Cafeína: Fisiologia, Efeitos no Desempenho e Implicações para a Saúde

Cafeína: Fisiologia, Efeitos no Desempenho e Implicações para a Saúde

Introdução

A cafeína, um alcaloide pertencente à classe das metilxantinas, é sintetizada exclusivamente por plantas e encontrada naturalmente em mais de 63 espécies (1). As principais fontes dietéticas são grãos de café, folhas de chá, sementes de cacau e nozes-de-cola (19). É considerada a bebida psicoativa mais consumida no mundo (1). Na Europa, a ingestão média diária varia de 37-319 mg/dia, enquanto no Brasil é de aproximadamente 115 mg/dia (1).

Fisiologia e Metabolismo da Cafeína

Absorção e Distribuição

A cafeína é absorvida pelo trato gastrointestinal, com a maior parte (aproximadamente 80%) no intestino delgado e uma menor parte (aproximadamente 20%) no estômago (1, 2, 5, 20). Ela é detectada na corrente sanguínea de 15 a 45 minutos após o consumo, atingindo seu pico de concentração após 1 hora (4). Uma vez no sangue, a cafeína é distribuída para todos os tecidos corporais, atravessando facilmente a barreira hematoencefálica e a barreira placentária (1).

Metabolismo e Excreção

A cafeína é metabolizada no fígado pelo sistema de enzimas P450, produzindo uma gama de metabólitos, incluindo dimetilxantina, monometilxantina e ácido úrico (1, 2, 5, 20). Sua meia-vida gira em torno de 2,5 – 4,5 horas, mas pode chegar a até 10 horas em determinados indivíduos (1, 2, 3, 4, 15, 19, 20). A cafeína e seus metabólitos são excretados pelos rins (1, 2, 3, 4, 15, 19, 20). O método de avaliação da cafeína pela urina é considerado ineficaz, pois menos de 6% da cafeína é excretada sem modificações (5).

Biodisponibilidade e Fatores de Variação

Considera-se que a biodisponibilidade da cafeína seja total, ou seja, toda a cafeína ingerida é completamente absorvida pelo sistema digestivo (1). No entanto, a velocidade de absorção pode ser alterada por fatores como características individuais, a fonte da cafeína e a ingestão concomitante de outros alimentos (1).

Genética e Resposta Individual

A resposta ao consumo de cafeína pode ser determinada geneticamente (6), e os efeitos da cafeína não são uniformes em todos os usuários (16).

Fontes e Dosagem de Cafeína

Principais Fontes de Cafeína (1)

Cafés instantâneos podem gerar maiores desconfortos abdominais.

Recomendações de Dosagem

• Adultos: A dosagem mais aceita nos estudos para melhora do desempenho gira em torno de 3 a 6 mg/kg de peso, administrada 60 minutos antes do exercício (4, 7, 8, 15). Diversos estudos encontraram um platô em doses maiores que 6 mg/kg de cafeína, podendo haver uma queda no desempenho quando utilizados valores maiores (7, 10), embora isso não seja unanimidade (15). Alguns estudos sugerem que para alguns indivíduos, doses entre 6-9 mg/kg podem ser mais eficazes, pois doses menores atuam principalmente no SNC, enquanto doses maiores podem induzir efeitos periféricos (15). No entanto, é fundamental destacar que doses menores já geram efeitos, e o aumento da dosagem deve ser baseado na tolerância individual e no tipo de exercício físico (15).
• Adultos (Autoridades de Saúde): A Autoridade Europeia para a Segurança dos Alimentos (AESA) recomenda que adultos limitem a ingestão em 400 mg/dia (21). Países como Dinamarca, Portugal, Reino Unido, Canadá e EUA recomendam limitar o consumo diário de cafeína a 300-400 mg/dia (17).
• Gestantes: A dose máxima recomendada é de 300 mg/dia devido à preocupação de que o excesso poderia levar a um aborto espontâneo ou baixo peso ao nascer (1, 5, 21). A AESA recomenda 200 mg/dia para gestantes (21).
• Crianças e Adolescentes: A dose diária deve ser de até 2,5 a 3 mg/kg de peso corporal (1, 21).

Outras Indicações de Uso

• Recomendada em esportes de duração > 1 minuto (21).
• Em doses de até 3 mg/kg, a cafeína pode ser administrada antes e durante o exercício (durante o exercício, a cafeína deve ser administrada com carboidratos) (21).
• Para diminuir a resistência à cafeína, é recomendado interromper o uso 7 dias antes da competição, retornando no dia (21).
• A dose letal de cafeína é estimada em ±140 mg/kg/dia ou 10g (1, 4).

Efeitos da Cafeína no Organismo

A cafeína atua em diversos sistemas fisiológicos, com implicações tanto benéficas quanto adversas.

Efeitos Cognitivos e no Humor

Há um considerável corpo de literatura sugerindo que alimentos que contêm cafeína naturalmente oferecem benefícios relacionados à cognição e ao desempenho mental, como atenção, habilidades psicomotoras e memória (5, 19). Em relação ao humor e à cognição, tanto o chá quanto o café obtiveram os mesmos efeitos (5).

A estrutura da cafeína é similar à adenosina, e ela funciona através do antagonismo não seletivo dos receptores de adenosina, A1 e A2A, causando sua inibição (1, 6, 18). A adenosina é um inibidor da atividade neuronal no sistema nervoso, e seus receptores estão envolvidos na antinocicepção, de modo que inibi-los pode levar à excitação, concentração e vigilância (6). O mecanismo proposto é que a cafeína inibe a ligação dos ligantes nos receptores de adenosina e benzodiazepina na membrana cerebral, neurotransmissores conhecidos por diminuir a atividade cerebral (3, 5, 11).

A concentração de cafeína no plasma e no cérebro após 2-3 xícaras de café é de 100 µmol/L, o suficiente para produzir um bloqueio importante do receptor de adenosina e um grau leve de inibição da fosfodiesterase (18). O consumo de cafeína também gera mudanças em diversos outros neurotransmissores, incluindo noradrenalina, dopamina, serotonina, acetilcolina, glutamato e GABA (Gamma-aminobutyric acid) (1, 5, 11). Estudos também mostraram que a exposição à cafeína é capaz de aumentar as concentrações de glutamato, além de modular receptores e transportadores glutamatérgicos (11).

Uma revisão encontrou que 14 de 16 estudos demonstraram benefícios relacionados ao consumo de cafeína com tempo de reação, estado de alerta, melhora no humor e menor percepção de fadiga (5). Estudos mostram que o uso crônico de cafeína foi capaz de atenuar certas doenças neurológicas através da modulação de vias dopaminérgicas (11). Além disso, a cafeína foi capaz de proteger contra a perda neuronal dopaminérgica (11), sugerindo que pode ter efeitos terapêuticos contra doenças neurodegenerativas como o Parkinson e o Alzheimer (1, 11).

Como o pico plasmático da cafeína acontece “rápido”, seus efeitos cognitivos são esperados no curto prazo também (5). Contrariando o esperado, usuários habituais de cafeína demonstraram efeitos no humor superiores aos usuários não habituais (5). Foi demonstrado que consumidores habituais apenas desenvolvem tolerância ao efeito da sede induzido pela cafeína (5). Não foi encontrado um efeito dose-resposta, sendo a primeira dose o limite máximo, e a segunda dose só fez efeito 8h depois (5). Foi visto que 12,5 mg de cafeína já foi capaz de mostrar resultados (5). O consumo de cafeína em doses de 150-200 mg/dia foi capaz de melhorar o humor e diminuir tanto o risco de depressão quanto de suicídio (6).

Memória e Neuroproteção

Foram observados efeitos agudos da cafeína na memória, porém de forma menos consistente. Entretanto, os efeitos crônicos da ingestão de cafeína na memória parecem positivos (1). A cafeína utilizada em conjunto com o tratamento de TDAH (Transtorno do Déficit de Atenção com Hiperatividade) e depressão foi benéfica (algo em torno de 6 xícaras por dia) (11). Possivelmente, esse efeito se deve à modulação do sistema dopaminérgico (11). Além disso, seu efeito na atividade GABAérgica pode influenciar também em doenças como a epilepsia e em episódios convulsivos. Contudo, é recomendado um acompanhamento cuidadoso do uso da cafeína em pacientes com desordens psiquiátricas. O consumo excessivo pode gerar quadros de psicose e ansiedade (11).

Efeitos Musculares e Desempenho Físico

No tecido muscular, a cafeína gera o aumento da contratilidade, resultando em uma melhora da atividade motora (16). Esse efeito estaria relacionado à capacidade da cafeína em aumentar a liberação de íons de cálcio mediante estímulos neuromusculares, aumentando a saída de cálcio do retículo sarcoplasmático e reduzindo sua captação, ocasionando uma maior produção de óxido nítrico (15, 16). Além disso, a cafeína exacerba a excitabilidade dos motoneurônios, facilitando o recrutamento das unidades motoras (20).

A ISSN se refere à cafeína como uma substância ergogênica, tanto para exercícios aeróbios quanto para os anaeróbios, enquanto a ADA, DC e o ACSM ressaltam que o maior efeito da cafeína é na redução da percepção de fadiga (16). No desempenho, os efeitos da cafeína são atribuídos à sua ação direta no SNC, melhorando o estado de alerta e o tempo de reação, além de diminuir a percepção de esforço e a dor (15). Ela também mostrou benefícios em atividades de sprints, aumentando o desempenho de atletas aeróbios (14).

Foi visto que, quando utilizadas dosagens corretas, a cafeína é capaz de promover entre 1 e 8% de ganho no desempenho em exercícios aeróbios e exercícios com alta demanda glicolítica (15). Em alguns estudos, foi encontrada uma melhora de até 12% no desempenho, principalmente em exercícios de endurance (5). Já foram relatados benefícios na contração muscular via mudança nas concentrações de sódio, cálcio e potássio, melhorando a força contrátil (5, 8, 13). Além de um aumento na tolerância à fadiga e resistência à dor, via produção de catecolaminas no plasma e na inibição de receptores de adenosina (1, 5, 8, 13). Poucas evidências respaldam a hipótese original de que os efeitos ergogênicos da cafeína eram causados pela melhora na oxidação de gordura (8).

Alguns estudos mostraram que o uso de cafeína entre 3-9 mg/kg, tomados entre 30 e 90 minutos antes do treino, pode poupar o uso de carboidratos e do glicogênio muscular durante o exercício, aumentando assim o desempenho, principalmente em exercícios que utilizam a via aeróbia (14). Consumidores habituados à cafeína tendem a sentir menos efeitos ergogênicos (14), por isso, a abstenção da cafeína nos dias anteriores a eventos esportivos pode ser benéfica para maximizar a performance (3). Seus benefícios se aplicam a uma grande gama de esportes, que podem variar entre 1 e 60 minutos, além de abrangerem esportes de endurance e ultra endurance (8, 13). No entanto, parece ter efeitos mínimos em esportes com duração menor do que 30 segundos (8, 13).

Nível de Treinamento

Hipoteticamente, a melhora do desempenho mediada pela cafeína é maior em indivíduos treinados do que nos não-treinados, pois os indivíduos treinados apresentam um potencial de ação neuromuscular aumentado (15). Porém, indivíduos treinados apresentam uma maior quantidade de receptores de adenosina A2a do que os não treinados, evidência que corrobora que indivíduos treinados precisam de mais cafeína para obter o mesmo efeito no desempenho (15).

Exercícios de Resistência

Diversos estudos demonstram uma melhora da capacidade de resistência após a ingestão de cafeína em doses de 3-9 mg/kg de peso corporal. Mais recentemente, doses menores, entre 1-3 mg/kg, já observaram efeitos positivos (19). Em exercícios a 85% VO2max, observam-se 10-20% de melhoria no tempo até a exaustão (19). Na maioria desses estudos, a cafeína também diminui a percepção de esforço no exercício (19). Nos últimos anos, tornou-se claro que os efeitos da cafeína se devem às suas propriedades estimulantes, e não à sua ação na oxidação de gordura/carboidratos (19). De modo geral, parece que a ingestão de 5-6 g/kg de cafeína consumida antes ou durante o treino pode melhorar a capacidade motora e o desempenho cognitivo (19).

Exercício Máximo

Em geral, a cafeína parece melhorar o desempenho durante o exercício próximo a 100% VO2max com duração aproximada de 5 minutos. O mecanismo dessa melhora ainda é desconhecido, mas foi sugerido que isso é um efeito da cafeína sobre as vias neuromusculares que facilitam o recrutamento das fibras musculares ou aumentam o número de fibras recrutadas (19). A cafeína parece não ter efeito positivo no desempenho em tiro de velocidade. Entretanto, devido ao número limitado de estudos, essa conclusão ainda não é definitiva (19).

Mecanismo de Ação na Lipólise / Oxidação Lipídica

O mecanismo pelo qual a cafeína influencia a via de oxidação de lipídios envolve o antagonismo de receptores de adenosina (bloqueia a ligação da adenosina com seu receptor, liberando sinais de adrenalina), resultando na inibição da enzima fosfodiesterase, responsável pela clivagem de cAMP e AMP, intermediário essencial na cascata de sinalização da lipólise (4).

Além disso, a cafeína estimula a liberação de adrenalina, que age como antagonista dos receptores de adenina nos adipócitos, ativando a lípase hormônio-sensível, promovendo a lipólise, que libera ácidos graxos na circulação (não significa oxidação) (13). Outro mecanismo é através da estimulação do SNS (Sistema Nervoso Simpático), resultando em um aumento da secreção de hormônios e neurotransmissores estimuladores da lipólise, como a epinefrina e norepinefrina, ocasionando o aumento da estimulação de receptores beta-adrenérgicos e, por consequência, liberação de Ácidos Graxos (AG) do tecido adiposo para a circulação periférica (4, 5).

A cafeína exibe um efeito poupador de glicogênio, estimulando a utilização de ácidos graxos (15). É capaz de modular negativamente o quociente respiratório, sinalizando um aumento na oxidação de gorduras 2 horas após a ingestão (4). Essa ação favorece a manutenção do glicogênio muscular (15). A cafeína também foi capaz de suprimir a diferenciação de adipócitos e modular negativamente a expressão de fatores de transcrição como C/EBPα e PPAR-γ, que regulam positivamente a adipogênese, revelando um papel na inibição da adipogênese (4).

Efeitos no Sistema Imune

A cafeína atua em diversos componentes do sistema imune, estimulando vias anti-inflamatórias (12). A ingestão de cafeína é capaz de diminuir a quimiotaxia de neutrófilos e monócitos, tendo um papel importante na modulação da inflamação (12). Além disso, a cafeína é capaz de potencializar a liberação de citocinas anti-inflamatórias, incluindo a IL-10, e inibir a liberação de citocinas pró-inflamatórias, incluindo TNF-α, IL-2 e IFN-γ, desempenhando um papel central na iniciação e na propagação de doenças autoimunes (12). A ingestão de cafeína também pode gerar alterações na função das células B e na supressão da produção de anticorpos (12).

Cafeína e Saúde Geral

O consumo de cafeína foi associado a um menor risco de câncer, diabetes, doenças cardiovasculares e doença de Parkinson (6). No entanto, há um aumento no risco de aborto (6). A cafeína está relacionada à enxaqueca, podendo seu uso ser tanto benéfico quanto prejudicial (6).

Efeitos Adversos e Interações

Efeitos Colaterais

A cafeína pode gerar efeitos adversos em alguns indivíduos, como ansiedade, taquicardia, insônia, agitação, dor de cabeça, tontura, tremores, náuseas, vômitos, dores abdominais, convulsões, rigidez muscular, alterações no estado de consciência e arritmia (1, 7, 8, 19). Os sintomas descritos são comuns quando ocorre uma ingestão acima de 500-600 mg/dia de cafeína (16). Pessoas que consomem cafeína de forma crônica tendem a sentir menos efeitos colaterais (1, 6). Ingestões extremamente elevadas de cafeína foram associadas a úlcera péptica, convulsão, coma e até a morte (19).

Sono

O consumo de 400 mg de cafeína 6 horas antes de dormir foi capaz de prejudicar o sono quando comparado ao placebo (15). É importante considerar sua meia-vida, que pode chegar a 7 horas (15).

Hidratação

Apesar de muito se falar sobre o efeito diurético da cafeína, há poucos estudos em humanos que mostrem um impacto significativo na hidratação. Doses entre 1,4 a 6 mg/kg de peso não causaram efeitos adversos na hidratação (5). Doses acima desse valor podem causar efeitos adversos relacionados à desidratação (21). A preocupação com o consumo de cafeína antes do treino e um possível aumento na desidratação foi refutada por diversos estudos (14). A diurese induzida pela cafeína não parece influenciar a regulação da temperatura corporal durante o exercício (8). Bebidas cafeinadas como chá-preto não afetam negativamente a hidratação, não mostrando diferenças significantes no peso corporal, volume de urina, gravidade específica da urina, creatinina e osmolaridade (2, 5). Seu efeito na desidratação é clinicamente insignificante (18, 19). O mecanismo para essa possível alteração no balanço hídrico ocorre devido ao bloqueio do receptor de adenosina, que gera o efeito diurético, reduzindo a reabsorção tubular proximal de sódio (18).

Tolerância e Consumo Crônico

Estudos em animais demonstram que o consumo crônico de cafeína é capaz de gerar adaptações neurais relacionadas aos receptores de adenosina (15). Essas adaptações aumentam o número de sítios de ligação relacionados aos receptores de adenosina, aumentando assim a tolerância à ação da cafeína (15). Isso tem sido corroborado em estudos humanos, onde atletas habituados à cafeína apresentam uma menor elevação do desempenho quando comparados aos não habituados (15). No entanto, outros estudos encontraram que, por mais que usuários habituais de cafeína possam apresentar respostas metabólicas acentuadamente diferentes à cafeína, as melhoras no desempenho alcançadas com seu uso continuam similares (19). Em um estudo, a abstinência de cafeína por 2-4 dias não teve consequência no efeito da cafeína sobre o desempenho observado (19). Um estudo demonstrou melhoras similares no exercício alcançadas por consumidores habituais de cafeína, independentemente de um período de abstinência de 4 dias. Assim, parece razoável concluir que o balanço de evidências sugere que é desnecessário praticar a abstinência de cafeína para conseguir um efeito melhor a partir dela (19).

Abstinência

Em quase todos os estudos, foram vistos efeitos da retirada da cafeína (15). Geralmente, esses efeitos são mais comuns entre 12-48 horas após o fim do consumo (15). Dentre os sintomas mais comuns, temos:

• Dor de cabeça (15)
• Sonolência / cansaço (15)
• Depressão e irritabilidade (15)
• Náuseas (15)
• Diminuição do nível de alerta e da produtividade (15)

Por não ser autoadministrada por animais, não se pode afirmar que ela cause dependência/vício (18).

Interação com Medicamentos e Nutrientes

• Cálcio: Alguns estudos demonstraram que a cafeína pode reduzir a absorção de cálcio quando ingerida em conjunto com fontes do mineral (1).
• Medicamentos: O consumo habitual de cafeína aumenta a atividade hepática do citocromo P450 (CYP1A2), que interfere no metabolismo de diversos medicamentos (1). A ingestão de anticoncepcionais orais, repositores hormonais da classe dos estrógenos, antibióticos, quinolonas, antimicóticos, antipsicóticos e estimulantes beta-adrenérgicos como a epinefrina podem sofrer alterações se consumidos junto à cafeína, aumentando sua meia-vida e reduzindo a eliminação de ambos, e com isso, potencializar seus efeitos e riscos de reações adversas (1). Por outro lado, a cafeína também pode aumentar a eficácia de alguns medicamentos analgésicos, como a aspirina e o paracetamol, sendo frequentemente utilizados em conjunto (1).

Uso Farmacológico

Existem poucos usos clínicos para a cafeína (18). Ela é utilizada junto ao ácido acetilsalicílico em algumas formulações para o tratamento de cefaleias e outras dores, e em conjunto com a ergotamina em formulações para enxaqueca (18). Outro uso indicado é no tratamento da apneia da prematuridade, no qual a cafeína age como um estimulante respiratório (18).

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