Marcin Osowski, Paweł Błażej Szewczyk, Bartłomiej Dorożyński, Ewa Szura
Suplementy dla sportowców – część 2. Kofeina
2024-08-26
Kofeina jest jednym z najpopularniejszych środków ergogenicznych stosowanych przez sportowców na różnym poziomie wytrenowania w celu poprawy wydolności fizycznej i zdolności wysiłkowych. Liczne badania wykazały, że suplementacja kofeiną może znaleźć zastosowanie w wielu dyscyplinach sportu, jak m.in.: bieganie, kolarstwo, pływanie, sporty zespołowe, dyscypliny siłowe czy sylwetkowe. Suplementacja kofeiny może skutkować poprawą wyników sportowych o kilka procent. Spożycie kofeiny może wpływać na zwiększenie poziomu czujności, poprawę czasu reakcji i koncentracji, wydajność czy siłę mięśni. Dodatkowo suplementacja może opóźniać moment wystąpienia zmęczenia, jak również obniżać percepcję ciężkości wykonywanego wysiłku fizycznego.
Główny mechanizm działania kofeiny opiera się na blokowaniu receptorów adenozyny A1 i A2A, obecnych na całej powierzchni mózgu.W wyniku tego procesu dochodzi do wzrostu wydzielania neurotransmiterów (norepinefryny, dopaminy, serotoniny, glutaminianu, kwasu gamma-aminomasłowego (GABA) oraz acetylocholiny). Kofeina hamuje również aktywność fosfodiesterazy, co z kolei prowadzi do akumulowania się wewnątrzkomórkowego, cyklicznego adenozynomonofosforanu (cAMP), który uczestniczy w wielu procesach metabolicznych. Jednym ze spodziewanych skutków suplementacji kofeiny jest maksymalizacja tempa procesu lipolizy, co skutkuje wzrostem dostępności wolnych kwasów tłuszczowych, a następnie może potencjalnie przyczyniać się do ograniczenia tempa wykorzystania glikogenu mięśniowego w trakcie wysiłku fizycznego. Niejasna pozostaje kwestia wpływu kofeiny na uwalnianie i wychwyt jonów wapnia. Przyjmuje się, że optymalna pora na przyjęcie kofeiny mieści się w przedziale czasowym od 30 do 60 minut przed rozpoczęciem wysiłku, a zalecaną dawką jest od 3 do 6 mg/kg masy ciała sportowca. Warto jednak wziąć pod uwagę, że istnieje wiele form przyjęcia kofeiny (np. gumy do żucia, napoje, kapsułki), które charakteryzuje odmienne tempo dostępności związku aktywnego, a w efekcie odmienne osiąganie szczytowego stężenia kofeiny w surowicy krwi i uzyskanie efektów suplementacyjnych. Kofeina obecna jest także w wielu konwencjonalnych produktach spożywczych, takich jak: herbata, kawa, yerba mate, kakao, czekolada oraz napojach energetyzujących, w których nie występuje naturalnie, lecz jest dodawana. Aspektem mającym istotny wpływ na skuteczność stosowania kofeiny jest zmienność genetyczna związana z dwoma pojedynczymi polimorfizmami nukleotydu CYP1A2 i ADORA2A. CYP1A2 jest odpowiedzialny za kodowanie cytochromu P450 1A2, enzymu odpowiedzialnego za około 95% metabolizmu kofeiny. Osoby z genotypem AA mają predyspozycję do wytwarzania większej ilości tego enzymu, a zatem metabolizują kofeinę szybciej niż osoby z genotypami AC i CC. Spożywanie kofeiny przez osoby charakteryzujące się występowaniem genotypu CC może wiązać się z obniżeniem zdolności wysiłkowych i osiąganych wyników, pomimo zastosowania rekomendowanych dawek suplementacyjnych. Polimorfizm w obrębie ADORA2A, czyli genu kodującego podtyp receptora adenozynowego A2A, odpowiada za wrażliwość na działanie kofeiny. Osoby z allelem TT odznaczają się większą wrażliwością na działanie kofeiny w porównaniu z osobami z genotypem CT lub CC, które często określane są jako „niereagujące” na suplementację. Stosowanie kofeiny, szczególnie w przypadku przyjmowania zbyt dużych dawek, może powodować występowanie działań niepożądanych, takich jak: zaburzenia snu, nadmierne pobudzenie, problemy żołądkowo-jelitowe czy drżenia mięśniowe. Potrzeba dalszych, dobrze zaprojektowanych badań, w szczególności z udziałem kobiet, oceniających wpływ kofeiny na wydolność fizyczną w określonych warunkach i dyscyplinach sportu. Należy kierować się priorytetowo zasadą „po pierwsze nie szkodzić” i planować suplementację w taki sposób, aby potencjalne korzyści wynikające ze spożycia kofeiny nie były przysłaniane przez mogące wystąpić działania niepożądane.
Słowa kluczowe: geny, kofeina, wydajność, żywienie w sporcie, środek ergogeniczny.
© Farm Pol, 2024, 80(4): 267–277
Supplementation for athletes – part 2. Caffeine
Caffeine is one of the most popular ergogenic agents used by athletes at various levels of training to improve physical performance and exercise capacity. Numerous studies have shown that caffeine supplementation can be used in a wide range of sports, such as running, cycling, swimming, team sports, and strength or figure sports. Caffeine supplementation can result in an improvement in sports performance by several percent. Caffeine consumption can increase alertness levels, improve reaction time and concentration, performance or muscle strength. In addition, supplementation can delay the onset of fatigue, as well as reduce the perception of the severity of the exercise performed. Caffeine’s main mechanism of action is based on blocking adenosine A1 and A2A receptors, present throughout the brain.
As a result, there is an increase in the secretion of neurotransmitters (norepinephrine, dopamine, serotonin, glutamate, gamma-aminobutyric acid (GABA) and acetylcholine). Caffeine also inhibits phosphodiesterase activity, which in turn leads to the accumulation of intracellular cyclic adenosine monophosphate (cAMP), which is involved in many metabolic processes. One of the expected effects of caffeine supplementation is to maximize the rate of lipolysis, resulting in an increase in the availability of free fatty acids, which could then potentially contribute to a reduction in the rate of muscle glycogen utilization during exercise. The effect of caffeine on calcium ion release and uptake remains unclear. It is assumed that the optimal time to take caffeine is between 30 and 60 minutes before the start of exercise, and the recommended dose is between 3 and 6 milligrams per kilogram of an athlete’s body weight. It is worth, however, to note that there are many forms of caffeine intake (e.g., chewing gum, drinks, capsules), which are characterized by different rates of availability of the active compound, and as a result, reaching the peak concentration of caffeine in the blood serum and achieving the supplementation effects. Caffeine is also present in many conventional foods, such as tea, coffee, yerba mate, cocoa, chocolate and energy drinks, in which it does not occur naturally, but is added. An aspect that has a significant impact on the effectiveness of caffeine use is the genetic variation associated with two single nucleotide polymorphisms, CYP1A2 and ADORA2A. CYP1A2 is responsible for coding for cytochrome P450 1A2, the enzyme responsible for about 95% of caffeine metabolism. Individuals with the AA genotype are predisposed to produce more of this enzyme and therefore metabolize caffeine faster than those with the AC and CC genotypes. Caffeine consumption by individuals characterized by the CC genotype may be associated with a decrease in exercise capacity and performance, despite the use of recommended supplementation doses. A polymorphism within ADORA2A, the gene encoding the A2A adenosine receptor subtype, is responsible for caffeine sensitivity. Individuals with the TT allele exhibit greater sensitivity to caffeine, compared to those with the CT or CC genotype, which are often characterized as “unresponsive” to supplementation. Caffeine use-especially when taken in excessive doses-can cause side effects such as sleep disturbances, excessive agitation, gastrointestinal problems and muscle tremors. Further well-designed studies are needed, particularly with women, evaluating the effects of caffeine on physical performance in specific conditions and sports. Priority should be given to the principle of “first, do no harm”, and supplementation should be planned in such a way that the potential benefits of caffeine consumption are not overshadowed by possible side effects.
Keywords: caffeine, sport nutrition, ergogenic aid, performance, genes.
© Farm Pol, 2024, 80(4): 267–277