קפאין והשפעתו על מאמץ ספורטיבי

קפאין נחשב היום לרכיב פופולרי מאוד בעולם המדע. הוא נחקר באספקטים רבים, לדוגמה בהשפעתו על המטבוליזם של הסידן ואם הוא גורם לאוסטיאופורוזיס; הוא נחקר בהשפעתו על מחלות, למשל, אם הוא גורם או מונע את סרטן המעי הגס; הוא נחקר בהשפעתו על הלב וכיוצא באלה. מאמר זה דן בהשפעתו הארגוגנית של הקפאין ובוחן אם הוא משפר ביצוע אצל הספורטאי וכיצד הוא עושה זאת, וכן אם הקפאין תורם לירידה במשקל, או ליתר דיוק, לירידה באחוזי השומן.

קפאין הוא אלקלואיד, חומר ששייך למשפחה של חומרים שנקראת מתיל-קסנתינים. במונחים כימיים הקפאין נקרא "1,3,7 טרי-מטיל קסנתין". הקפאין ושאר החומרים במשפחה נמצאים בלא מעט משקאות ומזונות: משקאות הקפה, תה, קולה, רד בול, שאר משקאות האנרגיה, שוקולד וכו'.

ניתן לומר שקפאין נספג מהר יחסית ממערכת העיכול למחזור הדם, כך שתוך 45 דקות עד שעה מרגע צריכתו הוא מגיע לרמת השיא שלו בזרם הדם. לאחר ספיגתו הוא עובר מטבוליזם בכבד על ידי קבוצת אנזימים שנקראת ציטוכרום P450 (ובאופן יותר ספציפי - אנזימי 2A1). למעשה, תוך כדי המטבוליזם נוצרים שלושה חומרים עיקריים: פרקסנטין, תיאופילין ותיאוברומין. החומר העיקרי שנוצר הוא פרקסנטין.

מזה כמה שנים הוכח שלקפאין יכולת ארגוגנית, באמצעות צריכתו ניתן לשפר ביצועים גופניים. על-פי מחקרים, הקפאין מסייע בשיפור היכולת בעיקר בפעילויות סבולת לב-ריאה ממושכות - מעל שעתיים. האפקט הארגוגני בא לידי ביטוי בהארכת משך הביצוע, בירידה בתחושת העייפות ובהגדלת מתן האנרגיה משומנים תוך חיסכון בשימוש במאגרי הגליקוגן בכבד. המכניזם שמוצע עבור האפקט הפיזיולוגי קשור בעובדה שקפאין מסוגל להשפיע על מערכת העצבים המרכזית, גורם להפרשה של ההורמון אדרנלין ולמעשה מגביר את ניוד חומצות השומן לזרם הדם.

לפני תיאור השפעת הקפאין על מערכת העצבים, יש לערוך היכרות קצרה עם מולקולת האדנוזין. האדנוזין הוא חומר שמיוצר בגוף וקיים גם בחומרים אחרים כמו מטבע האנרגיה (Adenosine Tri-Phosphate). במקרה הזה האדנוזין עצמו מהווה נוירומודולטור - רכיב שנקשר לתאי עצב ומשפיע עליהם.

היום ידוע שלאדנוזין יש משפחה של ארבעה רצפטורים שנקשרים אליו: 1A, A2A, B2A, 3A. הרצפטור 1A נחשב כרצפטור הדומיננטי ביותר שקשור למערכת העצבים, לא רק בגלל שכמותו היא הגדולה ביותר במוח (שאר הרצפטורים ממוקמים ברקמות אחרות - על כלי דם, על טסיות דם וכו'), אלא גם כי הזיקה שלו לליגנד, במקרה זה האדנוזין, היא הגבוהה ביותר. התפקיד של הרצפטור 1A הוא לאפשר פתיחה של תעלות אשלגן בתאי עצב. בעקבות הפתיחה של תעלות האשלגן מתאפשרת יצירת דה-פולריזציה, כלומר, יצירת מתח חשמלי לאורך הנוירון (שלוחת האקסון), ולבסוף הפרשה של נוירוטרנסמיטורים - שליחים כימיים - לתוך הסינפסה. בצורה הזאת עובר המידע העצבי.

האדנוזין למעשה מהווה חומר אנטגוניסטי לרצפטור - ברגע שהוא נקשר לרצפטור הוא מבטל את פעולתו. התוצאה היא שתעלת האשלגן נסגרת, פעולת הדה-פולריזציה נפסקת והפרשת הנוירוטרנסמיטורים נפסקת.

כאן נכנס לפעולה הקפאין. מתברר שקפאין ושאר החומרים במשפחה מסוגלים לחדור ביתר קלות את מה שמכונה "מחסום דם מוח" (BBB) - מחסום שלא מאפשר לכל רכיב בדם להגיע למערכת העצבים המרכזית. הקפאין מסוגל לעבור את המחסום הזה ולהיקשר לרצפטורים של האדנוזין. הקפאין דומה במבנהו לאדנוזין, וליתר דיוק לאדנין שבמולקולת האדנוזין, בצורה זאת נוצרת תחרות על אתר הקשירה.

הקפאין אמנם דומה במבנהו לאדנוזין, אך לא זהה בשביל לבצע את פעולתו, וכך מה שמתרחש בסופו של דבר הוא שהקפאין נקשר לרצפטור, יוצר חסימה (blocking) ולא מאפשר לאדנוזין להיקשר. כאשר האדנוזין לא נקשר, הרצפטור נשאר פעיל, תעלת האשלגן נשארת פתוחה, פעולת הדה-פולריזציה נמשכת, ומתרחשת הפרשה בלתי פוסקת של נוירוטרנסמיטורים - מעבר מידע עצבי. התוצאה הסופית - רמת העוררות עולה, רמת העייפות יורדת ויש מי שמציעים במחקרים האחרונים גם ירידה ברמת הכאב במהלך המאמץ עצמו.

מתברר שלא די בכך, ולקפאין פעולה נוספת. במקביל להפרשה של הנוירוטרנסמיטורים ועירור מערכת העצבים, חלה גם עלייה בהפרשת ההורמון אדרנלין (בשמו האחר אפינפרין). האדרנלין מופרש לזרם הדם מבלוטת יותרת הכליה ומסוגל לפעול ברקמות שונות, ובמקרה הזה על תאי שומן. השפעתו של האדרנלין על תאי השומן גורמת להגברת קצב הליפוליזה - פירוק השומנים (הטריגליצרידים) בתוך תאי השומן.

נשאלת השאלה, אם כך, מה המינון שיביא לשיפור ארגוגני - הארכת משך הביצוע, ירידה בתחושת העייפות וכל מה שקשור לפעולות הסבולת לב-ריאה הממושכות? מסקירה של כ-20 מאמרים עדכניים בנושא נמצא כי הטווח המקובל הוא בין 9-3 מ"ג קפאין לכל ק"ג משקל גוף, ומרבית המחקרים מדברים על כמות של 6 מ"ג קפאין לכל ק"ג משקל גוף.

כוס קפה אחת, תלוי כמובן בסוג הקפה, כוללת בממוצע 100 מ"ג קפאין. כמות זאת, לאדם ששוקל 80 ק"ג, שוות ערך ל-1.2 מ"ג קפאין לכל ק"ג משקל גוף. על-פי הנתונים הללו ניתן להסיק שההמלצה שליוותה את המאמנים לאורך שנים: "די להסתפק בכוס קפה אחת לפני פעילות גופנית כדי לשפר ביצוע", אינה נכונה. לא רק שהיא אינה מתאימה להמלצות, אלא מתברר שרוב הציבור, בהנחה שאינם צורכים תוסף קפאין, לא מגיעים לצריכה של 9-3 מ"ג קפאין לכל ק"ג משקל גוף. על פי סקר מב"ת (מצב בריאות ותזונה בישראל), שנערך בשנים 2001-1999, ובדק את הרגלי הצריכה התזונתית באוכלוסייה בישראל, הצריכה הממוצעת של קפאין ביום בקרב מבוגרים בני 64-25 היא 178 מ"ג קפאין ביום. כמות זו לאדם ששוקל 70 ק"ג שוות ערך ל-2.5 מ"ג קפאין לכל ק"ג משקל גוף - מתחת לטווח המומלץ.

באשר לתזמון צריכת הקפאין - כמה זמן לפני האימון יש לצרוך קפאין כדי לקבל השפעה ארגוגנית אופטימלית - המחקרים מדברים על שעה לפני פעילות גופנית המבוססת על סבולת לב-ריאה.

לאור כל מה שתואר עד כה עולה השאלה, האם קפאין תורם לירידה במשקל? האם הוא תורם לירידה באחוזי השומן? המידע מבלבל ואף מתסכל. ממחקרים מתברר שלא. אמנם הוכח שהקפאין מגביר את קצב הליפוליזה והניידות של חומצות השומן בדם, אך מתברר שלא די בכך כדי לדלדל באופן משמעותי את אחוזי השומן בגוף. אין עוררין על כך שבתנאים מסוימים הקפאין נחשב כמשפר ביצוע, מעורר ומגביר את ניוד חומצות השומן בזרם הדם, אך כל זה לא מספיק כדי שהקפאין ייחשב כגורם משמעותי מאוד לצמצום אחוז השומן ואין עדות קלינית אחת שמתייחסת לקפאין כרכיב משמעותי מאוד בירידה במשקל.

בינואר 2006 פורסם במגזין של הקולג' האמריקני לקרדיולוגיה מחקר שבו תוארה המסקנה כי קפאין מפחית את זרימת הדם אל הלב. המחקר כלל כ-18 מתנדבים. קבוצת הניסוי רכבה על אופני כושר נייחים וצרכה שתי כוסות קפה (ממוצע של 200 מ"ג קפאין) כ-50 דקות לפני הפעילות. זרימת הדם אל הלב נבדקה לפני ובמהלך הפעילות (PET Scan).

על-פי ממצאי המחקר, מתברר שהקפאין לא גרם להפחתה של זרימת הדם במנוחה שלפני הפעילות הגופנית, אך במהלך הפעילות כן הפחית את זרימת הדם אל הלב. ההסבר לכך עשוי להיות באותו מנגנון שתואר בתחילת מאמר זה - הרצפטורים של האדנוזין.

מתברר שגם על העורקים הכליליים ישנם רצפטורים לאדנוזין. תפקיד האדנוזין במקרה זה להרחיב את כלי דם הכליליים במהלך המאמץ - באופן טבעי במהלך המאמץ פעילות הלב עולה ויש צורך להזרים אליו יותר דם. הקפאין מתחרה עם האדנוזין על הרצפטור ובצורה זאת לא מאפשר את ההרחבה הטבעית של כלי הדם אל הלב. אולם יש לציין כי זהו מחקר ראשוני ויש להמשיך לבדוק נושא זה.

מתברר שמערכת העצבים מסוגלת לפתח הסתגלות. עובדה זאת מסבירה מדוע אדם שצורך כמות מסוימת של קפאין מסוגל להתעורר, ואילו אדם אחר הצורך אותה כמות ממש לפני השינה ישן מצוין. מערכת העצבים של אנשים שנחשפים לקפאין ביומיום מפתחת הסתגלות ולא ניתן לצפות להשפעה מעוררת או ארגוגנית כפי שתואר בצורה תיאורטית במאמר זה.

מתברר שאם רוצים שהקפאין יעבוד באופן ארגוגני עד כמה שאפשר, יש צורך לבצע הפוגה - גמילה מצריכת קפאין של כשבוע עד עשרה ימים לפני מועד הצריכה המחודשת. דבר זה די קשה לביצוע, אם זוכרים את כל המזונות המכילים קפאין שאנחנו נוהגים לצרוך - שוקולד, קפה, קולה, תה וכדומה, כך שהתנתקות מוחלטת מקפאין היא דבר לא ממש פשוט.

ממצא נוסף, שיכול לשמח יותר את חברות התוספים ופחות את הדיאטנים, הוא שקפאין בצורתו כתוסף מסוגל לשפר ביצוע טוב יותר מאשר קפאין שנמצא במשקאות הקפה. הגורם לכך הוא, כנראה, השפעה שלילית מסוימת שיש לחומרים אחרים שנמצאים בקפה, שמעקבת את השפעת הקפאין.

ממצא מעניין נוסף הוא שבפעילויות סבולת ממושכות, מעל שעתיים, צריכת קפאין בכמויות של 1.5-1 מ"ג קפאין לכל ק"ג גוף בכל 20 דקות, ולא יותר משש מנות, תביא לשיפור ביצוע טוב יותר בהשוואה לצריכת קפאין חד-פעמית לפני האימון. אמנם ממצא זה טעון בדיקה, אולם ייתכן שהוא יוביל לפיתוח תוספים לספורטאי סבולת כמו רוכבי אופניים, שיילקחו תוך כדי הפעילות.

גיא שלמון הוא דיאטן קליני וספורט.

הכתבה פורסמה במקור במגזין דינמי - מאי 2006 ובאתר של מכון וינגייט.

בואו לדבר על זה בפורום הרזייה ללא דיאטה.