Wenn Koffein aufgenommen wird, blockiert es die Wirkung von PDE. Diese Chemikalie baut normalerweise einen zweiten chemischen Botenstoff, bekannt als cAMP, ab. Ohne abgebaut zu werden, bewirkt cAMP die Produktion von Adrenalin und Noradrenalin im Herzen: Diese Chemikalien erhöhen die Herzfrequenz und den Blutfluss.
Epinephrin ist die Chemikalie, die früher als Adrenalin bezeichnet wurde. Dieser Neurotransmitter ist weithin dafür bekannt, dass er einem Individuum, das in eine Kampf-oder-Flucht-Reaktion versetzt wird, einen plötzlichen Energieschub liefert. Während einer Notfallsituation versorgen die erhöhte Energie, Wärmerate und der Blutfluss das Gehirn und andere Gewebe mit mehr Sauerstoff. Die Menge an Adrenalin und Noradrenalin, die aufgrund der Störung des cAMP-Abbaus durch Koffein freigesetzt wird, ist zwar viel geringer, reicht jedoch aus, um die Herzfrequenz und den Blutdruck einer Person zu erhöhen.
Koffein hat unterschiedliche Auswirkungen auf verschiedene Menschen, daher hängt die Energiemenge und die Dauer des Energieschubs durch die Koffeinaufnahme von jedem Einzelnen ab. Einige Verbraucher trinken eine Tasse Kaffee direkt vor dem Zubettgehen und schlafen normal, während andere die ganze Nacht mit der Nervosität wach bleiben. Personen, die regelmäßig Koffein zu sich nehmen, können durch den Koffeinentzug Kopfschmerzen bekommen, da sich ihre zuvor eingeschränkten Blutgefäße ohne Koffein erneut erweitern.