Cafeína en el deporte: Beneficios y Efectos Secundarios

En este magnífico post, el Dr Juan del Coso, investigador con un gran reconocimiento Internacional en el campo de la Fisiología del Ejercicio y efectos de diferentes sustancias como la Cafeína en el rendimiento físico y psicológico de deportistas, nos traslada la actualidad en torno a los efectos de la cafeína en humanos y su relación con el ejercicio físico y rendimiento deportivo.

Uso de Cafeína en el deporte

La cafeína (1, 3, 7-trimetilxantina) es un alcaloide que se encuentra presente de forma natural en las hojas y semillas de varias plantas (café, té, mate, cola, etc.).  Además, la cafeína puede ser sintetizada artificialmente en el laboratorio para ser incluida en suplementos dietéticos y en medicamentos.  Desde hace siglos, el ser humano ha utilizado infusiones de plantas que contienen cafeína por su potente efecto estimulante, y en la actualidad se calcula que el 80% de la población mundial consume cafeína a diario para sentirse más despiertos y activos (Heckman, Weil, & de Mejia, 2010).  Sin embargo, la cafeína es una sustancia que no tiene ningún valor nutricional y no es esencial para ningún proceso fisiológico, por lo que una persona podría desarrollar todas sus funciones vitales sin el uso de cafeína.

El uso de la cafeína es también muy popular en el ámbito del ejercicio y el deporte, principalmente por la capacidad potencial de esta sustancia para incrementar el rendimiento físico.  Aproximadamente, 3 de cada 4 muestras de orina de deportistas de alto rendimiento recogidas después de competir contienen cafeína, lo que indica el alto uso de productos con cafeína por los deportistas élite. Además, la concentración de cafeína urinaria es especialmente elevada en deportes con carácter aeróbico (Aguilar-Navarro et al., 2019). Aunque la cafeína fue considerada como una sustancia prohibida por la Comisión Médica del Comité Olímpico Internacional (COI) entre 1984 y 2004, hoy en día es una sustancia legal y puede usarse en el ámbito deportivo sin ningún tipo de limitación y en cualquier dosis y formato.  Sin embargo, la cafeína es un estimulante que produce ciertos efectos secundarios como incremento de la presión arterial, insomnio, una mayor activación y nerviosismo, entre otros. La selección de una dosis y tiempo de ingesta adecuados, la elección de un tipo de suplemento con cafeína apropiado, y el uso ocasional de esta sustancia son fundamentales para obtener beneficios de esta sustancia en el rendimiento deportivo, a la vez que se minimizan sus efectos secundarios.  Aunque recuerda lo indicado anteriormente, es una sustancia sin valor nutricional y se puede realizar ejercicio al más alto rendimiento sin consumir cafeína.

Efecto ergogénico de la Cafeína

Costill y colaboradores demostraron por primera vez en los años 1970 la capacidad que tiene la cafeína para incrementar el rendimiento deportivo (Costill, Dalsky, & Fink, 1978).  En esta investigación pionera, un grupo de ciclistas entrenados pedalearon al 80% de su consumo máximo de oxígeno (VO_2max) hasta la fatiga después de haber ingerido 330 mg de cafeína y lo compararon con la misma situación, pero tras ingerir un placebo.  Cuando los ciclistas ingirieron la cafeína, incrementaron el tipo de pedaleo un 19,5%, respecto del placebo.  Los resultados de esta investigación fueron confirmados por dos investigaciones posteriores del mismo grupo de investigación (Essig, Costill, & Van Handel, 1980; Ivy, Costill, Fink, & Lower1, 1979) en la que sugirieron que el efecto ergogénico de la cafeína se debía a la capacidad que tiene esta sustancia para incrementar la lipólisis y posterior oxidación de grasas en el músculo, produciendo un ahorro en el uso de glucógeno muscular.  Bajo esta teoría, el uso de cafeína serviría para mantener una mayor concentración de glucógeno muscular en las últimas fases del ejercicio de larga duración, incrementando así la posibilidad de utilizar el glucógeno muscular para incrementar el rendimiento físico.  En los años siguientes, el descubrimiento de otros mecanismos de acción de la cafeína (Graham, Helge, MacLean, Kiens, & Richter, 2000), y la confirmación del efecto ergogénico de la cafeína en cualidades físicas que no dependen del metabolismo oxidativo (Woolf, Bidwell, & Carlson, 2008) (p.e., velocidad de desplazamiento o fuerza máxima) ha derivado en un conocimiento actual más depurado que apunta a que la cafeína tiene la capacidad de incrementar el rendimiento deportivo a través de su efecto sobre el sistema nervioso central. 

El elevado uso de cafeína en el deporte ha contribuido a que un gran número de científicos hayan investigado el efecto de la cafeína en diferentes disciplinas deportivas.  Por este motivo, sería imposible citar todas las situaciones en las que se ha demostrado un mejor rendimiento físico/deportivo con la ingesta aguda de cafeína.  Sin embargo, a través de las técnicas de metaanálisis, se ha podido demonstrar que la ingesta aguda de cafeína incrementa el rendimiento deportivo en deportes basados en la resistencia aeróbica (Grgic et al., 2019; Southward, Rutherfurd-Markwick, & Ali, 2018; Souza, Del Coso, Casonatto, & Polito, 2017; Wang, Qiu, Gao, & Del Coso, 2022)en deportes con carácter anaeróbico (Grgic, 2018), y en deportes de fuerza y potencia (Grgic, Trexler, Lazinica, & Pedisic, 2018). Además, se ha podido demostrar que la ingesta aguda de cafeína mejora el rendimiento físico en deportes de equipo que combinan aptitudes físicas con acciones técnico-tácticas (Salinero, Lara, & Del Coso, 2019).  La fuerte evidencia sobre la efectividad ergogénica de esta sustancia ha producido que la cafeína se incluya en la lista de suplementos deportivos con buena evidencia científica para incrementar el rendimiento deportivo de la Comisión Médica del COI (Maughan et al., 2018).  También el Instituto Australiano de Deporte ha catalogado el efecto de la cafeína con un grado de evidencia "A" (máximo grado).

La Sociedad Internacional de Nutrición Deportiva considera la cafeína como una sustancia ergogénica para un amplio rango de situaciones de ejercicio.

(Guest et al., 2021)

Diferencias en el efecto ergogénico de la cafeína por sexo

Al igual que sucede con la mayor parte de suplementos deportivos, las investigaciones que han medido el efecto ergogénico de la cafeína han sido realizadas principalmente con muestras que incluían solo hombres.  Sin embargo, es muy común generalizar las recomendaciones del uso de cafeína para hombres y mujeres, a pesar de la poca evidencia que hay para confirmar que el efecto ergogénico en mujeres (Salinero, Lara, Jiménez-Ormeño, et al., 2019).  En los último años ha existido un interés creciente por medir el efecto ergogénico del uso de cafeína en mujeres, y, en base a estas investigaciones se puede indicar que en deportes de resistencia (Skinner et al., 2019) y de carácter anaeróbico (Lara, Salinero, Giráldez-Costas, & Del Coso, 2021), el efecto ergogénico de la cafeína es similar al encontrado en hombres. En cualquier caso, las mujeres pueden obtener efectos ergogénicos de la ingesta aguda de cafeína en las diferentes fases del ciclo menstrual (folicular temprana, ovulatoria y lútea), ya que la cafeína incremental en rendimiento en la fase folicular y lútea de la misma manera en actividades de resistencia aeróbica (Lara, Gutiérrez-Hellín, et al., 2019), de resistencia anaeróbica (Lara, Gutiérrez Hellín, Ruíz‐Moreno, Romero‐Moraleda, & Del Coso, 2020) y de fuerza (Romero-Moraleda, Del Coso, Gutiérrez-Hellín, & Lara, 2019).  

Mecanismos de acción de la cafeína

Como hemos indicado anteriormente, el incremento en la oxidación de grasas fue el primer mecanismo sugerido con relación al efecto ergogénico de la cafeína.  Sin embargo, este efecto ha sido puesto en duda por otros autores (Graham et al., 2000).  Otras investigaciones han sugerido que la cafeína también tiene otros efectos locales en la fibra muscular, como la atenuación de la acumulación de iones de potasio en el intersticio, una mayor liberación de iones de calcio del retículo sarcoplasmático (Graham, 2001) y una mejor oxigenación muscular (Ruíz-Moreno et al., 2020).  Sin embargo, en la actualidad existe un consenso para determinar que el principal mecanismo de acción de la cafeína sobre el rendimiento físico/deportivo tiene un origen central.  Debido a su semejanza en estructura química, la cafeína tiene la capacidad de bloquear los receptores específicos de adenosina (A₁, A_2A y A_2B) que se encuentran en varios tejidos.  Esta evidencia fue inicialmente encontrada en mamíferos (Davis et al., 2003) y ha sido contrastada posteriormente en humanos (Elmenhorst, Meyer, Matusch, Winz, & Bauer, 2012). De esta manera, cuando una persona toma cafeína antes del ejercicio, la cafeína se absorbe rápidamente en el estómago e intestino, alcanzando una concentración pico en sangre entre 30 y 60 min después de su ingesta (Magkos & Kavouras, 2005).  Gracias a su naturaleza lipofílica, la cafeína tiene la capacidad de atravesar las membranas biológicas, incluida la barrera hematoencefálica (McCall, Millington, & Wurtman, 1982).  En las neuronas y en otros tipos de células, la cafeína bloquea los receptores A₁, A_2A y A_2B, de tal manera que cuando se comienza a producir y acumular adenosina durante el ejercicio, este neurotransmisor no puede producir sus efectos “fatigantes” sobre el sistema nervioso central.  De manera indirecta, el bloqueo de los receptores de adenosina por la cafeína también produce la liberación de norepinefrina, dopamina, serotonina y acetilcolina, que también contribuyen a una menor sensación de dolor y fatiga durante el ejercicio (Goldstein et al., 2010).  

Dosis-Respuesta de la cafeína

El estudio de la dosis ideal de cafeína para incrementar el rendimiento deportivo ha sido un tema común en la investigación sobre cafeína.  Graham y Spriet encontraron que el efecto ergogénico de tomar 3, 6 y 9 mg de cafeína por kg de masa corporal era similar (Graham & Spriet, 1995).  Dosis inferiores a 3 mg/kg de cafeína normalmente no producen un efecto ergogénico (Del Coso, Salinero, González-Millán, Abián-Vicén, & Pérez-González, 2012)mientras que dosis mayores a los 9 mg/kg normalmente producen un menor efecto ergogénico (Wilk, Krzysztofik, Filip, Zajac, & Del Coso, 2019).  Además, incrementar la dosis de cafeína más allá de 6 mg/kg incrementa notablemente la incidencia de efectos secundarios (Pallarés et al., 2013).  Por este motivo, se suele recomendar una dosis de entre 3 a 9 mg/kg de cafeína para obtener los beneficios de esta sustancia sobre el rendimiento deportivo. Sin embargo, la dosis recomendada debe tener en cuenta otros factores que discutiremos posteriormente, como la existencia de una mínima dosis efectiva, la tolerancia a los efectos ergogénicos a la cafeína y la incidencia de efectos secundarios. 

Tolerancia al efecto ergogénico de la cafeína

Los tejidos tienen la capacidad de responder a los cambios de estimulación hormonal producidos a lo largo del tiempo.  En este sentido, cuando se produce una reducción del estímulo hormonal, se produce un incremento en el número de receptores específicos.  De acuerdo a este conocimiento, Fredholm (1980) encontró un incremento en el número de receptores de adenosina en el córtex cerebral de ratas que habían sido tratadas con cafeína durante dos semanas.  Este mecanismo, probado en animales, sugiere que el consumo diario de cafeína produce la creación de nuevos receptores de adenosina, reduciendo en parte la efectividad de la cafeína para bloquearlos, y por tanto, su efecto ergogénico.  Este efecto, conocido como tolerancia al efecto ergogénico de la cafeína, se ha investigado principalmente a través investigaciones transversales que comparan el efecto ergogénico de la ingesta aguda de cafeína en personas con un alto consumo de cafeína diaria (y, por tanto, con una potencial tolerancia a la cafeína) y personas que no consumen cafeína. Lamentablemente, estas investigaciones no han dado mostrado un claro efecto que permite confirmar/descartar la existencia de tolerancia al efecto ergogénico de la cafeína  (Bell & McLellan, 2002; Dodd, Brooks, Powers, & Tulley, 1991).  Sin embargo, una investigación reciente en la que se suministró cafeína o placebo a los mismos individuos durante 20 días consecutivos concluyó que el efecto ergogénico de la cafeína se va reduciendo progresivamente durante este periodo pero la cafeína todavía incrementó el rendimiento tras 20 días de ingesta consecutiva (Lara, Ruiz-Moreno, Salinero, & Del Coso, 2019).  

Aunque es necesaria más investigación en este tema, es probable que exista una progresiva habituación al efecto ergogénico de la cafeína, por lo que aquellas personas que quieran utilizar esta sustancia para incrementar el rendimiento deportivo deberían utilizarla de manera discontinuada para evitar la tolerancia a esta sustancia.     

Juan del Coso Garrigós

Respuestas individuales a la cafeína

En base a lo explicado anteriormente, podemos concluir que la capacidad ergogénica de la cafeína está bien sustentada en evidencias científicas.  Sin embargo, la magnitud del efecto ergogénico de este estimulante puede variar entre individuos, a pesar de usar la mima dosis y tiempo de ingesta.  De hecho, en las investigaciones en las que se ha medido el efecto ergogénico de la cafeína de manera individualizada, se ha encontrado que existen personas que no obtienen beneficio físico de la ingesta aguda de cafeína. A estos individuos se les ha calificado de “no respondedores” a la cafeína.  Aunque la existencia de los no respondedores a la cafeína ha sido discutida recientemente (Del Coso, Lara, Ruiz-Moreno, & Salinero, 2019), sí que parece evidente que hay personas que obtienen un gran efecto de la cafeína mientras que, en otros individuos, el efecto ergogénico es menor.  Diversos autores han sugerido de las diferencias interindividuales en la respuesta a la cafeína se pueden deber a la tolerancia desarrollada por el consumo habitual de cafeína, al nivel de entrenamiento del individuo o incluso al cronotipo.  Sin embargo, la visión más común es que la genética del individuo puede determinar la respuesta a la cafeína.  En este sentido, varias investigaciones han medido la respuesta a la cafeína en individuos con diferentes genotipos, principalmente utilizando dos genes: el gen CYP1A2 (polimorfismo −163C  > A) que codifica la proteína CYP1A2, responsable de la mayor parte del metabolismo de la cafeína.  Aunque la investigación con un mayor número de participantes determinó que los individuos con un genotipo AA en el gen CYP1A2 tienen una mayor respuesta ergogénica a la cafeína que los portadores del alelo C (Guest, Corey, Vescovi, & El-Sohemy, 2018), otras investigaciones han encontrado que este gen tiene poca influencia en la respuesta a la cafeína (Puente, Abián-Vicén, Coso, Lara, & Salinero, 2018; Salinero et al., 2017). Por otro lado, investigaciones se han centrado en el gen ADORA2A (polimorfismo 1976T  > C), responsable de codificar los receptores de adenosina A_2A.  De nuevo, los resultados son contradictorios porque se ha encontrado que los portadores del genotipo TT responden mejor a la cafeína (Loy, O’Connor, Lindheimer, & Covert, 2015), mientras que otras investigaciones no han hallado efecto de este genotipo en la respuesta a la cafeína (Carswell, Howland, Martinez-Gonzalez, Baron, & Davison, 2020; Muñoz et al., 2020).  En definitiva, podemos asumir que no todos los deportistas responderán igual a una dosis de cafeína, pero, hoy en día, desconocemos las causas específicas de estas diferencias interindividuales.  Es necesario probar el efecto de la cafeína durante entrenamientos o competiciones simuladas para identificar a individuos con una baja respuesta ergogénica a la cafeína, y discontinuar el uso de esta sustancia en individuos que reporten efectos negativos.  

Cafeína y oxidación de sustratos energéticos

A lo largo de las últimas décadas -desde los años 70- varias investigaciones han intentado medir a la vez el efecto ergogénico de la cafeína y su efecto sobre la oxidación de grasas. Estas investigaciones han mostrado resultados contradictorios para contribuir a generar cierta desinformación sobre el potencial de la cafeína para modificar los sustratos energéticos durante el ejercicio. Esto se debe a que, para estudiar el efecto ergogénico de la cafeína, se han utilizado protocolos en los que el deportista puede seleccionar la intensidad del ejercicio (Glaister, Pattison, Muniz-Pumares, Patterson, & Foley, 2015; Green, Olenick, Eastep, & Winchester, 2016). Sin embargo, el cambio (incremento normalmente) de la intensidad del ejercicio con la ingesta de cafeína puede eliminar el efecto de esta sustancia sobre la oxidación de grasas debido, ya que la intensidad del ejercicio es el principal factor que determina qué sustratos energéticos se oxidan en el músculo (Maunder, Plews, & Kilding, 2018). Las inconsistencias metodológicas en la literatura han impedido generar una visión clara sobre el efecto de la cafeína para incrementar la oxidación de grasa. Investigaciones recientes han confirmado el efecto de la cafeína para incrementar la oxidación de grasas en intensidades que van del 30 al 60% VO_2max (Gutiérrez-Hellín & Del Coso, 2018), y durante un ejercicio con carga fija realizado a intensidad de Fatmax (Ruiz-Moreno et al., 2020b). Sin embargo, parece que para oxidar más grasa con la cafeína hay que ir con una intensidad moderada controlada, ya que si no, la cafeína  produce un aumento del rendimiento incompatible con una mayor oxidación de grasas (Ruiz-Moreno et al., 2022). Por último, se acaba de demostrar que tanto 3 mg/kg como 6 mg/kg de cafeína incrementan la oxidación de grasa durante el ejercicio, y este hallazgo se ha encontrado en hombres(Gutiérrez-Hellín et al., 2023) y en mujeres (Varillas-Delgado et al., 2023). Aunque queda mucho por investigar, parece cada vez más claro que la cafeína también puede incrementar la oxidación de grasas durante el ejercicio.

Para conseguir un aumento en la oxidación de grasa bastaría con 3 mg/kg (como para el efecto ergogénico), pero habría que controlar la intensidad para que esta fuera moderada.

Juan del Coso

¿Cómo y cuándo suplementar con cafeína?

Por lo expuesto anteriormente, la cafeína es considerada como una sustancia con un potente efecto ergogénico.  La evidencia indica que la cafeína puede incrementar el rendimiento físico/deportivo en ejercicios basados en la resistencia aeróbica, ejercicios con carácter anaeróbico, ejercicios de fuerza y de potencia o incluso aquellos que tienen un carácter metabólico mixto.  Además, en deportes con influencia de las acciones técnicas para el resultado final (fútbol, baloncesto, rugby, etc), el mayor rendimiento físico propiciado por la cafeína también puede conllevar un mejor rendimiento en ciertas acciones técnicas.  Esta gran versatilidad de la cafeína para incrementar el rendimiento en un amplio espectro de ejercicios y deportes está basada en su mecanismo de acción de bloqueo de la adenosina y sugiere que la cafeína puede ser recomendada para prácticamente cualquier situación deportiva.  Eso sí, habría que tener en cuenta que esta situación deportiva debe requerir un esfuerzo físico máximo para que la cafeína realmente tenga una incidencia significativa, por lo que se descarta el uso de esta sustancia para ejercicios de intensidad submáxima.  Por último, la cafeína es un estimulante sin ninguna capacidad nutricional, por lo que el uso de cafeína debería estar indicado exclusivamente para personas adultas que buscan una mejora del rendimiento deportivo y después de que se les haya informado de los efectos secundarios que genera el uso de cafeína.

Debido a la alta velocidad de absorción de la cafeína en el aparato digestivo, la cafeína debería tomarse entre 30 y 60 minutos antes del inicio del ejercicio, para asegurar que la concentración de cafeína en sangre está cerca de su máximo durante la actividad física/deportiva. La dosis recomendada debe estar basada en el peso corporal del individuo, y se han encontrado efectos ergogénicos con dosis entre 3 y 9 mg/kg.  Sin embargo, la magnitud del efecto de este rango de dosis es muy similar, por lo que se recomienda utilizar la mínima dosis efectiva (en la mayor parte de casos, 3 mg/kg).  Respecto de la forma de administración, la evidencia sugiere que el efecto ergogénico se consigue a través de cápsulas con cafeína, geles, chicles o infusiones como el café o el té.  Desde un punto de vista funcional, calcular la dosis de cafeína exacta para cada individuo es más sencilla a través de cápsulas o suplementos deportivos.  En la medida de los posible, habría que evitar preparados multi-ingrediente, porque pueden contener otras sustancias que modifiquen el efecto de la cafeína.  Además, el efecto de la cafeína puede ser mayor si se toma de manera aislada frente al uso de la misma dosis de cafeína en forma de café o té. Debido a que la cafeína permanece en sangre en valores estables durante varias horas, solo es necesario una toma de cafeína antes del ejercicio.  Sin embargo, en deportes con una duración superior a las 3 horas, se debería estudiar la conveniencia de usar una segunda toma de cafeína (de entre 1,5 y 3 mg/kg) para poder prolongar el efecto de la cafeína.  Por último, debido al potencial efecto de tolerancia al efecto ergogénico de la cafeína, se debería evitar el uso diario de esta sustancia o de productos que contengan cafeína.  En este sentido, la cafeína debería usarse solo en los entrenamientos de mayor intensidad y antes de las competiciones más importantes, incrementado así su efecto y reduciendo la dependencia a este estimulante.  

Finalmente, la cafeína debería utilizarse en deportistas que ya han maximizado las adaptaciones fisiológicas que se pueden conseguir a través del entrenamiento y la nutrición, evitando el uso de este estimulante para corregir unos malos hábitos de entrenamiento o una dieta incorrecta. 

¿Qué precauciones debo tener con el consumo de cafeína?

En el caso de la cafeína, este apartado es muy importante, porque el uso de este estimulante genera una serie de efectos secundarios como el insomnio, el nerviosismo, exceso de activación, entre otros.  Además, la cafeína puede producir un incremento de la presión arterial sistólica y diastólica, que debe ser tenido en cuenta para el uso en ciertas poblaciones especiales.  Aunque se considera que el consumo de dosis de hasta 400 mg/día son seguras, estas dosis normalmente son consumidas por personas habituadas al uso de la cafeína que reportan efectos secundarios menores.  Para minimizar la incidencia y prevalencia de efectos secundarios, se recomienda utilizar la mínima dosis efectiva de cafeína y suplementar con este estimulante de manera ocasional, evitando el uso crónico.  La cafeína estaría contraindicada para niños y adolescentes, para personas con hipertensión o patologías cardiacas, y para personas con hipersensibilidad a la cafeína.  En cualquier caso, el uso de cafeína por deportistas debería esta supervisada por profesionales y los deportistas deberían estar convenientemente informados de los beneficios, pero también de los efectos secundarios de esta sustancia.

se recomienda utilizar la mínima dosis efectiva de cafeína y suplementar con este estimulante de manera ocasional, evitando el uso crónico

el uso de cafeína por deportistas debería esta supervisada por profesionales y los deportistas deberían estar convenientemente informados de los beneficios, pero también de los efectos secundarios de esta sustancia.

Tips

Referencias y Bibliografía

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