Koffein und Hypoxie während des Trainings bei Männern und Frauen (HypoCaff)

Infolge der Modernisierung des Transportwesens und der Entwicklung des Tourismus besuchen immer mehr Menschen hochgelegene Reiseziele zu Arbeits- und Freizeitzwecken. Es ist bekannt, dass die resultierende (hypobare) Hypoxie die Belastungsfähigkeit aufgrund einer Verringerung der maximalen Sauerstoffaufnahme, die durch einen niedrigeren Sauerstoffdruck in der gesamten Sauerstoffkaskade induziert wird, verringert. Mehrere hochgelegene Destinationen empfehlen ihren Besuchern, den Koffeinkonsum während ihres Aufenthalts zu reduzieren oder ganz zu vermeiden. Diese Empfehlung basiert häufig auf der harntreibenden Wirkung von Koffein, da der erhöhte Flüssigkeitsverlust durch den Urin die Austrocknung verstärken und möglicherweise zu einem Gefühl der akuten Bergkrankheit beitragen könnte. Derzeit gibt es jedoch keine wissenschaftlichen Beweise, um diese Empfehlung zu untermauern. Tatsächlich ist Koffein als besonders wirksames Stimulans bekannt, um die Trainingsleistung auf Meereshöhe zu verbessern. Koffein könnte daher Bergsteigern helfen, die sich bei Expeditionen in der Höhe relativ intensiv körperlich betätigen. Es wird angenommen, dass die Mechanismen, die den ergogenen Wirkungen von Koffein zugrunde liegen, zentral und peripher entstehen. Von besonderem Interesse ist das Potenzial von Koffein, die Belüftung bei submaximalen und maximalen Trainingsintensitäten zu erhöhen. In einer Umgebung in großer Höhe könnte dies dazu beitragen, die durch körperliche Betätigung und Hypoxie induzierte Hypoxämie auszugleichen und dadurch die körperliche Leistungsfähigkeit zu verbessern.

Einige Studien haben tatsächlich Beweise für die Vorstellung geliefert, dass Koffein die körperliche Leistungsfähigkeit bei Hypoxie verbessern könnte. Koffeindosen von 4,0–6,0 mg/kg Körpermasse wurden in (simulierten und terrestrischen) Höhenumgebungen, die 2000–4300 m entsprechen, bewertet. In jedem Fall schien es, dass die Trainingsleistung und/oder die Kapazität in der Höhe tatsächlich durch die Einnahme von Koffein verbessert werden konnte. Es sind jedoch weitere mechanistische Arbeiten erforderlich, insbesondere bei der Bewertung der physiologischen Wirkungen von Koffein, die über die Ergebnisse der typischen Trainingsleistung (Zeitfahren) und der Trainingskapazität (Spitzenleistung, maximale Sauerstoffaufnahme) hinausgehen. Ein verbessertes ganzheitliches Verständnis der Atemwegs-, Herz-Kreislauf-, Muskel- und Stoffwechselreaktionen auf Bewegung, Koffein und Hypoxie ist notwendig, um zu verstehen, ob die Einnahme von Koffein in der Höhe ratsam ist.

Sportwissenschaftliche Forschung wird größtenteils an männlichen Teilnehmern durchgeführt, und es wird davon ausgegangen, dass die Ergebnisse dieser Studien auch für die weibliche Bevölkerung gelten. Angesichts der bekannten geschlechtsspezifischen Unterschiede in der Körperzusammensetzung, den Hormonen und anderen physiologischen Faktoren sind diese Annahmen jedoch möglicherweise nicht angemessen. Daher ist es wichtig, Forschung an Frauen durchzuführen, damit frauenspezifische Empfehlungen auf Sportler und die allgemeine Bevölkerung angewendet werden können.

Da dies wichtige Überlegungen sind, besteht das Ziel dieses Projekts darin, die Wirkungen einer Koffeinergänzung auf körperliche Betätigung bei Hypoxie zu untersuchen und festzustellen, ob diese Wirkungen durch Geschlechtsunterschiede beeinflusst werden.

24 gesunde erwachsene Teilnehmer (12 männlich, 12 weiblich) werden rekrutiert, um an dem Projekt teilzunehmen. Eine vorläufige Testsitzung wird verwendet, um die maximale Sauerstoffaufnahme der Teilnehmer an Normoxie zu bestimmen und sie mit dem Hauptversuchsprotokoll vertraut zu machen. Bei einem zweiten vorläufigen Laborbesuch wird der Ruheumsatz der Teilnehmer gemessen.

Die Hauptphase des Experiments wird eine randomisierte Crossover-Studie mit vier Versuchen sein; Normoxie (Umgebung) vs. Hypoxie (Anteil des eingeatmeten Sauerstoffs = 0,13) und Placebo (20 g Maltodextrin) vs. Koffein (20 g Maltodextrin + 6 mg/kg Körpermasse Koffein). Die Teilnehmer vermeiden Koffein, Alkohol und intensive körperliche Betätigung für 24 Stunden vor jedem Laborbesuch. Sie werden auch ihre Ernährung für 24 Stunden vor jedem Hauptversuch replizieren. Jeder Hauptversuch umfasst eine 20-minütige Fahrradperiode mit moderater Intensität, unmittelbar gefolgt von einem inkrementellen Belastungstest bis zur Erschöpfung. Die Teilnehmer werden gegenüber den Umgebungsbedingungen und dem Inhalt des Testgetränks geblendet. Ergebnismessungen umfassen Gasaustauschvariablen, Blutzucker-/Laktatkonzentration, Muskel- und Gehirnoxygenierung, Blutsauerstoffsättigung, Herzfrequenz und Bewertung der wahrgenommenen Anstrengung. Diese Messungen bieten einen ganzheitlichen Überblick über die breite physiologische Reaktion auf körperliche Betätigung, Hypoxie und Koffein.