Kaffee & Koffein

Kaffee ist eines der meist konsumierten Getränke der Welt. Für die meisten Menschen ist ein Start in den Tag ohne die morgendliche Tasse Kaffee unvorstellbar. Durch das im Kaffee enthaltene Koffein wird der Kreislauf in Schwung gebracht und die Stimmung meist stark gehoben. So übersteigt der Pro-Kopf-Verbrauch an zubereitetem Kaffee in Deutschland den Verbrauch von Mineral-, Quell- und Tafelwasser um mehrere Liter seit dem Jahr 2000.

Zahlen für 2009 weisen einen Kaffeeverbrauch von ca. 150 Litern Kaffee pro Person und Jahr aus, wohingegen 133,1 l Mineralwasser getrunken wurden. Ein Konsum von 150 Litern Kaffee entsprechen einem Verbrauch von ca. 6,4 kg Kaffee(bohnen). Bis 2013 stieg der Verbrauch auf 7,3 kg an, mehr als das doppelte im Vergleich zu 1960 (3,5 kg).

Es stellt sich die Frage: Ist der erhöhte Konsum schlecht für den Organismus?

Zumindest werden Kaffee und dem darin enthaltenen Koffein mittlerweile auch einige positive Wirkungen nachgesagt. In den folgenden Abschnitten werden einige Wirkungen dargestellt und größtenteils mit dem Sport in Verbindung gebracht.

Zuvor sollte die Frage geklärt werden „Aus was besteht eigentlich Kaffee?“

Kaffee setzt sich aus einer Großzahl an Bestandteilen zusammen. Die bekanntesten Bestandteile sind (Angabe in Prozent des Gesamtgewichts einer Kaffeebohne):

  • (bis zu) 15 % Hemicellulose und 18 % Holocellulose (Kohlenhydrate)
  • (bis zu) 13 % Fette und Lipide, hauptsächlich in Form von Öl
  • (bis zu) 13 % Eiweiß
  • (bis zu) 8 % Saccharose (Kohlenhydrate)
  • (bis zu) 7 % Chlorogensäure
  • (bis zu) 4 % Asche
  • (bis zu) 3 % Pektin (Ballaststoff)
  • (bis zu) 2 % Lignan (Phytoöstrogen)
  • (bis zu) 1 % Koffein.

Außerdem sind enthalten: Nikotinsäure, cholinerge Bestandteile, verschiedene Phenole und weitere Inhaltsstoffe. Es wird geschätzt, dass ungefähr ein Drittel der Bestandteile von Kaffee noch unbekannt sind.

In einer Tasse Kaffee à 150ml können zwischen 40-180mg Koffein enthalten sein; Tee hingegen enthält zum Vergleich zwischen 24-50mg je 150ml.

Im Folgenden wird nun detaillierter auf den Bestandteil „Koffein“ eingegangen. Was verbirgt sich genau dahinter? Wie wirkt es auf den menschlichen Organismus? Und, gibt es schädliche Nebenwirkungen?

Koffein (chem.: 1,3,7-Trimethylxanthin) ist eine psychotrope Substanz (d. h. eine, die menschliche Psyche beeinflussende Substanz), die auf natürliche Weise in den Blättern, Samen und Früchten von über 63 Pflanzenarten vorkommt. Es wird in der Leber verstoffwechselt und benötigt zwischen 30 und 45 Minuten, um in den Blutkreislauf zu gelangen. Anschließend wird es im Körper verteilt und letztendlich mit dem Urin wieder ausgeschieden. Die Halbwertszeit beträgt zwischen 2,5 und 9,9 Stunden.

Koffein hat viele bekannte Wirkungen: In geringen Dosen wirkt es stimulierend auf die Psyche, verbessert die Konzentrationsfähigkeit, lindert Müdigkeitserscheinungen und kann zur Verbesserung von Kraft- und Ausdauerleistungen genutzt werden. Doch was genau passiert bei Koffeinkonsum im Körper?

Die Nervenzellen verbrauchen bei aktivem Zustand Energie, wobei als Nebenprodukt das Molekül Adenosin entsteht. Adenosin hat unter anderem die Aufgabe, dass sich die Nervenzellen im Gehirn nicht überanstrengen. Dies wird so geregelt, dass es sich an bestimmte, für die Reizleitung verantwortliche, Rezeptoren (Adenosinrezeptoren) auf den Nervenbahnen setzt und diese dadurch aktiviert. Durch das gebundene Adenosin bekommt die Zelle das Signal etwas weniger zu arbeiten und die Informationen werden von Nervenzelle zu Nervenzelle langsamer weitergeleitet. Adenosin führt folglich zu Entspannung und Beruhigung. Koffein ist in seiner chemischen Struktur dem Adenosin ähnlich und kann dadurch an den gleichen Rezeptoren ansetzen. Die Rezeptoren werden durch die Besetzung des Koffeins allerdings nicht aktiviert, sodass die Nervenzellen weiterhin auf Hochtouren arbeiten. Da Adenosin nicht mehr andocken kann, arbeiten die Nervenzellen trotz vermehrter Adenosinausschüttung weiter. Koffein hemmt also die beruhigende Wirkung des Adenosins und führt daher zu einem Wachheits- und Erregtheitszustand.

Die Hemmung des Adenosins kann wiederum weitere Vorgänge des menschlichen Organismus beeinflussen. So ist beispielsweise die Aufnahme von Dopamin („Glückshormon“) kurzfristig gesteigert, was sich auch auf Bewegungen auswirkt. Es kommt zusätzlich zum Anstieg von Serotonin (Zuständig für die Regulation von Blutgefäßspannung und die Signalübertragung im ZNS), zum Anstieg von Tryptophan (essentielle Aminosäure) und Acetylcholin (Erregungsübertragung zwischen Nerv und Muskel).

Durch den regelmäßigen Konsum von Koffein kann sich der Körper an die Substanz und Wirkung gewöhnen und der Effekt lässt nach. Mit der Zeit bildet der Körper mehr Adenosinrezeptoren aus, wodurch sich das Molekül wieder an freie Rezeptoren binden kann. Bei häufigem Koffeinkonsum kann sich die Anzahl der Adenosinrezeptoren um bis zu 20% steigern. Der gewöhnliche Koffeinkonsum führt zu Koffeintoleranz bis hin zu dem Punkt, an dem der einzige Effekt der Wachheitszustand ist. Diese Toleranzschwelle kann nicht durch einen vermehrten Konsum verschoben werden, jedoch besteht die Möglichkeit durch den längeren Verzicht von Koffein (4-30 Tage) die Toleranz wieder herabzusetzen. Ein weiterer Nebeneffekt kann die Beeinträchtigung der Schlafqualität sein. Trotz Gewöhnung an Koffein können Regenerationsphasen verzögert ablaufen.

Des Weiteren scheint es eine Rolle zu spielen in welcher Form das Koffein aufgenommen wird. So erfolgt die schnellste Aufnahme von Koffein über die Mundschleimhaut (bspw. Kaugummis), da das Koffein nicht zwangsläufig über Magen und Darm resorbiert werden muss. Den größten Nutzen scheint Koffein zu haben, wenn es in kristalliner Form (bspw. Kapseln) aufgenommen wird.

Aufgrund des hohen Koffeinkonsums weltweit ist die Wirkungsweise und die Auswirkung auf das zentrale und periphere Nervensystem, sowie auf das Muskelsystem Inhalt zahlreicher Studien. Es folgt eine kompakte Übersicht der publizierten Studienergebnisse:

  • Anstieg der Herzfrequenz: bei hohen Koffein-(über-)dosen und Personen mit sehr niedriger Koffeintoleranz;
  • Anstieg des Blutdrucks: ebenfalls abhängig von der Koffeintoleranz; kann 1 bis 4 Tage anhalten;
  • Anaerobe Kapazität: kann durch die Kombination der Wachheitswirkung bzw. der Verzögerung der Ermüdung und der erhöhten Schnellkraftleistung die Leistung bei anaeroben kardiovaskulären Übungen erhöhen. Es kann zum Anstieg von Plasma-Epinephrin kommen, welches die Lipolyse (Fettabbau) in Fettzellen sowie die Glykogenolyse (Abbau von Glykogen) in Muskel – und Leberzellen anregen. Dieser Effekt ist wahrscheinlich jedoch nur bei Dosen von über 3mg/kg Koffein (bzw. 6mg/kg Körpergewicht) zu verzeichnen;
  • Schnellkraftleistung: Sowohl beim Gewichtheben als auch bei Radergometertests wurde bei trainierten und untrainierten Personen eine Steigerung nachgewiesen. Eine mögliche Erklärung könnte ein geringeres Schmerzempfinden (erhöhte Plasma-Endorphinwerte) und höhere Kalziummobilisierung in der Muskelzelle sein. Die Steigerung der Leistung bei 60 % des Einer-Wiederholung-Maximums lag bei 11-12 % bei trainierten Sportlern;
  • Empfundene Anstrengung: scheinbare Reduktion durch Erhöhung von β-Endorphinen;
  • Aerobe Leistung: Anstieg der Kapazitäten zwischen 20-40 %. Der Grund liegt wahrscheinlich bei der Reduktion von Anstrengungs- und Schmerzempfinden und bei gesteigerter Adrenalinfreisetzung. Allerdings ist diese Wirkung nur bei geringen (3 mg/kg Körpergewicht) bis moderaten (6 mg/kg Körpergewicht) Mengen zu verzeichnen;
  • Parkinson: Hinweise auf positivem Einfluss auf Parkinson im Sinne einer Reduktion von ungewollten motorischen Bewegungen;
  • Hautkrebs: Im Rahmen einer Studie an der Harvard Medical School in Boston kam man zu dem Ergebnis, dass 3 Tassen Kaffee am Tag eine vorbeugende Wirkung haben.

Insgesamt lassen sich positive Effekte bei einer Dosis von 200 mg Koffein feststellen. Die Erhöhung auf beispielsweise 300 mg hat keinen größeren Nutzen gezeigt, wohingegen 100 mg absolut keinen Effekt aufwiesen.

Weitere diskutierte Auswirkungen von Koffein sind:

  • Gesteigertes Trainingsvolumen;
  • Gesteigertes Cortisollevel bei hohen Dosen;
  • Reduktion der Insulinsensitivität;
  • Gesteigerte Katecholaminausschüttung (Adrenalin, Noradrenalin);
  • Gesteigerte Fettoxidation;
  • Reduktion von Herzinfarkten bei moderatem Kaffeekonsum (1-4 Tassen/Tag);
  • Anstieg von Herzinfarkten bei sehr hohem Konsum (11 Tassen/Tag);
  • Reduktion der Wahrscheinlichkeit an Diabetes zu erkranken um 7% bei moderatem Konsum;
  • Gesteigerte Lernkapazität im Bereich Kurzzeitgedächtnis und motorischem Lernen.

Entgegen der weitverbreiteten Meinung, dass Kaffee entwässert, konnte eine diuretische Wirksamkeit nicht nachgewiesen werden. Da Kaffee und auch das darin enthaltene Koffein keinen Einfluss auf die extrazelluläre Osmolarität haben darf das beliebte Getränk sogar in die tägliche Wasserbilanz aufgenommen werden. Hoher Kaffeekonsum führt zwar zu einer gesteigerten Säurebildung im Magen, eine durch zu hohen Kaffeekonsum induzierte Übersäuerung des Gesamtorganismus im Sinne einer metabolischen Azidose konnte bislang jedoch nicht belegt werden.

Zusammenfassend kann man sagen, dass moderater Kaffee- bzw. Koffeinkonsum keinen – wie oft behauptet – schädlichen Effekt auf den menschlichen Organismus aufweist. Der lang andauernde, schlechte Ruf des Koffeins kann mittlerweile durch zahlreiche Studienergebnisse, welche die gesundheitsfördernden Auswirkungen des Koffeins darstellen, widerlegt werden.

Quellen:

http://de.statista.com/statistik/daten/studie/157771/umfrage/konsum-von-kaffee-in-deutschland-seit-1960/

http://de.statista.com/themen/171/kaffee/

http://de.statista.com/statistik/daten/studie/2809/umfrage/pro-kopf-verbrauch-von-mineral-und-heilwasser/

https://www.brandeins.de/fileadmin/redaktion/wissen/kaffee_in_zahlen/Kaffeereport2012.pdf

(TSA)