Koffein: Was es ist und wie es wirkt
Koffein ist die weltweit am häufigsten konsumierte psychoaktive Substanz – im Kaffee am Morgen, im Tee, in Cola, Energydrinks und Sportgels. Gleichzeitig zählt es zu den wenigen Nahrungsergänzungen, deren leistungssteigernde Wirkung wissenschaftlich gut belegt ist. Die Redaktion erklärt, was Koffein im Körper macht, warum Menschen so unterschiedlich darauf reagieren und wo die Grenzen liegen.
Was ist Koffein?
Koffein (1,3,7-Trimethylxanthin) ist ein Alkaloid aus der Gruppe der Methylxanthine. Pflanzen wie Kaffee, Tee, Kakao, Mate und Guarana bilden es vermutlich als natürlichen Fraßschutz gegen Insekten. Für den Menschen ist es seit Jahrhunderten ein fester Bestandteil von Ernährung und Kultur.
Chemisch ist Koffein mit Theobromin aus Kakao und Theophyllin aus Tee verwandt. Theophyllin wird als Arzneistoff bei Atemwegserkrankungen eingesetzt. In Sportprodukten wird überwiegend synthetisches oder aus Pflanzen isoliertes Koffeinanhydrat verwendet, das chemisch identisch mit natürlichem Koffein ist.
Die Mengen in Alltagsgetränken schwanken stark. Eine Tasse Filterkaffee enthält grob 80 bis 120 mg, ein Espresso etwa 60 bis 80 mg, eine Dose Energydrink (250 ml) rund 80 mg. In der EU müssen Getränke mit mehr als 150 mg Koffein pro Liter einen Hinweis auf den erhöhten Koffeingehalt tragen.
Im Sport kommt Koffein zudem in Gels, Kaugummis, Tabletten und Pre-Workout-Pulvern vor. Diese Darreichungsformen erlauben eine genauere Dosierung als Kaffee, bergen aber auch das Risiko, unbemerkt große Mengen aufzunehmen.
Wirkmechanismus im Gehirn und Körper
Der wichtigste Mechanismus ist die Blockade von Adenosinrezeptoren. Adenosin sammelt sich im Laufe des Tages im Gehirn an und signalisiert Müdigkeit. Koffein ähnelt Adenosin strukturell, besetzt dessen Rezeptoren (vor allem A1 und A2A), ohne sie zu aktivieren, und verhindert so das Müdigkeitssignal.
Fredholm und Kollegen beschrieben 1999 in einer umfassenden Übersicht, dass diese Blockade indirekt die Freisetzung von Dopamin, Noradrenalin und anderen Botenstoffen beeinflusst. Daraus erklären sich gesteigerte Wachheit, verbesserte Aufmerksamkeit und bei vielen Menschen eine leicht gehobene Stimmung.
Für den Sport ist ein weiterer Effekt bedeutsam: Koffein senkt die wahrgenommene Anstrengung und das Schmerzempfinden bei Belastung. Die gleiche Intensität fühlt sich leichter an, was die Leistungsbereitschaft erhöht. Zusätzlich wird eine verbesserte Rekrutierung motorischer Einheiten diskutiert.
Die früher verbreitete Erklärung, Koffein steigere die Fettverbrennung und spare so Glykogen, gilt heute als nachrangig. Zwar erhöht Koffein die Freisetzung von Fettsäuren, der Leistungseffekt lässt sich damit aber nicht ausreichend erklären. Die zentralnervösen Wirkungen stehen im Vordergrund.
In höheren Konzentrationen hemmt Koffein Phosphodiesterasen und beeinflusst die Kalziumfreisetzung im Muskel. Diese Effekte spielen bei üblichen Mengen vermutlich eine untergeordnete Rolle.
Aufnahme, Abbau und individuelle Unterschiede
Koffein wird nach dem Trinken rasch und nahezu vollständig aufgenommen. Die höchsten Blutspiegel werden meist nach 30 bis 60 Minuten erreicht, bei Kaugummis teils schneller. Die Halbwertszeit beträgt bei gesunden Erwachsenen im Durchschnitt etwa vier bis sechs Stunden, schwankt aber erheblich.
Abgebaut wird Koffein überwiegend in der Leber durch das Enzym CYP1A2. Wie Astrid Nehlig 2018 ausführlich darstellte, beeinflussen genetische Varianten dieses Enzyms sowie des Adenosinrezeptors A2A, wie schnell und wie stark Menschen auf Koffein reagieren. Manche sind „schnelle“, andere „langsame“ Verstoffwechsler.
| Faktor | Einfluss auf den Koffeinabbau |
|---|---|
| Rauchen | Beschleunigt den Abbau deutlich |
| Hormonelle Verhütungsmittel | Verlangsamen den Abbau |
| Schwangerschaft | Stark verlangsamt, besonders im letzten Drittel |
| Lebererkrankungen | Verlangsamt |
| Bestimmte Medikamente (z. B. Fluvoxamin, Ciprofloxacin) | Hemmen CYP1A2, verlängern die Wirkung |
| Genetik (CYP1A2, ADORA2A) | Bestimmt Abbaugeschwindigkeit und Empfindlichkeit |
Regelmäßiger Konsum führt zu einer gewissen Toleranz, vor allem gegenüber Effekten auf Blutdruck und Schlaf. Die leistungssteigernde Wirkung scheint dagegen auch bei Gewohnheitskonsumenten weitgehend erhalten zu bleiben, wenngleich die Daten hier nicht ganz einheitlich sind.
Wer täglich viel Kaffee trinkt und abrupt aufhört, kann Entzugssymptome wie Kopfschmerzen, Müdigkeit und Reizbarkeit erleben. Sie klingen meist nach einigen Tagen ab.
Koffein und sportliche Leistung
Die Studienlage zur leistungssteigernden Wirkung ist umfangreich. Eine Umbrella-Review von Grgic und Kollegen (2020) fasste 21 Metaanalysen zusammen und fand positive Effekte auf Ausdauer, Muskelkraft, Muskelausdauer, Sprung- und Sprintleistung sowie auf die Leistung in Spielsportarten. Die Effekte bei Ausdauer waren am konsistentesten.
Das Positionspapier der International Society of Sports Nutrition (Guest et al., 2021) nennt als wirksame Menge etwa 3 bis 6 mg Koffein pro Kilogramm Körpergewicht, eingenommen rund 60 Minuten vor der Belastung. Auch niedrigere Mengen von etwa 2 mg/kg zeigten in einigen Studien Effekte. Sehr hohe Mengen bringen keinen zusätzlichen Nutzen, aber mehr Nebenwirkungen.
Wichtig ist das Ausprobieren im Training, nicht erstmals im Wettkampf. Magen-Darm-Beschwerden, Zittern oder Herzrasen können die Leistung eher verschlechtern. Bei Wettkämpfen am Abend sollte zudem die Wirkung auf den Schlaf bedacht werden.
Koffein steht nicht auf der Verbotsliste der WADA, sondern im Monitoring-Programm. Bis 2004 galt ein Grenzwert im Urin; seither ist es erlaubt. Kombinationsprodukte sollten dennoch auf weitere, möglicherweise verbotene Stimulanzien geprüft werden.
Sichere Mengen und Nebenwirkungen
Die EFSA kam 2015 zu dem Ergebnis, dass für gesunde Erwachsene Einzeldosen bis 200 mg sowie eine Tagesmenge bis 400 mg keine gesundheitlichen Bedenken aufwerfen. Für Schwangere und Stillende gilt eine Tagesmenge bis 200 mg als unbedenklich. Einzelmengen von 200 mg sind auch etwa zwei Stunden vor intensiver körperlicher Belastung unter normalen Bedingungen unbedenklich.
- Typische Nebenwirkungen: Unruhe, Nervosität, Herzklopfen, Schlafstörungen, Magenbeschwerden.
- Bei empfindlichen Personen: Angstsymptome, erhöhter Blutdruck.
- Kinder und Jugendliche: EFSA nennt etwa 3 mg pro kg Körpergewicht und Tag als unbedenklich.
- Vorsicht bei Herzrhythmusstörungen, unbehandeltem Bluthochdruck und Angsterkrankungen.
Gefährlich wird es vor allem bei reinem Koffeinpulver. Schon ein Teelöffel kann mehrere Gramm enthalten – eine Menge, die zu schweren Vergiftungen bis hin zu Todesfällen geführt hat. Solche Pulver sollten nicht mit Löffeln dosiert werden; Tabletten mit definiertem Gehalt sind sicherer.
Auch die Kombination mit Alkohol ist problematisch, weil Koffein die Wahrnehmung der Alkoholwirkung dämpft, ohne die Beeinträchtigung zu verringern. Energydrinks in großen Mengen in Kombination mit intensiver Belastung können Herz und Kreislauf zusätzlich belasten.
Fazit der Redaktion
Koffein blockiert Adenosinrezeptoren und reduziert so Müdigkeit und Anstrengungsempfinden. Diese Wirkung macht es zu einer der am besten belegten leistungssteigernden Substanzen im Sport.
Die Reaktion ist individuell sehr unterschiedlich – Genetik, Gewohnheit, Medikamente und Hormone spielen eine Rolle. Mengen von etwa 3 bis 6 mg pro kg Körpergewicht sind in Studien wirksam, mehr bringt keinen Zusatznutzen.
Für gesunde Erwachsene gelten bis zu 400 mg pro Tag als unbedenklich. Reines Koffeinpulver und Kombinationen mit Alkohol sind zu meiden.
Weiterlesen können Sie in unseren Beiträgen über Theacrin als Koffeinalternative, über L-Theanin in Kombination mit Koffein und über Schlaf als Grundlage der Regeneration.
Literatur
- Guest NS, VanDusseldorp TA, Nelson MT, et al. International Society of Sports Nutrition position stand: caffeine and exercise performance. J Int Soc Sports Nutr. 2021;18(1):1.
- EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA). Scientific opinion on the safety of caffeine. EFSA J. 2015;13(5):4102.
- Fredholm BB, Bättig K, Holmén J, Nehlig A, Zvartau EE. Actions of caffeine in the brain with special reference to factors that contribute to its widespread use. Pharmacol Rev. 1999;51(1):83–133.
- Grgic J, Grgic I, Pickering C, Schoenfeld BJ, Bishop DJ, Pedisic Z. Wake up and smell the coffee: caffeine supplementation and exercise performance—an umbrella review of 21 published meta-analyses. Br J Sports Med. 2020;54(11):681–688.
- Nehlig A. Interindividual differences in caffeine metabolism and factors driving caffeine consumption. Pharmacol Rev. 2018;70(2):384–411.
