Étrend-kiegészítés Sporttáplálkozás Sporttudomány Teljesítményfokozás

A koffein és az edzésteljesítmény (7. rész)

Sportorvos.hu 2021.08.12.

A Nemzetközi Sporttáplálkozási Társaság áttekintése, állásfoglalása a koffein és az edzés- és versenyteljesítmény összefüggéseiről. Az áttekintést több részletben közöljük.

Tartalomjegyzék

Koffein és kognitív teljesítmény

A koffeint a fizikai teljesítményre gyakorolt mellett a kognitív hatásait is vizsgálták a sportolók széles körében (beleértve a katonai különleges erők tagjait is, akiknek a munkaköri követelményeik miatt rendszeresen tartós kognitív funkciót és éberséget igénylő időszakokat kell átélniük). Egy 2016-os áttekintés [344] arra a következtetésre jutott, hogy a koffein 32 és 300 mg közötti dózisban (egy 75 kg-os egyén esetében) fokozta a kognitív teljesítmény bizonyos aspektusait, például a figyelmet, az éberséget és a reakcióidőt. Spriet [112] szintén arra a következtetésre jutott, hogy a koffein alacsonyabb dózisai (körülbelül 200 mg) javították a testmozgással összefüggő kognitív folyamatokat, beleértve az éberséget, a koncentrációt és a hangulatot. Hogervorst és munkatársai [82] 24 jól edzett kerékpárost vizsgáltak, akiket 3 csoportba oszottak be véletlenszerűen: (1) 45 g szénhidrátot és 100 mg koffeint tartalmazó szeletet; (2) kalóriamentes, koffeinmentes szeletet; vagy (3) placebo italt (kalóriamentes ízesített víz) fogyasztottak közvetlenül a 2,5 órás kerékpározás előtt, amelyet a teljes kimerülésig tartó időmérés követett. Azt találták, hogy a szénhidráttartalmú teljesítményszeletben lévő koffein szignifikánsan és jelentősen javította mind az állóképességi teljesítményt, mind a komplex kognitív képességeket az edzés alatt és után [82]. Antonio és munkatársai [345] egy energiaital pszichomotoros éberségre gyakorolt hatását vizsgálták egy 20 edzett férfiból és nőből álló kis kohorsz kutatásban. Egy kereskedelmi forgalomban kapható energiaitalban lévő 300 mg koffein akut fogyasztása szignifikáns javulást eredményezett a pszichomotoros éberség átlagos reakcióidejében ezeknél az alanyoknál a placebóval végzett vizsgálathoz képest. Ez egybecseng egy 2001-es IOM-jelentéssel [346], amely szerint a koffeinpótlás hatásai közé tartozik a fokozott figyelem és éberség, az összetett reakcióidő, valamint a problémamegoldás és az érvelés.

A koffein kognitív hatásainak egyik előnytelen tényezője az alvás szerepe. A különleges erők katonai sportolói olyan műveleteket hajtanak végre, ahol gyakori az alvásmegvonás. Egy sor különböző kísérlet [42, 329, 330, 332, 334, 335, 346, 347] vizsgálta a koffein hatását valós katonai körülmények között. A vizsgálatok közül háromban [329, 330, 334] a katonák egy sor feladatot hajtottak végre, például 4 vagy 6,3 km-es futást és egy lövészpróbát, amely olyan feladat, amely finommotoros koordinációt és állóképességet, megfigyelést/felismerést igényel, és több napon át tartó éberséggel és pszichomotoros éberséggel párosuló, hosszú mozgásmentes időszakokat igényel, ahol az alvási lehetőségek egyre ritkábbak lettek. A koffeint 600 és 800 mg közötti dózisban rágógumi formájában adták, praktikussága, azaz gyors felszívódása és hordozhatósága miatt [58]. A vizsgálók azt találták, hogy a koffeines körülmények között (vs. placebo) az éberség vagy megmaradt, vagy fokozódott, a futási idő és az akadálypálya teljesítésének javulása mellett [329, 330, 334]. Hasonlóképpen, Lieberman és munkatársai [42] a koffein kognitív teljesítményre gyakorolt hatását vizsgálták alvásmegvonás alatt amerikai haditengerészeknél. A vizsgálat során többféle dózisú koffeint vettek be, 100 mg, 200 mg vagy 300 mg-ot, kapszula formájában. Az eredmények ismét szignifikánsak voltak az éberséggel és a reakcióidővel kapcsolatos értékelések esetében is mind a 200, mind a 300 mg koffeines beavatkozás esetében, ami arra utal, hogy a koffein kisebb, egymást követő dózisai előnyösebbek, mint a nagy bólusok, a koncentráció és az éberség javítása szempontjából.

A koffein kognitív funkciókra gyakorolt pozitív hatásait Kamimori és munkatársai [332] munkája is alátámasztotta, ahol 20 különleges erőknél dolgozó operátort véletlenszerűen arra osztottak be, hogy három egymást követő napon négyszer 200 mg koffeint vagy placebót kapjanak alacsony alvásmennyiség mellett. A koffeines beavatkozás fenntartotta a pszichomotoros sebességet, javította az események észlelését, növelte az ingerekre adott helyes válaszok számát, és növelte a logikai gondolkodási tesztek során a válaszadási sebességet. Tikuisis és munkatársai [335] hasonló alváshiányos körülmények között kimutatták, hogy egy lövészeti feladat kognitív komponensének (azaz a célpontok észlelésének) jót tett a koffein. Ezek a vizsgálatok [42, 329, 330, 332, 334, 335, 346, 347] a koffein éberségre és reakcióidőre gyakorolt hatását mutatják alvásmegvonásos állapotban, egy elkülönült és magasan képzett populációban, általában ismételt „alacsonyabb” dózisok, kb. 200 mg koffein bevitelével. Amikor az alanyok nem alvásmegvonásos állapotban vannak, a koffein kognícióra gyakorolt hatása kevésbé tűnik hatékonynak. Share és munkatársai [336] például nem mutattak különbséget a lövési pontosságban, a reakcióidőben vagy a célkövetési időkben a három beavatkozási kísérlet között, amelyekben 2 fokozódó dózisú, 2 mg/ttkg és 4 mg/ttkg koffeint alkalmaztak.

Amellett, hogy a koffein képes ellensúlyozni az alvásmegvonásból eredő stresszt, szerepet játszhat más stresszorok leküzdésében is. Gillingham és munkatársai [339] kimutatták, hogy 12 tartalékosnál, akik 5 mg/ttkg koffeint vagy placebót vettek be 1 órával a megerőltető edzés előtt és után, a koffeinbevitel csökkentette a fent említett alvásmegvonásból származó stresszt. Ezek az előnyök azonban nem voltak megfigyelhetők összetettebb műveletek során [339]. Egy másik stresszor (szimulált tűzharc) esetén 400 mg koffein adagja mellett nem tapasztaltak kognitív hatást [340]. Crowe és munkatársai [341] a koffein (6 mg/kg dózis) kognitív paraméterekre (vizuális reakcióidő és számfelidézési tesztek) gyakorolt hatását vizsgálták két maximális, 60 másodperces cikluson keresztül három feltétel (koffein, placebo, kontroll) mellett. Ismét nem figyeltek meg kognitív előnyöket.

Más vizsgálatok [244, 338, 342, 343] alátámasztják a koffein hatását a sportteljesítmény kognitív aspektusaira, bár vegyes eredményekkel [348, 349]. Foskett és munkatársai [244] megállapították, hogy a koffein mérsékelt dózisa (6 mg/ttkg) javította a finommotoros készségeket a labdarúgóknál, amit a labdapassz pontosságának és irányításának javulásával mértek. Ezt Stuart és munkatársai [342] is alátámasztották, akik ugyanilyen dózisú koffein (6 mg/kg) hatását vizsgálták, és 10%-os javulást tapasztaltak a labdapasszolási pontosságban. Egy 19 vizsgálatot áttekintő tanulmányban, ahol a koffeinbevitel az edzés előtt 3 és 6 mg/kg között volt [348], a megtett távolság, a mozgékonyság és a pontosság tekintetében egyöntetű eredményekről számoltak be. A reaktív ügyességi időre vonatkozó adatok megoszlanak, az egyik vizsgálat előnyösnek bizonyult [343], egy másik [349] pedig nem mutatott ki semmilyen előnyt, annak ellenére sem, hogy ugyanazt a koffeinadagot (6 mg/ttkg) használták. Végül a koffein (5 mg/ttkg) a felsőtest Wingate-tesztet követően fokozta a kognitív teljesítményt, ami előnyös lehet olyan sport- vagy foglalkozási tevékenységeknél, ahol a döntéshozatallal egyidejűleg anaerob teljesítményre van szükség (pl. tűzoltás, katonai jellegű feladatok, kerekesszékes kosárlabda) [338].

Nem teljesen tisztázott annak a pontos mechanizmusa, hogy a koffein hogyan fokozza a kogníciót a testmozgással összefüggésben, de úgy tűnik, hogy mind perifériás, mind központi neurális hatásokon keresztül működik [350]. Lieberman és munkatársai [42] vizsgálatában 8 órával a koffein beadása után továbbra is fokozta a motoros tanulást és a rövid távú memóriát az ismételt elsajátítás elvégzésén keresztül. Az ismételt elsajátítás olyan viselkedési tesztek, amelyekben az alanyoknak minden egyes kísérleti ülésen belül új válaszsorozatokat kell megtanulniuk [351]. A kutatók [42] azt feltételezték, hogy a koffein a koncentráció fenntartásának fokozott képességéből fejtette ki hatását, szemben a munkamemóriára gyakorolt tényleges hatással. Más adatok [352] egyetértettek abban, hogy a koffein a perceptuális-felügyeleti folyamatokra (nem a motoros folyamatokra) gyakorolt hatáson keresztül csökkentette a reakcióidőt. Ez szöges ellentétben áll a korábbi munkákkal, amelyek elsősorban motoros hatásra hivatkoztak [353]. Egy másik, cukormentes energiaitallal végzett vizsgálat hasonló javulást mutatott ki a reakcióidőben a koffeines karban; azonban ezt a nyugalmi állapotban, a nem fárasztó izomösszehúzódás előtt és után az agykérgi ingerlékenység párhuzamos változásainak tulajdonították [354]. A koffein pontos kognitív mechanizmusa(i) még nem tisztázottak.

A fent idézett kutatások egy része alapján úgy tűnik, hogy a koffein hatékony ergogén segédanyag a különleges katonai egységekben részt vevő, vagy olyan egyének számára, akik rendszeresen stressznek vannak kitéve, beleértve, de nem kizárólagosan, a hosszabb alvásmegvonás időszakát. A koffein ilyen körülmények között bizonyítottan fokozza a koncentráció és az éberség kognitív paramétereit. Kimutatták, hogy a koffein a fokozott passzpontosság és mozgékonyság révén a sportteljesítményre is jótékony hatással lehet. A kutatások azonban nem mindegyike jutott azonos eredményre. Nem valószínű, hogy a koffein hatékonyabb lenne, mint a tényleges alvás, azaz nem lehet „kiküszöbölni” a rossz alvás teljesítményrontó következményét.

A koffeinre adott válasz különböző környezeti körülmények között

Az extrém környezetben végzett fizikai aktivitás és testmozgás nagy érdeklődésre tart számot, mivel a nagy sportesemények (pl. Tour de France, Leadville 100, Badwater Ultramarathon stb.) általában extrém környezeti körülmények között zajlanak. A hőségben vagy nagy magasságban zajló események további fiziológiai kihívásokat jelentenek a sportolók számára (pl. kardiovaszkuláris terhelés, hőszabályozás, diurézis), amelyek potenciálisan súlyosbodhatnak, ha ilyen környezetben történő edzés vagy verseny előtt és/vagy közben koffeint fogyasztanak [355]. Ennek ellenére a koffeint a sportolók széles körben használják ergogén segédanyagként, amikor extrém környezeti helyzetekben edzenek vagy teljesítenek. A koffein edzésteljesítményre gyakorolt hatásának jelenlegi megértése nagyrészt a kontrollált, mérsékelt környezetben végzett elemzések eredményein alapul, míg a hőségben vagy magaslati körülmények között sportoló személyek koffeinfogyasztásának ergogén hatásáról gyűjtött adatok korlátozottak és ellentmondásos eredményeket hoztak.

Hőség

Meleg és/vagy párás környezetben romlik a hosszan tartó testmozgás végzésének képessége [355, 356]. A koffein használata a hőségben végzett testmozgással együtt a javaslat szerint növeli a különböző hőséggel kapcsolatos betegségek kockázatát, különös tekintettel a koffein testhőmérsékletre és hidratáltsági állapotra gyakorolt hatására [357]. Ely és munkatársai [358] arra a következtetésre jutottak, hogy a koffein akár 9 mg/ttkg-os dózisa nem változtatta meg lényegesen a test hőháztartását 40 °C-on végzett állóképességi edzés során. Továbbá egy nemrégiben végzett vizsgálat kimutatta, hogy míg a koffeinbevitel megnövelte a vérlaktát-szintet és a szívfrekvenciát a hőségben (42 °C és 20% relatív páratartalom) végzett testmozgás során, a kitartóképességet és a hőszabályozást nem befolyásolta mind a férfi, mind a női résztvevőknél [359]. Bár a koffein enyhe folyadékveszteséget idézhet elő, a kutatások többsége megerősítette, hogy a koffeinfogyasztás nem rontja jelentősen a hidratációs állapotot, nem súlyosbítja a dehidrációt, és nem veszélyezteti a hőszabályozást (azaz a testhőmérséklet szabályozását) hőségben végzett edzés során [360, 361].

Számos vizsgálatban az akut koffeinbevitel után nem észleltek előnyöket a hőségben végzett kerékpáros és futó teljesítményre [265, 362, 364]. Ganio és munkatársai [365] azonban a koffeint (2 adag 3 mg/ttkg) hasonlóan ergogénnek találták mind hűvös (12 °C), mind meleg (33 °C) környezeti körülmények között. Hasonlóképpen, mások [366] nem szignifikáns, de figyelemre méltó javulásról számoltak be a kerékpáros időfutam teljesítményében melegben (35 °C és 25% relatív páratartalom) koffein fogyasztása után (3 mg/ttkg) a placebo beviteléhez képest. Bár a koffein hatása a hőségben nyújtott teljesítményre a mai napig némileg tisztázatlan, a 3 és 6 mg/ttkg közötti dózisok pozitív támogatást jelentenek. Úgy tűnik továbbá, hogy nincs elegendő bizonyíték arra, hogy a koffein használatát a hőségben edző egyének számára tilos legyen, ha a koffein adagja 9 mg/ttkg vagy annál kisebb.

Magaslati környezet

Jól ismert, hogy a koffein javítja a teljesítményt és az érzékelt megterhelést a tengerszinten végzett edzés során [260, 314, 368, 369]. A tengerszinten elért pozitív eredmények ellenére minimális adat áll rendelkezésre a koffein ergogén hatásairól vagy mellékhatásairól hipoxiás körülmények között, valószínűleg e környezet hozzáférhetősége vagy a mesterséges módszerek megfizethetetlen költségei miatt. Eddig mindössze négy vizsgálat kutatta a koffein hipoxiás körülmények között kifejtett hatását az edzésteljesítményre [211, 370-372]. Berglund és munkatársai [370] első vizsgálatában a koffein (6 mg/ttkg) jelentősen javította 14 jól edzett sífutó 21 km-es időfutam teljesítményét 2300 m tengerszint feletti magasságban. Hasonlóképpen [371] pozitív eredményekről számoltak be koffein (4 mg/ttkg) bevitelét követően az állóképességi teljesítményre 4300 m tengerszint feletti magasságban akut hipoxiás körülmények között. Különösen a kimerülésig eltelt idő jelentős javulásáról számoltak be nyolc fiatal felnőttnél, akik a magasságspecifikus VO_2max 80%-án kerékpároztak. Nemrégiben 13 síelőt vizsgáltak 2000 m tengerszint feletti magasságban, és arról számoltak be, hogy a koffein (4,5 mg/ttkg) szignifikánsan javította a kimerülésig eltelt időt sífutás közben, a magasságspecifikus VO_2max 90%-án [211]. Egy újabb, kettős vak, randomizált, keresztirányú vizsgálatban [372] hét felnőtt férfi 4 mg/ttkg koffein fogyasztását követően 12%-kal (jelentősen) javult a kimerülésig eltelt idő. Összességében az eddigi eredmények alátámasztani látszanak a koffeinpótlás kedvező hatásait, amelyek részben csökkenthetik a hipoxia negatív hatásait az erőfeszítés érzékelésére és az állóképességi teljesítményre [211, 370-372].