I alt: 159
Medlemmer: 35
Skjulte: 0
Gæster: 124
Flest brugere online på samme dag var 4595, 28. mar 2008, 00:48
Denne artikel vil forsøge at give et overblik over koffeins virkemåde i den menneskelige krop. Desuden vil der indgå en beskrivelse af optimal timing og dosering af koffein, samt en opsummering af de dokumenterede virkninger som kan ses ved forskellig sportsudøvelse.
Koffein er den mest anvendte psyko-aktive stimulans indenfor sportsverdenen. Dette kan skyldes at koffein har en dokumenteret præstationsfremmende effekt og meget få bivirkninger(1). Koffein har i lange perioder været på WADA´s liste over forbudte stoffer, men blev i 2004 fjernet(2). Det er derfor lovligt at bruge koffein som præstationsfremmende middel, både i og udenfor konkurrence. I Danmark er syntetisk fremstillet koffein dog receptpligtig medicin og kan således ikke købes lovligt uden lægelig godkendelse. Dog er produkter som indeholder naturligt forekommende koffein lovlige at købe uden recept, heriblandt guarana tabletter.
Koffein findes oprindeligt i kaffeplantens bønner og i teplantens blade. Det er disse to planter som står for langt den største udvinding af koffein. Dog findes koffein også i fx kola-nødder, kakao og i guaranaplanten(3). I vores dagligvarer kan der findes koffein i ting som chokolade, cola, energidrikke og selvfølgelig kaffe og te. Det er dog ikke muligt at opnå samme virkning ved indtagelse af disse fødevarer som ved indtagelse af ren koffein(1).
Det kemiske navn for koffein er 1,3,7-trimethylxanthine eller blot trimethylxanthine. Ved indtagelse, nedbrydes koffeinen i leveren til 3 dimethylxanthiner kaldet paraxanthine, theophylline og theobromine. Både paraxanthine og theophylline er alene virksomme stoffer med lignende egenskaber som koffein(4). Paraxanthine produceres dog ikke kemisk og er således ikke tilgængelig på markedet. Theophylline findes i store mængder i te, men også i håndkøb. Forsøg har vist at theophylline kan virke præstationsfremmende(5) og kan øge udholdenheden i samme grad som koffein(6). Theobromine er langt fra lige så effektivt som de to andre stoffer(3).
Det er endnu ikke lykkedes nogle at bevise hvordan koffein rent faktisk virker. Den mest kendte teori indenfor området blev første gang præsenteret af Essig i 1980(7). Teorien går under navnet ”glycogen-sparing theory” og forklarer koffeins præstationsfremmende virkning på følgende måde: Koffein stimulerer udskillelsen af adrenalin. Adrenalin øger mobiliseringen af frie fedtsyrer. Den øgede mængde frie fedtsyrer giver musklen mulighed for en øget fedt-oxidation. Da musklen nu forbrænder fedt i stedet for kulhydrat, spares de begrænsede kulhydratdepoter og man kan derved arbejde længere tid end før.
Teorien er dog forældet, uden videnskabeligt belæg og højst omdiskuteret(3). Den forklarer for det første ikke hvorfor at koffein har en virkning på aktiviteter helt ned til 1 minuts varighed. Husk på at den menneskelige krop har kulhydratdepoter nok til omkring 2 timers hård fysisk aktivitet(8) og mangel på kulhydrat er derfor ikke en begrænsende faktor i aktiviteter der varer under 2 timer(3). For det andet er det langt fra de fleste studier som finder en øget mængde af frie fedtsyrer i plasma koncentrationen efter koffein indtag og ingen har endnu kunnet vise at netto optaget af frie fedtsyrer i den arbejdende muskel øges i forbindelse med koffein indtag(3). Slutteligt er det ikke entydigt vist at den respiratoriske koefficient (markør for om man brænder fedt eller sukker) falder, hvilket vil ske når kroppen bruger fedt som primær energikilde(8).
I stedet er det gentagne gange vist at koffein har mange forskellige virkninger på kroppen. De fleste af disse virkninger er dog kun vist i In Vitro (forsøg udført uden for organismen, fx i reagensglas) forsøg med doser af koffein som langt overstiger det et menneske kan klare. Disse virkninger kan yderligere studeres i denne review-artikel: Caffeine Use in Sports, Pharmacokinetics in Man, and Cellular Mechanisms of Action af Faidon Magkos and Stavros A. Kavouras(1).I fysiologiske doser menes der kun at være én vigtig effekt af koffein indtag, nemlig inhibering af adenosinreceptorer. Koffeinens struktur er meget lig neurotransmitterstoffet adenosin, hvilket gør det muligt for koffein at binde sig til adenosinreceptorer og derved blokere deres funktion. Adenosinreceptorer findes blandt andet i hjernen, hjertet, glat muskulatur, skeletmuskulatur og i fedtceller. Koffeinens virkning sker derfor mange steder i kroppen. Netop fordi at adenosinreceptorer findes så mange steder i kroppen og der samtidig er flere forskellige typer af dem, er det svært at sige hvilke der bliver påvirket først og hvilke responser der er vigtige i forhold til koffeins ergogene effekt(3).
Som eksempel er ét af de bedst dokumenterede responser på koffeinindtag en øget plasma koncentration af adrenalin. En øget adrenalin koncentration kan på flere måder promovere en øget præstation via forskellige sekundære stofskifte ændringer. Den øgede adrenalin udskillelse kan derved have stor relevans for koffeins ergogene effekt, men samtidig kan man ikke umiddelbart forklare hvilken præcis sammenhæng der er mellem koffein og adrenalin. En øget adrenalin udskillelse kan nemlig ske på flere måder: Ved stimulering af forskellige hjerneområder, ved direkte stimulering af binyren eller som reaktion på cardiovaskulære ændringer som følge af koffein indtag. Den præcise mekanisme for hvordan koffein udøver sin virkning er altså ikke fundet endnu(3).
I litteraturen har man desuden vist andre fysiologiske responser som følge af koffeinindtag. Kristiansen et al(9) har lavet følgende skemaer som giver et udmærket overblik over nogle af forskningsresultaterne på området:
Tabel 1
|
Cardiovascular effects |
|||
|
|
Increase |
No effect |
Decrease |
|
Heart rate HR |
(10) (11)
|
(12) (13) (14) (15) (16) (17)
|
(18) |
|
Stroke volume SV |
|
(19) (20)
|
|
|
Cardiac Output CO |
|
(19) (20)
|
|
|
Systolic Blood Pressure SBP |
(15) (18)
|
(16) (18) (17)
|
|
|
Diastolic Blood Pressure DBP |
(16) (18)
|
(18) (17)
|
|
Slagvolume og cardiac output forbliver uændrede efter koffeinindtag. Derimod er der i nogle studier vist en øgning i puls og blodtryk som følge af koffeinindtag. Dette stemmer fint overens med den effekt som en øget plasma koncentration af adrenalin vil forårsage(se nedenfor). De fleste studier er dog ikke i stand til at vise en effekt på puls og blodtryk. Dette kan skyldes at resultaterne ikke er store nok til at bryde signifikans niveauet for det enkelte studie og konklusionen vil derfor være at der ikke er sket en ændring.
Tabel 2
|
Hormonal Response |
|||
|
|
Increase |
No effect |
Decrease |
|
Epinephrine |
(12) (21) (10) (13) (22) (23) (24) (6) (25) (26) (27) (28) (29) (30) |
(17) |
|
|
Norepinephrine |
(13) (30) |
(21) (10) (26)
|
|
Som tidligere nævnt er en øget udskillelse af adrenalin(epinephrine) en veldokumenteret respons på koffeinindtag. Der er dog blandede resultater for noradrenalin(norepinephrine).
Tabel 3
|
Metabolism |
|||
|
|
Increase |
No effect |
Decrease |
|
Blood Lactate |
(21) (10) (13) (14) (31) (32) (23) (24) (33)
|
(34) (25) (35) (36) |
(28) |
|
Muscle lactate |
(26) |
(32) (6)
|
|
|
FFA |
(10) (37) (35) (17) (30)
|
(38) (14) (39) (33) |
|
|
Glycerol |
(10) (13) (6) (35) (17)
|
(30) |
|
Umiddelbart ser det ud til at blodlaktat øges ved koffeinindtag. Det er dog ikke vist nogen øgning i muskellaktat og dermed ikke i selve produktionen af laktat. Magkos og Kavouras forklarer dette ved at koffein kan være årsag til en dårligere clearing rate af laktat i leveren(1).
Der er blandede resultater for mobiliseringen af frie fedtsyrer. Dog hersker der mere entydige resultater for en øget koncentration af glycerol i blodet, som også er et tegn på øget lipolyse (Mobilisering af fedtceller).
Tabel 4
|
Pulmonary |
|||
|
|
Increase |
No effect |
Decrease |
|
VO2 |
(38) (14) (36)
|
(12) (21) (10) (22) (25) (39) (33) (18) (30) |
|
|
VCO2 |
|
(10) (33) (30)
|
|
|
VE |
(13) |
(12) (30) (10) |
|
|
RER decrease |
(12) (38) (14) (16) |
(10) (22) (39) (18) |
|
For lungefunktionen ses ingen entydige ændringer, og yderligere kommentar er derfor unødvendig.
Tabel 5
|
Rate of Perceived Exertion |
|||
|
|
Increase |
No effect |
Decrease |
|
Lower RPE |
(38) (14) (40) |
(13) (36) |
|
Den psykiske stimulus som koffein kan give, i form af øget energiniveau og opmærksomhed er blevet undersøgt som ”rate of perceived exertion”, altså niveauet af oplevet udmattelse. Det er dog ikke alle forsøg som finder en egentligt effekt og generelt er resultaterne på området blandede.
Det er i mange tilfælde blevet vist at koffein har en præstationsfremmende virkning på forskellig sportsudøvelse. Vi deler nu diverse idrætter op i tre kategorier efter varighed for at se på de forskellige effekter af koffein. De tre kategorier er:
Vi starter med de sportsgrene som har en varighed på under 10 sekunder. Dette kunne fx være: kuglestød, 100m sprint, vægtløftning og styrkeløft. Det er ret sparsomt med gode kliniske forsøg på dette område, højst sandsynligt fordi at det kan være svært at teste i den relativt korte arbejdstid, og fordi at forbedringerne ofte er små. Dog er det vist at koffein kan øge Peak Torque i knæ extensor og flexor muskulaturen ved højt styrketrænede atleter(42). Det kan øge Watt-outputtet ved høj intensitetscykling(43). Koffein har også vist sig effektivt ved gentagende maksimal sprint præstation. I dette forsøg blev der testet med 18x4 sekunders cykelsprint med 2 min aktiv hvile ved 35% af VO2 peak imellem hver sprint. Her producerede de personer som havde modtaget koffein 8.5% mere arbejde og 7 % mere peak power end de personer som havde modtaget placebo(44).
Det ser altså ud til at koffein er virksomt selv ved sportsgrene med en meget kort varighed. Graham diskuterer i hans review-artikel(3) at dette kan have noget at gøre med at koffein har en direkte effekt på muskulaturen.
Vi går videre til idrætter som har en varighed på mellem 10 sek og 10 minutter. Dette kunne fx være 1500 m løb, 2000 m roning, 4 km banecykling forfølgelsesløb eller 200 m svømning. Her er det blevet vist at ved indtagelse af koffein kan konkurrence roere forbedre tiden på 2000 m roning med 1,2%(37). På 1500 m løb kan gennemførelsestiden også forbedres og farten kan øges i slutspurten efter indtagelse af koffein(36). Og ved høj intensitets cykling til udmattelse, kan man efter koffein indtagelse præstere signifikant længere end uden(26).
Også her kan det være givtigt at indtage koffein, da det kan være med til at øge præstationen. Fx kan en tidsforbedring på 1,2 % i roning være forskellen mellem at få OL-guld medaljer og ingen medaljer overhovedet. I de fleste typer time trial konkurrencer har eliteatleter en standardafvigelse på 1-2% i deres præstation. At løfte en præstation i et omfang svarende til en standardafvigelse er meget væsentligt – prøv bare at træk 1,2 procent fra vindertiden i en 10,000 m konkurrence til atletik og se hvor stor forskel det gør.
Idrætter som varer over 10 min er udprægede udholdenhedsidrætter hvilket fx kan være maratonløb, cykelløb og deslige. Her er det også blevet vist at koffein har en ergogen effekt. Fx er der blevet vist en markant bedre udholdenhed ved både længerevarende cykling og løb(23). Forsøget blev udført af trænede løbere på konkurrenceplan ved 85% af VO2 max. Alle forsøgspersoner gennemførte både løbe og cykeltesten, med og uden koffein. Ved løbetesten øgedes tiden til udmattelse fra 49,2±7,2 min ved placebo til 71,0±11,0 min ved brug af koffein. Det samme gjorde sig gældende ved cykeltesten hvor tiden til udmattelse øgedes fra 39,2± 6,5 min ved placebo til 59,3± 9,9 min ved brug af koffein. Dette kan siges at være en meget væsentlig forbedring, forårsaget af en stimulans som er lovligt at indtage.
Det skal nævnes at der findes mange andre forsøg end dem som er fremhævet ovenover. Her i blandt en del forsøg som ikke har kunnet finde nogen effekt ved koffein eller som ikke har fundet lige så stor en effekt. Dog er der ikke udført forsøg som viste sig at have en egentlig negativ effekt og derfor burde koffeinindtagelse ikke have nogen skadelig effekt på præstationen. Det anbefales dog at afprøve brugen af koffein én eller flere gange til træning, før man tager det i brug ved konkurrencer.
Der er relativt få bivirkninger ved brug af koffein. Den mest kendte bivirkning er afhængighed og ses oftest ved kaffedrikkere. Koffein kan dog også forårsage nervøsitet, irritabilitet, angst, ængstelighed, muskeltrækninger, søvnbesvær og hovedpine. Endvidere anbefaler sundhedsministeriet at gravide kvinder ikke indtager mere end 300 mg koffein pr. dag, da dette menes at kunne skade afkommet.
Ved ekstrem overdosis, dvs. mellem 150-200mg/kg kropsvægt, kan koffein være dødeligt. Det understreges derfor igen, at man ikke bør indtage mere end 6mg/kg koffein, da højere doser ikke giver en øget effekt, men blot øger risikoen for bivirkninger.
Som det allerede er nævnt er koffein ikke længere på dopinglisten. Det indgår dog i WADA’s såkaldte Monitoring program. Det betyder at der testes fortsat for tilstedeværelsen af koffein i dopingprøver, men resultatet bruges udelukkende internt i WADA til at kortlægge om der finder et reelt koffein misbrug sted. Man kan altså ikke teste positiv på koffein. Det vigtige er at det ikke er utænkeligt at det kunne komme tilbage på dopinglisten, hvorfor det godt kan betale sig at følge med i.
Hvis man ønsker at få det optimale udbytte af koffein er det selvfølgelig ikke helt ligegyldigt hvornår man indtager produktet, ej heller i hvilke mængder. Koffein optages relativt hurtigt i kroppen og de højeste værdier kan måles i blodet ca. 1 time efter indtagelse. Herefter bliver det langsomt nedbrudt med en halveringstid på 4-6 timer(3). Med hensyn til dosis, bør man udregne denne efter kropsvægt.
Da koffein er både vand- og fedtopløselig giver det ikke nogen mening at beregne efter fedtfri masse(3). Koffein har vist sig at være præstationsfremmende ned til så lave mængder som 2.1 mg/kg kropsvægt(41). De fleste undersøgelser anvender dog doser mellem 3 og 9 mg/kg. En undersøgelse har ikke fundet nogen forskel i præstationen ved 2000m roning ved brug af doser på 6 og 9 mg/kg(37). Dette tyder på at det ikke er nogen fordel med en højere dosis end 6 mg/kg kropsvægt. Det anbefales derfor at indtage mellem 3 og 6 mg/kg ca. 1 time før aktivitet for at få et optimalt udbytte.
Det er endnu ikke lykkedes nogen at vise hvordan koffein rent faktisk påvirker den menneskelige krop. Dette må den fremtidige forskning på området opklare. Til gengæld er det gentagne gange blevet vist at koffein er præstationsfremmende både ved korte eksplosive aktiviteter og ved lange udholdenhedsaktiviteter. Samtidigt er produktet lovligt og uden væsentlige bivirkninger hvilket blot tjener til dets popularitet.
Det er klart at et sådan produkt som er blevet grundigt videnskabeligt undersøgt, har en dokumenteret virkning, er lovligt at indtage og ikke udsætter brugeren for helbreds- eller sundhedsrisici(ved korrekt brug) bør være en del af enhver konkurrerende atlets udvalg af kosttilskud.