Koffein

Koffein (auch Coffein oder veraltet Thein und Teein) ist ein anregend wirkender Bestandteil von Genussmitteln wie Kaffee, Tee, Cola, Mate, Guarana, Energy Drinks und Schokolade. Es ist eines der ältesten, wirksamsten und am besten verträglichen Aufputschmittel. Koffein ist ein weißes geruchloses Pulver oder bildet hexagonale Prismen aus. Es handelt sich um ein Purin-Alkaloid. Die korrekte chemische Bezeichnung ist 1,3,7-Trimethylxanthin, die Summenformel lautet C8H10N4O2.
Seit Jahrhunderten wissen die Menschen um die anregende Wirkunge koffeinhaltiger Getränke. Kein Wunder, denn Koffein wirkt anregend, vertreibt die Müdigkeit und steigert sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Leistungsbereitschaft.
Die bekannteste koffeinhaltige Pflanze ist der Kaffeebaum, aus dessen Früchten der Kaffee gewonnen wird. Einer alten Überlieferung zufolge entdeckte ein Hirte in Arabien den Kaffee, als er bemerkte, dass seine Schafe immer dann besonders erregt und ausgelassen waren, wenn sie die Früchte der Kaffeesträucher abgeweidet hatten. Ob diese Geschichte wahr ist oder nicht, fest steht jedenfalls, dass Kaffee einen Siegeszug rund um die Welt antrat und eines der beliebtesten Getränke unserer Zeit ist. Auch in Fitnessclubs wird gerne Kaffee getrunken, auch spezielle Fitnessdrinks, denen außer Mineralien und Vitaminen auch Koffein beigemischt ist sind ein Verkaufsschlager.
Allerdings tauchen in verschiedenen Publikationen manchmal Warnungen bezüglich des Koffeinkonsums auf, da Koffein angeblich eine erhöhte Osteoporosegefahr nach sich zieht oder für Personen mit Bluthochdruck gefährlich sein kann. Dieser Artikel beschäftigt sich daher mit der Wirkungsweise von Koffein auf den unseren Körper und den eventuell bestehenden gesundheitlichen Gefahren, die von Koffein ausgehen. Chemisch betrachtet ist Koffein in Methylxanthin und kommt in einer ganzen Reihe von Pflanzen, wie zum Beispiel den Samen des Kaffeebaumes (Coffea), den Blättern des Teestrauches, im Mate, in der Colanuss oder auch im Guaranasamen vor. Obwohl Koffein ähnlich wie Alkohol gerne in den Sektor der Genussmittel eingestuft wird, ist es doch bei näherer Betrachtung eher eine Droge. Das besondere an Koffein ist, dass es im Gegensatz zu anderen pflanzlichen Drogen von mehr als hundert verschiedenen Pflanzenarten gebildet wird.
Diese Pflanzen bilden das Koffein jedoch nicht um uns Menschen damit einen Gefallen zu tun, sondern Koffein stört das Nervensystem von Insekten und wirkt daher als natürliches Pestizid. Obwohl sich der Stoffwechsel des menschlichen Gehirns natürlich immens vom Gehirnstoffwechsel von Insekten unterscheidet, so gibt es überraschenderweise doch einige Übereinstimmungen im molekularen Mechanismus. Unser Gehirn hält fälschlicherweise Koffein für einen Botenstoff im Gehirnstoffwechsel, nämlich Adenosin. In unserem Gehirn führt eine hohe Konzentration an Adenosin zu einer Art Ruhezustand, was eine zunehmende Müdigkeit bewirkt. Koffein wirkt antriebssteigernd, da es die Adenosinrezeptoren blockiert, ohne dabei selbst dämpfend zu wirken. Das Resultat zeigt sich in einer erhöhten Wachsamkeit, bessere Konzentrationsfähigkeit, der Kopf wird freier und man kann wieder klare Gedanken fassen. Nicht umsonst ist daher eines der medizinischen Indikationsgebiete von Koffein die Beseitigung von psychischen Ermüdungserscheinungen.
Allerdings blockiert Koffein, wie oben beschrieben, nur die Adenosinrezeptoren im Gehirn und sorgt so dafür, dass die übrigen körpereigenen Signalstoffe sogenannte Neurotransmitter, wie z.B. Dopamin und Serotonin ungehindert wirken können. Eine direkt stimulierende Wirkung auf diese Stoffe besteht jedoch im Gegensatz zu anderen Drogen, wie zum Beispiel Kokain, nicht. Wenn alle Adenosinrezeptoren im Gehirn erst einmal durch Koffein besetzt sind, bringt auch eine weitere Zufuhr von Koffein nichts mehr. Diese Erfahrung kennen alle Kaffeetrinker, wenn selbst ein doppelter Espresso nicht mehr gegen die Müdigkeit zu helfen scheint.

Gehalte in Lebens- und Genussmitteln sowie Medikamenten

• Eine Tasse Kaffee enthält ungefähr 50-150 mg
• Eine kleine Tasse Espresso circa 40 mg Koffein.
• Eine Tasse Tee kann je nach Zubereitungsart bis zu 50 mg enthalten. Das im Tee vorkommende Koffein nannte man früher Teein, chemisch ist es jedoch genau der gleiche Stoff wie im Kaffee
• Energy Drinks wie Red Bull (ca. 80 mg pro Dose) und
• Cola-Getränken (mit 30–60 mg/500 ml) wird heute synthetisch erzeugtes Koffein beigemischt. Früher enthielten Colagetränke natürliches Koffein aus der Kolanuss. Teilweise wird aber auch natürliches Koffein, gewonnen bei der Kaffee-Entcoffeinierung, verwendet.
• Selbst Kakao enthält mit ungefähr 6 mg pro Tasse ein wenig Koffein, aber hauptsächlich Theobromin.
• In der Schokolade findet sich Koffein (Vollmilchschokolade ca. 15 mg /100 g, Halbbitterschokolade ca. 90 mg/100 g) neben Theobromin und anderen anregenden Substanzen.
• Eine Tablette "Aspirin forte" enthält 50 mg Koffein, normales Aspirin weist kein Koffein auf.

Weltbekannt sind die aus den USA kommenden, in ungeheurem Umfang hergestellten Cola-Getränke wie Coca-Cola und Pepsi-Cola (eingetragene Warenzeichen). Das geheimgehaltene Rezept für Coca-Cola wurde schon 1886 von dem Apotheker Pemberton in Atlanta entwickelt, wobei das seit 1929 auch in Deutschland angebotene Getränk u.a. den Extrakt von getrockneten Colanüssen (bzw. Reincoffein), Citronen- und Phosphorsäure, Zucker, ätherische Öle (Limette?) und andere Geschmacksstoffe wie Muskatnuß und Gambirextrakt sowie Farbstoff enthält. In den einzelnen Ländern schwankt der Coffein-Zusatz zwischen 70 und 300 mg pro Liter und der Zuckergehalt zwischen 7 und 12%. Der Wortteil "Coca-" ist mit dem Einsatz von Coca-Blättern zu erklären, denen man heutzutage natürlich das Cocain entzogen hat. In der Medizin dient Coffein als Bestandteil von Medikamenten (z.B. Schmerzmittel und Mittel gegen Vergiftungen). Die schwach diuretische (wassertreibende) Wirkung resultiert aus der besseren Nierendurchblutung und Hemmung der Wasserrückresorption in den Nierentubuli - passionierte Kaffeetrinker kennen diese "berühmt-berüchtigte Nebenwirkung" aus Erfahrung!

Hauptwirkungen des Koffeins

• anregend auf das Zentralnervensystem
• erhöhte Herztätigkeit, Puls steigt
• erhöhter Blutdruck
• Bronchialerweiterung
• harntreibend (erst ab 300 mg/Tag)
• regt die Peristaltik des Darmes an

Koffein gilt als Genussmittel
Die Weltgesundheitsorganisation hat Koffein als nicht suchterzeugende Droge eingestuft. Auch bei langjähriger Anwendung sind bis jetzt keine eindeutigen gesundheitlichen Schäden bekannt. Formen psychischer Abhängigkeit von Koffein können jedoch bei regelmäßigen Konsumenten, besonders Kaffeetrinkern, beobachtet werden; dabei spielen sicherlich auch Geschmack und Geruch des Kaffees sowie die sozialen Riten des Kaffeetrinkens eine Rolle.
Symptome einer solchen Abhängigkeit können Kopfschmerzen, Migräne, Verspannungen, Zittern, Nervosität, Unkonzentriertheit und Reizbarkeit sein. Der Körper braucht circa drei Tage, um vom Koffein entgiftet zu werden, nach dieser Zeit sollten die Nebenwirkungen aufhören. Zu weiteren unerwünschten Nebenwirkungen von Koffein in hohen Dosen gehören auch der Harndrang und Herzrasen. Durch Koffein mit langsamer Freisetzung (z.B. Guaranapulver, Schwarztee) können diese negativen Effekte weitgehend minimiert und die positiven Effekte des Koffeins optimiert werden.
Koffein in Genussmitteln, wie z.B. in Schwarztee oder Schokolade, kann insbesondere für Kinder nicht unproblematisch sein: so enthalten z.B. drei Dosen Cola und drei Schokoriegel etwa soviel Koffein, wie in zwei Tassen Kaffee enthalten sind (ca. 200 mg Koffein). Ein dreißig Kilogramm schweres Kind kommt somit auf eine Konzentration von 7 Milligram pro Kilogramm Körpergewicht, eine Dosis die ausreicht, um Nervosität und Schlafstörungen zu verursachen.

Neue Studien
Koffein wirkt auf weibliche Ratten in mehr als einer Hinsicht anregend: Es steigert nicht nur den Bewegungsdrang, sondern erhöht auch die Lust auf Sex. Dieser Effekt könnte auch für Frauen gelten, spekulieren die Forscher.
Zwei amerikanische Forscherinnen entdeckten die Wirkung des Koffeins bei Rattenweibchen. Ob das Aufputschmittel auch beim Menschen diese Wirkung hat, können sie allerdings noch nicht sagen. Sollte es jedoch tatsächlich einen solchen Effekt geben, wäre er ihrer Ansicht nach wohl nur bei Frauen nachweisbar, die nicht an Koffein gewöhnt sind. Über ihre Arbeit berichten Fay Guarraci und Anastasio Benson von der Southwestern University in Georgetown in der Fachzeitschrift "Pharmacology Biochemistry and Behavior" (Bd. 82, S. 522).

Konnten gar nicht genug von ihren Partnern bekommen
108 weibliche Ratten bekamen von den Wissenschaftlerinnen zuerst eine Dosis Koffein und anschließend die Gelegenheit zum intimen Beisammensein mit einigen Männchen. Offenbar konnten die Tiere nach dem Genuss der anregenden Substanz gar nicht genug von ihren Partnern bekommen, beobachteten die Forscherinnen: Sie kehrten nach einem vollzogenen Geschlechtsakt sehr viel schneller wieder zu den Männchen zurück als ohne den Einfluss des Koffeins.
Zum Teil sei für dieses Verhalten der durch den Koffeinkonsum gesteigerte Bewegungsdrang verantwortlich, berichten die Forscherinnen. Es gebe jedoch auch eindeutige Hinweise darauf, dass außerdem der Sexualtrieb der Tiere sehr viel ausgeprägter war als ohne Koffein.

Effekt schwierig beim Menschen nachzuweisen
Guarraci und Benson halten es durchaus für möglich, dass Koffein auch beim Menschen eine aphrodisierende Wirkung haben könnte. Es sei jedoch problematisch, einen solchen Effekt nachzuweisen, da die meisten Menschen täglich moderate Dosen Koffein konsumieren und daher ein Gewöhnungseffekt zu erwarten sei. Wenn überhaupt, wirke das Koffein demnach ihrer Ansicht nach nur bei Frauen, die normalerweise weder Kaffee noch Tee noch sonstige koffeinhaltige Produkte zu sich nehmen.

Koffein und sportliche Leistungsfähigkeit
Abschließend stellt sich die Frage, wie koffeinhaltige Getränke unter dem Aspekt der sportlichen Leistungsfähigkeit zu beurteilen sind. Durch seine Wirkung auf den Körper ist Koffein für Athleten verschiedenster Sportarten interessant. Für Kraftsportler wohl vor allem deshalb, weil man sich durch Koffein den nach einem harten Arbeitstag oftmals fehlenden "Kick" für ein produktives Training holen kann.
Koffein bewirkt durch die Stimulierung des zentralen Nervensystems dabei nicht nur eine größere psychische Wachsamkeit, sondern verbessert auch die Kontraktilität und Motorik der Skelettmuskulatur, was oftmals das Bewegen von größeren Gewichten und einer Erhöhung der Trainingsintensität ermöglicht. Für Ausdauersportler ist Koffein aus einem anderen Grund interessant. Wie allgemein bekannt, stellen Kohlenhydrate bei einer Ausdauerbelastung in den ersten eineinhalb Stunden anteilmäßig den wichtigsten Brennstoff dar, wobei diese sowohl in der Leber als auch in den Muskeln in Form von Glykogen gespeichert sind. Erst mit zunehmender Zeitdauer oder bei geringer Intensität wird der Großteil der benötigten Energie aus der Verbrennung von freien Fettsäuren gewonnen.
Genau an diesem Punkt setzt Koffein den Hebel an, da es die Lipolyse, das heißt den Abbau von Fetten steigert. Inwieweit diese erhöhte Lipolyserate allerdings auch tatsächlich zu einer gesteigerten Fettverbrennung führt, ist noch unklar. Wird bei der Belastung mehr Fett verbrannt wird, werden die wertvollen Glykogenspeicher langsamer entleert. Dadurch ließe sich die Ausdauerleistung in großem Maße beeinflussen. Nicht übersehen werden darf, dass Koffein auch ein Diuretikum ist, das heißt, es stimuliert im Körper die urinale Ausscheidung von Flüssigkeit. Obwohl es sich nur um einen leicht entwässernden Effekt handelt, kann dieser dennoch unter bestimmten Umständen einen signifikanten Einfluss auf die Leistungsfähigkeit haben. Durch die vermehrte Wasserausscheidung erhöht sich die Körpertemperatur und es kann zu einer Überhitzung und Dehydration kommen. Betroffen sind vor allem Ausdauerathleten, die nicht für eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr sorgen. Ferner ist zu bedenken, dass durch den erwähnten diuretischen Effekt vermehrt Mineralsstoffe aus dem Körper geschwemmt werden, die es zu ersetzen gilt.
Aus dem gleichen Grund sollten koffeinhaltige Erfrischungsgetränke nicht gleich nach oder während dem Training konsumiert werden, sondern die durch Training verlorene Flüssigkeit sollte zuerst durch ein nicht koffeinhaltiges Getränk ersetzt werden. Die in Fitnessanlagen angebotenen Energydrinks eigenen sich daher auch eher als "EnergyBooster" vor dem Training und weniger als Flüssigkeitsersatz danach. Außerdem sollte bedacht werden, dass ein Energydrink, nach dem abendlichen Training genossen, eben aufgrund des Koffeingehalts zu Schlafstörungen führen kann.
Koffein mobilisiert mehrere Hormone, Verbessert die Kontraktionsfähigkeit der Muskeln und erhöht die Metabolisierungsrate von Fetten und Kohlenhydraten zur Energiegewinnung.
Auch wenn die Theorie einer erhöhte Freisetzung von Fettsäuren durch Koffein schlüssig scheint, ein merklicher Fettverlust kommt nur bei einem gleichzeitigen Kaloriendefizit in der Ernährung zustande. Darüber hinaus ist Koffein als fettverbrennende Substanz allein wenig hilfreich. Seine diesbezüglichen Wirkungen entfaltet es erst in Kombination mit anderen Substanzen wie z.B. Synephrine oder Ephedrin. Die Kombination mit Ephedrin erhöht allerdings auch die Gefahr möglicher Nebenwirkungen. Daher sollte, Koffein nur mit Ephedrin, nicht aber mit anderen Stimulantien kombiniert werden.
Darüber hinaus wirkt Koffein entwässernd. Wer also viel Kaffe trinkt, sollte auf eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr achten. Koffein steht auf der Dopingliste des Internationalen Olympischen Komitees. Allerdings sind die Grenzwerte so hoch, dass Sportler durchaus Kaffee zum Frühstück trinken können. Die Welt-Antidoping-Agentur hat mit Wirkung zum 1. Januar 2004 das Stimulans Koffein von der Liste der verbotenen Substanzen gestrichen.
Die effektive Dosierung von Koffein als ergogenes Mittel ist daher mit 200 bis 300mg anzusetzen, was etwa zwei bis drei Tassen Kaffee entspricht. Ein positiver Dopingtest bei dieser Menge ist sehr unwahrscheinlich. Der Serumspiegel im Blut erreicht nach etwa 30 bis 60 Minuten seinen Höchststand, weshalb die Koffeinzufuhr innerhalb dieses Zeitraums vor dem Training erfolgen sollte. Die Halbwertzeit im Körper beträgt etwa 4 Stunden. Meine Empfehlung zur gesteigerten Nutzung von Fettsäuren aus Depots im Körper 2,5 bis 3mg Koffein pro Kg Körpergewicht vor dem Training. Das entspräche einer Dosis von 250 bis 300mg für einen 100kg schweren Athleten. Personen die unter Magenproblemen leiden ist Koffein als Guarana besonders zu empfehlen.

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