Caffeine tác động thế nào đến trương lực phế quản?

Nhiều người dùng cà phê thắc mắc liệu chất kích thích như caffeine có làm co thắt đường thở hay gây khó thở. Ngược lại với lo ngại này, các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy caffeine không làm tăng trương lực cơ đường hô hấp mà chủ yếu gây giãn cơ trơn phế quản [1], [2].

Tuy nhiên, phần lớn dữ liệu hiện có đến từ các mô hình tế bào, lát cắt mô và động vật thí nghiệm [1], [3], [2]. Bằng chứng lâm sàng trực tiếp trên người trong các tài liệu hiện tại còn hạn chế, dù tác dụng làm giãn phế quản của nhóm methylxanthine đã được ghi nhận [4], [2].

Cơ chế ức chế men phosphodiesterase (PDE)

Cơ trơn khí quản và mạch máu chứa các enzyme phosphodiesterase, đặc biệt là họ PDE3 và PDE4 [4]. Men PDE đảm nhận vai trò thủy phân nucleotide vòng là cAMP và cGMP thành các dạng bất hoạt 5' AMP và 5' GMP [4]. Khi nồng độ cAMP nội bào tăng lên, cơ trơn đường thở sẽ nhận tín hiệu giãn ra [1], [4].

Caffeine hoạt động như một chất ức chế men phosphodiesterase không chọn lọc [1], [5]. Bằng cách ngăn chặn sự phân hủy của cAMP, caffeine gián tiếp thúc đẩy hiện tượng giảm nhạy cảm với canxi trong tế bào cơ trơn, dẫn đến giãn đường dẫn khí [1]. Dù vậy, hoạt lực ức chế PDE của caffeine yếu hơn so với theophylline [4]. Nồng độ ức chế 50% (IC50) đối với phosphodiesterase của caffeine dao động từ 500 µM đến 1 mM, trong khi theophylline có IC50 thấp hơn nhiều ở mức 70 µM [4].

Các bằng chứng từ nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu trên các lát cắt phổi chuột năm 2006 cho thấy, khi tiếp xúc với liều 20 mM caffeine phối hợp ryanodine, cơ trơn đường thở phản ứng bằng một đợt co ngắn rồi chuyển nhanh sang trạng thái giãn [1]. Khi cơ trơn đường thở bị co thắt chủ động bằng methacholine, caffeine vẫn phát huy hiệu quả làm giãn tương tự các chất nâng cao cAMP khác như forskolin hay IBMX [1].

Một thử nghiệm năm 2023 trên chuột mắc hen suyễn sử dụng caffeine hạt siêu mịn (kích thước 2,5 đến 4 µm) qua đường khí dung trực tiếp vào phổi [2]. Kết quả cho thấy nhóm dùng caffeine khí dung liều 62,5 mg/mL giảm kháng lực đường thở tối đa từ mức 6,3 xuống 3,9 cmH2O.s/mL [2]. Đồng thời, thời gian để đạt mức kháng lực tối đa kéo dài từ 64,7 giây lên 172,1 giây so với nhóm đối chứng [2].

Bên cạnh con đường ức chế PDE, nghiên cứu tế bào năm 2012 chỉ ra caffeine liều 10 mM còn có thể làm giãn cơ trơn qua việc làm mất trùng hợp sợi actin và giảm sự liên kết của actin với đầu myosin đã phosphoryl hóa [3]. Ngoài ra, caffeine còn được biết đến là chất chủ vận thụ thể vị đắng TAS2R trên cơ trơn đường thở, kích hoạt dòng canxi gây tái phân cực hoặc tăng phân cực màng tế bào dẫn đến giãn phế quản [3], [2].

Điều chưa biết

Các trích đoạn nghiên cứu hiện tại chưa cung cấp liều lượng caffeine đường uống thông thường (như lượng nạp qua trà hay cà phê mỗi ngày) tạo ra nồng độ bao nhiêu trong huyết tương người. Hiệu quả giãn phế quản của caffeine dạng uống trên người bệnh hen thực tế được ghi nhận là khiêm tốn [2]. Đồng thời, các tài liệu chưa xác định độ an toàn dài hạn hay liều chuẩn hóa khi dùng caffeine đường hít trên người.

Ai nên thận trọng?

Người mắc bệnh hen phế quản hay bệnh phổi tắc nghẽn không được tự ý dùng caffeine hoặc đồ uống chứa caffeine để thay thế thuốc cắt cơn hay thuốc kiểm soát đường thở chuẩn y khoa [6], [2]. Dù các dẫn xuất xanthine như theophylline có hiệu quả giãn cơ trơn mạnh, việc sử dụng thuốc trong nhóm này thường bị giới hạn bởi độc tính và tác dụng phụ tim mạch [4], [6].