Einführung
Koffein ist ein Bestandteil vieler gängiger Getränke wie Kaffee, Tee und Energydrinks. Es wirkt als Stimulans, und diese Wirkung ist häufig Gegenstand von Studien zur körperlichen und geistigen Gesundheit und zu den kognitiven Fähigkeiten des Menschen. Der Zusammenhang zwischen dem Konsum koffeinhaltiger Getränke und der Reaktion auf sportliche Betätigung wird ebenfalls von vielen Wissenschaftlern erforscht. Koffein kann in der Ernährung von Sportlern in verschiedenen Formen vorkommen und als Hilfsmittel zur Steigerung der Leistung beim Training und bei Wettkämpfen dienen (Graham 2001).
Koffeinhaltige Getränke wie Kaffee können jedoch im Vergleich zu anderen Substanzen wie topischen Gelen und reinem Koffein weniger wirksam sein (Graham 2001). Nichtsdestotrotz können alle Arten dieser Produkte eine gewisse Auswirkung auf die Gesundheit und die Leistungsfähigkeit des Einzelnen haben.
Das Spektrum der Studien, in denen die Auswirkungen von Koffein auf das Training untersucht wurden, umfasst unterschiedliche Aspekte und Ergebnisse des Konsums dieses Stimulans. So wurde in einer Studie festgestellt, dass der tägliche Konsum von koffeinhaltigen Nahrungsergänzungsmitteln in Verbindung mit intensivem Ausdauertraining keinen signifikanten Einfluss auf das Körpergewicht und die Körperzusammensetzung hat (Malek et al. 2006). Obwohl angenommen wurde, dass ein längerer Koffeinkonsum die Stoffwechsel- und Hormonprozesse von Sportlern beeinflussen könnte, war der Einfluss auf den Körper nicht signifikant genug, um eine solche Wirkung anzunehmen (Malek et al. 2006). Koffein hatte auch keinen nennenswerten Einfluss auf die Ausdauer und die Kraft bei sportlicher Betätigung, obwohl es die Fähigkeit zeigte, die kognitive Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen (Van Duinen, Lorist, & Zijdewind 2005).
Ein nennenswerter Unterschied zwischen den Ruheumsatzraten von Personen, die Koffein konsumieren und einen aktiven oder einen sitzenden Lebensstil führen, wurde ebenfalls nicht festgestellt (Poehlman et al. 1985). Außerdem wurden bei Personen, die regelmäßig oder gelegentlich Koffein konsumierten, unabhängig von ihrem Training und ihrer Erfahrung keine signifikanten Unterschiede bei Herzfrequenz und Blutdruck festgestellt (Poehlman et al. 1985). Eine andere Studie bestätigte eine ähnliche Hypothese und untersuchte mögliche Gründe für die anfängliche Annahme der Forscher, dass Koffein die sportliche Leistung beeinträchtigen kann.
Hier zeigten die Ergebnisse, dass Koffein den Blutdruck der Personen unabhängig davon erhöhte, ob sie Sport trieben oder sich ausruhten, und somit die Reaktion der Personen auf körperliches Training nicht beeinflusst haben konnte (Daniels et al. 1998). Die Messung der Herzmuskeldurchblutung und ihrer Reaktion auf den Koffeinkonsum vor dem Training und im Ruhezustand führte zu unterschiedlichen Ergebnissen. Diese Studie zeigte, dass Koffein in der Lage war, die trainingsinduzierte myokardiale Flussreserve zu beeinflussen und den Fluss über das durchschnittliche Volumen hinaus zu erhöhen (Namdar et al. 2006).
Die Forschung über den Zusammenhang zwischen Koffeinkonsum und der Reaktion auf sportliche Betätigung ist voll von Studien, die keine signifikanten Auswirkungen des Stimulans auf die Vitalfunktionen der Menschen feststellen konnten. Dennoch ist die Untersuchung solcher Zusammenhänge nach wie vor wichtig, da sie Aufschluss über die Auswirkungen (oder das Fehlen solcher Auswirkungen) von Koffein auf die Leistung und die Gesundheit der Menschen gibt. Diese spezielle Studie stellt weiterhin die Vorstellung in Frage, dass Koffein das Wohlbefinden der Menschen wesentlich beeinflusst.
Neben der Messung der Pulsfrequenz vor und nach der körperlichen Betätigung wird auch die Reaktion auf Koffein vor der körperlichen Betätigung verglichen, um so die Wirkung von Koffein auf den Körper zu ermitteln. Zwei Gruppen von Probanden maßen ihre Pulsfrequenz zu drei Zeitpunkten in der oben genannten Zeit und führten im letzten Teil des Experiments einen einfachen Stufentest als Übung durch (Cooney et al. 2013).
Mit dieser Studie soll festgestellt werden, ob Koffein eine Auswirkung auf die Pulsfrequenz von Personen vor und nach dem Sport hat, und diese mit den Veränderungen bei Personen verglichen werden, die vor der körperlichen Betätigung kein Koffein konsumiert haben. Die zentrale Hypothese besagt, dass es einen sichtbaren Unterschied zwischen den Pulsraten der beiden Probandengruppen vor und nach dem Sport geben wird, was beweist, dass Koffein einen signifikanten Einfluss auf den Blutfluss hat.
Methoden
Siehe School of Life and Environmental Sciences (2018).
Ergebnisse
In der Studie wurden die Ergebnisse von zwei Gruppen analysiert, von denen eine ein koffeinhaltiges Getränk (Gruppe A) und die andere ein koffeinfreies Getränk (Gruppe B) konsumierte. Die erste Teilnehmergruppe bestand aus 57 Personen, die zweite aus 49 Personen. Die Herzfrequenz beider Gruppen wurde zu drei Zeitpunkten gemessen – vor und nach dem Konsum des Getränks sowie nach dem Sport. Alle Schätzungen der Pulsfrequenzen wurden in Form von Schlägen pro Minute dokumentiert.
Die mittlere (± SE) Pulsfrequenz der ersten Gruppe betrug 76,1 ± 2 Schläge pro Minute vor der Behandlung, 78,4 ± 1,9 Schläge pro Minute nach dem Genuss des koffeinhaltigen Getränks und stieg nach der körperlichen Aktivität auf 124,8 ± 3,6 Schläge pro Minute an (Abbildung 1). Die dokumentierten mittleren (± SE) Pulsraten der Gruppe, die ein koffeinfreies Getränk konsumierte, lagen bei 79 ± 1,9 bpm vor der Behandlung, 79,3 ± 1,9 bpm nach der Behandlung und 127,7 ± 4 bpm nach der körperlichen Betätigung (Abbildung 1).
Nach der Erfassung und Auswertung der Rohdaten wurde eine zweiseitige Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt, um die Möglichkeit nennenswerter Abweichungen zwischen den Ergebnissen der beiden Gruppen festzustellen oder auszuschließen (Tabelle 1; Tabelle 2). Es gab keinen signifikanten Unterschied in der mittleren Pulsfrequenz zwischen den Probanden, die koffeinhaltigen Kaffee konsumierten, und denjenigen, die entkoffeinierten Kaffee konsumierten (ANOVA: F(1, 312) = 0,09, p > 0,05). Über alle Kaffeebehandlungsgruppen hinweg unterschied sich die mittlere Pulsfrequenz vor der Behandlung signifikant von der nach der Übung (ANOVA: F(2, 312) = 211,50, p < 0,0001; Tukey’s multiple comparisons: p < 0,0001) und die mittlere Pulsfrequenz nach der Behandlung signifikant von der nach der Übung (ANOVA: F(2, 312) = 211,50, p < 0,0001; Tukey’s multiple comparisons: p < 0,0001).
Diskussion
Der unbedeutende Anstieg der Pulsfrequenz von Personen vor und nach dem Konsum eines koffeinhaltigen und eines koffeinfreien Getränks deutet darauf hin, dass Koffein keine nennenswerten Auswirkungen auf die Durchblutung der Menschen hat. In beiden Gruppen kam es zu einer geringfügigen Veränderung der Pulsfrequenz, was auf einen Placebo-Effekt oder eine natürliche Schwankung der Pulsfrequenz aufgrund von Angst vor dem Experiment oder aus anderen, nicht damit zusammenhängenden Gründen hindeuten könnte. Dieser Befund deckt sich nicht mit den Ergebnissen anderer Studien, die eine eher signifikante Veränderung des Blutflusses von Personen im Ruhezustand festgestellt haben (Namdar et al. 2006). Die Ergebnisse einiger Studien stimmen jedoch mit dem Ergebnis dieser Untersuchung überein und bestätigen einen fehlenden Einfluss von Koffein auf die Pulsfrequenz, den Blutdruck und andere Prozesse (Graham 2001; Poehlman et al. 1985).
Eine andere Art von Ergebnis ist die Veränderung der Pulsfrequenz vor und nach dem Training. Hier stiegen die Werte in beiden Gruppen signifikant an, was auf die Wirkung von körperlicher Aktivität auf den Körper hinweist (Duncker & Bache 2008). Nach den abschließenden Berechnungen zeigt der unbedeutende Unterschied in den Mittelwerten, dass Koffein keinen wesentlichen Einfluss auf den Puls der Menschen hat. Dieses Ergebnis stützt auch frühere Studien, die keinen Zusammenhang zwischen Koffein und veränderten Körperreaktionen bei körperlicher Betätigung feststellen konnten (Daniels et al. 1998; Malek et al. 2006; Van Duinen, Lorist, & Zijdewind 2005).
Es ist anzumerken, dass es sich bei diesem Experiment um ein einziges Ereignis des Koffeinkonsums handelt. Außerdem handelt es sich um eine recht einfache Übung (Cooney et al. 2013). Die dritte Einschränkung der Studie besteht darin, dass sie keine langfristigen Ergebnisse eines kontinuierlichen Koffeinkonsums oder eines Trainings auf Sportlerniveau enthält. Daher kann die Methodik durch eine Erweiterung des Teilnehmerkreises, die Einbeziehung längerer Studien mit regelmäßigem Koffeinkonsum und die Verwendung anderer Übungen zur Bestätigung der Ergebnisse verbessert werden.
Die Ergebnisse des Experiments bestätigen die ursprüngliche Hypothese nicht und zeigen, dass Koffein keinen signifikanten Einfluss auf die Pulsfrequenz vor und nach dem Sport hat. Die Ergebnisse der beiden teilnehmenden Gruppen weisen keine signifikanten Unterschiede auf, die darauf hindeuten könnten, dass koffeinhaltige Substanzen die Prozesse im Körper stören und seine Reaktion auf körperliche Aktivität verändern können. Diese Studie unterstützt den bestehenden Forschungsbereich und bestätigt die unbedeutende Wirkung von Koffein auf die körperliche Aktivität.
Referenzliste
Cooney, JK, Moore, JP, Ahmad, YA, Jones, JG, Lemmey, AB, Casanova, F, Maddison, P, & Thom, JM 2013, ‘A simple step test to estimate cardio-respiratory fitness levels of rheumatoid arthritis patients in a clinical setting’, International Journal of Rheumatology, vol. 2013, no. 174541, pp. 1-8.
Daniels, JW, Molé, PA, Shaffrath, JD, & Stebbins, CL 1998, ‘Effects of caffeine on blood pressure, heart rate, and forearm blood flow during dynamic leg exercise’, Journal of Applied Physiology, vol. 85, no. 1, pp. 154-159.
Duncker, DJ & Bache, RJ 2008, ‘Regulation of coronary blood flow during exercise’, Physiological Reviews, vol. 88, no. 3, pp. 1009-1086.
Graham, TE 2001, ‘Caffeine and exercise: metabolism, endurance and performance’, Sports Medicine, vol. 31, no. 11, pp. 785-807.
Malek, MH, Housh, TJ, Coburn, JW, Beck, TW, Schmidt, RJ, Housh, DJ, & Johnson, GO 2006, ‘Effects of eight weeks of caffeine supplementation and endurance training on aerobic fitness and body composition’, Journal of Strength and Conditioning Research, vol. 20, no. 4, pp. 751-755.
Namdar, M, Koepfli, P, Grathwohl, R, Siegrist, PT, Klainguti, M, Schepis, T, Delaloye, R, Wyss, CA, Fleischmann, SP, Gaemperli, O, & Kaufmann, PA 2006, ‘Caffeine decreases exercise-induced myocardial flow reserve’, Journal of the American College of Cardiology, vol. 47, no. 2, pp. 405-410.
Poehlman, ET, Despres, JP, Bessette, H, Fontaine, E, Tremblay, A, & Bouchard, C 1985, ‘Influence of caffeine on the resting metabolic rate of exercise-trained and inactive subjects’, Medicine and Science in Sports and Exercise, vol. 17, no. 6, pp. 689-694.
School of Life and Environmental Sciences 2018, Datenerhebung für wissenschaftlichen Bericht (nur BIOL1008), The University of Sydney, Sydney.
Van Duinen, H, Lorist, MM, & Zijdewind, I 2005, ‘The effect of caffeine on cognitive task performance and motor fatigue’, Psychopharmacology, vol. 180, no. 3, pp. 539-547.
Anhang
Tabelle 1: Zweifache Varianzanalyse zur Prüfung der Wirkung von Koffein auf die mittlere Pulsfrequenz.
Tabelle 2: Tukey’s Multiple Comparisons Test für signifikante Unterschiede in der mittleren Pulsfrequenz zu den Zeitpunkten vor, nach und nach der Behandlung und nach dem Training.