이 포괄적인 연구 검토에 따르면, 여과된 커피를 하루 3~5잔 정도 적당히 마시는 것은 대부분의 성인에게 일반적으로 안전하며, 제2형 당뇨병, 심혈관 질환, 파킨슨병, 간 질환 및 특정 암의 위험 감소와 같은 건강상의 이점을 제공할 수 있습니다. 그러나 카페인은 유전적 특성과 대사 능력에 따라 개인별로 다르게 반응하며, 과다 섭취 시 불안, 수면 장애, 임신 합병증 등을 유발할 수 있습니다. 에너지 음료나 카페인 보충제는 과도한 섭취 위험이 높아 전통적인 커피나 차보다 더 큰 주의가 필요합니다.

커피, 카페인 및 건강: 연구 결과

목차

• 서론: 세계인이 가장 좋아하는 각성제
• 카페인의 공급원
• 체내 카페인 대사 과정
• 카페인의 체계별 영향
• 정신적 이점과 진통 효과
• 잠재적 위험과 부작용
• 카페인과 만성 질환 위험
• 심장 건강과 혈압
• 체중 관리와 당뇨병
• 암과 간 건강
• 뇌와 신경계 질환
• 임신 고려사항
• 실용적 권고사항
• 출처 정보

서론: 세계인이 가장 좋아하는 각성제

커피와 차는 전 세계에서 가장 인기 있는 음료 중 하나로, 상당량의 카페인을 함유하고 있어 카페인은 가장 널리 소비되는 향정신성 물질입니다. 카카오 콩(초콜릿 원료), 마테 차 잎(허브 차), 과라나 열매(음료 및 보충제) 등 다양한 식물의 씨앗, 과일, 잎에 자연적으로 카페인이 포함되어 있습니다.

자연적 공급원 외에도 합성 카페인은 피로 감소를 목적으로 하는 청량 음료, 에너지 음료, 에너지 샷, 정제 등 많은 제품에 첨가됩니다. 카페인은 의학적으로도 사용됩니다—미숙아 무호흡증 치료에 쓰이며, 진통제와 함께 복용하면 효과를 높일 수 있습니다.

이러한 음료는 수백 년 동안 소비되어 왔으며 중요한 문화적 전통과 사회적 의식의 일부입니다. 사람들은 주로 각성도와 작업 효율성을 높이기 위해 카페인 음료를 마십니다. 미국 성인의 85%가 매일 카페인을 섭취하며, 평균 섭취량은 하루 135mg(표준 커피 약 1.5잔 분량)입니다.

카페인의 공급원

카페인 함량은 공급원에 따라 크게 다릅니다. 일반적인 1회 제공량 기준으로 커피, 에너지 음료, 카페인 정제의 카페인 함량이 가장 높고, 차는 중간, 청량 음료는 가장 낮습니다. 커피는 성인의 주요 카페인 공급원인 반면, 청소년은 주로 청량 음료와 차를 통해 카페인을 섭취합니다.

구체적인 카페인 함량은 다음과 같습니다:

• 커피숍 브루 커피(12 oz): 235 mg
• 커피숍 아메리카노(12 oz): 150 mg
• 브루 커피(8 oz): 92 mg
• 인스턴트 커피(8 oz): 63 mg
• 에스프레소(1 oz): 63 mg
• 블랙 티, 우린 차(8 oz): 47 mg
• 그린 티, 우린 차(8 oz): 28 mg
• 콜라 청량 음료(12 oz): 32 mg
• 에너지 음료(8.5 oz): 80 mg
• 에너지 샷(2 oz): 200 mg
• 다크 초콜릿(1 oz): 24 mg

청소년(15-19세)은 하루 평균 61mg의 카페인을 섭취하는 반면, 중년 성인(35-49세)은 하루 188mg으로 훨씬 더 많이 섭취합니다.

체내 카페인 대사 과정

카페인은 화학적으로 메틸자닌(methylxanthine, 1,3,7-트리메틸자닌)으로 분류됩니다. 섭취 후 45분 이내에 거의 완전히 흡수되며, 혈중 농도는 15분에서 2시간 사이에 최고치에 도달합니다. 카페인은 전신으로 퍼져 뇌혈관장벽을 통과합니다.

간에서 카페인은 사이토크롬 P-450(CYP) 효소, 특히 CYP1A2에 의해 대사됩니다. 대사산물에는 파라자닌(paraxanthine)과 소량의 테오필린(theophylline), 테오브로민(theobromine)이 포함되며, 이들은 추가 처리 후 소변으로 배설됩니다.

카페인의 반감기(체내에서 절반이 제거되는 시간)는 일반적으로 성인에서 2.5~4.5시간이지만 개인차가 큽니다. 카페인 대사에 영향을 미치는 요인은 다음과 같습니다:

• 신생아는 카페인 대사 능력이 제한적입니다(반감기 ~80시간)
• 흡연은 카페인 대사를 가속화합니다(반감기 최대 50% 단축)
• 경구 피임약 사용은 카페인 반감기를 두 배로 늘립니다
• 임신은 카페인 대사를 크게 감소시키며, 특히 삼분기에는 더욱 그렇습니다(반감기 최대 15시간)

유전적 요인도 카페인 대사에 큰 영향을 미칩니다. CYP1A2 유전자 변이는 더 높은 혈장 카페인 농도와 느린 대사와 관련이 있습니다. 유전적으로 대사가 느린 사람들은 전체적으로 카페인 섭취량을 줄이는 경향이 있습니다.

많은 약물들이 동일한 간 효소를 사용하기 때문에 항생제, 심혈관계 약물, 기관지 확장제, 항우울제 등이 카페인 제거에 영향을 미칠 수 있습니다. 마찬가지로 카페인도 다른 약물의 작용에 영향을 줄 수 있으므로, 새로운 약물을 처방받을 때 의사와 카페인 섭취에 대해 상의하는 것이 중요합니다.

카페인의 체계별 영향

카페인은 용량과 개인적 민감도에 따라 이점과 잠재적 위험을 모두 가지며, 전신의 여러 장기 계통에 영향을 미칩니다.

뇌 영향: 각성도 증가를 통해 정신적 수행 능력과 경계력을 높이지만, 불면증을 유발하고 불안을 일으킬 수 있습니다(특히 고용량 및 민감한 사람들에게서). 우울증과 파킨슨병 위험을 감소시킬 수 있습니다.

심혈관계: 단기적으로 혈압을 상승시키지만, 습관적 섭취는 적어도 부분적인 내성 발달로 이어집니다.

통증 관리: 두통 및 기타 통증 치료를 위한 NSAIDs(비스테로이드성 항염증제)와 아세트아미노펜의 효과를 증강시킬 수 있습니다.

폐: 미숙아 무호흡증 치료에 효과적이며, 성인의 폐 기능을 약간 개선합니다.

내분비계: 단기적으로 골격근 인슐린 감수성을 감소시키지만, 습관적 섭취로 내성이 발달하는 것으로 보입니다.

간: 간 섬유화, 간경변 및 암의 위험을 감소시킬 수 있습니다.

신장과 요로: 고용량은 이뇨 효과를 가질 수 있지만, 습관적인 적정 섭취는 수분 상태에 실질적으로 영향을 미치지 않습니다.

생식계: 태아 성장을 감소시키고 임신 손실 위험을 증가시킬 수 있습니다.

정신적 이점과 진통 효과

카페인의 분자 구조는 아데노신과 유사하여, 아데노신 수용체에 결합해 아데노신의 효과를 차단할 수 있습니다. 뇌에서 아데노신 축적은 각성을 억제하고 졸림을 증가시킵니다. 적정 용량(40-300 mg)에서 카페인은 이러한 효과를 상쇄하여 피로를 줄이고, 경계력을 높이며, 반응 시간을 개선합니다.

이러한 이점은 카페인을 정기적으로 섭취하지 않는 사람들에게서뿐만 아니라 습관적 소비자가 짧은 금단 기간 후에도 발생합니다. 카페인은 특히 조립 라인 작업, 장거리 운전, 항공기 조작과 같은 장기적이고 단조로운 작업 동안의 경계력을 향상시킵니다. 수면 박탈 상태에서 가장 유익하지만, 카페인은 장기적인 수면 박탈 후의 수행 능력 저하를 완전히 보상할 수는 없습니다.

진통 효과의 경우, 19개 연구의 검토에 따르면 진통제에 100-130 mg의 카페인을 추가하면 성공적인 통증 완화를 경험하는 환자의 비율이 약간 증가합니다.

잠재적 위험과 부작용

하루 후반의 카페인 섭취는 수면 시작에 필요한 시간(수면 잠복기)을 증가시키고 수면의 질을 저하시킬 수 있습니다. 카페인은 또한 불안을 유발할 수 있으며, 특히 고용량(1회 >200 mg 또는 하루 >400 mg) 및 불안 장애나 양극성 장애를 가진 민감한 개인에서 더욱 그렇습니다.

수면과 불안에 대한 카페인의 영향은 개인별로 상당히 다르며, 이는 카페인 대사 속도와 아데노신 수용체의 유전적 변이 차이를 반영할 가능성이 있습니다. 정기적 소비자는 이러한 잠재적 부작용을 인지하고, 이러한 문제를 경험한다면 섭취량을 줄이거나 하루 후반에 카페인을 피하는 것을 고려해야 합니다.

고용량 카페인 섭취는 요량을 자극할 수 있지만, 장기적 적정 섭취(하루 ≤400 mg)에서는 수분 상태에 해로운 영향을 미치지 않습니다. 습관적 사용 후 카페인 중단은 두통, 피로, 경계력 저하, 우울한 기분 및 때로는 독감 유사 증상을 포함한 금단 증상을 유발할 수 있습니다.

금단 증상은 일반적으로 중단 후 1-2일째에 정점에 도달하고 총 2-9일간 지속됩니다. 갑자기 중단하기보다 점진적으로 카페인 섭취량을 줄이는 것이 이러한 증상을 최소화할 수 있습니다.

독성 효과와 과다 복용 위험

매우 높은 섭취 수준에서 카페인은 불안, 안절부절, 신경질, 불쾌감, 불면증, 흥분, 정신운동 초조, 그리고 생각과 말이 두서없는 증상을 유발할 수 있습니다. 독성 효과는 1.2그램 이상 섭취 시 발생하는 것으로 추정되며, 10-14그램의 용량은 치명적일 수 있습니다.

치사적 과다 복용 사례 검토에서 사후 혈중 카페인 농도 중앙값은 리터당 180 mg으로, 이는 약 8.8그램의 카фе인 섭취에 해당합니다. 전통적인 커피와 차로 인한 중독은 치사량에 도달하려면 매우 많은 양(표준 커피 75-100잔)을 빠르게 섭취해야 하기 때문에 드뭅니다.

대부분의 카페인 관련 사망은 주로 운동선수나 정신과 환자에서 정제 또는 분말/액체 보충제로부터의 매우 높은 용량과 관련이 있습니다. 에너지 음료와 샷, 특히 알코올과 혼합했을 때, 사망을 포함한 심혈관, 심리적 및 신경학적 이상 사건과 연관되어 왔습니다.

에너지 음료는 다음과 같은 이유로 다른 카페인 음료보다 더 큰 위험을 초래할 수 있습니다: 내성 발달을 방해하는 높은 일회성 섭취; 취약한 어린이와 청소년 사이의 인기; 불명확한 카페인 함량 표시; 다른 에너지 음료 성분과의 가능한 상승 효과; 그리고 알코올이나 격렬한 운동과의 빈번한 병용.

연구에 따르면, 고용량 에너지 음료 섭취(약 1리터, 카페인 320 mg 포함)는 중등도 섭취(카페인 ≤200 mg)와는 달리 혈압 상승, QT 간격 연장(심장 리듬 측정), 두근거림을 포함한 유해한 단기 심혈관 효과를 유발합니다.

카페인과 만성 질환 위험

카페인과 만성 질환에 대한 연구는 몇 가지 방법론적 어려움에 직면합니다. 첫째, 카페인의 급성 효과는 내성이 발달하기 때문에 장기적 효과를 반영하지 않을 수 있습니다. 둘째, 초기 연구들은 종종 흡연과 같은 혼란 변수를 적절히 고려하지 않아 오해의 소지가 있는 결과를 초래했습니다.

더 나은 조정을 가진 최근 연구들도 잔류 혼란 변수를 가질 수 있습니다. 장기적 무작위 대조 시험은 종종 실용적이지 않아, 연구자들은 멘델 무작위화(카페인 섭취의 대리 지표로 유전적 변이 사용)와 같은 대체 방법을 사용하지만, 이 접근법은 제한된 통계적 검정력을 포함한 한계가 있습니다.

카페인 섭취량 평가에는 측정 오차도 영향을 미칩니다. 일반적으로 자가 보고된 커피 섭취 빈도는 정확하지만, 컵 크기, 추출 농도, 원두 종류, 첨가 성분 등의 변이는 연구에서 일반적으로 포착되지 않아 노출 오분류가 발생할 수 있습니다.

마지막으로, 대부분의 연구에서 커피와 차가 주요 카페인 공급원이기 때문에, 연구 결과가 에너지 음료나 보충제와 같은 다른 카페인 공급원에도 적용되는지는 불분명합니다.

심장 건강과 혈압

카페인에 익숙하지 않은 사람들의 경우, 카페인 섭취는 단기적으로 에피네프린 수치와 혈압을 상승시킵니다. 내성은 일주일 이내에 발달하지만 일부 사람들에게는 불완전할 수 있습니다. 장기 시험에 대한 메타분석은 음료 형태가 아닌 단독 카페인이 수축기 및 이완기 혈압을 약간 증가시킨다는 것을 보여줍니다.

그러나 카페인 커피 시험에서는 고혈압 환자를 포함해 혈압에 큰 영향을 미치지 않았는데, 이는 클로로겐산과 같은 커피의 다른 성분들이 카페인의 혈압 상승 효과를 상쇄하기 때문일 수 있습니다. 전향적 코호트 연구에서도 커피 섭취와 고혈압 위험 증가 사이에 연관성이 없었습니다.

여과되지 않은 커피(프렌치 프레스, 터키식, 스칸디나비아식 끓인 커피)는 콜레스테롤 수치를 높이는 카페스톨을 함유하고 있습니다. 에스프레소와 모카포트 커피는 중간 정도의 카페스톨 수준을 가지며, 드립 여과, 인스턴트, 퍼컬레이터 커피에는 미량만 포함됩니다.

무작위 시험에 따르면, 여과되지 않은 커피를 많이 섭취할 경우(중간값 1일 6컵) LDL 콜레스테롤이 17.8 mg/dL (0.46 mmol/L) 증가하며, 이는 심혈관 사건 위험이 약 11% 높아질 것으로 예측됩니다. 여과된 커피는 혈청 콜레스테롤 수치를 높이지 않으므로, 여과되지 않은 커피를 제한하고 에스프레소 섭취를 절제하는 것이 콜레스테롤 관리에 도움이 될 수 있습니다.

인체 실험과 코호트 연구는 카페인 섭취와 심방세동 사이에 연관성이 없음을 보여줍니다. 커피/카페인 섭취와 관상동맥질환 및 뇌졸중 위험을 조사한 많은 전향적 연구들은 일반 인구나 고혈압, 당뇨병, 심혈관질환 환자들 사이에서 1일 최대 6잔의 표준 여과 카페인 커피 섭취가 심혈관 위험 증가와 관련이 없다고 일관되게 지적합니다.

사실, 커피 섭취는 심혈관질환 위험 감소와 관련이 있으며, 1일 3-5잔에서 가장 낮은 위험을 보입니다. 관상동맥질환, 뇌졸중, 심혈관 사망률에 대해 역상관관계가 관찰되었습니다.

체중 관리와 당뇨병

대사 연구에 따르면 카페인은 식욕을 감소시키고 기초 대사율과 식이성 열생성을 증가시켜 에너지 균형을 개선할 수 있으며, 이는 교감신경계 자극을 통한 것일 수 있습니다. 주간에 반복적으로 카페인을 섭취할 경우(100 mg 6회) 24시간 에너지 소비가 5% 증가했습니다.

코호트 연구에서 카페인 섭취량 증가는 장기적인 체중 증가가 약간 적은 것과 관련이 있습니다. 제한된 무작위 시험 증거는 체지방에 대한 약간의 유익한 효과를 지원합니다. 그러나 탄산음료, 에너지 음료, 당이 첨가된 커피/차와 같은 고칼로리 카페인 음료는 체중 증가를 촉진할 수 있습니다.

단기 카페인 섭취는 인슐린 감수성을 감소시킵니다(체중 kg당 3 mg 섭취 후 15% 감소). 이는 포도당이 근육 글리코겐으로 저장되는 것을 억제하고 에피네프린 분비를 증가시키기 때문일 수 있습니다. 그러나 1일 4-5잔의 카페인 커피를 최대 6개월 동안 섭취해도 인슐린 저항성에 영향을 미치지 않습니다.

카페인 커피와 디카페인 커피 모두 과당에 의한 간 인슐린 저항성을 감소시킵니다. 코호트 연구는 습관적인 커피 섭취가 용량-반응 관계로 제2형 당뇨병 위험 감소와 관련이 있음을 일관되게 보여주며, 카페인 커피와 디카페인 커피 모두에서 유사한 연관성이 있습니다.

이러한 발견들은 카페인의 인슐린 감수성에 대한 부작용에 내성이 생기거나, 이 효과가 비카페인 커피 성분들의 포도당 대사에 대한 장기적 이점(아마도 간에서)에 의해 상쇄된다는 것을 시사합니다.

암과 간 건강

수많은 전향적 코호트 연구들은 커피와 카페인 섭취가 암 발생률이나 암 사망률을 증가시키지 않는다는 강력한 증거를 제공합니다. 커피 섭취는 실제로 흑색종, 비흑색종 피부암, 유방암, 전립선암의 위험이 약간 감소하는 것과 관련이 있습니다.

자궁내막암과 간세포암(간암)에 대해서는 더 강한 역상관관계가 존재합니다. 자궁내막암의 경우 카페인 커피와 디카페인 커피 모두에서 유사한 연관성이 있지만, 간암의 경우 카페인 커피와의 연관성이 더 강해 보입니다.

커피는 더 낮은 간 효소 수치(손상 감소를 나타냄)와 간 섬유화 및 간경변 위험 감소를 포함한 더 나은 간 건강 지표들과 지속적으로 관련이 있습니다. 카페인은 아데노신이 콜라겐 생성을 포함한 조직 재형성을 촉진하기 때문에, 아데노신 수용체 차단을 통해 간 섬유화를 예방할 수 있습니다.

카페인 대사산물은 간 세포에서 콜라겐 침착을 감소시키고, 카페인은 동물 모델에서 간암 발생을 억제하며, 무작위 시험에서는 카페인 커피 섭취가 C형 간염 환자의 간 콜라겐 수치를 낮추는 것으로 나타났습니다. 커피 폴리페놀은 지방 대사를 개선하고 산화 스트레스를 감소시켜 간 지방 축적과 섬유화로부터 보호할 수도 있습니다.

담석과 신장결석

커피 섭취는 담석 위험 감소와 관련이 있으며, 디카페인 커피보다 카페인 커피에서 더 강한 연관성을 보여 카페인이 보호 역할을 할 수 있음을 시사합니다. 커피는 담낭 액체 흡수를 억제하고, 콜레시스토키닌 분비를 증가시키며, 담낭 수축을 자극하여 콜레스테롤 담석 형성을 예방할 수 있습니다.

미국 코호트 연구에서 카페인 커피와 디카페인 커피 섭취 모두 신장결석 위험 감소와 관련이 있었습니다.

뇌와 신경계 질환

미국, 유럽, 아시아 전역의 전향적 코호트 연구들은 카페인 섭취와 파킨슨병 위험 사이에 강한 역상관관계가 있음을 보여줍니다. 이 연관성은 여성보다 남성에서 더 강하며, 카페인 커피와 다른 카페인 공급원에서는 유사하지만 디카페인 커피에서는 그렇지 않아, 다른 커피 성분보다 카페인이 이 보호 효과를 매개한다고 시사합니다.

실험 연구에 따르면 카페인은 운동 행동 조절에 관여하고 도파민 생성 뉴런을 보호할 수 있는 아데노신 A2A 수용체를 차단하여 뇌 세포를 보호할 수 있습니다. 제한된 증거는 카페인이 인지 감퇴, 치매, 알츠하이머병의 위험을 감소시킬 수 있다고 시사하지만, 파킨슨병에 대한 결과보다는 일관성이 낮습니다.

우울증의 경우, 코호트 연구는 커피 섭취와 역상관관계를 보여주며, 1일 4-6잔에서 가장 낮은 위험을 나타냅니다. 카페인 커피와 디카페인 커피 모두에서 유사한 연관성이 있어, 다른 커피 성분들이 이 잠재적 이점에 기여할 수 있음을 시사합니다.

임신 고려사항

임신 중에는 카페인 대사가 현저히 느려지며, 특히 임신 3기에는 카페인 반감기가 15시간까지 길어질 수 있습니다. 카페인은 태반을 쉽게 통과하며, 태아는 미성숙한 간 효소로 인해 카페인을 대사할 능력이 제한적입니다.

관찰 연구에 따르면 임신 중 높은 카페인 섭취는 출생 체중 감소와 임신 손실 위험 증가와 관련이 있습니다. 14개 연구에 대한 메타분석에서는 1일 100 mg 카페인 증가마다 출생 체중이 3온스(86그램) 감소하는 것과 관련이 있었습니다.

임신 손실의 경우, 26개 연구에 대한 메타분석에서는 더 낮은 섭취량(1일 <100 mg)에 비해 더 높은 카페인 섭취(특히 1일 >300 mg)가 위험 증가와 관련이 있었습니다. 이러한 연관성은 흡연 및 기타 요인들을 보정한 후에도 지속되었으며, 커피, 차, 탄산음료를 포함한 다른 카페인 공급원에서도 유사한 결과가 발견되었습니다.

이 증거를 바탕으로, 현재 지침은 임산부가 카페인 섭취를 1일 200 mg(약 표준 커피 2잔)으로 제한할 것을 권장합니다.

실용적 권고사항

포괄적인 연구 증거를 바탕으로, 카페인 섭취에 대한 실용적 권고사항은 다음과 같습니다:

1. 대부분의 건강한 성인의 경우: 적절한 카페인 섭취(1일 최대 400 mg 또는 커피 3-5잔)는 일반적으로 안전하며 건강상 이점을 제공할 수 있음
2. 여과된 커피 선택: 콜레스테롤 상승 효과를 피하기 위해 프렌치 프레스나 터키 커피와 같은 여과되지 않은 방식보다 드립 여과, 인스턴트, 또는 퍼컬레이터 커피 선호
3. 에스프레소 제한: 중간 정도의 카페스톨 함량으로 인해 에스프레소 기반 음료는 절제하여 섭취
4. 에너지 제품 주의: 에너지 음료와 샷의 과다 섭취(1회 >200 mg) 피하기, 특히 알코올이나 격한 운동과 결합할 때
5. 개인 반응 모니터링: 수면 방해, 불안 및 기타 부작용에 대한 개인적 민감도에 따라 섭취량 조정
6. 섭취 시기 현명하게 선택: 수면에 영향을 미칠 경우 하루 후반부 카페인 피하기
7. 임신 중: 카페인을 1일 200 mg(약 커피 2잔)으로 제한
8. 약물 복용 시: 새로운 처방약을 복용할 때 의사와 카페인 섭취 상담
9. 금단 증상 관리: 금단 증상을 최소화하기 위해 갑자기 중단하기보다 서서히 카페인 섭취 감소
10. 전체 식단 고려: 카페인 음료에 과도한 설탕, 크림 또는 기타 고칼로리 첨가물 추가 피하기

카페인에 대한 개인적 반응은 유전자, 대사, 연령 및 기타 요인에 따라 크게 다릅니다. 한 사람에게 효과적인 것이 다른 사람에게는 적절하지 않을 수 있습니다. 자신의 몸 상태를 듣고 그에 따라 카페인 섭취를 조정하십시오.

출처 정보

원문 제목: Coffee, Caffeine, and Health

저자: Rob M. van Dam, Ph.D., Frank B. Hu, M.D., Ph.D., and Walter C. Willett, M.D., Dr.P.H.

게재처: The New England Journal of Medicine, July 23, 2020

DOI: 10.1056/NEJMra1816604

본 환자 친화적 글은 The New England Journal of Medicine의 동료 검토 연구를 바탕으로 하며, 모든 원본 데이터, 통계 및 연구 결과를 보존하면서 복잡한 의학 정보를 교육받은 환자들이 접근하기 쉬운 언어로 번역하였습니다.