Koffein und Sport

In diesem Blogartikel geht es um einen der verbreitetsten Wachmacher, das Koffein.

 

Lese hier wie Kaffee, Tee, Energiedrinks oder Sportbooster sich auf unseren Organismus auswirken und warum es sinnvoll sein kann Koffein vor dem Training oder Wettkampf zu sich zu nehmen.

 

Kurzübersicht:

  • Kaffee, Tee und Energiedrinks sind die verbreitetsten koffeinhaltigen Lebensmittel.
  • Koffein sollte ca. 60 min. vor einem Training/Wettkampf zugeführt werden, abhängig von der Koffeinquelle.
  • Empfohlen werden moderate Mengen von 3-6 mg Koffein pro Kilogramm Körpergewicht oder ca. 300-400mg vor einer Belastung.
  • Leistungssteigerung durch Koffein tritt am ehesten bei Ausdauertraining/Ausdauersportarten auf.
  • Koffein kann die Fettverbrennungsrate während eines Ausdauertrainings steigern und so Trainingsanpassungen für die aerobe Energiebereitstellung verstärken.
  • Geringe Steigerungen der Maximalkraft durch Koffein sind möglich.
  • Bei regelmäßigem Konsum gewöhnt sich der Körper an das Koffein.

 

Wie wirkt Koffein im Körper?

Sobald wir Koffein über unsere Nahrung zuführen, wird dieses von unserem Körper über den Magen-Darm-Trakt resorbiert. Die Aufnahme findet vor allem über den Dünndarm und den Magen statt [5].

Besonders verbreitete koffeinhaltige Lebensmittel sind Kaffee, Tee und Energiedrinks. Allerdings kommt Koffein auch in Lebensmitteln, wie z.B. Schokolade/Kakao vor.

Die Resorptionsdauer von Koffein ist verglichen mit vielen anderen Stoffen relativ kurz. Bereits nach wenigen Minuten steigt die Koffeinkonzentration im Blut und verteilt sich über die Blutbahn in unserem gesamten Körper. Nach 30-60 min. kann die höchste Konzentration erreicht werden. Zu diesem Zeitpunkt merken wir den wachmachenden Effekt [3].

 

Diese schnelle Resorption und der damit einhergehend zügig auftretende Effekte ist auf mehrere Umstände zurück zu führen. Anders als viele andere Stoffe wird Koffein nicht über die Leber gefiltert, sobald es aus dem Magen-Darm-Trakt in den allgemeinen Blutkreislauf gelangt [2].

Zusätzlich ist Koffein sowohl in Wasser, als auch in Fetten gut löslich und kann daher die meisten biologischen Membranen überwinden, darunter auch die Blut-Hirn-Schranke und gelangt so in unser Gehirn sowie das Zentrale-Nervensystem [4].

 

Den meisten Einfluss scheint Koffein auf unser Zentral-Nervensystem zu nehmen und beeinflusst über dieses unsere mentale und körperliche Leistungsfähigkeit. Darüber hinaus gibt es weitere Mechanismen, über welche Koffeineinnahmen die Leistungsfähigkeit bedingen.

Dazu gehört die zusätzliche Mobilisation von Calcium-Ionen, welche unsere Muskelkontraktionen und damit unsere Leistung verbessern kann. Normalerweise verringert sich die Freisetzung von Calcium-Ionen im Laufe einer Belastung und führt somit zu einer Ermüdung. Nach Koffeineinnahmen scheint sich die Freisetzung von Calcium-Ionen wieder zu erhöhen [6; 10]. 

 

Die Aufnahme von Koffein erfolgt annähernd identisch bei allen Personen und wird nicht genetisch oder durch das Geschlecht beeinflusst. Allerdings kann sich der Abbau und der Stoffwechsel von Koffein individuell stark unterscheiden, was die Abbauzeit beeinflusst. Die Halbwertszeit von Koffein wird im Durchschnitt mit 4-6 Stunden angegeben, kann allerdings individuell auch länger dauern. Eine Schwangerschaft kann häufig zu einer relevanten Hemmung des Koffeinabbaus führen. Daher ist bei Schwangeren ein übermäßiger Konsum nicht ratsam. Ähnliches gilt für Kinder, welche eine deutlich längere Halbwertszeit beim Abbau von Koffein aufweisen können.

Dem gegenüber sinkt die Koffeinhalbwertszeit bei den meisten Personen mit zunehmender Gewöhnung. Hier kann sich die Konzentration bereits nach einer Stunde deutlich verringern, der Effekt lässt also schneller nach [7].

 

Übrigens sind Koffein und Teein chemisch gesehen derselbe Stoff. Die Unterscheidung ist lediglich auf die unterschiedlichen Konsumarten, Kaffee/Tee zurückzuführen.

 

Welchen Einfluss hat Koffein auf unser Training?

Vorab muss gesagt werden, dass die Effektstärke mit der das Koffein wirkt, individuell ausfallen kann.

Zusammengefasst scheint Koffein nach der derzeitigen Studienlage geringe bis moderate Effekte auf unsere Kraftausdauer, Schnelligkeit und Kraft sowie einige sportartspezifische aerobe und anaerobe Belastungen (mit oder ohne ausreichende Sauerstoffversorgung) zu haben.

 

Besonders Ausdauersportler*innen können von Koffein profitieren. In den meisten Untersuchungen war es den Testpersonen nach Koffeineinnahmen möglich die Ausdauertestungen schneller und länger zu absolvieren [11].

In der eben genannten Übersichtsarbeit wurde eine durchschnittliche Leistungssteigerung von 2,1% von Koffein auf die Ausdauerleistung festgestellt. Da allerdings ein Großteil der Wettkampfteilnehmer*innen Koffein zu sich nimmt, ist ein Vorteil gegenüber anderen Athlet*innen eher unwahrscheinlich. Vielmehr wird eine Benachteiligung gegenüber den Konkurrent*innen verhindert.

In dieser Untersuchung wird folgendes Beispiel genannt: „Die schnellste offizielle Halbmarathonzeit beträgt 58 min 23 s. Bei der durchschnittlich festgestellten Leistungssteigerung von 2,1 %, entspricht dies einer Verbesserung von 1,22 min. Bei der Platzierung würde dies den Unterschied zwischen dem 1. (58:23) und dem 97. Platz (59:45) ausmachen. Daher kann Koffein einen großen Einfluss auf das Gesamtergebnis nehmen.“

 

In einer weiteren Untersuchung konnte gezeigt werden, dass Koffein vor einem Ausdauertraining die Fettverbrennungsrate (Fettoxidation) steigern kann. Eine gesteigerte Fettverbrennungsrate könnten für Ausdauersportler*innen von Bedeutung sein, da so zusätzliche Trainingsanpassungen für die aerobe Energiebereitstellungen erreicht werden können. Hierbei wurde bei den Testpersonen (ohne regelmäßigen Koffein-Konsum), während des Trainings, vermehrt auf Fette als Energieträger zurückgegriffen, verglichen mit einem Training ohne Koffein. Grundlegend ist die Fettverbrennungsrate am Nachmittag höher als am Vormittag. Koffein erhöhte diese jedoch zu beiden Tageszeiten [9].

 

Für das Krafttraining ist dagegen nur eine relativ geringe Leistungssteigerung zu erwarten. Hierbei fallen die Effekte unterschiedlich für die Kraftausdauer, die Maximalkraft und die Power aus. Bezogen auf die Kraftausdauer sind die Ergebnisse in der Literatur uneinheitlich. Teilweise konnten positive Effekte erzielt werden, teilweise gab es keine Effekte oder sogar negative Auswirkungen auf die Kraftausdauer. Sehr wahrscheinlich lässt sich durch Koffein die Ermüdung etwas hinauszögern, allerdings sind dazu noch weitere Untersuchung nötig, um eine klarere Antwort geben können. Für die Maximalkraft wurden in der Literatur Leistungssteigerungen von bis zu 2-7% erzielt. Ein solcher Effekt kann besonders bei kraftbasierten Sportarten, wie Gewichtheben oder Powerlifting Einfluss nehmen [7].

 

Des Weiteren könnte Koffein die Glykogenresynthese nach einer Belastung verbessern. Glykogen ist einer der wichtigsten Energielieferanten für unsere sportliche Leistung und wird besonders bei hochintensiven Sportarten benötigt. Eine einfache Kohlenhydratzufuhr während oder nach einem Training steigert die Resynthese bereits. Allerdings könnte eine zusätzliche Koffeinzufuhr zu den Kohlenhydraten diese Resynthese weiter erhöht. Untersuchungen dazu fanden jedoch mit hohen Koffeindosen (8mg/kg Körpergewicht) statt. Ob vergleichbare Effekte auch bei geringeren Dosierungen erreicht werden ist unklar [12]

 

Nach der derzeitigen Studienlage werden moderate Koffein Dosen von 3-6mg/kg Körpergewicht empfohlen. Dabei haben bereits niedrige Dosen von 2mg/kg Körpergewicht leichte, positive Effekte. Von hohen Dosen (>9mg/kg Körpergewicht) wird eher abgeraten, da Nebenwirkungen vermehrt auftreten und nicht mit zusätzlichen Effekten zu rechnen ist. Die optimale Aufnahmezeit von Koffein vor einem Training ist abhängig von der Koffeinquelle. Etwa 60 min. vor einem Training hat sich jedoch als guter Aufnahmezeitpunkt gezeigt, da die höchste Konzentration meist nach 30-60 min. erreicht wird [7].

 

Kann man zu viel Kaffee trinken/ Koffein zu sich nehmen?

Mit dem täglichen Kaffee oder Energiedrink gewöhnt sich unser Körper an die regelmäßige Koffeinaufnahme und es kommt zu einer gewissen Resistenz. Der Körper bildet mehr Adenosin-Rezeptoren.  Um dem entgegen zu wirken, kann ein Verzicht über ca. 7 Tage hilfreich sein. Nach dieser Zeit hat sich die Menge der Adenosin-Rezeptoren auf das Ausgangsniveau zurückgebildet. Jedoch können in dieser Phase Entzugserscheinungen, wie Kopfschmerzen und Müdigkeit auftreten.

 

Wie bei den meisten Dingen, gibt es auch zu viel Koffein. Schwerwiegende Nebenwirkungen sind erst ab >1g Koffein zu erwarten. Allerdings können bereits bei Mengen von <1g Nebenwirkungen, wie Unwohlsein oder Herzrasen, auftreten. Personen, die Koffein nicht gewöhnt sind sowie Menschen mit Herzproblemen sollten sich vermutlich eher an der niedrigen Koffeinempfehlung (2mg/kg Körpergewicht) orientieren.

 

Leichte Vorsicht, explizit beim Kaffeegenuss, gilt für Personen mit erhöhten Cholesterinwerten. Hierbei sollte überwiegend auf gefilterten Kaffee zurückgegriffen werden, da dieser signifikant weniger Kaffeeöl (Diterpene Cafestol u. Kahweol) enthält, als ungefilterter, gekochter Kaffee. Hohe Mengen an Kaffeeöl stehen im Verdacht, die Cholesterinwerte zu erhöhen und damit das Risiko für Koronare-Herz-Krankheiten zu steigern. Koffein als solches führt nicht zu erhöhten Cholesterinwerten [1].

 

Darüber hinaus könnte es ratsam sein, heiße Getränke (z.B. Tee oder Kaffee) leicht abkühlen zu lassen, bevor wir uns diese schmecken lassen. Eine Trinktemperatur von >60° Celsius könnt mit vermehrtem Auftreten von Speiseröhrenkrebs in Verbindung stehen. Was der Wirkungsmechanismus dahinter ist, ist nicht abschließend geklärt [8].

 

Über Energie-Drinks findet vermehrt eine Diskussion und negative Assoziation statt. Ob die Inhaltsstoffe wirklich gesundheitsschädlich sind, ist schwierig zu sagen. Allerdings können aufgrund der Trinktemperatur leicht größere Mengen an Energie-Drinks konsumiert werden. Besonders für Kinder und Jugendliche ist hier Vorsicht geboten.

 

Ein weiteres weit verbreitetes, leistungssteigernde Supplement ist Kreatin. Unabhängig voneinander sind sowohl Koffein als auch Kreatin gut untersucht. Für viele Athlet*innen und Freizeitsportler*innen könnte die gleichzeitige Einnahme von Vorteil sein. Allerdings gibt es derzeit auch widersprüchliche Studienergebnisse, was die Wirksamkeit gleichzeitiger Einnahmen angeht. Aus diesem Grund sollten hohe chronische Koffeindosen (>9mg/kg/Tag) eher vermieden werden, wenn Kreatin zur muskulären Leistungssteigerung eingesetzt werden soll und eine getrennte Einnahme ist vorerst ratsam [7].

 

Fazit

Koffein vor unserem Training kann uns beim Erreichen unserer sportlichen Höchstform unterstützen, dies gilt besonders für die Ausdauersportarten. Möglich ist eine erhöhte Fettoxidation bei moderaten Ausdauerbelastungen und sorgt so für eine effizientere Energiebereitstellung.

 

Eingenommen werden sollte das Koffein ca. 60 min. vor dem Training/Wettkampf. Je nach Koffeinquelle kann das Koffein schneller oder langsamer vom Körper resorbiert werden.

 

Empfohlen wird eine moderate Dosis von 3-6mg/kg Körpergewicht, um einen optimalen Effekt zu erreichen. Höhere Dosen sind mit vermehrten Nebenwirkungen verbunden, ohne zusätzliche Effekte auf die sportliche Leistung zu bewirken.

 

Quellen:

  1. Adam, Olaf. Ernährungsmedizin: nach dem Curriculum Ernährungsmedizin der Bundesärztekammer. Georg Thieme Verlag, 2004.
  2. Arnaud, M. J. (1993). Components of Coffee. Caffeine, coffee, and health43.
  3. Blanchard, J., & Sawers, S. J. A. (1983). The absolute bioavailability of caffeine in man. European journal of clinical pharmacology24(1), 93-98.
  4. Carrillo, J. A., & Benitez, J. (2000). Clinically significant pharmacokinetic interactions between dietary caffeine and medications. Clinical pharmacokinetics39(2), 127-153.
  5. Chvasta, T. E., & Cooke, A. R. (1971). Emptying and absorption of caffeine from the human stomach. Gastroenterology61(6), 838-843.
  6. Cureton, K. J., Warren, G. L., Millard-Stafford, M. L., Wingo, J. E., Trilk, J., & Buyckx, M. (2007). Caffeinated sports drink: ergogenic effects and possible mechanisms. International journal of sport nutrition and exercise metabolism17(1), 35-55.
  7. Guest, N. S., VanDusseldorp, T. A., Nelson, M. T., Grgic, J., Schoenfeld, B. J., Jenkins, N. D., Arent, S. M., Antonio, J., Stout, J. R., Trexler, E. T., Smith-Ryan, A. E., Goldstein, E. R., Kalman, D. S., & Campbell, B. I. (2021). International society of sports nutrition position stand: caffeine and exercise performance. Journal of the International Society of Sports Nutrition18(1), 1-37.
  8. Islami, F., Poustchi, H., Pourshams, A., Khoshnia, M., Gharavi, A., Kamangar, F., Dawsey, S. M., Abnet, C. C., Brennan, P., Sheikh, M., Sotoudeh, M., Nikmanesh, A., Meret, S., Etemadi, A., Moghaddam, S. N., Pharoah, P. D., Ponder, B. A., Day, N. E., Jemal, A., Boffetta, P., & Malekzadeh, R. (2020). A prospective study of tea drinking temperature and risk of esophageal squamous cell carcinoma. International journal of cancer146(1), 18-25.
  9. Ramírez-Maldonado, M., Jurado-Fasoli, L., Del Coso, J., R Ruiz, J., & Amaro-Gahete, F. J. (2021). Caffeine increases maximal fat oxidation during a graded exercise test: is there a diurnal variation?. Journal of the International Society of Sports Nutrition18(1), 1-9.
  10. Rousseau, E., Ladine, J., Liu, Q. Y., & Meissner, G. (1988). Activation of the Ca2+ release channel of skeletal muscle sarcoplasmic reticulum by caffeine and related compounds. Archives of biochemistry and biophysics267(1), 75-86.
  11. Southward, K., Rutherfurd-Markwick, K. J., & Ali, A. (2018). The effect of acute caffeine ingestion on endurance performance: a systematic review and meta–analysis. Sports Medicine48(8), 1913-1928.
  12. Taylor, C., Higham, D., Close, G. L., & Morton, J. P. (2011). The effect of adding caffeine to postexercise carbohydrate feeding on subsequent high-intensity interval-running capacity compared with carbohydrate alone. International journal of sport nutrition and exercise metabolism21(5), 410-416.

 

 

Autor:

Vinzent Kuhlwilm

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