第65章 詳解咖啡因

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20241222

當咖啡因被攝入後，它在胃腸道的吸收是一個較為複雜的過程。它是弱鹼性化合物，在胃的酸性環境中部分以非離子化狀態存在，這有利於其透過胃黏膜吸收，但由於胃部停留時間較短，大部分咖啡因還是在小腸被吸收。小腸具有較大的表面積和豐富的血液供應，能夠高效地吸收咖啡因。其吸收過程還受食物等因素的影響，例如進食後攝入咖啡因，胃排空時間延長，咖啡因到達小腸的時間推遲，吸收也會相應延遲。

在肝臟中，細胞色素p450酶系（cyp）是一個龐大的酶家族，cyp1a2在咖啡因代謝中起關鍵作用。cyp1a2酶是一種含亞鐵血紅素的單加氧酶，當咖啡因分子靠近該酶的活性中心時，亞鐵血紅素中的鐵原子會發生價態變化，啟用分子氧，使其與咖啡因分子發生反應。以生成副黃嘌呤為例，酶首先攻擊咖啡因分子中特定位置的甲基，透過氧化反應將甲基轉化為羥甲基，然後再經過脫水等步驟，最終去掉甲基，形成副黃嘌呤。這個過程需要消耗能量，並且受到細胞內環境如酸鹼度、離子濃度等因素的調節。

副黃嘌呤、可可鹼和茶鹼這些初級代謝產物產生後，它們的代謝途徑也各有特點。副黃嘌呤在體內可能會經過一系列的氧化反應，比如在黃嘌呤氧化酶的作用下，其分子中的某個碳原子上的氫原子被氧原子取代，生成帶有羰基的化合物。這種氧化產物可能還會在其他酶的催化下，與體內的一些小分子如谷胱甘肽等發生結合反應，改變其水溶性等性質，以便更好地排出體外。

可可鹼在代謝過程中，會在特定的酶（如n - 去甲基酶）作用下，進一步去除甲基。它的代謝產物也可能會與葡萄糖醛酸等物質結合。葡萄糖醛酸結合是體內一種常見的解毒和排洩準備機制，透過共價鍵結合，產物的極性增加，更易溶於水，從而更容易被排洩。

茶鹼同樣會經歷複雜的代謝，它可能會在細胞內的微粒體酶催化下，進行羥基化反應，在分子中引入羥基。羥基化後的產物也可能參與體內的生物轉化反應，如與硫酸根離子結合，形成硫酸酯，這種硫酸酯產物能夠透過腎臟的濾過機制更有效地排出體外。

對於腎臟排洩，血液中的代謝產物被運輸到腎臟後，首先經過腎小球的濾過膜。濾過膜就像一個篩子，允許小分子的代謝產物和其他物質透過，而阻止血液中的血細胞和大分子蛋白質等。進入腎小管的代謝產物會經歷複雜的重吸收和分泌過程。腎小管的上皮細胞具有多種轉運蛋白，這些轉運蛋白可以識別並轉運特定的物質。例如，一些轉運蛋白負責將葡萄糖等有用物質重吸收回血液，而對於咖啡因的代謝產物，根據其化學性質和身體當時的狀態，部分會被重吸收，部分會在腎小管液的流動下，最終隨尿液排出體外。

從個體差異方面講，除了cyp1a2基因多型性影響酶活性外，其他基因也可能間接影響咖啡因代謝。例如，某些基因可能影響肝臟的血液灌注、細胞內能量代謝等環節，進而影響咖啡因在肝臟中的代謝速度。而且，人體的整體生理狀態如是否患有其他疾病（如腎臟疾病影響排洩、內分泌疾病影響代謝調節）、是否服用其他藥物（某些藥物可能會與咖啡因競爭代謝酶或者影響腎臟的排洩功能）等因素，都會對咖啡因在體內的整個代謝過程產生複雜的綜合影響。

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