需要補充咖啡因來「提神」，喝什麼最有效？

前提：

a. 沒有對咖啡因失敏的人群

b.在單個個體中比較

c. 控制飲料劑量相同

d. 使用的是市場上「正常」的飲料

（由於題目條件太不加以限制，所以我只是分析一般情況，要開腦洞的請看文末彩蛋）

體力勞動中的「提神」：功能飲料> 咖啡&茶

腦力勞動中的「提神」：咖啡>功能飲料&茶

1. 咖啡因的效果因人而異！

這句話再簡單不過，但是，要回答為什麼，也並不這麼簡單。

最直觀的原因是，當你喝下咖啡時，裡面的咖啡因分子不會直接「嗖」一下跑到你腦部的腺苷受體前去執行它的功能。來看一張圖吧。

喝下咖啡其實和服用藥物並無區別，咖啡因分子也需要經過吸收，分佈，代謝和排泄四個階段，任何一個階段的變化都會導致血漿中咖啡因濃度出現波動，也就最終影響了咖啡因的效果。對於咖啡因的提神功能來說，我們主要關注的是最後分佈在血漿中並且透過血腦屏障進入腦部與腺苷受體作用的部分以及被肝臟代謝后回到血液中的活性代謝物，這對於真正攝入的咖啡因來說，只是一部分，所以單純用飲品中的咖啡因含量來比較這些飲料的提神效果也是存在一定誤差的。

那麼，從生物學上去看，有哪些「個人因素」會影響到咖啡因的「提神效果」呢？

不瞎做推測，說幾個已經有文獻報道的結論。

從淺入深地說，第一點是一個流行病學的數據。咖啡因的半衰期是指當單次攝入的咖啡因在血漿中的含量減少到一半時所需的時間，很大程度上，這和人體的體質，例如血液體積，代謝速率，腎重吸收效率和血漿蛋白含量有很大關係。最直接的體現就是，大樣本量的研究發現咖啡因的半衰期在新生兒，孕婦，肝臟疾病患者和口服避孕藥服用者體內顯著延長，所以理論上有更加敏感的傾向，而在女性和吸煙者體內顯著縮短，有更加脫敏的傾向。

第二點是個很有意思的基因學發現，咖啡因的敏感度和細胞色素 P450 家族中 CYP1A2 基因上第 734 位核酸的 C/A多態性有關。 CYP1A2是肝臟中用於代謝咖啡因的主要酶，咖啡因在它的催化下可以產生三種次級代謝產物：副黃嘌呤，可可鹼和茶鹼。

而這三種代謝產物的對腦部腺苷受體的信號拮抗強度甚至更強於咖啡因本身。研究發現，CYP1A2 的兩個等位基因上相同位置如果都為A，則會對使這種酶產生更強的活性，從而加快了人體對咖啡因的代謝，而如果有一個或者兩個等位基因攜帶了C，那麼酶活會顯著下調，從而使人體對咖啡因的代謝減緩，最終的效果就是攜帶 A/A 等位基因的人群比 A/C 或者 C/C基因型的人群對咖啡因刺激更為敏感。這也是一個可遺傳的影響因素。

第三個要說的是咖啡因直接作用的靶點，腺苷受體 A2A 基因 ADORA2A 上 1083 位 T/C多態性的影響。上面的答案已經無數次提到了腺苷受體，其實從分子的角度講，腺苷受體是一類 G蛋白偶聯受體，主要分成四個亞型，而主要在腦組織中表達的是 A1 和 A2A，而其中咖啡因的提神效果主要是和對 A2A的拮抗作用有關。而流行病學的研究發現，ADORA2A 上該點等位基因為 C/C 的人群比 C/T 或者 T/T的人群對咖啡因更為敏感。最直觀的推測就是，基因上 T 和 C的多態性使蛋白表達上出現了氨基酸的點突變，從而使所表達的蛋白構象和對咖啡因分子的親和力發生了改變。帶有 C 的基因表達出的腺苷受體A2A 對咖啡因的親和力更強，所以產生的效果就是該人群對咖啡因更近敏感。

最後說一個不可遺傳的因素，當你每天不停地攝入咖啡因時，腦部的腺苷受體作為典型的 G 蛋白偶聯受體，蛋白 C 端會通過與arrestin的結合而使受體發生內吞，從而使得該人群對咖啡因的刺激失敏。這也可以認為是過量服用咖啡后造成咖啡因耐受的一個原因。

所以，在我的結論的限制條件中，首要的限制就是，對比的對象必須是咖啡因「無脫敏」的人群，並且只能在一個個體中去比較幾種飲料的效果,否則根本沒有可比性。

2. 只有咖啡因「提神」嗎？

誠然，咖啡因是這些飲料裡面「提神」的主要成分，但是如果要去比較咖啡，茶，功能飲料的提神效果，恐怕單單比較咖啡因還是不夠的。

就說功能飲料，因為屬於有系統工業配方的飲料，所以還沒有那麼複雜。2012 年 Nutrition Review上就有一篇概括性很強的 meta分析，重點分析了功能飲料中的非咖啡因成分所發揮的作用。裡面有張表格很好地概括了功能飲料的主要成分。

我們可以發現，除了咖啡因以外，功能飲料中還有大量的牛磺酸，葡萄糖醛酸內酯，糖，B族維生素以及一些植物成分（瓜拉納，生薑等）。

其中，牛磺酸的存在，廣為人知的作用包括了促進大腦生長發育，維護視覺功能，保護白細胞，保護心肌，維持心臟功能，使血液循環正常化，從而消除疲勞生成物，而牛磺酸對心血管的調控，引起血管擴張，降低血壓，增強血液攜氧量，也可以認為是其獨立引起體力勞動后，抗疲勞作用的原因所在。

上圖就顯示來牛磺酸在骨骼肌纖維中對離子通道，內質網，線粒體和基因表達上的調控機制，從分子上解釋了對抗肌肉疲勞的原因。

但是在中樞神經系統中，牛磺酸又是 GABA 受體的激動劑。眾所周知，GABA 受體是一種抑制性的神經遞質受體（雖然 2002 年Kohling 課題組發現了在病理條件下 GABA也能成為激活劑，產生電位去極化），所以機制上牛磺酸的攝入實際會對大腦的活躍程度造成一個抑制的作用。

此外，一些植物成分的添加，例如瓜拉納也是一種單獨就可以抗疲勞的成分，臨床上更是已經被用於治療腫瘤化療以後產生的疲勞反應。

但是就茶和咖啡而言，因沖泡流程，原料質量等因素的不同，穩定成分的區別也相當大。如果單論咖啡因含量而言，的確一般咖啡中的濃度會高於功能飲料，但是功能飲料中的其他有效成分會有不同的影響。所以，我在這裡的最終答案是，

對於體力勞動，「提神」的關鍵不僅僅在 CNS的抗倦怠，更體現在血管和肌肉層面的「不疲勞」，而這一點上，牛磺酸的引入是功能飲料成為首選的關鍵。

對於腦力勞動，「提神」主要集中在 CNS層面，所以咖啡因所引起的抗倦怠機制是主導因素，而牛磺酸的存在是一個潛在的負相關因素。