Ob im Kaffee oder im Tee: Wie wirkt Koffein?

Koffein ist eine natürlich in Pflanzen vorkommende chemische Verbindung (Alkaloid) – und die weltweit beliebteste psychoaktive Substanz. Als psychoaktiv werden Stoffe bezeichnet, die das zentrale Nervensystem beeinflussen.

Koffein kann kognitive Funktionen wie die Aufmerksamkeit und Konzentration verbessern, aber auch die körperliche Leistungsfähigkeit steigern. Es kommt in mehr als 60 verschiedenen Pflanzenarten vor und findet sich dort in verschiedenen Pflanzenteilen wie Blättern, Bohnen und Früchten.

Die bekanntesten Koffeinlieferanten sind Kaffee- und Kakaobohnen, Teeblätter, Guarana-Beeren und Kolanüsse. Sie enthalten Koffein in unterschiedlichen Konzentrationen. Der Koffeingehalt von Kakao ist zum Beispiel deutlich geringer als der von Kaffee- und Teepflanzen.

Neben dem natürlichen Vorkommen kann Koffein auch synthetisch, also künstlich, im Labor hergestellt und Lebensmitteln oder Nahrungsergänzungsmitteln zugesetzt werden. Zwischen natürlichem und synthetischem Koffein besteht im Wesentlichen kein molekularer Unterschied.

Nach der Aufnahme bindet sich ein Teil des Koffeins an bestimmte Eiweiße im Blutplasma. Die übrigen Koffeinmoleküle verteilen sich rasch und weitreichend auf die verschiedenen Körpergewebe und -organe.

Koffein lässt sich nach dem Konsum überall im Körper nachweisen, wobei die Koffeinmoleküle auch die Blut-Hirn-Schranke überwinden.

Der wichtigste Wirkmechanismus von Koffein ist die Blockade der sogenannten Adenosin-Rezeptoren, vorwiegend der Rezeptoren für die Adenosin-Formen A1- und A2A. Die A1- und A2A-Rezeptoren befinden sich hauptsächlich im Gehirn und im zentralen Nervensystem.

Die Bindung von Adenosin an die Rezeptoren fördert die Müdigkeit. Koffein ähnelt dem Adenosin in seiner chemischen Struktur. Nervenzellen können daher nicht zwischen Adenosin und Koffein unterscheiden. So fungiert Koffein als Gegenspieler (Antagonist) von Adenosin.

Wenn anstelle von Adenosin nun Koffein an die Rezeptoren bindet, wird die durch Adenosin ausgelöste Stimulation der Rezeptoren unterbunden. Dies führt zu einer vorübergehenden Linderung der Müdigkeit. Aus diesem Grund fühlen wir uns nach dem Konsum von Koffein wacher.

Neben seiner stimulierenden Wirkung auf das zentrale Nervensystem hat Koffein auch verschiedene Effekte auf Gewebe und Organe außerhalb von Gehirn und Rückenmark. So erhöht es beispielsweise die Herzfrequenz. Zudem führt es zu einer Gefäßverengung und damit zu einem Anstieg des Blutdrucks.

Darüber hinaus wirkt Koffein auf die Muskulatur der Bronchiolen, der feinen Verzweigungen der Bronchien in der Lunge. Dadurch erweitern sich die Atemwege. Was die Muskulatur des Bewegungsapparats betrifft, so steigert Koffein die Kontraktionskraft der Muskeln, indem es die Freisetzung von Calciumionen erhöht.

All diese Effekte zusammen können die körperliche und sportliche Leistungsfähigkeit verbessern. Menschen mit Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems sollten jedoch vorsichtig mit Koffein umgehen und sich bei ihrem Arzt oder ihrer Ärztin darüber informieren, ob Koffein für sie bedenklich sein kann.

Die Reaktion auf Koffein ist von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich. Zunächst einmal hat jeder Mensch eine genetische Veranlagung, die ihn individuell auf Koffein reagieren lässt. Die Adenosin-Rezeptoren spielen eine entscheidende Rolle bei der individuellen Empfindlichkeit gegenüber Koffein.

Das Gen ADORA2A kodiert die A2A-Rezeptoren. Individuelle Varianten des Gens können dazu führen, dass Menschen unterschiedlich auf die gleiche Koffeindosis reagieren. Ein weiteres Gen ist für die Aktivität des CYP1A2-Enzyms verantwortlich. Dieses spielt eine wichtige Rolle dabei, wie der Körper Koffein verstoffwechselt.

Auch das CYP1A2-Gen kann von Mensch zu Mensch variieren. Neben der genetischen Veranlagung wird die Wirkung von Koffein durch eine Vielzahl externer Faktoren beeinflusst, darunter: Alter, Lebensstil, körperliche Merkmale wie Gewicht oder Zustand der Leber, eine Schwangerschaft sowie die Einnahme von Medikamenten.

So individuell die Wirkung von Koffein allgemein ist, so unterschiedlich kann auch die Zeitspanne sein, die es braucht, bis eine Wirkung eintritt. Deshalb lässt sich nur ein Durchschnittswert angeben.

Da Koffein bei oraler Einnahme – sei es durch Kaffee, Energydrinks oder in Tablettenform – schnell und vollständig vom Körper aufgenommen wird, kann die anregende Wirkung entsprechend schnell einsetzen. 15 bis 30 Minuten nach dem Konsum ist meist ein Effekt zu spüren.

Koffein wird in der Leber abgebaut, wobei die Geschwindigkeit stark variiert. Die Halbwertszeit, also die Zeitspanne, nach der die Hälfte des Koffeins abgebaut ist, liegt bei zwei bis zwölf Stunden. Bei gesunden Erwachsenen beträgt die durchschnittliche Halbwertszeit von Koffein 4 bis 5 Stunden.

Die Unterschiede sind einerseits auf genetische Variationen zurückzuführen. Andererseits spielen noch weitere körperliche und umweltbedingte Faktoren eine Rolle. So erhöht Rauchen beispielsweise die Geschwindigkeit des Koffeinstoffwechsels und verkürzt die Wirkungszeit von Koffein erheblich.

Die Zeit, die der Körper benötigt, um Koffein abzubauen, sodass es keine Wirkung mehr entfalten kann, fällt wie beschrieben unterschiedlich aus. Das erklärt auch, warum manche Menschen nach einer Tasse Kaffee am Nachmittag abends gut einschlafen können, während dies bei anderen nicht der Fall ist.

Koffein kann außer der Einschlafzeit auch die Schlafqualität und -dauer beeinträchtigen – wie sehr, hängt von der Dosis und dem Zeitpunkt des Konsums ab. Je näher an der Schlafenszeit große Mengen Koffein konsumiert werden, desto mehr kann die Schlafdauer und -qualität sinken.

Bei guter Verträglichkeit kann eine Koffeindosis von bis zu 100 Milligramm – das entspricht etwa dem Inhalt einer großen Tasse Kaffee – noch bis zu vier Stunden vor dem Schlafengehen ohne negative Folgen konsumiert werden. Höhere Dosierungen können jedoch selbst bei Menschen, die an Koffein gewöhnt sind, zu Problemen führen.

Koffein stellt in „normalen“ Mengen für gesunde Erwachsene kein Problem dar. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hält eine Einzeldosis von drei Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht für unbedenklich.

Umgerechnet auf einen 70 Kilogramm schweren Menschen entspricht das 210 Milligramm an Koffein. Zur Veranschaulichung: Eine Tasse Kaffee enthält ungefähr 80-90 Milligramm Koffein.

Was die über den Tag verteilte Gesamtzufuhr betrifft, so stuft die EFSA bis zu 400 Milligramm als sicher ein. Hierbei handelt es sich um Richtwerte. Wenn Sie merken, dass Ihnen schon weniger Koffein nicht gut bekommt, sollten Sie auch weniger zu sich nehmen.

Es ist anerkannt, dass regelmäßiger Koffeinkonsum zu einer Toleranz führen kann. Dann treten bei gleichem Konsum gewohnte Effekte schwächer oder gar nicht mehr auf. Der plötzliche Verzicht nach regelmäßigem Konsum kann zudem Entzugssymptome wie Kopfschmerzen, Müdigkeit oder geringe Aufmerksamkeit auslösen.

Nach den gängigen Suchtkriterien wird Koffein dennoch nicht als Suchtmittel eingestuft, da es nicht den typischen Wirkmechanismen anderer Suchtstoffe entspricht. Das ist eine eher technische Entscheidung – aber verglichen mit Substanzen wie Alkohol oder Opioiden gilt Koffein als deutlich weniger problematisch.

Hohe Einzeldosen von Koffein können zu Nervosität, Reizbarkeit, Schlaflosigkeit, Schweißausbrüchen und Herzrasen führen. Das Ausmaß der Beschwerden hängt stark von der individuellen Verträglichkeit sowie von der Dosis ab. Langfristig übermäßiger Konsum kann Herz-Kreislauf-Probleme verursachen.

Eine sehr hohe Überdosis Koffein kann zu akutem Kreislaufversagen führen und ist somit potenziell tödlich. Eine lebensbedrohliche Dosis liegt allerdings bei über 5 Gramm, was mehr als 50 Tassen Kaffee entspricht. Es ist daher sehr unwahrscheinlich, dass es zu einer versehentlichen Überdosierung kommt.

Eine dauerhaft hohe Koffeinzufuhr kann das Wachstum des Fötus im Mutterleib vermindern. Außerdem geht Koffein in die Muttermilch über. Laut EFSA liegt die tägliche Koffein-Höchstgrenze für Schwangere und Stillende daher bei 200 Milligramm, um die Gesundheit des Kindes nicht zu gefährden.

Für gesunde Jugendliche gibt die EFSA einen Höchstwert von drei Milligramm Koffein pro Kilogramm Körpergewicht an, der sowohl als Einzeldosis als auch Gesamttagesmenge gilt. Was Menschen mit bestehenden Erkrankungen betrifft, ist der Effekt von Koffein bei vielen Krankheiten unklar oder umstritten.

So ist moderater Konsum bei bestehenden Herz-Kreislauf-Erkrankungen vermutlich nicht schädlich, sondern könnte sich sogar positiv auf das Herz-Kreislauf-System auswirken. Generell gilt: Ob Diabetes mellitus, Lebererkrankungen oder sonstige Gesundheitsprobleme: Betroffene sollten ihren individuellen Konsum ärztlich abklären.