Suplementación con Cafeína - Serie Dos; Efectos

Suplementación con Cafeína - Serie Dos; Efectos

En nuestra segunda serie de actualización de la suplementación con cafeína evaluaremos los principales efectos categorizados en tres grandes grupos; efectos sobre el rendimiento deportivo, el rendimiento cerebral y el sistema cardiovascular.

1. Efectos sobre el rendimiento deportivo

En términos generales, el consumo de cafeína se ha caracterizado por incrementar el rendimiento deportivo durante el ciclismo de alta intensidad en humanos, atletismo y otros deportes de resistencia aeróbica, por lo que también es considerada una ayuda ergogénica en cierto tipo de disciplinas (http://www.jissn.com/content/7/1/7), y aunque actualmente no se encuentra en la lista de sustancias prohibidas por la WADA si hace parte del programa de monitoreo que realiza ésta organización anti-doping. La cafeína actúa directamente sobre el músculo esquelético permitiendo el aumento en la transmisión del estímulo neuronal particularmente en la unión motoneurona-músculo, bloquea los receptores de adenosina en el sistema nervioso central interrumpiendo la fatiga durante ejercicio aeróbico en humanos y animales [1], y disminuye las concentraciones musculares de K+ durante ejercicio intermitente de alta intensidad, tal como mostraron Mohr y col. (2011) [2] (Click aquí para más detalles fisiológicos del metabolismo de la Cafeína).

Un estudio reciente publicado en Mayo de 2014 en la revista Amino Acids [3] muestra los resultados de una investigación que analizó la efectividad de una bebida energética con cafeína para mejorar el rendimiento físico en jugadores de fútbol femenino durante un juego simulado. La investigación utilizó un doble ciego con placebo controlado en 18 mujeres que ingirieron 3 mg de cafeína por kilogramo de peso en forma de una bebida energética o una bebida idéntica pero sin cafeína (placebo). Después de 60 minutos, las jugadoras ejecutaron un Test de Salto CMJ (Counter Movement Jump) y un Test de Sprint de 7 x 30 metros seguido de un partido de fútbol de entrenamiento (2 x 40 min). La distancia de carrera individual y la velocidad fueron medidas utilizando dispositivos GPS. Los resultados mostraron que, en comparación al grupo placebo, la ingesta de cafeína incrementó la altura de CMJ (26.6 ± 4.0 vs 27.4 ± 3.8 cm; P < 0.05), la velocidad máxima de carrera promedio durante el Test de Sprint (24.2 ± 1.6 vs 24.5 ± 1.7 km/h; P < 0.05) y la distancia total recorrida durante el partido de entrenamiento (6,631 ± 1,618 vs 7,087 ± 1,501 m; P < 0.05). En conclusión, los autores recomiendan la ingesta de 3 mg de cafeína / Kg como una excelente ayuda ergogénica que incrementa ciertas capacidades físicas en mujeres jugadoras de fútbol, tal como ya habían demostrado otros estudios en hombres. Por ejemplo, en el estudio de Mohr y colaboradores (2011) ya se había demostrado que sujetos suplementados con cafeína y sometidos a un protocolo de entrenamiento intermitente de moderada intensidad presentaba una mayor resistencia a la fatiga y una mejor adaptación metabólica con respecto al grupo control [2]. Por otro lado, quisiera resaltar la relación existente entre la suplementación con creatina y cafeína. Actualmente, se sabe que consumir creatina con cafeína puede generar una inhibición de los marcados efectos ergogénicos de la primera; no obstante un estudio de 2011 [1] demostró en un modelo animal que el consumo de cafeína después de la suplementación con creatina puede mejorar ciertas capacidades aeróbicas. Así, es posible que después de realizado el periodo de carga con creatina, el consumo de cafeína optimice el rendimiento en deportes aeróbicos de alta intensidad, en los cuales no se han evidenciado mejoras tras la ingesta de creatina (fútbol, tenis, atletismo, ciclismo, etc.), aunque se requiere más investigaciones en cuanto a esto se refiere y sobre todo en humanos [14].

Varias investigaciones previas han identificado que algunos productos disponibles en el mercado incrementan el gasto energético durante el reposo (REE – Resting Energy Expenditure), el cual está fuertemente relacionado, pero no es idéntico, a la tasa metabólica basal. Comúnmente, estos productos contienen varias sustancias como; té verde, capsaicina, compuestos similares a catecolaminas (sinefrina) y, principalmente, cafeína. En general, la mayoría de estas investigaciones evalúan los cambios en el gasto energético tras 6 horas del consumo de la sustancia a analizar. Sin embargo, mientras la magnitud del efecto individual del suplemento sobre el gasto energético parece variar dependiendo de los ingredientes consumidos, el incremento en el gasto energético es similar a las observaciones previas usando ingredientes individuales como la cafeína, la cual genera una variación desde 50 a 200 Kcal por hora inmediatamente después de la ingestión. Aunque este incremento es experimentalmente significante, se debe hacer énfasis en que el efecto es tiempo-dependiente y el gasto metabólico parece retornar a valores base tras 6 horas del consumo. Ya se ha demostrado que con cafeína o té verde + cafeína generan un incremento aproximado del 4% en la tasa metabólica en 24 horas, lo cual se aproxima a los incrementos vistos con productos termogénicos selectos. Además, un tratamiento extendido por más de 8 semanas ha mostrado también incrementar el gasto energético durante el reposo, sugiriendo que el té verde regular con estimulantes selectos, como la cafeína, puede continuamente causar un incremento en el metabolismo energético (Vaughan y col. 2014).

Recientemente, febrero de 2014, un grupo de investigadores iraníes de la Urmia University y la Tabriz University of Medical Sciences estudiaron los efectos a corto plazo de la administración de cafeína sobre la respuesta al estrés y el sistema inmune en atletas masculinos [5]. De hecho, 24 atletas (carrera de resistencia y triatlón) fueron aleatoriamente divididos en un grupo suplementado con cafeína (6 mg por Kg de peso entre 30 – 60 min antes del ejercicio) y un grupo placebo (500 mg de celulosa), analizándose niveles de cortisol, leucocitos y proteína sérica de choque térmico 72 (Hsp72 – Heat Shock Protein) inmediatamente antes y después del ejercicio (Test Aeróbico Exhaustivo de Bruce) en muestras de sangre. Los resultados mostraron que las concentraciones plasmáticas de cortisol y Hsp72 fueron significativamente mayores en el grupo control con respecto al grupo de cafeína (P<0.05); no obstante los cambios en leucocitos no fueron estadísticamente significantes (Tablas A y B).

Tabla A. Cambios séricos promedio de Hsp72, cortisol y leucocitos durante ejercicio aeróbico exhaustivo (Bruce Test). Los datos de distribución normal confirmados por el test de Kolmogorov-Smirnov. Tabla B. Comparación de los niveles séricos promedio de Hsp72, cortisol y leucocitos entre los grupos de cafeína (CAF) y control (CON). Adaptado y tomado de [5].

Los resultados de esta reciente investigación indican que las fluctuaciones de los marcadores del sistema inmune innato que son normalmente subsecuentes al ejercicio aeróbico prolongado pueden ser atenuadas y mitigadas tras la suplementación con cafeína. Se supondría así que el consumo de cafeína antes de realizar un entrenamiento de ejercicio aeróbico exhaustivo reduciría la susceptibilidad a los desafíos inmunes, comúnmente asociados al ejercicio prolongado de alta intensidad.

En Abril de 2014, la doctora y profesora emérita en nutrición de la Georgia State University, Christine Rosenbloom [6] publicó un excelente artículo de revisión que analiza el uso y la seguridad de las bebidas energéticas, el rol de la cafeína en el rendimiento deportivo y algunas pautas de uso en atletas. En dicho artículo se podrán encontrar todas las consideraciones actuales con respecto al tema, así que con la intención de no hacer redundante ésta información quiero citar su conclusión en la parte final de su revisión; “La cafeína es segura y legal para su uso en atletas cuando se consume en cantidades moderadas. Los atletas deberían ser educados acerca de la dosis efectiva de cafeína para incrementar el rendimiento y los peligros para la salud así como efectos contraproducentes que puede traer el consumo de cantidades exageradas”.

2. Efectos sobre el rendimiento cerebral

La suplementación con cafeína no solo ha demostrado tener ciertos efectos ergogénicos sobre el metabolismo en deportistas amateur y de alto rendimiento, sino que también ha sido identificada por generar ciertas adaptaciones positivas a nivel cerebral. A continuación, resumo algunas de las más recientes investigaciones científicas que nos brindan otro punto de apoyo en lo que respecta al consumo de cafeína.

Considerar la cafeína como un intensificador de la memoria fue una aseveración anecdótica hasta este año, ya que en febrero de 2014 un grupo de investigadores liderados por Michael Yassa de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, [7] encontraron que el consumo de ésta sustancia incrementa la retención de ciertos recuerdos en por lo menos un día después que fueron adquiridos. Los investigadores realizaron un doble ciego con 74 participantes a los que se les solicitó analizar una serie de imágenes. Tras la sesión, a los voluntarios se les fue dado un placebo o una tableta de 200 mg de cafeína (equivalente a un café expreso). Las dosis fueron administradas cinco minutos después que los sujetos estudiaron las imágenes, seguido de tabletas adicionales a una hora, tres horas y 24 horas después de la sesión inicial. Al día siguiente, se le pidió a los participantes que observaran un set de imágenes que contenía figuras del día anterior, nuevas imágenes e imágenes similares a las originales; con el objetivo de realizar un Test de Patrones de Separación (Pattern Separation), habilidad del cerebro para determinar que hace similar imágenes diferentes, lo cual indicaría una retención en la memoria y serviría como una variable que evaluaría la memoria a largo plazo de los participantes. De acuerdo a los resultados, un mayor número de los sujetos del grupo suplementado con cafeína fueron capaces de identificar correctamente imágenes similares en comparación con el grupo placebo (Ver imagen 1 para detalles de la investigación). Así, la cafeína podría mejorar en el proceso de consolidación de la memoria, habilidad del cerebro para convertir recuerdos a corto plazo en memorias a largo plazo; no obstante, se requiere más investigación para analizar test de recuperación de memoria.

Figura 1. (a) Outline of study design. After arrival of screened subjects, a baseline salivary sample was collected. Then the encoding task was administered. This was an incidental indoor-outdoor judgment task (stimuli every 2,500 ms, with an interstimulus interval (ISI) of 500 ms). After encoding, subjects were administered either 200 mg caffeine or placebo pills. After 1 h and 3 h, additional saliva samples were collected. Subjects returned 24 h later for testing. Before a recognition test, a final saliva sample was collected. Recognition was tested using an old-similar-new judgment task (stimuli every 2,500 ms with a 500-ms ISI) using targets, foils and similar lures that are particularly sensitive to hippocampal pattern separation. (b) Lure discrimination by subjects (i.e., whether subjects had a higher propensity to call lure items 'similar' rather than 'old') (t42 = 1.79, one-tailed P = 0.04). *P = 0.05. (c,d) Target hit rates (c) and foil rejection rates (d) (t42 = 0.59, one-tailed P = 0.27 and t42 = 0.15, one-tailed P = 0.44 between groups that received caffeine and placebo, for data in c and d, respectively). Error bars, ±s.e.m.; n = 20 subjects (caffeine) and n = 24 subjects (placebo). Taken from [7].

Anteriormente, en 2012 un grupo de investigación bajo la dirección de Chuanhai Cao [8] publicó un artículo muy interesante que mostró los resultados de un estudio de caso controlado que duró 4 años y que analizaba el estado cognitivo en función de las concentraciones plasmáticas de cafeína en 124 sujetos de edad avanzada (65-88 años) a lo largo de dicho periodo de tiempo. Los participantes de la investigación presentaban normalidad cognitiva y deterioro cognitivo leve (MCI – Mild Cognitive Impairment) con su respectiva progresión a demencia. De manera sorprendente se observó que los niveles plasmáticos de cafeína al inicio del estudio eran sustancialmente inferiores (-51%) en los sujetos con MCI que luego progresaron a un estado de demencia (MCI --> DEM) en comparación con las concentraciones en los sujetos MCI estables (MCI --> MCI). Adicionalmente, encontraron que ninguno de los sujetos MCI --> DEM tenían niveles plasmáticos de cafeína inicial superior al nivel crítico de 1200 ng/mL, mientras que la mitad de los MCI --> MCI estables tenían niveles de cafeína superiores a dicho umbral. Así, concentraciones plasmáticas de cafeína superiores a 1200 ng/mL (≈6 µM) en sujetos MCI están asociadas con la no conversión a demencia durante los 2 – 4 años subsiguientes (Figura 2).

Figura 2. Concentraciones de cafeína en sujetos agrupados por su estado cognitivo eventual durante su seguimiento en la investigación. Normales estables (N-->N), normal progresando a MCI (N-->MCI), MCI estables (MCI-->MCI) o MCI progresando a demencia (MCI-->DEM). ∗∗p < 0.02. Tomado de [8].

El anterior estudio de caso proveyó la primera evidencia directa que asocia la ingesta de cafeína/café con una reducción del riesgo de demencia o un retraso en su inicio, particularmente para aquellos adultos ancianos que ya padecen de MCI. Recientemente, en Marzo de éste año se evidenció cierta relación entre el consumo de cafeína y un retraso en el desarrollo de Alzheimer en un modelo animal. Actualmente se conoce que la progresión del Alzheimer se debe fundamentalmente a la aparición de placas de péptido β-amiloide y marañas neurofibrilares (generados principalmente por cambios estructurales en las proteínas tau) que son claramente visibles al microscopio. Laurent y col. (2014) [9] evaluaron los efectos de la ingesta crónica de cafeína (0.3 g/L agua) en un modelo de ratones transgénicos THY-Tau22 con patología de proteínas tau progresiva y similar al Alzheimer, encontrando que la ingesta de cafeína previene el desarrollo de déficits espaciales de memoria en dichos animales. La mejora en la memoria fue asociada con la reducción en la fosforilación de las proteínas tau en el hipocampo (recordemos que la fosforilación de las proteínas tau es directamente proporcional al desarrollo de la enfermedad) y la disminución de fragmentos proteolíticos. Además, el tratamiento con cafeína disminuye significativamente los niveles de marcadores pro-inflamatorios y de estrés oxidativo que se encuentran elevados normalmente en el hipocampo de ratones THY-Tau22. En conclusión, estos datos soportan las ideas previas que la ingesta moderada de cafeína es benéfica en modelos de patología tau asociada al Alzheimer, aunque obviamente son necesarias evaluaciones clínicas futuras en pacientes con esta enfermedad neurodegenerativa.

3.3. Efectos sobre el sistema cardiovascular

Hasta el momento hemos analizado aspectos positivos de la suplementación con cafeína ya sea sobre el mismo rendimiento deportivo y a nivel cerebral; no obstante, como la gran mayoría de sustancias administradas en el hombre, se ha encontrado que el consumo excesivo de cafeína tiene cierto potencial negativo relacionado con el sistema cardiovascular.

En 2006, Cornelis y col. [13] determinaron si el genotipo de CYP1A2 (para detalles ir a la Serie Uno; Metabolismo) modifica la asociación anteriormente descrita entre el consumo de cafeína y el riesgo de infarto agudo de miocardio no fatal. El estudio se llevó a cabo con más de 4000 participantes que residían en Costa Rica, entre los cuales ≈2000 de ellos habían sufrido un primer infarto agudo de miocardio no fatal y los restantes ≈2000 era población control, posteriormente todos los participantes en la investigación fueron genotipificados utilizando Polimorfismos de Longitud de Fragmentos de Restricción (RFLP - Restriction Fragment Length Polymorphism) mediante PCR. Por otro lado, para evaluar el consumo de cafeína se llevó a cabo un cuestionario de frecuencia de consumo. Los resultados de ésta investigación permitieron concluir que la ingesta de café se encuentra asociada con un incremento en el riesgo de infarto agudo de miocardio no fatal solamente en los individuos que tienen un metabolismo lento de cafeína (es decir, que presentan modificaciones genéticas en CYP1A2), sugiriendo que la cafeína juega un rol predominante en dicha relación.

Tras la sorpresiva asociación entre la cafeína y un aumento de riesgo de infarto de miocardio aparecieron nuevas investigaciones que ratificaron dicha tendencia. Por ejemplo, la publicación de Smith y col. (2014) [15] identificó que la cafeína potencia de manera sinérgica con 1,3-dimetilamilamina (DMAA) y Citrus aurantium el infarto agudo de miocardio que comúnmente es asociado a algunos suplementos dietarios. Posteriormente, Grasser y colaboradores (2014) [10] realizaron una buena investigación que evaluó el consumo de Red Bull® (bebida comercial con alto contenido de cafeína – 114 mg en 335 mL) sobre variables cardiovasculares y hemodinámicas, parámetros cerebrovasculares y la función endotelial microvascular en 25 jóvenes saludables y no-obesos; encontrando, que a diferencia del grupo control que bebió agua, el consumo de Red Bull® incrementa la presión sanguínea tanto sistólica como diastólica (P<0.005), la frecuencia cardíaca y el gasto cardiaco (P<0.05), sin cambios significativos en la resistencia total periférica y sin disminución de la respuesta endotelial a acetilcolina. Asimismo, los sujetos que tomaron Red Bull® experimentaron un incremento en la resistencia cerebrovascular y en la frecuencia respiratoria, mientras que la velocidad de flujo sanguíneo cerebral y la exhalación de CO2 disminuyó. De esta manera, los resultados de ésta investigación muestran en general un perfil hemodinámico negativo en respuesta al consumo de la bebida energética Red Bull®.

Aunque el estudio anterior no evaluó solamente el efecto de la cafeína sobre los marcadores hemodinámicos, sino más bien la actuación de todos los ingredientes del Red Bull® en conjunto (cafeína, taurina, glucuronolactona y azúcares, entre otros), se asocia fundamentalmente a los dos primeros ingredientes mencionados los efectos negativos sobre la función cardiovascular. A pesar de lo anterior, un estudio muy reciente, publicado el mes pasado (Mayo 2014) [16], analizó los efectos de la taurina y las potenciales interacciones con la cafeína sobre el rendimiento cardiovascular. El análisis del grupo de investigación liderado por el Doctor Schaffer permitió inferir que la taurina podría neutralizar varios efectos no deseados del exceso de cafeína; “A nivel cardiovascular, si existen interacciones entre la cafeína y la taurina, ésta última podría reducir los efectos cardiovasculares de la cafeína. Aunque éstas interacciones requieren de un análisis más detallado en humanos, las funciones fisiológicas de la taurina parecen ser inconsistentes con los síntomas cardiovasculares asociados al consumo excesivo de bebidas energéticas que contienen cafeína y taurina”.

Finalmente, cabe resaltar que los efectos negativos asociados a la ingesta de cafeína son dosis-dependientes, por lo que nos queda estudiar y conocer claramente las dosis recomendadas (punto de análisis que será tratado en nuestra Serie Tres), las cuales varían dependiendo de las condiciones fisiológicas y objetivos deportivos del sujeto, para poder establecer lo que la misma doctora Christine Rosenbloom [6] menciona acerca de la cafeína: “es segura y legal para su uso en atletas cuando se consume en cantidades moderadas…”

REFERENCES

[1] Franco FS, Costa NM, Ferreira SA, Carneiro-Junior MA & Natali AJ. (2011). The Effects of a High Dosage of Creatine and Caffeine Supplementation on the Lean Body Mass Composition of Rats Submitted to Vertical Jumping Training. Society of Sports Nutrition 8:3

[2] Mohr M, Nielsen JJ & Bangsbo J. (2011). Caffeine Intake Improves Intense Intermittent Exercise Performance and Reduces Muscle Interstitial Potassium Accumulation. J Appl Physiol 111(5); 1372-1379

[3] Lara B, Gonzalez-Millán C, Salinero JJ, Abian-Vicen J, Areces F, Barbero-Alvarez JC, Muñoz V, Portillo LJ, Gonzalez-Rave JM, Del Coso J. (2014). Caffeine-containing energy drink improves physical performance in female soccer players. Amino Acids May; 46(5): 1385-1392.

[4] Vaughan RA, Conn CA & Mermier CM. (2014). Effects of Commercially Available Dietary Supplements on Resting Energy Expenditure: A Brief Report. ISRN Nutrition Volume 2014, Article ID 650264, 7 pages

[5] Tofighi A, Ameghani A, Jamali A & Jamali B. (2014). Effect of Short-Term Caffeine Supplementation on Stress Response and Immune System of Male Athletes. Pedagogics, Psychology, medical-biological problems of physical training and sports, vol. 4; pp. 74-79

[6] Rosenbloom C. (2014). Energy Drinks, Caffeine, and Athletes. Nutrition Today: March/April - Volume 49 - Issue 2 - p 49-54

[7] Borota D, Murray E, Keceli G, Chang A, Watabe JM, Ly M, Toscano JP & Yassa MA. (2014). Post-Study Caffeine Administration Enhances Memory Consolidation in Humans. Nature Neuroscience 17, 201–203

[8] Cao C, Loewenstein DA, Lin X, Zhang C, Wang L, Duara R, Wu Y, Giannini A, Bai G, Cai J, Greig M, Schofield E, Ashok R, Small B, Potter H & Arendash GW. (2012). High Blood Caffeine Levels in MCI Linked to Lack of Progression to Dementia. Journal of Alzheimer’s Disease 30; 559–572

[9] Laurent C, Eddarkaoui S, Derisbourg M, Leboucher A, Demeyer D, Carrier S, Schneider M, Hamdane M, Müller CE, Buée L & Blum D. (2014). Beneficial Effects of Caffeine in a Transgenic Model of Alzheimer's Disease-Like Tau Pathology. Neurobiol Aging 35(9): 2079-2090

[10] Grasser EK, Yepuri G, Dulloo AG & Montani JP. (2014). Cardio- and Cerebrovascular Responses to the Energy Drink Red Bull in Young Adults: A Randomized Cross-Over Study. Eur J Nutr. Jan 29. [Epub ahead of print] Springer.

[11] http://www.business-standard.com/article/pti-stories/caffeine-stirs-memory-study-114011300017_1.html

[12] http://www.ibtimes.com/caffeine-brain-booster-coffee-may-help-enhance-memories-strengthen-long-term-memory-1539548

[13] Cornelis MC, El-Sohemy A, Kabagambe EK & Campos H. (2006). Coffee, CYP1A2 genotype, and risk of myocardial infarction. JAMA 295(10): 1135-1141.

[14] Bonilla DA. (2013). Aspectos Bioquímicos del Transportador de Creatina SLC6A8 y Estrategias para Incrementar la Captación de Creatina por el Miocito. Revista de Entrenamiento Deportivo, ISSN 1133-0619, Tomo 27, Nº. 4 págs. 28-37

[15] Smith TB, Staub BA, Natarajan GM, Lasorda DM & Poornima IG. (2014). Acute Myocardial Infarction Associated with Dietary Supplements Containing 1,3-Dimethylamylamine and Citrus Aurantium. Tex Heart Inst J. 41(1): 70-72.

[16] Schaffer SW, Shimada K, Jong CJ, Ito T, Azuma J & Takahashi K. (2014). Effect of Taurine and Potential Interactions with Caffeine on Cardiovascular Function. Amino Acids. 46 (5): 1147-1157.

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