Caffeins fysiologiske virkninger
Caffeinadministration kan via de virkningsmekanismer, som er omtalt ovenfor, have flere forskellige effekter. Her skal omtales de hyppigste og mest udtalte, nemlig den centralstimulerende effekt, den psykomotoriske effekt, effekten på muskeludholdenheden og muskelstyrken. Desuden omtales, hvorledes caffeinindtagelse kan medføre tilvænning over for caffein samt de deraf følgende abstinenssymptomer ved afholdelse fra caffeinholdige drikke/spiser.
Den centralstimulerende effekt
Caffein stimulerer centralnervesystemet, øger årvågenheden og nedsætter døsigheden og udmattelsesfornemmelsen [7]. Caffein gør desuden søvnen mere opdelt og usammenhængende [40]. Den øgede årvågenhed og søvnopdelingen skyldes formentlig caffeins centralmedierede effekt som adenosinreceptorantagonist, idet adenosin fungerer som en søvnpromoverende faktor.
Caffein i lave til moderate doser (200-500 mg pr. dag) medfører flere positive subjektive effekter, såsom opstemthed, velvære og forbedret præstation, end højere doser, som snarere producerer ubehagelige fornemmelser såsom irritabilitet, anspændthed, rastløshed, kvalme og takykardi [7]. Meget høje doser af caffein kan fremkalde »caffeinisme«, som er en tilstand med polyuri, rysten, svimmelhed, supra- og ventrikulære arytmier, uregelmæssig respiration samt abdominalt ubehag og diaré. De negative subjektive effekter, som forekommer ved højt caffeinindtag kan være medvirkende til at begrænse de daglige doser, der indtages i befolkningen.
Anvendelse af caffein som præstationsfremmende middel i forhold til indlæring, hukommelse og koordination er vist ikke at have nogen direkte effekt. Det, som mange alligevel oplever, skyldes snarere en indirekte virkning via caffeins effekt på årvågenheden, opmærksomheden og udmattelsen [40]. Ikke så alment kendte virkninger af caffein er en potensering af psykiske panik- og angst-forstyrrelser og tilsyneladende potenserer caffein den nedsatte reaktionsevne induceret af alkohol [9], således at kaffe ikke kan anvendes som »opkvikkende« middel efter alkoholindtagelse.
Den psykomotoriske effekt
Caffein i lave til moderate doser fremmer den psykomotoriske og kognitive funktion. Større caffeindoser (500 mg) gav en mindre forbedring af den psykomotoriske præstation end lavere doser (250 mg). Et enkelt studie viste, at de psykomotoriske effekter, som fremkom ved indtagelse af kaffe og te, ikke kun skyldes caffeinindtagelsen, men også blev påvirket af andre faktorer enten i den varme drik (f.eks. andre biologiske aktive stoffer) eller af psykologisk oprindelse (f.eks. forventning).
Den muskulære effekt
Caffeins udholdenhedseffekt er påvist ved fysisk aktivitet, der kun varer 4-6 minutter, og denne effekt er ikke relateret til muskelglykogenbesparelse.
Caffein øger også den muskulære udholdenhed i træningssituationer, hvor udmattelse sker inden for 30-60 minutter [21-23]. I disse situationer, er det usandsynligt, at musklernes glykogendepoter bliver udtømt.
Når den fysiske anstrengelse derimod går ud over en vis tidsgrænse (f.eks. 40 km march), har caffein tilsyneladende ingen effekt på udholdenheden.
Hvilken caffeindosering skal så gives for at opnå en øget muskulær udholdenhed? I et enkelt studie har man vist, at caffeindoser på 5, 9 og 13 mg caffein pr. kg ikke gav nogen forskel i resultaterne, men at alle caffeindoser gav signifikant bedre muskulær udholdenhed end placebo [28]. Et andet studie, hvor man undersøgte effekten af 3, 6 og 9 mg caffein pr. kg ved 85% af den maksimale iltoptagelse hos atleter, der var velkendt med udholdenhedspræstationer, fandt man, at udholdenheden var øget i studiet med 3 og 6 mg caffein pr. kg, mens der ikke var nogen signifikant effekt i studiet med 9 mg caffein pr. kg. Ovenstående to studier understøttes hver især af andre studier [15, 27, 29] omkring dosis-respons-relationen af caffein på den muskulære udholdenhed, dog uden at give et entydigt svar - tendensen er dog, at caffeindoser over 9 mg pr. kg ikke øger udholdenheden yderligere.
I visse studier synes caffein ikke at forbedre den fysiske præstation ved test med intermitterende aktivitet og ved sprint, mens der i andre studier er fundet en forbedring i test med intermitterende fysisk anstrengelse. For at opnå denne forbedring skal caffeinen angiveligt indtages 3-4 timer før træning. Forbedringen skyldes formodentlig både stimulationen af centralnervesystemet via adrenalin og direkte stimulation af skeletmuskulaturen via caffein [10].
Tolerance over for caffeins virkning på den muskulære udholdenhed kan udvikles og er forbundet med metaboliske og neuromuskulære ændringer, og derfor kan habituelle caffeinbrugere ved fysiske præstationer drage nytte af afholdenhed over for caffein fire dage før anstrengelsen. Virkningen af caffein på den muskulære udholdenhed kan kun fremkomme ved indtagelse af caffein i ren form, idet der tilsyneladende er faktorer i kaffe, der har en antagonistisk effekt på denne virkning. Når det drejer sig om virkningen på musklernes maksimale styrke og kraft, har de fleste studier vist, at caffein ikke giver nogen effekt.
Tilvænning og abstinens
Når caffein indtages regelmæssigt, udvikles der tolerance over for caffeins virkning/effekt inden for timer til dage. Tolerancen over for caffein udvikles over for tørstfølelsen, adrenalinstimulationen og cortisolelevationen, men ikke over for virkningen på den muskulære udholdenhed og de centralstimulerende virkninger.
Ca. 50% af moderate (250-500 mg pr. dag = 2-5 kopper kaffe) caffeinforbrugere kan opleve et caffeinabstinenssyndrom med hovedpine, udmattelse, sløvhed, forringet psykomotorisk præstation, kvalme og influenzalignende symptomer. Disse abstinenssymptomer begynder typisk 12-24 timer efter sidste caffeinindtagelse og når en maksimal intensitet efter 20-48 timers abstinens, og indtagelse af caffein synes muligvis at være stærkere styret af et ønske om at undgå abstinenssymptomerne end ønsket om at opnå de positive effekter.
Konklusion
Caffein er den hyppigst anvendte stimulans i verden. Dette kan skyldes de positive centralstimulerende effekter såsom øget årvågenhed og nedsat døsighed, men også et ønske om at undgå abstinenssymptomerne med rysten, hjertebanken, svimmelhed, kvalme og irritation, idet disse symptomer fremkommer efter blot en nats abstinens for caffein, og dermed kan inducere behovet for morgenkaffen. Andre faktorer kan også spille ind på forbruget af caffeinholdige drikke: smagen, det sociale samvær, reklamer, tilgængeligheden osv.
Et ønske om at opnå en øget muskulær udholdenhed kan dog ikke bidrage til verdens kaffe- og teforbrug, da denne effekt kun synes at kunne opnås ved indtagelse af caffein i ren form. Denne effekt udnyttes dog udtalt inden for sportens verden, hvor effekten af caffein kan bedre atleternes udholdenhedspræstationer. IOC har da også medtaget caffein på listen over dopingstoffer, dog med en høj grænse i urinen, nemlig 12 μ g/ml, hvilken kan give etiske problemer, da eliminationen af caffein og dens metabolitter i urinen er overordentlig variabel fra individ til individ, og da der ikke tages højde for anvendelsen af caffein indeholdt i energidrikke og i kosttilskud/naturmedicin.
Charlotte Buchard Nørager, St. Blichersgade 9, DK-7400 Herning.
Antaget: 18. december 2003
Interessekonflikter: Ingen angivet
Ovenstående artikel hviler på en større litteraturgennemgang end litteraturlistens 40 numre. Oplysninger om denne baggrundslitteratur kan fås fra forfatteren.
- Nehlig A, Debry G. Caffeine and sports activity: a review. Int J Sports Med 1994;15:215-23.
- Sinclair CJ, Geiger JD. Caffeine use in sports. J Sports Med Phys Fitness 2000;40:71-9.
- Wagner JC. Enhancement of athletic performance with drugs. Sports Med 1991;12:250-65.
- Kovacs EM, Stegen JHCH, Brouns F. Effect of caffeinated drinks on substrate metabolism, caffeine excretion, and performance. J Appl Physiol 1998;85: 709-15.
- Kovacs EM, Martin AM, Brouns F. The effect of ad libitum ingestion of a caffeinated carbohydrate-electrolyte solution on urinary caffeine concentration after 4 hours of endurance exercise. Int J Sports Med 2002;23:237-41.
- Durrant KL. Known and hidden sources of caffeine in drug, food, and natural products. J Am Pharm Assoc (Wash ) 2002;42:625-37.
- Chou TM, Benowitz NL. Caffeine and coffee: effects on health and cardiovascular disease. Comp Biochem Physiol C Pharmacol Toxicol Endocrinol 1994;109:173-89.
- Arnaud MJ. The pharmacology of caffeine. Prog Drug Res 1987;31:273-313.
- Curatolo PW, Robertson D. The health consequences of caffeine. Ann Intern Med 1983;98(5 Pt 1):641-53.
- Graham TE. Caffeine and exercise: metabolism, endurance and performance. Sports Med 2001;31:785-807.
- Grab FL, Reinstein JA. Determination of caffeine in plasma by gas chromatography. J Pharm Sci 1968;57:1703-6.
- Mumford GK, Benowitz NL, Evans SM et al. Absorption rate of methylxanthines following capsules, cola and chocolate. Eur J Clin Pharmacol 1996; 51:319-25.
- Wang Y, Lau CE. Caffeine has similar pharmacokinetics and behavioral effects via the i.p. and p.o. routes of administration. Pharmacol Biochem Behav 1998;60:271-8.
- Kalow W, Tang BK. The use of caffeine for enzyme assays: a critical appraisal. Clin Pharmacol Ther 1993;53:503-14.
- Agundez JA, Gallardo L, Martinez C et al. Modulation of CYP1A2 enzyme activity by indoleamines: inhibition by serotonin and tryptamine. Pharmacogenetics 1998;8:251-8.
- Goasduff T, Dreano Y, Guillois B et al. Induction of liver and kidney CYP1A1/ 1A2 by caffeine in rat. Biochem Pharmacol 1996;52:1915-9.
- Graham TE, Rush JW, van Soeren MH. Caffeine and exercise: metabolism and performance. Can J Appl Physiol 1994;19:111-38.
- Raguso CA, Coggan AR, Sidossis LS et al. Effect of theophylline on substrate metabolism during exercise. Metabolism 1996;45:1153-60.
- Le Marchand L, Franke AA, Custer L et al. Lifestyle and nutritional correlates of cytochrome CYP1A2 activity: inverse associations with plasma lutein and alpha-tocopherol. Pharmacogenetics 1997;7:11-9.
- Ou-Yang DS, Huang SL, Wang W et al. Phenotypic polymorphism and gender-related differences of CYP1A2 activity in a Chinese population. Br J Clin Pharmacol 2000;49:145-51.
- Rasmussen BB, Brix TH, Kyvik KO et al. The interindividual differences in the 3-demthylation of caffeine alias CYP1A2 is determined by both genetic and environmental factors. Pharmacogenetics 2002;12:473-8.
- Carrillo JA, Benitez J. Clinically significant pharm