咖啡因用量对利尿作用的影响

咖啡因用量对利尿作用的影响

【立题依据】

该题目研究背景：

英国伦敦大学国王学院营养学家卡里·鲁克斯顿总结47项前人研究后发现，茶、咖啡以及可可等富含咖啡因的饮料对促进人们心理机能具有积极作用。它可以增强人们的敏锐度和幸福感，还能提高短期记忆力。先前研究显示，这些饮料中所含的抗氧化剂与类黄酮有助预防心脏病并能降低患癌症风险。咖啡因是中枢神经系统的兴奋药，在细胞水平上主要有四种作用机制：①作为细胞肌浆网理阿诺碱受体（ryanodine receptor）的激动剂，能引发对ryanodine 敏感的钙库释放，从而促使肌浆网释放钙离子，增加细胞内的钙离子浓度，同时增强肌纤维对钙离子的敏感性；②抑制磷酸二酯酶，使组织及肌肉内环磷腺苷（cAMP）的浓度升高；③具有氨基丁酸受体拮抗作用；④中枢腺苷受体（A）拮抗剂。另外，咖啡因对腺苷受体的作用会导致对其他神经递质的继发性效应，如去甲肾上腺素、多巴胺；3羟色胺、乙酰胆碱与谷氨酸[1]。咖啡因的利尿机制如下：人体脑部的下视丘会制造ADH(抗利尿激素/血管加压素)，并将之储存於脑下垂体后叶，并

由脑下垂体后叶释放ADH，ADH(抗利尿激素/血管加压素)会增加肾小管与集尿管对于水分的再吸收作用，在肾小管与集尿管里有ADH的受器，当受器接收到脑垂体后叶释放的ADH时，肾小管和集尿管的再吸收作用就会增强，而咖啡因在这机制中扮演的角色就是“侠盗罗宾汉”，它在受器接收ADH前,就把ADH从中抢走(和ADH结合)，使得肾部的ADH受器无法与ADH结合，得不到ADH，则肾小管和集尿管的“再吸收作用”就不会增强，因此尿液量变多[2]!正常情况下，尿生成的过

程主要包括肾小球的滤过、肾小管的重吸收和滤过作用[3]，本实验采用急性实验的方法，通过改变咖啡因的浓度从而观察家兔的血压变化和尿生成量。诸多资料显示咖啡因对人体机能具有一定的影响，本实验的目的探讨一下咖啡因用量多少对尿生成影响，从而考虑能否成为临床应用利尿剂。

研究目的与意义：

咖啡因是一种黄嘌呤生物碱化合物，是一种中枢神经兴奋剂咖啡因由于有刺激中枢神经和肌肉的作用，所以可以提振精神、增进思考与记忆，恢复肌肉的疲劳。作用在心血管系统可提高心脏机能，使血管舒张，促进血液循环。对于肠胃

系统它可以帮助消化与帮助脂肪的分解。咖啡具利尿作用，可提高排尿量，因而使上厕所次数增加。本实验的目的是为了探讨咖啡因利尿作用的机理，以及咖啡因用量对尿生成的影响，从而考虑它的临床应用，具有非常重要的意义。

【研究内容与方法】

实验对象与分组

实验动物：家兔；体重均为1.8kg左右；健康状态良好。

分组：实验中将三只兔子分别标记为A、B、C，并分别进行实验。

实验器材与药品

实验器材：兔台兔手术器械一套、手术、棉线、生物信号采集系统、压力感受器、保护电极、受滴器、动脉插管、输尿管插管。

实验药品：25%的乌拉坦溶液；生理盐水；三种不同浓度的咖啡因溶液；肝素。

实验步骤和方法

①取家兔，常规麻醉、固定，进行颈部手术、颈总动脉插管术接通计算机压力传感器通道记录血压。

②在下腹部耻骨联合前方剪开皮肤，沿腹白线剪开腹壁(切勿伤及其下方的膀胱)，剪口以能将膀胱拉出体外为度(勿因剪口过大暴露其他器官组织)。膀胱的正常位置是在输尿管腹面，当轻轻拉出井翻转膀胱时，输尿管则位于膀胱的前方。仔细辨认并分离一侧输尿管，进行输尿管插管手术引流尿液。

③安装好受滴装置，接通计算机输入通道并记录正常尿滴(滴／1min)。

④调节血压通道与记录尿滴通道的扫描速度一致，同时记录正常血压与尿量。

⑤实验观察观察分别在三只家兔体内注入三种不同浓度咖啡因后，家兔的血压变化以及尿量的变化。

观察指标和项目

①向家兔A体内注入低浓度的咖啡因，观察家兔的血压变化及尿量变化；

②向家兔B体内注入中等浓度的咖啡因，观察家兔的血压变化及尿量变化；

③向家兔C体内注入高浓度的咖啡因，观察家兔的血压变化及尿量变化。

【预期结果及讨论分析】

咖啡因之所以能引起血压的增高是因为咖啡因中含有甲基黄嘌啉，这种物质能够使血压持续增高。而咖啡因引起尿量增加的原因是，人体脑部的下视丘会制造ADH(抗利尿激素/血管加压素)，并将之储存於脑下垂体后叶，并由脑下垂体後叶释放ADH，ADH(抗利尿激素/血管加压素)会增加肾小管与集尿管对於水分的再吸收作用，在肾小管与集尿管里有ADH的受器，当受器接收到脑垂体後叶释放的ADH时，肾小管和集尿管的再吸收作用就会增强，而咖啡因在这机制中扮演的角色就是“侠盗罗宾汉”，它在受器接收ADH前,就把ADH从中抢走(和ADH结合)，使得肾部的ADH受器无法与ADH结合，得不到ADH，则肾小管和集尿管的“再吸收作用”就不会增强，因此尿液量变多。

【实验结论】

从实验中我们可以看出，咖啡因具有利尿作用，但是这种利尿效应并不明显，且当咖啡因用量大到一定程度时不利于神经肌肉的稳定性，实验中C组家兔出现肌肉抽搐现象，所以咖啡因不适合作为临床利尿剂。这是因为咖啡因主要是中枢兴奋药，其利尿作用不及茶碱和可可豆碱。而且随着咖啡因浓度的加大不利于神经肌肉的稳定性，大剂量或长期使用也会对人体造成损害，特别是它也有成瘾性，一旦停用会出现精神萎顿、浑身困乏疲软等各种戒断症状，虽然其成瘾性较弱，戒断症状也不十分严重．但由于药物的耐受性而导致用药量不断增加时，咖啡因就不仅作用于大脑皮层，还能直接兴奋延髓，引起阵发性惊厥和骨骼震颤，损害肝、胃、肾等重要内脏器官，诱发呼吸道炎症、

妇女乳腺瘤等疾病，甚至导致吸食者下一代智能低下，肢体畸形。

【参考文献】

[1]陈莹，魏尔清.中枢兴奋药的咖啡因的再评价[J].国外医学.生理、病理科学与临床分册，1997，17（4）：375-378.

[2] 茶与咖啡之所以能够利尿是因为咖啡因的缘故；[OL]2008年.

[3]尿的生成与排出；[M]朱大年；生理学；第七版；人民卫生出版社；2010年；212-228.