日报标题：需要补充咖啡因来「提神」，喝什么最有效？
Vaciry，Work to kill breast cancer!
对第一个问题的回答，关于咖啡因的药理机制，上面的高赞答案已经总结得很好了。
但是，对第二个问题的回答，“哪个提神效果更好”，前面有答主系统比较了各种饮料里面咖啡因的含量，从而以此来推测效果。但是我觉得，显然还有很多发挥空间。作为一个咖啡控和药理学科研工作者，忍不住去进一步分析这个问题。
先说我的结论：
前提：
a. 没有对咖啡因失敏的人群
b.在单个个体中比较
c. 控制饮料剂量相同
d. 使用的是市场上“正常”的饮料
（由于题目条件太不加以限制，所以我只是分析一般情况，要开脑洞的请看文末彩蛋）
体力劳动中的“提神”：功能饮料> 咖啡&茶
脑力劳动中的“提神”：咖啡>功能饮料&茶
1. 咖啡因的效果因人而异！
这句话再简单不过，但是，要回答为什么，也并不这么简单。
最直观的原因是，当你喝下咖啡时，里面的咖啡因分子不会直接“嗖”一下跑到你脑部的腺苷受体前去执行它的功能。来看一张图吧。
喝下咖啡其实和服用药物并无区别，咖啡因分子也需要经过吸收，分布，代谢和排泄四个阶段，任何一个阶段的变化都会导致血浆中咖啡因浓度出现波动，也就最终影响了咖啡因的效果。对于咖啡因的提神功能来说，我们主要关注的是最后分布在血浆中并且透过血脑屏障进入脑部与腺苷受体作用的部分以及被肝脏代谢后回到血液中的活性代谢物，这对于真正摄入的咖啡因来说，只是一部分，所以单纯用饮品中的咖啡因含量来比较这些饮料的提神效果也是存在一定误差的。
那么，从生物学上去看，有哪些“个人因素”会影响到咖啡因的“提神效果”呢？
不瞎做推测，说几个已经有文献报道的结论。
从浅入深地说，第一点是一个流行病学的数据。咖啡因的半衰期是指当单次摄入的咖啡因在血浆中的含量减少到一半时所需的时间，很大程度上，这和人体的体质，例如血液体积，代谢速率，肾重吸收效率和血浆蛋白含量有很大关系。最直接的体现就是，大样本量的研究发现咖啡因的半衰期在新生儿，孕妇，肝脏疾病患者和口服避孕药服用者体内显著延长，所以理论上有更加敏感的倾向，而在女性和吸烟者体内显著缩短，有更加脱敏的倾向。
第二点是个很有意思的基因学发现，咖啡因的敏感度和细胞色素 P450 家族中 CYP1A2 基因上第 734 位核酸的 C/A 多态性有关。 CYP1A2 是肝脏中用于代谢咖啡因的主要酶，咖啡因在它的催化下可以产生三种次级代谢产物：副黄嘌呤，可可碱和茶碱。
而这三种代谢产物的对脑部腺苷受体的信号拮抗强度甚至更强于咖啡因本身。研究发现，CYP1A2 的两个等位基因上相同位置如果都为 A，则会对使这种酶产生更强的活性，从而加快了人体对咖啡因的代谢，而如果有一个或者两个等位基因携带了 C，那么酶活会显著下调，从而使人体对咖啡因的代谢减缓，最终的效果就是携带 A/A 等位基因的人群比 A/C 或者 C/C 基因型的人群对咖啡因刺激更为敏感。这也是一个可遗传的影响因素。
第三个要说的是咖啡因直接作用的靶点，腺苷受体 A2A 基因 ADORA2A 上 1083 位 T/C 多态性的影响。上面的答案已经无数次提到了腺苷受体，其实从分子的角度讲，腺苷受体是一类 G 蛋白偶联受体，主要分成四个亚型，而主要在脑组织中表达的是 A1 和 A2A，而其中咖啡因的提神效果主要是和对 A2A 的拮抗作用有关。而流行病学的研究发现，ADORA2A 上该点等位基因为 C/C 的人群比 C/T 或者 T/T 的人群对咖啡因更为敏感。最直观的推测就是，基因上 T 和 C 的多态性使蛋白表达上出现了氨基酸的点突变，从而使所表达的蛋白构象和对咖啡因分子的亲和力发生了改变。带有 C 的基因表达出的腺苷受体 A2A 对咖啡因的亲和力更强，所以产生的效果就是该人群对咖啡因更近敏感。
最后说一个不可遗传的因素，当你每天不停地摄入咖啡因时，脑部的腺苷受体作为典型的 G 蛋白偶联受体，蛋白 C 端会通过与 arrestin 的结合而使受体发生内吞，从而使得该人群对咖啡因的刺激失敏。这也可以认为是过量服用咖啡后造成咖啡因耐受的一个原因。
所以，在我的结论的限制条件中，首要的限制就是，对比的对象必须是咖啡因“无脱敏”的人群，并且只能在一个个体中去比较几种饮料的效果, 否则根本没有可比性。
2. 只有咖啡因“提神”吗？
诚然，咖啡因是这些饮料里面“提神”的主要成分，但是如果要去比较咖啡，茶，功能饮料的提神效果，恐怕单单比较咖啡因还是不够的。
就说功能饮料，因为属于有系统工业配方的饮料，所以还没有那么复杂。2012 年 Nutrition Review 上就有一篇概括性很强的 meta 分析，重点分析了功能饮料中的非咖啡因成分所发挥的作用。里面有张表格很好地概括了功能饮料的主要成分。
我们可以发现，除了咖啡因以外，功能饮料中还有大量的牛磺酸，葡萄糖醛酸内酯，糖，B 族维生素以及一些植物成分（瓜拉纳，生姜等）。
其中，牛磺酸的存在，广为人知的作用包括了促进大脑生长发育，维护视觉功能，保护白细胞，保护心肌，维持心脏功能，使血液循环正常化，从而消除疲劳生成物，而牛磺酸对心血管的调控，引起血管扩张，降低血压，增强血液携氧量，也可以认为是其独立引起体力劳动后，抗疲劳作用的原因所在。
上图就显示来牛磺酸在骨骼肌纤维中对离子通道，内质网，线粒体和基因表达上的调控机制，从分子上解释了对抗肌肉疲劳的原因。
但是在中枢神经系统中，牛磺酸又是 GABA 受体的激动剂。众所周知，GABA 受体是一种抑制性的神经递质受体（虽然 2002 年 Kohling 课题组发现了在病理条件下 GABA 也能成为激活剂，产生电位去极化），所以机制上牛磺酸的摄入实际会对大脑的活跃程度造成一个抑制的作用。
此外，一些植物成分的添加，例如瓜拉纳也是一种单独就可以抗疲劳的成分，临床上更是已经被用于治疗肿瘤化疗以后产生的疲劳反应。
但是就茶和咖啡而言，因冲泡流程，原料质量等因素的不同，稳定成分的区别也相当大。如果单论咖啡因含量而言，的确一般咖啡中的浓度会高于功能饮料，但是功能饮料中的其他有效成分会有不同的影响。所以，我在这里的最终答案是，
对于体力劳动，“提神”的关键不仅仅在 CNS 的抗倦怠，更体现在血管和肌肉层面的“不疲劳”，而这一点上，牛磺酸的引入是功能饮料成为首选的关键。
对于脑力劳动，“提神”主要集中在 CNS 层面，所以咖啡因所引起的抗倦怠机制是主导因素，而牛磺酸的存在是一个潜在的负相关因素。
先附上作答用的参考文献
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