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Koffein ist eines der am häufigsten verwendeten und beliebtesten legalen Aufputschmittel der Welt. In seinen verschiedenen Formen kann es von einem geistig angespannten Studenten oder einem vielbeschäftigten Geschäftsmann ebenso eingenommen werden wie von einem Ausdauer- oder Kraftsportler. Aber du hast dich vielleicht gefragt, was der Grund dafür ist, dass jede Person anders auf Koffein reagiert. Ja, du hast richtig vermutet: Deine Gene sind schuld daran. Wir werden uns heute den Koffein-Stoffwechsel in Abhängigkeit von deiner genetischen Veranlagung genauer ansehen.
Warum sollte es dich interessieren, wie du Koffein verstoffwechselst?
Koffein ist ein bekanntes Alkaloid natürlichen Ursprungs, das nachweislich die körperliche und geistige Leistungsfähigkeit steigert. Es ist natürlich in Kaffee, Tee, Kakao und Yerba Maté enthalten. Es wird auch Nahrungsergänzungsmitteln wie Koffeintabletten, Kapseln oder Getränken, Fatburnern oder Pre-Workout-Ergänzungen zugesetzt.
Die Kenntnis deiner genetischen Veranlagung, die unter anderem bestimmt, wie schnell Koffein von deinem Körper abgebaut wird, kann dir nützliche Informationen für die richtige Dosierung liefern. Außerdem kannst du so feststellen, ob du von der Einnahme von Koffein profitieren kannst oder ob es dir schadet. [4]
Wo und wie wird Koffein im Körper abgebaut?
Die Leber ist das zentrale Organ des Stoffwechsels und ist am Abbau von Koffein und anderen körperfremden Substanzen beteiligt, die allgemein als Xenobiotika bezeichnet werden. Die Leberzellen enthalten eine spezielle Gruppe von Enzymen namens Cytochrom P450 (CYP450 ), die diese Stoffe in eine Form umwandeln, die leichter und schneller aus dem Körper ausgeschieden werden kann. Dies geschieht meist über den Urin oder die Galle. Im Fall von Koffein ist es vor allem eines der Enzyme dieser Cytochromfamilie namens CYP1A2. Es spaltet Koffein in seine drei Metaboliten Paraxanthin, Theophyllin und Theobrominauf, die schließlich über den Urin ausgeschieden werden. [8]
Welche Wirkung hat die Genetik auf die Geschwindigkeit des Koffeinabbaus?
Dieses CYP1A2-Enzym wird in deiner genetischen Information durch zwei sogenannte Allele kodiert, die man sich als zwei Varianten des Gens vorstellen kann. Diese beiden Varianten des Gens – eine wurde von deiner Mutter, die andere von deinem Vater vererbt – werden mit den Buchstaben A und C bezeichnet.
- Studien haben gezeigt, dass Leute, die die AA-Allelvariante in ihren Genen haben, Koffein schneller aus dem Körper ausscheiden und daher als Schnellverwerter gelten.
- Im Gegensatz dazu scheiden Leute mit Varianten der AC- oder CC-Allele Koffein langsamer aus dem Körper aus und werden als langsame Metabolisierer bezeichnet.
Die Geschwindigkeit der Ausscheidung von Fremdstoffen (einschließlich Koffein) aus dem Körper hängt mit der sogenannten biologischen Halbwertszeit zusammen. Das ist die Zeit (normalerweise in Stunden ausgedrückt), die der Körper benötigt, um die Konzentration einer Substanz im Blut um 50 % zu reduzieren. Die durchschnittliche biologische Halbwertszeit von Koffein wird mit 4-6 Stunden angegeben, aber aufgrund der genetischen Unterschiede kann die Spanne bis zu 1,5-10 Stunden betragen. [8]
Das hängt direkt damit zusammen, wie du auf Koffein reagierst – manche Leute haben kein Problem damit, sich am frühen Abend vor dem Training einen Muntermacher zu gönnen und dann nach der Rückkehr aus dem Fitnessstudio ins Bett zu gehen, weil er schnell nachlässt. Für andere hingegen kann ein Kaffee am Nachmittag ein großes Problem beim Einschlafen darstellen. In diesem Fall dauert es viel länger, bis das Koffein aus dem Körper ausgeschieden wird, und es hat immer noch eine Wirkung.
Wenn du mehr über Kaffee erfahren willst, solltest du unseren Artikel nicht verpassen: Ist Kaffee gesund? 7 Gründe, warum du ihm eine Chance geben solltest.
Wie wird Koffein genetisch abgebaut?
Sportliche Leistung
Die bisher größte Studie zu diesem Thema wurde 2018 durchgeführt. 108 Sportler mussten auf einer 10 km langen Strecke so schnell wie möglich Rad fahren. Sie absolvierten diese Strecke nacheinander entweder mit einem Placebo (0 mg/kg), einer Dosis von 2 mg/kg oder einer Dosis von 4 mg/kg Körpergewicht Koffein. Die Wissenschaftler wollten herausfinden, wie sich die Wechselwirkung zwischen der Genetik und der verabreichten Koffeindosis auf die Endzeit auswirkte. [5]
- Schnelle Metabolisierer (AA) verbesserten ihre Trainingszeit bei 2 mg/kg im Vergleich zum Placebo um 4,8% und bei 4 mg/kg um 6,8%!
- Bei langsamen Metabolisierern (AC) war die resultierende Trainingszeit bei allen 3 Dosen gleich.
- In der zweiten Gruppe der langsamen Metabolisierer (CC) mit der ungünstigsten Genetik verschlechterte die Verabreichung einer Dosis von 4 mg/kg Koffein ihre Zeit jedoch um 13,7 % im Vergleich zum Placebo.
Die Studie hat eindeutig gezeigt, dass Koffein nur bei schnellen Stoffwechslern (AA) eine positive Wirkung auf die aerobe Leistung hat, während es bei langsamen Stoffwechslern (CC) eine negative Wirkung hat. Deshalb musst du deine Genetik kennen, damit sie zu deinen Gunsten und nicht gegen dich spielt.
Wenn du mehr über das Konzept des Koffeinkonsums vor dem Training erfahren möchtest, lies unseren Artikel: Koffein vor dem Training: Funktionen, Vorteile, Risiken und Dosierung.
Ängstlichkeit und Nervosität bei Sportlern
Koffein beeinflusst nicht nur die körperlichen, sondern auch die geistigen Funktionen wie Konzentration, Reaktionszeit und Wachsamkeit. Bei höheren Dosen können jedoch Nervosität, Angstzustände und Herzklopfen auftreten. Die Eigenschaften, die für diese unangenehmen Gefühle verantwortlich sind, die möglicherweise die sportliche Leistung beeinträchtigen können, werden von einem Gen namens ADORA2A kodiert.
Um es leichter zu verstehen, kannst du es dir als „Empfindlichkeit“ gegenüber Koffein vorstellen. Mehrere Studien haben gezeigt, dass Personen mit einer Kombination von TT-Allelen in dieser Hinsicht viel empfindlicher auf Koffein reagieren als Träger der CT- und CC-Allele. Bei diesen Sportlern kann also eine höhere Koffein-Dosis zu einer übertriebenen Angst vor dem Rennen führen, was ihre Leistung verringern kann. Kombiniert man dies mit einer Veranlagung für einen langsamen Koffein-Stoffwechsel, könnte es für diese Sportler eine ziemliche Herausforderung werden! [1, 7]
Blutdruck und kardiovaskuläre Gesundheit
Eine Studie zeigte zum Beispiel, dass der Status eines langsamen Koffeinverstoffwechslers (CC) mit einem 72% höheren Risiko für die Entwicklung von Bluthochdruck verbunden war, wenn man 2-3 Tassen Kaffee pro Tag trank. Und ein 200 % höheres Risiko, Bluthochdruck zu entwickeln, wenn man mehr als drei Tassen Kaffee pro Tag trinkt, im Vergleich zu langsamen Metabolisierern, die keinen Kaffee trinken. Eine andere Studie kam zu einem ähnlich ungünstigen Ergebnis. Ein Kaffeekonsum von zwei oder mehr Tassen pro Tag wurde mit einem höheren Herzinfarktrisiko bei langsamen Verstoffwechselern in Verbindung gebracht. [2] [6]
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Wie kannst du deine Koffeinaufnahme an deine Gene anpassen?
Nicht nur objektiv durch wissenschaftliche Studien, sondern auch subjektiv durch deine eigene Wahrnehmung nach dem Konsum von Koffein in verschiedenen Formen ist klar, dass nicht jede Person gleich auf Koffein reagiert. Du solltest deinen Koffeinkonsum entsprechend verstellen.
Koffeineinnahme vor der körperlichen Aktivität
Schnelle Verstoffwechsler, die nach der Einnahme von Koffein keine Nervosität oder Unruhe verspüren, müssen sich keine Sorgen über die Einnahme vor der Aktivität machen. Die ideale Dosis, die in Studien zur Leistungssteigerung verwendet wird, liegt bei 3-6 mg/kg Körpergewicht. Diejenigen, die etwas Erfahrung mit Koffein haben, werden dir sagen, dass dies eine sehr hohe Dosis ist! Derzeit geht man jedoch davon aus, dass die niedrigste wirksame Dosis von Koffein zur Leistungssteigerung bei 2-3 mg/kg Körpergewicht liegt.
Daher würde ich empfehlen, mit dieser Dosis vor dem Training zu beginnen und sie bei Bedarf allmählich zu erhöhen. Was ist mit langsamen Metabolisierern? Sie können auch ohne Koffein auskommen. Alternativ kannst du es mit sehr kleinen Dosen von etwa 1 bis maximal 2 mg/kg versuchen, wenn es für dich zumindest einen kleinen Vorteil bringt, der mögliche Nachteile überwiegt. [4, 5]
Koffeinkonsum am Nachmittag und frühen Abend
Schnelle Stoffwechsler bauen Koffein im Körper schnell ab. Daher kann man davon ausgehen, dass der Konsum am späten Nachmittag kein Problem darstellen sollte. Am besten testest du jedoch in der Praxis, welche Koffeinmenge du spätestens zu welcher Uhrzeit zu dir nehmen kannst, damit sie keine negative Wirkung auf das Einschlafen und die Qualität deines Schlafs hat.
Langsame Stoffwechsler sollten später am Tag vorsichtiger mit Koffein umgehen, wenn sie keine Einschlafprobleme und eine schlechte Schlafqualität riskieren wollen. Aber auch hier gilt, dass du jede vernünftige Koffeineinnahme direkt an dir selbst testen und deine Dosierung entsprechend wählen musst. In der Praxis kann das bedeuten, dass du nur die Hälfte einer Pre-Workout-Dosis zu dir nimmst oder dich für eine vollständig entkoffeinierte Version entscheidest.
Gesamter Koffeinkonsum pro Tag
Wenn du dich durch Koffein wunderbar energiegeladen und gestärkt fühlst und bereit bist, im Sport Rekorde zu brechen und in der Uni oder bei der Arbeit gute Leistungen zu erbringen, brauchst du dir keine allzu großen Sorgen über deinen Konsum zu machen. Allerdings solltest du es nicht übertreiben, vor allem nicht am Abend. Es ist auch ratsam, die von der EFSA empfohlene Tagesgesamtmenge nicht zu überschreiten. Diese liegt bei 400 mg Koffein für eine 70 kg schwere Person (d. h. 5,7 mg/kg Körpergewicht). [3]
Für diejenigen unter euch, die Koffein langsamer verstoffwechseln und generell empfindlicher darauf reagieren, empfehle ich hier mehr Vorsicht. Der höhere Grenzwert der EFSA sollte zwar für jede Person sicher sein, aber die genetische Lotterie könnte Zweifel an diesem Grenzwert aufkommen lassen. Vielleicht aufgrund mehrerer Studien, die einen Zusammenhang zwischen einem langsameren Koffeinstoffwechsel und einem höheren Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen gezeigt haben.
Für eine solche Person ist es daher natürlich ratsam, nur die Menge an Koffein zu konsumieren, bei der die Vorteile des Koffeinkonsums (z. B. die gleichzeitige Aufnahme von Antioxidantien in hochwertigem Kaffee) die möglichen Risiken noch überwiegen. Eine solche Menge würde zum Beispiel nur maximal 1-2 Tassen Kaffee pro Tag entsprechen.
Wenn du mehr über Koffein erfahren möchtest, schau dir unseren Artikel an: Koffein und wie es deine sportliche Leistung verbessern kann.
Wo und wie kannst du deine Empfindlichkeit gegenüber Koffein testen lassen?
Heutzutage ist es möglich, Gentests mit einfachen DNA-Heimtests in Form von Probenentnahmekits von spezialisierten genetischen Labors durchzuführen, die die Auswertung ganzer Panels verschiedener genetischer Parameter anbieten.
Dieser Gentest ist für Sportler zunehmend attraktiv. Der Test umfasst eine Analyse des Koffeinstoffwechsels (CYP1A2, ADORA2A), aber auch die genetische Grundlage für die Entstehung von Krämpfen, die Veranlagung für Muskelaufbau, Erholung, die antioxidative Kapazität des Körpers, die Entwicklung von Kraft und Ausdauer und andere interessante Parameter.
Solche Tests können sich aber auch auf deinen Stoffwechsel und deine Ernährung beziehen. Konkret geht es darum, wie du bestimmte Vitamine, Mineralstoffe oder essentielle Omega-3-Fettsäuren verwerten kannst, die dich zu einem Überschuss oder Mangel neigen lassen könnten. Auf dieser Grundlage kannst du deine Ernährung entsprechend verstellen.
Auch das Screening auf versteckte Merkmale für seltene Erbkrankheiten wie Phenylketonurie, Mukoviszidose, Muskelkrankheiten usw., die potenziell an deine Nachkommen weitergegeben werden können, scheint von großem Interesse zu sein. Das ist selbst dann möglich, wenn du und dein Partner nicht an diesen Krankheiten leidet. Die Untersuchung kann dir auch Aufschluss über das Risiko geben, an sogenannten Zivilisationskrankheiten zu erkranken (Diabetes Typ 2, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, bestimmte Krebsarten).
Du interessierst dich für dieses Thema und möchtest mehr über DNA-Tests zu Hause erfahren? In unserem Artikel erfährst du alles, was du über DNA-Tests zu Hause wissen musst: Alles, was du über DNA-Tests für zu Hause wissen musst. Wenn du einen Gentest ausprobieren möchtest, solltest du unbedingt die Testkits von TellMeGen und GenePlanet ausprobieren.
Was solltest du dir merken?
Jede Person ist anders und wir alle unterscheiden uns in unserer Empfindlichkeit gegenüber Koffein und wie wir es verstoffwechseln. Die Wissenschaft unterscheidet daher zwischen schnellen und langsamen Verstoffwechselern von Koffein. Diese Eigenschaften lassen sich bis zu einem gewissen Grad anhand deiner Reaktionen auf die Einnahme abschätzen (Nervosität, Herzklopfen, Leistungssteigerung, schlechtes Einschlafen nach der Einnahme). Dementsprechend ist es ratsam, deine Koffeinzufuhr so zu verstellen, dass du mehr Vorteile als Nachteile aus dem Koffeinkonsum ziehst. Wenn du dir darüber im Klaren sein willst, empfiehlt es sich, einen einfachen Gentest mit einem DNA-Test zu Hause zu machen, um diese Eigenschaften vollständig aufzudecken.
[1] ALSENE K. – Association between A2a receptor gene polymorphisms and caffeine-induced anxiety. – https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12825092/
[2] CORNELIS M. – Coffee, CYP1A2 genotype, and risk of myocardial infarction. – https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16522833/
[3] EFSA – Scientific Opinion on the safety of caffeine – https://efsa.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.2903/j.efsa.2015.4102
[4] GUEST N. – International society of sports nutrition position stand: caffeine and exercise performance. – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7777221/
[5] GUEST N. – Caffeine, CYP1A2 Genotype, and Endurance Performance in Athletes. – https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29509641/
[6] PALATINI P. – CYP1A2 genotype modifies the association between coffee intake and the risk of hypertension. – https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19451835/
[7] ROGERS – Association of the anxiogenic and alerting effects of caffeine with ADORA2A and ADORA1 polymorphisms and habitual level of caffeine consumption. – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3055635/
[8] THORN C. – PharmGKB summary: caffeine pathway. – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3381939/
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