Die Auswirkungen von Guarana- und Koffein-Kapseln auf Stimmung und Leistungsfähigkeit beim Menschen
Reading Scientific Services Ltd.
Einführung
In dieser kontrollierten Untersuchung wurden Computer-Tests eingesetzt, um die Wirkungen von Guarana und Koffein auf die Stimmung und Leistungsfähigkeit von freiwilligen Testpersonen zu erforschen. Es wurde festgestellt, daß Guarana starke und durchweg positive Auswirkungen auf die Teilnehmer hatte. Zwei unterschiedlich starke Dosen von Koffein wurden mit Guarana verglichen und Lebensmittelstärke in Kapseln wurde als Placebo eingesetzt. Der Koffein-Gehalt beim Guarana entsprach in etwa der schwachen Koffein-Dosierung. Die Teilnehmer bekamen an allen vier Test-Tagen jeweils eine andere Behandlung, ohne über den Inhalt der Kapseln informiert zu sein. Nach einer „Basismessung“ vor Einnahme der Kapseln wurden Leistungsfähigkeit und Stimmung der Probanden über vier Stunden gemessen. Innerhalb dieser Zeit wurden die Kapseln zweimal verabreicht.
Ergebnisse
Die Auswirkungen von sowohl Koffein als auch Guarana waren bei der Aufgabe, die die anhaltende Aufmerksamkeit (cognitive vigilance) mißt, gering, wobei Guarana bei einem relativ geringen Unterschied die schnellste Reaktionszeit hervorbrachte. Bei einem Test der Hand/Augen-Koordinantion waren die Unterschiede zwischen den einzelnen Testsubstanzen weit auffälliger. Guarana vergrößerte die Reaktionsgeschwindigkeit und, in kleinem Maße, die Exaktheit, wohingegen die hohe Koffein-Dosis einen nachteiligen Effekt auf die Leistungsfähigkeit bei dieser Aufgabe hatte – wobei sie bei den Testpersonen, die diese Dosis eingenommen hatten, zeitweilig unter den Level derer fiel, die das Placebo verabreicht bekommen hatten.
Die Auswirkung auf die Stimmung der Testpersonen war deutlich klarer und stetiger bei allen Stimmungs-Skalen die angewandt wurden. Ganz allgemein verbesserte Guarana merklich die Wachsamkeit, Gemütsruhe und „Freundlichkeit“ der Probanden. Spezifische Beispiele zeigen die Abb. 1 und 2, die die Wirkungen aller Substanzen im Schnitt aller Testpersonen über die vierstündige Testperiode hinweg zeigen.
Abb. 1 zeigt die Stimmung der Probanden auf der Skala Schläfrig -> Wachsam. Guarana zeigt einen positiven Effekt, der größer ist als der von Koffein.
Abb. 2 zeigt, wie sich die Probanden selbst auf der Skala Abwehrend -> Freundlich einstuften. Der Effekt von Guarana ist hier deutlich zu erkennen. Die Probanden fühlten sich sehr viel wohlgestimmter, geselliger und nach außen gerichtet als bei allen drei anderen Versuchsbedingungen.
Viele, wenn auch nicht alle der festgestellten Unterschiede waren statistisch signifikant. Die Wichtigkeit der Ergebnisse ergibt sich jedoch aus ihrer Übereinstimmung über die Vielzahl der verschiedenen Versuchsanordnungen hinweg.
Schlußfolgerung
Guarana hatte eine starke und durchweg positive Wirkung auf die Stimmung und einige positive Effekte auf die Leistung. Koffein bei niedriger Dosierung hatte einige positive Wirkungen, bei hoher Dosierung traten jedoch auch negative Einwirkungen auf Stimmung wie Leistungsfähigkeit auf.
Paullina cupana HBK.
Paullina yoco Schultes u. Killip
(Fam. Sapindaceae)
Guaraná
Die Samen von Guaraná enthalten 5% Coffein. Damit übertreffen sie alle weiteren tropischen alkaloidliefernden Nutzpflanzen. Paullina ist ein bisweilen lianenartig wachsender Busch aus dem Amazonasgebiet, wo er von den einheimischen Indianern schon seit langem genutzt und sporadisch als „Guaraná“ kultiviert wird. Doch hat man sich trotz steigender Nachfrage in Brasilien, wo ein erfrischendes Getränk gleichen Namens daraus bereitet wird, noch nicht zum Plantagenanbau entschließen können.
Ähnlich wie P. cupana in Brasilien wird auch P. yoco von den Eingeborenen der Flußgebiete Kolumbiens und Ecuadors als stimulierendes Getränk verwendet (Schultes, 1945). Die großen (20 cm x 10 cm) glänzend-grünen Blätter von P. cupana haben deutlich gezähnte Ränder. Die roten Früchte sind 2-3 cm groß und enthalten einen schwarzen Samen (Abb. V.15). Die Samen werden durch Trocknung gewonnen und anschließend vermahlen. Merkwürdigerweise wird das fertige Produkt, ein Pulver, zu zylinderförmigen Pasten verarbeitet, die unter der Bezeichnung „Bastones de Guaraná“ in den Handel gelangten (Schmidt, 1941).
Bei der kaum zu befriedigenden Nachfrage nach Guaraná sollten tropische Pflanzenzüchter dieser bisher kaum domestizierten Wildpflanze intensive Beachtung schenken – mit dem Ziel, raschwüchsige Biotypen von günstigem Busch-Habitus zu schaffen, der leichtes Ernten ermöglicht. Me. Mo.
Guaraná – ein Naturprodukt mit hohem Coffeingehalt
Walter Katzung, Berlin
In den letzten Jahren eroberte die südamerikanische Pflanze Guaraná den (Drogen-)Markt. Nicht nur manche Eltern, auch Jugendliche und sogar mit der Rauschgiftbekämpfung betraute Beamte sind sich nicht sicher, ob es sich um ein den Rauschgiften zuzurechnendes Produkt handelt. Ärzte und Apotheker werden befragt, die Werbung (und auch der Absatz) läuft zusehends an. Was kommt mit Guaraná auf uns zu?
Vorkommen und Verwendung
Die den Sapindaceae (Seifenbaumgewächse) zugehörende Liane Paullina cupana H. B. K. ist in Südamerika beheimatet und kommt in etwa 150 Varietäten als Wild- und Kulturpflanze vor, speziell die Varietäten P. sorbilis. Mar. Duque und typica. Die in Form einer etwa haselnußgroßen Kapsel vorliegende Frucht ist wirtschaftlich interessant. Die Früchte von Paullina cupana H. B. K. var. sorbilis gelten als das Pflanzenprodukt mit dem höchsten Gehalt an Coffein (früher auch als Guaranin bezeichnet) (Tab. 1). Guaraná enthält etwa dreimal soviel Coffein wie die Kaffeebohne. Die Früchte dienen als Ausgangsstoff sowohl für die Gewinnung von natürlichem Coffein als auch für die Herstellung von Genußmitteln. Die Verarbeitung von Guaraná hat in Brasilien inzwischen eine solche wirtschaftliche Bedeutung erlangt, daß sich ganze Forschungseinrichtungen mit Kultivierung, Züchtung und Anbau einerseits sowie der wirtschaftlichen Verwertung andererseits beschäftigen. Hauptanbaugebiet ist die Gegend um Maués. Hier werden auf etwa 6000 ha etwa 80% der Welternte gewonnen. Die Produktion Brasiliens an Guaraná beträgt etwa 1000 Tonnen/Jahr. Verwertungsprodukt ist überwiegend das aus den gerösteten und gemahlenen Samen hergestellte Guaranápulver.
Getrocknete Pasta Guaraná ist die Vorratsform der Indios. Sie wurde bereits im 19. Jahrhundert in europäischen Apotheken als Stärkungsmittel angeboten. Ein etwas bitter-säuerlich schmeckendes Erfrischungsgetränk der Indios ist das Mandioka-Guaraná-Bier. Hierzu werden die gerösteten Samen zerstampft, mit Maniokmehl und Wasser verknetet und das Gemisch anschließend in Wasser vergoren. Dabei spaltet sich das Coffein von der Gerbstoffe enthaltenden Pflanzenmatrix ab. Die bitter schmeckende safrangelbe Paste wird mit Wasser verrührt und ergibt das anregende Getränk. Auch die beim Röstprozeß als Abfall anfallenden Fruchtschalen enthalten etwa 3% Coffein. Unter der Bezeichnung guaraná flor werden in Brasilien auch die gerösteten Blüten angeboten. Guaranáprodukte haben, auch unter pharmazeutischen sowie pharmakologischen Aspekten, Verbreitung und Interesse gefunden. Sie werden als leicht anregende und tonisierende Mittel, als Zusatz zu Analgetika und im Rahmen der Naturheilkunde angewandt. In Brasilien gelten sie zudem als Aphrodisiaka. Kommerzialisierte Produkte sind im wesentlichen Erfrischungsgetränke, Pulver, Konzentrate, aus dem Pulver hergestellte Stangen und „Brote“ (brasilianische „bastoes“). Diese Produkte werden zur besseren Haltbarkeit meist noch geräuchert. Für die Getränkezubereitung wird von den brasilianischen Indios die benötigte Menge Pulver abgeschabt und in Wasser gelöst. Auch Kultfiguren aus (geräuchertem) harten Guaraná werden angeboten.
Zusätze zu Guaranápulver sind beispielsweise Kakao und die chininhaltige Chinarinde. Bezeichnungen sind neben Guaraná oder Guarana auch Cupana und Cupaline sowie Zoom und „brasilianischer Ginseng“. Synonyme für den Hauptwirkstoff Coffein sind Guaranin, Mateina, Thein, Eldiatric C, NCI-C02733, Organex, No-Doz und 7-Methyltheophyllin. Die hin und wieder auftauchende chemische Bezeichnung Tetramethylxanthin (dies wäre 8-Methylcoffein) ist nicht korrekt. Das Purinalkaloid Guaranin ist identisch mit Coffein und damit 1,3,7-Trimethylxanthin.
Coffein
Coffein entfaltet seine Wirkung im wesentlichen am zentralen Nervensystem (ZNS) und ist als Psychotonikum einzuordnen. Daneben wirkt es auch auf Atmung, Herz und Kreislaufsystem, den Magen-Darm-Trakt, die Nieren, den Stoffwechsel und auf die Muskulatur (siehe auch Gleiter CH; Deckert J. Coffein. Klinische Pharmakologie und Anwendung als Pharmakon. Med. Mo Pharm 1992; 15: 258-269).
Psychotonisch wirkende Dosen liegen beim Erwachsenen zwischen 50 und 200 mg. Allerdings wird die volle belebende Wirkung nur bei Ermüdeten beobachtet. Die Wirkung und die hierzu erforderlichen Dosen sind zudem von Mensch zu Mensch verschieden. Genuß- und damit kaufentscheidend sind für viele Konsumenten Schlafhemmung und Verbesserung der körperlichen Leistungsfähigkeit. Coffein kann aber auch schlaffördernd wirken, und zwar bedingt durch eine Gegensteuerung des vegetativen Nervensystems auf den stimulierenden Reiz. Schlafförderung wird bei älteren Menschen, bei Hypertonikern und chronischen Coffeinkonsumenten beobachtet.
Die Atmung wird zentral über die Erregung des Atemzentrums in der Frequenz, aber nicht im Volumen gesteigert.
Herz und Kreislauf werden im allgemeinen (bei Gesunden) durch den positiv ionotropen Effekt (Steigerung der Kontraktionskraft des Herzens) günstig beeinflußt. Herzkranzgefäße werden erweitert. Der Gefäßtonus im Gehirn wird erhöht. Deshalb wird Coffein zum Beispiel bei Migräne oder in Analgetika eingesetzt. Der Blutdruck wird nur geringfügig beeinflußt. An den Nieren entfaltet Coffein eine schwache bis mittelstarke harntreibende (diuretische) Wirkung. An der Magenschleimhaut löst Coffein als chemischer Reizstoff einen cholinergen Reflex aus und stimuliert über die Freisetzung von Gastrin die Sekretion von Magensäure. Der Tonus der glatten Muskulatur wird gesenkt, wodurch Bronchospasmen, zum Beispiel bei Bronchialasthma, günstig beeinflußt werden. Im Gegensatz hierzu wirkt Coffein an der quergestreiften Muskulatur kontraktkions- und damit leistungsfördernd.
Coffein kann die Durchlässigkeit der Zell- und Gewebemembranen steigern, wodurch die Aufnahme und die Wirkung anderer Wirkstoffe verbessert wird. Seine eigene Aufnahme wird durch Amide, die auch im Guaraná enthalten sind, gefördert.
Auf den Stoffwechsel wirkt Coffein durch Förderung des Glycogenabbaus in der Leber (Glycogenolyse) und Mobilisation von Triglyceriden aus dem Fettgewebe (Lipolyse).
Resorption und Elimination werden durch die gute Wasserlöslichkeit bestimmt: Coffein wird rasch resorbiert und zum Teil an Plasmaeiweiße gebunden. Die Ausscheidung erfolgt über Nieren und Darm. Etwa 10% werden unverändert eliminiert und etwa zwei Drittel erscheinen metabolisiert im Urin. Der Harnsäurespiegel im Blut wird nicht erhöht, so daß Coffein und damit auch Guaraná bei Gicht nicht kontraindiziert ist. Die Eliminationshalbwertszeit liegt zwischen 2,5 und 4,5 Stunden.
Die Dosierung ist weit gefächert. Therapeutische Dosen (oral, als Phsychostimulans) liegen zwischen 50 und 500 mg bei einem Körpergewicht von 70 kg, abhängig von Gewöhnung und Individuum. Als orale Normdosis gelten 200 mg (enthalten in etwa zwei Tassen Kaffee oder in etwa 3 bis 5 g Guaranápulver). Dosen ab etwa 500 mg können bei ungewöhnten oder empfindlichen Personen (Kinder!) bereits zu leichten Vergiftungserscheinungen führen. Eine Letaldosis für den Menschen ist nicht ausgewiesen. Es wird angenommen, daß Dosen über 10 g Coffein (entsprechend etwa 40 bis 80 g Guaraná) bei oraler Applikation tödlich sind.
Die Vergiftung ist dosisabhängig charakterisiert durch Kopfschmerzen, Ohrensausen, Sehstörungen, innere Unruhe, Erregung, Zittern, Krämpfe und Muskelstarre, Erbrechen, Harndrang und Durchfall, Verwirrtheit bis Delirien, Tachykardie und/oder Bradykardie, pektanginöse Beschwerden und eventuell Fieber. Im Tierversuch tritt der Tod durch kombiniertes Herz-Kreislauf- und Atmungsversagen auf. Im allgemeinen bilden sich die Symptome innerhalb eines Tages zurück. Eventuell ist Kreislaufüberwachung und Schutz vor Wärmeverlust erforderlich. Reichliche Flüssigkeitszufuhr ist sinnvoll.
Chronischer Coffeinkonsum führt zu Gewöhnung, Toleranz mit Dosissteigerung und Ausbildung einer (leichten) psychischen Abhängigkeit (Coffeinismus). Der mißbräuchliche exzessive Coffeinkonsum ist in Form der sogenannten „Kaffeepeitsche“ bei Abhängigen zur Erzeugung von euphorischen Zuständen unter Nutzung von Coffein als Ersatzdroge bekannt. Als Entzugssymptome treten Unruhe, Nervosität und quälende Kopfschmerzen auf.
Theophyllin und Theobromin
Die Dimethylxanthine Theophyllin und Theobromin haben ein dem Coffein analoges Wirkungsspektrum. Es treten lediglich qualitative Unterschiede auf: Entsprechend den Mengenverhältnissen im Guaraná dominiert aber Coffein erheblich über die Dimethylxanthine, so daß deren anders gelagerte Wirkungsqualität vernachlässigbar klein ist.
Gerbstoffe
Bei den Gerbstoffen dominieren Tannine. Die Chemie der pflanzlichen Tannine ist komplex. Tannine haben als Zuckerester von Phenolcarbonsäuren eiweißfällende und damit gerbende, adstringierende und desinfizierende Eigenschaften. Konzentrations- oder dosisabhängig wirken sie aber auch akut und chronisch toxisch. Leitsubstanz ist Tannin (Acidum tannicum, Gerbsäure), das metabolisch zu Gallussäure hydrolysiert wird.
Die in den Genußmitteln auf natürlicher pflanzlicher Basis vorkommenden Tanninkonzentrationen sind, zumindest bei nicht exzessivem Konsum, als nicht akut toxisch einzuschätzen. Es überwiegen die positiven Wirkungen. Durch die eiweißfällende Wirkung werden im Magen-Darm-Kanal vorhandene Giftstoffe ausgefällt und bei Durchfällen eine obstipierende und desinfizierende Wirkung er-zielt. Außerdem wirken die Tannine in den vorliegenden Konzentra-tionen als für das Produkt charakteristische Geschmacksstoffe.
In Gegenden mit chronischem Konsum von tanninhaltigen pflanzlichen Nahrungs- und Genußmitteln (z.B. Khat im afrikanisch-arabischen Raum) werden allerdings toxische Wirkungen beobachtet. Dies sind vorrangig Leber- und Nierenschäden sowie Magenschleimhautveränderungen bis hin zum Karzinom (Sarghum-Korn in Südafrika, Khatgenuß in Nordafrika und Naher bis Mittlerer Osten). Tannin wurde als für den Menschen krebsauslösend einstufbar klassifiziert. Für Guaraná sind derartige toxische Wirkungen in der Literatur bisher nicht beschrieben.
Sonstige Inhaltsstoffe
Die Xanthinderivate Guanin und Adenin sind als essentielle Bausteine körpereigener Nucleinsäuren wichtig für deren Synthese. Toxikologisch sind beide unbedenklich.
Cholesterol ist im Organismus Baustein von Zellmembranen und essentieller Ausgangsstoff für die Synthese von Steroiden. In den in Guaraná vorliegenden geringen Konzentrationen ist es toxikologisch unbedenklich.
Saponine sind den membranaktiven Verbindungen zuzuordnen. Sie werden zum Beispiel als auswurf- und harnfördernde Mittel (Expek-toranzien und Diuretika) verwendet. In toxischen Konzentrationen reizen sie die Schleimhäute und besitzen eine hämolytische Aktivi-tät. Daneben haben Saponine, je nach Struktur, auch fungizide, bakterizide, insektizide und molluskuzide Eigenschaften. Bei intakten Schleimhäuten werden die Saponine in den vorliegenden Konzentrationen nicht resorbiert, so daß selbst bei Aufnahme größerer Mengen Guaraná keine Wirkungen zu erwarten sind.
Wie wirkt Guaranà?
Das komplexe Zusammenwirken von pflanzlicher Matrix, Eiweiß und Fett dämpft Reizwirkungen des Coffeins auf die Magenschleimhaut und macht die pflanzliche Droge im Gegensatz zu frei vorliegendem Coffein verträglicher. Aufgrund der lang anhaltenden Wirkung wird die täglich aufgenommene Dosis deutlich unter der bei Coffeinpräparaten/-getränken mit schneller Resorption und/oder Elimination liegen und damit nicht so schnell zu einer Gewöhnung führen. Guaraná wirkt besonders bei erschöpften Personen und bei körperlich und geistig anstrengender anspruchsvoller Tätigkeit stimulierend, wobei nicht nur die psychische, speziell die intellektuelle Leistungsfähigkeit, sondern über Anregung von Atmung, Herzleistung und Skelettmuskulatur auch die körperliche Leistungsfähigkeit stimuliert werden. Durch die gefäßtonisierende Wirkung im Gehirn kann Guaraná eventuell auch bei Kopfschmerzen günstig wirken.
Der Gehalt an Gerbstoffen beugt Darminfektionen vor, bindet durch Eiweißfällung eventuell toxische Produkte, wirkt desinfizierend und leicht obstipierend bei Durchfällen. Saponine dagegen reizen die Schleimhautreizung im Darm, fördern so den Stuhlgang. Coffein und Gerbstoffe fördern die Diurese. Die positive ionotrope Wirkung auf das Herz wird durch die Diurese unterstützt werden. Die Förderung der Glycogenbereitstellung aus der Leber unterstützt die durch zentrale Herz-Kreislauf- und Skelettmuskulaturstimulation hervorgerufene erhöhte Leistungsbereitschaft und -fähigkeit des Organismus. Der leichte lipolytische Effekt unterstützt die Mobilisation von Fett. Bei kurhafter Anwendung oder entsprechend veranlagten Personen sollte allerdings der Blutfettspiegel regelmäßig überprüft werden.
Kombination mit anderen Substanzen
Eine Verstärkung der Arzneimittelwirkung ist zum Beispiel zu beachten bei Beta-Sympathimimetika, Amphetaminen, Phenylpropanola-min, Salicylaten, Ergotamin und herzwirksamen Glykosiden. Kontra-indikation ist die gleichzeitige Einnahme von Nootropika, da sich hierbei eventuell zentral stimulierende Effekte potenzieren.
Die Coffeinwirkung wird verstärkt durch beispielsweise Cimetidin, Disulfiram, hormonale Kontrazeptiva, Chinolone, Isoprenalin, Phenylpropanolamin, Amphetamin und Beta-Sympathomimetika.
Zentraldämpfende Wirkungen von Ethanol werden vermindert und die enthemmenden Eigenschaften gefördert. Guaraná wird den als „Kater“ bekannten postalkoholischen Zustand positiv beeinflussen. Man sollte aber grundsätzlich vor der Auffassung warnen, durch Guaraná unter Alkohol seine Verkehrstüchtigkeit behalten zu können. Dies gilt sinngemäß für alle Wirkstoffe mit zentraldämpfender Wirkung wie Opiate (Morphin, Heroin) auch bei mißbräuchlicher Verwendung. Entzugserscheinungen („turkey“) können, da eine körperliche Abhängigkeit vorliegt, nicht beseitigt, wohl aber gelindert werden.
Wirkstoffe mit stimulierender Wirkung wie Cocain, Khat, Amphetamin und seine Derivate sowie Designerdrogen sind wegen der gegenseitigen Verstärkung insbesondere der Herz-Kreislauf-Wirkung kontra-indiziert. Es besteht die Gefahr von Hirnblutungen und von Herz-rhythmusstörungen.
Literatur
1.Calvicante PB. Frutas comestiveis da Amazinoca. Belem 1979. 2.Cuatrecansas J. Studies in South American Plants. Chicago, 1950 3.Danert S. et al. Urania-Pflanzenreich 2. Leipzig, 1973 4.Ericson HT et al. Guaraná as a commercial crop in Brazilian Amazonia. Econ Bot 1984; 38: 273-86 5.Franke W. Nutzpflanzenkunde. Stuttgart 1989 6.Hauschild F. Pharmakologie und Grundlagen der Toxikologie. Leipzig, 1973 7.International Society for Horticultural Science. Horticultural Research International. Wageningen, 1986 8.Katzun W. Smart Drugs – Fertigarzneimittel im Grenzbereich zu Drogen. Med mo Pharm 1993; 16: 172-175 9.Niosh Registry of toxic effects of chemical substances. CD-ROM-Version, updatin 8/92, Cincinnati, 1992 10.Rehm S et al. Die Kulturpflanzen der Tropen und Subtropen. Stuttgart 11.Schultes RE. El Guarana: su historia y su uso. Agr Trop 1955; 11: 131-140 12.Teuscher E et al. Biogene Gifte. Berlin, 1988 13.Warburg O. Die Pflanzenwelt. Bd. 2. Leipzig, 1923
Dr. rer. nat. Walter Katzung, Toxikologe,
Lily-Braun-Str. 83, D-12619 Berlin
Tab. 1. Wesentliche Inhaltsstoffe von Guaraná InhaltsstoffAnteil (%)Pflanzliche Matrix (Rohfaser)etwa 49Fette3 – 10,7Stärke9,4Gerbstoffe (Tannin)8,5Harze (Resine)7Amide5,5Methylxanthine
davon
· Coffein
· Theobromin
· Theophyllin 4 – 5
4 – 5
0,25
0,15 Eiweiß2,7Saponine (Seifenstoffe)0,6 – 1Geringere Mengen an Cholesterol, Guanin, Adenin, Pektinen und