Forschung: Koffein hat nur begrenzte Auswirkungen auf die Muskelkraft

Koffein kann die Maximalkraft steigern. Das Ausmaß dieses Effekts scheint zwischen großen und kleinen Muskelgruppen unterschiedlich zu sein. Allerdings zeigen Studien zu beiden Punkten unterschiedliche Ergebnisse. Aktuelle Forschungsarbeiten an der Universität Edinburgh versuchen, eine Lösung zu finden. Dies scheint die kraftsteigernde Wirkung von Koffein besser zu demonstrieren. Insgesamt scheint der Effekt jedoch deutlich geringer zu sein als der von Kreatin. Da Koffein der Wirkung von Kreatin entgegenwirken kann, ist Kreatin die bessere Wahl, wenn es um die Steigerung der Muskelkraft geht. 

Koffein für mehr Muskelkraft?

Kürzlich erschienen neue Forschungsergebnisse zum Einfluss von Koffein auf Maximalkraft und Explosivkraft [1].

Im Hinblick auf Ausdauer und Müdigkeit ist klar, dass Koffein Vorteile bietet [2,3]. Auch bei längeren Sprints (zum Beispiel Laufen oder Radfahren) [4,5]. Solange es sich um Anstrengungen handelt, die länger als eine Minute dauern, ist klar, dass Koffein Vorteile bieten kann.

Bei der Maximalkraft ist dies jedoch weniger klar. In diesem Bereich wurden verschiedene Studien durchgeführt, mit teilweise widersprüchlichen Ergebnissen [6,7,8,9]. Doch in der Praxis verbrauchen Kraftsportler mehr Koffein als andere Sportler [10]. Sie fragen sich vielleicht, ob dies aus mehreren Gründen gerechtfertigt ist.

Aktuelle Forschungsarbeiten an der Universität Edinburgh versuchen, Licht ins Dunkel zu bringen.

Wirkung von Koffein: Lage und Größe der Muskelgruppen?

Frühere Untersuchungen zeigten Unterschiede in der Wirkung von Koffein auf die (maximale) Kraft zwischen Oberkörper und Unterkörper. Einige Untersuchungen zeigten einen Einfluss von Koffein auf die Kraft der Muskeln des Oberkörpers, nicht jedoch der des Unterkörpers [11,4]. Im Jahr 2006 stellten beispielsweise amerikanische Forscher fest, dass die Einnahme von 201 mg Koffein die maximale Kraft (ausgedrückt als „1RM, das Gewicht, mit dem eine Wiederholung durchgeführt werden konnte) beim Bankdrücken steigerte, nicht jedoch beim Beinstrecken“ [11].

Andere Studien sahen genau das Gegenteil [12,13]. Wie zum Beispiel eine Studie der California State University aus dem Jahr 2011 [12]. Beim Training mit einem Gewicht von 70–80 Prozent des 1RM konnten beim Beindrücken mehr Wiederholungen durchgeführt werden, es gab jedoch keinen Unterschied zwischen Schulterdrücken und Bankdrücken. In diesem Fall wurden 6 mg Koffein pro Kilo Körpergewicht konsumiert, mehr als das Doppelte der Menge der vorherigen Studie.

Darüber hinaus gibt es auch Studien, die keinerlei Wirkung sahen, weder am Unterkörper noch am Oberkörper [14,15]. Zum Beispiel das der gleichen Forscher der California State University. In einer anderen Studie vor drei Jahren konnten sie bei der Untersuchung des 1RM keine Wirkung der gleichen Menge Koffein auf den Unter- und Oberkörper feststellen [14]. Das maximale Gewicht, mit dem sie eine Wiederholung durchführen konnten, erhöhte sich durch Koffein nicht.

In einer „systemischen Überprüfung“ der Georgia State University zu den Auswirkungen von Koffein wurden 27 Studien zu den Auswirkungen von Koffein auf die Maximalkraft verglichen [16]. Das Gesamtergebnis war, dass die maximale Kraft um 4 % erhöht wurde. Auffallend war, dass die Forscher, die die Untersuchung durchführten, feststellten, dass die Größe der trainierten Muskelgruppen und ihre Lage diesen Effekt beeinflussten. Bei der Wirkung von Koffein auf die Ausdauer sahen sie dies nicht. Die Untersuchung ergab, dass Koffein eine größere Wirkung auf größere Muskelgruppen als auf kleinere Muskelgruppen und eine größere Wirkung auf den Unterkörper als auf den Oberkörper hatte. Der Unterschied zwischen Unter- und Oberkörper lässt sich dadurch erklären, dass die Muskelgruppen des Unterkörpers größer sind.

Aktivierung von Muskelfasern

Um diesen Unterschied zwischen der Wirkung auf kleine und große Muskelgruppen zu erklären, untersuchten die Forscher der Georgia State University den Prozentsatz der Muskelfasern, die während des Trainings für maximale Kraft aktiviert werden. Sie beziehen sich auf frühere Untersuchungen, die zeigten, dass in großen Muskelgruppen weniger Muskelfasern gleichzeitig aktiviert werden. Beispielsweise scheinen 80–95 Prozent der Muskelfasern des Quadrizeps aktiviert zu sein, während dies bei einer kleineren Muskelgruppe wie der Wadenmuskulatur bei 90–99 Prozent der Fall ist [17].

Koffein scheint seinen Einfluss hauptsächlich über das Zentralnervensystem und in geringerem Maße auf die Muskeln selbst auszuüben. Vereinfacht gesagt wird die Software und nicht die Hardware verbessert. Die verbesserte Steuerung durch das Gehirn durch Koffein sorgt für die Aktivierung von mehr Muskelfasern. Wenn ein großer Teil der Muskelfasern bereits aktiviert ist, beispielsweise in den kleinen Muskelgruppen, besteht weniger Raum für Verbesserungen, als wenn weniger Muskelfasern aktiviert würden. Dies erklärt den Unterschied zwischen Unter- und Oberkörper nicht vollständig. Die Forscher geben an, dass die Muskelgruppen des Unterkörpers im Allgemeinen größer sind, und das ist richtig. Merkwürdig ist nur, dass beispielsweise im Bereich der hinteren Oberschenkelmuskulatur keine Verbesserung zu beobachten war. Darüber hinaus handelt es sich um eine systemische Übersichtsarbeit, in der verschiedene Studien verglichen wurden. Die Wirkung auf verschiedene Muskelgruppen derselben Person wurde daher nicht verglichen, sondern zwischen verschiedenen Personen unter unterschiedlichen Bedingungen (Trainingsteilnehmer, Ernährung, Art des Trainings, Geschlecht usw.).

Aktuelle Forschungsergebnisse der Universität Edinburgh

Aufgrund der Mängel der systemischen Überprüfung des Staates Georgia wollten die Forscher aus Edinburgh mit ihrer kürzlich veröffentlichten Studie die Lücken schließen.

An der Studie nahmen 16 trainierte Männer (mindestens ein Jahr lang zweimal pro Woche trainiert) mit einem Durchschnittsalter von 21 Jahren teil. Sie mussten vorab angeben, wie viel Koffein sie normalerweise konsumieren. Bei mehr als 300 mg pro Tag durften sie nicht teilnehmen, da dies Auswirkungen auf die Wirkungsweise von Koffein haben könnte. Der Konsum koffeinhaltiger Produkte, Alkohol und schweres Training war ihnen 24 Stunden vorher nicht gestattet.

Die Teilnehmer mussten an zwei verschiedenen Tagen das etwa einstündige Protokoll befolgen. Sie erhielten eine Lösung mit 6 mg Koffein pro Kilo Körpergewicht oder ein Placebo. Dies würde ausreichen, um die Menge an Koffein im Blut zu maximieren [18]. In der folgenden Woche erhielten die Männer, die zuvor ein Placebo erhalten hatten, Koffein und umgekehrt. Fünfzehn Minuten nach der Einnahme von Koffein/Placebo führten sie ein fünfzehnminütiges Aufwärmtraining durch. Die Prüfung der maximalen Stärke begann 30 Minuten nach der Einnahme.

Die maximale Kraft wurde in zwei Muskelgruppen des Oberkörpers und zwei Muskelgruppen des Unterkörpers getestet. Es wurden vier Übungen durchgeführt: Für den Bizeps und die Unterarme, aber auch für den Quadrizeps und die Waden. Der höchste von drei Versuchen mit maximaler Kraft wurde aufgezeichnet. Eine Woche später wurde das gleiche Protokoll befolgt, jedoch mit der Einnahme der anderen Lösung (Placebo statt Koffein oder umgekehrt).

Ergebnisse

Erstens wurde eine Wirkung von Koffein auf die Spitzenleistung beobachtet.  Als die Wirkung auf die großen und kleinen Muskelgruppen untersucht wurde, stellten sie einen Unterschied fest, der einfach nicht groß genug war, um als statistisch signifikant bezeichnet zu werden (p = 0,056). Der Anstieg der Spitzenleistung wurde mit zunehmender Muskelgruppe größer. Es gab eine „moderate“ Wirkung auf den Quadrizeps und eine „geringe bis mäßige“ Wirkung auf die Waden, Unterarmmuskeln und den Bizeps.

 Ein wichtiges Ergebnis der vorliegenden Studie ist, dass eine akute Koffein-Supplementierung (6 mg/kg) die MVC-Stärke zu steigern scheint, was durch den signifikanten (p = 0,011) Anstieg des mittleren isokinetischen Spitzendrehmoments in den Muskelgruppen des Ober- und Unterkörpers gezeigt wird.

...Die aktuellen Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine moderate Dosis Koffein (6 mg/kg), die etwa 30 Minuten vor der Leistung eingenommen wird, die MVC-Kraft in den Muskelgruppen des Ober- und Unterkörpers bei Männern mit Widerstandstraining verbessert. Diese Forschung kann für Leistungssportler und Freizeitsportler nützlich sein, die ihre Kraft-Leistungs-Leistung steigern möchten. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um den Einfluss der Muskelgruppengröße zu überprüfen.

-T.D. Timmins, Universität Edinburgh

*MVC=Maximum Voluntary Contractile

Fazit: Sollte ich Kreatin für mehr Muskelkraft einnehmen?

Wie die Forscher selbst angeben, muss noch mehr Forschung betrieben werden, um die verschiedenen Umstände zu identifizieren, die zu unterschiedlichen Ergebnissen führen können. Denken Sie zum Beispiel an die Kaffeemenge, die die Teilnehmer durchschnittlich trinken. In einem Artikel über Koffein als Fatburner habe ich geschrieben, dass festgestellt wurde, dass Menschen, die mehr als 300 mg Koffein pro Tag konsumieren, nicht mehr die fettverbrennende Wirkung von Koffein haben [19]. Dies gilt möglicherweise auch für die Wirkung auf die Muskelkraft [20].

Die wichtigere Frage halte ich jedoch für die Frage, ob sich Koffein lohnt, wenn es um maximale Muskelkraft geht. Vor allem, wenn man dies mit Kreatin vergleicht. Ich habe kürzlich einen Artikel über die Wirkung von Koffein auf die Wirkung von Kreatin geschrieben. Es zeigte sich, dass der Konsum von 3,5 bis 5 Tassen Kaffee pro Tag die Wirkung von Kreatin zunichte macht[21]. Der Ratschlag war, Kreatin zu wählen, wenn Muskelkraft oder Muskelmasse Ihr Hauptziel sind, und nicht beispielsweise Fettverbrennung und Ausdauer.

Da die Wirkung von Kreatin auf Muskelkraft und -masse größer ist als die von Koffein [22], würde ich eine Koffeinergänzung nicht empfehlen, da dies auf Kosten der größeren Wirkung von Kreatin gehen würde.

Referenzen

1. Tomas D. Timmins und David H. Saunders. Einfluss der Koffeinaufnahme auf die maximale freiwillige Kontraktionskraft in den Muskelgruppen des Ober- und Unterkörpers. Journal of Strength and Conditioning Research vor Druck veröffentlichen DOI: 10.1519/JSC.0000000000000447
2. Bell, DG und McLellan, TM. Trainieren Sie die Ausdauer 1, 3 und 6 Stunden nach der Koffeinaufnahme bei Koffeinkonsumenten und Nichtkonsumenten. J Appl Physiol 93:1227-1234, 2002
3. Graham, TE und Spriet, LL. Stoffwechsel-, Katecholamin- und Trainingsleistungsreaktionen auf verschiedene Koffeindosen. J Appl Physiol 78(3):867-874, 1995
4. Woolf, KW, Bidwell, WK und Carlson, AG. Die Wirkung von Koffein als leistungssteigerndes Hilfsmittel bei anaeroben Übungen. Int J Sport Nutr Exerc Metab 18:412-429, 2008.
5. Glaister, M, Howatson, G, Abraham, CS, Lockey, RA, Goodwin, JE, Foley, P und McInnes, G. Koffeinergänzung und Laufleistung bei mehreren Sprints. Med Sci Sports Exerc 40:1835-1840, 2008
6. Kalmar, JM. Der Einfluss von Koffein auf die freiwillige Muskelaktivierung. Med Sci Sports Exerc 37(12): 2113-2119, 2005.
7. Kalmar, JM und Cafarelli, E. Koffein: ein wertvolles Instrument zur Untersuchung zentraler Müdigkeit beim Menschen? Exerc Sport Sci Rev 32(4): 143-7, 2004.
8. Graham, T.E. 2001. Koffein, Kaffee und Ephedrin: Auswirkungen auf Trainingsleistung und Stoffwechsel. Canadian Journal of Applied Physiology, 26: S103–S119.
9. Tarnopolsky, MA. Wirkung von Koffein auf das neuromuskuläre System – Potenzial als ergogenes Hilfsmittel. Appl Physiol Nutr Metab 33(6): 1284-1289, 2008.
10. Burke, L.M. Koffein und sportliche Leistung. Appl Physiol Nutr Metab 33(6): 1319-34, 2008.
11. Beck, TW, Housh, TJ, Schmidt, RJ, Johnson, GO, Housh, DJ, Coburn, JW und Malek, MH. Die akuten Auswirkungen eines koffeinhaltigen Nahrungsergänzungsmittels auf Kraft, Muskelausdauer und anaerobe Fähigkeiten. J Strength Cond Res 20:506–510, 2006.
12. Astorino, TA, Martin, BJ, Schachtsiek, L, Wong, K und Ng, K. Minimale Auswirkung einer akuten Koffeinaufnahme auf die Leistung bei intensivem Krafttraining. J Strength Cond Res 25(6): 1752-1758, 2011.
13. Green, JM, Wickwire, PJ, McLester, JR, Gendle, S, Hudson, G, Pritchett, RC und Laurent, CM. Auswirkungen von Koffein auf Wiederholungen bis zum Muskelversagen und Bewertungen der wahrgenommenen Anstrengung während des Krafttrainings. Int J Sports Physiol Perform 2:250-259, 2007.
14. Astorino, TA et al. Auswirkung der Koffeinaufnahme auf die maximale Muskelkraft bei einer Wiederholung. Eur J Appl Physiol 102:127-132, 2008.
15. Hendrix, CR, Housh, TJ, Mielke, M, Zuniga, JM, Camic, CL, Johnson, GO, et al. Akute Auswirkungen eines koffeinhaltigen Nahrungsergänzungsmittels auf die Kraft beim Bankdrücken und Beinstrecken sowie auf die Zeit bis zur Erschöpfung während der Fahrradergometrie. J Strength Cond Res 24(3): 859-865, 2010
16. Warren, GL, Park, ND, Maresca, RD, McKibans, KI und Millard-Stafford, ML. Einfluss der Koffeinaufnahme auf Muskelkraft und Ausdauer: eine Metaanalyse.
    Med Sci Sports Exerc 42(7): 1375-1387, 2010.
17. Shield, A und Zhou, S. Beurteilung der freiwilligen Muskelaktivierung mit der Twitch-Interpolationstechnik. Sports Med 34(4): 253-267, 2004
18. Graham, TE und Spriet, LL. Stoffwechsel-, Katecholamin- und Trainingsleistungsreaktionen auf verschiedene Koffeindosen. J Appl Physiol 78(3):867-874, 1995.
19. K.Nwosu. Fatburner, die tatsächlich funktionieren: Teil I, Koffein
20. Kalmar, JM und Cafarelli, E. Auswirkungen von Koffein auf die neuromuskuläre Funktion. J Appl Physiol 87(2):801-808, 1999.
21. K.Nwosu. Kreatin und Koffein: Schluss mit der Diskussion
22. Rawson ES, Volek JS. Auswirkungen von Kreatin-Supplementierung und Krafttraining auf Muskelkraft und Leistung beim Gewichtheben. J Strength Cond Res. 2003 Nov;17(4):822-31. Rezension. PubMed PMID: 14636102.