Kaffe

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Dr. Peter Bützer
„Doping“ mit Coffein
Einleitung/Theorie
Nimm dir Zeit für die siegbringende Tasse Kaffee 1
Coffein wirkt in erster Linie auf die
Grosshirnrinde. Die Wirkung des Coffein beruht
im Wesentlichen auf der Hemmung der
Phosphodieseterase, die cyclo-AMP zu AMP
abbaut (Adenosin-3',5'-monophosphat). Dadurch
bleibt die über cyclo-AMP als second messenger
O
NH2
ausgelöste Adrenalinwirkung länger erhalten. Im
6
1
H 7
6
1
N 7
N
N
Gegensatz zu den Aufputschmitteln, wie
N
Amphetamin, wirkt Coffein nicht euphorisierend.
N 9
2 N
O 2 N 4 N
4
Medizin
als
wirksames
Kreislaufmittel
9
O
(Analeptikum). 2-3 Tassen Kaffee erhöhen den
Grundumsatz um 10-12% 2 .
OH
Die müdigkeitsverzögernde Wirkung von Coffein HO
OH
erklärt unter anderem auch die erhöhte Kapazität
für
intensive
körperliche
Arbeit
und Adenosin und Coffein
Ausdauersport. Seit dem Januar 2004 gehört
Coffein nicht mehr den als Doping verbotenen Substanzen. Die Feinmotorik kann durch
Coffein hingegen trotzdem gestört sein. Eine andere Theorie sagt, dass Coffein als
Konkurrent zu Adenosin um dessen Bindungsstellen kämpft und damit die Aktivität dieser
Nervenzellen hemmt. Wird Adenosin durch Coffein verdrängt, wird das Nervensystem
angeregt. Da das cyclo-AMP in der Lage ist, Transportsysteme in den Membranen zu
beeinflussen, kommt die Wirkung von Histamin auf die HCl-Sekretion im Magen zustande
(Magensäureausscheidung). Durch den Genuss grosser Mengen Kaffees kann eine
Überproduktion von HCl zu Sodbrennen oder Gastritis führen.
Dosis Coffein in einer Tasse oder einem Glas mit 150 ml Inhalt (Normalgehalte)
Getränk
Kaffee gemahlen
Espresso ca. 2/3
Kaffee löslich
Kaffee entcoffeiniert
Maté
Tee (Schwarztee)
Kakao
(je
nach
Zubereitung)
Energy - Drinks
Cola- Getränke
•
1
2
Gehalt (mg/150 ml)
60 - 150
übliche
Einzeldosis (mg/150 ml)
85
40 -100
1-8
25 - 50
25 - 100
2 - 50
60
3
15
40
4
30-50
10 - 25
48
15
Coffeinhaltige Erfrischungsgetränke sind Limonaden (z.B. Cola), die mindestens 65
mg/L und höchstens 250 mg/L Coffein enthalten. Die Verwendung von Coffein ist
Moore Thomas, Take time for a winning cup of coffee, New Scientist, 18. Juli 1992, S. 8
Williams M.H., Ernährung, Fitness und Sport, Ullstein Mosby, 1997, 76
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deutlich zu kennzeichnen. Energy Drinks dürfen bis zu 320 mg/L Coffein enthalten.
Die maximal empfohlene tägliche Dosis ist nach FDA: MRTD 3 : 10 mg/kg KG/Tag
Die orale letale Dosis nach Sax liegt für einen Erwachsenen zwischen 5 und 30 g (Mittelwert
10 g).
Datenbasis
• Aufgabenstellung
Man zeige mit einem Modell den Zusammenhang zwischen der Dosis und der
leistungssteigernden Wirkung von Coffein.
Durchführung
Anhand von bekannten oder selbst gemessenen Daten zeige man die leistungssteigernde
Wirkung von Coffein.
Beobachtungen/Messungen
Messungen der Leistungssteigerung auf dem Fahrrad 4 :
Coffein
LeistungsDosis (mg) steigerung (%)
2
Leistungssteigerung (%)
1.8
0
150
225
320
1.6
1.4
1.2
0
1.3
1.8
1.9
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Dosis (mg)
3
Caffeine, FDA, Maximum Recommended Therapeutic Dose (MRTD),
http://www.fda.gov/cder/Offices/OPS_IO/MRTD.htm#A, 2007-06-13
4
Kovacs,Stegen,Brouns Department of Human Biology, Maastrich University und Novartis Nutrition Research
Unit,The Netherlands, Coffein, Doping, http://www.dopingnews.de/kaffe-Rad.html, 03.08.01
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Linewaver-Burk-Plot
0.8
y = 71.465x + 0.2779
0.75
0.7
1/E
0.65
Reihe1
0.6
Linear (Reihe1)
0.55
0.5
0.45
0.4
0.002
0.003
0.004
0.005
0.006
0.007
1/D
1/b = 1/0.2779 = Emax= 3.6, a/b = 71.465/0.2779 = Kd= 257
Reaktionsgleichungen/Berechnungen
Das Modell geht von der Occupationstheorie aus:
E = Emax•[D]/([D]+Kd); Kd entspr. ED(50), halbmaximaler Dosis
E : Effekt, Emax : maximaler Effekt
[D] : Dosis
Folgerungen
Die Messungen zeigen, dass bei der Leistungssteigerung mit zunehmender Dosis ein
Maximum erreicht wird. Das ist eine Beobachtung, die bei allen Wirkstoffen angetroffen wird
und mit dem Occupationsmodell beschrieben werden kann.
Simulation
•
Simulationsdiagramm
Die Simulation geht davon aus, dass
1. bei Coffein die leistungssteigernde Wirkung von der Dosis abhängig ist und
2. als Modell das Occupations-Modell verwendet werden darf.
Emax
E
Kd
Dosis
Zunahme
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•
Zeitdiagramm
E
4
3
2
1
0
0
50
100
150
200
Time (mg Coffein)
250
300
E : Current
•
Gleichungen
(01)
(02)
(03)
(04)
(05)
(06)
(07)
(08)
(09)
Dosis= INTEG (Zunahme,
1)
E=
(Dosis)/(Kd+Dosis)*Emax (Occupations-Modell)
Emax=
3.6 (aus dem Linewaver-Burk-Plot, also den Messresultaten)
FINAL TIME = 350
Units: mg Coffein
The final time for the simulation.
INITIAL TIME = 0
Units: mg Coffein
The initial time for the simulation.
Kd=
257 (aus dem Linewaver-Burk-Plot, also den Messresultaten)
SAVEPER = 25
The frequency with which output is stored.
TIME STEP = 1
The time step for the simulation.
Zunahme=
1
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350
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•
Vergleich
Leistungssteigerung (%)
2.5
2
1.5
Messung (%)
Simulation (%)
1
0.5
0
0
100
200
300
400
Dosis (mg)
300 mg entsprechen ca. 5 Tassen starken Kaffees oder Espresso.
Interpretation
Die hier gemessene maximale Leistungssteigerung von 3.6% auf dem Fahrrad wird bei
Testsituationen auf dem Standfahrrad oder dem Laufband weit übertroffen. Sie stellt aber eine
reale Grösse dar, die mit Coffein als „Doping“ zu erreichen ist.
Coffein
Placebo
0
20
40
60
80
Durchschnittliche Leistungsdauer bei 85% VO2max
Abbildung 1: Einfluss der Coffeineinnahme bei Ausdauersportarten 5
Die Leistungsdauer nimmt beim Standfahrrad um 51% (unten), beim Laufband um 44%
(oben) zu.
An der Universität Birmingham wurde gezeigt, dass auf einem Rundkurs über 40 km das
normale Training am effektivsten ist, es verbessert die Zeit um 1 bis 7 Minuten. Mit einer
5
Spriet L.L, Howlett R.A., Caffeine. In: Maugham R.J. (Hrsg.) Nutrition in sport, Blackwell Science, Oxford,
2000, 379-392, zitiert in: Kaffee: geschmackvoller Muntermacher, nutritio, 45-1/02, S.6
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aerodynamisch günstigen Haltung lassen sich gleichfalls einige Minuten gewinnen. Coffein in
mässigen Dosen bringt aber noch immerhin 55 bis 84 Sekunden, während bei einem längeren
Aufenthalt in der Höhe als Vorbereitung nur rund 30 Sekunden möglich sind 6 .
6
Sicard B., Die Alltagsdroge Koffein, Spektrum der Wissenschaft, Juni 2003, 68
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