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Gesünder als gedacht

Eine Neupositionierung von Kaffee und Koffein

Kaffee und Tee gehören zu den beliebtesten Getränken weltweit. Sie enthalten erhebliche Mengen an Koffein, sodass Koffein zu den meistkonsumierten psychoaktiven Wirkstoffen zählt. Aus diesem Grund, aber auch, weil Kaffee und Koffein im Verdacht stehen, das Risiko für Krebs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen steigern zu können, wird immer wieder vor einem zu hohen Konsum gewarnt. In jüngster Zeit scheint sich dieses Image jedoch zu wandeln.
Theo Dingermann
06.08.2020  13:56 Uhr

Koffein ist ein pflanzlicher Naturstoff, der in den Samen, Früchten oder Blättern vieler Pflanzen, darunter Kaffee, Tee, Kakao, Mate und Guaraná enthalten ist. Weltweit betrug die Kaffeeproduktion im Jahr 2019 rund 168,7 Millionen Sack (etwa 10 Millionen Tonnen). Die weltweite Teeproduktion belief sich 2019 auf fast 5,8 Millionen Tonnen. Zusätzlich wird Koffein auch synthetisiert. Denn der Bedarf ist groß, da Koffein vielen Erfrischungsgetränken, Energy-Drinks und Energy-Shots zugesetzt wird.

Pharmazeutisch wird Koffein zur Behandlung von Apnoe bei Frühgeborenen eingesetzt. Zudem ist Koffein bekanntlich in umsatzstarken Analgetika-Kombinationen vorhanden.

Das schlechte Image von Kaffee und Koffein

Hartnäckig hält sich die Sorge, Kaffee und Koffein könnten das Risiko von Krebs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhöhen. Dieses Pauschalurteil scheint jedoch nicht mehr gerechtfertigt. Zu dem Schluss kommt auch ein eben im »New England Journal of Medicine« (NEJM) erschienener Übersichtsartikel von Wissenschaftlern um Professor Dr. Rob M. van Dam aus Singapur und Boston. Sie weisen darauf hin, dass in jüngster Zeit vermehrt gezeigt wird, dass ein mäßiger Konsum von Kaffee und Koffein durchaus auch gesundheitliche Vorteile haben kann.

Zudem sollte man sich hüten, Kaffee auf den Hauptinhaltstoff Koffein zu reduzieren. Denn neben Koffein enthält Kaffee Hunderte anderer biologisch aktiver Naturstoffe, darunter Polyphenole wie Chlorogensäure und Lignane, das Alkaloid Trigonellin, Melanoidine, die beim Rösten gebildet werden, und geringe Mengen an Magnesium, Kalium und Vitamin B3. Diese Verbindungen können oxidativen Stress lindern, das Darmmikrobiom positiv beeinflussen und den Glucose- und Fettstoffwechsel modulieren. Andererseits ist bekannt, dass das Diterpen Cafestol, das in ungefiltertem Kaffee enthalten ist, den Cholesterolspiegel im Serum zu erhöhen vermag.

Koffein-Charakteristika

Chemisch gesehen ist Koffein 1,3,7-Trimethylxanthin. Es bindet an Adenosinrezeptoren und antagonisiert so in moderaten Dosen (40 bis 300 mg) die zentralen Wirkungen von Adenosin: Müdigkeit wird reduziert, die Wachsamkeit erhöht und Reaktionszeiten werden verkürzt. Allerdings kann Koffein einen Leistungsabfall nach langfristigem Schlafmangel nicht kompensieren.

Eine eingenommene Koffeindosis wird innerhalb von 45 Minuten absorbiert, und maximale Koffein-Blutspiegel werden nach 15 Minuten bis zwei Stunden erreicht. Das aufgenommene Koffein verteilt sich im gesamten Körper und durchquert auch die Blut-Hirn-Schranke.

In der Leber wird Koffein insbesondere durch CYP1A2 metabolisiert. Zu den Koffeinmetaboliten gehören Paraxanthin und in kleineren Mengen Theophyllin und Theobromin, die weiter zu Harnsäure verstoffwechselt und schließlich mit dem Urin ausgeschieden werden.

Die Halbwertszeit von Koffein beträgt bei Erwachsenen typischerweise 2,5 bis 4,5 Stunden, unterliegt aber großen interindividuellen Schwankungen. Neugeborene haben eine begrenzte Fähigkeit, Koffein zu metabolisieren. Die Halbwertszeit beträgt dort etwa 80 Stunden.

Rauchen beschleunigt den Koffeinstoffwechsel stark und reduziert die Halbwertszeit um bis zu 50 Prozent, während die orale Einnahme von Verhütungsmitteln die Halbwertszeit von Koffein verdoppelt. Während einer Schwangerschaft und insbesondere im dritten Trimenon ist der Koffeinstoffwechsel stark reduziert. Dann steigt die Halbwertszeit des Koffeins auf bis zu 15 Stunden.

Für das CYP1A2-Gen sind polymorphe Formen bekannt, die in der Regel für weniger aktive Enzyme kodieren. Daraus resultieren höhere Koffein-Plasmaspiegel und ein niedrigeres Verhältnis von Paraxanthin zu Koffein. Langsame Metabolisierer neigen dazu, dies durch eine geringere gewohnheitsmäßige Koffeinaufnahme zu kompensieren. Eine Interaktion zwischen bestimmten Wirkstoffen (darunter mehrere Chinolon-Antibiotika, Herz-Kreislauf-Medikamente, Bronchodilatatoren und Antidepressiva) und Koffein ergibt sich aus der Konkurrenz um das CYP1A2-Enzym. Durch die Kompetition werden sowohl die Clearance des Koffeins als auch die der interagierenden Wirkstoffe verlangsamt und deren Halbwertszeit somit verlängert.

Pharmazeutischer Einsatz von Koffein

Der Zusatz von Koffein zu Analagetika ist bekanntlich äußerst umstritten. Allerdings lässt sich ein Trend beobachten, nachdem Kombinationsanalgetika von einem Teil der Patienten als wirksamer empfunden werden.

Nachteilig ist, dass Koffein Angstzustände hervorrufen kann, insbesondere dann, wenn höhere Dosen (>200 mg pro Dosis oder >400 mg pro Tag) von empfindlichen Personen, eingenommen werden. Dabei sind die interindividuellen Unterschiede teils beachtlich.

Wird ein regelmäßiger Koffeinkonsum abrupt eingestellt, kann es zu Entzugssymptomen kommen, darunter Kopfschmerzen, Müdigkeit, verminderte Wachsamkeit, depressive Stimmung und selten grippeähnliche Symptome. Diese Symptome werden am stärksten ein bis zwei Tage nach dem Absetzen des Koffeins wahrgenommen und verschwinden nach zwei bis neun Tagen.

Toxische Effekte

Zu den Nebenwirkungen von Koffein bei sehr hohen Dosen zählen Angst, Unruhe, Nervosität, Dysphorie, Schlaflosigkeit, psychomotorische Unruhe und ein weit schweifender Gedanken- und Sprachfluss. Diese Effekte treten ab einer Einnahme von 1,2 g oder mehr auf. Eine Dosis von 10 bis 14 g gilt als tödlich. Koffeinbedingte Todesfälle sind im Allgemeinen auf sehr hohe Dosen von Koffein aus Tabletten oder Nahrungsergänzungsmitteln zurückzuführen. Betroffen sind meist Sportler oder psychiatrische Patienten.

In Fallberichten wurde ein hoher Konsum von Energiegetränken (circa 1 Liter beziehungsweise 320 mg Koffein), insbesondere in Verbindung mit Alkohol, mit unerwünschten kardiovaskulären, psychologischen und neurologischen Ereignissen, einschließlich tödlicher Ereignisse, in Verbindung gebracht. Daher sollte der Koffeingehalt von Energy-Drinks bewusst wahrgenommen und ein hoher Konsum (>200 mg Koffein) oder ein Konsum in Kombination mit Alkohol vermieden werden.

Gesundheitliche Bedenken gegenüber Kaffee und Koffein

Bei Personen, die nicht an Koffein gewöhnt sind, erhöht die Koffeinzufuhr kurzfristig den Adrenalinspiegel und den Blutdruck. Innerhalb einer Woche entwickelt sich allerdings bereits eine Wirkungstoleranz, die aber bei einigen Personen unvollständig sein kann.

In Studien mit koffeinhaltigem Kaffee wurde jedoch kein wesentlicher Effekt des Konsums auf den Blutdruck gefunden, auch nicht bei Personen mit Bluthochdruck. Möglicherweise antagonisieren andere Bestandteile des Kaffees, wie Chlorogensäure, den blutdrucksteigernden Effekt des Koffeins. Auch in prospektiven Kohortenstudien war der Kaffeekonsum nicht mit einem erhöhten Risiko für Bluthochdruck assoziiert.

Die Konzentration der cholesterolsteigernden Verbindung Cafestol ist in ungefiltertem Kaffee hoch, in Espresso mäßig und in tropfgefiltertem Kaffee vernachlässigbar gering. In randomisierten Studien erhöhte ein hoher Konsum von unfiltriertem Kaffee (Median 6 Tassen pro Tag) im Vergleich zu Filterkaffee den LDL-Cholesterolspiegel um 17,8 mg pro Deziliter (0,46 mmol pro Liter). Daraus lässt sich ein um etwa 11 Prozent höheres Risiko für kardiovaskuläre Grunderkrankungen berechnen. Im Gegensatz dazu erhöhte Filterkaffee den Cholesterolspiegel im Serum nicht.

Kaffeekonsum und kardiovaskuläre Erkrankungen

Aus Kohortenstudien ließ sich kein Zusammenhang zwischen Koffeinkonsum und Vorhofflimmern ableiten. Auch zeigen etliche prospektive Studien, dass der Konsum von bis zu sechs Tassen gefiltertem, koffeinhaltigem Kaffee pro Tag nicht mit einem erhöhten Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen in der Allgemeinbevölkerung oder bei Personen mit einer Vorgeschichte von Bluthochdruck, Diabetes oder kardiovaskulären Erkrankungen assoziiert ist. Im Gegenteil: Die experimentelle Evidenz spricht für eine umgekehrte Korrelation zwischen Kaffeekonsum und einem Risiko für eine koronare Herzkrankheit, für Schlaganfall und für Tod aufgrund kardiovaskulärer Ursachen.

Gewichtskontrolle, Insulinresistenz und Typ-2-Diabetes

Stoffwechselstudien deuten darauf hin, dass Koffein den Energiehaushalt positiv beeinflussen kann, indem es den Appetit verringert und den Grundumsatz sowie die nahrungsinduzierte Thermogenese erhöht. Dies scheint durch Stimulation des sympathischen Nervensystems und Entkopplung der Protein-1-Expression im braunen Fettgewebe verursacht zu werden.

Wiederholte Koffeindosen während des Tages (6 Dosen á 100 mg Koffein) führten zu einem 5-prozentigen Anstieg des 24-Stunden-Energieverbrauchs. Zudem war eine Erhöhung der Koffeinzufuhr in Kohortenstudien mit einer etwas geringeren langfristigen Gewichtszunahme assoziiert. Allerdings können koffeinhaltige Getränke mit hohem Kaloriengehalt, wie Softdrinks und Energiedrinks sowie Kaffee oder Tee mit Zuckerzusatz, diese Effekte komplett konterkarieren.

Eine Koffeinaufnahme reduziert auch die Insulinsensitivität kurzfristig. Der Grund könnte sein, dass Koffein die Speicherung von Glucose als Glykogen im Muskel hemmt und teilweise auch dass er die Adrenalinausschüttung erhöht. Der Konsum von koffeinhaltigem Kaffee (4 bis 5 Tassen pro Tag) über einen Zeitraum von bis zu sechs Monaten hat jedoch keinen Einfluss auf die Insulinresistenz.

Interessant ist auch die Beobachtung, dass der Konsum von koffeinhaltigem oder koffeinfreiem Kaffee die durch einen zu hohen Fructosekonsum induzierte hepatische Insulinresistenz zu reduzieren vermag. In Kohortenstudien wurde ein regelmäßiger Kaffeekonsum (koffeinhaltig oder koffeinfrei) konsistent dosisabhängig mit einem verringerten Risiko für Typ-2-Diabetes in Verbindung gebracht.

Krebs

Die Ergebnisse vieler prospektiver Kohortenstudien deuten klar darauf hin, dass der Konsum von Kaffee und Koffein nicht mit einer erhöhten Krebsinzidenz oder einer erhöhten Krebstodesrate assoziiert ist. Kaffeekonsum scheint im Gegenteil mit einem leicht verringerten Risiko für Melanom, andere Formen von Hautkrebs, Brustkrebs und Prostatakrebs einherzugehen. Auch scheint das Risiko für Endometrium- und Leberzellkarzinom durch Kaffeekonsum verringert zu werden. Beim Endometriumkrebs beobachtet man den Effekt unabhängig vom Koffeingehalt. Beim Leberzellkarzinom hingegen ist der Effekt an Koffein im Kaffee gebunden.

Leber und Galle

Kaffee scheint zudem konsistent Leberwerte positiv zu beeinflussen. Koffein kann weiterhin durch den Adenosinrezeptorantagonismus eine Leberfibrose verhindern, da Adenosin den Gewebeumbau durch Kollagenproduktion und Fibrinogenese fördert.

In einer randomisierten Studie konnte gezeigt werden, dass der Konsum von koffeinhaltigem Kaffee den Leberkollagenspiegel bei Patienten mit Hepatitis C senkt. Mitverantwortlich für diese Effekte scheinen Kaffeepolyphenole zu sein, die einen Schutz vor Lebersteatose und Fibrinogenese bieten, indem sie die Fetthomöostase verbessern und den oxidativen Stress reduzieren.

Auch wurde Kaffeekonsum mit einem verringerten Risiko für Gallensteine und für Gallenblasenkrebs im Zusammenhang gebracht, wobei eine stärkere Assoziation für koffeinhaltigen Kaffee als für koffeinfreien Kaffee beobachtet wurde, was darauf hindeutet, dass Koffein möglicherweise eine schützende Rolle spielt. Der Kaffeekonsum kann die Bildung von Cholesterol-Gallensteinen verhindern, indem er die Absorption von Gallenblasenflüssigkeit hemmt, die Cholecystokinin-Sekretion erhöht und die Gallenblasenkontraktion stimuliert.

Neurologische Erkrankungen

Prospektive Kohortenstudien haben eine starke inverse Assoziation zwischen Koffeinkonsum und dem Risiko für die Parkinson-Krankheit gezeigt. Dagegen ist der Konsum von entkoffeiniertem Kaffee nicht mit der Parkinson-Krankheit assoziiert, was darauf hindeutet, dass Koffein und nicht andere Kaffeebestandteile für die inverse Assoziation verantwortlich sind.

Kaffee- und Koffeinkonsum wurde in mehreren Kohortenstudien auch mit einem verringerten Risiko für Depression und Selbstmord in Verbindung gebracht, obwohl diese Ergebnisse bei Personen mit einem sehr hohen Kaffeekonsum (≥8 Tassen pro Tag) möglicherweise nicht zutreffen. Hinweise auf eine Assoziation von Kaffeekonsum mit dem Risiko für die Entwicklung einer Demenz oder der Alzheimererkrankung gibt es momentan nicht.

Generelle Sterblichkeit

Der Konsum von 2 bis 5 Tassen Kaffee (koffeinhaltig oder koffeinfrei) pro Tag wurde in Kohortenstudien auf der ganzen Welt und bei Personen europäischer, afroamerikanischer und asiatischer Abstammung mit einer verminderten Sterblichkeit in Verbindung gebracht. Bei einem Konsum von mehr als 5 Tassen Kaffee pro Tag verschwand dieser Effekt.

Auswirkungen der Koffeineinnahme während der Schwangerschaft

In prospektiven Studien wurde ein höherer Koffeinkonsum mit einem niedrigeren Geburtsgewicht und einem höheren Risiko eines Schwangerschaftsverlustes in Verbindung gebracht.

Koffein passiert leicht die Plazenta, und der langsame Koffeinstoffwechsel bei der Mutter und dem Fetus kann zu hohen Koffeinspiegeln führen. Diese können eine uteroplazentare Vasokonstriktion und Hypoxie induzieren, indem Koffein die Katecholaminspiegel im Blut der Mutter und des Fötus erhöht. Assoziationen mit niedrigem Geburtsgewicht wurden sowohl für Kaffee als auch für Tee (in einer überwiegend Tee trinkenden Bevölkerung) beobachtet und zeigen eine Dosis-Wirkungs-Beziehung ohne klaren Schwellenwert. Obwohl keine schlüssigen Beweise für schädliche Wirkungen von Koffein auf die fetale Gesundheit vorliegen, empfiehlt es sich, den Koffeinkonsum während der Schwangerschaft vorsichtshalber auf maximal 200 mg pro Tag zu begrenzen.

Zusammenfassung

Zahlreiche Belege deuten darauf hin, dass der Konsum von koffeinhaltigem Kaffee das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs nicht erhöht. Tatsächlich wurde der Konsum von 3 bis 5 Tassen Kaffee täglich durchweg mit einem verringerten Risiko für verschiedene chronische Krankheiten in Verbindung gebracht. Eine Tasse enthält etwa  80 bis 100 mg Koffein.

Ein hoher Koffeinkonsum kann jedoch auch verschiedene nachteilige Wirkungen haben, sodass Grenzwerte von 400 mg Koffein pro Tag für Erwachsene empfohlen werden, wobei Schwangere und Stillende den Konsum auf 200 mg pro Tag beschränken sollten. Aufgrund von interindividuellen Schwankungen im Stoffwechsel und der Empfindlichkeit gegenüber Koffein kann in Einzelfällen eine niedrigere oder etwas höhere Menge angemessen sein.

Derzeitige Erkenntnisse rechtfertigen nicht die Empfehlung, Koffein oder Kaffee zur Krankheitsvorbeugung zu konsumieren. Andererseits kann bei Erwachsenen, die nicht schwanger sind oder stillen und die keine spezifischen Gesundheitsprobleme haben, ein mäßiger Kaffee- oder Teekonsum durchaus Teil eines gesunden Lebensstils sein.

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