No coffee - No mile?

Kaffee ist im Trend, das wissen vermutlich schon viele der sportlich Aktiven. Selbst im Leistungssport wurde in 74% der Dopingkontrollen von 2004 bis 2008 im Urin Koffein festgestellt [1]. Reine Statistik, denn seit 2004 wurde Koffein von der Liste der World Anti-Doping Agency (WADA) gestrichen. Positiv galt bis 2004 ein Nachweis von mehr als 12 µg/ml Koffein im Urin, was in etwa 5-7 Tassen Kaffee entsprach [2]. Begründet wurde die Aufhebung des Verbotes mit dem Vermerk einer vergleichsweise geringen Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit [3]. Ebenfalls ergab sich durch die individuelle Verstoffwechselung von Koffein ein praktisches Problem für die Festlegung von Grenzwerten. 

In diesem Beitrag möchte ich ein auf den Mythos Koffein im Leistungssport eingehen. Wie lässt sich die Wirkung von Koffein auf den Körper erklären? Was ist dran an der angeblich leistungssteigernden Wirkung? Koffein ist nicht gleich Kaffee. Reicht daher die Koffeinmenge im Kaffee für eine wirksame Dosis aus? 

Wirkung Koffein 

Ist es einmal im Blut angekommen, wird es in fast alle Organe transportiert und vermittelt seine Wirkung über die Bindung an verschiedene Rezeptoren. Entscheidend für die Fülle an Wirkungen und Effekten ist die einfache Passage der Blut-Hirn-Schranke. Daher greift Koffein auch in Prozesse des Gehirns ein. Der wichtigste Baustein in der Beeinflussung der körperlichen Leistungsfähigkeit wird über eine Hemmung von Adenosin vermittelt [4]. Adenosin entsteht bei der Energiegewinnung aus Adenosintriphosphat (ATP) und wirkt beruhigend auf den Körper. Koffein, welches eine ähnliche chemische Struktur hat, hemmt die Wirkung von Adenosin auf den Körper. Daraus ergeben sich:

• Verbesserung der Konzentration und Aufmerksamkeit
• Steigerung der Herzfrequenz und des Blutdrucks
• Erweiterung der Bronchien
• muskuläre Aktivierung und Stimulation.

Ebenfalls hat Koffein einen direkten Einfluss auf die Muskelaktivität, indem es Calciumionen aus Speichern in den Zellen freisetzt. Calciumionen sind ein wesentlicher Bestandteil der Muskelkontraktion und eine Erhöhung resultiert in einer gesteigerten Kontraktionskraft des Muskels. 

Zudem gibt es noch eine Reihe weiterer Beeinflussung, auf die ich nicht detailliert eingehen möchte z. B. die Mobilisierung freier Fettsäuren, eine gesteigerte Aktivität der Natrium-Kalium-Pumpe, eine Blockade von GABA-Rezeptoren (der Botenstoff GABA wirkt beruhigend auf das Gehirn) u. ä. 

Effekte auf Ausdauerleistung 

Nicht zuletzt durch die Aufhebung des Koffeinkonsums im Wettkampfsport kam es in den letzten Jahren zu einem steigenden wissenschaftlichen Interesse im Hinblick auf die leistungsfördernde Wirkung von Koffein. Eine 2019 veröffentlichte Übersichtsarbeit im Britisch Journal of Sports Medicine hat dieses Thema aufgegriffen. Die Ergebnisse von 21 Studien zum Thema Leistungssteigerung durch Koffein wurden dazu miteinander verglichen (siehe Infografic). Qualitativ hochwertige Analysen zeigten in der Zusammenschau einen positiven Effekt auf die Muskelausdauer, die Muskelkraft sowie die anaerobe Kraft und aerobe Ausdauer [1]. Vergleicht man die Effektstärke bei aeroben und anaeroben Belastungen miteinander, ergibt sich eine größere Auswirkung auf die aerobe Leistungsfähigkeit. In einer Untersuchung an der School of Sport, Exercise and Nutrition in Neuseeland wurden die Ergebnisse aus 44 einzelnen Studien gegenübergestellt. In der Zusammenschau wurde diesbezüglich ein durchschnittlich leistungssteigernder Effekt von 2,58% festgestellt [4]. Sicherlich läuft man davon allein noch keinen Weltrekord, doch zur Veranschaulichung empfiehlt es sich, einmal 2,5% von der eigenen persönlichen Bestleistung abzuziehen. Nicht ganz so eindeutig und belegt sind weitere Effekte auf die Sprung- und Schnellkraft. 

Des Weiteren stellt sich die Frage, welcher Personenkreis am meisten von dieser Leistungssteigerung profitiert. Obwohl es Hinweise darauf gibt, dass Leistungssportler einen stärkeren Effekt aufweisen als sportliche Aktive, gibt es in Fachkreisen unterschiedliche Meinungen.

Infografic: Mit freundlicher Genehmigung von Adam Virgile (www.adamvirgile.com)

Dosis und Darreichung 

Ein Großteil der Ergebnisse entstand auf Basis der Koffeinsubstitution mittels Tabletten. Erwiesen ist, dass Koffeinmengen von 3-6mg/kg effektiv sind und einen entsprechenden Effekt erzielen. Für eine Person mit 70kg würde man somit auf eine Koffeindosis von 210-420mg kommen. Übertragen auf eine Tasse Kaffee, die im Schnitt 100mg Koffein enthält, ergibt sich für die benötigten 3-6mg/kg in etwa Menge von 2-3 Tassen [1]. An dieser Stelle sollte hinterfragt werden, ob Kaffee im Vergleich zu purem Koffein den gleichen Effekt erzielt. Studien diesbezüglich gingen intensiv dieser Frage nach und konnten, zur Freude aller Freunde des geliebten Kaffeekonsums, keine Unterlegenheit  des „normalen“ Kaffees [5]. 

Nach der Aufnahme ist ein Koffeinanstieg im Blut innerhalb von 5-15 Minuten nachweisbar. Die maximale Konzentration erreicht der Koffeinspiegel nach 40-80 Minuten [2]. Auf Grundlage dieser Kenntnisse lässt sich eine optimale Wirkung ab circa 60 Minuten nach der Aufnahme erwarten. Ein weiterer Vorteil stellt der langsame Abbau im Körper dar. Die lange Halbwertszeit von 3-5 Stunden sorgt diesbezüglich für einen langanhaltenden Effekt im Körper. 

Fazit: 

Koffein hat eine leistungssteigernde Wirkung auf die Muskelausdauer, die Muskelkraft sowie die anaerobe Kraft und aerobe Ausdauer. Als effektiv wird eine Substitution von 3-6mg/kg in einem Abstand von 60 Minuten zur Belastung angesehen. Da Kaffee als Koffeinquelle nicht unterlegen scheint, sind durch ca. 2 Tassen Kaffee vor der Belastung adäquate Effekte zu erwarten. 

Bibliografie

1. Grgic, J., et al., Wake up and smell the coffee: caffeine supplementation and exercise performance-an umbrella review of 21 published meta-analyses. Br J Sports Med, 2019.

2. Spriet, L.L., Exercise and sport performance with low doses of caffeine. Sports Med, 2014. 44 Suppl 2: p. S175-84.

3. Beiglböck, W., Koffein: Genussmittel oder Suchtmittel? 2016: Springer Berlin Heidelberg.

4. Southward, K., K.J. Rutherfurd-Markwick, and A. Ali, Correction to: The Effect of Acute Caffeine Ingestion on Endurance Performance: A Systematic Review and Meta-Analysis. Sports Med, 2018. 48(10): p. 2425-2441.

5. Hodgson, A.B., R.K. Randell, and A.E. Jeukendrup, The metabolic and performance effects of caffeine compared to coffee during endurance exercise. PLoS One, 2013. 8(4): p. e59561.