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Coffein

Fitmacher für Hirn und Herz

16.09.2014
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Von Ulrike Becker / Ein Kaffee zum Frühstück, eine Cola unterwegs und ein Espresso nach dem Abendessen – coffein­haltige Getränke gehören zum Alltag der Deutschen. Während früher Wissenschaftler vor Gesundheitsgefahren warnten, ist Coffein heute weitgehend rehabilitiert und wird mittlerweile sogar als Herzschutz angepriesen. Allerdings gilt auch hier: Nutzen und Risiken müssen differenziert betrachtet werden.

Coffein lässt sich in den Blättern, Früchten und Samen von über 60 Pflanzen nachweisen. Das meiste Coffein liefert die Kaffeebohne, gefolgt von den Blättern der Teepflanze. Kakaobohnen, Guaranasamen und Mateblätter sind weitere Coffeinquellen, die vor allem in Südamerika eine Rolle spielen. Ursprünglich diente die afrikanische Kolanuss als Zutat für coffeinhaltige Limonaden; ihr Coffeingehalt liegt deutlich über dem von Kaffee. Heute verwenden die Hersteller für Erfrischungsgetränke wie Cola oder Energy-Drinks chemisch synthetisiertes Coffein oder nutzen die natürliche Substanz, die bei der Entcoffeinierung von Kaffee anfällt.

Hauptquelle Kaffee

Die Deutschen sind Kaffeeliebhaber: Im Schnitt trinkt jeder hierzulande etwa 4 Tassen beziehungsweise rund 0,4 Liter am Tag, Männer etwas mehr als Frauen. Kaffee ist das Lebensmittel mit dem höchsten Coffeingehalt. Eine kleine Tasse mit 125 Millilitern Kaffee enthält 50 bis 130 Milligramm Coffein, eine Tasse Schwarztee dagegen etwa 20 bis 50 Milligramm. Die Angaben zu den durchschnittlichen Coffeinmengen schwanken erheblich, da der Gehalt von der Sorte, der Zubereitungsart und der Größe der Teeblätter beziehungsweise bei Kaffeepulver von der Röstung abhängt.

Die meisten Menschen konsumieren coffeinhaltige Getränke als Wachmacher. Denn je nach Coffeinkonzentration vertreibt die Substanz Müdigkeit, steigert Aufmerksamkeit und Konzentrationsfähigkeit und hellt die Stimmung auf. Sportler setzen Coffein auch gezielt zur Leistungssteigerung ein. In Kaffee liegt Coffein gebunden an Chlorogensäure vor, einem Ester der Kaffeesäure. Diese Bindung löst sich im Magen schnell und die Resorption erfolgt in Magen und Zwölffingerdarm nahezu vollständig. Die maximale Blutkonzentration ist 20 bis 60 Minuten nach dem Kaffeegenuss erreicht; die erwünschte Wirkung macht sich jedoch schon vorher bemerkbar. Im Tee und anderen Pflanzen ist Coffein an Gerbstoffe gebunden, aus denen der Körper es deutlich langsamer freisetzt. Coffein wird zu 95 Prozent in der Leber verstoffwechselt und nur zu 3 bis 5 Prozent unverändert mit dem Urin ausgeschieden. Die Halbwertszeit im Stoffwechsel variiert je nach genetischer Veranlagung zwischen drei bis neun Stunden. Entwarnung gibt es für Gichtpatienten: Anders als früher angenommen, wird Coffein nicht zu Harnsäure abgebaut.

Unterbindet Kaskade

Coffein ist ein Purin-Alkaloid aus der Gruppe der Xanthine, genauer ein Trimethylxanthin. Experten gehen davon aus, dass die Zufuhr von 50 bis 200 Milligramm Coffein in erster Linie auf das zentrale Nervensystem (ZNS) wirkt. Das Alkaloid passiert nahezu ungehindert die Blut-Hirn-Schranke und entfaltet seine Wirkung über verschiedene Mechanismen, unter anderem wirkt es als Adenosin-Antagonist. Aufgabe des Adenosins ist es, das Gehirn vor Überanstrengung zu schützen – es signa­lisiert Müdigkeit und reguliert das Schlafbedürfnis. Coffein blockiert die Adenosin-Rezeptoren, sodass das Gehirn keine Müdigkeitssignale erhält; stattdessen steigen Wachheit und Konzentrationsfähigkeit.

Experten vermuten, die Blockade der Adenosin-Rezeptoren sei auch dafür verantwortlich, dass sich die Blutgefäße im Gehirn zusammenziehen. Diese Hypothese würde zudem erklären, weshalb Coffein Migräne und Kopfschmerzen lindert. In der Peripherie erweitert das Purin dagegen die Blutgefäße. Außerdem führt es zu einer stärkeren Herzkontraktion, erhöhtem Pulsschlag und einer Erweiterung der Bronchien.

Zu viel schadet

Coffein wirkt individuell sehr unterschiedlich. Während manche Menschen schon nicht mehr in den Schlaf finden, wenn sie am späten Nachmittag Kaffee trinken, können andere zu später Stunde unbekümmert noch einen Espresso oder Cola genießen. Bei Menschen, die sehr übermüdet sind oder nur gelegentlich coffeinhaltige Getränke konsumieren, treten erwünschte wie unerwünschte Wirkungen offenbar stärker auf.

Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung empfiehlt Erwachsenen, täglich maximal 350 Milligramm Coffein aufzunehmen. Das sind etwa vier Tassen Kaffee (siehe Tabelle). Bei größeren Mengen machen sich Herzklopfen, psychomotorische Unruhe und Nervosität bemerkbar. Oft kommen Magen-Darmprobleme und Schlafstörungen hinzu.

Die meisten Kaffeetrinker gewöhnen sich allerdings an die regelmäßige Coffeinzufuhr. Tatsächlich bildet der Körper zur Kompensation der blockierten Adenosin-Rezeptoren weitere Andockstellen aus, was die Wirkung des Coffeins abschwächt. Vergiftungs­erscheinungen wie Herzrasen, Zitteranfälle, Hör- und Sehstörungen oder Kurzatmigkeit sind erst ab einer Dosis von circa 1,5 Gramm zu erwarten, was etwa 15 Tassen Kaffee entspricht; eine Dosis von etwa 10 Gramm Coffein gilt für Erwachsene als tödlich.

Getränke Coffeingehalt (mg/100 ml)
Kaffee
Entcoffeiniert 2
Instant 39
Filterkaffee 55
Espresso 133
Tee
Grün 19
Schwarz 20
Mate 32
Cola 10
Energy-Drink Red Bull® 32

Quelle: Wenzel M: Koffeinhaltige Lebensmittel. Hochschule Weihenstephan-Triesdorf, www.stmelf.bayern.de

Gut oder schlecht fürs Herz?

Die meisten Studien, die sich mit den gesundheitlichen Wirkungen von Coffein beschäftigen, basieren auf dem Kaffeekonsum. Seine Wirkungen auf Herz und Blutgefäße haben Wissenschaftler lange kontrovers diskutiert. In einer großen Meta-Analyse aus dem Jahr 2009 nahmen US-amerikanische Mediziner 21 unabhängige Studien zu den Zusammenhängen zwischen Kaffeekonsum und seinen Wirkungen auf das Herz unter die Lupe. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass Kaffeekonsum das Risiko für koronare Herzkrankheit nicht erhöht. Im Gegenteil: Der regelmäßige Genuss von vier bis sechs Tassen Kaffee pro Tag reduzierte sogar das Erkran­kungs­risiko, bei Frauen deutlicher als bei Männern. Zu bedenken ist hier allerdings, dass eine amerikanische Tasse Kaffee deutlich weniger Coffein enthält als in Deutschland üblich.

Daher sind diese Ergebnisse nicht direkt auf Deutschland oder andere europäische Länder übertragbar und negative Auswirkungen einer höheren Coffeinaufnahme lassen sich nicht ausschließen. Zudem ist der Lebensstil derjenigen, die sehr viel Kaffee trinken, oft ziemlich ungesund, viele sind Raucher, körperlich kaum aktiv, essen sehr fettreich und trinken zu viel Alkohol. Darüber hinaus gibt es Menschen, die aufgrund einer genetischen Abweichung Coffein extrem langsam verstoffwechseln. Bei ihnen steigt das Risiko für einen Herz­infarkt schon ab drei Tassen Kaffee täglich.

Abhängig von der Zubereitungsart scheint Kaffee den Cholesterolspiegel zu beeinflussen. So dokumentiert eine weitere Meta-Analyse einen Anstieg des Gesamt- sowie LDL-Cholesterols beim täglichen Konsum von etwa sechs Tassen ungefiltertem, aufgekochtem Kaffee, wie beispielsweise French-Press Kaffee (Presskaffee). Vor allem bei Menschen mit einer bestehenden Hyperlipidämie zeigt sich dieser Effekt. Wissenschaftler schreiben den Einfluss auf den Cholesterolspiegel aber nicht dem Coffein zu, sondern den Diterpenen Cafestol und Kahweol. Beim Aufkochen lösen sich diese Substanzen aus dem Kaffeepulver. Zudem bleibt das Kaffeepulver bei dieser Zubereitungsart länger in Kontakt mit dem Aufbrühwasser als bei der Zubereitung als Filterkaffee, bei der ein Teil der Diterpene auch im Papierfilter hängen bleibt. Menschen mit erhöhtem Cholesterolspiegel sollten daher am besten klassischen Filterkaffee trinken.

Kurzfristig steigt durch Coffein der Blutdruck an. Das schadet möglicherweise Menschen mit geschädigten Gefäßen. Besonders empfindlich reagieren Kinder und diejenigen Erwachsenen, die sonst wenig Coffeinhaltiges konsumieren. Bei regelmäßigen Kaffeetrinkern zeigen sich dagegen keine langfristigen Effekte auf den Blutdruck.

Schutz vor Diabetes?

Ganz aktuell nutzten deutsche Wissenschaftler den Datenpool von fast 43 000 Teilnehmern der großen europäischen EPIC-Studie (European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition), um nach gesundheitsförderlichen oder -schädlichen Wirkungen von Kaffee zu fahnden. Auch ihre Analyse ergab keinerlei gesundheitliches Risiko oder Bedenken aufgrund des Kaffeekonsums. Vielmehr verringerte sich das Risiko für Typ-2-Diabetes sowohl durch den Konsum von coffeinhaltigem als auch von entcoffeiniertem Kaffee. Als Erklärungsansatz vermuten die Wissenschaftler zum einen, dass Kaffeetrinker weniger gesüßte Getränke aufnehmen als Nicht-Kaffeetrinker. Zum anderen könnte die Chlorogensäure aus Kaffee für die güns­tigen Effekte auf den Insulin- und Blutzuckerspiegel verantwortlich sein. Diese Verbindung ist offenbar in der Lage, Blutzuckerspitzen zu kappen und starken Schwankungen des Blutzucker­spiegels entgegenzuwirken.

Generell ist bei den meisten Studien zu Nutzen und Risiken des Kaffees unklar, welcher Inhaltsstoff für den beobachteten Effekt verantwortlich ist. Kaffee enthält neben Coffein (1 bis 2,5 Prozent) und Chlorogensäure (2,5 Prozent) zahlreiche weitere sekundäre Pflanzenstoffe. Außerdem ist Kaffee ein ganz wesentlicher Lieferant von Antioxidanzien. Mehr als 60 Prozent der täglich aufgenommenen Antioxidanzien stammen laut einer norwegischen Studie aus Kaffee. Sie sind vermutlich nicht nur daran beteiligt, das Risiko für Herzerkrankungen zu senken, sondern auch für andere entzündliche Erkrankungen. Zu den antioxidativen Wirkstoffen zählen neben Coffein Polyphenole wie die Chlorogensäure ebenso flüchtige Aromastoffe und Verbindungen wie Thiazole, Imidazole oder Pyrazine.

Mythos Flüssigkeitsräuber

Kaffee trägt zusammen mit Tee erheblich zur täglichen Flüssigkeitszufuhr bei. Aufgrund der diuretischen, also harntreibenden Wirkung von Coffein galt Kaffee dennoch lange Zeit als Flüssigkeitsräuber. Heute ist bekannt, dass der Körper große Schwankungen bei der Flüssigkeitszufuhr ausgleichen kann. Coffein steigert zwar die Durchblutung der Nieren und stimuliert kurzfristig die Harnproduktion. Gleichzeitig hemmt es aber die Rückresorption von Natrium in den Nieren, sodass der Körper Wasser und Natrium aus dem Extra­zellulär­raum ausscheidet. Das Wasser in den Zellen, das für den Zellstoffwechsel bedeutsamer ist, bleibt unbeeinflusst – vorausgesetzt, dass die Flüssigkeitsbilanz innerhalb von 24 Stunden stimmt. Wer durch starkes Schwitzen, Erbrechen oder Durchfall zu viel Flüssigkeit verliert, vergrößert durch Kaffee das Flüssigkeitsdefizit noch, denn dann führt der Kaffee dazu, dass auch intrazelluläres Wasser ausgeschieden wird. Bei Menschen, die regelmäßig Kaffee trinken, nimmt die diuretische Wirkung meist deutlich ab, doch es gibt auch hier große individuelle Unterschiede. Wer sehr viel Sport treibt oder eher zu wenig trinkt, sollte Kaffee oder Schwarztee besser nicht zur täglichen Trinkmenge zählen.

Coffein aktiviert nicht nur die Zellen in den Nieren, sondern auch die Nervenzellen in der Großhirnrinde. Forschungen deuten darauf hin, dass dieser Effekt dazu beitragen könnte, Morbus Parkinson und Morbus Alzheimer vorzubeugen sowie im Alter die kognitiven Fähigkeiten länger aufrecht zu erhalten. Ganz aktuelle Studienergebnisse sprechen dafür, dass Coffein auch das Langzeitgedächtnis verbessert. Die Forscher vermuten, dass dafür nicht nur das Coffein verantwortlich ist, sondern auch die zu den sekundären Pflanzenstoffen zählenden Flavonoide.

Risikofaktor Coffein

Schwangere sollten mit Getränken täglich maximal 300 Milligramm Coffein zu sich nehmen. Denn während dieser besonderen Zeit bauen die Frauen Coffein deutlich langsamer ab, und das Alkaloid gelangt ungehindert in die Plazenta. Schon mehr als 300 Milligramm am Tag können das Wachstum des Babys verzögern und sein Geburts­gewicht verringern. Ob ein Zusammenhang zwischen erhöhtem Coffeinkonsum und dem Risiko für Fehlgeburten und Entwicklungsstörungen des Ungeborenen besteht, ist nicht abschließend geklärt. Auch in der Muttermilch findet sich Coffein wieder. Da Neugeborene Coffein sehr verzögert abbauen, sollten Stillende nur etwa zwei Tassen Kaffee beziehungsweise 200 Milligramm Coffein pro Tag aufnehmen.

Einige Studien weisen darauf hin, dass Coffein die Calciumausscheidung fördert. Die Verluste scheinen jedoch nur gering, sodass Kaffee beziehungsweise Coffeinhaltiges die Knochendichte langfristig nicht negativ beeinflusst und das Risiko für Osteoporose nicht erhöht.

Energy-Drinks

In einer großen europaweiten Befragung von 52 000 Menschen gab jeder dritte Erwachsene an, Energy-Drinks zu konsumieren, besonders beliebt waren diese Getränke bei den 10- bis 19-Jäh­rigen. Der Gesetzgeber hat den zuläs­sigen Coffeingehalt auf maximal 320 Milligramm Coffein pro Liter festgelegt und jede Dose muss die Aufschrift »erhöhter Coffeingehalt« tragen. Wer mehrere Energy-Drinks hintereinander konsumiert, führt sich schnell zu viel Coffein zu, insbesondere für Kinder ist die Gefahr einer Überdosierung groß. Bedenklich ist, dass jeder Zweite coffeinhaltige Limos zusammen mit Alkohol trinkt. Das putscht auf und steigert deutlich die Risikobereitschaft. In Einzelfällen kam es zu einem Kreislaufkollaps.

Noch erheblich mehr Coffein steckt in den sogenannten Energy-Shots, die in kleinen Verzehrsmengen von etwa 25 bis 75 Millilitern angeboten werden. Shots dürfen 1240 Milligramm Coffein pro Liter enthalten, da sie lebensmittelrechtlich als Nahrungsergänzungsmittel gelten. Auf der Verpackung muss eine Verzehrsempfehlung für die Tagesration stehen, doch wer sie ignoriert, nimmt schnell bedenkliche Coffeinmengen auf. Cola und Energy-Drinks sollten wegen ihres hohen Zuckeranteils und einer ganzen Palette an Zusatzstoffen ohnehin besser die Ausnahme bleiben, das gilt auch für die kalorienreduzierten Varianten.

In Maßen genießen

Coffeinhaltige Getränke spielen auch in vielen anderen Kulturen traditionell eine Rolle als Wachmacher. Vielfach werden sie als Gelegenheit genutzt, eine Pause zu machen oder sich in geselliger Runde zusammenzusetzen. Aufgrund der beschriebenen positiven Wirkungen auf Herz, Diabetesrisiko und Hirn spricht nichts gegen den moderaten Genuss von bis zu vier Tassen Kaffee oder 350 Milligramm Coffein täglich. Wegen seiner gesundheits­förderlichen Effekte muss aber niemand zum Kaffetrinker werden. Diese lassen sich auch mit einer vollwertigen Ernährung erzielen. /