קפאין ומאמץ גופני
הקפאין הוא הסם הפופולרי ביותר בעולם. ואכן, עבור רובנו שתיית קפה, תה ומשקאות קלים זוהי שגרה יומיומית. הקפאין הוא תוצר טבעי המצוי בעלים, בזרעים ובפירות של סוגים מסוימים של צמחים (פולי הקפה, עלי התה, אגוזי עץ הקוקה ועוד). הוא מוגדר כממריץ מתון של מערכת העצבים, והשפעותיו מאופיינות בהגברת העירנות, הצלילות ויכולת המחשבה. עם זאת, לצריכתו גם השפעות שליליות דוגמת לחץ על המעיים והקיבה, חרדה, עצבנות ואי שקט, נדודי שינה והפרעות בריכוז.
עד שנת 1990 לא הצליחו החוקרים להוכיח קשר בין קפאין לשיפור ביצועים, אולם משנה זו ואילך רבו המחקרים העוסקים בהשפעת הקפאין על שיפור ביצועים, בפרט במאמץ ממושך. לאחרונה התברר כי אספקת כמויות קטנות של קפאין לשריר שעה אחת לפני המאמץ משפרת את ביצועי השריר. התהליך המדויק אינו ידוע, אולם ברור כי תהליך מטבולי, המתרחש בשלבים הראשונים של המאמץ, מגביר את שחרור חומצות השומן החופשיות (FFA) לדם. הגדלת רמות השומן הזמינות בדם ובשריר והחיסכון בשימוש במאגרי הגליקוגן בשריר מעכבים את תחושת העייפות ודוחים את סף התשישות בעת מאמץ גופני.
מחקרי מעבדה הראו כי לאחר צריכת קפאין עולה ריכוז האפינפרין (אדרנלין) בדם, אולם לא תמיד חלים שינויים מטבוליים בעקבות זאת. קשה לזהות את הגורם הישיר לכך; הקפאין אמנם מגביר את ריכוז האפינפרין, אולם במקביל הוא עובר גם מטבוליזם מהיר בכבד, ותוצריו הם שנותרים במערכת. כמו כן נמצא כי גם לתוצרי המטבוליזם של הקפאין יכולת לשלוח סיגנלים מטבוליים.
השפעת הקפאין על ביצועי השריר במאמץ באה לידי ביטוי במאמצים עצימים של 20-5 דקות ובמאמצים במחזורים קצובים. ההנחה היא כי קיימת כאן השפעה ישירה על מערכת העצבים המרכזית והגברה של אספקת אנרגיה אנאירובית לשרירי השלד. לעומת זאת, השפעת הקפאין מורגשת פחות במאמצים קצרים יותר (בהפעלת כוח מתפרץ כגון במיאוצים) ובמאמצים ממושכים (של יותר מ- 20 דקות).
בעיות בחקר הקפאין
אחת הבעיות בחקר הקפאין היא בידוד השפעתו בעת מאמץ - על מערכת העצבים המרכזית, על השריר ועל רקמת השומן, וזאת משום שרקמות שונות בגוף סופגות אותו. שלוש התיאוריות המרכזיות בעניין זה הן:
1. הקפאין משפיע ישירות על חלק ממערכת העצבים המרכזית, הגורמת לתחושה של מאמץ או להפעלה עצבית של מרכז העצבים.
2. הוא משפיע ישירות הן על שרירי השלד ועל פעילותם, תהליך הכולל תנועת יונים (Ca2), והן על אנזימים מרכזיים האחראים לפירוק הגליקוגן.
3. הקפאין משפיע על המטבוליזם של הפחמימות והשומנים - או באמצעות הגברת פעילות אנזימים המפרקים שומנים לחומצות שומן, או לחלופין על-ידי הגדלת ריכוז האפינפרין שמניע תהליך של שחרור חומצות שומן ממאגרי השומן ומרקמת השריר. בשני המקרים גובר תהליך החימצון של חומצות השומן (כתוצאה מהגברת זמינותם) ומואט תהליך חימצון הפחמימות. שיפור ביצועים על-פי תיאוריה זו בא לידי ביטוי כאשר מאגרי הפחמימות מגיעים לרמות נמוכות בשלבים מאוחרים יותר של המאמץ.
קפאין וניצול שומנים
מחקר שבדק השפעה של 330 מ"ג קפאין על ספורטאים במאמץ מחזורי בן שעה עד הגעה לתשישות, מצא כי שהקפאין גרם לדחיית סף התשישות בקרב אלו שצרכו אותו. החוקרים מצאו שניצול השומנים לאספקת אנרגיה בקרב הספורטאים שנטלו קפאין עלה ב- 30% לעומת קבוצת הביקורת. בחינת המטבוליזם בשריר בזמן מאמץ מצאה כי צריכה של קפאין חסכה ניצול של הגליקוגן והגבירה את השימוש בשומן.
קפאין ואלקטרוליטים
כאמור, צריכת קפאין מלווה לרוב בהגדלת ריכוז האפינפרין וחומצות השומן החופשיות בדם, אולם מתברר כי לאחר 20-15 דקות של מאמץ אין עוד השפעה של קפאין על ריכוז חומצות השומן החופשיות בדם. כמו כן נמצא כי ברמות נמוכות של קפאין (3 מ"ג לק"ג גוף), כאשר ריכוז חומצות השומן החופשיות והאפינפרין בדם אינו משתנה, עדיין קיים שיפור בביצועים בעת מאמץ.
לאור זאת אין די בתיאוריה המטבולית להסבר השפעתו של הקפאין על שיפור ביצועי הגוף במאמץ, וניתן להניח כי המנגנון המטבולי הוא רק חלק מההסבר לתופעה, וכי קיימים גורמים נוספים התורמים לה.
אחת התופעות המתלוות לצריכת קפאין היא הזרמה מוגברת של אשלגן לרקמה הפעילה. מחקר שנערך עם שחיינים שקיבלו 6 מ"ג קפאין לק"ג גוף, מצא כי ריכוז האשלגן לפני המאמץ (שחייה למרחק של 1,500 מ') היה נמוך, ובסיום המאמץ ריכוז הגלוקוז בדם היה גבוה בהשוואה לקבוצת הביקורת. החוקרים סברו כי מאזן האלקטרוליטים וזמינות הגלוקוז הם חלק מהמנגנון שבאמצעותו משפר הקפאין את ביצועי הספורטאים.
קפאין במזון ובגלולות
מחקרים השוו בין צריכת קפאין במזון (אכילת מזונות ומשקאות עתירי קפאין) ברמה של 4.5 מ"ג קפאין לק"ג גוף לעומת צריכתו בגלולות. נמצא כי למרות שרמות הקפאין בדם היו דומות בשני המקרים, היה הבדל מהותי הן בשיפור בביצועים והן ברמות האפינפרין: אצל אלו שצרכו קפאין במזון נמצאו רמות נמוכות יותר של אפינפרין ושיפור נמוך יותר בביצועים בהשוואה לאלו שנטלו גלולות. החוקרים הסיקו כי מגוון המרכיבים הנוספים במאכלים עתירי קפאין מנטרלים את השפעתו על הגוף.
34 כוסות תה
הוועד האולימפי הבינלאומי הגביל את השימוש בקפאין**: ריכוז של 12 מיקרוגרם למיליליטר שתן נקבע כריכוז חריג שיגרום לפסילת הספורטאי. אלא שזהו ערך סף גבוה, שכדי להגיע אליו יש לשתות שעתיים-שלוש לפני הבדיקה 7 כוסות קפה, 16 כוסות קולה ו- 34 כוסות תה, או לאכול את עלי התה עצמם... במילים אחרות, ספורטאים הצורכים מאכלים ומשקאות המכילים קפאין לפני הפעילות לא יגיעו לרמת הסף ואף לא לקרבתה. הדבר מאפשר לספורטאים לצרוך קפאין באופן חוקי לפני תחרות (עד 6 מ"ג לק"ג גוף) מבלי להסתכן בפסילה ולשפר בכך את ביצועיהם בתחרות, עובדה היוצרת אי שוויון בנקודת הפתיחה של הספורטאים ועלולה להשפיע על תוצאות התחרות. ואכן מתברר כי יותר ויותר ספורטאים, אף בגילים צעירים (18-13), צורכים קפאין לפני תחרויות אף-על-פי שאין לו ערך תזונתי.
ידוע כיום כי רק 3%-0.5 מהקפאין הנכנס לגוף מופרש בשתן, בעוד רוב רובו עובר מטבוליזם מהיר בכבד ותוצריו אינם נמדדים בבדיקת השתן לספורטאים. כמו כן נמצא שרמת הקפאין בדם ובשתן תלויה בגורמי סביבה שונים ובהבדל הפיזיולוגי הבסיסי הקיים בין ספורטאים.
במהלך כל המחקרים נמצאה שונות רבה בתגובת הספורטאים לקפאין. ההבדל מתבטא בין השאר בחיסכון במאגרי הגליקוגן בשריר בין גברים לנשים, שאחראי לו הורמון האסטרוגן המשפיע על זמן מחצית החיים של הקפאין בגוף.
סיכום
אף-על-פי שהאופן שבו הקפאין משפר ביצועים אצל ספורטאים אינו ברור לחלוטין, הרי בעשור האחרון מתחזקות והולכות הראיות שצריכת קפאין גורמת לשיפור ביצועים, בעיקר במאמצים ממושכים. הדבר בא לידי ביטוי בדחיית סף התשישות בעת מאמץ גופני. גם כאשר המאמץ הוא אנאירובי קצר-טווח קיימת לקפאין השפעה חיובית - ישירות על השרירים ועל מערכת העצבים המרכזית.
הוועד האולימפי מגביל אמנם את השימוש בקפאין*, אבל ערך הסף שקבע הוא גבוה מכדי שהדבר ישפיע על הפסקת השימוש בו. ואמנם שיעור הספורטאים הצורכים קפאין לפני תחרויות עולה, גם בקרב צעירים הנמצאים בתחילת דרכם הספורטיבית.
* ב-31.12.03 ביטל הוועד האולימפי את המגבלות על השימוש בקפאין.