Onderzoek: cafeine beperkt effect op spierkracht

Cafeïne kan de maximaal-kracht vergroten. De grootte van dit effect lijkt te verschillen tussen grote en kleine spiergroepen. Op beide punten echter tonen onderzoeken verschillende resultaten. Recent onderzoek verricht aan de University of Edinburgh probeert uitkomst te bieden. Hiermee lijkt het kracht-vergrotende effect van cafeïne beter aangetoond. Over het geheel genomen, lijkt het effect echter een stuk kleiner dan dat van creatine. Aangezien cafeïne het effect van creatine teniet kan doen, is creatine dan ook de betere keuze als het gaat om het vergroten van spierkracht. 

Cafeïne voor meer spierkracht?

Recent verscheen nieuw onderzoek naar de invloed van cafeïne op maximaal-kracht en explosieve kracht [1].

Wat uithoudingsvermogen en vermoeidheid betreft, is duidelijk dat cafeïne voordelen biedt [2,3]. Ook als het gaat om bijvoorbeeld langere sprints (rennend of bijvoorbeeld fietsend) [4,5]. Zolang het gaat om inspanningen van langer dan een minuut is duidelijk dat cafeïne voordeel kan bieden.

Gaat het echter om maximaal kracht dan is dit minder duidelijk. Op dit gebied zijn diverse onderzoeken gevoerd, met soms tegenstrijdige resultaten [6,7,8,9 ]. Toch wordt in praktijk door krachtatleten meer cafeïne gebruikt dan door andere atleten [10]. Je mag je om meerdere redenen afvragen af dit terecht is.

Het recente onderzoek verricht aan de University of Edinburgh probeert hier helderheid in te verschaffen.

Effect cafeïne: locatie en grootte van spiergroepen?

Eerder onderzoek toonde verschillen in het effect van cafeïne op (maximaal-)kracht tussen het bovenlichaam en het onderlichaam. Sommigen van onderzoek toonden wel invloed van cafeïne op de kracht van de spieren van het bovenlichaam, maar niet het onderlichaam [11,4] . Amerikaanse onderzoekers zagen in 2006 bijvoorbeeld dat inname van 201mg cafeïne wel de maximaal-kracht (uitgedrukt als de “1RM, het gewicht waarmee één herhaling gedaan kon worden) bij bankdrukken verhoogde, maar niet bij leg-extensions [11].

Andere onderzoeken zagen juist het omgekeerde [12,13]. Zoals onderzoek van de California State University in 2011 [12]. Wanneer men trainde met een gewicht van 70-80 procent van de 1RM, konden er meer herhalingen gedaan worden op de leg press, maar was er juist geen verschil bij de shoulderpress en benchpress. In dit geval werd 6mg per kilo lichaamsgewicht aan cafeïne ingenomen, ruim het dubbele dus van het vorig genoemde onderzoek.

Hiernaast zijn er ook nog onderzoeken die helemaal geen effect zagen, noch op het onderlichaam, noch op het bovenlichaam [14,15]. Bijvoorbeeld dat van dezelfde onderzoekers van de California State University. Zij zagen in een ander onderzoek 3 jaar eerder geen effect van dezelfde hoeveelheid cafeïne op zowel onderlichaam als bovenlichaam toen werd gekeken naar de 1RM [14]. Het maximale gewicht waarmee ze één herhaling konden doen, nam dus niet toe door cafeïne.

In een “systemic review” van de Georgia State University over de effecten van cafeïne werden 27 onderzoeken naar de effecten van cafeïne op maximaal-kracht vergeleken [16]. De totale uitkomst was dat de maximaal-kracht vergroot werd met 4%. Hierbij viel op dat de onderzoekers die de review verrichten, zagen dat de grote van de spiergroepen die getraind waren en de locatie van deze van invloed waren op dit effect. Dit zagen ze niet bij het effect van cafeïne op duurvermogen. Uit de review bleek dat cafeïne een groter effect had op grotere spiergroepen dan kleinere spiergroepen en een groter effect op onderlichaam ten opzichte van bovenlichaam. Het verschil tussen onder- en bovenlichaam kan daarin verklaard worden door het feit dat de spiergroepen van het onderlichaam groter zijn.

Activering van spiervezels

Als verklaring (voor dit verschil tussen effect op kleine en grote spiergroepen) kijken de onderzoekers van Georgia State naar het percentage spiervezels dat tijdens inspanning voor maximaal-kracht geactiveerd wordt. Ze verwijzen naar eerder onderzoek waaruit bleek dat bij grote spiergroepen procentueel minder spiervezels gelijktijdig geactiveerd worden. Zo blijkt bijvoorbeeld van de quadriceps 80-95 procent van de spiervezels geactiveerd te worden terwijl dit bij een kleinere spiergroep als de kuitspieren  90-99 procent is [17].

Cafeïne lijkt vooral invloed uit te oefenen via het centrale zenuwstelsel en in mindere mate in de spieren zelf. Simpel gezegd de software en niet de hardware wordt verbeterd. De verbeterde aansturing vanuit de hersenen door cafeïne zorgt voor activering van meer spiervezels. Als reeds een groot deel van de spiervezels geactiveerd is zoals in de kleine spiergroepen dan is er minder ruimte tot verbetering dan wanneer er minder spiervezels geactiveerd waren. De verklaring voor het verschil tussen onder en bovenlichaam wordt hier niet geheel mee verklaard. De onderzoekers stellen dat de spiergroepen van het onderlichaam over het algemeen groter zijn en dat klopt. Het is alleen vreemd dat bijvoorbeeld in de hamstrings ook geen verbetering werd gezien. Bovendien is dit een systemic review waarbij diverse onderzoeken vergeleken zijn. Er is dus niet vergeleken tussen het effect op diverse spiergroepen van dezelfde persoon, maar vergeleken tussen verschillende personen onder verschillende omstandigheden (getraindheid deelnemer, voeding, type training, geslacht etc).

Recente onderzoek University of Edinburgh

Op basis van de gebreken van de systemic review van Georgia State wilden de onderzoekers  van Edinburgh met hun recent verschenen onderzoek de leemtes vullen.

Zestien getrainde mannen (minstens één jaar getraind, twee keer per week) van gemiddeld 21 jaar namen deel aan het onderzoek. Van tevoren moesten ze aangeven hoeveel cafeïne ze normaal binnen krijgen. Bij meer dan 300mg per dag mochten ze niet deelnemen omdat dit van invloed zou kunnen zijn op één van de manieren waarop cafeïne zijn werk mogelijk doet. 24 uur van tevoren mochten ze geen cafeïne-houdende producten innemen, geen alcohol en ook niet zwaar trainen.

De deelnemers moesten op twee verschillende dagen het ongeveer één uur durende protocol volgen. Ze kregen een oplossing met 6mg cafeïne per kilo lichaamsgewicht of een placebo. Dit zou voldoende zijn om de hoeveelheid cafeïne in het bloed te maximaliseren [18]. De daarop volgende week kregen de mannen die eerder een placebo hadden gekregen de cafeïne en omgekeerd. Een kwartier na inname van de cafeïne/placebo deden ze een warming up van een kwartier. 30 minuten na inname begon het testen van de maximale kracht.

De maximale kracht werd getest in twee spiergroepen van het bovenlichaam en twee spiergroepen van het onderlichaam. Zo werden vier oefeningen gedaan: Voor de biceps en onderarmen, maar ook quadriceps en kuiten. Van drie pogingen tot maximaal-kracht werd de hoogste genoteerd. Een week later werd hetzelfde protocol gevolgd, maar dan dus met inname van de andere oplossing (placebo ipv cafeïne of vice versa).

Resultaten

Er werd ten eerste een effect van cafeïne waargenomen op piekvermogen.  Toen het effect op de grote en kleine spiergroepen werd bekeken zagen ze een verschil dat net niet groot genoeg was om statistisch significant te noemen (p = 0.056). De toename in piekvermogen werd groter naarmate de spiergroep groter werd. Er was een “gematigd” effect op de quadriceps en een “klein tot gematigd” effect op de kuiten, onderarm-spieren en biceps.

 A major finding of the present study is that acute caffeine supplementation (6 mg/kg) appears to enhance MVC strength, as demonstrated by the significant (p = 0.011) increase in mean isokinetic peak torque in upper and lower body muscle groups.

…The current results indicate that a moderate dose of caffeine (6 mg/kg), consumed approximately 30 minutes before performance, improves MVC strength in upper and lower body muscle groups, in resistance-trained men. This research may be useful for competitive and recreational athletes aiming to increase strength-power performance. Further investigation is required to verify the effect of muscle group size.

-T.D. Timmins, University of Edinburgh

*MVC=Maximum Voluntary Contractile

Conclusie: Toch maar creatine voor meer spierkracht?

Zoals de onderzoekers zelf aangeven, dient er meer onderzoek gedaan te worden om de diverse omstandigheden die kunnen leiden tot verschillende resultaten in kaart te brengen. Denk bijvoorbeeld aan de hoeveelheid koffie die de deelnemers gemiddeld drinken. In een artikel over cafeïne als fatburner schreef ik al dat gebleken is dat mensen die meer dan 300mg cafeïne per dag binnen krijgen geen vet-verbrandend effect van cafeïne meer hebben [19]. Mogelijk geldt dit ook voor het effect op spierkracht [20].

Een belangrijkere vraag vind ik echter of cafeïne wat maximale spierkracht betreft wel de moeite waard is. Helemaal als je dit vergelijkt met creatine. Onlangs schreef ik nog een artikel over het effect van cafeïne op de werking van creatine. Daaruit bleek dat de inname van 3,5 tot 5 koppen koffie per dag het effect van creatine teniet doet[21]. Het advies was dan ook om voor creatine te kiezen als spierkracht of spiermassa je belangrijkste doelstelling was in plaats van bijvoorbeeld vetverbranding en duurvermogen.

Aangezien het effect van creatine op spierkracht en -massa groter is dan dat van cafeïne [22] zou ik geen cafeïne-suppletie aanraden gezien dit ten koste gaat van het grotere effect van creatine.

Referenties

1. Tomas D. Timmins, and David H. Saunders. Effect of Caffeine Ingestion on Maximal Voluntary Contraction Strength in Upper and Lower Body Muscle Groups. Journal of Strength and Conditioning Research Publish Ahead of Print DOI: 10.1519/JSC.0000000000000447
2. Bell, DG, and McLellan, TM. Exercise endurance 1, 3, and 6 h after caffeine ingestion in caffeine users and nonusers. J Appl Physiol 93: 1227-1234, 2002
3. Graham, TE, and Spriet, LL. Metabolic, catecholamine, and exercise performance responses to various doses of caffeine. J Appl Physiol 78(3): 867-874, 1995
4. Woolf, KW, Bidwell, WK, and Carlson, AG. The effect of caffeine as an ergogenic aid in anaerobic exercise. Int J Sport Nutr Exerc Metab 18: 412-429, 2008.
5. Glaister, M, Howatson, G, Abraham, CS, Lockey, RA, Goodwin, JE, Foley, P, and McInnes, G. Caffeine supplementation and multiple sprint running performance. Med Sci Sports Exerc 40: 1835-1840, 2008
6. Kalmar, JM. The influence of caffeine on voluntary muscle activation. Med Sci Sports Exerc 37(12): 2113-2119, 2005.
7. Kalmar, JM, and Cafarelli, E. Caffeine: a valuable tool to study central fatigue in humans? Exerc Sport Sci Rev 32(4): 143-7, 2004.
8. Graham, TE. 2001. Caffeine, coffee and ephedrine: impact on exercise performance and metabolism. Canadian Journal of Applied Physiology, 26: S103–S119.
9. Tarnopolsky, MA. Effect of caffeine on the neuromuscular system–potential as an ergogenic aid. Appl Physiol Nutr Metab 33(6): 1284-1289, 2008.
10. Burke, LM. Caffeine and sports performance. Appl Physiol Nutr Metab 33(6): 1319-34, 2008.
11. Beck, TW, Housh, TJ, Schmidt, RJ, Johnson, GO, Housh, DJ, Coburn, JW, and Malek, MH. The acute effects of a caffeine-containing supplement on strength, muscular endurance, and anaerobic capabilities. J Strength Cond Res 20: 506-510, 2006.
12. Astorino, TA, Martin, BJ, Schachtsiek, L, Wong, K, and Ng, K. Minimal effect of acute caffeine ingestion on intense resistance training performance. J Strength Cond Res 25(6): 1752-1758, 2011.
13. Green, JM, Wickwire, PJ, McLester, JR, Gendle, S, Hudson, G, Pritchett, RC, and Laurent, CM. Effects of Caffeine on Repetitions to Failure and Ratings of Perceived Exertion During Resistance Training. Int J Sports Physiol Perform 2: 250-259, 2007.
14. Astorino, TA et al. Effect of caffeine ingestion on one-repetition maximum muscular strength. Eur J Appl Physiol 102: 127-132, 2008.
15. Hendrix, CR, Housh, TJ, Mielke, M, Zuniga, JM, Camic, CL, Johnson, GO, et al. Acute effects of a caffeine-containing supplement on bench press and leg extension strength and time to exhaustion during cycle ergometry. J Strength Cond Res 24(3): 859-865, 2010
16. Warren, GL, Park, ND, Maresca, RD, McKibans, KI, and Millard-Stafford, ML. Effect of caffeine ingestion on muscular strength and endurance: a meta-analysis.
    Med Sci Sports Exerc 42(7): 1375-1387, 2010.
17. Shield, A, and Zhou, S. Assessing voluntary muscle activation with the twitch interpolation technique. Sports Med 34(4): 253-267, 2004
18. Graham, TE, and Spriet, LL. Metabolic, catecholamine, and exercise performance responses to various doses of caffeine. J Appl Physiol 78(3): 867-874, 1995.
19. K.Nwosu. Fatburners die echt werken: Deel I, Cafeïne
20. Kalmar, JM, and Cafarelli, E. Effects of caffeine on neuromuscular function. J Appl Physiol 87(2): 801-808, 1999.
21. K.Nwosu. Creatine en cafeïne: Een eind aan de discussie
22. Rawson ES, Volek JS. Effects of creatine supplementation and resistance training on muscle strength and weightlifting performance. J Strength Cond Res. 2003 Nov;17(4):822-31. Review. PubMed PMID: 14636102.