長期喝咖啡能改善大腦代謝

一直以來，咖啡以其強大的提神功效風靡全球，成為很多人生活中不可或缺的一部分，更被當代打工人親切地稱為“續命神器”。然而，咖啡的提神功能是否會對大腦產生影響？近日，法國的研究學者以小鼠為研究模型，探究長期攝入咖啡對於大腦中的分子及訊號通路的影響。結果顯示，習慣性咖啡因消耗會從表觀基因組、蛋白質組、代謝組學等多水平上對海馬體產生影響，從而提升認知能力，增強記憶力和學習效果。該研究發表在《臨床研究雜誌》（The Journal of Clinical Investigation）上。

研究者使用每升0.3克的口服咖啡因溶液餵養小鼠，平均消耗量為4.83±0.15毫升，確保小鼠每天攝入1.45毫克左右咖啡因，並持續2周，來模擬人類長期攝入咖啡因的通常劑量範圍（≈每天2—4杯市售咖啡）。

在該濃度的咖啡因餵養下，研究者檢測到小鼠腦內的咖啡因濃度為每升3.6±1.1微摩爾，咖啡因代謝物副黃嘌呤、可可鹼和茶鹼腦內的濃度分別為每升1.9±0.4微摩爾、1.8±0.3微摩爾和0.10±0.03微摩爾。

研究結果顯示，長期攝入咖啡因會從表觀基因組、代謝組、蛋白質組3方面改變小鼠海馬。對表觀基因組的影響，研究者發現，長期的咖啡因攝入可以顯著降低小鼠腦內的多個基因點位中組蛋白的乙醯化水平，而這些基因與各種代謝過程有著密切的聯絡，尤其是葡萄糖和脂質代謝。隨後，研究者使用基質輔助鐳射解析電離質譜成像法（MALDI-MSI）進一步評估了組蛋白乙醯化降低對海馬代謝組的影響。統計分析表明，長期攝入咖啡因導致代謝物和脂質水平大幅下降，即92%的大腦內代謝相關分子水平出現了下降趨勢，僅有8%出現升高。這意味著，咖啡因的攝入顯著改變了海馬代謝過程。為了深入瞭解慢性咖啡因攝入在蛋白質水平上的潛在影響，研究者對實驗組和對照組小鼠的背側海馬進行了MS蛋白質組學分析。與對照組相比，咖啡因導致179種蛋白質改變，其中有49種蛋白表達水平降低，130種升高。與表觀基因組學和代謝組學的結果一致，表達降低的49種蛋白質與脂質代謝以及線粒體有關。

以上3種方法表明，慢性咖啡因很大程度上導致海馬組織的代謝改變，包括蛋白質翻譯、脂質代謝和胰島素相關的代謝過程，長期攝入咖啡因確實可以改變大腦。

這些代謝上的改變，具體產生了怎樣的影響？在對這130種變化的蛋白質進行分析後，研究者發現，長期咖啡因攝入透過影響基因表達，對與海馬神經元的突觸傳遞和可塑性過程相關的蛋白質有著正表觀遺傳調節作用，甚至部分變化表現出長效影響。

具體到小鼠的表現上，研究者使用Morris水迷宮對小鼠進行為期3天的空間記憶訓練，對比咖啡因攝入情況對小鼠的記憶力和學習能力的影響。結果顯示，雖然兩組小鼠有著相似的平均游泳速度，但攝入咖啡因的小鼠組表現出更高的位置熟悉度，也能使用更少的時間“逃出迷宮”。進一步對海馬體的RNA-Seq分析也展現，在學習了一項任務後，咖啡因使得與記憶形成的基因表達更為活躍。也就是說，長期的咖啡攝入，能有效增加突觸相關蛋白水平，提高小鼠的記憶力和學習能力，從而提升認知功能。

然而，上述研究真的能推廣到人嗎？長期喝咖啡會對人類大腦有怎樣的影響？《分子精神病學》（Molecular Psychiatry）期刊上發表的一項研究使用功能磁共振成像（fMRI）技術，對比了經常喝咖啡和不喝咖啡的人在休息、工作、喝咖啡之後的大腦結構和連線情況，也得到了類似的結果。與不喝咖啡的人相比，經常喝咖啡使得人腦中個別區域之間出現了更有效的連線模式和動態活動的增加，提示運動控制能力的增加和專注能力的提高。