Koffein, eine Substanz, die sowohl eine Droge als auch ein Nährstoff ist, wird häufig konsumiert, um morgens wach zu werden oder um bei nächtlichen Arbeits- oder Lernsitzungen wach zu bleiben. Sportler nutzen Koffein häufig, um ihre Ausdauerleistung zu steigern, während Kraftsportler auf Koffein angewiesen sind, um explosive Leistung zu erzielen. Zahlreiche Studien deuten darauf hin, dass Koffein vor allem bei Ausdaueraktivitäten eine ergogene Wirkung hat. Es bleibt jedoch die Frage offen: Welcher Mechanismus steckt genau hinter der Wirkung von Koffein auf die sportliche Leistung?
Wirkungsmechanismen
Erkundung der Möglichkeiten Forscher haben drei potenzielle Hauptmechanismen vorgeschlagen, über die Koffein wirken kann, wobei die meisten Beweise auf eine zentrale Wirkung hindeuten. Gehen wir näher auf die einzelnen Mechanismen ein und untersuchen wir die entsprechenden Belege.
1. Blockierung von Adenosin: Entschlüsselung der Auswirkungen von Koffein auf das Gehirn
Koffein besitzt eine ähnliche chemische Struktur wie Adenosin, ein körpereigenes Molekül, das Gefühle von Müdigkeit, Erschöpfung und sogar Schmerzen hervorruft, wenn es sich an bestimmte Rezeptoren im Gehirn bindet. Im Wesentlichen führen höhere Adenosinspiegel zu erhöhter Müdigkeit. Aufgrund der strukturellen Ähnlichkeit zwischen Koffein und Adenosin kann Koffein die Bindung von Adenosin an diese Rezeptoren verhindern, was zu einer Verringerung des Müdigkeits- und Schmerzempfindens führt. Diese besondere Wirkung wird gemeinhin als zentrale Wirkung bezeichnet, da sie das Gehirn beeinflusst.
2. Erhöhte Kalziumfreisetzung in den Muskeln: Entdeckung der Rolle von Koffein
Koffein hat die Fähigkeit, die Freisetzung von Kalzium in den Muskelzellen zu erhöhen, ein Prozess, der für Muskelkontraktionen verantwortlich ist. Dies veranlasste die Forscher zu der Annahme, dass eine Koffeinergänzung möglicherweise die Muskelkraftproduktion steigern könnte.
3. Auswirkungen auf Katecholamine: Auswirkungen von Koffein auf den Hormonspiegel
Eine erste Theorie besagte, dass die leistungssteigernde Wirkung von Koffein auf die Anregung des Fettstoffwechsels bei gleichzeitiger Schonung des Muskelglykogens zurückzuführen ist. Spätere Forschungen haben diese Annahme jedoch widerlegt. Obwohl Koffein unter bestimmten Umständen geringfügige Auswirkungen auf den Fettstoffwechsel haben kann, sind diese Effekte nicht für die beobachteten Leistungssteigerungen verantwortlich. Koffein kann den Abbau von Triglyceriden, der Speicherform von Fett, anregen, wodurch Fettsäuren freigesetzt werden, die als Energie genutzt werden können. Außerdem kann Koffein den Katecholaminspiegel erhöhen, eine Gruppe von Hormonen, zu der auch Adrenalin (Epinephrin) gehört, das oft als "Kampf- oder Fluchthormon" bezeichnet wird.
Der erhöhte Katecholaminspiegel kann den Fettabbau weiter fördern. Wenn genügend Fettsäuren zur Verfügung stehen, können sie während des Trainings als Energiequelle genutzt werden, was die Ermüdung hinauszögern und zu einer Leistungssteigerung führen kann. Dieser Effekt ist jedoch nicht universell und hängt von den jeweiligen Bedingungen ab. Studien zur Messung des Glykogenspiegels in den Muskeln nach Ausdauerbelastungen ergaben keine höheren Werte nach Koffeinkonsum im Vergleich zu einem Placebo.
Wie es funktioniert
Beweise für die Mechanismen Forschungen mit Hilfe von Gehirnscans haben gezeigt, dass Koffeinmoleküle im Gehirn die Funktion von Adenosin direkt behindern. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass die Einnahme von Koffein vor dem Sport das Schmerz- und Anstrengungsempfinden bei verschiedenen Arten von körperlichen Aktivitäten verringert. Diese Verringerung des Schmerzempfindens ermöglicht es den Sportlern, sich beim Training oder bei Wettkämpfen mehr anzustrengen und länger durchzuhalten. Darüber hinaus wurde der Koffeinkonsum vor dem Training mit einem geringeren Muskelkater in den Tagen nach dem Training in Verbindung gebracht.
Koffein für mehr Kraft
Die Belege für die Annahme, dass Koffein die Stärke der Muskelkontraktionen erhöht, sind solide. Die meisten Experimente, in denen diese Wirkung nachgewiesen wurde, wurden jedoch mit isolierten Muskelzellen durchgeführt, die häufig von Tieren stammten, und es wurden Koffeindosen verwendet, die viel höher waren als die, die beim Menschen sicher erreicht werden können. Auch wenn Koffein in den vom Menschen eingenommenen Dosen die Kalziumfreisetzung beeinflussen kann, ist es unwahrscheinlich, dass es bei den meisten Sportveranstaltungen einen wesentlichen Beitrag zur sportlichen Leistung leistet.
Koffein zur Gewichtsabnahme
Einige Studien haben zwar gezeigt, dass Koffein den Katecholaminspiegel erhöhen und die Fettverwertung zur Energiegewinnung fördern kann, doch ist dies nicht durchgängig zu beobachten. Mehrere Studien haben Leistungsverbesserungen durch die Einnahme von Koffein bei Übungen von kurzer Dauer dokumentiert, bei denen die Einsparung von Glykogen nicht direkt leistungsfördernd ist.
Interessanterweise zeigte Koffein auch in Studien, in denen keine signifikante Steigerung der Fettverwertung beobachtet wurde, leistungssteigernde Effekte. Dies deutet darauf hin, dass der Fettstoffwechsel nicht der primäre Mechanismus für die leistungssteigernde Wirkung von Koffein ist. Darüber hinaus wurde in Studien, in denen der Glykogenspiegel in den Muskeln nach Ausdauertraining gemessen wurde, kein höherer Spiegel am Ende des Trainings nach Koffeineinnahme im Vergleich zu einem Placebo festgestellt.
Der wahre Mechanismus
Ein zentraler Effekt Insgesamt scheint es, dass Koffein in erster Linie durch seine Fähigkeit, die Adenosinwirkung zu blockieren, die Ermüdung zu verringern und das Schmerzempfinden zu dämpfen, die Leistung in einer Vielzahl von Sportarten verbessert. Außerdem verbessert es die Wachsamkeit und die Reaktionszeit. Es ist zwar möglich, dass Koffein die Muskelkontraktionskraft in geringem Maße erhöht, doch ist diese Wirkung wahrscheinlich minimal. Trotz seiner Auswirkungen auf Adrenalin und Fettverbrennung scheint Koffein das Glykogen, die gespeicherte Form von Kohlenhydraten im Körper, nicht zu schonen, was zu einer verbesserten Leistung beitragen würde.
Schlussfolgerung
Individuelle Variabilität und Vorsicht Es ist unbedingt zu beachten, dass ein übermäßiger Koffeinkonsum negative Auswirkungen haben kann und dass die Reaktion auf Koffein von Person zu Person sehr unterschiedlich ist. Um herauszufinden, wie sich Koffein auf die einzelnen Personen auswirkt, ist es am besten, sorgfältige Experimente durchzuführen.
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Wissenschaftliche Referenzen
- McLellan TM, Caldwell JA, Lieberman HR. A review of caffeine's effects on cognitive, physical and occupational performance. Neurosci Biobehav Rev. 71:294-312, 2016
