Come cullare il tuo cervello, tra una spinta di caffè e una carezza di cioccolato

L'ansia è uno degli effetti collaterali abbastanza frequenti per chi beve uno o al massimo due caffè al giorno [1]. Per costoro, bere caffè e svolgere compiti che richiedono attenzione può risultare altamente stressante [2-3]. Tutto questo, perchè teobromina e flavanoli, o loro metaboliti, presenti nel caffè potrebbero plausibilmente influenzare l’ansia legandosi ai recettori dell'adenosina [3-5]. Di converso, uno studio ha rilevato che consumando cioccolato con 500 mg di cacao aumenta notevolmente la calma; tuttavia, una maggiore sensazione di calma non si è verificata dopo una sola somministrazione di cacao, ma solo dopo 30 giorni di assunzione di cacao [6], plausibilmente a causa del up-regulation del recettore [7].
Entriamo nei dettagli dell’azione congiunta di cacao e caffè sul cervello. Ebbene, la caffeina, attraversando la barriera emato-encefalica, esercita effetti sul sistema nervoso centrale (SNC) e si lega agli stessi recettori dell'adenosina [8]. I flavonoidi dietetici sono meno studiati, ma alcuni studi suggeriscono che i polifenoli possono attraversare la barriera emato-encefalica e accumularsi in tutto il cervello [9] e agire sulle reti neurali o gliali ed aumentare il flusso sanguigno cerebrale [10]. Uno studio sull'uomo ha mostrato un aumento del flusso ematico cerebrale 2-4 ore dopo aver consumato flavanoli di cacao ed uno studio successivo ha riscontrato un aumento simile anche nelle persone anziane [11-12]. È noto che un flusso adeguato di sangue nel cervello è richiesto per le normali prestazioni cognitive [13], ma gli aumenti del flusso sanguigno indotti dagli alimenti non sempre producono miglioramenti nelle prestazioni cognitive [14]. E' necessario un adeguato flusso sanguigno alle vie neurali correlati alla cognizione, ma le prestazioni cognitive sembrano dipendere anche da una serie di neurotrasmettitori eccitatori ed inibitori (ad esempio, acido gamma-aminobutirrico e glutammato), neuromodulatori (ad esempio, dopamina e norepinefrina) e neuropeptidi (ad es. Colecistochinina, fattore di rilascio di corticotropina, galanina) [15]. Ad esempio, la caffeina può ridurre il flusso ematico cerebrale complessivo e regionale [16-17], tuttavia le prestazioni cognitive sono spesso migliorate dopo che la caffeina è stata consumata. Pertanto, è plausibile che l’aumento delle prestazioni cognitive non siano spiegato esclusivamente dai cambiamenti del flusso sanguigno. I neuroni del cervello usano il glucosio per produrre energia e gli effetti potrebbero derivare da azioni sul glucosio o sulla sua regolazione [18]. Sia la caffeina che i flavonoidi alimentari possono alterare la regolazione del glucosio [19-20]; di conseguenza, i miglioramenti nel flusso sanguigno potrebbero essere stati contrastati da alterazioni nella regolazione del glucosio. L'aumento del rilascio di dopamina nella corteccia frontale, prefrontale e mediale viene ipotizzato il meccanismo tramite il quale avviene la disattivazione  della rete in modalità predefinita ed è noto per svolgere un ruolo nell'elaborazione dell’attenzione [21-22]. La caffeina contrasta gli effetti dell’adenosina a livello dei recettori nei gangli della base. Precisiamo che l’effetto dell’’adenosina su questi recettori è quello di indurre il sonno. Mentre, la caffeina, inibendo il legame dell’adenosina al recettore, ci fa restare svegli [22-23]. Altro effetto della caffeina è quello di far aumentare la dopamina nel nucleo accumbens e di stimolare, quindi, la motivazione e la sensazione di energia [24]. Nei sedentari il consumo del caffè può avere effetti paradossali, poiché, avendo un metabolismo più lento della caffeina, mostrano anche un maggiore aumento di affaticamento fisico 2 ore dopo l’assunzione di caffeina. Va notato che l'attività motoria non è necessaria per indurre sensazioni di stanchezza fisica. In effetti, studi recenti dimostrano che anche l’essere sedentari per lunghi periodi può contribuire a provare affaticamento [25]. Questo effetto può essere esacerbato dal lavoro cognitivo che coinvolge l'attenzione indotto dal consumo di caffè.Uno studio crossover randomizzato e in doppio cieco è stato condotto con quattro bevande liofilizzate da 473 millilitri: cacao, cacao caffeinato (70 milligrammi di caffeina totale), placebo (bevanda aromatizzata e colorata) e controllo (placebo più 66 milligrammi di caffeina). I partecipanti (n = 24) erano bassi consumatori di polifenoli senza elevati livelli di energia. Prima e tre volte dopo il consumo di queste bevande, i soggetti dello studio dovevano svolgere compiti cognitivi, ed erano esaminati circa l'umore e l'attenzione (come la sottrazione seriale di 3 e 7, l'attività di prestazione continua e quella di svolgere due compiti contemporaneamente) con 10 minuti di interruzione dopo aver assunto la bevanda. La procedura è stata ripetuta con ciascuna bevanda per ciascun partecipante ad almeno 48 ore di distanza e ± 30 minuti alla stessa ora del giorno.
Rispetto al placebo, il cacao ha ridotto progressivamente gli errori di falso allarme nel tempo con 0,92, 1,44 e 2,35 meno falsi allarmi in media 22-48, 60-86 e 98-124 min post-consumo (η2 = 0,08, p = 0,019). La bevanda contenente cacao e caffeina ha: attenuato gli effetti ansiogeni provocati dai test cognitivi trovati dopo aver bevuto solo caffeina (η2 = 0,064, p = 0,038) e (ii) maggiore accuratezza (η2 = 0,085, p = 0,01) e ridotto gli errori di omissione (η2 = 0,077, p = 0,016) rispetto al solo cacao.
Gli autori dello studio concludono che il cacao può ridurre acutamente gli errori associati all'attenzione in assenza di cambiamenti nella motivazione percepita per svolgere compiti cognitivi o sensazione di energia e stanchezza. La caffeina può migliorare gli aspetti dell'attenzione mentre aggiungere il cacao in polvere può attenuare gli effetti ansiogeni provocati dall'assunzione di sola caffeina.

Note

* “Processi molto importanti per la regolazione dell’espressione genica e quindi dell’attività cellulare. Un segnale di tipo chimico, per poter essere ricevuto da una cellula, necessita dell’esistenza di un recettore presente sulla membrana della cellula destinataria del segnale. Tale recettore è costituito da una proteina espressa dal genoma della cellula, e la quantità di molecole di questa proteina esposta verso l’ambiente extracellulare influenza la sensibilità della cellula al segnale. La up-regulation si ha quando si innesca un progressivo incremento dei recettori di membrana…” (http://www.treccani.it)

Bibliografia

1 . Alsene K, Deckert J, Sand P, de Wit H. Association between A2a receptor gene polymorphisms and caffeine-induced anxiety. Neuropsychopharmacology. 2003;28:1694–702.

2 . Maridakis V, Herring MP, O’Connor P. Sensitivity to change in cognitive performance and mood measures of energy and fatigue in response to differing doses of caffeine or breakfast. Int J Neurosci. 2009;119:975–94.

3 . Rogers PJ, Hohoff C, Heatherley SV, Mullings EL, Maxfield PJ, Evershed RP, et al. Association of the anxiogenic and alerting effects of caffeine with ADORA2A and ADORA1 polymorphisms and habitual level of caffeine consumption. Neuropsychopharmacology. 2010;35:1973–83.

4 . Alexander SPH. Flavonoids as antagonists at A1 adenosine receptors. Phytother Res. 2006;20:1009–12.

5 . Bouayed J. Polyphenols: A potential new strategy for the prevention and treatment of anxiety and depression. Curr. Nutr. Food Sci. 2010;6:13–8.

6 . Pase MP, Scholey AB, Pipingas A, Kras M, Nolidin K, Gibbs A, et al. Cocoa polyphenols enhance positive mood states but not cognitive performance: a randomized, placebo-controlled trial. J Psychopharmacol (Oxf). 2013;27:451–8.

7 . Shi D, Daly JW. Chronic effects of xanthines on levels of central receptors in mice. Cell Mol Neurobiol. 1999;19:719–32.

8 . Nehlig A, Daval J-L, Debry G. Caffeine and the central nervous system: mechanisms of action, biochemical, metabolic and psychostimulant effects. Brain Res Rev. 1992;17:139–70.

9 . Schaffer S, Halliwell B. Do polyphenols enter the brain and does it matter? Some theoretical and practical considerations. Genes Nutr. 2012;7:99–109.

10 . Spencer JPE. Beyond antioxidants: the cellular and molecular interactions of flavonoids and how these underpin their actions on the brain. Proc Nutr Soc. 2010;69:244.

11 . Francis ST, Head K, Morris PG, Macdonald IA. The effect of flavanol-rich cocoa on the fMRI response to a cognitive task in healthy young people. J Cardiovasc Pharmacol. 2006;47:S215–20.

12 . Sorond FA, Lipsitz LA, Hollenberg NK, Fisher ND. Cerebral blood flow response to flavanol-rich cocoa in healthy elderly humans. Neuropsychiatr Dis Treat. 2008;4:433.

13 . Jacobson AM, Ryan CM, Cleary PA, Waberski BH, Weinger K, Musen G, et al. Biomedical risk factors for decreased cognitive functioning in type 1 diabetes: an 18 year follow-up of the diabetes control and complications trial (DCCT) cohort. Diabetologia. 2011;54:245–55.

14 . Kennedy DO, Wightman EL, Reay JL, Lietz G, Okello EJ, Wilde A, et al. Effects of resveratrol on cerebral blood flow variables and cognitive performance in humans: a double-blind, placebo-controlled, crossover investigation. Am J Clin Nutr. 2010;91:1590–7.

15 . Carlson NR. Physiology of Behavior. 11th ed. New York: Pearson; 2012. 

16 . Field AS, Laurienti PJ, Yen Y-F, Burdette JH, Moody DM. Dietary caffeine consumption and withdrawal: confounding variables in quantitative cerebral perfusion studies? Radiology. 2003;227:129–35.

17 . Kennedy DO, Haskell CF. Cerebral blood flow and behavioural effects of caffeine in habitual and non-habitual consumers of caffeine: a near infrared spectroscopy study. Biol Psychol. 2011;86:298–306.

18 . Riby LM. The effects of age, glucose ingestion and gluco-regulatory control on episodic memory. Age Ageing. 2004;33:483–7.

19 . Koch CE, Ganjam GK, Steger J, Legler K, Stöhr S, Schumacher D, et al. The dietary flavonoids naringenin and quercetin acutely impair glucose metabolism in rodents possibly via inhibition of hypothalamic insulin signalling. Br J Nutr. 2013;109:1040–51.

20 . Lane JD. Caffeine, glucose metabolism, and type 2 diabetes. J Caffeine Res. 2011;1:23–8.

21 . Park C-A, Kang C-K, Son Y-D, Choi E-J, Kim S-H, Oh S-T, et al. The effects of caffeine ingestion on cortical areas: functional imaging study. Magn Reson Imaging. 2014;32:366–71.

22 . Tomasi D, Volkow ND, Wang R, Telang F, Wang G-J, Chang L, et al. Dopamine transporters in striatum correlate with deactivation in the default mode network during visuospatial attention. PLoS One. 2009;4:e6102.

23 . Kaasinen V, Aalto S, Nagren K, Rinne JO. Expectation of caffeine induces dopaminergic responses in humans. Eur J Neurosci. 2004;19:2352–6.

24 . Salamone JD, Correa M, Farrar A, Mingote SM. Effort-related functions of nucleus accumbens dopamine and associated forebrain circuits. Psychopharmacology (Berl). 2007;191:461–82.

25 . Ellingson LD, Kuffel AE, Vack NJ, Cook DB. Active and sedentary behaviors influence feelings of energy and fatigue in women. Med Sci Sports Exerc. 2014;46:192–200.