Koffein – Det præstationsfremmende kosttilskud

Hvad er koffein?

Koffein er en naturligt forekommende stimulator i centralnervesystemet (CNS) og er det mest udbredte psykoaktive stof i verden. Koffein udvindes oftest fra kaffebønner, men stoffet forekommer også i mindre koncentrationer i andre naturlige produkter såsom te og kakaobønner. Koffein bruges desuden som tilsætningsmiddel i forskellige produkter, herunder sodavand og energidrikke. Selvom koffein bruges som tilsætningsmiddel, så stammer størstedelen af danskernes koffeinindtag fra kaffe. Koffein har en opkvikkende virkning på hjernen samt adskillige andre positive effekter på præstationsevnen [1, 2].

Koffein har tidligere været på dopinglisten pga. sin præstationsfremmende virkning. I 2004 blev koffein igen fjernet, men indgår stadig i et såkaldt ”monitoreringsprogram,” hvor både forbruget og indvirkningen af koffein overvåges.

Figur 1: Strukturformlen for koffein

 

Hvordan virker koffein?  (NICE TO KNOW)

Koffeins opkvikkende effekt har positive effekter på udmattelse, træthed og præstationsevne, særligt hvad angår maksimal styrke samt muskeludholdenhed. Koffeins opkvikkende effekt vil jeg kort forklare nedenfor.

Adenosintrifosfat (ATP) er kroppens energikilde. Det er et sammensat molekyle bestående af adenosin, hvortil tre fosfatgrupper er bundet. Når kroppen har brug for energi til udførsel af enhver form for arbejde, fraspaltes en af disse fosfatgrupper fra adenosinmolekylet, hvilket frigiver energi, og der dannes adenosindifosfat (ADP). Under nedbrydelse af ATP vil adenosin desuden frigives som restprodukt. Koncentrationen af adenosin er derfor lavest først på dagen, eftersom kroppen har været i hvile hen over natten, men vil herefter stige i løbet af dagen i takt med, at kroppen forbruger energi, hvorved ATP nedbrydes. Adenosin øger træthed i kroppen ved at binde sig til forskellige adenosin-receptorer i hjernen.

Når adenosin binder sig til en A1-receptor, medfører det en reduktion i frigivelsen af en række signalstoffer/neurotransmittere, der ellers er med til at holde os vågne. Når frigivelsen af disse mindskes, øges følelsen af træthed, og vi bliver søvnige på grund af lavere aktivitet i de neuroner, som holder hjernen vågen.

Ydermere findes der i hjernen også A2a-receptorer, som, når adenosin binder hertil og dermed aktiverer receptoren, også vil øge følelsen af træthed, idet frigivelsen af en række signalstoffer øges, hvorved aktiviteten i de neuroner, der inducerer træthed, øges [3, 4].

Koffein er en adenosin-receptor antagonist, hvilket betyder, at koffein binder til de samme receptorer som adenosin men med modsatrettet effekt, idet adenosins binding til receptorerne derved blokeres. Koffein virker derfor opkvikkende ved at reducere effekten af adenosin, som ellers vil gøre os søvnige og øge følelsen af træthed i kroppen. Det er altså en udeblivelse af træthed, der giver koffein dets opkvikkende effekt.

Den opkvikkende virkning af koffein er tilstedeværende, indstil stoffet er metaboliseret (nedbrudt) i kroppen. Herefter blokerer koffein ikke længere for adenosins binding til A1- og A2- receptorerne, hvorfor adenosin frit kan binde hertil igen og således inducere træthed.

Det varierer fra person til person, hvor længe kroppen er om at nedbryde den optagne koffein i kroppen. Det afhænger blandt andet af individuel tolerance for koffein og genetiske forskelle i effektiviteten af de nedbrydende enzymer i leveren. Halveringstiden, som er et udtryk for den tid, det tager leveren at halvere koffeinkoncentrationen i kroppen, er omtrent 2-4.5 timer hos den gennemsnitlige voksne

Ved kronisk koffeinsupplementering, f.eks. i form af adskillige daglige kopper kaffe eller energidrikke, vil tolerancen for koffein stige. En øget koffeintolerance opstår, fordi mængden af adenosin-receptorer i hjernen øges. Det betyder, at det er nødvendigt at indtage større mængder af koffein, førend alle receptorerne er mættet af koffein og dermed blokerer for adenosins binding hertil.

Disse adenosinreceptorer er også placeret andre steder end i hjernen, hvilket betyder, at koffein har en bred virkning på kroppen. Udover påvirkningen af CNS øger koffein ligeledes aktiviteten af det sympatiske nervesystem (fight and flight), hvilket øger koncentrationen af adrenalin i blodet, hvorved både blodtryk og hjerterytme øges. [5].

 

Koffein og styrketræning?

Talrige undersøgelser har vist positive effekter af koffeintilskud på maksimal styrke, både akut og over længere perioder. Akut indtag af koffein (60 min. inden træning) har vist at øge 1RM (maksimal belastning for 1 gentagelse) i både squat og bænkpres [7-10]. Forbedringen i styrke er uafhængig af træningsstatus, eftersom både utrænede og trænede personer oplever samme effekter [11, 12]. Koffein har ligeledes vist at have positive effekter på muskeludholdenhed, hvilket i praksis betyder, at du bliver i stand til at øge dit antal af antal gentagelser ved en bestemt belastning [7, 13, 14]. Effekten er både tilstedeværende i enkelte og flere sæt [14-17]. Ydermere ser det ud til, at kvaliteten af gentagelserne forbedres, dette målt som højere power og hastighed [18]. Den forbedrende effekt af koffein på både styrke, udholdenhed, power og hastighed afspejles også i mere langsigtede træningsresultater.  I et studie indtog den ene gruppe 3 mg koffein pr. kg kropsvægt 30 minutter inden hver træning, mens kontrolgruppen fik placebo (i form af en kalktablet) inden træning. Begge grupper havde 3 træningssessioner pr. uge i en periode på 6 uger. Koffeingruppen forbedrede deres 1RM i squat med 27kg, mens de forbedrede deres 1RM i bænkpres med 13kg. Denne fremgang i styrke var betydeligt større end den, der blev observeret i kontrolgruppen (11kg i squat og 7kg i bænkpres) [19].

Koffein har, udover dets positive effekter på styrketræning, også positive effekter på sportsgrene, hvor aerob [20], anaerob [21-23] eller blandet metabolisme [24-26] vægtes højt. Generelt forbedres præstationsevnen af koffein ved at reducere træthed samt ved at øge koncentrationen af adrenalin i kroppen. Derudover har koffein vist sig at øge smertetolerancen [27], hvilket betyder, at smerte i forbindelse med fysisk udfoldelse er nedsat. En lavere smerteopfattelse opretholder eller øger motorenhedernes affyringshastighed, som er mængden af signaler, der bliver sendt fra hjernen til musklen, hvilket øger eller opretholder evnen til muskelsammentrækninger, hvorved der tillades en større kraftproduktion [22]. Udover koffeins direkte påvirkning af aktiveringen af muskulaturen har stoffet også indvirkning på valget af energisubstrater. Det er blevet foreslået, at koffein er glykogenbesparende, da det øger mobiliseringen af frie fedtsyrer, hvorved tilgængeligheden af fedtsyrer i blodet øges. [28]. Dette medfører en stigning i forbruget af fedtsyrer til ATP-produktion (kroppens energikilde), mens behovet for muskelglykogen reduceres. Eftersom en reduktion i koncentrationen af muskelglykogen adskillige gange er blevet sat i forbindelse med udmattelse, vil en nedsat forbrugsrate af muskelglykogen under styrketræning vedligeholde evnen til at producere kraft, hvilket har præstationsfremmende effekter [29-32].

 

Koffein anbefaling i forbindelse med styrketræning

I fastende tilstand tager det ca. 30 til 45 minutter at opnå den højeste plasmakoncentration af koffein (T_max) [33-35]. Hvis man derimod ikke er fastende, hvilket ofte er tilfældet inden en styrketræningssession, øges denne tid afhængigt af mængden af indtaget mad. Den nuværende litteratur anbefaler indtagelse af lave til moderate doser af koffein, der spænder fra 2 til 3 mg pr. kg kropsvægt, ideelt indtaget omkring 60 min. før en træningssession[36]. Tidligere har anbefalingen været på 3 til 6 mg pr. kg kropsvægt, men eftersom nyere forskning har vist, at denne dosering ikke medfører større effekter, men derimod øger incidensen af bivirkninger, er denne anbefaling nu reduceret. Meget høje doser på 9 til 13 mg pr. kg kropsvægt medfører heller ingen yderligere forbedringer i præstationsevnen, men øger ligeledes risikoen for bivirkninger [37]. (se tabel 1 for anbefalinger baseret på kropsvægt).

På grund koffeins metaboliske halveringstid på 2.5-4.5 timer anbefaler jeg, at man begrænser sit indtag af koffein efter kl. 16.00 for at undgå betydelige mængder af koffein i blodet om aftenen, som på grund af dets opkvikkende effekt kan modvirke kroppens evne til at falde i søvn og dermed også påvirke restitutionen og potentielt træningsresultaterne.

Anbefalingerne omkring dosering er baseret på videnskabelige artikler, og de er derfor et gennemsnit af mange hundrede forsøgspersoner. Disse anbefalinger kan bruges som et udgangspunkt til at finde en optimal koffeinmængde for dig. Derudover anbefaler jeg, at du starter i den lave ende af doseringsanbefalingen, til dels for at undgå at opbygge en unødvendig stor koffeintolerance, og til dels for at undgå de bivirkninger, der kan ses ved højere doseringer.

Tabel 1: Tabel over optimal koffeindosering (2-3mg pr. kg kropsvægt) for at øge præstationsevnen

 

Koffein indhold i forskellige produkter

Koffein findes i mange forskellige produkter, både naturligt og som tilsætningsstof. Det er derfor muligt at indtage koffein gennem forskellige kilder. Nedenfor kan du få et overblik over en række koffeinholdige produkter. Det er svært at vide præcist hvor meget koffein, der er i en enkelt kop kaffe, fordi det varierer meget alt efter typen af kaffebønne, samt hvor kraftigt kaffen er brygget [38].

 

 

 

Bibliography

 

1. Nehlig, A., J.L. Daval, and G. Debry, Caffeine and the central nervous system: mechanisms of action, biochemical, metabolic and psychostimulant effects. Brain Res Brain Res Rev, 1992. 17(2): p. 139-70.
2. Mielgo-Ayuso, J., et al., Effect of Caffeine Supplementation on Sports Performance Based on Differences Between Sexes: A Systematic Review. Nutrients, 2019. 11(10).
3. Ferré, S., An update on the mechanisms of the psychostimulant effects of caffeine. J Neurochem, 2008. 105(4): p. 1067-79.
4. Fisone, G., A. Borgkvist, and A. Usiello, Caffeine as a psychomotor stimulant: mechanism of action. Cell Mol Life Sci, 2004. 61(7-8): p. 857-72.
5. Echeverri, D., et al., Caffeine’s Vascular Mechanisms of Action. Int J Vasc Med, 2010. 2010: p. 834060.
6. MJ, A., Caffeine, Coffee and Health. New York, NY, USA: Raven Press, 1993.
7. Grgic, J., et al., What Dose of Caffeine to Use: Acute Effects of 3 Doses of Caffeine on Muscle Endurance and Strength. Int J Sports Physiol Perform, 2019: p. 1-8.
8. Norum, M., et al., Caffeine increases strength and power performance in resistance-trained females during early follicular phase. Scand J Med Sci Sports, 2020. 30(11): p. 2116-2129.
9. Filip-Stachnik, A., et al., The effects of different doses of caffeine on maximal strength and strength-endurance in women habituated to caffeine. J Int Soc Sports Nutr, 2021. 18(1): p. 25.
10. Wilk, M., et al., Correction: Wilk et al. “The Effects of High Doses of Caffeine on Maximal Strength and Muscular Endurance in Athletes Habituated to Caffeine” Nutrients, 2019, 11(8), 1912. Nutrients, 2019. 11(11).
11. Hamid Arazi, N.D., Roghayyeh Gholizadeh, The acute effect of caffeine supplementation on strength, repetition sustainability and work volume of novice bodybuilders. Turkish inesiology, 2016. 2: p. 43-48.
12. Hamid Arazi, M.H., Ehsan Eghbali, The effects of different doses of caffeine on performance, rating of perceived exertion and pain perception in teenagers female karate athletes. 2016.
13. Grgic, J., et al., CYP1A2 genotype and acute effects of caffeine on resistance exercise, jumping, and sprinting performance. J Int Soc Sports Nutr, 2020. 17(1): p. 21.
14. Lopes-Silva, J.P., et al., Caffeine ingestion increases the upper-body intermittent dynamic strength endurance performance of combat sports athletes. European Journal of Sport Science, 2021: p. 1-10.
15. de Salles Painelli, V., et al., Habitual Caffeine Consumption Does Not Interfere With the Acute Caffeine Supplementation Effects on Strength Endurance and Jumping Performance in Trained Individuals. Int J Sport Nutr Exerc Metab, 2021. 31(4): p. 321-328.
16. Ribeiro, B., et al., The Role of Specific Warm-up during Bench Press and Squat Exercises: A Novel Approach. Int J Environ Res Public Health, 2020. 17(18).
17. Polito, M.D., K. Grandolfi, and D.B. de Souza, Caffeine and resistance exercise: the effects of two caffeine doses and the influence of individual perception of caffeine. Eur J Sport Sci, 2019. 19(10): p. 1342-1348.
18. Raya-González, J., et al., Acute Effects of Caffeine Supplementation on Movement Velocity in Resistance Exercise: A Systematic Review and Meta-analysis. Sports Med, 2020. 50(4): p. 717-729.
19. Kemp, J., et al., Caffeine improves strength gains in response to 6 weeks of resistance training. 2011.
20. Ganio, M.S., et al., Effect of caffeine on sport-specific endurance performance: a systematic review. J Strength Cond Res, 2009. 23(1): p. 315-24.
21. López-González, L.M., et al., Acute caffeine supplementation in combat sports: a systematic review. J Int Soc Sports Nutr, 2018. 15(1): p. 60.
22. Davis, J.K. and J.M. Green, Caffeine and anaerobic performance: ergogenic value and mechanisms of action. Sports Med, 2009. 39(10): p. 813-32.
23. San Juan, A.F., et al., Caffeine Supplementation Improves Anaerobic Performance and Neuromuscular Efficiency and Fatigue in Olympic-Level Boxers. Nutrients, 2019. 11(9).
24. Salinero, J.J., B. Lara, and J. Del Coso, Effects of acute ingestion of caffeine on team sports performance: a systematic review and meta-analysis. Res Sports Med, 2019. 27(2): p. 238-256.
25. Mielgo-Ayuso, J., et al., Caffeine Supplementation and Physical Performance, Muscle Damage and Perception of Fatigue in Soccer Players: A Systematic Review. Nutrients, 2019. 11(2).
26. Durkalec-Michalski, K., et al., Dose-dependent effect of caffeine supplementation on judo-specific performance and training activity: a randomized placebo-controlled crossover trial. J Int Soc Sports Nutr, 2019. 16(1): p. 38.
27. Tarnopolsky, M.A., Effect of caffeine on the neuromuscular system–potential as an ergogenic aid. Appl Physiol Nutr Metab, 2008. 33(6): p. 1284-9.
28. Laurent, D., et al., Effects of caffeine on muscle glycogen utilization and the neuroendocrine axis during exercise. J Clin Endocrinol Metab, 2000. 85(6): p. 2170-5.
29. Bergström, J., et al., Diet, Muscle Glycogen and Physical Performance. 1967.
30. Hermansen, L., E. Hultman, and B. Saltin, Muscle Glycogen During Prolonged Severe Exercise. 1967.
31. Gollnick, P.D., et al., Effect of Training on Enzyme Activity and Fiber Composition of Human Skeletal Muscle. 1973.
32. Casey, A., et al., Glycogen Resynthesis in Human Muscle Fibre Types Following Exercise-Induced Glycogen Depletion. 1995.
33. Bispo, M.S., et al., Simultaneous determination of caffeine, theobromine, and theophylline by high-performance liquid chromatography. J Chromatogr Sci, 2002. 40(1): p. 45-8.
34. Nehlig, A., Are we dependent upon coffee and caffeine? A review on human and animal data. Neurosci Biobehav Rev, 1999. 23(4): p. 563-76.
35. Fredholm, B.B., et al., Actions of caffeine in the brain with special reference to factors that contribute to its widespread use. Pharmacol Rev, 1999. 51(1): p. 83-133.
36. Grgic, J., Effects of Caffeine on Resistance Exercise: A Review of Recent Research. Sports Med, 2021. 51(11): p. 2281-2298.
37. Pasman, W.J., et al., The effect of different dosages of caffeine on endurance performance time. Int J Sports Med, 1995. 16(4): p. 225-30.
38. Rudolph, E., A. Färbinger, and J. König, Determination of the caffeine contents of various food items within the Austrian market and validation of a caffeine assessment tool (CAT). Food Addit Contam Part A Chem Anal Control Expo Risk Assess, 2012. 29(12): p. 1849-60.