박수 (F2,16 = 5.9, P = 0.012).이러한 모든 변화는 심박수를 제외하고 선형 증가 또는 감소를 반영하며, 여기서도 상당한 2 차 추세 (F1,8 = 8.5, P = 0.02)를 얻습니다. 이 2 차 추세는 카페인이 심장 박동수에 미치는 즉각적인 영향과 일치합니다. 위약 상태에 대한 생리 학적 매개 변수에는 유의 한 변화가 없었습니다.

버스트 카운트의 증가는 30 분 및 60 분에 평균 5.5 ± 3 % 및 9.4 ± 4 %였습니다. 수축기 혈압은 30 분과 60 분 후 각각 3 ± 1.6mmHg 및 6.4 ± 1.7mmHg 증가했으며, 심박수는 크게 감소했습니다 (30 분에 -7.1 ± 2bpm, 60 분에 -4.6 ± 2bpm) ) 카페인을 정맥으로 투여 한 후.

또한 동일한 카페인을 정맥으로 투여 한 후 습관적인 커피를 마시는 사람과 비 습관적인 커피를 마시는 사람 사이에 BP, 심박수 또는 MSA 과정에 차이가 없었습니다.

커피 마시기

트리플 에스프레소를 마신 지 60 분 후, 혈장 카페인 농도는 최고치 (23.6 ± 2.3μmol / L)에 도달했으며 45 분 후에 달성 된 것과 비슷했습니다. 정맥 내 카페인 (27.0 ± 1.8). 중요한 것은 습관적인 커피와 비 습관적인 커피를 마시는 사람들이 혈장 카페인 농도의 동일한 증가를 보여 주었다는 것입니다 (그림 2F).

우리는 먼저 피험자의 습관적 또는 습관적 상태와 관계없이 커피를 마시는 전체적인 효과를 분석했습니다. 비 습관적인 커피 술꾼. 교감 신경 활동은 커피를 마신 후 지속적으로 증가하는 것으로 나타났습니다. 총 활동은 30 분과 60 분에 29.3 ± 9.6 % 및 53.2 ± 14.1 % 증가했습니다. 분당 버스트 증가율은 각각 7.2 ± 4 %와 11.8 ± 4 %였다. 커피를 마신 후 60 분 후에 나타나는 MSA의 변화의 크기는 카페인을 정맥 투여 한 후의 것과 비슷했습니다.

트리플 에스프레소는 각각 30 분과 60 분에 수축기 혈압을 5 ± 1.5mmHg 증가 시켰습니다. 및 6 ± 1 mm Hg 및 4 ± 2 mm Hg만큼 7.5 ± 2 mm Hg 및 이완기 혈압. 따라서 심박수는 30 분에 4 ± 1.5bpm, 60 분에 2 ± 2bpm 감소했습니다.

습관적인 커피 소비에 따른 커피 마시는 효과

습관적 및 비 습관적 그룹 모두에서 커피에 대해 유의하고 선형적인 시간 상호 작용이 있었음에도 불구하고 습관적 커피를 마시는 사람 (t3 = 3.2, P = 0.025)의 기준선에 비해 유의미한 증가를 발견했지만 비 습관적 커피는 그렇지 않았습니다. 술꾼 (t3 = 1.9, P = 0.147). 심박수 (그림 2E) 또는 분당 파열 (그림 2B)의 경우 습관적이든 비 습관적 커피를 마시는 사람이든 큰 변화가 없었습니다.

디카 페인 커피

비 습관 커피를 마시는 사람들의 경우 카페인이없는 커피는 혈장 카페인 수치를 증가시키지 않았습니다 (t3 = 2.54, P = 0.084, 그림 2F). 더 흥미롭게도 카페인이 없음에도 불구하고 수축기 혈압은 30 분에 5.5 ± 2.5mmHg, 60 분에 12 ± 3mmHg 증가했습니다 (t3 = 3.8, P = 0.033, 그림 2C). 총 교감 활동은 기준선과 비교하여 60 분 (22.1 ± 12.3 %, t3 = 2.1, P = 0.128, 그림 2A)에서 약간의 유의미한 증가만을 나타 냈습니다. 그러나 30 분의 데이터를 추가하여 시간에 따른 완전한 추세를 고려했을 때 전체 교감 활동 (f2,6 = 6.8, P = 0.029)에 대한 전체적인 영향을 발견했는데, 이는 주로 유의 한 선형 추세 (f1 , 3 = 21.2, P = 0.019). 이완기 혈압 (그림 2D), 심박수 (그림 2E) 및 분당 버스트 수 (그림 2B)는 카페인을 제거한 커피 후 어떠한 변화도 나타내지 않았습니다.

토론

우리의 데이터에 따르면 커피와 카페인은 습관적이지 않은 커피를 마시는 사람들의 MSA와 BP를 비슷하게 증가시키는 반면, 습관적인 커피를 마시는 사람들은 BP 반응이 없음에도 불구하고 MSA 활성화. 또한, 카페인이 제거 된 커피와 카페인은 전체 교감 신경 활동에 대한 조건 상호 작용에 의해 유사한 시간을 가져 왔으며, 이는 카페인 이외의 물질이 커피가 심혈 관계에 미치는 자극 효과를 담당 할 수 있음을 시사합니다. 습관적이지 않은 커피를 마시는 사람들의 경우 커피와 카페인이없는 커피가 MSA와 BP가 비슷하게 증가한다는 사실은 카페인 이외의 물질이 커피를 마시는 심혈관 효과에 영향을 미친다는 가설을 뒷받침합니다.

현재 연구는 카페인이 처음으로 SNS를 활성화하고 수축기 혈압과 이완기 혈압을 높이고 심박수를 감소 시켰지만, 커피를 마시면 비 습관적인 커피를 마시는 사람에서만 혈압이 상승하면서 SNS 활동이 증가했습니다. 더욱이 놀랍게도 비 습관적인 커피를 마시는 사람들도 카페인을 제거한 커피 후 유사한 심혈관 반응을 보였습니다.

전향 적 및 역학 연구에서 커피 마시의 심혈관 효과에 대한 논란의 결과가 나타났습니다. 실제로 커피를 마시는 것은 혈압 상승 6 및 감소 7와 관련이 있으며 심지어 혈압에 영향을 미치지 않습니다 .8보고 된 연구의 불일치는 방법 론적 결함과 기준선 혈압, 흡연 습관, 성별 차이,식이 및 알코올 섭취, 스트레스, 비만, 일일 커피 및 카페인 섭취량의 부정확 한 결정 17,18 우리의 관찰에 따르면 이러한 연구 내에서 커피 습관의 다른 분포가 설명 할 수 있습니다. 커피의 고혈압 잠재력을 분석하는 연구의 일부 불일치. 이러한 맥락에서 비 습관적인 음주자 또는 습관적인 음주자에서 장기간 금욕을했을 때만 혈압이 급격히 증가하는 것을 보여주는 연구가 수행되었습니다.

특히 SNS에서 카페인과 커피의 급성 효과 차이는 이전에 평가되지 않았습니다. 인간의 생체 내. 본 연구는 디카 페인 커피뿐만 아니라 카페인과 커피에 의한 SNS 활성화를 보여주는 최초의 연구이다. 습관적이지 않은 커피를 마시는 사람들에게 나타나는 카페인과 커피의 압력 효과는 중앙 또는 주변 SNS 활성화와 관련이 있어야합니다. 심장 박동수가 감소하거나 변하지 않은 상태에서 BP가 증가했다는 사실은 카페인과 커피에 의한 말초 및 심장 교감 신경 활동의 차등 자극을 시사합니다. 실제로 BP의 증가는 혈관 억제 물질을 주입 한 후에 보여지기 때문에 압력 수용체에 의한 심장 교감 활동의 억제를 유도했을 가능성이 있습니다 .19,20 음용수의 압력 효과는 음주를 권장받은 피험자에서 설명되었습니다 21 대량 (≈500 mL)을 최대한 빨리 사용하고 SNS 활성화와 연결되었습니다 (직접 측정되지는 않았지만). 이 효과는 부분적으로 SNS를 활성화하는 것으로 알려진 방광 팽창 때문일 수 있습니다 .15 우리 연구에서 마신 에스프레소의 소량 (≈30 mL)을 고려할 때, 이것은 일어날 가능성이 적습니다.

지금까지, 커피의 심혈관 자극 효과는 카페인에 의한 교감 신경 활성화와 관련이 있습니다. 실제로 우리 연구에서도 카페인을 정맥으로 투여 한 결과 이러한 예상 반응이 유도되었습니다. 그러나 여기서 우리는 비 습관적인 커피를 마시는 사람의 경우 커피에 의한 심혈관 활성화가 카페인 함량과 무관하다는 증거를 제공합니다. 사실, 카페인이없는 커피는 카페인 함유 에스프레소에 의한 것과 유사한 MSA와 BP의 증가를 가져 왔는데, 이는 카페인 이외의 물질이 교감 활성화를 매개하고 커피를 마신 후에 BP가 증가 함을 시사합니다. 이 해석은 다른 발견에 의해 뒷받침됩니다. 트리플 에스프레소를 섭취해도 습관적으로 커피를 마시는 사람의 혈압이 증가하지 않았는데, 아마도 유도 된 내성 때문일 것입니다. 그러나 습관적인 커피 마시는 사람과 비 습관적인 커피 마시는 사람 사이의 BP 변화의 차이는 카페인에 의한 교감 신경 활성화의 손실과 관련이 없습니다. 반대로, 정맥 내 카페인은 두 그룹 모두에서 교감 활동에 유사한 변화를 일으켰습니다. 따라서 커피에 대한 내성도 카페인과 관련이없는 것으로 보입니다. 습관적이지 않은 커피를 마시는 사람들의 위약 효과는 확실하게 배제 할 수 없습니다. 그러나 시간이 지남에 따라 패턴이 변하고 BP와 MSA가 천천히 점진적으로 증가하고 순환 카페인 수치가 증가하여 진정한 약리학 적 효과를 시사합니다.

결과에 따르면 그 영향은 습관적인 커피 마시는 것과 비 습관적인 커피 마시는 것이 매우 중요하므로이 분야의 데이터를 분석하는 데있어 환자의 적절한 계층화가 필수적으로 보입니다.사실, 카페인이나 커피의 급성 효과에 대한 대부분의 연구는 비 습관적인 커피 마시는 사람 14 또는 장기간 금욕 후에 수행되었습니다 .22 습관적인 커피 마시는 사람의 커피 마시는 급성 효과는 문서화되지 않은 반면 역학 연구는 주로 습관적으로 커피를 마시는 사람을 기반으로합니다. 최근에 발표 된 역학 연구는 증가하는 커피 섭취 수준과 심혈관 질환 또는 사망 위험 사이의 명확한 연관성을 입증하지 못했고, 심지어 유익한 효과까지도 가정했습니다 .5

잠재적 인 부작용이있을 가능성이 높습니다. 이전에 커피에 대해 판정 된 영향은 정기적으로 섭취 할 때 현저히 덜 분명해질 수 있습니다. 실제로 우리의 결과와 역학 연구 8에 따르면 고혈압에 대한 유전 적 배경이없는 정상 혈압 환자의 경우 커피를 마시는 것이 고혈압의 위험 요인으로 간주 될 수 없을 가능성이 높습니다. 고혈압 부모의 자손이 정신적 스트레스 12와 마찬가지로 커피 나 카페인에 다르게 반응하는지 여부는 여전히 조사되어야합니다. 확실히, 습관적으로 커피를 마시는 사람들에게는 커피 제한이 의학적으로 필요하지 않은 것 같습니다. 심혈관 활성화를 담당하는 카페인 이외의 커피 성분을 식별하면 바람직하지 않은 자극제가 부족한 새로운 형태의 커피를 만들 수 있습니다.

각주