Wpływ suplementacji kofeiną na sprawność fizyczną i nastrój u profesjonalnych sportowców i osób trenujących rekreacyjnie

Szacowany czas czytania tekstu: 9 min.

Kawa to jeden z najpopularniejszych napojów świata, który jest nieodłącznym elementem dnia codziennego wielu milionów ludzi.

Oprócz chęci delektowania się smakiem, głównym powodem dla którego pijemy kawę, jest dostarczanie kofeiny do krwiobiegu. Kofeina może dodać nam energii o poranku, zwiększyć czujność czy poprawić koncentrację.

Kofeina może również poprawić wydolność fizyczną.

W tym roku, 3 stycznia ukazało się badanie dotyczące wpływu suplementacji kofeiną na sprawność fizyczną i nastrój u profesjonalnych sportowców oraz osób trenujących rekreacyjnie w czasopiśmie “Journal of the International Society of Sports Nutrition”.  Przeprowadzono wiele badań na temat wpływu kofeiny na wydolność sportowców, jednak data publikacji niniejszego ułatwiła nam dokonania wyboru spośród całej dostępnej literatury.

TŁO:

Kofeina jest suplementem diety wpływającym na poprawę wyników sportowych, co  potwierdzają przeprowadzone na wysokim poziomie badania naukowe 1,2,3,4. To wyjaśnia, dlaczego stała się jedną z najczęściej spożywanych ‘pomocy żywieniowych’ wśród sportowców, zarówno zawodowych, jak i amatorów. Co więcej, jej popularność również wzrosła, kiedy w 2004r.  została usunięta z listy substancji zakazanych w sporcie.

W badaniu pojawia się wiele informacji na temat adenozyny, dlatego dla lepszego zrozumienia – krótkie wprowadzenie:
Adenozyna to cząsteczka której stężenie jest zwiększane przez różnego rodzaju stres metaboliczny, szczególnie dużo powstaje jej przy niedotlenieniu i niedokrwieniu. Po przyłączeniu się cząsteczek adenozyny z receptorami w mózgu, spowalnia aktywność mózgu, co objawia się
uczuciem zmęczenia i senności
Kofeina jednak zapobiega temu. Po przekroczeniu bariery krew-mózg wiąże się z receptorami adenozynowymi, dzięki podobieństwu strukturalnemu do cząsteczki adenozyny.
Tak więc, jeśli zamiast adenozyny, do receptora
przyłączy się kofeina, nie zostanie wysłana informacja o zmęczeniu.

Ciąg dalszy analizy:

Kofeina blokując receptory adenozyny, działa jako silny stymulator ośrodkowego układu nerwowego zwiększając syntezę katecholamin o aktywności neuroprzekaźników (np. dopaminy, noradrenaliny). Mięsień szkieletowy ma wiele receptorów adenozynowych, tak więc spożycie kofeiny zwiększa stymulację nerwowo-mięśniową.

Ponadto na poziomie tkanki mięśniowej, kofeina zwiększa częstotliwość otwierania kanału wapniowego, zwiększając uwalnianie wapnia do mioplazmy, a tym samym zwiększając częstotliwość skurczu mięśni. Te efekty sprawiają, że kofeina jest skuteczną pomocą ergogeniczną* w różnych ćwiczeniach, takich jak sporty wytrzymałościowe, wysiłki o wysokich wymaganiach glikolitycznych, ćwiczenia oporowe, sporty rakietowe, sporty walki i sporty zespołowe.

*Środki ergogeniczne (od słowa ergogeniczny – ‘pracotwórczy’) określa się substancje, które mogą podnosić wydolność sportowców.

Oprócz zwiększenia poziomu katecholamin, wpływ suplementacji kofeiną na ośrodkowy układ nerwowy obejmuje zwiększoną aktywność współczulną i zmniejszoną aktywność przywspółczulną. Efekty te modyfikują nastrój osoby, zwiększając czujność i zmniejszając uczucie zmęczenia, dzięki czemu istnieje subiektywne odczucie witalności w obliczu zadania związanego z aktywnością fizyczną. 

Niniejsze badanie zostało zaprojektowane w celu określenia wpływu suplementacji kofeiną na sprawność fizyczną i nastrój podczas wykonywania wysiłków beztlenowych oraz w celu oceny wysiłku postrzeganego przez profesjonalnych sportowców i średnio wytrenowanych osób trenujących rekreacyjnie w celu zmierzenia subiektywnego poziomu zmęczenia.

METODY:

– Uczestnicy

Do przeprowadzenia analizy zostało wybranych 18 mężczyzn. Ośmiu z tych zawodników to profesjonalni sportowcy, należący do hiszpańskiej reprezentacji seniorów w boksie (wiek około 22 lata; masa ciała: 65,6 ± 10,8 kg; wzrost 1,69cm; BMI: 22,7 ± 1,3 kg/m2). Pozostałe 10 osób było studentami z Wydziału Nauk Sportowych (wiek: 22,5 ± 1,8 roku; masa ciała: 75,0 ± 10,8 kg; wzrost: 1,75cm; BMI: 24,3 ± 2,6 kg/m2). Osoby te zostały sklasyfikowane jako sportowcy rekreacyjni, według odpowiednich kryteriów.

– Projekt

Po przybyciu do laboratorium uczestnicy otrzymywali na każdą sesję suplement (kofeinę lub placebo), a po 60 minutowym okresie odpoczynku wypełnili kwestionariusz stanu nastroju (POMS) i subiektywną skalę witalności (SVS). Po standardowej rozgrzewce badani wykonali test Wingate na ergometrze rowerowym, aby ocenić wydolność beztlenową. Natychmiast po teście ocenili wysiłek na podstawie skali wskaźnika odczuwanego wysiłku (RPE).

– Metody żywieniowe

Suplementy kofeiny były dostarczane w kapsułkach, które przygotowano na podstawie masy ciała każdego uczestnika, więc każda kapsułka dostarczała 6 mg/kg kofeiny lub placebo każdemu uczestnikowi. Czas przyjmowania suplementu oparto na fakcie, że maksymalne poziomy kofeiny we krwi osiągane są 1 godzinę po spożyciu oraz na podstawie badania, w którym wykazano że rozkład kofeiny zaczyna się po czasie 13,4 minut.

Badanym przedstawiono zestaw wytycznych, w celu zapewnienia spożycia przez uczestników podobnych proporcji węglowodanów (60%), lipidów (30%) i białek (10%). Pozwoliło to na ewentualne uniknięcie interakcji między suplementacją, a składnikiem odżywczym diety. Spożycie kofeiny było również ograniczone 24 godziny przed rozpoczęciem badania, a uczestnicy otrzymali listę produktów bogatych w kofeinę (kawy, herbaty, yerba mate, napojów energetyzujących, napojów czekoladowych i czekolady), których powinni unikać.

– Profil stanów nastroju (POMS) i subiektywna skala witalności (SVS)

Aby ocenić nastrój uczestników, wykorzystano kwestionariusz profilu stanów nastroju (POMS). Witalność uczestników oceniono za pomocą hiszpańskiej wersji subiektywnej skali witalności (SVS).

– Wydolność beztlenowa

Do testu Wingate zastosowano ergometr (Monark cycle ergometer). Test został poprzedzony znormalizowaną rozgrzewką  i składał się z 30s jazdy rowerem przy maksymalnym wysiłku z obciążeniem odpowiadającym 7,5% masy ciała pacjenta. Uczestników zachęcano do osiągnięcia maksymalnej prędkości obrotowej w możliwie najkrótszym czasie i utrzymywania prędkości pedałowania do końca testu. Podczas testu zawodnicy byli motywowani przez 5 badaczy.

Pomiary mocy rejestrowano podczas każdej sekundy testu. Następnie obliczono następujące zmienne: najwyższą wartość W – zarejestrowaną podczas testu lub moc szczytową, czas w sekundach (s) potrzebny do osiągnięcia mocy szczytowej, średnią i minimalną moc, przyjmowane jako najniższe W zarejestrowane w ciągu ostatnich 10 s testu.

-Ocena postrzeganego wysiłku (RPE)

Zaraz po zakończeniu testu Wingate, przedstawiono uczestnikom skalę Borga 6-20 RPE*.
*RPE to subiektywna ocena ciężkości wysiłku. Skala opracowana przez Gunnara Borga umożliwia oszacowanie poziomu zmęczenia.  Jej autor do subiektywnej oceny wysiłku zastosował 15 stopniową skalę punktową (od 6 do 20 pkt), obejmującą odczucia od braku zmęczenia po zmęczenie maksymalne, gdzie 6 oznacza brak zmęczenia a 20 sugeruje że ‘koniec jest bliski’.

Uczestnicy zostali najpierw poproszeni o zgłoszenie RPE dotyczącego bólu mięśni odczuwanego w nogach, następnie o zgłoszenie RPE na poziomie układu oddechowo-krążeniowego , a na koniec zadeklarowali ogólne RPE, które obejmowało obydwa pomiary.

WYNIKI:

Duża różnica w efekcie powstała między stosowaniem suplementacji kofeiną a placebo. Stąd też, uczestnicy po suplementacji kofeiny mieli lepsze wyniki (wyższe wartości mocy maksymalnej) w porównaniu do tych po placebo.

Zróżnicowanie było też między grupami zawodowców i amatorów. Amatorzy wykazali wyższe wartości mocy maksymalnej niż profesjonalni sportowcy.

W przypadku średniej mocy wywieranej przez uczestników podczas testu Wingate –  zaobserwowano znaczący efekt przyjmowania suplementacji w postaci kofeiny.

W przypadku minimalnej mocy – nie wykryto istotnych zależności między grupami zawodowców i amatorów. Nie zaobserwowano również żadnych znaczących efektów suplementacji.

Finalnie, gdy zbadano czas, jaki zajęło uczestnikom osiągnięcie maksymalnej mocy, wyłonił się znaczący efekt suplementacji kofeiną.

Oznaczało to, że sportowcy osiągnęli moc szczytową wcześniej/szybciej po suplementacji kofeiną w porównaniu do placebo.

-Ocena postrzeganego wysiłku (RPE)

W poniższej tabeli wyszczególniono oceny postrzeganego wysiłku (RPE) przyznane przez uczestników badania.

Znaczna różnica w wynikach została zanotowana pomiędzy grupami ze względu na staż treningowy, ponieważ zauważono, że dla osób trenujących rekreacyjnie postrzegany wysiłek był większy niż u zawodowców. Ta sama zależność wystąpiła zarówno w przypadku RPE określanego dla nóg jak i dla układu krążeniowo-oddechowego.

– Pomiary psychologiczne

Istotna zależność została odnotowana między rodzajem przyjmowanej suplementacji (kofena vs. placebo) w stosunku do pomiarów skupienia podczas wykonywanego treningu – odnotowano wpływ suplementacji kofeiną na wzrost koncentracji. 

Nie zauważono znaczących różnic pomiędzy grupami (zawodowcy vs. amatorzy), jednak analiza ‘post hoc’ (po fakcie) wykazała znacznie większy poziom koncentracji u zawodowców po spożyciu kofeiny niż placebo.

Znaczącą zależność odnotowano także między rodzajem przyjmowanej suplementacji (kofeina vs. placebo), a występowaniem przygnębienia. Profesjonalni sportowcy przyznali mniej punktów dla tego wskaźnika (co oznacza że odczuwali mniejsze przygnębienie niż amatorzy)

W stosunku do pomiaru żywiołowości/wigoru wykazano zmiany w grupie stosującej suplementację kofeiną. Nie odnotowano różnic między grupami ze względu na staż treningowy. Natomiast analiza post hoc wykazała większy poziom wigoru po kofeinie u zawodowców niż u amatorów.
Ponadto zawodowcy mieli więcej wigoru po kofeinie niż po placebo.

Wpływ suplementacji stwierdzono również na zgłaszane zmęczenie. Uczestnicy okazywali większe zmęczenie po placebo niż po kofeinie.

W przypadku pomiarów gniewu i dekoncentracji – nie stwierdzono istotnej zależności pomiędzy grupami ani żadnych znaczących efektów suplementacji.

W przypadku subiektywnej skali witalności, wykazano znacznie wyższy poziom subiektywnego uczucia witalności w grupach podzielonych ze względu na rodzaj suplementacji, na korzyść kofeiny
Porównania grup post-hoc ujawniły, że elitarni sportowcy wykazali wyższe wyniki subiektywnej skali witalności po suplementacji kofeiną w porównaniu do placebo.

Panel a przedstawia wyniki zarejestrowane dla koncentracji.
Wyższe wyniki skupienia były zgłaszane przez profesjonalnych sportowców po suplementacji kofeiną w porównaniu do placebo;

Panel b przedstawia wyniki dla wigoru. Wyniki witalności były znacznie wyższe po suplementacji kofeiną u zawodowych sportowców w porównaniu do osób trenujących rekreacyjnie. Ponadto, profesjonaliści wykazywali wyższe wyniki wigoru po suplementacji kofeiną w porównaniu do placebo;

Panel c pokazuje wyniki zarejestrowane dla subiektywnej skali witalności (SVS). Zawodowi sportowcy wykazali większe wartości SVS po suplementacji kofeiną w porównaniu z placebo.

  • Wykryto znaczące różnice u profesjonalnych sportowców, gdy kofeinę porównywano z placebo. 
  • Wykryto znaczące różnice po suplementacji kofeiny u profesjonalnych sportowców w porównaniu do osób trenujących rekreacyjnie.

DYSKUSJA:

Efekt ergogeniczny kofeiny na zmienne związane ze stanem nastroju był zależny od poziomu wytrenowania sportowca.

Profesjonalni sportowcy zgłosili wyższe poziomy koncentracji po spożyciu kofeiny w porównaniu z placebo. Podobnie w przypadku pomiarów wigoru oraz wyników subiektywnej skali witalności (SVS). W każdym z tych pomiarów, wyższy efekt zaobserwowano u zawodowych sportowców.

Zgodnie z wcześniejszymi badaniami, również to badanie wykazało, że suplementacja kofeiną powoduje wzrost mocy maksymalnej i średniej. Efekt ten nie był uwarunkowany poziomem wytrenowania sportowca – u wszystkich badanych zaobserwowano wzrost mocy.

Zaobserwowano także, iż spożycie kofeiny doprowadziło do krótszego czasu potrzebnego do osiągnięcia mocy szczytowej w obu grupach (czas skrócił się o 9,9% u profesjonalnych sportowców i o 22,5% u trenujących rekreacyjnie).

Badania wykazały, że dawki kofeiny wynoszące 3–6 mg/kg powodują poprawę wydolności i zmniejszenie subiektywnego odczucia zmęczenia (RPE) w zestawach ćwiczeń oporowych z obciążeniami submaksymalnymi oraz testach kondycji fizycznej u koszykarzy.

Ponadto kofeina wydaje się modyfikować zależność między obciążeniem a RPE, zmniejszając RPE dla danego obciążenia. Dlatego niektóre z ergogenicznych efektów stosowania kofeiny  mogą mieć miejsce poprzez osłabienie uczucia zmęczenia wywołanego wysiłkiem.

Ponieważ adenozyna zwiększa odczuwanie bólu i zmęczenia, podczas gdy zmniejsza pobudzenie, suplementacja kofeiną poprzez wpływ na adenozynę może mieć pozytywny wpływ na stan nastroju. W niniejszym badaniu uczucie zmęczenia znacznie zmniejszyło się w obu grupach sportowców, gdy przyjmowali kofeinę jako suplement przed wykonaniem zadania o maksymalnej intensywności. Sugeruje to, iż wpływ kofeiny na wzrost koncentracji i wigoru oraz zmniejszenie uczucia zmęczenia u profesjonalnych bokserów pozwala na adaptację do odpowiedniego stanu, w celu stawienia czoła działaniom o maksymalnej intensywności. 

W kwestii parametrów przygnębienia, zawartego w kwestionariuszu POMS, zawodowi bokserzy osiągali większą redukcję objawów w porównaniu ze sportowcami rekreacyjnymi. Mimo, iż wiele badań wykazuje, że uprawianie sportu poprawia nastrój (zmniejsza ryzyko depresji), to nie można tego przypisać wszystkim dyscyplinom sportowym. Dwa przeglądy literatury wykazały, że zawodnicy stosujący metody sportowe, które mogą powodować wstrząśnienie mózgu (np. boks) wykazali wysoką częstotliwość występowania przygnębienia. Powtarzające się epizody wstrząśnienia mózgu po uderzeniu, mogą powodować objawy depresyjne. Badania wykazały znaczny wzrost objawów (~ 20%) u sportowców, którzy doznali wstrząśnienia mózgu. Może to oznaczać, że wykryte tutaj różnice między grupami były powiązane z cechami niektórych dyscyplin sportowych, uprawianych przez sportowców wyczynowych (tj.boks). W przyszłych badaniach naukowcy powinni analizy przeprowadzać na sportowcach z szerszego zakresu dyscyplin sportowych. Umożliwiłoby to badaczom analizę potencjalnych mechanizmów leżących u podstaw depresji, a także poszerzenie naszej wiedzy na temat zaburzeń psychicznych związanych z wstrząśnieniem mózgu.

NIEPRAWIDŁOWOŚCI:

Niestety w tym badaniu naukowcy nie byli w stanie kontrolować tolerancji kofeiny u poszczególnych osób, ponieważ średnie spożycie kofeiny przez uczestnika nie zostało zarejestrowane. Dlatego przyzwyczajenie się do kofeiny mogło być potencjalnie mylącą zmienną w naszym badaniu i powinno być kontrolowane w przyszłych badaniach mających na celu porównanie ergogenicznego działania kofeiny między różnymi populacjami.

Chociaż każdemu uczestnikowi przekazano zestaw wytycznych żywieniowych, aby zapewnić podobne proporcje spożytych makroskładników, indywidualna zgodność dietetyczna nie została oceniona. Tak więc istnieje potrzeba kontroli tej zmiennej w przyszłych badaniach, aby w pełni wykluczyć potencjalne interakcje między suplementacją a czynnikami odżywczymi.

Ostatecznie, kryteria rekrutacji związane z parametrami siły (tj. wyciskanie na 1RM powyżej masy ciała i 1RM 1,5 raza masy ciała przy pełnym przysiadzie) zastosowano tylko w grupie z osobami trenującymi rekreacyjnie. Dlatego nie można w pełni odrzucić, że stwierdzone różnice między grupami dla mocy szczytowej i średniej wynikały z potencjalnych różnic siły między grupami eksperymentalnymi. Zaleca się, aby przyszłe badania kontrolowały tę zmienną.

WNIOSKI:

Suplementacja 6 mg/kg kofeiną miała ergogenny wpływ na wydolność beztlenową, poprawiając średnią moc, moc maksymalną i czas potrzebny do osiągnięcia mocy maksymalnej u sportowców profesjonalnych i trenujących rekreacyjnie. Ta poprawa nastąpiła bez jednoczesnego wzrostu RPE. Ponadto suplementacja kofeiną doprowadziła do znacznej poprawy czynników przyczyniających się do poprawy nastroju, takich jak napięcie, wigor i percepcja witalności, ale tylko u zawodowców.

Aby móc uogólnić nasze wnioski na populacje sportowców różnych dyscyplin, potrzebne są dalsze badania mające na celu porównanie ergogenicznego działania kofeiny na trenujących rekreacyjnie osób i profesjonalistów z różnych dyscyplin sportowych.

Źródła:

Jodra, P., Lago-Rodríguez, A., Sánchez-Oliver, A.J. et al. Effects of caffeine supplementation on physical performance and mood dimensions in elite and trained-recreational athletes. J Int Soc Sports Nutr17, 2 (2020). https://doi.org/10.1186/s12970-019-0332-5

Przykładowe badania potwierdzające poprawę wyników sportowych przy zastosowaniu kofeiny:

1. The Influence of Caffeine Expectancies on Sport, Exercise, and Cognitive Performance

2. Caffeine and Exercise: What Next?

3. Exercise and Sport Performance with Low Doses of Caffeine

4. Caffeine and exercise: metabolism, endurance and performance.

Diana Wiśniewska

Od wielu lat interesuje mnie szeroko pojęta aktywność fizyczna. W przeszłości był to taniec współczesny, następnie jazda konna, aż w końcu trafiłam na siłownię. Wtedy narodziła się pasja do treningu siłowego. Obecnie jestem trenerem personalnym. Ukończyłam wiele szkoleń z zakresu dietetyki jak i treningu. W Wielkiej Brytanii ukończyłam rok zerowy na kierunku „Health and Life Sciences” na Coventry University, a obecnie jestem studentką Wychowania Fizycznego na Akademii Wychowania Fizycznego w Krakowie. Sport stał się dla mnie wspaniałą drogą, na której każdego dnia realizuję się zarówno fizycznie jak i intelektualnie.

Dodaj komentarz