Biochemical Mechanism of Caffeine Tolerance

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Abstract
Most of the biological actions of caffeine are possibly mediated through its antagonistic effects to adenosine. Adenosine activates an inhibitory GTP‐binding protein (Gi). One of the physiological actions of Gi is the inhibition of cAMP formation. Caffeine overcomes this action thus leading to elevation of cAMP. Firing of neurons and the release of neurotransmitters is also inhibited by adenosine. Caffeine overcomes this effect, thus producing increased CNS‐activity. During long term administration of caffeine many functions of the organism develope tolerance including cardiovascular and central nervous systems. Present evidence suggests that caffeine tolerance following continuous severe coffee ingestion is the response of the body against caffeine through the upregulation of adenosine receptors. Biochemischer Mechanismus der Coffeintoleranz Die meisten biologischen Wirkungen des Coffeins werden wahrscheinlich durch seine antagonistischen Effekte gegenüber Adenosin hervorgerufen. Adenosin aktiviert ein inhibitorisches GTP‐bindendes Protein (Gi). Eine der physiologischen Wirkungen des Gi besteht in der Hemmung der cAMP‐Bildung. Coffein antagonisiert diese Wirkung kompetitiv durch Bindung an Adenosinrezeptoren. Auf diese Weise beseitigt es die Hemmwirkung von Adenosin auf die cAMP‐Bildung. Auch das Feuern von Neuronen und die Freisetzung von Neurotransmittern steht, physiologisch gesehen, unter der Hemmwirkung von Adenosin. Coffein antagonisiert auch diese Effekte und steigert daher die Aktivität des Zentralnervensystems. Bei längerer Anwendung höherer Coffeinmengen entwickeln eine Reihe von Funktionen des Körpers eine Toleranz gegenüber Coffein. Zu diesen gehören auch das Herz‐Kreislaufsystem sowie zentralnervöse Vorgänge. Diese Toleranzentwicklung scheint darauf zurückzuführen zu sein, daß es zu einer “Up‐regulation” von Adenosinerezeptoren kommt, was zur Folge hat, daß die verabreichten Coffeinmengen nun nicht mehr in der Lage sind, wie bisher soviele adenosinrezeptoren zu blockieren, daß Adenosin als solches nicht mehr zur Wirkung kommt.