Leistung & Kaffee

Ergogene Effekte des Koffeins

von Dr. med. Wolfgang Grebe

Für die meisten Menschen ist Kaffee ein Genussmittel, das sie wegen seiner wachmachenden, konzentrationssteigernden und stimmungsaufhellenden Eigenschaften schätzen. Oder weil ihnen das Getränk einfach gut schmeckt und bekommt. Bei Sportlern kommt oft noch ein anderer Aspekt des Kaffees hinzu: Sie wollen den positiven Einfluss auf die körperliche und geistige Leistungsfähigkeit nutzen.

Einer der wichtigsten Inhaltsstoffe des Kaffees ist das Koffein (1,3,7-Trimethylxanthin). Dieses Alkaloid wird schon seit Jahrzehnten von professionellen Athleten, aber auch von ambitionierten Freizeitsportlern eingesetzt, um ihr Training zu unterstützen und bei Wettkämpfen besser abzuschneiden. Allerdings wird Koffein nicht mehr als Dopingmittel gewertet, seit die Welt-Doping-Agentur (WADA) es im Jahr 2004 von der Dopingliste gestrichen hat.

Worauf beruht der leistungsfördernde Effekt des Koffeins?

Koffein aus der Nahrung gelangt etwa 30 bis 45 Minuten nach der oralen Aufnahme nahezu vollständig über den Magen und den Dünndarm in den Körper. Dort beträgt seine Halbwertszeit bei einem erwachsenen Menschen ungefähr drei bis vier Stunden. Es stimuliert das Zentralnervensystem (ZNS), wodurch Wachheit, Aufmerksamkeit und Konzentrationsvermögen gesteigert werden. Die Abbauprodukte des Koffeins können die Blutgefäße erweitern, das Urinvolumen erhöhen (Theobromin), die glatte Muskulatur entspannen (Theophyllin) und die Lipolyse fördern (Paraxanthin). Über Koffein werden außerdem eine Steigerung der Sauerstoffaufnahme sowie der Catecholamin-Freisetzung und eine Erhöhung der Stoffwechselrate
vermittelt. In welcher Form man dem Körper Koffein zuführt (Kaffee, Elektrolytdrinks, Koffeinkapseln oder koffeinhaltige Kaugummis), scheint die leistungsfördernde Wirkung kaum zu beeinflussen. Am schnellsten erfolgt die Aufnahme durch Koffein-Kaugummis über die Mundschleimhaut. Dass Koffein die Muskelleistung verstärkt, ist bereits seit Beginn des 20. Jahrhunderts bekannt. Costill zeigte 1978, dass die Gabe von 330 Milligramm Koffein eine Stunde vor Trainingsbeginn auf einem Fahrradergometer die Zeitdauer bis zum Einsetzen der Erschöpfung verlängert, also die Ausdauer verbessert. Koffein erweist sich vor allem bei Ausdauerleistungen als besonders wirkungsvoll. Im Unterschied zum Ausdauersport, bei dem die Energie überwiegend über aerobe Stoffwechselwege zur Verfügung gestellt wird, erfolgt die Energiezufuhr bei kurzzeitigen körperlichen Höchstleistungen anaerob. Studien zu den Effekten von Koffein auf Sportarten mit anaeroben Höchstleistungen wie Sprint, Mannschaftsspiele und Krafttraining kommen zu uneinheitlichen Ergebnissen. Einige belegen eine signifikante Leistungsverbesserung bei Mannschafts- und Kraftsportarten, andere zeigen ein gegenteiliges Resultat. Eine mögliche Erklärung für diese unterschiedlichen Ergebnisse und Einschätzungen ist, dass das Ausmaß der Reaktion auf Koffein durch die Unterschiede in der individuellen Koffein-Verstoffwechselung begründet wird. Für die nachweislich vorhandene Steigerung der physischen Leistungsfähigkeit durch Koffein kommen drei mögliche Mechanismen in Betracht:
a) Koffein induziert eine erhöhte Mobilisierung
von intrazellulärem Kalzium
b) Koffein stimuliert die Oxidation
freier Fettsäuren
c) Koffein fungiert als Antagonist an
den Adenosin-Rezeptoren im ZNS.

Dass die ergogenen Effekte von Koffein bei aeroben Sportarten mit einer erhöhten Oxidation freier Fettsäuren zusammenhängen und sich daraus ein Einspareffekt beim Muskel-Glykogen ergibt, war schon länger postuliert worden. Neuere Untersuchungen und Reviews kommen allerdings zu dem Schluss, dass der antagonistische Effekt von Koffein auf die Adenosin-Rezeptoren im Gehirn von erheblich größerer Bedeutung für die Leistungssteigerung ist. Über diesen Weg könnte Koffein die zentrale Erschöpfung modulieren und die subjektive Bewertung der Anstrengung, der Schmerzwahrnehmung und der Kraftreserven beeinflussen. Dies alles würde dann zur Verbesserung des Leistungsvermögens beitragen. Tatsächlich überwindet Koffein die Blut-Hirn-Schranke und ist ein starker Antagonist an den Adenosin-Rezeptoren im ZNS. Demzu - folge wirkt Koffein den hemmenden Effekten des Adenosins auf die Erregbarkeit der Neuronen, auf die Neurotransmitter Freisetzung und auf den Wachheitsgrad entgegen. Einen zusätzlichen Beitrag könnten die schmerzlindernden Eigenschaften des Koffeins leisten. Wegen der großen Bedeutung der Adenosin- Rezeptoren für die zentrale Ermüdung ist es wichtig, zu verstehen, welche Faktoren die Zahl der Adenosin-Rezeptoren oder deren Sensitivität modulieren oder verändern können. Dies spielt wiederum eine Rolle für die Leistungssteigerung durch Koffein. Aus Tiermodellen ist bekannt, dass chronischer Koffeinkonsum die Zahl und die Affinität der Adenosin-Rezeptoren im ZNS steigen lässt. Möglicherweise wird durch diesen Effekt dann immer mehr Koffein benötigt, um die antagonistische Aktivität an den Rezeptoren auf dem gleichen Niveau zu halten. Dies könnte den Gewöhnungseffekt erklären und damit die in den Studien manchmal etwas voneinander abweichenden Ergebnisse zur Leistungssteigerung durch Koffein. Tatsächlich gibt es Hinweise darauf, dass der leistungsfördernde Effekt bei Sportlern, die nur selten Koffein zu sich nehmen (< 50 mg Koffein täglich) größer ausfällt als bei jenen, die regelmäßig Koffein in größeren Mengen verwenden (> 300 mg Koffein täglich). Dieser Effekt ist ebenso zu beobachten, wenn die Sportler einige Tage vor dem Training auf Koffein verzichten. Welches die optimale Wartezeit (Dauer der Enthaltsamkeit) für Sportler ist, um den leistungssteigernden Effekt des Koffeins zu maximieren, lässt sich bestenfalls aus Tieruntersuchungen ermitteln. Dort ergab sich ein Zeitraum von sieben Tagen. Als für Sportler nachteilig wurde oft die diuretische Wirkung von Kaffee beschrieben. Häufigeres Wasserlassen und ein erhöhter Flüssigkeitsverlust könnten die Leistungsfähigkeit einschränken. Etliche Studien konnten solche negativen Effekte jedoch nicht beobachten.

Fazit

Eine deutliche Leistungssteigerung durch Koffein ist vor allem bei Ausdauersportarten, bei denen die Belastung länger als fünf Minuten anhält, nachgewiesen worden. Dieser ergogene Effekt beruht in erster Linie auf der antagonistischen Wirkung des Koffeins auf die Adenosin-Rezeptoren im
Gehirn. Weniger eindeutig wird die leistungsfördernde Wirkung des Koffeins bei Sportarten mit kurzzeitigen Höchstbelastungen (< fünf Minuten) beurteilt. Allerdings mehren sich die Hinweise darauf, dass Koffein auch hier einen positiven Einfluss ausübt. Die vorliegenden Forschungsdaten sind recht breit gestreut und sehr von individuellen Faktoren abhängig. Daher sind exakte Empfehlungen, in welcher Form Koffein am besten aufgenommen werden sollte, welches die optimale Dosis und der günstigste Zeitpunkt der Einnahme ist, um die größtmögliche Leistungssteigerung zu erfahren, kaum zu geben.

Foto: © Dr. med. Wolfgang Grebe