Eigenschaften
Coffein führt zur Relaxation der glatten Muskulatur, und zwar vorwiegend in den Bronchien. Zudem wirkt es stimulierend aufs ZNS und den Herzmuskel und fördert in den Nieren die Diurese (Serafin 1995a). Gemäss verschiedenen Autoren kommt es zu einer Dilatation der coronaren Blutgefässe (Boothe 1995a) oder eben gerade nicht (Arnaud 1987a). Die Respirationszentren im ZNS werden durch Coffein v.a. dann stimuliert, wenn sie durch Beruhigungsmittel gehemmt worden sind (Boothe 1995a).Methylxanthine unterscheiden sich von den Stammhirnanaleptika hauptsächlich dadurch, dass sie neben der zentral erregenden Wirkungskomponente stark ausgeprägte periphere Wirkungen besitzen, die therapeutisch ausgenutzt werden. Die Wirkung auf vitale Stammhirnzentren ist aber auch in hohen Dosen sehr viel schwächer als bei Stammhirnanaleptika und reicht nicht aus, die Atem- und Kreislaufdepression bei Narkosezwischenfällen aufzuheben (Löscher 1999e).
Bei unregelmässiger Aufnahme führt Coffein auch zu einer Erhöhung des Blutdruckes, welche allerdings bei regelmässiger Aufnahme infolge Toleranzausbildung wegbleibt (Arnaud 1987a).
Wirkungsort
Coffein wirkt an der glatten Muskulatur. Bevorzugter Wirkungsort ist die glatte Muskulatur in den Bronchien (Serafin 1995a; Greene 1983a).Die zentral erregende Wirkung ist vor allem im Bereich der Grosshirnrinde ausgeprägt, erst bei höheren Dosen und parenteraler Verabreichung kommt es zu einer Stimulation des Stammhirns und damit der autonomen Zentren für Atmung und Kreislauf (Löscher 1999e). Erhöhter Blutdruck und andere kardiovaskulären Effekte werden viel eher im ZNS, als direkt in der Peripherie ausgelöst. Die Wirkung erfolgt über vagale und vasomotorische Stimulation, sowie durch direkte Stimulation der Hirnstammzentren. Kardiale Effekte werden durch direkte Stimulation des myokardialen Gewebes ausgelöst, was die Frequenz und Kraft der Kontraktionen erhöht, ohne gleichzeitig eine Dilatation der Coronargefässe herbeizuführen (Arnaud 1987a). Gemäss einer anderen Quelle kommt es jedoch zu einer Dilatation der coronaren Blutgefässe (Boothe 1995a).
Im Blutkreislaufsystem zeigt Coffein unterschiedliche Wirkung in verschiedenen Gefässen: Vasokonstriktion im Gehirn, Vasodilataion in der Peripherie und eine noch nicht genau bekannte Wirkung an den Koronargefässen (Dilatation in-vitro) (Arnaud 1987a).
Wirkungsmechanismus
Der Mechanismus, wie die Xanthine zur Relaxation der glatten Muskulatur führen, ist sehr komplex. Dieser Effekt wird durch eine Interaktion mit den beta-Rezeptoren und/oder durch die Freisetzung kleiner Kalziummengen aus den Membranen (z.B. der Skelettmuskulatur) herbeigeführt (Kelly 1978a).Die zwei am besten charakterisierten Wirkungsmechanismen der Methylxanthinderivate auf zellulärer Ebene sind die Möglichkeit, die zyklische Nukleotid-Phosphodiesterase zu hemmen, und die rezeptorvermittelte Wirkung von Adenosin zu antagonisieren. Die Wirksamkeit für die natürlich vorkommenden Methylxanthine nimmt in folgender Reihenfolge ab: Theophyllin > Coffein > Theobromin (Serafin 1995a).
Mögliche zelluläre Wirkungsmechanismen der Methylxanthine, mit physiologischer und pharmakologischer Wirkung, sind:
| 1. | Hemmung der Phosphodiesterase (welche cAMP abbaut) und somit ein Anstieg des cAMP. |
| 2. | Direkter Effekt auf die intrazelluläre Kalziumkonzentration. |
| 3. | Indirekter Effekt auf die intrazelluläre Kalziumkonzentration über die Hyperpolarisation der Zellmembran. |
| 4. | Entkopplung des intrazellulären Kalziumanstiegs in kontraktilen Muskelelementen. |
| 5. | Zentrale Antagonisierung der Adenosin-Rezeptoren (Serafin 1995a; Löscher 1999e). |
Vieles deutet darauf hin, dass die Antagonisierung der Adenosin-Rezeptoren der Effekt ist, der für die meisten pharmakologischen Wirkungen verantwortlich ist (Serafin 1995a; Greene 1983a; Boothe 1995a).
ZNS
Die Stimulation des ZNS führt zu Nervosität, Ängstlichkeit, Rastlosigkeit, Schlaflosigkeit, Tremor und Hyperästhesie (Serafin 1995a). Beim Menschen werden schnellere, klarere Gedankengänge und weniger schnelle Ermüdung und Schläfrigkeit beschrieben (Greene 1983a). Die Respirationszentren werden sensibler gegenüber CO2 (Boothe 1995a).Bei höherer Dosierung sind fokale und generalisierte Krämpfe möglich (Serafin 1995a). Stimulierende Wirkung aufs ZNS ist bei Coffein (und Theophyllin), verglichen mit anderen Methylxanthinen, besonders ausgeprägt, wobei zunächst die Rindengebiete und erst bei höherer Dosierung die Medulla oblongata, und bei toxischen Dosen das Rückenmark betroffen sind. Medulläre Wirkungen werden bei Coffein (und Theophyllin) vor allem nach parenteraler Verabreichung (Mensch 0,15 - 0,25 g) beobachtet und führen zur Stimulation des Atemzentrums, der pressorischen Kreislaufzentren und der Vaguskerne, wobei die Reizschwelle gegenüber CO2, bzw. intrazellulären H+-Ionen, herabgesetzt wird (Kraupp 1987a).
Hirngefässe
Im Gegensatz zur Wirkung im Bereich anderer Gefässgebiete, erhöhen die Methlxanthine den zerebralen Gefässwiderstand mit dosisabhängiger Abnahme der Durchblutung und des intrakraniellen Druckes. Der Effekt wird durch die adenosinantagonistische Wirkung an der glatten Muskulatur cerebraler Arteriolen erklärt. Die Wirksamkeit der Methylxanthine bei vasomotorisch bedingten Kopfschmerzen wird darauf zurückgeführt (Kraupp 1987a). Gleichzeitig mit dieser verminderten Durchblutung nimmt die cerebrale Energiemetabolisierungsrate zu, d.h. bei herabgesetzter Perfusion bleibt die Energieversorgung trotzdem konstant. Solange der durch Coffein induzierte CO2-Abfall verhindert wird, führt Coffein bei apnoeischen Neugeborenen nicht zu Veränderungen der Gehirnperfusion und gilt daher als sicheres Atemstimulans bei Neonaten. Andere Krankheiten, wie deutliche Hypoxie oder Krämpfe, sind aber vorher auszuschliessen (Nehlig 1994a).Zwerchfell
Bei normaler therapeutischer Dosierung kann Coffein die diaphragmatische Kontraktilität verbessern und dessen Ermüdung verzögern. Unklar bleibt, ob dabei die verbesserte neuromuskuläre Übertragung, oder die erhöhte muskuläre Kontraktilität von grösserer Bedeutung ist (Serafin 1995a).Nieren
Die erhöhte Nierendurchblutung und die Blockierung der tubulären Natriumionen Reabsorption führen zu einer Diurese (Löscher 1999e; Serafin 1995a; Greene 1983a; Arnaud 1987a).Beim Schaf ist eine Zunahme der Harnmenge nach i.v. 25 mg/kg bereits 1 h nach der Injektion erkennbar (Aly 1981a).
Magen
Beim Menschen fördert Coffein die Magensaftsekretion, beim Hund jedoch nicht (Casoli 1991a).Kreislauf
Der Blutdruck steigt beim Menschen infolge Coffeinverabreichung an. Dies kommt vielmehr durch die erhöhte vaskuläre Resistenz als durch den gesteigerten kardialen Output zustande, welche durch die endotheliumabhängige Kontraktion verursacht wird. Beim Hund findet diese endothelabhängige Kontraktion im Mesenterium und den coronaren und renalen Arterien statt, und ist auf eine Aktivierung der Phospholipase D zurückzuführen (Glauberg 1983a).Herz- und Skelettmuskulatur
Coffein führt zu einer Steigerung der Kontraktilität an den Herz- und Skelettmuskelfasern (Löscher 1999e). Die Herz- und Kreislaufwirkungen sind bei Coffein, verglichen mit den anderen Methylxanthinen, am schwächsten ausgebildet (Kraupp 1987a). Die Beschleunigung der Herztätigkeit (durch die beta-adrenerge Stimulation) erfolgt im Zusammenhang mit der Erhöhung des cAMP. Durch die Verabreichung von Coffein kann es zu Arrhythmien kommen (Boothe 1995a).Stoffwechsel
Die allgemeine Aktivitätserhöhung, die durch die Methylxanthine hervorgerufen wird, führt infolge des erhöhten zellulären Metabolismus und der Hyperventilation, zu einer gesteigerten Metabolisierungsrate (Nehlig 1994a).Es kann keinerlei Haftung für Ansprüche übernommen werden, die aus dieser Webseite erwachsen könnten.