咖啡因對生理時鐘的影響

這篇研究說咖啡因不只會讓你清醒，會延遲你的生理時鐘，不過感覺對我來說好像沒這個效果說。其他會打亂生理時鐘的還有每年兩次的 daylight saving time (日光節約時間)和長途飛行，日光節約時間只有一個小時，對我來說其實也沒差，只是少一個小時那天會覺得頗失落 XD，倒是從台灣飛回溫哥華的時候，如果沒上班整天待在家的話，時差真的很難調。

褪黑激素(melatonin)是生理時鐘的夜晚的訊號，由 suprachiasmatic nucleus (SCN, 上視交叉核)所控制的，它可以開始生理上夜晚的反應，例如促進睡眠。而之前研究顯示，咖啡因可以迅速降低 pineal gland (松果腺)內的褪黑激素。（btw, 看了這篇寫的才知道，原來生理時鐘平均比 24 小時還長啊。）

這個研究有五位受試者，每個人的作息都嚴格控制 49 天，就是每天睡前分別會給與以下其中兩種狀況(double-blind)：
- 在正常睡眠時間的時候開始給三個小時的亮光，超亮光(bright-light, ~3000 lux)或昏暗光(dim-light, ~1.9 lux)。
- 睡前三個小時給 double-espresso 量的咖啡因(2.9mg/kg)，然後每半個小時取唾液測量褪黑激素的量。
- 安慰劑 placebo

所以會四種組合：
1) dim-light + placebo
2) dim-light + caffeine
3) bright-light + placebo
4) bright-light + caffeine

結果發現，褪黑激素會在黑暗或睡眠開始時增加，而咖啡因會使褪黑激素量最高的時間的晚 40 分鐘(dim-light caffeine 比 dim-light placebo 晚四十分鐘)，光亮(bright-light placebo)則使褪黑激素高峰期晚約 85 分鐘，咖啡因和亮光(bright-light caffeine)一起的話並沒有加倍的效果(~105 mins)(同樣是跟 dim-light placebo 比較)。試在細胞株(osteosarcoma U2OS)上看其中機制是什麼的時候，發現咖啡因是作用在 adenosine A1 receptor (A1R) 上面，這會使得下游的 secondary messengar cyclinc AMP (cAMP)增加。不過之前研究顯示，咖啡因大多作用在 adenosine A2 receptor (A2R) 上面，這可以解釋咖啡因為何有兩個不同但相關的作用 -- 提神和延遲生理時鐘。

*Caffeine is an AR antagonist and competes with adenosine for binding sites on serpentine adenosine receptors
*Caffeine inhibits PDEs, which degrades cAMP, leading to an increase in cAMP levels

嗯，所以雖然喝了咖啡以後還是想睡，但體內的褪黑激素還是會延遲增加嗎？褪黑激素理論上是跟的光亮和生理時鐘走的，暗的時候會增加，依這個篇研究的結果，光亮的影響比咖啡因還大，那吃了褪黑激素還開燈的話不就根本沒用嗎？之前吃了感覺沒有特別效果，但也忘了是不是吃了以後還開燈摸很久才睡。有空再來查看看有沒有關於吃了褪黑激素又開燈睡的研究好了。



Article:

The Scientist / How Caffeine Affects the Body Clock


Paper:

TM Burke et al, Effects of caffeine on the human circadian clock in vivo and in vitro. Science Translational Medicine (2016)