Kofeina – nie dla każdego?

Kofeina w naszej diecie pochodzi głównie z ziaren kawy, ale można ją również pozyskać w warunkach laboratoryjnych poprzez syntezę chemiczną. Nie jest skomplikowanym związkiem chemicznym (1, 3, 7-trimetyloksantyna) i ma taką samą strukturę zarówno w kawie, napojach energetycznych, kakao, herbacie czy tabletkach.

Kofeina jest silnym stymulantem i może być stosowana do poprawy wytrzymałości, jako spalacz tłuszczu czy związek nootropowy (zapewnia stymulację układu nerwowego). 

Kofeina działa jako antagonista (przeciwnik) adenozyny poprzez konkurencyjne łączenie się z receptorami, i blokuje jej dostęp przez co  spowalnia pojawianie się uczucia zmęczenia.

Kofeina zwiększa także wydzielanie neuroprzekaźników, takich jak dopamina, serotonina, adrenalina, acetylocholina, które wpływają stymulująco na współczulny układ nerwowy, dając większe pobudzenie psychofizyczne, zwiększając koncentrację oraz funkcje poznawcze. Dodatkowo zwiększa uwalnianie jonów komórkowych i zmniejsza percepcję bólu. Dzięki jednoczesnemu pobudzeniu i opóźnianiu wystąpienia zmęczenia jesteśmy w stanie trenować dłużej i intensywniej, przynajmniej taka jest teoria, którą potwierdza znacząca liczba publikacji.

Podwyższone stężenie kofeiny pojawia się w krwioobiegu już po 15 minutach od spożycia, osiągając maksimum po około 45-60 minutach, z okresem półtrwania 3–4 godzin (czyli przez tyle mniej więcej działa kofeina). Kofeina jest metabolizowana głównie w wątrobie, prawie wyłącznie przez cytochrom P450, o którym będzie mowa później.

Zwykle stosowanie kofeiny wiąże się również ze zmniejszonym ryzykiem choroby Alzheimera, marskości wątroby i raka wątroby.

Codzienne stosowanie kofeiny prowadzi do zwiększenia na nią tolerancji. Oznacza to, że działanie kofeiny po pewnym czasie stosowania produktów ją zawierających będzie zdecydowanie mniejsze.

Kofeina dobrze działa z:

  • Inhibitorami oksydazy ksantynowej, poprzez zwiększenie poziomu kofeiny we krwi, które można znaleźć w:

    • Ostropeście

    • Kurkuminie

    • Kwercetynie

  • Teaniną dla lepszego i dłuższego efektu pobudzenia (połączenie T-K = 2:1 np. 500 mg teaniny + 250 mg kofeiny)

  • Efedryną i aspiryną – jako spalacz tkanki tłuszczowej

Dlaczego istnieje indywidualna odpowiedź organizmu na kofeinę?

Jedną z odpowiedzi jest jest adaptacja organizmu na ten związek – osoby które piją kawę (lub inne produkty które zawierają kofeinę), nie będą reagowały, bądź będą słabiej reagowały niż osoby nieużywające kofeiny (w różnych postaciach). Świadczyć mogą o tym przytoczone poniżej badania, w których zaobserwowano w jaki sposób działa kofeina podana w gumach do żucia na poprawę interwałowego biegu na 40 m. W zależności od ilości spożywanej z dietą kofeiny, osoby które zwyczajowo spożywały mniej niż 40 mg kofeiny na dzień, miały lepsze wyniki testu biegowego i zaobserwowano to w całej grupie, w przeciwieństwie do grupy osób, które dziennie spożywały więcej niż 130 mg kofeiny (czyli przynajmniej 1 duża kawa).

Idąc dalej tropem badań, na przykładzie pracy Graham’a i wsp. [Graham. J Appl Physiol (1985), 1991. 71(6): p. 2292-8.] dotyczącej efektów działania kofeiny u biegaczy, zaobserwowano korzyści związane z poprawą wytrzymałości, ale wyniki były mocno zróżnicowane i wahały się od 5% do 87%. Podobnie jak w badaniach Doherty’ego i wsp. [Doherty. Med Sci Sports Exerc, 2002. 34(11): p. 1785-92] gdzie stwierdzono, że podczas biegu (do wyczerpania) na bieżni, wynik poprawiło 9 z 14 badanych osób względem próby kontrolnej.

Oznacza to, że pomimo ogólnych rekomendacji, nie każdy będzie reagował w ten sam sposób. Zależy to między innymi od szybkości metabolizowania kofeiny w organizmie, ponieważ 90-95% kofeiny jest metabolizowane przez enzym cytochrom P450 1A2 (CYP1A2), kodowany przez gen CYP1A2, który jest odpowiedzialny za demetylację kofeiny do paraksantyny, teofiliny i teobrominy. Występują trzy warianty tego genu (AA/AC/CC), które warunkują czy metabolizujemy kofeinę szybko czy wolno. Drugim znanym genem mającym związek z działaniem kofeiny jest ADORA2A, który jest odpowiedzialny za pobudliwość układu nerwowego. Czyli mamy drugą możliwą odpowiedź na pytanie dlaczego istnieje indywidualna odpowiedź na stosowanie kofeiny – genetyka.

Dodatkowo osoby wolno metabolizujące kofeinę, spożywające 3-4 kawy dziennie czyli umiarkowaną ilość, mają podwyższone ryzyko zawału mięśnia sercowego, nadciśnienia krwi, stanu przedcukrzycowego czy nowotworów pęcherza moczowego czy okrężnicy, podczas gdy osoby z genotypem szybko metabolizującym kofeinę nie wykazują takiego ryzyka, a wręcz kawa ma dla nich protekcyjny wpływ [Guest. Medicine & Science in Sports & Exercise, Publish Ahead of Print. DOI: 10.1249/MSS.0000000000001596]].

Jakie to ma znaczenie dla sportowców?

Pewne różnice widać również u sportowców, osoby szybko metabolizujące mają znacznie większe korzyści ze stosowania kofeiny niż wolno metabolizujące, u których praktycznie nie widać działania ergogenicznego lub też wykazują działanie ergolityczne czyli gorsze wyniki (!). Wyniki przedstawione przez Guest’a wykazały, że spożycie kofeiny (4 mg/kg) przez osoby z szybkim metabolizmem, poprawiły czas jazdy rowerem na 10-km o 1,2 minuty, natomiast osoby wolniej metabolizujące (heterozygota AC) odnotowały 30 sekundową poprawę, a “bardzo wolno metabolizujący” (CC) odnotowały pogorszenie wyniku o 2,5 minuty. Niemniej jednak konieczne są dalsze prace, w celu określenia pełnego wpływu tego polimorfizmu na ergogeniczne działanie kofeiny podczas wysiłku.

Co jest ciekawe?

W badaniu Guest’a wzięło udział 101 mężczyzn z czego 49% stanowiły osoby szybko metabolizujące kofeinę, 43% osoby wolniej (heterozygota AC), a 8% osób bardzo wolno metabolizujące (homozygota CC). Co oznacza, że tylko połowa tej grupy odniosła znaczące pozytywne działanie ergogeniczne, natomiast u 8% grupy wynik po zastosowaniu kofeiny się pogorszył! Mówimy wtedy o działaniu ergolitycznym.

W innych publikacjach te liczby się powtarzają z nieco mniejszym lub większym rozrzutem, wszystko zależy od wielkości badanej grupy. Dla przykładu w badaniach Womacka i wsp. z 2012 r. [J Int Soc Sports Nutr. 2012 Mar 15;9(1):7. doi: 10.1186/1550-2783-9-7.] wykazano, że spośród 37 uczestników badania, 16 osób było szybko metabolizujących, a 19 wolno metabolizujące kofeinę.

W badaniach Sachse’a z 1999 roku [Br J Clin Pharmacol . Apr 1999; 47 (4): 445–449] oceniającej polimorfizm genu CYP1A2, odnotowano, że wśród 236 osób 46% miało gen odpowiedzialny za szybki metabolizm kofeiny, natomiast 44% względnie wolny (heterozygoty AC), a 10% grupy miało wolny metabolizm (CC). Wyniki te są w dużej zgodności z badaniami Guest’a.

Można założyć, że raptem 50% populacji ma predyspozycję do szybkiego metabolizowania kofeiny – to względnie mało.

Dodatkowo, chciałem wspomnieć, że kofeina mocno pobudza współczulny układ nerwowy, a jeśli weźmiemy pod uwagę, że sam mecz czy zawody są również mocnym stresorem, może dojść do przebodźcowania układu nerwowego ze wszelkimi konsekwencjami fizjologicznymi ze strony organizmu, ale o tym będzie osobny artykuł.

Co to oznacza?

Pomimo zaleceń suplementacyjnych różnych organizacji zalecających przyjmowanie kofeiny (w ilości 2-6 mg/kg m.c.) jako najlepszego dostępnego środka na poprawę wyników sportowych, powinniśmy zachować większą ostrożność w indywidualnym rekomendowaniu tego związku. Ze względów zdrowotnych należy również się zastanowić czy powinniśmy pić kawę. Na podstawie przytoczonych badań myślę, że warto iść w kierunku indywidualizacji w oparciu o genetykę oraz “słuchać swojego ciała”/słuchać zawodnika jak reaguje na kofeinę. Niestety obecnie rynek komercyjny nie proponuje żadnego testu na polimorfizm geny CYP1a2, więc wydaje się, że rozsądnym działaniem będzie opcja “słuchania swojego ciała” czyli obserwacja swojego organizmu, jak reaguje na kofeinę. Jeśli widzisz znaczącą różnicę w pobudzeniu i zdolnościach motorycznych – wtedy bierzesz, jeśli nie widzisz takiego efektu – zastanów się czy musisz brać kofeinę. Istnieje jeszcze obawa, że kofeina wraz ze stresem, mogą przebodźcować układu współczulnego – wtedy również nie musisz brać kofeiny.

Z pewnością musi być wykonana większa liczba badań, ponieważ póki co można znaleźć również publikacje, które kwestionują wpływ genów na ergogeniczne działanie kofeiny.


O autorze:

Wojtek Zep