カフェイン: caffeine, : Coffein)は、アルカロイドの1種であり、プリン環を持ったキサンチン誘導体として知られている。興奮作用を持ち、世界で最も広く使われている精神刺激薬である[10]。カフェインは、アデノシン受容体に拮抗することによって覚醒作用、解熱鎮痛作用、強心作用、利尿作用を示す。

2D structure of caffeine
3D structure of caffeine
IUPAC命名法による物質名
臨床データ
発音 [kæˈfn, ˈkæfn]
Drugs.com monograph
胎児危険度分類
  • AU: A
  • US: C
法的規制
  • 非該当
依存性

身体的依存: 低-中[1][2][3][4]

精神的依存: 低[5]
嗜癖傾向[4] / none[1][2][3]
投与方法 経口、吸引、浣腸、直腸、座薬、静注
薬物動態データ
生物学的利用能 99%[6]
血漿タンパク結合 25–36%[7]
代謝 プライマリ: CYP1A2[7]
マイナー: CYP2E1,[7] CYP3A4,[7] CYP2C8,[7] CYP2C9[7]
代謝物質 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 ~1 時間[6]
半減期 成人: 3–7時間[7]
幼児: 65–130時間[7]
作用持続時間 3–4 hours[6]
排泄 尿 (100%)
識別
CAS番号
58-08-2 チェック
ATCコード N06BC01 (WHO)
PubChem CID: 2519
IUPHAR/BPS 407
DrugBank DB00201 チェック
ChemSpider 2424 チェック
UNII 3G6A5W338E チェック
KEGG D00528  チェック
ChEBI CHEBI:27732 チェック
ChEMBL CHEMBL113 チェック
PDB ligand ID CFF (PDBe, RCSB PDB)
別名 Guaranine
Methyltheobromine
1,3,7-Trimethylxanthine
Theine
化学的データ
化学式 C8H10N4O2
分子量 194.19 g/mol
物理的データ
密度 1.23 g/cm3
融点 235 - 238 °C (455 - 460 °F) (anhydrous)[8][9]

コーヒーから分離されカフェインと命名された。主に、コーヒー飲料緑茶ウーロン茶紅茶ココアコーラ栄養ドリンクなどの飲料チョコレートなどにカフェインが含まれる。一方で、妊娠期や過敏体質によりノンカフェインコーヒー麦茶などカフェインを含有しない飲料の需要もある。医薬品では総合感冒薬鎮痛薬に用いられる。

副作用として不眠、めまいなどが含まれる。減量あるいは中止による離脱症状として、頭痛、集中欠如、疲労感、気分の落ち込みなど吐き気や筋肉痛が、ピークがおよそ2日後として生じることがある[5]。頭痛は1日平均235mgの摂取で、2日目には52%が経験する[11]

カフェインは肝臓の代謝酵素CYP1A2で代謝されるため、この阻害作用のある薬と併用すると、血中濃度が高まり作用が強く出る薬物相互作用を示すことがある。一方、ニコチンにCYP1A2の代謝誘導作用があるため、カフェインの作用は減弱する。

目次

化学編集

結晶は一水和物 (C8H10N4O2・H2O) もしくは無水物(無水カフェイン、C8H10N4O2)として得られる。白色の針状または六角柱状結晶で匂いはなく、味は苦い。昇華性がある。1,3,7-トリメチルキサンチンとも呼ばれる場合がある。

利用編集

 
カフェインの作用。

カフェインの主な作用は、中枢神経を興奮させることによる覚醒作用および強心作用、脂肪酸増加作用による呼吸量と熱発生作用による皮下脂肪燃焼効果[12]、脳細動脈収縮作用、利尿作用などである。医薬品にも使われ、眠気、倦怠感に効果があるが、副作用として不眠、めまいなどの症状が現れることもある。

医薬品として編集

主に無水カフェインとして、一般消費者向けの総合感冒薬や鎮痛薬に添加されることが多いほか、臨床的に偏頭痛等に用いられる場合がある[13]

総合感冒薬ではカフェインの作用である鎮痛補助目的が主で、配合されたジフェンヒドラミンクロルフェニラミンなど催眠性の強い抗ヒスタミン剤副作用を緩和する目的ではない(実際のところ、催眠性成分の緩和には至らない)。しかし、逆に風邪を引いているときにぐっすり眠れるようにと、意図的にカフェインを配合していない感冒薬もあるように、消費者の心理的作用を利用したものもある。また、安息香酸ナトリウムカフェイン(アンナカ)はカフェインに安息香酸ナトリウムを加えて水に溶けやすくしたものである。芳香族化合物である安息香酸ナトリウムカフェインは、清涼飲料等の保存料のほか、単体と同じく強心・興奮作用を期待して使われる。

高度先進医療編集

金沢大学医学部整形外科では、独自に開発したカフェイン併用療法を抗がん剤治療の術前に用いて、骨肉腫軟部腫瘍の治療に効果を上げたとして、厚生労働省から高度先進医療として承認されていたが、2010年に同療法を実施されていた患者の一人が死亡するという事態が発生し、さらに「臨床研究に関する倫理指針」違反などの疑いがあることが発覚、有効性と安全性に関する評価が確立されていない治療法であることがあらためて確認されたことから、先進医療から削除された。

パフォーマンス向上編集

カフェインは中枢神経を覚醒させ、疲労や眠気を軽減する[10]。 通常の量であれば学習と記憶に影響し、一般的に反応時間、覚醒、集中、運動コントロールを向上させる[14][15]。これらの効果を得るために必要な量は個人によりけりであり、体格と耐性に依存する[14]。これら効果は摂取後約1時間で発生し、3-4時間後には半分ほどに低下する[6]

特定人口において編集

成人編集

健康な一般成人の場合、一日あたり400mg以上を摂取しないようカナダ保健省は勧告している[16]

児童編集

健康な児童にとってカフェインの摂取効果は「おだやかで一般的に無害」とされている[17]。カフェインが児童の成長を妨げるという根拠はない[18]。12歳以下の児童では、体重1kgあたり2.5mg以上を摂取しないようカナダ保健省は勧告しており、これは子供の平均体重を加味すると以下の値となる[16]

年代 推奨される一日あたり摂取上限
4–6歳 45 mg (標準的な350mgドリンクに含まれる量よりもわずかに上)
7–9歳 62.5 mg
10–12歳 85 mg (コーヒーではカップ半分ほど)

青年編集

カナダ保健省はデータが不十分であるため青年のためのアドバイスを作成してはいないが、この年齢群については一日のカフェイン摂取量が体重1kgあたり2.5mgを超えないことを示唆している。何故ならば成人におけるカフェイン最大摂取量では、少年または成長中の青年には適切でない可能性があるためである。一日の摂取量が体重1kgあたり2.5mg以下であれば、大部分のカフェインを消費する青年らに影響を与えないであろう。これは安全側にとった提案であるため、年上で体重の大きい青年では、成人と同じ量のカフェインを摂取しても、副作用の影響はないと思われる[16]

妊娠と母乳育児編集

英国食品基準庁は妊婦のカフェイン摂取量については、安全側にとって、1日200mg未満に制限すべきであると勧告しており、これはインスタントコーヒーではカップ2杯、ドリップコーヒーではカップ1.5~2杯に相当する[19]。アメリカ産婦人科委員会(ACOG)は、妊娠中の女性のカフェインの摂取は一日あたり200mgまでは安全であると2010年に示している[20]。 授乳中の女性、妊娠している女性、または妊娠する可能性がある女性については、カフェイン摂取は一日あたり300mg以下にするようカナダ保健省勧告しており、これはコーヒーカップ(237mL)2杯分に相当する[16]

副作用編集

カフェインの摂り過ぎは骨を弱くし、ひどい場合には死亡する恐れもある[21]不眠症がある場合には、カフェイン摂取は制限するか控えることが望ましい。

身体的影響編集

カフェインは一時的に頭痛を止める働きがある一方で、常用するとかえって頭痛が起こりやすくなる。これは、カフェインの脳血管収縮作用により頭痛が軽減されるためで[22]、時間の経過とともにこの血管収縮作用が消えると、反動による血管拡張により頭痛が生ずることがある。

カフェインの常用で血圧が4〜13mmHgほど上昇する可能性も報告されている[23]。カフェインはエストロゲンの分泌を亢進させる働きがあるため、乳腺症などのエストロゲンによる症状がある場合、カフェインの摂取を控えることで症状が改善する場合がある。

非喫煙者でコーヒー、カフェイン摂取量が高いほど膀胱癌のリスクが高くなるとの報告あり[24]。なお、IARCでは、「カフェイン」及び「コーヒー(飲用)」は「グループ3:発がん性を分類できない」に分類されている[25]

中毒編集

過剰摂取によるカフェイン中毒による死亡は稀であるが報告されている[26]

薬物誘発性不眠症の原因として最も多いのはカフェインである[27]。診断名としては「カフェイン誘発性睡眠障害、不眠症型、中毒中の発症」のように記入する[28]

依存と耐性編集

カフェインを繰り返し摂取すると、軽い精神的依存が発生するとされる(カフェイン依存症[2])。またカフェインの作用(特に自律神経への働き)は、使用していくごとに効果が減少し、これは薬物耐性とされる。いくつかの作用(全てではない)への耐性はすぐに形成され、特にコーヒーやエナジードリンクの常用者には顕著である[29]。一部のコーヒー飲用者では、カフェインの覚醒効果には耐性が出来ているが、それ以外の人には形成されていない[30]

離脱症状編集

カフェインの離脱症状には、頭痛、短気、集中欠如、疲労感、過眠、胃・上半身・関節の痛みなどがある。カフェインの摂取を中断してから12時間から24時間後に発生し、ピークはおよそ48時間後で、通常は2日から9日間で収まるとされる[5]。離脱性頭痛は、カフェインを1日平均235mg摂取していた人の場合、中断後の2日目で52%が経験する[11]。長期間のカフェインの摂取者では、離脱症状は抑うつ、不安、胃腸不快感、筋肉痛、カフェイン摂取の欲求などが報告されている。経験者の知識・助言・支援などは離脱の助けになるであろう。

市販の鎮痛薬に含まれるカフェインや他の成分の依存や離脱症状が薬物乱用頭痛の発症に寄与する[31]

カフェイン離脱は、DSM-5における診断名である[32]。過去の版ではカフェイン中毒があったが、離脱は存在しなかった。

薬理編集

 
カフェインは、クモに作用し、巣作りに影響を及ぼす。(下写真)

カフェインは、アデノシン受容体に拮抗することによって覚醒作用を示す。また、メチルキサンチン誘導体に共通の活性として、ホスホジエステラーゼの非選択的な阻害作用があり、細胞内cAMP濃度の上昇を引き起こす。これにより、心筋収縮力の増大、気管支平滑筋の弛緩、脳細動脈の収縮のような交感神経興奮様作用を示す。これらの作用の結果、血管拡張により糸球体濾過量 (GFR) が増大し、さらに尿細管での水分の再吸収の抑制により利尿作用を現わす。また膀胱括約筋に取り付いてその作用を抑制しているアデノシンの働きをカフェインが妨害するために頻尿になるという説もある。さらに、cAMPの濃度の増大は胃酸を産生する細胞では、プロトンポンプを活性化し、胃酸分泌を亢進する。また、わずかではあるが骨格筋収縮力を増大させる作用もあり、2004年まではドーピングに対する禁止薬物リストにも含まれていた。

カフェインの半数致死量 (LD50) は約200 mg/kgで、一般的な成人の場合、10gから12g以上が危険と言われる(詳しくはカフェイン中毒を参照)。医療分野において医薬品医療機器等法では1回(1錠・1包等)あたりに500mg以上のカフェインを含むものを劇薬に指定している。

代謝編集

口から摂取した場合、最大血中濃度に達するのは、30〜45分である[5]。ヒトの成体において、体内でのカフェインの半減期は通常、約4.9時間程度とされている[33]。ヒトの体内でカフェインは代謝されて、主に尿酸となって尿と共に排泄される。

ただし、ヒトの場合、カフェインの代謝に関わる肝臓に発現している薬物代謝酵素の一種であるシトクロムP450のCYP1A2は、妊娠すると、その量が減ることが知られており、カフェインの代謝は遅くなる。また、CYP1A2は、ヒトでは1歳になる前までに成体と同じレベルの量に達するものの、それ以前は少なく、特に出生前(胎児)のカフェインの排除能力は成体と比べて著しく低い。その反面、1歳過ぎから思春期の頃までは、カフェインの排除能力が成体よりも高くなることが知られている[34]。なお、カフェインの排除能力の低いヒトの胎児では、CYP1A2による酸化とは全く別に、メチル化するという代謝経路も利用されることが知られている。

薬物相互作用編集

カフェインは一部の薬とも相性が悪く、CYP1A2を阻害する薬剤(シメチジンフルボキサミンオランザピンなど)との併用では中枢神経作用が強く出現することがある。

モノアミン酸化酵素阻害薬 (MAOI) との併用では頻脈・血圧上昇が見られやすい。これは、カフェインがCYP1A2を阻害するとともに、カフェインの代謝はCYP1A2およびモノアミン酸化酵素により行われることに起因する。コーヒーや紅茶と一緒に薬を飲んでいけないと言われている理由は主にここにある。一方、ニコチンはCYP1A2を誘導するため、カフェインの代謝が促進される[35]。そのため、喫煙者はコーヒー等で眠け覚まし目的にカフェインを摂取しても、非喫煙者よりその効果は低い。また、カフェインは最終的に尿酸となり体内から排泄されるため、代謝が促進されると、それだけ尿酸の生産量も促進されることになる。また、カフェインには利尿作用もあるため、体内水分量が不足し、尿酸が析出しやすくなる。尿酸は痛風の原因物質である。したがって、喫煙者でコーヒー等を日常的に摂取している人は痛風を発症する危険性が通常より極めて高くなる。痛風は男性の病気と思われがちであるが、女性にも起こりうるものであり、特に女性の痛風発症は喫煙およびコーヒーの日常的な過剰摂取が原因ともされている。

アルコール編集

DSST試験においては、アルコールはパフォーマンス低下を及ぼす一方で、カフェインは有意な改善を示す[36]。アルコールとカフェインを同時に摂取すると、カフェインによる影響は変化するが、アルコールによる影響はそのままである[37]。たとえばアルコール飲料にカフェインを加えたところで、アルコールの作用は変化しない[37]。 しかしアルコールが追加された場合、カフェインに起因する不快感、注意力低下は減少する[37]。アルコール単体は、行動制御の活性化と、抑制行動制御の両者を減少させる。カフェインは、行動制御の活性化を拮抗するが、抑制行動制御には効果がない[38]

タバコ編集

喫煙は、カフェインの分解を56%増加させる[39]

バースコントロール編集

経口ピルの半減期はカフェインにより延長されるため、カフェインを摂取する際は注意が必要である[40]

医薬品編集

カフェインはいくつかの医薬品の効果を増強させる。たとえば頭痛薬など[41]

カフェイン含有量編集

食品・医薬品に含まれるカフェインの代表値[42][43][44][45][46]
品名 数量 数量あたりカフェイン含有量 (mg) 1リットルあたり
カフェイン含有量 (mg)
エキセドリンタブレット 1 tablet 65
ミルクチョコレートバー(カカオ45%) 1 bar (43 g) 31
ミルクチョコレートバー(カカオ11%) 1 bar (43 g) 10
パーコレートコーヒー 207 mL 80–135 386–652
ドリップコーヒー 207 mL 115–175 555–845
デカフェコーヒー 207 mL 5–15 24–72
エスプレッソコーヒー 44–60 mL 100 1,691–2,254
黒茶緑茶など、3分煎じ) 177 mL 22–74[45][46] 124–416
Guayakí マテ茶 (loose leaf) 6 g 85[47] approx. 358
コカ・コーラ Classic 355 mL 34 96
マウンテンデュー 355 mL 54 154
ペプシ Max 355 mL 69 194
ジョルト・コーラ 695 mL 280 403
レッドブル 250 mL 80 320

カフェインは初めて単離されたコーヒーの原料のコーヒーノキ以外にも、チャノキマテカカオガラナなどにも含まれている。したがって、これらから作られた飲食物、例えば、各種コーヒー飲料緑茶ウーロン茶紅茶マテ茶ココアなどの飲料や、チョコレートなどの加工食品にもカフェインは含まれる。さらに、コーラ栄養ドリンクなどの飲料や、一部のチューインガムのように、人工的にカフェインを添加した食品も散見される。

また、一部の頭痛薬のように、カフェインは医薬品としての利用もなされている。なお、茶に含まれるカフェインはタンニンと結びつくためにその効果が抑制されることから、コーヒーのような興奮作用は弱く緩やかに作用する。

  • 緑茶 235ml:30mgから50mg
  • 紅茶 235ml:47mg
  • コーヒー(インスタント)235ml:62mg
  • コーヒー(豆から抽出したもの)235ml:95mg
※水出しにした場合、抽出時間にもよるが、これよりずっと少なくなる[48]
モンスターエナジーM3の場合は150ml:140mg

食品添加物編集

天然のカフェインは、既存添加物名簿に収載されており、食品添加物として使用が認められている[49]コーヒーの種子又はチャの葉から得られたもののことである。合成のカフェインは使用できない。尿素から人工的に合成したものなどである。

代替品編集

カフェインの副作用を考慮して、嗜好品の中には、カフェインの含有量を通常のものより抑えた代替品が存在する。これらはカフェインレスとして知られ、コーヒー、コーラ、茶類などのうち、カフェインの含有量の少ないもしくは含まないものとしては、ノンカフェインコーヒー(デカフェ)、ノンカフェイン紅茶、ノンカフェインコーラ、また杜仲茶麦茶黒豆茶そば茶甜茶ゴーヤ茶昆布茶柚子茶ハーブティールイボスティーたんぽぽコーヒーなどがある。

デカフェ編集

西欧人にはエタノール耐性が高い人が多く、酒を飲んでも表情に出ず酔いつぶれにくいということがあるが、反面、カフェインへの耐性が無い、または低い人が多く、このような人はしばしばコーヒー酔いを起こす[要出典]デカフェ(カフェイン除去済みのコーヒー)の需要が多い。

2005年にアメリカ合衆国で発売されたフォー・ロコは、カフェイン入りの酒であり、若年層に人気があったが、カフェインが酔いを助長させ多数の急性アルコール中毒患者を出したことから、後にカフェインなどの成分を取り除く見直しが行われた[50]

歴史編集

1819年(一説には1820年)にドイツフリードリープ・フェルディナント・ルンゲによってコーヒーから世界で初めて単離された。分析化学者であったルンゲに、コーヒーの薬理活性成分の分離を勧めたのはゲーテであったと伝えられている[51]

この化合物はコーヒーに含まれていることから、カフェインと命名された[52]

1827年、M. ウードリーはに含まれる化合物をテインと命名したが[53]ヨハンネス・ムルデル[54]及びカール・ジョブスト[55]によってテインはカフェインと同一であると確認された。

脚注編集

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  2. ^ a b c Karch's pathology of drug abuse (4th ed.). Boca Raton: CRC Press. (2009). pp. 229–230. ISBN 978-0-8493-7881-2. https://books.google.com/books?id=G9E7gfJq0KkC&pg=PA229. "The suggestion has also been made that a caffeine dependence syndrome exists ... In one controlled study, dependence was diagnosed in 16 of 99 individuals who were evaluated. The median daily caffeine consumption of this group was only 357 mg per day (Strain et al., 1994).
    Since this observation was first published, caffeine addiction has been added as an official diagnosis in ICDM 9. This decision is disputed by many and is not supported by any convincing body of experimental evidence. ... All of these observations strongly suggest that caffeine does not act on the dopaminergic structures related to addiction, nor does it improve performance by alleviating any symptoms of withdrawal"
     
  3. ^ a b American Psychiatric Association (2013年). “Substance-Related and Addictive Disorders”. American Psychiatric Publishing. pp. 1–2. 2015年7月10日閲覧。 “Substance use disorder in DSM-5 combines the DSM-IV categories of substance abuse and substance dependence into a single disorder measured on a continuum from mild to severe. ... Additionally, the diagnosis of dependence caused much confusion. Most people link dependence with "addiction" when in fact dependence can be a normal body response to a substance. ... DSM-5 will not include caffeine use disorder, although research shows that as little as two to three cups of coffee can trigger a withdrawal effect marked by tiredness or sleepiness. There is sufficient evidence to support this as a condition, however it is not yet clear to what extent it is a clinically significant disorder.”
  4. ^ a b Introduction to Pharmacology (third ed.). Abingdon: CRC Press. (2007). pp. 222–223. ISBN 978-1-4200-4742-4. https://books.google.com/books?id=qfrLBQAAQBAJ&pg=PA222. 
  5. ^ a b c d Juliano LM, Griffiths RR (2004). “A critical review of caffeine withdrawal: empirical validation of symptoms and signs, incidence, severity, and associated features”. Psychopharmacology (Berl.) 176 (1): 1–29. doi:10.1007/s00213-004-2000-x. PMID 15448977. オリジナルの29 January 2012時点によるアーカイブ。. http://webcitation.org/6533BsxXt. 
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  8. ^ Caffeine”. Pubchem Compound. NCBI. 2014年10月16日閲覧。 “
    Boiling Point
    178 °C (sublimes)
    Melting Point
    238 DEG C (ANHYD)”
  9. ^ Caffeine”. ChemSpider. Royal Society of Chemistry. 2014年10月16日閲覧。 “Experimental Melting Point:
    234–236 °C Alfa Aesar
    237 °C Oxford University Chemical Safety Data
    238 °C LKT Labs [C0221]
    237 °C Jean-Claude Bradley Open Melting Point Dataset 14937
    238 °C Jean-Claude Bradley Open Melting Point Dataset 17008, 17229, 22105, 27892, 27893, 27894, 27895
    235.25 °C Jean-Claude Bradley Open Melting Point Dataset 27892, 27893, 27894, 27895
    236 °C Jean-Claude Bradley Open Melting Point Dataset 27892, 27893, 27894, 27895
    235 °C Jean-Claude Bradley Open Melting Point Dataset 6603
    234–236 °C Alfa Aesar A10431, 39214
    Experimental Boiling Point:
    178 °C (Sublimes) Alfa Aesar
    178 °C (Sublimes) Alfa Aesar 39214”
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参考文献編集

関連項目編集

  • テオフィリン - カフェインと構造が似ており、カフェインと同じくCYP1A2によって代謝される。

外部リンク編集