Wie wirkt Koffein?

Koffein wird sowohl als Droge als auch als Nährstoff eingestuft: Es wird manchmal als die weltweit am meisten konsumierte Droge bezeichnet. Viele Menschen verwenden es, um wach zu werden, wach zu bleiben oder die Aufmerksamkeit zu verbessern. Sportler nutzen es häufig, um ihre Ausdauerleistung zu verbessern, aber auch in Kraftsportarten wird es zur Steigerung der Explosivkraft eingesetzt. Es gibt Beweise dafür, dass Koffein die gewünschte Wirkung hat, insbesondere bei Ausdauerleistungen, aber wie genau wirkt Koffein? Es gab die Theorie, dass Koffein den Fettstoffwechsel verbessert, aber ist das wirklich die Wirkungsweise? Die kurze Antwort lautet nein. Es gibt kaum Belege dafür, dass die geringen Auswirkungen, die Koffein in manchen Situationen auf den Fettstoffwechsel haben kann, für die Leistungseffekte verantwortlich sind. Welcher Zusammenhang besteht also wirklich zwischen Koffein und sportlicher Leistung?

Was sind die vorgeschlagenen Mechanismen?

Es wird angenommen, dass Koffein die Leistung bei einer Vielzahl von Sportarten und Übungen durch drei mögliche Hauptmechanismen verbessert:

Blockierung von Adenosin
Erhöhte Kalziumfreisetzung im Muskel
Auswirkungen auf Katecholamine

Blockierung von Adenosin: Wie wirkt Koffein auf das Gehirn?

Koffein hat eine chemische Struktur, die einem Molekül namens Adenosin ähnlich ist. Dieses Molekül wird auf natürliche Weise im Körper produziert und ist für Gefühle wie Müdigkeit, Erschöpfung und sogar Schmerzempfinden verantwortlich, wenn es sich an seine Rezeptoren im Gehirn bindet. Einfach ausgedrückt: mehr Adenosin bedeutet mehr Müdigkeit. Aufgrund der strukturellen Ähnlichkeiten zwischen Koffein und Adenosin kann Koffein die Bindung von Adenosin an diese Rezeptoren verhindern und so das Müdigkeits- und Schmerzempfinden verringern. Diese Wirkung von Koffein wird häufig als zentrale Wirkung bezeichnet: eine Wirkung auf das Gehirn.

Koffein erhöht die Kalziumfreisetzung aus den Muskelzellen

Koffein erhöht die Freisetzung von Kalzium in den Muskelzellen. Diese Freisetzung ist für die Kontraktion der Muskeln verantwortlich. Es wurde vermutet, dass eine Koffeinergänzung deshalb die Kraftproduktion der Muskeln steigern könnte.

Koffein kann den Katecholaminspiegel beeinflussen

Früher wurde angenommen, dass Koffein den Fettstoffwechsel anregt und das Muskelglykogen schont, um die sportliche Leistung zu verbessern. Heute wissen wir, dass dies wahrscheinlich nicht die Haupterklärung ist. Obwohl Koffein (zumindest in manchen Situationen) geringe Auswirkungen auf den Fettstoffwechsel haben kann, ist dies nicht der Grund für die Leistungseffekte. Koffein kann den Abbau von Triglyceriden (die Speicherform von Fett) stimulieren. Die dabei freigesetzten Fettsäuren können zur Energiegewinnung genutzt werden. Darüber hinaus kann Koffein einen Anstieg der Hormonfamilie der Katecholamine bewirken, zu denen auch das "Kampf- oder Fluchthormon" Adrenalin (auch Epinephrin genannt) gehört. Der Anstieg der Katecholamine kann auch den Fettabbau erhöhen. Wenn die Bedingungen richtig sind und mehr Fettsäuren zur Verfügung stehen, werden diese während des Trainings zur Energiegewinnung genutzt (jedoch nicht in allen Situationen). Wenn mehr Fett verwendet wird, könnte dies zu einem verringerten Abbau von Glykogen - der gespeicherten Form von Kohlenhydraten im Körper - führen, was bedeutet, dass es später als Energie zur Verfügung steht, was möglicherweise die Müdigkeit oder Erschöpfung hinauszögert und zu einer besseren Leistung führt.

Welche Beweise gibt es für diese Mechanismen?

Mit Hilfe von Gehirnscans wurde nachgewiesen, dass Koffeinmoleküle im Gehirn die Wirkung von Adenosin direkt blockieren können. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass Koffein, das vor dem Sport eingenommen wird, das Schmerz- und Anstrengungsempfinden bei verschiedenen Sportarten verringern kann. Man geht davon aus, dass dieses durch Koffein verringerte Schmerzempfinden es den Sportlern ermöglicht, sich im Training oder bei Wettkämpfen härter und länger anzustrengen, und dass sie bereit sind, die Unannehmlichkeiten des Sports zu ertragen. Viele Studien zeigen auch Auswirkungen auf die Leistung, insbesondere auf die Ausdauerleistung von etwa 1 Stunde Dauer. Die Einnahme von Koffein vor dem Training kann auch den Muskelkater in den Tagen nach dem Training verringern. Die Beweise dafür, dass Kalzium die Stärke der Muskelkontraktion erhöht, sind ziemlich stark. Die meisten Experimente, die dies belegen, wurden jedoch mit Muskelzellen (häufig von Tieren) durchgeführt, die entnommen und in einer Petrischale gemessen wurden. Die in den Studien verwendeten Koffeinmengen waren weit höher, als sie beim Menschen erreicht werden können (oder sicher sind). Koffein kann die Freisetzung von Kalzium in den vom Menschen verwendeten Mengen beeinflussen, trägt aber wahrscheinlich nicht wesentlich zur sportlichen Leistung bei.

Obwohl einige Studien gezeigt haben, dass Koffein die Katecholamine und die Nutzung von Fett zur Energiegewinnung erhöhen kann, ist dies nicht immer der Fall. Viele Studien haben gezeigt, dass die Leistung bei Kurzzeittrainings verbessert werden kann, bei denen die Einsparung von Glykogen der Leistung nicht zuträglich wäre. Interessanterweise wurden in vielen dieser Studien, in denen kein erhöhter Fettverbrauch zur Energiegewinnung festgestellt wurde, dennoch Leistungsverbesserungen durch die Einnahme von Koffein beobachtet, was bedeutet, dass dies nicht der primäre Mechanismus für Koffein sein kann. Darüber hinaus wurde in Studien, in denen die Glykogenmenge im Muskel nach Ausdauerbelastungen gemessen wurde, nach der Einnahme von Koffein im Vergleich zu einem Placebo keine höheren Werte am Ende der Belastung festgestellt.