1.对中枢神经系统的作用：咖啡主要有效成分咖啡因和其结构类似物茶碱有

咖啡树

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很强的中枢兴奋作用。但茶碱较咖啡因作用更强，维持时间更长。人服用咖啡因或饮用含咖啡因的饮料常常表

现睡意消失，疲劳减轻，思维敏捷。剂量加大，中枢兴奋作用更加明显，出现紧张、焦虑、不安、失眠、震颤等。更大剂量则产生局部或全身痉挛。茶碱在这方面的作用明显强于咖啡因。咖啡因、茶碱等甲基黄嘌呤类化合物能增加呼吸中枢对CO2的敏感性。对呼吸中枢也有兴奋作用，这种作用在Cheyne－Stoke呼吸(Cheyne－Stoke respiration)和早产儿呼吸暂停等病理状态和用阿片类药物抑制呼吸的情况下更加明显。这类化合物尚可导致恶心和呕吐，这部分与其中枢作用有关。人服用85-250mg咖啡因可使长时间脑力劳动工作能力增强，反应时间缩短，但涉及精巧肌肉协调和准确计时或算术的工作能力有所下降。有恐惧症的患者对甲基黄嘌呤类化合物尤其敏感，在一项研究中，大多数这类患者服用咖啡因血浆浓度达8μg/ml时即表现焦虑、恐惧和其他恐惧症的典型症状。当中枢神经系统被用药物抑制时，低剂量的咖

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啡因等甲基黄嘌呤类化合物即可表现明显的中枢兴奋作用。另有资料表明这类化合物可特异性地对抗包括镇痛在内的阿片类制剂的作用。小鼠鞘内注射不产生痛觉过敏(hyperalgesia)剂量的咖啡因即可提高吗啡止痛的半数有效量。但尚无资料表明酒精中毒时，咖啡因可提高大脑功能。研究表明，长期服用咖啡因可产生耐受性和药物依赖性。

2.对心血管系统的作用：咖啡因、茶碱等甲基黄嘌呤类化合物对循环系统有明显的作用。但它们的作用是复杂的，有时是矛盾的。这在很大程度上取决于当时的机体状态、剂量以及是否以前服用过这类药物。从前未用过这类药物的人服用咖啡因250-350mg可使心率稍有增加，同时收缩压和舒张压也有所上升。但上述剂量对常期服用咖啡因的人常常无任何作用。过去未服用过这类化合物的人服用咖

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啡因后引起的心率和血压升高是否与儿茶酚胺等化合物和血浆肾素活性升高有关还有待于进一步研究。可以认为对于常期服用者，体内上述物质浓度并无明显变化。在高剂量下，咖啡因和茶碱都可造成心动过速。敏感患者可能出现期前收缩等心律失常。过量服用含咖啡因的饮料也可能出现心律失常，然而，对正常人这种诱发心律失常的危险性很小，对有缺血性心脏病或心室异位(ventricular ectopy)的患者通常也能耐受中等剂量的咖啡因。甲基黄嘌呤类对脑血管有收缩作用，使脑血管阻力上升，并伴有脑血流量和脑氧张力下降。

3.对平滑肌的作用：甲基黄嘌呤类化合物可舒张各种平滑肌，其中最重要的是对气管平滑肌的舒张，尤其是在临床哮喘和实验中使用药物使气管平滑

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肌收缩的情况下作用尤为明显。茶碱是该类化合物中最为有效的平滑肌舒张药，但对其作用机制仍不清楚。此外，该类化合物尚能特异性地对抗阿片类药物对胃肠道的作用。

4.其他作用：咖啡因有增强人骨骼肌工作能力的作用，也能增加猫间接刺激四头肌的抽搐张力。在治疗剂量下，咖啡因和茶碱均可提高人膈肌的收缩力，减轻膈肌疲劳。此外，甲基黄嘌呤类化合物，特别是茶碱有利尿作用，其增加水和电解质的排泄与噻嗪类化合物相似，长期饮用咖啡可使血浆胆固醇浓度升高，但这并非由于咖啡因所致，而与咖啡所含其他成分有关。