「カフェイン依存」とは異なります。
カフェイン中毒の主な症状

カフェイン中毒（カフェインちゅうどく、英語: caffeine Poisoning）、カフェイニズム（Caffeinism）とは、カフェインを過剰摂取した結果として引き起こされた薬物中毒である。この中毒は、カフェインの過剰摂取に伴う様々な心身の不快な症状を対象としている[1]。血中に入ったカフェインは血液脳関門も突破するため、末梢だけでなく中枢神経系にも影響を及ぼす。

精神障害の診断と統計マニュアル（DSM）においては、カフェイン中毒（intoxication）、カフェイン離脱症状（withdrawal）、カフェイン誘発性不安神経症、カフェイン誘発性睡眠障害など、カフェインに関連する4つの障害が記載されている[2]。DSM-IV-TRでは、カフェイン中毒（caffeine intoxication）として診断コード305.90に分類される[3]。

カフェインは経口摂取すると消化管から吸収されるため、過剰に摂取すると、深刻な急性中毒が生じる場合が有る。中にはカフェイン中毒による死亡例も、稀に報告される[4][5]。過剰にカフェインを摂取する妊婦からは、低体重児が出生したり、あるいは流産の割合が増加するとの報告が存在する[6]。加えて、薬物相互作用のために、カフェインの消失が遅くなって影響を受ける可能性も有る。また、これは中毒とは意味合いが多少異なるものの、基礎疾患として痛風を有している場合、カフェインは体内で尿酸へと代謝されるため、カフェイン摂取が影響を与える可能性もある。
診断基準

アメリカ精神医学会によれば、250 (mg/day)以上のカフェイン摂取によって、焦燥感、神経過敏、興奮、不眠、顔面紅潮、悪心、頻尿、頻脈などの症状が現れ得るものの、この量はDSM-IV-TRにおけるカフェイン中毒（Caffeine Intoxication ; 305.9）の診断基準Aであり、これらの症状を5つ以上満たすのが診断基準Bである[3]。さらに診断基準Cの著しい苦痛や社会や職業的な機能の障害が有るという、重症な場合がカフェイン中毒である[3]。世界保健機関による『ICD-10 第5章:精神と行動の障害』では、F15.0カフェインや他の精神刺激薬による急性中毒で、診断基準は存在しない[7]。
疫学

ヒトにおけるカフェインのLD50は、一般に約200 (mg/kg)と言われているものの、個体差が大きい。例えば、カフェイン分解酵素（CYPやモノアミンオキシダーゼ）の活量や肝機能に、差が有るためである。さらに、カフェインの場合は連用していると、耐性が生じるためでもある[8]。ただ、日本でカフェインは劇薬に指定、すなわち、経口投与でLD50が300 (mg/kg)を超えないとされている[9]。

カフェイン中毒は、カフェインの過剰摂取や代謝阻害などにより、体内におけるカフェインの濃度が上昇した結果として発症する。ヒトのカフェインの感受性には個体差も見られるため、一概に言えないものの、一般的な成人では、@media screen{.mw-parser-output .fix-domain{border-bottom:dashed 1px}}1時間以内に 6.5 (mg/kg)以上のカフェインを摂取した場合は約半数が、カフェインによる急性症状が出るとされる。さらに、3時間以内に17 (mg/kg)以上のカフェインを摂取した場合は、全てのヒトに急性症状が現れる[要出典]。

カフェイン中毒が起きたとしても、ほとんどの事例で死亡には至らないものの、短時間で大量摂取した場合には、死亡するケースも報告されている[4][10]。なお、食品まで含めると、ほとんどの地域でカフェインは比較的容易に入手可能だという意味において、中毒を引き起こし得る薬物としては身近な存在であり、日本中毒学会の調査によれば、2011年から2016年の5年間に日本国内だけでも3人がカフェイン中毒により死亡した[10]。
作用機序

ヒトがカフェインを経口摂取した場合、最大血中濃度に達するのは、30分後から45分後である[11]。血中に入ったカフェインは血液脳関門なども突破するため、脳も含めて全身に分布する。したがって、カフェインは全身の様々な組織に影響を及ぼす。さらに、カフェインは、幾つかの機序で、様々な生理作用を示す。例えば、ヒトの全てのサブタイプのホスホジエステラーゼを、カフェインは非選択的に阻害する[12]。ヒトにおいて、ホスホジエステラーゼはサブタイプこそ違えど、様々な組織で発現しており、例えば、脳、心筋、平滑筋などが挙げられる[13]。また、カフェインはアデノシン受容体をブロックする[14]。さらに、筋小胞体からのカルシウムイオンの遊離を促進するなど、体内のカルシウムイオンの挙動も変える[14]。その他の様々な作用が総合的に影響し合い、カフェインは様々な生理作用を発揮する。カフェインの中毒とは、生体内のカフェインの濃度が高く、数々のカフェインの生理作用が、もはや有害な域に達した状態、さらには生命維持を脅かす状態に達した事態に当たる。
中枢神経系の中毒

カフェインは中枢神経系の大脳皮質の神経細胞を興奮させる作用を有している[15]。カフェインの分子は、キサンチンの1番と3番と7番の窒素に、水素ではなくメチル基が結合した構造をしており、したがって、メチルキサンチン類に分類される。キサンチンにも中枢神経系の興奮作用が存在するものの、キサンチンが分子中に有する窒素にメチル基を結合させると、この中枢神経系の興奮作用が増強する事が知られている[16]。メチルキサンチン類の中でも3箇所の窒素にメチル基を持つカフェインは、比較的中枢神経系の興奮作用が強い事が知られている[17]。

カフェインも低濃度であれば、アデノシンA1受容体をブロックするために、眠気が去る覚醒作用を起こす程度で済む。この覚醒作用も、メタンフェタミンのような覚醒剤のように神経細胞へ直接刺激するのではなく、脳自身が自身の活動を抑制する作用を弱めるという間接的な方法によって覚醒作用を起こしているに過ぎない。これが不眠の原因になる場合も有る。

さらにカフェインの濃度が増すと、中枢神経系が刺激された事による有害作用が起きてくる。例えば、知覚過敏、不安、振戦などである[18]。もっとカフェインの濃度が増加すると、局所での痙攣、さらには、全身での痙攣が発生する場合も有る[18]。

なお、中枢神経系の興奮に伴い、心拍数増加や動悸など、その他の末梢での症状も随伴し得る。
末梢の中毒

カフェインと同じメチルキサンチン類の中でもテオフィリンは末梢で強い作用を持つわけだが、テオフィリンやテオブロミンと比べれば、カフェインの末梢での作用は弱い[17]。そうは言っても、カフェインが比較的高い血中濃度に達すると、カフェインには心筋でホスホジエステラーゼ3を阻害する作用を有するため、心筋でサイクリックAMPが増加し、心室性頻脈性不整脈を引き起こし得る[19][20]。カフェインの大量摂取をした場合には、この不整脈も死亡の原因になり得る。

なお、この他の作用として、尿細管でのナトリウムイオンの再吸収を抑制するため、結果として、水の再吸収も妨げられるため、利尿作用が現れる[14]。加えて、膀胱括約筋に取り付いてその作用を抑制しているアデノシンの働きを、カフェインが妨害するために頻尿になるという説もある。いずれにしても、身体の水分を失わせる方向にカフェインは作用する。

また、血管以外の平滑筋を弛緩させる一方で、末梢血管は収縮させる傾向にある。
薬物相互作用の影響
カフェインの作用増強

薬物の中には、ヒトにおいてカフェインの体内からの消失時間を長引かせる物も存在する。例えば、ジスルフィラムやシメチジンやスチリペントール（英語版）を摂取した状態では、肝臓でのカフェインの代謝が阻害されるため、カフェインの体内での不活化までの時間が延長し、カフェインのAUCも増加する[21]。