Kritisk utvärdering av kaffets effekter

Kaffe och idrott – en kritisk genomgång

Koffein är världens mest konsumerade psykoaktiva substans och förekommer naturligt i dussintals växtarter, inklusive kaffe, te och kakao. Koffein intas oftast i form av en dryck som kaffe, läsk och te, även om konsumtionen av många funktionella drycker, som energidrycker, har ökat stadigt under de senaste två decennierna. I västerländska länder konsumerar cirka 90 procent av vuxna koffein regelbundet. Hos unga vuxna och motionerande individer har det skett en ökning av konsumtionen av andra koffeinhaltiga produkter, inklusive energi-drycker, “pre-workout-tillskott”, tuggummi, energigeler och ”bars”, aerosoler och många andra nya koffeinhaltiga livsmedelsprodukter. Koffeinhalten rör sig från produkter har en mängd som 1 mg i en normalstor mjölkchokladkaka till upp till mer än 300 mg i vissa kosttillskott.

Koffein och dess effekter på hälsan har visats ett långvarigt intresse genom åren. Samtidigt har koffein blivit allestädes närvarande i idrottsvärlden, där det finns ett stort intresse för att bättre förstå koffeinets inverkan på olika typer av idrottsprestationer. Följaktligen har koffein dominerat forskningsdomänen för ergogena hjälpmedel och kosttillskott under de senaste decennierna.

Kortfattad historia

I den moderna sportens tidiga dagar (1900-talet) utvecklades hopkok av växtbaserade stimulantia, inklusive koffein och andra föreningar som kokain, stryknin, eter, heroin och nitroglycerin, i hemlighet av tränare, idrottare och tränare, i vad som verkar vara bevis för tidiga ergogene hjälpmedel utformade för att ge en konkurrensfördel. Användningen av olika läkemedelscocktails av uthållighetsidrottare fortsatte tills heroin och kokain blev begränsade till recept på 1920-talet, och vidare när Internationella olympiska kommittén (IOC) introducerade antidopningsprogram i slutet av 1960-talet.

Några av de tidigaste publicerade studierna om koffein kom från två psykologer och kollegor William Rivers och Harald Webber, vid Cambridge University, som båda hade ett intresse av att reda ut de psykologiska och fysiologiska effekterna av ämnen som koffein och alkohol. Rivers och Webber, som använde sig själva som försökspersoner, undersökte effekterna av koffein på muskeltrötthet. Studierna som utfördes 1906-1907 använde dubbelblinda placebokontrollerade studier och standardisering för koffein och alkohol, och beskrevs resultaten 1907 i Journal of Physiology. Det var dock serien av studier som undersökte fördelarna med koffein i uthållighetsidrotter i Human Performance Laboratory vid Ball State University i slutet av 1970-talet, ledda av David Costill, som modernt beskrev effekterna av koffein på träningsmetabolism och idrottsprestationer.

Koffeinkällor

Tillsammans med naturligt förekommande källor, såsom kaffe, te och kakao, tillsätts koffein också till många livsmedel, drycker och nya produkter, såsom jordnötssmör och godis, både syntetiskt (pulver) och naturligt (exempelvis guarana, kolanöt). Syntetiskt koffein är också en ingrediens i flera receptfria och receptbelagda läkemedel, eftersom det ofta används i kombination med smärtstillande och diuretiska läkemedel för att förstärka deras farmakologiska effekter.

Ungefär 96 procent av vår koffeinkonsumtion från drycker kommer från kaffe, läsk och te. Det föreligger dock olika halt av koffein i bönorna, bladen och frukterna från de mer än 60 sorters växter som används, varför innehållet av koffein i många drycker varierar. Konsumtion av koffeinhaltig energidryck under dagen och samtidigt extra intag av koffein med “före träningspass” är inte ovanligt, liksom andra kosttillskott (till exempel koffein + kreatin) är också populärt bland tränande individer. I vetenskapliga sammanhang avseende effekten av koffein och träningsprestanda använt vattenfritt koffein (i en kapsel) för enklare dosstandardisering och jämförelse med placebo, vilket gör att resultaten kan skilja sig något från det som idrottsutövarna märker när de dricker kaffe eller Coca-cola före träningen.

Koffeinets dopingklassning

Koffein lades till listan över förbjudna ämnen av IOC 1984 det vill säga innan World Anti-Doping Agency (WADA) bildats. Ett dopningsbrott definierades då som att koffeinkoncentra-tionen i urinen översteg en gräns på 15 microg/mL. 1985 sänktes tröskeln till 12 microg/mL Gränsvärdet valdes för att utesluta typiska mängder som intas som en del av vanliga kost- eller sociala kaffedricksmönster, och för att skilja det från vad som ansågs vara en avvikande användning av koffein i syfte att förbättra sportprestanda.

IOC och WADA tog bort klassificeringen av koffein från ”Förbjudna listan” 2004, vilket ledde till ett förnyat intresse för idrottares användning av koffein. Koffein övervakas dock fortfarande av WADA, och idrottare uppmuntras fortfarande att hålla en koffeinkoncentration i urinen under gränsen på 12 microg/mL urin, vilket motsvarar 10 mg/kg kroppsmassa som intas oralt under flera timmar, och som är mer än tredubbla det intag rapporterats förbättra prestanda.

En jämförelse av koffeinkoncentrationer erhållna under tävlingsdopningskontroll från idrottare i flera idrottsförbund före 2004 kontra post-2004, indikerade att den genomsnittliga koffeinkoncentrationen minskade 2004 efter att ha tagits bort från listan över förbjudna substanser. Rapporter om över 20 000 urinprover som samlats in och analyserats efter officiella nationella och internationella tävlingar mellan 2004 och 2008, och igen 2015 med 7500 urinprover, visade att den totala prevalensen av koffeinanvändning inom olika sporter var cirka 74 procent under tidsperioden 2004 till 2008. ungefär 76 procent 2015. Den högsta användningen av koffein var bland uthållighetsidrottare i båda studierna. Koffeinkoncentra-tionen i urinen ökade markant från 2004 till 2015 inom friidrott, vattensport, rodd, boxning, judo, fotboll och tyngdlyftning; sporterna med den högsta koffeinkoncentrationen i urinen 2015 var dock cykling, friidrott och rodd.

Farmakokinetik

Koffein eller 1,3,7-trimetylxantin, är ett luktfritt vitt pulver som är lösligt i både vatten och lipider och har en bitter smak. Det absorberas snabbt från mag-tarmkanalen, främst från tunntarmen men även från magsäcken. I saliv når koffeinkoncentrationen 65-85 procent av plasmanivåerna. Koffein distribueras effektivt i hela kroppen eftersom det är tillräckligt hydrofobt för att tillåta enkel passage genom de flesta, om inte alla biologiska membran, inklusive blod-hjärnbarriären. När koffein konsumeras uppträder det i blodet inom några minuter, med maximala koffeinplasmakoncentrationer efter oral administrering rapporteras inträffa vid tidpunkter (Tmax) från 30 till 120 minuter. Den absoluta biotillgängligheten av koffein är mycket hög och når nära 100 procent. När koffein väl har absorberats tycks det inte finnas någon förstapassageeffekt i levern (levern verkar inte påverka koffeinet när det passerar från tarmen till den allmänna cirkulationen), vilket framgår av liknande plasmakoncentrationskurvor när den administreras med antingen oralt eller intravenös väg. Koffeinupptaget från mat och dryck verkar inte vara beroende av ålder, kön, genetik eller sjukdom, eller konsumtion av droger, alkohol eller nikotin. Hastigheterna för koffeinmetabolism och nedbrytning verkar dock skilja sig mellan individer genom både miljömässiga och genetiska influenser.

Över 95 procent av koffeinet metaboliseras i levern av enzymet Cytokrom P450 1A2 (CYP1A2), en medlem av cytokrom P450 blandade oxidassystem, som metaboliserar och avgiftar läkemedel i kroppen. Medan den genomsnittliga halveringstiden (t1/2) för koffein generellt rapporteras vara mellan 4 och 6 timmar, varierar den mellan individer och kan till och med variera från 1,5 till 10 timmar hos vuxna. Hastigheten av koffeinmetabolism kan hämmas eller minskas med graviditet eller användning av hormonella preventivmedel, ökad eller inducerad av kraftig koffeinanvändning, cigarettrökning eller modifieras i endera riktningen av vissa kostfaktorer och av variation i CYP1A2-genen.

Flera studier har också visat att koffeinets form eller dess vehikel för inträde i kroppen kan modifiera farmakokinetiken. En studie på tre personer utvärderade Tmax för en mängd olika drycker som alla inkluderade 160 mg koffein men i olika lösningar, och rapporterade att Tmax inträffar vid 0,5, 0,5 och 2 timmar för kaffe, te och cola, respektive. I en annan studie med sju deltagare toppade koffeinplasmakoncentrationerna snabbt efter 30 minuter för kapselform, medan koffeinabsorptionen från cola och choklad försenades och gav lägre plasmakoncentrationer som nådde en topp vid ungefär 90-120 minuter efter konsumtion. Effekten av temperaturen eller hastigheten för intag av koffein har också undersökts, bland farhågor om att kalla energidrycker kan utgöra en fara när de fylls snabbt, jämfört med att smutta på varmt kaffe.

Tuggummitillförsel av koffein verkar förändra farmakokinetiken, eftersom mycket av koffeinet som frigörs från tandköttet genom tuggning kan absorberas via munhålan, vilket anses vara snabbare på grund av dess omfattande vaskularisering, särskilt för lågmolekylära hydrofoba medel. Man jämförde i en studie absorptionshastigheten och den relativa koffeinbiotil-lgängligheten från tuggummi jämfört med en kapselform av koffein. Även om koffein administrerat i tuggummiformuleringen absorberades i en betydligt snabbare hastighet, var den totala biotillgängligheten jämförbar med de kapslade 100 och 200 mg koffeindos-grupperna. Dessa farmakokinetiska fynd är användbara för militära och idrottsändamål, där det finns ett behov av snabb och bibehållen stimulering under specifika tidsperioder. Tuggummi kan också vara fördelaktigt på grund av minskat matsmältningsbehov, där absorption av koffein i andra former (kapsel, kaffe etc.) kan hindras av minskat splanchniskt blodflöde vid måttlig till intensiv träning.

Slutligen finns det en växande förekomst av koffeinhaltiga näs- och munaerosoler som administreras direkt i munnen, även om det hittills bara finns ett fåtal studier som stödjer detta påstående. Administrering av koffein via aerosol i munhålan verkar ge en koffeinfarmakokinetisk profil jämförbar med administrering av en koffeinhaltig dryck.

Verkningsmekanism

Även om koffeinets verkan på det centrala nervsystemet (CNS) har blivit allmänt accepterad som den primära mekanismen genom vilken koffein förändrar prestationsförmågan, har ytterligare mekanismer föreslagits för att förklara de ergogena effekterna av koffein, inklusive ökad myofibrillär kalciumtillgänglighet, optimerad träningsmetabolism och ökad substrat-tillgänglighet.

Viktigt är att flera studier som använder en mängd olika träningsformer och intensiteter misslyckades med att visa en minskning av respiratoriskt utbytesförhållande (RER) och/eller förändringar i serum-FFA, vilket skulle vara indikativt på ökad fettmetabolism under träning när endast vatten intogs. Förtäring av lägre doser koffein (1-3 mg/kg kroppsvikt), som inte resulterar i signifikanta fysiologiska svar (RER, förändringar i blodlaktat eller glukos), verkar också ge mätbara ergogena effekter, vilket ger starkt stöd för CNS som ursprunget till rapporterade förbättringar. Som sådan har fokus flyttats till verkan av koffein under träning inom det centrala och perifera nervsystemet, vilket kan förändra hastigheten för upplevd ansträngning (RPE), muskelsmärta och kanske skelettmuskelns förmåga att generera kraft.

Koffeinets direkta påverkan på musklerna

Koffein verkar ha vissa direkta effekter på muskler som kan bidra till dess förmåga att öka muskelstyrkan. Den mest sannolika vägen som koffein kan gynna muskelkontraktion är genom mobilisering av kalciumjoner (Ca2+), vilket underlättar kraftproduktion av varje motorenhet. Trötthet orsakad av den gradvisa minskningen av Ca2+ frisättning kan försvagas efter koffeinintag. På liknande sätt kan koffein delvis fungera i periferin genom ökat natrium/kalium (Na+/K+) pumpaktivitet för att potentiellt förbättra excitation-kontraktions-koppling som är nödvändig för muskelkontraktion.

Koffeinets påverkan på CNS

Koffein verkar ha sina effekter på olika platser i kroppen, men de mest robusta bevisen tyder på att huvudmålet är CNS, som nu är allmänt accepterat som den primära mekanismen genom vilken koffein förändrar mental och fysisk prestation. Koffein tros utöva sina effekter på CNS via antagonismen av adenosinreceptorer, vilket leder till ökad frisättning av neurotransmittorer, avfyringshastigheter för motorenheter och smärtundertryckning. Det finns fyra distinkta adenosinreceptorer, A1, A2A, A2B och A3, som har klonats och karaktäriserats. Av dessa undertyper verkar A1 och A2A, som är starkt koncentrerade i hjärnan, vara huvudmålen för koffein. Adenosin är involverat i många processer, och spelar en avgörande roll som en homeostatisk regulator och neuromodulator i nervsystemet. De viktigaste kända effekterna av adenosin är att minska koncentrationen av många CNS-neurotransmittorer, inklusive serotonin, dopamin, acetylkolin, noradrenalin och glutamat. Koffein, som har en liknande molekylstruktur som adenosin, binder till adenosinreceptorer efter intag och ökar därför koncentrationen av dessa signalsubstanser. Detta resulterar i positiva effekter på humör, vaksamhet, fokus och vakenhet hos de flesta, men inte alla, individer.

Adenosinreceptorer

Forskare har också karakteriserat aspekter av adenosin A2A-receptorfunktion relaterade till kognitiva processer och motivation. I synnerhet har flera studier fokuserat på den funktionella betydelsen av adenosin A2A-receptorer och interaktionerna mellan adenosin- och dopamin-receptorer, i relation till aspekter av beteendeaktivering och ansträngningsrelaterade processer. Serotoninreceptorn 2A (5-HT2A) har också visats modulera dopaminfrisättning, genom mekanismer som involverar reglering av antingen dopaminsyntes eller dopaminerga neuronavfyrningshastighet. Förändringar i 5-HTR2A-receptorer kan därför påverka dopamin-frisättning och uppreglering av dopaminreceptorer. En möjlig mekanism för koffeinets ergogenicitet kan involvera variation i 5-HTR2A-receptoraktivitet, vilket kan modulera dopaminfrisättning och följaktligen påverka vakenhet, smärta och motivation och ansträngning. 5-HTR2A-receptorer kodas av HTR2A-genen, som fungerar som ett primärt mål för serotoninsignalering, och variationer i genen har visat sig påverka 5-HTR2A-receptoraktivitet. Detta kan därför modulera dopaminaktivitet, vilket kan hjälpa till att belysa några av sambanden mellan neurotransmittorer, genetisk variation och koffeinsvar, och den efterföljande effekten på träningsprestanda.

Muskelsmärta

Muskelsmärta har visat sig negativt påverka rekrytering av motoriska enheter och generering av skelettmuskelkraft proportionellt mot de subjektiva poängen för smärtintensiteten. Muskelkrafthämning av muskelsmärta är centralt medierad. Följaktligen kan koffeinmedi-erade CNS-mekanismer, såsom dopaminfrisättning sannolikt tillskrivas smärtlindring under högintensiv träning. Även om det verkar finnas starka bevis som stöder de smärt-stillande effekterna av koffein under intensiv träning, har andra inte hittat någon effekt.

Dämpningen av smärta under träning som ett resultat av koffeintillskott kan också resultera i en minskning av RPE under träning. Två studier har rapporterat att förbättringar av prestationsförmågan åtföljdes av en minskning av smärtuppfattningen samt en minskning av RPE under koffeinförhållanden, men det är oklart vilken faktor som kan ha bidragit till den ergogena effekten. En metaanalys identifierade 21 studier med mestadels friska manliga försökspersoner (74 %) mellan 20 och 35 år och visade en 5,6 procents minskning av RPE under träning efter koffeinintag. En genomsnittlig förbättring av prestationsförmågan på 11 procent rapporterades för alla träningsformer. Denna metaanalys fastställde att minskningar av RPE förklarar upp till 29 procent av variansen i förbättringen av träningsprestanda. Andra har inte hittat förändringar i RPE med koffeinanvändning.

Placebo

Placeboeffekten är ett gynnsamt resultat som inte kan hänföras till en behandling eller intervention utan framkallas av tron ​​att man har fått en positiv intervention. Till exempel kan en individ inta en kapsel med socker eller mjöl (en liten mängd icke-aktiv ingrediens) men tror att han eller hon intagit koffein och upplever förbättringar i prestanda på grund av denna övertygelse.

Flera studier har gett bevis för placeboeffekter associerade med koffeinintag eller andra “nyttiga” interventioner under träning. Ett exempel på detta rapporterades i en studie där vältränade cyklister uppvisade ett linjärt dos-responssamband i experimentella försök från baslinje till en måttlig (4,5 mg/kg) respektive hög dos (9 mg/kg) koffein. Idrottare förbättrades när de upplevda koffeindoserna ökade; dock användes placebo vid alla tillfällena.

Uthållighetträning

Mindre än en 1 procents förändring i medelhastighet är tillräckligt för att påverka medalj-rankingen i olympiska uthållighetsevenemang som varar från 45 s till 8 min. I andra evenemang, som mäns individuella maraton, var skillnaden mellan de tre bästa medaljörerna < 0,01 procent. På den högsta prstationstnivån kommer tävlande att vara nära sin genetiska potential, ha tränat intensivt, följt återhämtningsprotokoll och kommer att ha utnyttjat alla strategier för att förbättra sina prestationer – användningen av ett ergogent hjälpmedel, när det är lagligt, säkert och effektivt, är en lockande möjlighet.

Koffein har konsekvent visat sig förbättra uthålligheten med 2-4 procent i dussintals studier med doser på 3–6 mg/kg kroppsmassa. Följaktligen är koffein ett av de mest väldokumen-terade ergogena hjälpmedlen och används av idrottare och aktiva individer i en mängd olika idrotter och aktiviteter som involverar aerob uthållighet. Koffein har visat sig gynna de flesta idrotter av uthållighetstyp, inklusive cykling, löpning, längdskidåkning och simning.

Mycket av koffein-träningslitteraturen har fokuserat på träning av uthållighetstyp, eftersom detta är det område där koffeintillskott verkar vara vanligare och sannolikt fördelaktigt för de flesta, men inte alla, idrottare. Till exempel mättes koffeinkoncentrationen i över 20 000 urinprov som erhållits för dopingkontroll från 2004 till 2008 efter officiella nationella och internationella tävlingar. Undersökningarna drog slutsatsen att ungefär 74 procent av elitidrottarna använde koffein, antingen som en del av sitt normala liv eller som ett ergogent hjälpmedel före eller under ett idrottsevenemang, där uthållighetsidrotter är de grenar som visar den högsta koffeinutsöndringen (och därmed prevalensen) i urin efter tävling.

En färsk metaanalys som rapporterade om 56 uthållighetsstudier hos idrottare (79 % cykling), fann att den procentuella skillnaden mellan koffein- och placebogruppen varierade från -3,0 till 15,9 procent. Detta breda utbud av prestationsresultat framhäver den betydande interindividuella variationen i omfattningen av koffeinets effekter som rapporterats. Dessa interindividuella skillnader kan bero på de metodologiska skillnaderna mellan studierna, vanligt koffeinintag hos deltagarna och/eller delvis på variation i gener som är associerade med koffeinmetabolism och koffeinsvar.

En nyligen genomförd systematisk översikt genomfördes på randomiserade placebokontrollerade studier som undersökte effekterna av koffein på uthållighetsprestanda och en metaanalys genomfördes för att bestämma den ergogena effekten av koffein på uthållighetstidsprovprestation. Fyrtiosex studier uppfyllde inklusionskriterierna och inkluderades i metaanalysen. Denna metaanalys fann att koffein har en liten men signifikant effekt på uthållighetsprestanda när det tas i måttliga doser (3–6 mg/kg) samt en total förbättring efter koffein jämfört med placebo i medeleffekt på 2,9 ± 2,2 procent och en liten effektstorlek på 0,22 ± 0,15. Tidsförsöken visade förbättringar på 2,3 ± 2,6 procent med en liten effektstorlek på 0,28 ± 0,12. Det fanns dock en viss variation i utfall med svar på koffeinintag, med två studier som rapporterade långsammare tidstestprestanda och fem studier rapporterade lägre medeleffekt under tidsstudien.

Sammanfattningsvis har koffein konsekvent visat sig vara effektivt som ett ergogent hjälpmedel när det tas i måttliga doser (3–6 mg/kg), under träning av uthållighetstyp.

Muskulär uthållighet, styrka och kraft

Styrka och kraftutveckling genom motståndsträning är en viktig komponent i program för både motions- och tävlingsidrott. Den mest frekvent konsumerade dosen av koffein i studier med styrkeuppgifter med tränade eller otränade individer varierar vanligtvis från 3 till 6 mg/kg kroppsvikt (med 2 mg till 11 mg representerar hela intervallet), intagna i form av piller eller kapslar 30 till 90 min före träning. Vid motståndsträning bedöms styrkan oftast med 1 repetitionsmax (1RM), eller olika isometriska och isokinetiska styrketester. Muskulär uthållighet bedömer muskelns förmåga att motstå trötthet och är en viktig egenskap i många atletiska ansträngningar (till exempel simning och rodd). Muskulär uthållighet kan testas med upprepningar av knäböj, maximala armhävningar, bänkpressövningar (belastning motsvarande 60–70 % av 1RM) till momentant muskelsvikt, eller genom isometriska övningar som statisk knäböj.

Även om flera studier som utforskar effekterna av koffein på styrka har publicerats sedan ISSN koffeinpositionsställningen 2010, kvarstår viss osäkerhet kring fördelarna med koffein i aktiviteter som involverar muskulär uthållighet, styrka och kraft.

Koffein visade sig vara ergogent för muskulär uthållighet i två metaanalyser som rapporterade effektstorlekar från 0,28 till 0,38 (procentuell förändringsintervall: 6 till 7 %). Andra har dock visat att det förbättrar styrkan men inte den muskulära uthålligheten, och när studier har undersökt flera styrka-muskulära uthållighetsuppgifter, fanns det fördelar över hela linjen, ingen alls, eller till och med försämringar i muskulär uthållighet vid användning av koffein. Att inta koffein före en muskeluthållighetsuppgift kommer sannolikt att fördröja muskeltrötthet, men dessa effekter är inte konsekventa bland alla studier.

Tre metaanalyser undersökte koffeins akuta effekter på styrka, och alla rapporterade ergogena effekter. Effekterna i dessa metaanalyser var dock små, från 0,16 till 0,20 (procentuell förändring: 2 till 7 %). Sådana små förbättringar av muskelstyrka har sannolikt den största praktiska meningsfullheten för idrottare som tävlar i styrkebaserade sporter, såsom styrkelyft och tyngdlyftning (idrottare som redan verkar vara bland de högsta användarna av koffein) .

Effekten mäts ofta under en sprintuppgift med enstaka ansträngningar med Wingate-testet, som vanligtvis består av “all-out” cykling i 30 sekunder utförd vid specifika externa belastningar (till exempel 7,5 % av kroppsvikten). Effekten bedöms också under olika protokoll av intermittent-sprint och upprepade sprints ofta med Wingate-cykeltestet samt bedömningar under löpning eller simning upprepade sprints.

Data för upprepad sprint och kraftprestanda med Wingate-data har blandats. I en äldre studie utförde 10 manliga lagsportidrottare 18, 4-s sprints med 2-minuters aktiv återhämtning. Här ökade koffeinintag (6 mg/kg) medeleffekt och sprintarbete med 7 respektive 8,5 procent. En nyare studie som undersökte effekterna av akut koffeinintag på Wingate-prestanda i över- och underkroppen hos 22 män rapporterade inte signifikanta fynd vid mätning av medelvärde och toppeffekt i underkroppen med Wingate-testet. En äldre studie av misslyckades också med att rapportera koffeinfördelar på effekt under en 30-tals högintensiv cykelmatch med Wingate-testet. En metaanalys rapporterade att koffeinintag ökar medel- och toppeffekten under Wingate-testet, även om effektstorlekarna på 0,18 (+ 3 %) respektive 0,27 (+ 4 %) är blygsamma. Däremot rapporterade en annan metaanalys som undersökte effekterna av koffein på muskelkraften som bedömdes med Wingate-testet för tre av studierna, och upprepade spurter i maximalt 10 s för den fjärde, inga fördelar med intag av koffein. En genomsnittlig koffeindos på 6,5 mg/kg kroppsmassa användes i de fyra studierna utan förbättringar i muskelkraft under koffeinförhållanden (effektstorlek = 0,17) jämfört med placebostudier, även om de insamlade uppgifterna endast sträckte sig över 5 år. En studie rapporterade att koffeinförtäring förbättrade sprintprestanda som involverade ett 90 s vilointervall (intermittent sprint) men inte gynnade upprepade sprints med ett 20 s vilointervall. Detta kan tyda på att vilointervallet mellan sprintarna kan modulera de ergogena effekterna av koffein. Faktum är att en färsk metaanalys som fokuserade på effekterna av koffein på prestanda vid upprepad sprint rapporterade att totalt arbete, bästa sprint och sista sprintprestanda inte påverkades av koffeinintag.

Flera studier har också visat betydande variationer i utfall. Till exempel fann en studie att endast 13 av 20 cyklister förbättrade sin prestation efter intag av 3-4 mg/kg koffein, medan de återstående deltagarna antingen försämrades eller inte förändrade sin prestation. På liknande sätt fann man att 5 mg/kg koffein förbättrade den totala toppeffekten i Wingate-testet hos 18 elit- eller professionella idrottare. Fyra (28 %) av deltagarna förbättrade dock inte sin prestation med koffein. Genomsnittlig effekt, minimieffekt och effekt skilde sig inte signifikant mellan behandlingarna, men 72 procent av deltagarna fick en större toppeffekt under koffeinstudien än under placebostudien. Det fanns inte heller någon övergripande förbättring av genomsnittlig effekt eller trötthetsindex, trots att 13 (72 %) respektive 9 (50 %) av deltagarna förbättrade sin prestation. Sammanfattningsvis kan intag av koffein vara fördelaktigt för att förbättra prestanda vid enstaka och intermittenta sprintar, medan koffeinets effekter på prestanda vid upprepad sprint är inkonsekventa och kräver ytterligare forskning för att dra starkare slutsatser om ämnet.

Ballistiska rörelser (såsom kast och hopp) kännetecknas av höga avfyringshastigheter för motorenheter, korta sammandragningstider och höga hastigheter för kraftutveckling. Många studier har utforskat effekterna av koffein på hoppprestanda. Bevisen har visat att koffeintillskott ökar vertikal hopphöjd under enstaka och upprepade hopp; omfattningen av dessa effekter är dock ganska blygsam, med effektstorlekar som sträcker sig från 0,17 till 0,22 (2 till 4 %). Förutom att hoppa har flera studier undersökt effekterna av koffein på kastprestanda. Dessa studier rapporterade att: (a) koffeinförtäring förbättrade maximalt kulstötningsavstånd i en grupp på 9 nio friidrottare; och (b) koffeinintag i en dos av 6 mg/kg kroppsmassa administrerad 60 min före träning ökade maximalt kastavstånd för medicinboll. Sammantaget indikerar den nuvarande mängden bevis att koffeintillskott kan vara användbart för akuta förbättringar av ballistisk träningsprestanda i form av hopp och kast. Det behövs dock mer forskning för att utforska effekterna av koffein på olika kastträningstester, eftersom detta endast har undersökts i ett fåtal studier.

Generellt är det primära sportrelaterade målet med styrke- och kraftorienterade motstånds-träningsprogram att flytta kraft-hastighetskurvan till höger, vilket indikerar en förmåga hos idrottaren att lyfta större belastningar vid högre hastigheter. Flera studier har utforskat effekterna av koffein på rörelsehastighet och kraft vid motståndsövning med hjälp av mätverktyg som linjära positionsgivare. Dessa studier rapporterar generellt att koffeinintag ger ergogena effekter av måttliga till stora magnituder, med liknande effekter noterade för både medel- och topphastighet, och i över- och underkroppsövningar. Även om detta område förtjänar ytterligare forskning för att fylla luckor i litteraturen, stöder de första bevisen koffein som ett effektivt ergogent hjälpmedel för att öka hastigheten och kraften vid motstånds-träning.

Sportspecifik prestation

Även om intag av koffein kan förbättra prestationsförmågan i laboratoriet, har det funnits få bevis för att dessa förbättringar överförs direkt till sportspecifik prestation. För att lösa detta problem har flera studier också undersökt effekterna av koffein på sportspecifika tränings-uppgifter med hjälp av sportsimuleringsmatcher. Många studier gjorda bland idrottare som tävlar i lag- och individuella sporter, rapporterar att koffein kan förbättra prestationsförmågan i en mängd olika sportuppgifter. Men det finns också flera studier som inte rapporterar några effekter som beskrivs nedan:

Basket – ökad hopphöjd, men bara hos de med AA-versionen av CYP1A2-genen, ökat antal försök till frikast och gjorda frikast, ökat antal totala och offensiva returer, men förbättrade inte sprinttiden eller dribblingshastighet

Fotboll – ökad total sträcka tillryggalagd under matchen, ökad passningsnoggrannhet och hopphöjd, men konsumtionen av en koffeinhaltig energidryck förbättrade inte prestanda i “T-testet” hos kvinnliga fotbollsspelare, inte heller matchspel hos unga fotbollsspelare

Volleyboll – ökade antalet framgångsrika volleybollaktiviteter och minskade antalet oprecisa åtgärder, även om koffein inte förbättrade fysisk prestation i flera sportspecifika tester hos professionella kvinnor, inte heller prestation i volleyboll-tävlingar

Amerikansk fotboll – förbättrade inte prestandan för anaeroba träningstester

Rugby – ökade antalet kroppspåverkan, löphastighet och muskelkraft under hoppning, men påverkade inte smidigheten

Landhockey – ökad högintensiv löpning och sprintning och kan kompensera för försämringar i skicklighet i samband med trötthet

Ishockey – har begränsad inverkan på sportspecifik skicklighet och RPE, men kan förbättra kroppskontrollen vid gruff

Kampsport – ökat antal offensiva aktioner och ökat antal kast

Längdskidåkning – minskad tid för att fullfölja en bestämd distans

Sammanfattningsvis, även om litteraturen visar att intag av koffein i genomsnitt är ergogent för ett brett spektrum av sportspecifika uppgifter, kanske dess användning inte är lämplig för alla idrottare. Specifikt måste användningen av koffein balanseras med eventuella biverkningar. Idrottare bör bedömma sin fysiska reaktion på koffein under idrottsträning eller tävling, förutom att övervaka humörtillstånd och potentiellt störda sömnmönster.

Genitik

Genetiska varianter påverkar hur vi absorberar, metaboliserar och använder och utsöndrar näringsämnen, och gen-diet-interaktioner som påverkar metabola vägar som är relevanta för hälsa och prestation är nu allmänt erkända. Inom området nutrigenomics är koffein den mest undersökta föreningen med flera randomiserade kontrollerade studier som undersöker de modifierande effekterna av genetisk variation på träningsprestanda.

Flera studier har undersökt effekten av tillskott av koffein på träningsprestanda, men det finns avsevärd interindividuell variation i storleken på dessa effekter eller i avsaknaden av effekt, jämfört med placebo. Vissa individers prestationer står ofta i skarp kontrast till de genomsnittliga resultaten som rapporterats, som kan dra slutsatsen att koffein har en fördelaktig, skadlig eller ingen effekt på prestationsförmågan. Till exempel rapporterades ingen ergogen effekt av koffein i en studie som involverade tränade manliga cyklisterna. Författarna drog slutsatsen att interindividuella skillnader i svar på koffein kan vara orsaken till bristen på övergripande prestationsförbättring, eftersom 50 procent av försökspersonerna förbättrades medan 50 procent förvärrades i koffeinet jämfört med placebostudien.

Dessa interindividuella skillnader verkar delvis bero på variationer i gener som CYP1A2 och möjligen ADORA2, som är associerade med koffeinmetabolism, känslighet och respons. Över 95 procent av koffeinet metaboliseras av CYP1A2-enzymet, som kodas av CYP1A2-genen och är involverat i demetyleringen av koffein till de primära metaboliterna paraxantin, teofyllin och teobromin. -163A > C (rs762551) singelnukleotidpolymorfism (SNP) har visats förändra CYP1A2 enzyminducerbarhet och aktivitet och har använts för att kategorisera individer som “snabba” eller “långsamma” metaboliserare av koffein. I den allmänna befolkningen har individer med AC- eller CC-genotypen (långsamma metaboliserare) en förhöjd risk för hjärtinfarkt, hypertoni och pre-diabetes med ökande koffeinhaltig kaffekonsumtion, medan de med genotypen AA inte visar någon sådan risk. Dessutom tycks regelbunden fysisk aktivitet dämpa ökningen av blodtrycket som induceras av koffeinintag, men endast hos individer med genotypen AA.

Den största koffein-, genetik- och träningsstudien hittills undersökte effekterna av koffein och genotypen CYP1A2 på 10-km cykelprestanda hos tävlingsmanliga idrottare (både uthållighets- och kraftsporter) efter intag av placebo och koffeindoser på 2 mg (låg dos) eller 4 mg (måttlig dos) per kg kroppsvikt. Det var en 3 procents förbättring av cykeltiden med den måttliga dosen hos alla försökspersoner, vilket överensstämmer med tidigare studier med liknande doser. Det fanns emellertid en signifikant koffein-geninteraktion; förbättringar i prestanda sågs vid båda koffeindoserna, men endast hos de med genotypen AA som är “snabba metaboliserare” av koffein. I den gruppen observerades en 6,8 procents förbättring av cykeltiden vid 4 mg/kg, vilket är större än den genomsnittliga förbättringen på 2–4 procent som setts i flera andra studier med cykeltidsförsök och liknande doser. Bland dem med CC genotyp (“långsamma metaboliserare”), 4 mg/kg koffein försämrades prestandan med 13,7 procent, medan ingen skillnad observerades mellan placebo- och 2 mg/kg koffeinstudier. Hos dem med AC genotyp fanns ingen effekt av någon av doserna.

Däremot har tidigare studier antingen inte observerat någon påverkan av CYP1A2 -genen i koffein-träningsstudier, eller rapporterade fördelar endast hos långsamma metaboli-serare. Det finns flera skäl som kan förklara skillnader i studieresultat. Dessa inkluderar mindre provstorlekar med få och/eller inga försökspersoner i en genotyp, såväl som kortare avstånd eller olika typer av prestationstest (kraft kontra uthållighet) jämfört med de tidigare nämnda försöken, som rapporterade förbättrad uthållighet efter koffeinintag hos de med genotypen CYP1A2 AA. Effekterna av genotyp på prestation kan vara de mest framträdande under träning eller tävling av längre varaktighet eller en ansamling av trötthet (aerob eller muskulär uthållighet) där koffein verkar ge sina största fördelar, och där de negativa effekterna på långsamma metaboliserare är mer benägna att manifesteras. Även om mer forskning är berättigad, finns det en växande mängd bevis för att stödja rollen av CYP1A2 i att modifiera effekterna av koffeinintag på aerob eller muskeluthållighets-liknande träning, vilket hjälper till att avgöra vilka idrottare som mest sannolikt kommer att dra nytta av koffein.

ADORA2A-genen är en annan genetisk modifierare av koffeins effekter på prestanda. Adenosin A2A-receptorn, kodad av ADORA2A-genen, har visat sig reglera myokardial syrebehov och öka kranskärlscirkulationen genom vasodilatation. A2A-receptorn uttrycks också i hjärnan, där den har betydande roller i regleringen av glutamat och dopaminfrisättning, med tillhörande effekter på sömnlöshet och smärta. Antagonismen av adenosinreceptorer efter koffeinintag modifieras av ADORA2Agen, som kan tillåta större förbättringar av dopaminöverföring och leda till frisättning av noradrenalin och adrenalin på grund av ökad neuronavfyrning i vissa genotyper jämfört med andra. Dopamin har associerats med motivation och ansträngning för att träna individer, och detta kan vara den mekanism genom vilken skillnader i svar på koffein manifesteras.

ADORA2A genotypen har också varit inblandad i sömnkvalitet och ökningar av sömnstörningar. I överensstämmelse med “adenosinhypotesen” om sömn där ackumulering av adenosin i hjärnan ökar sömnbenägenheten, koffein förlänger tiden för att somna, minskar de djupa stadierna av icke-snabba ögonrörelser (nonREM) sömn, minskar sömneffektiviteten och förändrar vaken och sömn elektroencefalogram (EEG) frekvenser , som tillförlitligt återspeglar behovet av sömn. I enlighet med denna observation fann samma studie att individer med CC- och TC-genotyperna verkade ge större känslighet mot koffeininducerade sömnstörningar jämfört med TT-genotypen. Detta tyder på att en vanlig variant av ADORA2A bidrar till subjektiva och objektiva reaktioner på koffein vid sömn.

Vanligt koffeinintag

Kvantifieringen av vanligt koffeinintag är svårt, vilket är problematiskt för studier som syftar till att jämföra resultat efter koffeinintag hos vanliga och icke-vanliga koffeinanvändare. Denna oro belyses av rapporter som visar stor variation i koffeinhalten i vanliga drycker, till exempel 8- till 9-faldiga skillnader i koffeininnehåll har rapporterats i kaffedrycker köpta från liknande butiker och i kosttillskott. Självrapporterade intag kan därför vara opålitliga. Nyupptäckta biomarkörer för kaffekonsumtion kan vara mer användbara för att kvantifiera intag i framtiden, men för närvarande är dessa inte allmänt tillgängliga.

Olika protokoll för längden på koffeinabstinensperioden före datainsamling är också en relevant faktor för att bestämma variationen i prestationsresultat. Till exempel, i kortare koffeinabstinensperioder, 12–48 timmar, kan reversering av koffeinabstinenseffekter genom akut koffeintillskott ha positiva effekter på prestationsförmågan, det vill säga lindra de negativa abstinenssymptomen, vilket i sig kan förbättra prestationen. Dessa effekter kan vara mer uttalade hos dem som är genetiskt predisponerade för svåra abstinenseffekter. I en studie förbättrade 3 mg/kg koffein avsevärt träningsprestandan hos tränade cyklister (n=12), oavsett om en 4-dagars karenstid ålades vanliga koffeinanvändare. En annan studie rapporterade också ökad uthållighet hos vanliga koffeinmissbrukare (n=6) oavsett en 0, 2- eller 4-dagars abstinensperiod. Författarna drog slutsatsen att förbättrad prestation under koffeinförhållanden vid 6 mg/kg inte är relaterad till tidigare koffeintillvänjning hos fritidsidrottare.

Även om gener har associerats med vanligt koffeinintag med hjälp av GWAS-forskning, är det viktigt att betona att dessa associationer inte är direkt tillämpliga för att bestämma skillnader i prestationsresultat som svar på akuta koffeindoser för vanliga eller vanliga koffeinanvändare jämfört med icke-vanliga användare. Individers “koffeinvanor” är mer sannolikt relaterade till deras personliga upplevelse med negativa effekter som att känna sig nervös, uppleva takykardi eller sömnlöshet. Dessutom belyser inte samband mellan gener och vanligt koffeinintag potentiella mekanismer genom vilka koffeinintagsbeteenden kan påverka efterföljande prestation efter koffeintillskott. I djurmodellstudier har regelbunden konsumtion av koffein associerats med en uppreglering av antalet adenosinreceptorer i hjärnans vaskulära och neurala vävnader.

Det verkar inte finnas en konsekvent skillnad i prestationseffekterna av akut koffeinintag mellan vanliga och icke-vanliga koffeinanvändare, och studieresultaten förblir tvetydiga. I en studie resulterade vanemässig stimulering från koffein i en allmän dämpning av adrenalin-svaret på både koffein och träning; dock fanns det inga bevis för att detta påverkade träningsprestanda. En annan studie undersökte effekten av 4 veckors koffeintillskott på uthållighetsprestanda hos 18 lågvana koffeinkonsumenter som slumpmässigt tilldelades att inta koffein eller placebo under 28 dagar. Fyra veckors koffeinintag resulterade i ökad tolerans mot akut koffeintillskott hos tidigare låga vanekoffeinkonsumenter, med den ergogena effekten av akut koffeintillskott inte längre uppenbar.

Det finns stor variation i koffeininnehållet hos vanliga varor, och som sådan kan ett objektivt mått (exempelvis koffein- eller metabolitnivåer) övervägas för rapporterat koffeinintag. Baserat på dessa observationer kräver antagandet att vanliga och icke-vanliga koffeinkonsumenter kommer eller inte kommer att reagera annorlunda på koffeintillskott under träning, ytterligare studier.

Lämplig tidpunkt för koffeinintag

Den vanligaste tidpunkten för koffeintillskott är 60 minuter före träning. Denna timing används med tanke på att man tror att 60 min efter intag är plasmanivåerna av koffein på maximala värden. Koffein verkar dock vara mest fördelaktigt under tider eller i sporter där det finns en ackumulering av trötthet, det vill säga träning under en längre kontinuerlig eller intermittent varaktighet. Därför kan intag av koffein under träning (mitten/senare stadier) vara mer fördelaktigt än intag i förväg för vissa individer beroende på längden på händelsen. Effektstorleken av koffeinfördelarna ökar med den ökande varaktigheten av idrotten, vilket innebär att tidpunkten för koffeinintag närmare en tid av större trötthet, det vill säga senare i loppet, kan vara mest fördelaktigt. Detta stöder uppfattningen att uthållighetsidrottare (med längre lopp) kan ha mest nytta av koffein för att förbättra prestation eftersom de har störst sannolikhet att bli trötta. Detta stöder också fynd i andra undersökningar som visar att intag av koffein vid olika tidpunkter inklusive sent i träning kan vara mest fördelaktigt.

När forskare undersökte intag av en låg dos koffein mot slutet av ett lopp visade det sig ha jämförbara effekter som att inta högre doser, såsom 5 eller 6 mg/kg, intagna 60 min innan loppet. Studien visade också att effekten berodde på koffeinet och inte kolhydratet, vilket också kan hjälpa prestanda när bränsleförråden blir uttömda.

På senare tid har visats att koffeintuggummi förbättrat cykelprestanda när det tuggas omedelbart före träning, men inte när det tuggas 1 eller 2 timmar i förväg. Detta kan ha berott på den snabbare absorptionen vid konsumtion av koffeinhaltigt tuggummi, och på den fortsatta ökningen av koffeinkoncentrationer i plasma under cykeltiden, då idrottare kan bli trötta (>30 minuter in i träningen), eftersom försöken även inkluderade en 15 min cykling i steady-state före tidtagningen. På liknande sätt, i en labbmiljö, fann en studie av idrottare som genomförde 120 minuters cykling i stabilt tillstånd följt av ett tidsprov under förhållanden med placebo och koffein att intag av både låga och måttliga doser av koffein senare under träningen var fördelaktiga. Det fanns dock betydande interindividuell variation, vilket belyser behovet för idrottare att experimentera med sina egna strategier vad gäller dosering och timing.

Den optimala tidpunkten för koffeinintag kan bero på koffeinkällan. Som nämnts tidigare kan några av de alternativa koffeinkällorna som koffeintuggummin absorberas snabbare än koffein som intas i koffeininnehållande kapslar. Därför bör individer som är intresserade av att komplettera med koffein överväga att tidpunkten för koffeinintag troligen kommer att påverkas av koffeinkällan.

Inverkan av träningsstatus

Träningsstatus kan möjligen påverka koffeinets ergogena effekt, men studier har rapporterat blandade resultat. Även om en metaanalys från 2010 inte hittade skillnader i koffeinets förmåga att förbättra muskeluthålligheten hos otränade försökspersoner kontra tränade försökspersoner, härleddes dessa resultat inte från direkta jämförelser mellan tränade och otränade försökspersoner. För närvarande har endast ett fåtal undersökningar inkluderat både tränade och outbildade ämnen i sin studiedesign.

I en studie av elit- och motionssimmare rapporterades att 250 mg tillskott av koffein var ergogent endast för tävlingssimmare och inte motionärer. En begränsning av denna studie är att simövningsuppgiften skilde sig mellan de tränade och otränade deltagarna. Specifikt använde studien 1600 m simning för tränade simmare och 400 m för otränade simmare, vilket är en trolig förklaring till dessa fynd. Vissa har dock också postulerat att detta beror på att idrottare presterar mer tillförlitligt på en given uppgift än icke-idrottare, och ökad tillförlitlighet för test-omtest kan förhindra typ II-fel. I motsats till ovanstående bevis angående vikten av träningsstatus har annan forskning visat att träningsstatus inte dämpar koffeinets ergogena effekter på träningsprestanda. En annan studie visade liknande prestations-förbättringar (1,0 och 1,1 %) hos 15 vältränade och 15 fritidslöpare som utförde ett utomhuspass på 5 km efter 5 mg/kg koffeinintag jämfört med placeboförsöket. På liknande sätt har man funnit att akut koffeinintag totalt sett förbättrade 10 km tiden hos både uthållighetstränade idrottare och aktiva män, utan några skillnader sett mellan grupperna.

Likaså drog en undersökning slutsatsen att det inte fanns någon ergogen effekt av koffein vid en dos av 5 mg/kg i tid till utmattning hos vare sig uthållighetstränade eller otränade män.

Även om vissa studier som jämför träningsstatus för försökspersoner stöder uppfattningen att träning påverkar svaret på koffein under träning, gör de flesta det inte och detta var också fyndet i en efterföljande metaanalys. Det är möjligt att den enda skillnaden mellan tränade och otränade individer är att tränade individer sannolikt har den mentala disciplinen att träna tillräckligt länge eller hårt för att dra mer nytta av koffeinstimulansen, vilket kan ge en förklaring till varför i vissa studier, tränade individer svarar bättre till koffein. För närvarande verkar det som om tränade och otränade individer upplever liknande förbättringar i prestanda efter koffeinintag; mer forskning på detta område är dock motiverad.

Koffein och sömn

Effekterna av koffein på sömn och beteende efter sömnbrist är allmänt rapporterade. Sömn är erkänd som en väsentlig komponent i fysiologisk och psykologisk återhämtning från, och förberedelse för, högintensiv träning hos idrottare. Kronisk mild till måttlig sömnbrist hos idrottare, som potentiellt kan tillskrivas koffeinintag, kan resultera i negativa eller förändrade effekter på glukosmetabolism, neuroendokrina funktioner, aptit, matintag och proteinsyntes, såväl som uppmärksamhet, inlärning och minne.

Objektiva sömnmätningar med aktigrafi eller utförda i laboratorieförhållanden med EEG har visat att koffein negativt påverkar flera aspekter av sömnkvalitet såsom: sömnlatens (tid att somna), WASO (vakentid efter sömnstart), sömneffektivitet och varaktighet. Studier på idrottare har också visat negativa effekter på sömnkvalitet och markörer för träningsåter-hämtning efter en mängd olika doser av koffeinintag. Även om koffein är förknippat med sömnstörningar , har koffein också visat sig förbättra vaksamhet och reaktionstid och förbättrad fysisk prestation efter sömnbrist. Detta kan vara fördelaktigt för idrottare eller de inom militären som reser eller är involverade i flerdagarsoperationer eller sportevenemang och måste prestera på högsta nivå under sömnberövade förhållanden.

Även om intag av koffein kan hindra sömnkvaliteten, kommer den tid på dagen då koffein intas sannolikt att avgöra förekomsten av dessa negativa effekter. Till exempel, i en studie som inkluderade 13 deltagare, påverkade intag av koffein på morgontimmarna sömnen negativt endast hos en deltagare. Men intag av koffein sent på eftermiddagen (kl. 18.00) resulterade i sömnlöshetseffekter bland 6 deltagare. Dessa resultat förklaras sannolikt av halveringstiden för koffein, som vanligtvis är cirka 4 till 6 timmar (även om den varierar mellan individer). Tyvärr är det osannolikt att idrottare och militärer kommer att kunna göra justeringar av tidpunkten för träning, tävling och militära övningar eller förmågan att vara redo för strid. Men för att undvika negativa effekter på sömnen kan idrottare överväga att använda koffein tidigare på dagen när det är möjligt. Uttalade individuella skillnader har också rapporterats där funktionella genetiska polymorfismer har varit inblandade i att bidra till individuell känslighet för sömnstörningar och koffeinpåverkan efter sömnbrist.

Koffein och kognitiv prestation

Förutom träningsprestanda har koffein också studerats för dess bidrag till idrottare av alla slag (inklusive specialstyrkor inom militären) som rutinmässigt måste genomgå perioder av ihållande kognitiv prestation och vaksamhet på grund av sina speciella arbetsuppgifter. En granskning från 2016 drog slutsatsen att koffein i doser från 32 till 300 mg (för en individ på 75 kg) förbättrade specifika aspekter av kognitiv prestation, såsom uppmärksamhet, vaksamhet och reaktionstid. I en annan undersökning drogs slutsatsen att lägre doser av koffein (cirka 200 mg) förbättrade kognitiva processer i samband med träning inklusive vaksamhet, vakenhet och humör. I ytterligare en undersökning studerades 24 vältränade cyklister som randomiserades till 3 grupper: (1) en fick en kaka (”bar”) som innehöll 45 g kolhydrater och 100 mg koffein; (2) en fick isokalorisk icke-koffeinprestandakaka; (3) en placebo-dryck (vatten utan kalorismak). Man fann att koffein i en kolhydratinnehållande kofeinkaka signifikant förbättrade både uthållighetsprestanda och komplex kognitiv förmåga under och efter träning. I en annan studie bedömdes effekterna av en energidryck på psykomotorisk vaksamhet i en liten kohort av 20 tränade män och kvinnor. Den akuta konsumtionen av 300 mg koffein i en kommersiellt tillgänglig energidryck gav en signifikant förbättring av den genomsnittliga reaktionstiden för psykomotorisk vaksamhet hos dessa personer jämfört med placebostudien.

En faktor på koffeinets kognitiva effekter som är bekymmersam för tolkningen är sömnens roll. Militära idrottare från specialstyrkorna genomför operationer där sömnbrist är vanligt. En serie olika experiment har undersökt effekterna av koffein under verkliga militära förhållanden. I tre av studierna utförde soldater en rad uppgifter som en löpning på 4 eller 6,3 km och ett skytteprov, vilket är en uppgift som kräver finmotorisk koordination och stabilitet, observation och kräver långa perioder utan rörelse i kombination med vakenhet och psykomotorisk vaksamhet. under flera dagar, där möjligheter till sömn blev mer sällsynta. Koffein tillhandahölls i doser från 600 till 800 mg i form av tuggummi, på grund av snabb absorption och lätthet att ta med sig. Utredarna fann att vaksamheten antingen bibehölls eller förbättrades under koffeinförhållandena (mot placebo), förutom förbättringar av tiden att slutföra en hinderbana. På liknande sätt undersöktes effekterna av koffein på kognitiv prestation under sömnbrist i US Navy Seals. Under denna undersökning intogs flera doser koffein, 100 mg, 200 mg eller 300 mg, i kapselform. Återigen var resultaten också signifikanta för bedömningarna relaterade till vaksamhet och reaktionstid i både 200 och 300 mg koffeinintervention, vilket tyder på att mindre på varandra följande doser av koffein är mer fördelaktiga än stora bolusdoser, för att förbättra fokus och vaksamhet.

Andra studier stöder effekterna av koffein på de kognitiva aspekterna av sportprestanda, även om med vissa blandade resultat. I en studie fastställde att en måttlig dos (6 mg/kg) koffein förbättrade de finmotoriska färdigheterna hos fotbollsspelare mätt genom förbättrad bollpassningsnoggrannhet och kontroll. Detta stöddes av en annan undersökning som studerade effekterna av samma dos koffein (6 mg/kg) och fann en 10 procents förbättring av noggrannheten i bollpassering. Tvetydiga resultat rapporterades för tillryggalagd distans, smidighet och noggrannhet i en genomgång av 19 studier där koffeinintaget före träning var mellan 3 och 6 mg/kg. Slutligen visades koffein (5 mg/kg) förbättra kognitiva prestationer efter ett Wingate-test avseende överkroppen, vilket kan vara fördelaktigt vid idrott eller yrkesaktiviteter där det finns ett behov av anaerob prestation samtidigt med beslutsfattande (till exempel brandbekämpning, militärrelaterat uppgifter, rullstolsbasket).

Baserat på en del av forskningen som citeras ovan, verkar det som om koffein är ett effektivt ergogent hjälpmedel för individer som antingen är involverade i en militär specialstyrka eller som rutinmässigt kan utsättas för stress inklusive, men inte begränsat till, långa perioder av sömnbrist. Koffein under dessa tillstånd har visat sig förbättra kognitiva parametrar för koncentration och vakenhet. Det har visat sig att koffein också kan gynna idrottsprestationer genom ökad passningsnoggrannhet och smidighet. Men all forskning är inte överens. Det är osannolikt att koffein skulle vara effektivare än att faktiskt sova, det vill säga att du inte kan “utkoffeinera” dålig sömn.

Koffeins verkan i varm omgivning

Förmågan att utföra långvarig träning är nedsatt i varma och/eller fuktiga miljöer. Användningen av koffein i samband med träning i värmen har föreslagits för att öka risken för olika värmerelaterade sjukdomar med speciell oro angående koffeinets effekt på kroppstemperatur och hydreringsstatus. Det har dock hävdats att koffeindoser så höga som 9 mg/kg inte väsentligt förändrade kroppsvärmebalansen under uthållighetsträning vid 40 °C. Vidare visade en nyligen genomförd studie att även om koffeinintag ökade blodlaktat och hjärtfrekvens under träning i värmen (42 °C och 20 % relativ luftfuktighet), var uthållighetskapacitet och termoreglering opåverkade hos både manliga och kvinnliga deltagare. Även om koffein kan inducera mild vätskeförlust, har majoriteten av forskningen bekräftat att koffeinkonsumtion inte signifikant försämrar hydreringsstatus, förvärrar uttorkning eller äventyrar termoreglering (det vill säga kroppstemperaturreglering) när man tränar i värmen.

Koffeininnehållande tuggummin

Flera undersökningar har föreslagit att tillförsel av koffein i tuggummiform kan påskynda hastigheten för koffeinöverföring till blodet via absorption genom den extremt vaskulära munhålan. Därför kan koffein via tuggummi absorberas via två passager: munslemhinnan i munhålan och/eller tarmabsorption på grund av sväljning av koffeininnehållande saliv. I en jämförelse av absorptionshastigheten och den relativa koffeinbiotillgängligheten från koffeinhaltigt tuggummi och koffein i kapselform tyder resultaten på att hastigheten för läkemedelsabsorption från tuggummi var signifikant snabbast. I grupperna som intar 100 och 200 mg ger dock både tuggummi och kapselformuleringar nästan jämförbara plasmakoffein-koncentrationer till den systemiska cirkulationen. Dessa fynd tyder på att det kan finnas en tidigare start av farmakologiska effekter från koffein som levereras genom gummi-formuleringen. Vidare, även om det inte finns några data hittills, har det föreslagits att ökad absorption via munhålan kan vara att föredra framför oral leverans om den konsumeras närmare eller under träning, eftersom splanchnic blodflödet ofta minskar, som potentiellt saktar ned koffeinabsorptionshastigheten.

Hittills har fem studier undersökt den potentiella ergogena effekten av koffeinhaltigt tuggummi på aerob prestanda, vanligtvis administrerat i flera stickor. Att notera, alla studier har utförts med hjälp av cykelinterventioner, med majoriteten utförda på vältränade cyklister. Resultat från dessa undersökningar tyder på att koffeinhaltigt tuggummi tillfört i totala doser på 200–300 mg, närmare inledning av träning eller under en långvarig uthållighetshändelse, kan vara mest fördelaktigt, speciellt för individer med högre träningsstatus. Det behövs dock mer forskning, särskilt hos fysiskt aktiva och motionstränande individer.

Munsköljning

Koffein munsköljning (5-20 sekunders varaktighet) kan ha potential att förbättra träningsprestanda på grund av aktiveringen av sensorimotoriska hjärnbark. Specifikt innehåller munnen sensoriska receptorer för bitter smak som är känsliga för koffein. Det har föreslagits att aktivering av dessa bittra smakreceptorer kan aktivera neurala vägar associerade med informationsbehandling och belöning inom hjärnan. Fysiologiskt kan koffeinhaltig munsköljning också minska gastrointestinal nödpotential som kan orsakas vid intag av koffeinkällor.

Få undersökningar om aeroba och anaeroba förändringar i prestationsförmåga, såväl som kognitiv funktion och prestation, efter munsköljning med koffein har hittills genomförts. En studie visade ergogena fördelar med munsköljning på aerob prestation, och rapporterade signifikanta ökningar av tillryggalagd sträcka under en 30-minuters armvevtidsförsök. På samma sätt, i en separat studie, förbättrade en 5 s munsköljning (innehållande 32 mg koffein löst i 125 ml vatten) 30 minuters cykelprestanda, utan samtidiga ökningar i betyg av upplevd ansträngning eller hjärtfrekvens. När det gäller anaeroba försök har andra forskare också observerat förbättrad prestanda, där rekreationsaktiva män signifikant förbättrade sin medeleffekt under upprepade 6 sekunders sprints efter sköljning med en 1,2 procents koffeinlösning. En uppföljande studie rapporterade att rekreationsaktiva män som ansågs vara “glykogenutarmade” ökade medel- och toppeffekten under den tredje sprinten av upprepad cykling, såväl som minskad uppfattning om smärta under den 4:e och 5:e spurten efter en 10 s sköljning av en 2 procent koffeinsköljning.

Nässprayer och liknande

Användningen av koffeinhaltiga nässprayer och inandade pulver är också av intresse. Tre verkningsmekanismer har antagits för koffeinhaltiga nässprayer. För det första är nässlem-hinnan permeabel, vilket gör näshålan till en potentiell väg för lokal och systemisk substans-tillförsel; speciellt för koffein, som är en liten molekylär förening. För det andra, och liknande vid munsköljning, finns bittersmakreceptorer i näshålan. Användningen av en nässpray kan möjliggöra uppreglering av hjärnaktivitet i samband med belöning och informations-behandling. För det tredje, men ofta ifrågasatt på grund av dess okända verkningsförlopp, kan koffein potentiellt transporteras direkt från näshålan till CNS, särskilt cerebrospinal-vätskan och hjärnan genom intracellulär axonal transport genom två specifika neurala vägar, lukt- och trigeminusvägarna.

I två separata försök undersöktes effekterna av koffeinhaltiga nässprayer innehållande 15 mg koffein per mL. Inga signifikanta förbättringar rapporterades i vare sig anaeroba och aeroba prestationsmätningar trots den ökade aktiviteten av cingulate, insulära och sensorisk-motoriska cortex. Det har också jämförts biotillgängligheten och plasmakoncentrationerna av 100 mg koffein levererat via ett inspirerat pulver (AeroShot) och en oral lösning. Båda visade sig ha liknande biotillgänglighet och jämförbara plasmakoncentrationer utan skillnader i hjärtfrekvens eller blodtryck.

Koffeinhaltiga geler

Koffeinhaltiga geler har på senare tid varit populära hos löpare, cyklister och triatleter, men plasmakoffeinkoncentrationsstudier är ännu inte publicerade och endast tre experimentella försök har rapporterats. Resultaten tyder preliminärt på att tidpunkten för konsumtion är viktig när det kommer till koffeinhaltiga geler med ergogena effekter som upptäcks vid intag av koffeingeler 10 minuter men inte 60 minuter före träning. Dessa idéer är dock baserade på resultat från oberoende studier och därför kan framtida studier överväga att utforska den optimala tidpunkten för intag av koffeingel i samma grupp av deltagare.

Koffeinhaltiga kakor (”bars”)

I likhet med koffeinhaltiga geler, mätte inga studier plasmakoffeinkoncentrationen efter konsumtion av koffeinhaltiga kakor; dock efterliknar absorption och leverans sannolikt konsumtionen av kaffe eller koffein i en vattenfri kapsel. Medan koffeinhaltiga barer är vanliga på marknaden, är forskning om dem knapphändig. Hittills har endast en studie undersökt effekterna av en koffeinkakor på träningsprestanda. Specifikt förbättrade deltagare som konsumerade en kolhydratstång innehållande 100 mg koffein avsevärt sin tid till utmattning under cykling jämfört med en kolhydratstång och placebo utan några skillnader i betyg för upplevd ansträngning, medelpuls och relativ träningsintensitet. Dessutom presterade cyklister avsevärt bättre på komplexa informationsbearbetningstester efter tidstestet till utmattning efter konsumtion av koffein, jämfört med försöket med endast kolhydrater.

Koffein och kreatin

Medan kreatin och koffein existerar som kosttillskott var för sig, finns en myriad av multi-ingredienstillskott som innehåller både koffein och kreatin. Det har rapporterats att den ofta positiva ergogena effekten av akut koffeinintag före träning är opåverkad av kreatin när ett tidigare kreatinladdningsprotokoll hade slutförts av deltagarna. Det finns dock en viss oklarhet när det gäller samintag av koffein under en kreatinladdningsfas (samtidigt intag av kaffe och kreatin). Hittills tillgängliga studier tyder på att högdos kronisk koffein (> 9 mg/kg) och samtidigt intagav kreatin bör användas med försiktighet, eftersom motverkande mekanismer för Ca2+-clearance och frisättning och muskelavslappningstid har antagits föreligga. Även om det finns gynnsamma data om muskelprestationsresultat och anpassningar hos individer som använder kosttillskott med flera ingredienser kan dessa resultat förväxlas med andra ingredienser (till exempel beta-alanin och andra aminosyror).

Koffein och kolhydrater

Hittills har undersökningar som undersökt samtidigt intag av kolhydrater och koffein jämfört med enbart kolhydrater före och/eller under träning gett inkonsekventa resultat. Detta beror troligen på heterogeniteten hos experimentella protokoll som har implementerats och undersökts. Icke desto mindre, en 2011 systematisk genomgång och metaanalys av 21 undersökningar drog slutsatsen att samtidigt intag av kolhydrater och koffein förbättrade uthållighetsprestanda avsevärt jämfört med enbart kolhydrater. Det bör dock noteras att omfattningen av den prestationsfördel som koffein ger är mindre när den tillsätts till kolhydrater (koffein + kolhydrat vs kolhydrat) än när isolerat koffeinintag jämförs med placebo. Sedan 2011 års publikation förblir resultaten ofullständiga, eftersom undersökningar relaterade till prestationsmått av typ av idrott, såväl som uthållighets-prestanda fortsätter att publiceras. Sammantaget verkar det hittills vara koffein ensamt, eller i kombination med kolhydrater, är ett överlägset val för att förbättra prestanda, jämfört med enbart kolhydrattillskott.

Medan majoriteten av tränande eller utövande individer skulle välja att komplettera med koffein före träning eller under tävling, har intresset för koffeinets effekt på muskelglykogentillskottet under perioden efter träning väckt intresse. Få studier har hittills undersökt effekten av koffeinkonsumtion efter träning på glukosmetabolism. Medan tillförseln av exogena kolhydrater kan öka muskelglykogen enbart, har det rapporterats snabbare glykogenrepletion hos idrottare som samtidigt intagit koffein (8 mg/kg kroppsmassa) och kolhydrater (4 g/kg kroppsvikt), jämfört med enbart kolhydrater (4 g/kg kroppsvikt). Dessutom har det visat sig att samtidigt intag av koffein med kolhydrater efter träning förbättrade efterföljande högintensiv intervalllöpningskapacitet jämfört med intag av enbart kolhydrater. Denna effekt kan bero på en hög grad av återsyntes av muskelglykogen efter träning. Data hittills indikerar att koffein kan förstärka glykogenresyntesen när höga doser koffein (8 mg/kg kroppsvikt) konsumeras under träningens återhämtningsfas; men när tillräckligt med kolhydrater tillhandahålls efter träning, kanske koffein inte ger någon nytta av glykogenåtersyntetisering.

Koffein i kaffe

Släktet kaffe är Coffea , med de två vanligaste arterna Coffea arabica (arabica kaffe) och Coffea canephora (robusta kaffe) som används för global kaffeproduktion. Medan kaffe vanligtvis intas genom att träna individer som en del av deras vanliga kost, konsumeras kaffe också ofta före träning för att förbättra energinivåer, humör och träningsprestanda. Faktum är att en nyligen genomförd granskning av kaffe och uthållighetsprestanda rapporterade att kaffe som ger mellan 3 och 8 mg koffein kan gynna uthållighetsprestanda, såsom tid för en viss löpsträcka eller tid till utmattning. Hittills har forskning endast undersökt kaffes effekter på cykling och löpträningsprestanda. Specifikt har framhållits att signifikanta förbättringar jämfört med kontrollförhållanden hittades med doser upp till 8,1 mg/kg; prestationsfördelarna liknade dock 3 mg/kg portioner.  Resultaten mellan studier skiljer sig sannolikt eftersom det är utmanande att standardisera dosen av koffein i kaffe eftersom skillnader i kaffetyp och bryggmetod kan förändra koffeinhalten. Även om kaffe kan förbättra prestanda, på grund av svårigheten att standardisera koffeinhalten ger de flesta sportdietister och dietister vattenfritt koffein till sina idrottare på grund av svårigheten att standardisera koffeinhalten.

Energidrycker

Konsumtion av energidrycker har blivit vanligare under det senaste decenniet, och flera studier har undersökt effektiviteten av energidrycker som ergogena hjälpmedel. I en systematisk översikt och metaanalys av publicerade studier som undersökte energidrycks-intag och fysisk prestation granskades uthållighetsträning, muskelstyrka och uthållighet, sprint och hoppning, samt aktiviteter av sporttyp. Doserna av koffein varierade från 40 till 325 mg bland studierna, där majoriteten av dryckerna också innehöll taurin. Även om det drogs slutsatsen att konsumtion av energidrycker ökade prestandan i de ovannämnda prestationsaktiviteterna, tillskrevs den ergogena effekten inte enbart till mängden koffein som administrerades, utan förbättrades också som ett resultat av taurininnehållet (doserna varierade mellan 71 och 3105 mg). Detta liknar data från en annan studie, som rapporterar att Red Bull (500 mL portion; 160 mg koffein/2,25 mg/kg), även innehållande taurin, glukos, glukuronolakton och B-vitaminer, förbättrade 5-km löpningsprestanda hos fritidsidrottare. Det har föreslagits att tillägget av taurin till koffeininnehållande energidrycker eller kosttillskott före träning, såväl som tillägg av andra ergogena kosttillskott som beta-alanin, B-vitaminer och citrullin, kan förstärka effektiviteten av koffeinhaltiga drycker på strävan efter atletiska prestationer. Men andra tyder på att de ergogena fördelarna med koffeinhaltiga energidrycker sannolikt tillskrivs koffeininnehållet i drycken.

Sammanfattning

Koffein i dess många former är ett allmänt förekommande ämne som ofta används i militära, atletiska och fitnesspopulationer som akut förbättrar många aspekter av träningsprestanda i de flesta, men inte alla studier.

Tillskott med koffein har visat sig förstärka många aspekter av träning akut, inklusive långvariga aktiviteter av aerob typ och kortvarig högintensiv träning. Koffein är ergogent när det konsumeras i doser på 3–6 mg/kg kroppsvikt. Den vanligaste tidpunkten för koffeintillskott är 60 minuter före träning. Den optimala tidpunkten för intag av koffein beror sannolikt på koffeinkällan. Koffeinets effekter verkar vara liknande hos både tränade och otränade individer. Studier som presenterar individuella deltagares data rapporterar vanligtvis en betydande variation i reaktioner på koffeinintag. Interindividuella skillnader kan vara associerade med vanligt koffeinintag, genetiska variationer och tillskottsprotokoll i en given studie. Koffein kan vara ergogent för kognitiv funktion, inklusive uppmärksamhet och vaksamhet. Koffein kan förbättra kognitiva och fysiska prestationer hos vissa individer under förhållanden med sömnbrist. Koffein i de rekommenderade doserna verkar inte påverka vätskebalansen nämnvärt, och användningen av koffein i samband med träning i värmen och på höjden stöds också väl. Alternativa koffeinkällor, såsom koffeinhaltigt tuggummi, munsköljningar och energigeler, har också visat sig förbättra prestandan. Energidrycker och pre-workouts som innehåller koffein har visat sig förbättra både anaeroba och aeroba prestationer. Individer bör också vara medvetna om de biverkningar som är förknippade med koffeinintag, såsom sömnstörningar och ångest, som ofta är linjärt dosberoende. Koffein i de rekommenderade doserna verkar inte påverka vätskebalansen nämnvärt, och användningen av koffein i samband med träning i värmen och på höjden stöds också väl. Alternativa koffeinkällor, såsom koffeinhaltigt tuggummi, munsköljningar och energigeler, har också visat sig förbättra prestandan.

Referens: Guest NS,  VanDusseldorp TA, Nelson MT, Grgic J, Schoenfeld BJ, Jenkins NDM,  Arent SM, Antonio J, Stout JR, Trexler ET, Smith-Ryan AE, Goldstein ER, Kalman DS, Campbell BI. International society of sports nutrition position stand: caffeine and exercise performance. J Int Soc Sports Nutr 2021; 18: 1