Beitrag von Holger Gugg
In Sportlerkreisen stehen Nahrungsergänzungen hoch im Kurs. Die einen eignen sich für die Maximierung von Kraftleistungen, andere wiederum erhöhen den Blutfluss zu den Muskeln, wirken pro-lipolytisch oder fördern den Aufbau von Muskelmasse über einen merklichen Effekt auf die Proteinsynthese. Je nach angestrebter Zielsetzung arbeiteten Athletinnen und Athleten mit den passenden Supplements oder optimierten Supplement-Stacks. Eine bestimmte Substanz findet sich dabei unabhängig von der Zielsetzung in beinahe jedem Diätplan wieder, sei es in Form einer Ergänzung oder über ein entsprechendes Getränk. Die Rede ist von Koffein und damit vom beliebtesten Stimulans überhaupt, welches auch außerhalb der Welt des Sports als belebender Wachmacher nicht mehr weg zu denken ist. Was Koffein genau bewirkt und wie man es optimal für seine individuellen Ziele zum Einsatz bringt soll Thema des heutigen Beitrags sein.
Koffein – Das ist es – DAS kann es
Bei Koffein handelt es sich um ein Alkaloid aus der Gruppe der Methylxanthine. Als psychotrope Substanz (die menschliche Psyche beeinflussend) zählt es ebenfalls zur Gruppe der Stimulantien mit anregender Wirkung auf den Organismus. Wir nehmen Koffein über Genussmittel wie Kaffee, Cola, Tee, Energy-Drinks, über Lebensmittel wie Kakao oder synthetisch in Form von Tabletten sowie als Pulver zu uns. Gewonnen wird Koffein via Extraktion aus natürlichen Quellen wie Teesträuchern, Guarana (ein Seifenbaumgewächs), Kaffeebohnen, der Kolanuss oder Matesträuchern. Industriell bedient man sich zur Koffein-Herstellung des Verfahrens der sog. traubeschen Synthese. Je nach Darreichungsform findet die Aufnahme von Koffein nahezu vollständig statt. Die Bioverfügbarkeit wird unterschiedlichen Angaben zur Folge mit einem Wert von 90 bis sogar 99% angegeben. Einzig die Koffein-Resorption aus Teeblättern fällt dank entstehender Bindungen an Gerbsäuren etwas weniger effektiv aus. Die Aufnahme von Koffein erfolgt relativ schnell, wie schnell werden wir im Verlauf des Beitrags noch sehen. Die biologische Halbwertszeit von Koffein bewegt sich im Bereich von mehreren Stunden. Zwar hängt Sie auch von der Darreichungsform und sonstigen Einflussgrößen wie beispielsweise Rauchen, der Verwendung von Kontrazeptiva, der Einnahme bestimmter Medikamente und Lebensmittel oder aber sportlicher Aktivität ab, entscheidend für die Effektivität des Koffeinmetabolismus ist in erster Linie jedoch die Genetik des Konsumenten. Auch diesen Punkt werden wir im Verlauf des Beitrags noch einmal aufgreifen (1).
Dank des hydrophoben Charakters verteilt sich Koffein schnell im gesamten Organismus und auch ein Übertritt ins Gehirn findet ungehindert statt. Über das zentrale Nervensystem (ZNS) vermittelt Koffein die meisten seiner Effekte insbesondere über einen Antagonismus zum körpereigenen Adenosin. Es handelt sich dabei um ein organisches Molekül (Nukleosid) und damit um einen Bestandteil energiereicher Verbindungen wie beispielweise ATP der dafür bekannt ist, die Ausschüttung belebender Neurotransmitter wie Noradrenalin, Dopamin oder Acetylcholin und damit die Signalgeber des sympathischen (aktivierenden) Nervensystems zu blockieren. Dockt nun Koffein als strukturell ähnliche Substanz am Adenosin-Rezeptor an und macht ihn damit für Adenosin unempfänglich, sorgt dies für mehr Wachsamkeit, vermehrte Energiebereitstellung im Blut (via Lipolyse und Glykogenolyse) sowie einige weitere Effekte die allesamt in einer erhöhten Leistungsfähigkeit resultieren.
Neben hervorragenden Ergebnissen aus dem Ausdauerleistungssport (2), einer belegten Steigerung der Maximalkraft (6), sowie aktuell bei Arazi et al (7) gezeigten Effekten auch im Verlauf eines typischen Bodybuilding-Trainings mit submaximaler, anaerober Belastung, wurde Koffein bereits mehrere Male ein lindernder Effekt auf die Schmerzwahrnehmung sowie die Muskelkater-
Symptomatik nach erschöpfender Belastung nachgewiesen (8). In der Studie von Hurley et al verzeichneten Forscher bei schwach an Koffein gewohnten, trainierten Probanden unter Verabreichung von 5mg Koffein pro Kilogramm Körpergewicht in Verbindung mit einem Bizeps- Training sowohl eine höhere Zahl abgeleisteter Wiederholungen als auch ein geringes Aufkommen an typischen Muskelkater-Symptomen verglichen mit einer Placebo-Gruppe die kein Koffein erhielt. (9).
Koffein schaltet uns in den evolutionären „Fight or Flight Modus“. Das Herz schlägt schneller und kräftiger, Blutgefäße und Bronchien weiten sich, der Blutdruck steigt leicht an, Energie sammelt sich im Blut, wir sind hellwach, schmerzresistenter und warten eigentlich nur noch darauf unsere Beute entweder zu erlegen oder vor einem übermächtigen Feind um unser Leben zu laufen
– Zeit für ein knallhartes Training das alles verändern wird!
Koffein war nicht immer „natural“. Von 1984 bis 2003 stand die Substanz auf der Doping-Verbotsliste des IOC (Internationales Olympisches Komitee). Zwar wurde der Grenzwert hoch angesetzt, dennoch kam es aber zu positiven Doping-Tests auf die Substanz Koffein mit allen Konsequenzen eines Missbrauchs verbotener leistungssteigernder Substanzen. Mit Wirkung zum 01.01.2004 wurde Koffein dann wieder offiziell von der Dopingliste entfernt. Es darf seitdem ohne Höchstgrenze im Leistungssport zum Einsatz gebracht werden.
Wie setze ich Koffein am besten ein?
Zweifelsohne lässt sich als bester Zeitpunkt für eine Koffein-Supplementierung VOR der Belastung benennen (10). Berechtigt erscheint nun natürlich die Frage, was genau dieses VOR zu bedeuten hat. Ausgehend von einer Verabreichung ohne weitere Nahrungsbestandteile oder Substanzen berichten Studien wie die von Marks & Kelly, Bonati oder Blanchard & Sawers (11-13) von einer 99%-igen Koffein-Aufnahme aus dem Magen-Darm-Trakt binnen 45 Minuten. Neuere Studien die sich mit der Aufnahme des Koffeinanteils aus Kaffee befassten, sprechen sich für eine Peak-Konzentration binnen Minute 63 und 72 unabhängig von der Temperatur des Getränks aus (14).
Während Koffein also perfekt in die Pre-Workout-Supplementierung passt, sollten diejenigen die es auf eine maximierte Proteinsynthese sowie eine optimale Aufnahme von Nährstoffen nach dem Training abgesehen haben die Aufnahme von Koffein zu diesem Zeitpunkt eher meiden. Nicht nur das Studien wie die von Saiki et al (15) Koffein als mTOR-Inhibitoren entlarven welches hierüber in der Lage ist die Proteinsynthese zu hemmen, es scheint zudem für eine Deaktivierung von GLUT-4- Transportern (den Glucose-Taxis an Muskel- und Fettzellen) verantwortlich zu sein (16). Pro- regenerative Effekte und damit eine gewisse Rechtfertigung zur Einnahme schreibt man Koffein lediglich nach intensiven Ausdauerbelastungen zu (17).
Suboptimal scheint die Einnahme von Koffein auch direkt morgens zu sein. Begründen lässt sich dies über seinen direkten Einfluss auf den Cortisolspiegel wie ihn Studien wie die von Lovallo et al (18) belegen. Gerade morgens haben wir es Biorhythmus-bedingt mit einem Höchststand des katabolen Signalgebers zu tun, der selbst bei ansonsten niedrigem Stresslevel durch Koffein in einen unphysiologisch hohen Bereich angehoben würde. Zwar zeigt sich diesbezüglich in Studien (19) ein gewisser Gewöhnungs-Effekt der bei regelmäßiger Koffein-Verabreichung eintritt, gänzlich unterdrücken lässt sich die Cortisol steigernde Eigenschaft jedoch nicht. Da in der heutigen Zeit auch unter Sportlern eher ein etwas höherer Stresslevel zu beobachten ist, erscheint es durchaus sinnvoll mit der ersten Koffeinverabreichung einige Stunden nach dem Aufstehen zu warten, auch oder insbesondere, wenn direkt morgens ein intensives Workout ansteht.
Auch wenn es in den Abend geht, scheint es zumindest für einen gewissen Teil aller Anwender eine Deadline zur Einnahme von Koffein zu geben. Hier kommen wir nun an den Punkt, an dem es sinnvoll erscheint einige Worte zur Individualität in Hinblick auf den Koffeinmetabolismus zu verlieren die bereits in unseren Genen hinterlegt wurde. CYP1A2 lautet der Name des Hämprotein-Enzyms welches für den Koffeinabbau verantwortlich ist. Je nachdem welche Gen-Variante wir bei CYP1A2 in uns tragen, dauert der Abbau von Koffein unterschiedlich lange. Die Halbwertszeit wird so in einem Bereich von 1,5 bis sogar 9,5 Stunden angegeben. Der Abbau verzögert sich zudem dosisabhängig (20). Mit diesen Zahlen in der Hinterhand wundert es nun niemanden mehr das sich nicht alle, dennoch aber eine Vielzahl an Studien (21) für eine negative Beeinflussung des Schlafverhaltens mit Verabreichung von Koffein noch in den in den Abendstunden aussprechen. Hindmarch et al (22) belegen eindrucksvoll eine Beeinflussung der zirkadianen Rhythmik schon mit Aufnahme eines doppelten Espresso zwei Stunden vor dem zu Bett gehen.
Wer immer vom vollständigen Potenzial des Koffeins profitieren möchte, sollte die Einnahme egal über welche Darreichungsform zyklisch gestalten. In der heutigen Zeit sicher kein einfaches Unterfangen. Die Wissenschaft verstrickt sich in Uneinigkeit wenn es um das Ausmaß eintretender Gewöhnungseffekte ausgehend von einer regelmäßigen Aufnahme von Koffein geht. Es finden sich belegende zu Untersuchungen zu einer beinahe kompletten Toleranzentwicklung in Hinblick auf hämodynamische (den Blutfluss betreffende) Marker sowie metabolische, Adrenalin vermittelte Effekte schon mit einer moderaten regelmäßigen Verabreichung ab 200mg Koffein täglich über wenige Tage (24,25). Auf der anderen Seite berichten aktuelle Studien wie die von Soeren et al (26) von weit weniger merklichen Gewöhnungseffekten. Für die Praxis ergibt sich so ein uneinheitliches Bild welches einen Versuch am eigenen Leib auf den Plan ruft. Nach Biagionni (27) und Robertson (28) hebt sich eine mögliche Toleranz bereits binnen 4-tätiger kompletter Entwöhnung auf. Diese Zeit gilt es also mindestens Koffein frei zuzubringen um dann ab Tag 5 die Probe aufs Exempel zu machen und für sich selbst zu testen, inwieweit schon kleine Mengen Koffein stark stimulierend wirken.
Wer maximal von Koffein profitieren möchte setzt es vornehmlich vor dem Training ein. Der beste Zeitpunkt bewegt sich im Bereich von 45 bis 70 Minuten vor der Belastung. Je nach individuellem Koffeinstoffwechsel wird ein Koffein-Peak dann über mehrere Stunden nach und nach abgebaut. Nach dem Training sollte man Koffein meiden, ebenso wie eine Aufnahme direkt nach dem Aufstehen eher kontraproduktiv erscheint. Wer Probleme mit dem Einschlafen oder der Schlafqualität hat, sollte sich kritisch hinsichtlich seines Koffeinkonsums hinterfragen. Spezifische Genvarianten die Aufschluss über den individuellen Koffeinstoffwechsel geben lassen sich heute bereits via Test-Kit und Blutanalyse bestimmen. Wenn der Booster nicht mehr oder nur mit doppelter oder dreifacher Dosis wirkt, sollte man sich mit dem Thema Koffein-Gewöhnung auseinandersetzen. Schon 4 Tage kompletter Abstinenz reichen aus um den Körper wieder für Koffein zu sensibilisieren.
Welche Darreichungsform sollte ich bevorzugen?
Eigentlich sollte man meinen „Koffein ist gleich Koffein“ unabhängig von der Darreichungsform. Eines Besseren belehren uns hier einige Studienergebnisse die sich mit unterschiedlichen Ansätzen in diese Richtung befassten. Zum einen wäre da eine aktuelle Studie von Richardson zu nennen (3) in der Forscher trainingserfahrenen Probanden vor einem Krafttraining entweder 5mg Koffein pro Kilogramm Körpergewicht aus Kaffee oder via Koffeintabletten (synthetisches Koffein + entkoffeinierter Kaffee) verbreichten. Die Studie war Placebo kontrolliert, weshalb zudem die Effekte
basierend auf der Verabreichung von entkoffeiniertem Kaffee in die Ergebnisse mit einbezogen wurden. Wie sich zeigte, hoben sich die Leistungswerte beider Koffeingruppen deutlich von denen der Placebo-Verabreichung ab, es waren zudem zumindest bei einem Teil der absolvierten Übungen Vorteile aus der Aufnahme von Kaffee verglichen mit der Verabreichung von synthetischem Koffein messbar. Die Forscher vermuten in Kaffee neben Koffein weitere leistungssteigernde Komponenten oder aber enthaltene Substanzen die eine stimulierende Wirkung ausgehend von Koffein verstärken.
Fernab von aller Leistungssteigerung offenbart eine Untersuchung von Tucker (4) Unterschiede in der Beeinflussung der Telomerlänge ausgehend von einer Verabreichung von entweder Kaffee oder Koffein in Reinform. Während man sich als regelmäßiger Kaffeekonsument über längere Telomere freuen darf, scheint die regelmäßige Aufnahme von Koffein über synthetische Quellen diese dosisabhängig zu verkürzen. Bei Telomeren handelt es sich um die Enden unserer Chromosome die mit der Stabilität von Zellen und letztlich deren Alterung in Verbindung gebracht werden. Es bestehen Theorien denen zur Folge die Telmoerlänge Aufschluss über die individuelle Lebensdauer eines Menschen gibt! Letztlich sprechen sich einige Wissenschaftler wie Ori Hofmekler, Begründer der Warrior Diet, für eine Glutamat-Inhibition ausgehend von synthetischem Koffein aus. Während Kaffee für einen neuroprotektiven Effekt verantwortlich ist und damit Nervenzellen vor deren Niedergang schützt, soll synthetisches Koffein diese eher schädigen (5).
Die spezifische Zusammensetzung von Kaffee als Koffeinlieferant mit etlichen weiteren wirksamen Inhaltstoffen macht ihn insgesamt attraktiver als die Verabreichung von isoliertem Koffein.
Entwässere ich durch Koffein?
Nach wir vor hartnäckig hält sich das Gerücht, Koffein würde uns stark entwässern. Es wirke derart harntreibend, dass koffeinhaltige Getränke wie beispielsweise Kaffee oder auch Energy-Drinks nicht in die Flüssigkeitsbilanz des jeweiligen Tages mit aufgenommen werden dürfen. Dass der Wahrheitsgehalt all dieser Aussagen stark in Frage zu stellen ist, zeigt sich spätestens mit Veröffentlichung der Studie von Killer et al (5). Die Forscher verabreichen hier an regelmäßigen Kaffeekonsum (4 bis 6 Tassen pro Tag) gewöhnten Probanden entweder 4 x 200ml Kaffee täglich (entsprechend einem Koffeingehalt von 4mg pro Kilogramm Körpergewicht) oder Wasser und untersuchten daraufhin relevante Hydrationsmarker. Mit Ausnahme einer etwas höheren Natriummenge im Urin der Koffein-Gruppe traten ansonsten keinerlei signifikante Unterschiede verglichen mit der Wasser trinkenden Gruppe auf. Armstrong und Kollegen bestätigen oben genannte Ergebnisse. In deren Studie konnten unter Verabreichung von sogar 6mg Koffein pro Kilogramm Körpergewicht keinerlei Auswirkung auf Hydrationsmarker festgestellt werden (77).
Koffeinhaltige Getränke zählen in vollem Umfang zur Flüssigkeitsbilanz des jeweiligen Tages.
Ein Glas Wasser zum Kaffee oder Espresso wird keinesfalls gereicht um damit einer Entwässerung vorzubeugen. Studien zeigen, dass Kaffee die Säureproduktion des Magens anhebt. Mit einem Glas Wasser lässt sich dieser überhöhten Säurebildung entgegenwirken.
Resümee
Zusammenfassend lässt sich aus dem heutigen Beitrag für die Praxis festhalten:
- Die beste Einnahmezeit für Koffein ist 45-70 Minuten vor dem Training
- Wirksame Dosierungen liegen im Bereich von 3 bis 6mg pro Kilogramm Körpergewicht
- Die Aufnahme von Koffein über Kaffee zeigt sich als effektive Methode mit gesundheitlichem Mehrwert
- Koffeingaben direkt morgens sowie nach dem Training sind zu vermeiden
- Koffeingaben am Abend sind zu vermeiden sofern die Faktoren Schlaf und / oder Regeneration darunter leiden
- Gewöhnungseffekte verschwinden bereits nach 4-tätiger Koffein-Abstinenz
Sportlicher Gruß
Holger Gugg
Quellen
Beitragsbild: Photo by Mike Kenneally on Unsplash
(1)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10049999
(2)
http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10068-010-0151-6
(3)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26890974
(4)
https://nutritionandmetabolism.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12986-017-0162-x (5)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11567035
(6)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18046056
(7)
http://dergipark.gov.tr/download/article-file/264520
(8)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12399249
(9)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24164961
(10)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7369170
(11)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27573467
(12)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/4121243
(13)
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1038/clpt.1982.132/abstract
(14)
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0273230082900034
(15)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3039768/
(16)
http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0032718
(17)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27359524
(18)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2257922/
(19)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16814782
(20)
http://jap.physiology.org/content/76/3/1043
(21)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10823400
(22)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26378246
(23)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16131696
(24)
http://europepmc.org/abstract/med/2674593
(25)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC370671/
(26)
http://jap.physiology.org/content/85/4/1493.long
(27)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC370671/
(28)
http://jpet.aspetjournals.org/content/258/2/588
Nicht aufgeführt
http://www.dopinginfo.de/rubriken/00_home/00_cof.html
Beitragsbild: Photo by Mike Kenneally on Unsplash
