Gewohnheitsmäßiger Kaffeekonsum formt das Darmmikrobiom und verändert Physiologie sowie Kognition

 (nature.com)
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  • Gewohnheitsmäßiger Kaffeekonsum verändert Darmmikrobiom, Metaboliten, Immunreaktionen sowie Stimmungs- und Kognitionsmarker gemeinsam; diese Veränderungen setzen sich im Zeitverlauf auch während des Absetzens und der Wiedereinführung von Kaffee fort
  • Nach dem Vergleich von 62 gesunden Erwachsenen und einer zweiwöchigen Abstinenz mit anschließender dreiwöchiger Wiedereinführung bei moderaten Kaffeetrinkern zeigte sich: Beim Verzicht auf Kaffee sanken der Blutdruck sowie Impulsivität und emotionale Reaktivität, während sich die PASAT-Leistung verbesserte
  • Nach der Wiedereinführung zeigten sich bei caffeinated Kaffee eine Verringerung von Angst und psychischer Belastung, eine Verbesserung im PASAT sowie niedrigere Cortisolwerte beim Aufwachen; bei decaffeinated Kaffee wurden Verbesserungen bei Gedächtnisaufgaben wie ModRey und PAL beobachtet
  • Im Darm unterschieden sich je nach Kaffeekonsum Veillonella, Eggerthella, Cryptobacterium curtum und andere Stämme sowie Metaboliten wie Caffeine, Theophyllin, Hippursäure und ICA; im Urin zeigten Koffeinmetaboliten und phenolische Metaboliten unterschiedliche Muster
  • Zwischen Mikrobienspezies, Metaboliten einschließlich Theophyllin sowie kognitiven und Verhaltenswerten zeigten sich starke Zusammenhänge, was die Möglichkeit stützt, dass Kaffee ein regulierender Faktor der microbiota-gut-brain axis ist

Einleitung und Ziel der Studie

  • Kaffee ist ein pflanzliches Getränk aus verarbeiteten Kaffeebohnen; Geschmack und Zusammensetzung variieren je nach Bohnensorte, Reifegrad, Verarbeitung, Röstung und Zubereitungsart

    • Zu den wichtigsten Phytochemikalien gehören Alkaloide wie caffeine, (Poly)phenole einschließlich phenolic acids, Diterpene sowie bei der Röstung entstehende Melanoidine

  • Ein moderater Kaffeekonsum ist mit verschiedenen Gesundheitsindikatoren assoziiert

    • Er steht mit einem geringeren Risiko für Typ-2-Diabetes, Lebererkrankungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs in Verbindung 1 2 3
    • In einer großen Querschnittsstudie mit 468.629 Personen ohne klinische Herz-Kreislauf-Erkrankung war leichter bis moderater Kaffeekonsum mit einer niedrigeren Gesamtsterblichkeit, kardiovaskulären Sterblichkeit und Schlaganfallinzidenz verbunden 4
    • Das Risiko für Parkinson’s disease war in mehreren Kohortenstudien am Menschen dosisabhängig geringer 5 6 7
    • Meta-Analysen zeigten ein geringeres Depressionsrisiko 8 9, und in einer Kohorten-Meta-Analyse zu kognitivem Abbau wurde eine 27%ige Verringerung der Alzheimer’s-disease-Inzidenz berichtet 10

  • Neben den systemischen Effekten von Kaffee wurden auch Veränderungen der Gehirnfunktion beobachtet

    • fMRI-Studien zeigen, dass gewohnheitsmäßige Kaffeetrinker in Regionen, die mit sensorischer, motorischer und emotionaler Verarbeitung verbunden sind, eine andere funktionelle Konnektivität aufweisen 11
    • Jüngere Daten zeigen insbesondere bei älteren Erwachsenen eine positive Korrelation mit der kognitiven Leistungsfähigkeit, einschließlich Gedächtnis und Verarbeitungsgeschwindigkeit 12
    • Kaffeekonsum erhöht cortisol vorübergehend und normalisiert sich bei gewohnheitsmäßigem Konsum wieder, was auf eine physiologische Anpassung hindeutet 13
    • Die Auswirkungen auf Stress fallen je nach Studie unterschiedlich aus 14 15 16

  • Kaffee wirkt auch direkt auf den Magen-Darm-Trakt

    • Er erhöht die Magensäure und stimuliert die Ausschüttung verdauungsfördernder Hormone
    • Sowohl caffeinated als auch decaffeinated coffee erhöhen die Kontraktilität der glatten Muskulatur in Ileum und Kolon und helfen so bei der Vorbeugung von Verstopfung 17 18
    • Kaffee wirkt sowohl über direkte Wege, bei denen Kaffeebestandteile oder zirkulierende Metaboliten mit bestimmten biologischen Zielstrukturen interagieren, als auch über indirekte Wege, die über Systemveränderungen wie das Darmmikrobiom verlaufen

  • Das Darmmikrobiom reagiert auf Kaffee, und Kaffee zeigt präbiotikaähnliche Effekte 19

    • Diese Effekte werden vor allem durch ballaststoffähnliche Verbindungen und phenolics wie chlorogenic acids hervorgerufen, darunter caffeoylquinic, feruloylquinic und coumaroylquinic acids
    • Die Melanoidine im Kaffee können das Wachstum SCFA-produzierender Bakterien fördern und so die Serumspiegel von short-chain fatty acids erhöhen 20 21 22
    • Einige Studien bringen Kaffeekonsum mit einem verstärkten Wachstum von Arten der Gattungen Bacteroides, Bifidobacterium und Lactobacillus in Verbindung 20 23 24 25 26 27 28
    • Die Bioverfügbarkeit und der Metabolismus von Kaffee-(Poly)phenolen unterscheiden sich stark zwischen Individuen; diese Unterschiede werden vom gut microbiome beeinflusst 29 30
    • Kaffee-phenolics können im Gehirn antioxidative Antwortfaktoren aktivieren und so neuroinflammation verringern 31 32 33 34

  • Neuere metagenomics-Studien zeigen einen starken Zusammenhang zwischen Kaffee und Darmmikrobiom

    • In einer Studie mit mehr als 1.000 Teilnehmenden wurde der Zusammenhang zwischen über 150 Nahrungsbestandteilen und der Zusammensetzung des Darmmikrobioms untersucht; dabei erwies sich Kaffeekonsum als das Lebensmittel mit der stärksten Korrelation, was in einer zweiten Kohorte bestätigt wurde 35
    • Kaffeekonsum ist mit erhöhten Spiegeln von Lawsonibacter asaccharolyticus verbunden, was der Butyratproduktion zugutekommt 36
    • Die Bedeutung von Nahrungsmitteln und Getränken für die bidirektionalen Signalwege der microbiota-gut-brain axis rückt zunehmend in den Fokus 37

  • Die zeitliche Dynamik von Kaffeekonsum, Abstinenz und Wiederaufnahme, die individuellen Unterschiede im vom gut microbiome geprägten Metabolismus von Kaffee-phenolics sowie der mikrobiomvermittelte Beitrag zwischen Kaffeekonsum und Gehirnfunktion sind bislang nicht ausreichend geklärt

  • Diese Studie verfolgt die Wirkungen von Kaffee im Kontext der microbiota-gut-brain axis mithilfe einer gleichzeitigen mehrschichtigen Analyse

  • Bei gesunden erwachsenen moderaten Kaffeekonsumenten und Nichtkonsumenten wurden die zeitlichen Effekte von Kaffeeverzicht und Wiedereinführung auf Kognition, Stimmung und Verhalten mittels Selbstberichtsfragebögen bewertet

    • Gleichzeitig wurde die Darmmikrobiota mithilfe von Shotgun-Metagenomik sowie gezielter und ungezielter Metabolomik profiliert
    • Zudem wurden Signalwege der Mikrobiota-Darm-Hirn-Achse wie Stress, Entzündungen und mikrobiell abgeleitete Metaboliten untersucht 38
    • Ebenfalls betrachtet wurden (Poly)phenole 39, eine Zunahme butyratbildender Bakterien 36 sowie Veränderungen neuroaktiver Verbindungen wie SCFAs und γ-Aminobuttersäure 17
    • Auch die Rolle von Koffein wurde berücksichtigt, Kaffee wurde jedoch als komplexe Mischung behandelt, die mehrere Verbindungen enthält, die den Darm beeinflussen können

Studiendesign und Teilnehmermerkmale

  • Diese prospektive Studie besteht aus drei Phasen, in denen jeweils cognition, stress, physical health, mood, immune function, gut microbiome, dietary intake und metabolite composition bewertet wurden
    • Ein Überblick über das Design ist in Fig. 1 dargestellt
  • Von September 2021 bis Januar 2023 wurden in Irland lebende 62 gesunde Erwachsene im Alter von 30 bis 50 Jahren rekrutiert
    • NCD n = 31 war die Gruppe, die überhaupt keinen Kaffee trank, und CD n = 31 waren moderate Konsumenten, die üblicherweise 3 bis 5 Tassen Kaffee pro Tag tranken
    • Zu baseline wurden NCD und CD querschnittlich verglichen; die nachfolgenden Verfahren wurden dann nur mit CD durchgeführt
  • CD setzte 14 Tage lang jede Art von Kaffee ab und wurde nach dem washout anschließend entweder decaffeinated n = 15 oder caffeinated n = 16 zugeteilt; danach erfolgte die Wiedereinführung über 21 Tage Fig. 1A
    • Die Zuteilung erfolgte mit Geschlechtsstratifizierung und 5er-Blockrandomisierung; das Design war double-blinded, parallel design
  • Insgesamt gab es mehr weibliche Teilnehmer, und die meisten wurden per vaginum geboren Table 1
  • Zum Ausgangszeitpunkt hatte CD eine höhere tägliche caffeine-Aufnahme als NCD, und NCD hatte vor dem baseline-Besuch mehr caffeine weggelassen, allerdings deutlich unterhalb eines Niveaus, das Entzug auslösen würde Table 1 Supplementary Data 1
  • Zwischen den beiden Gruppen gab es keine Unterschiede bei alcohol consumption, education years, CTQ sub-scores und dem NART-basierten predicted IQ; dieselben Variablen unterschieden sich auch nicht zwischen den caffeinated- und decaffeinated-Gruppen in der Interventionsphase Table 1 Supplementary Data 15
  • Bei allen Teilnehmern wurde eine Genotypisierung der mit caffeine-Empfindlichkeit assoziierten ADORA2A-SNPs rs2298383 und rs5751876 durchgeführt
    • NCD wies bei rs2298383 einen höheren Anteil des C/C haplotype auf, während bei CD C/T häufiger war
    • Bei rs5751876 war T/T bei NCD häufiger und C/T bei CD häufiger Table 1 Supplementary Fig. 1
    • Frühere Studien brachten den T/T haplotype von rs5751876 mit höherem Kaffeekonsum in Verbindung 40, in dieser Stichprobe zeigte sich jedoch ein anderes Muster
  • Full size image: Fig. 1 visualisiert die Veränderungen von cognition, physiology und craving durch Kaffeekonsum, Absetzen und Wiedereinführung
    • Panel A zeigt den Versuchsaufbau mit baseline V2, V3 nach 2 Wochen ohne Kaffee und 3 Wochen nach Wiedereinführung von caffeinated oder decaffeinated Kaffee
    • Panel B ist eine Heatmap der Fragebogenergebnisse relativ zu baseline CD; Rot steht für eine positive effect size, Blau für eine negative effect size
    • Panel C ist eine Heatmap der Fragebogenantworten zu craving und fatigue nach caffeine abstinence und Wiedereinführung
    • Textfelder mit Zahlen bezeichnen Vergleiche mit Cohen’s d > 0.5
    • Die Stichprobengrößen betragen für baseline CD und NCD jeweils n = 31, washout n = 31, decaffeinated n = 15, caffeinated n = 16
  • Full size table: Table 1 zeigt die demografischen Merkmale zu baseline

Nahrungsaufnahme und allgemeines Wohlbefinden

  • Die Nahrungsaufnahme wurde vor jedem Besuch mit einem gewichteten Ernährungsprotokoll über 7 Tage erfasst
  • Zu baseline wurden zwischen CD und NCD keine Unterschiede in der Nahrungsaufnahme beobachtet Supplementary Data 2a
  • Auch nach 2 Wochen caffeine abstinence blieb die Nahrungsaufnahme bei CD weitgehend unverändert
    • In der caffeinated-Gruppe wurde eine leicht niedrigere Magnesiumaufnahme berichtet, und diese Veränderung blieb bis zum Studienende bestehen
    • In der decaffeinated-Gruppe nahm die Selenaufnahme zum Endzeitpunkt im Vergleich zu baseline leicht zu Supplementary Data 2b–e
    • Darüber hinaus wurden keine Unterschiede bei der Aufnahme von macro-, micronutrients oder food groups beobachtet
  • Zu baseline unterschieden sich CD und NCD nicht bei BMI, Blutdruck, stress, anxiety, depression, gastrointestinal symptoms, sleep quality, physical activity Supplementary Data 3
  • Auch nach dem caffeine washout blieben diese Indikatoren unverändert Supplementary Data 4
  • Allerdings zeigte CD nach 2 Wochen Kaffeeverzicht eine signifikante Abnahme des systolischen und diastolischen Blutdrucks Supplementary Data 5
  • Der BMI veränderte sich weder nach washout noch nach der Kaffeeintervention in den Gruppen caffeinated und decaffeinated
  • Die Gruppe mit caffeinated Kaffee zeigte im Vergleich zur decaffeinated-Gruppe eine Abnahme des systolischen Blutdrucks Supplementary Data 6

Veränderungen in Verhalten und Kognition

  • Kaffeepause und Wiedereinführung insgesamt

    • In Selbstauskunfts-Fragebögen wiesen CD im Vergleich zu NCD höhere Gesamtwerte auf der UPPS-P-Impulsivitätsskala sowie höhere Werte auf der Subskala Sensation Seeking auf Fig. 1B Supplementary Data 3
    • CD erzielten auch höhere ERS-Werte als NCD Fig. 1B Supplementary Data 3
    • UPPS-P-Gesamtwert und Negative Urgency sanken nach dem Kaffeestopp signifikant gegenüber dem Ausgangswert; ebenso gingen bei der ERS Sensitivity, Intensity, Persistency und der Gesamtwert zurück Fig. 1B Supplementary Data 4
    • Die PASAT-Leistung verbesserte sich nach dem Kaffeestopp, und in der Phase der Wiedereinführung stiegen die Werte in der caffeinated-Gruppe Supplementary Data 4 Supplementary Data 5
    • Beim Vergleich von Beginn und Ende der Intervention zeigte die caffeinated-Gruppe Rückgänge bei STAI-Trait anxiety und HSCL psychological distress; in beiden Gruppen verbesserten sich perceived stress, BDI und UPPS-P Supplementary Data 5
    • Vergleicht man den Studienbeginn mit dem Zeitpunkt nach der Intervention, nahmen in beiden Gruppen UPPS-P, ERS-Gesamtwert und ERS sensitivity ab; die ERS-Intensität sank nur bei den decaffeinated drinkers Supplementary Data 6
    • Bei den caffeinated drinkers gingen perseverance und negative urgency zurück, bei den decaffeinated drinkers sank positive urgency Supplementary Data 6
    • STAI-Trait sank bei den caffeinated drinkers, während sich HSCL, PSQI und IPAQ bei den decaffeinated drinkers verbesserten Supplementary Data 6

  • Gedächtnis und Lernen

    • Das deklarative Gedächtnis wurde mit dem ModRey episodic memory test bewertet
    • Zum Ausgangswert war die Leistung von CD und NCD ähnlich, und in beiden Gruppen verbesserte sich zum Ausgangswert der delayed recall Supplementary Data 7
    • Beim Vergleich von Studienbeginn, Ausgangswert und Endzeitpunkt zeigte sich eine signifikante Verbesserung nur bei Teilnehmenden, die decaffeinated coffee erhielten Supplementary Data 8
    • Die decaffeinated-Gruppe zeigte Verbesserungen in mehreren Komponenten von ModRey, während es in der caffeinated-Gruppe keine solchen Veränderungen gab
    • Auch im PAL task gab es zum Ausgangswert keinen signifikanten Unterschied zwischen CD und NCD; nach der Intervention zeigte nur die decaffeinated-Gruppe eine Abnahme der PAL-Fehler Supplementary Data 7 Supplementary Data 8
    • Beim ERT gab es zum Ausgangswert keinen Unterschied zwischen CD und NCD, und auch nach der Intervention zeigte weder caffeinated noch decaffeinated im Vergleich zum Ausgangswert einen signifikanten Unterschied Supplementary Data 8

  • Entzug, Verlangen und Müdigkeit

    • Während des 2-wöchigen Kaffeestopps der CD wurden die Effekte des Koffeinentzugs an Tag 2, Tag 4 und Tag 14 mit Selbstauskunfts-Fragebögen bewertet Fig. 1A
    • Die craving-Scores blieben in diesem Zeitraum stabil Fig. 1C Supplementary Fig. S8
    • Die withdrawal symptoms waren zu Beginn des Stopps hoch und nahmen an Tag 4 sowie bei Besuch 3 signifikant ab; dabei gingen alle Indikatoren zurück, einschließlich Schläfrigkeit und Kopfschmerzen Supplementary Fig. S9
    • In den VAS-Selbstauskünften zeigten sich während des Stopp-Zeitraums weniger Müdigkeit und mehr Energie Supplementary Fig. S9
    • An vier Zeitpunkten über die gesamte Interventionsphase hinweg veränderten sich die gesamten withdrawal symptoms kaum; bei den decaffeinated drinkers nahmen drowsiness und fatigue zu Supplementary Fig. S10a
    • Bei den decaffeinated-Teilnehmenden stiegen zu Studienbeginn „decreased sociability, motivation to work“ an; bei den caffeinated-Teilnehmenden wurde zu T4 zusammen mit einem signifikanten Anstieg über die Zeit auch eine signifikante Abnahme derselben Punkte beobachtet Supplementary Fig. S10d

Stress und Cortisol

  • Bei der Bewertung von Stress und der Cortisol-Physiologie mit dem SECPT zeigte NCD im Vergleich zu CD einen nicht signifikanten Trend zu einer stärkeren Zunahme der selbstberichteten Angst, ΔSTAI-State, und wies zudem vor dem Test höhere Angstwerte auf Supplementary Data 9
  • Beim SECPT zu Studienbeginn gab es zwischen CD und NCD keinen Unterschied beim Speichelcortisol; auch beim SECPT während der Interventionsphase unterschied sich das Speichelcortisol unabhängig davon, ob caffeinated oder decaffeinated konsumiert wurde, nicht vom Ausgangswert Supplementary Fig. S3a, b Supplementary Fig. S7
  • Auch beim CAR gab es zu baseline keinen Unterschied zwischen CD und NCD, und selbst nach dem Kaffeeverzicht zeigte sich keine Veränderung des CAR, sodass der Caffeine-Entzug bei CD die Cortisolspiegel nicht veränderte Supplementary Fig. S3a, b Supplementary Fig. S4
  • Nach der Intervention zeigte die caffeinated-Gruppe niedrigere Speichelcortisolwerte beim Aufwachen, während sich der CAR der decaffeinated-Gruppe nicht veränderte Supplementary Fig. 5a, c
  • Während des SECPT blieben die Veränderungen in den Selbstberichtsfragebögen zu Stress, Stimmung und Angst in beiden Gruppen gering
    • In der caffeinated-Gruppe stiegen PASA self-concept und secondary appraisal
    • In der decaffeinated-Gruppe waren die Werte im Positive Affect Schedule höher Supplementary Data 9
  • Bei Teilnehmenden, die caffeinated oder decaffeinated Kaffee erhielten, sanken während der Interventionsphase die Werte für wahrgenommenen Stress, Depression und Impulsivität; die Stimmungsverbesserung trat unabhängig vom Caffeine-Gehalt auf Supplementary Data 10

Immunreaktion und gastrointestinale Funktion

  • Entzündungsmarker im peripheren Blut

  • Ex-vivo-Reaktion auf LPS-Stimulation

    • Bei der ex vivo-Stimulation von Vollblut mit LPS zeigte NCD zu baseline nach TLR4-Stimulation einen stärkeren IL-6-Anstieg als CD
    • Nach zwei Wochen ohne Kaffee war die IL-6-Sekretion im Vergleich zu baseline signifikant erhöht
    • Nach der Intervention war IL-6 bei LPS-Stimulation in beiden Gruppen, caffeinated und decaffeinated, reduziert
    • Beim Vergleich von Studienbeginn und Studienende zeigte sich bei Teilnehmenden, die decaffeinated Kaffee tranken, eine gegenüber baseline signifikant verringerte TNFα-Sekretion Supplementary Fig. S14 Supplementary Data 14

  • Gastrointestinale Funktion

    • In der selbstberichteten Bewertung der GI-Funktion auf Basis der Bristol Stool Chart war der Stuhl-Score von CD zu baseline niedriger als der von NCD, was auf einen kleinen Unterschied in der Stuhlkonsistenz hindeutet
    • Nach dem Verzicht auf Caffeine stieg der Stuhl-Score von CD im Vergleich zu baseline an Supplementary Fig. 2 Supplementary Fig. 12
    • Über die gesamte Interventionsphase hinweg gab es zu keinem Zeitpunkt eine signifikante Veränderung der Stuhl-Scores

Veränderungen im untargeted Stuhlmetabolom

  • Beim Vergleich des untargeted Stuhlmetaboloms von CD und NCD zeigte CD deutliche Veränderungen von caffeine im Stuhl, außerdem waren die Konzentrationen von theophylline, 1,7-dimethylxanthine und hippuric acid höher Fig. 2
    • Theophyllin ist ein Kaffee-Alkaloid, und 1,7-dimethylxanthine ist ein Koffeinmetabolit
    • hippuric acid wird als phenolischer Metabolit eingeordnet, der aus Kaffee und anderen diätetischen (Poly)phenol-Quellen oder aus dem endogenen Metabolismus aromatischer Aminosäuren und von Catecholaminen stammt 43
  • Bei CD waren Indol-Verbindungen wie indole-3-propionic acid (IPA) und indole-3-carboxyaldehyde (ICA) sowie der Neurotransmitter GABA signifikant vermindert
  • Nachdem CD zwei Wochen lang auf Kaffee verzichtet hatte, nahmen caffeine, theophylline, 1,7-dimethylxanthine und hippuric acid signifikant ab, während ICA signifikant zunahm
  • Nach der erneuten Einführung von caffeinated und decaffeinated coffee zeigten die Konzentrationen der Stuhlmetaboliten unterschiedliche Reaktionen, und caffeine, theophylline, hippuric acid und 1,7-dimethylxanthine kehrten nicht auf das baseline-Niveau zurück
  • Die Konzentrationen von pentose, hippuric acid und fumaric acid unterschieden sich je nach Vorhandensein von Koffein Fig. 2
  • Full size image: Fig. 2 ist eine Heatmap der untargeted faecal metabolomics relativ zum baseline-CD
    • Die Vergleichsachsen bestehen aus NCD vs. CD, washout vs. CD baseline sowie CAF oder DECAF vs. CD baseline
    • Rot steht für eine positive effect size, Blau für eine negative effect size, Weiß für 0 effect
    • Die numerischen Textboxen bedeuten Cohen’s d > 0.5
    • Die Stichprobengrößen betragen für baseline CD und NCD jeweils n = 31, für washout n = 31, für decaffeinated n = 15 und für caffeinated n = 16

Zielgerichtete Urinmetaboliten und Kaffee-Signatur

  • Der Metabolismus von caffeine in der Leber erzeugt N-methylierte Xanthine, Methylharnsäuren und acetylierte Uracil-Metaboliten 44
  • In der auf kaffee- und koffeinbezogene Verbindungen ausgerichteten targeted urinary metabolomics schied NCD geringere Mengen von 1- und 3-methylxanthine, theobromine sowie mehreren methyluric acid-Verbindungen aus als CD Supplementary Fig. 15
  • CD zeigte neben koffeinbezogenen Metaboliten auch höhere Urinkonzentrationen von phenolic metabolites, darunter caffeoylquinic, cinnamic, phenylpropanoic, phenylacetic und benzoic acids sowie Hydroxybenzol-Derivate
  • Nach dem Kaffeeverzicht ähnelte das Urinmetabolitenprofil von CD sowohl bei den Alkaloid- als auch bei den phenolischen Metaboliten fast dem von NCD zu Studienbeginn
    • Allerdings veränderten sich theobromine, 3-methyxanthine und 3,7-dimethyl uric acid im Vergleich zum Niveau vor dem Verzicht nicht signifikant
  • Nach der Wiedereinführung von caffeinated oder decaffeinated coffee nahmen die meisten phenolic metabolites zu und näherten sich den bei CD gemessenen Konzentrationen an
  • Dagegen kehrten die Koffeinmetaboliten erwartungsgemäß nur beim Konsum von caffeinated coffee auf das CD-Niveau zurück, nicht jedoch bei decaffeinated coffee
  • phenolic metabolites zeigten eine sehr große interindividuelle Variabilität, alkaloids dagegen eine deutlich geringere Supplementary Fig. 15

Veränderungen im Darmmikrobiom

  • Kaffeekonsum beeinflusste die Zusammensetzung des Darmmikrobioms, und zwischen den Gruppen zeigten sich signifikante strain-specific Unterschiede Fig. 3
  • Zu baseline lagen im Stuhl von NCD die Werte von Cryptobacterium curtum, Eggerthella sp. CAG:209, Eggerthella sp. CAG 51_9 und Firmicutes CAG:94 signifikant niedriger als bei CD, während Veillonella parvula, Veillonella sp. ACP1 und Haemophilus parainfluenzae höher waren
  • Während der kaffeefreien Phase von CD nahm das Niveau von Cryptobacterium curtum an drei unterschiedlichen Zeitpunkten ab
  • Mit der Wiedereinführung von Kaffee traten unabhängig vom Koffeingehalt signifikante Veränderungen in der Zusammensetzung des Darmmikrobioms auf, und die Werte aller signifikant veränderten Stämme verschoben sich im Zeitverlauf
  • Am Tag 21 der Wiedereinführungsphase zeigte sich in beiden Gruppen, caffeinated und decaffeinated, ein signifikanter Bloom von Veillonella sp. ACP1
  • Veillonella parvula nahm im Stuhl von Konsumentinnen und Konsumenten von decaffeinated coffee signifikant zu, bei CD jedoch nicht signifikant Fig. 3
  • Die alpha-diversity unterschied sich signifikant zwischen NCD und CD, jedoch nicht signifikant zwischen baseline von CD und den Werten nach washout oder nach der Intervention Supplementary Data 16
  • Koffeinentzug beeinflusste weder alpha-diversity noch beta-diversity, und auf Artenebene kehrten Eggerthella sp. CAG:209 und Firmicutes CAG:94 nach dem Entzug auf ein NCD-ähnliches Niveau zurück Fig. 3 Supplementary Data 16
  • Am Zeitpunkt Day 2 nach der Wiedereinführung änderten sich weder alpha-diversity noch beta-diversity, jedoch wurden alle 7 Stämme, die sich zwischen NCD und CD unterschieden hatten, signifikant durch die Wiedereinführung von caffeinated oder decaffeinated coffee beeinflusst
  • Full size image: Fig. 3 ist eine Heatmap der microbial relative abundance relativ zum baseline-CD
    • Die Vergleiche bestehen aus NCD vs. CD, washout vs. CD baseline sowie CAF oder DECAF vs. CD baseline
    • Rot steht für eine positive effect size, Blau für eine negative effect size, Weiß für 0 effect
    • Die numerischen Textboxen bedeuten Cohen’s d > 0.5
    • Die Stichprobengrößen betragen für baseline CD und NCD jeweils n = 31, für washout n = 31, für decaffeinated n = 15 und für caffeinated n = 16

Aufnahme von (Poly)phenolen und gezielte Metaboliten phenolischer Säuren

  • Auf Grundlage der von den Teilnehmenden eingereichten 7-day food diaries wurde der tägliche Gehalt an (poly)phenols quantifiziert.
  • Im Vergleich von CD und NCD war die Gesamtmenge an (poly)phenols bei CD höher, was vor allem auf höhere Werte bei phenolic acids, insbesondere hydroxycinnamic acids, zurückzuführen war Supplementary Data 17a.
  • Nach zwei Wochen ohne Kaffee nahm die Gesamtmenge an (poly)phenols bei CD ab; der größte Rückgang betraf phenolic acids, insbesondere hydroxycinnamic acids Supplementary Data 17b.
  • Beim Vergleich des Endzeitpunkts der Kaffeekarenz mit dem Endzeitpunkt der Intervention mit caffeinated oder decaffeinated coffee zeigten beide Gruppen einen Anstieg von total (poly)phenols, phenolic acids, hydroxycinnamic acids.
  • Über alle drei Studienphasen hinweg wurden im Stuhl benzoic, phenylacetic, propanoic, cinnamic acid derivatives quantifiziert.
  • NCD wies niedrigere Werte von 3-hydroxybenzoic acid und 3ʹ,4ʹ-dihydroxycinnamic acid auf als CD, während 4-hydroxybenzoic acid und 3-(3ʹ,4ʹ-dihydroxyphenyl)propanoic acid höher waren Fig. 5.
  • Nach zwei Wochen Karenz sank 3ʹ,4ʹ-dihydroxycinnamic acid bei CD signifikant, während im gleichen Zeitraum 4-hydroxybenzoic acid anstieg.
  • Nach der Wiedereinführung von caffeinated und decaffeinated coffee gab es zwischen beiden Kaffeearten keine auffälligen Unterschiede in den Metabolitenkonzentrationen; 3ʹ,4ʹ-dihydroxycinnamic acid, 4-hydroxybenzoic acid und 3-(3ʹ,4ʹ-dihydroxyphenyl)propanoic acid nahmen bei allen Teilnehmenden unabhängig vom Koffeingehalt gegenüber dem baseline signifikant zu.
  • Full size image: Fig. 5 zeigt eine Heatmap der targeted metabolomics im Vergleich zum CD-baseline.
    • Die Vergleiche bestehen aus NCD vs. CD, washout vs. CD baseline sowie CAF oder DECAF vs. CD baseline.
    • Rot steht für eine positive effect size, Blau für eine negative effect size, Weiß für einen 0 effect.
    • Zahlenfelder bedeuten Cohen’s d > 0.5.
    • Die Stichprobengrößen betragen für baseline CD und NCD jeweils n = 31, washout n = 31, decaffeinated n = 15, caffeinated n = 16.

Integrierte Assoziationsanalyse

  • Um die Wechselwirkungen zwischen den durch Kaffeekonsum und Kaffeekarenz veränderten cognition scores, der Artenvielfalt der Mikroben und den Konzentrationen von Stuhlmetaboliten zu untersuchen, wurde eine paarweise Mixed-Model-Analyse durchgeführt Fig. 4.
  • Zwei Veillonella-Arten waren stark mit theophylline assoziiert, und theophylline war wiederum stark mit mehreren cognition scores verbunden, darunter PSS, PSQI, ModRey.
  • caffeine selbst war mit allen aufgeführten Arten verknüpft und korrelierte mit sämtlichen kognitiven und Verhaltens-Outputs.
  • Von den neun veränderten Metaboliten waren theophylline, ICA, fumaric acid, caffeine, 1,7-dimethylxanthine stark mit mehreren Mikrobenarten sowie kognitiven und Verhaltens-Outcomes verbunden.
  • Firmicutes sp. CAG:94 und Eggerthella sp. 51_9 zeigten signifikante Verbindungen zu mehreren Metaboliten, während GABA, pentose, IPA, hippuric acid unabhängig von Mikrobenarten oder kognitiven bzw. Verhaltens-Outputs verändert waren.
  • Full size image: Fig. 4 ist ein Sankey diagram, das die Daten aus Fig. 1, 2, 3 integriert.
    • Links stehen microbial species, in der Mitte metabolites, rechts cognition and behaviour.
    • Jede Verbindungslinie steht für eine statistische Assoziation, gemessen mit einem generalised linear mixed-effects model.
    • Die R²-Werte der linken und rechten Knoten geben das Bestimmtheitsmaß zwischen der jeweiligen Spalte und den zentralen Metabolitenknoten an.
    • Die Liniendicke entspricht dem marginalen R² des jeweiligen Modells; Linien sind bei R² > 0.3 opak und bei 0.3 > R² > 0.1 halbtransparent.
    • Es werden nur Assoziationen mit Benjamini-Hochberg-korrigiertem p-Wert < 0.001 angezeigt.
  • Wurde dieselbe Analyse auf die targeted (poly)phenol metabolites im Urin der Teilnehmenden angewandt, ergaben sich zusätzliche Hinweise darauf, dass Mikrobenarten zusammen mit Metaboliten der Gruppen uric acid, xanthine, glucuronide wirken und stark mit kognitiven Outputs verbunden sind Fig. 6.
  • Full size image: Fig. 6 ist ein Sankey diagram, das die Daten aus Fig. 1, 2, 3 integriert.
    • Jeder Knoten steht für microbial species, metabolites, behavioural or cognitive output.
    • Jede Verbindungslinie steht für eine statistische Assoziation, gemessen mit einem generalised linear mixed-effects model.
    • Die R²-Werte der linken und rechten Knoten sind das Bestimmtheitsmaß zwischen der jeweiligen Spalte und dem zentralen Metabolitenknoten.
    • Die Liniendicke steht für das marginale R²; Linien sind bei R² > 0.3 opak und bei 0.3 > R² > 0.1 halbtransparent.
    • Es werden nur Assoziationen mit Benjamini-Hochberg adjusted p-values < 0.001 angezeigt.

Diskussion und Interpretation

  • Bei gesunden Erwachsenen wurden Kaffeekonsum, Kognition, Stimmung, Verhalten und das Darmmikrobiom gemeinsam untersucht; dabei wurden Personen mit moderatem Kaffeekonsum mit Nichtkonsumierenden verglichen, und durch zweiwöchigen Entzug sowie die anschließende Wiedereinführung von caffeinated und decaffeinated Kaffee wurden Koffeineffekte und Kaffeeeekte voneinander getrennt
  • Regelmäßige Kaffeekonsumierende zeigten im Vergleich zu Nichtkonsumierenden eine höhere Impulsivität und emotionale Reaktivität; während des Entzugs nahmen Aufmerksamkeit und Vigilanz zu, während Impulsivität und emotionale Reaktivität abnahmen
  • Nach dem erneuten Trinken von caffeinated und decaffeinated Kaffee nahmen sowohl der wahrgenommene Stress als auch selbstberichtete depressive Symptome ab, und in beiden Gruppen sank nach der Wiedereinführung auch die Impulsivität
  • Eine Abnahme von Angst und psychischer Belastung zeigte sich nur nach der Wiedereinführung von caffeinated Kaffee, was mit koffeinspezifischen Effekten auf Kognition und Stimmung verknüpft wird 45
  • CAR sowie die Cortisolspiegel vor, während und nach dem SECPT waren zwischen Kaffeekonsumierenden und Nichtkonsumierenden ähnlich; mit diesem Design ließ sich der akute Cortisol-Effekt von Kaffee jedoch nicht direkt beobachten
    • Andere Studien zeigen, dass Kaffee die Cortisolproduktion aktivieren kann 13 46, und dass langfristiger Konsum die Cortisolreaktion auf Stress abschwächen und so zu einer partiellen Toleranz führen kann 13 15
  • Kaffeekonsumierende hatten niedrigere basale Plasma-CRP-Werte und höhere IL-10-Werte; auch die IL-6-Sekretion nach LPS-Stimulation war geringer
    • Nach dem Entzug stiegen CRP und TNFα gemeinsam an
    • Bei der Wiedereinführung von caffeinated Kaffee sanken sowohl Plasma-IL-10 als auch IL-6; LPS-induziertes IL-6 halbierte sich sowohl nach Wiedereinführung von caffeinated als auch von decaffeinated Kaffee
    • Ebenfalls diskutiert wird, dass eine erhöhte Zufuhr von (poly)phenolen mit niedrigerem CRP verbunden ist 49
  • In der ungezielten Stuhl-Metabolomics unterschieden sich kaffeeassoziierte Verbindungen wie caffeine und fumaric acid, während neuroaktive Verbindungen wie GABA und IPA bei Kaffeekonsumierenden vermindert waren
    • Auch ICA veränderte sich; dies wird als mikrobiell abgeleiteter Tryptophan-Metabolit diskutiert, der über IL-10 und AHR mit der intestinalen Homöostase verknüpft ist 52
  • Kaffeekonsumierende zeigten eine andere Zusammensetzung des gut microbiome als Nichtkonsumierende, und auch Veränderungen der alpha-diversity wurden festgestellt
    • Bei Kaffeekonsumierenden waren Cryptobacterium curtum, Eggerthella sp., Firmicutes bacterium vermehrt
    • Nach dem Entzug kehrten Eggerthella sp. CAG:209 und Firmicutes CAG:94 auf ein Niveau ähnlich der NCD-Gruppe zurück Fig. 3
    • Mehrere von der Wiedereinführung betroffene Arten werden als Arten eingeordnet, die ursprünglich in der oral cavity beziehungsweise im Zahnmikrobiom vorkommen 56
  • Die Urindaten trennten koffeinabgeleitete Metaboliten und von (poly)phenol abgeleitete Metaboliten klar voneinander; die Stuhlprofile spiegelten dagegen vor allem den (poly)phenol-Stoffwechsel wider und konnten die caffeinated- und decaffeinated-Gruppen nicht unterscheiden
  • Bei den im Urin gemessenen phenolics war die interindividuelle Variabilität sehr hoch, was zu der Interpretation passt, dass das Darmmikrobiom individuelle Unterschiede im phenolic catabolism beeinflussen könnte 29 30 59
  • Teilnehmende der NCD-Gruppe zeigten tendenziell gemeinsam Vorteile wie geringere Impulsivität und emotionale Reaktivität, bessere kognitive Stabilität, ein niedrigeres Entzündungsrisiko, stabileren Blutdruck, unterscheidbare Darmmikrobiom- und Metabolitenprofile sowie die Vermeidung von Koffeinentzugssymptomen
  • Gleichzeitig senkte caffeinated Kaffee Angst, psychische Belastung und Blutdruck und verbesserte Aufmerksamkeit sowie Stressbewältigung, während decaffeinated Kaffee Schlaf, körperliche Aktivität und Gedächtnis verbesserte
    • Beide Varianten zeigten das Muster, Stress, Depression, Impulsivität und Entzündung zu verringern und Stimmung sowie kognitive Leistung zu steigern
  • Auch Einschränkungen der Studie werden diskutiert
    • Die von Kaffee beeinflussbare stool transit time wurde nicht direkt gemessen; stattdessen wurden die Bristol Stool Scale und GI-VAS als Surrogatmarker verwendet 61
    • Es wird eingeräumt, dass ein bestehender Koffeinentzug zu Studienbeginn in der NCD-Gruppe die Gruppenunterschiede beeinflusst haben könnte
    • Die Repräsentation verschiedener ethnic groups in der Stichprobe war begrenzt, daher wurden Unterschiede nach Ethnizität nicht analysiert Table 1
    • Für Ergebnisse jenseits der primären Hypothese könnte die Teststärke unzureichend gewesen sein, um small to medium effect size zu erkennen
  • Abschließend zeigte Kaffee unterscheidbare Effekte auf emotionale Reaktivität, Immunantwort und mikrobielle Zusammensetzung, und sein Potenzial als Modulator der microbiota-gut-brain axis wird hervorgehoben

Methoden

  • Ethikvotum

    • Das Studienprotokoll wurde von der Clinical Research Ethic Committee der Cork Teaching Hospitals genehmigt; die Kennnummer lautet APC115
    • Bei ClinicalTrials.gov wurde die Studie unter NCT05927038 und NCT05927103 registriert
    • Von allen Teilnehmenden wurde eine informed consent eingeholt

  • Besuchsablauf und Kaffeeintervention

    • Der screening visit fand am University College Cork statt; die psychische Gesundheit und die gastrointestinale Gesundheit wurden mit M.I.N.I version 7.0.2, CTQ und ROME-IV bewertet 63 64
    • Die alltägliche Koffeinaufnahme wurde mit einem 7-day caffeine consumption diary erfasst, der verbale IQ mit dem NART bewertet 65
    • In der Woche vor dem baseline vermieden sowohl NCD als auch CD andere Arten koffeinhaltiger Getränke und dark chocolate; für CD war nur der üblicherweise konsumierte Kaffee als Ausnahme erlaubt
    • Nach dem washout wurden CD angewiesen, den bereitgestellten Kaffee 3 Wochen lang mit 4 sachets pro Tag zu trinken
    • Der bereitgestellte Kaffee war Nescafé Classic caffeinated or decaffeinated; pro sachet enthielt er 1.8 g instant coffee
    • Während des Interventionszeitraums waren andere Kaffee- oder koffeinhaltige Getränke nicht erlaubt; hot water, milk und sugar konnten von den Teilnehmenden nach Wahl zusammen damit konsumiert werden
    • Zusätzliche stool sample wurden nach Beginn des Entzugs an day 2, day 4 sowie nach Beginn der Intervention an day 16, day 18, day 28 gesammelt

  • Ausschlusskriterien

    • Ausgeschlossen wurden signifikante akute oder chronische Erkrankungen, Medikamenteneinnahme mit Ausnahme von Verhütungsmitteln und Hormonersatzpräparaten, die Verwendung von antibiotics, probiotics oder prebiotics, eine vegane Ernährung, übermäßiger Verzehr fermentierter Lebensmittel, Bluthochdruck, Schwangerschaft oder Stillzeit, aktuelles Rauchen, unzureichende Englischkenntnisse, dyslexia oder dyscalculia sowie die gleichzeitige Teilnahme an einer anderen Studie
    • Für antibiotics, probiotics und prebiotics war vor Studienteilnahme ein 4-week washout erforderlich

  • Quantifizierung der Nahrungsaufnahme

    • Ein 7-day food diary wurde dreimal vor baseline, pre-intervention und post-intervention ausgefüllt 66
    • Die Aufnahme von macronutrients wurde mit Nutritics quantifiziert
    • Die food intake wurde nach einem weighted-Verfahren verarbeitet

  • Berechnung der (Poly)phenolaufnahme

    • Aus den Ernährungsprotokollen wurden insgesamt 1424 food items extrahiert; davon wurden 391 nicht enthaltende Einträge ausgeschlossen
    • Raw food wurde mit einer in-house database auf Basis von Phenol-Explorer 3.6 abgeglichen; nicht zuordenbare Lebensmittel wurden durch ähnliche Lebensmittel oder Literaturangaben ergänzt 67
    • Gewichtsveränderungen während Zubereitung und Verarbeitung wurden mithilfe von Bognar’s tables, Phenol Explorer und Yield-Faktoren von CREA korrigiert 68 69 70
    • Mit Microsoft Access wurden die food composition table und die intake table abgeglichen; die Aufnahmemenge wurde durch Multiplikation der Gehalte auf mg/100 g-Basis berechnet
    • Die Gesamtklassen wurden in flavonoids, phenolic acids, lignans, others unterteilt und analysiert

  • Quantifizierung der Koffeinaufnahme

    • Mit einem 7-day caffeine consumption diary wurden alle in den vergangenen 7 Tagen konsumierten koffeinhaltigen Getränke erfasst
    • Erfasst wurden Getränketyp, Anzahl der cups oder ml, Marke und Zubereitungsart; auf dieser Basis wurde mg caffeine/day berechnet

  • Selbstberichtete Fragebögen und kognitive Aufgaben

    • Bei Visits 2, 3 und 4 wurden PSS, ERS, UPPS-P, HSCL, BDI, STAI, PSQI, IPAQ, GI-VAS durchgeführt; die Stuhlform wurde anhand der Bristol stool chart angegeben 71~79
    • Während washout und intervention wurde bei CD mit CWSQ, QCC, VAS-F das caffeine craving und die Müdigkeit verfolgt 79 80 81
    • ModRey ist ein Test des episodischen Gedächtnisses mit einer 20-Wort-Liste A und B 82
    • PAL ist ein CANTAB-basierter Test des visuell-räumlichen Gedächtnisses, der aus 8 levels besteht und nur bei visit 2 und visit 4 durchgeführt wurde
    • ERT ist eine CANTAB-Aufgabe zur emotionalen Verarbeitung, bei der 6 Grundemotionen identifiziert werden; sie wurde nur bei visit 2 und visit 4 durchgeführt
    • PASAT besteht aus 2 trials, in denen 60 Zahlen präsentiert werden, und wurde bei visit 2, 3 und 4 durchgeführt

  • SECPT

    • Der Socially Evaluated Cold Pressor Test ist eine akute Stressaufgabe, bei der die Hand 3 Minuten lang in 0 °C Eiswasser gehalten wird 84
    • Die Teilnehmenden saßen dabei Kamera und Forschenden gegenüber; nonverbales Verhalten wurde protokolliert und die Mimik aufgezeichnet
    • Vor und nach dem SECPT wurden 8 Speichelproben gesammelt; außerdem wurden STAI-State, PASA, PANAS, BL-VAS, VAS stress, VAS pain durchgeführt 85 86 87

  • Biologische Proben

    • Speichel wurde innerhalb von 3 Minuten, nach 30 Minuten, 45 Minuten und 60 Minuten nach dem Aufwachen gesammelt und zur Messung der CAR verwendet; während des SECPT wurden zusätzlich 8 Proben gesammelt 46 88
    • Blut wurde bei jedem Besuch entnommen; es erfolgten eine LPS stimulation im Vollblut sowie die Trennung von Plasma und Serum
    • Urin wurde als erster Urin des Tages gesammelt, Stuhl als frische Probe der ersten Entleerung des Tages

  • Probenanalyse

    • Speichelcortisol wurde mit einem Cortisol ELISA kit gemessen; die Proben wurden 1:3 verdünnt und in Doppelbestimmung analysiert
    • Entzündungsmarker wurden mit dem MSD MULTI-SPOT-System gemessen; bestimmt wurden TNFα, IL-1β, IL-6, IL-8, IL-10, IFNγ, CRP

  • Fäkal-DNA wurde mit dem QIAamp Power Faecal Pro Kit extrahiert und auf einer NovaSeq 6000 S2 flow cell per Shotgun-Sequenzierung sequenziert

    • Die Qualitätsbewertung der Raw-Sequenzen erfolgte mit FastQC, das Host-Filtering mit Bowtie2 + Kneaddata und das taxonomische sowie funktionelle Profiling mit woltka 89 90
    • Die Woltka-SOP ist öffentlich verfügbar
    • Gut-Brain Modules und Gut-Metabolic Modules wurden mit der R-Version von Gomixer berechnet 91
    • Die Analyse semi-polarer Metaboliten wurde von MS-Omics durchgeführt; verwendet wurde eine Kombination aus Thermo Scientific Vanquish LC und Orbitrap Exploris 240 MS
    • SCFA wurden GC-basiert unter Verwendung von Ansäuerung und deuterium-markierten internen Standards analysiert
    • Zielmetaboliten im Urin wurden mit UHPLC-ESI-QqQ-MS/MS analysiert, Pyridine mit einer separaten triple quadrupole-Konfiguration und Kreatinin mit UHPLC-ESI-MS/MS
    • Zielmetaboliten im Stuhl umfassten 52 Verbindungen, die im SRM mode gemessen wurden; insgesamt wurden 123 faecal samples jeweils einmal analysiert Supplementary Data 23
    • Die Daten zu den Zielmetaboliten sind im MetaboLights repository unter MTBLS13494 veröffentlicht 92

  • ADORA2A-Genotypanalyse

    • DNA wurde aus 100 µl Vollblut extrahiert, und es wurden zwei SNPs ausgewählt: rs5751876 und rs2298383
    • Die Analyse wurde bei TAMM am Karolinska University Hospital mit iPLEX Gold chemistry und dem MassARRAY-System durchgeführt 93 94 95 96 97
    • Die Übereinstimmung mit verfügbaren Daten, die Validierung anhand von Trio-Familien und die Duplikatanalyse ergaben jeweils 100% Übereinstimmung

  • Bioinformatik und Statistik

    • Die weitere Datenverarbeitung erfolgte in R 4.2.0 und Rstudio GUI 2022.2.2.485
    • Taxa mit einer Prävalenz von unter 60% der Stichproben auf Species-Level wurden mit Ausnahme der Alpha-Diversität aus den Analysen ausgeschlossen
    • PCA wurde mit clr-transformierten Werten durchgeführt, und Nullwerte wurden mit dem const approach ersetzt
    • Für die beta diversity wurde die Aitchison distance verwendet, die Auswertung erfolgte mit PERMANOVA aus dem vegan package, die alpha diversity wurde mit iNEXT berechnet
    • Für die differential abundance wurden lineare Modelle verwendet, für longitudinale wiederholte Messungen linear mixed effect models
    • Die Variablenselektion erfolgte mit der Benjamini-Hochberg procedure, der Schwellenwert lag bei q-value 0.2
    • Primäre Endpunkte waren Zusammensetzung und Funktion des Mikrobioms; zu den sekundären Endpunkten gehörten Metaboliten der Darmmikrobiota, SCFA, kaffeeassoziierte Metaboliten, kognitive Leistung, akute Stressreaktion, peripheres Blutentzündungsprofil und CAR
    • Die Berechnung der Stichprobengröße erfolgte mit g*Power; die minimale erforderliche Stichprobengröße wurde auf 18 Personen pro Gruppe beziehungsweise 36 Personen insgesamt festgelegt
    • Nach dem Screening von 118 potenziellen Teilnehmenden wurden 92 eingeschlossen und schließlich 62 Personen rekrutiert
    • Für die statistische Analyse wurden SPSS version 28 und R version 4.2.0 verwendet; Ausreißer wurden mit dem Grubb’s test identifiziert und anschließend entfernt
    • Für den Vergleich NCD vs. CD zum Baseline-Zeitpunkt wurde hauptsächlich das General Linear Model Univariate verwendet, für die übrigen Analysen Mixed Models und Bonferroni-Post-hoc-Vergleiche
    • Für kategoriale Daten wurde der Pearson-Chi-Quadrat-Test verwendet; das Signifikanzniveau lag bei p < 0.05

Verfügbarkeit von Daten und Code

  • Nicht zielgerichtete Metabolomik-Daten sind bei MetaboLights unter MTBLS13401 registriert.
  • Zielgerichtete Metabolomik-Daten werden bei MetaboLights unter MTBLS13494 bereitgestellt.
  • Mikrobiom-Zähldaten wurden auf Zenodo unter 10.5281/zenodo.18661295 hochgeladen, Teilnehmer-Metadaten unter 10.5281/zenodo.18348935.
  • Rohe Mikrobiom-Daten sind über den ENA-Datenbank-Zugangscode PRJEB108545 verfügbar.
  • Der gesamte Quellcode ist öffentlich auf GitHub verfügbar.

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1 Kommentare

 
GN⁺ 4 일 전
Hacker-News-Kommentare

  • Ich habe Koffein über mehr als 10 Jahre hinweg gewohnheitsmäßig mehrmals täglich konsumiert, und zwar nicht nur in Form von Kaffee, und hatte dann einen schweren psychischen Zusammenbruch, weshalb ich eine Zeit lang zwangsläufig aufhören musste
    Danach bin ich nie wieder zu meinen alten Gewohnheiten zurückgekehrt, meine Toleranz ist verschwunden, und ich kann Koffein jetzt nur noch gelegentlich konsumieren und mit Tagen ohne Koffein vergleichen
    Dadurch habe ich gemerkt, dass Koffein eine starke psychoaktive Substanz ist, die die Kognition stark beeinflusst; früher habe ich das wegen der Abhängigkeit nicht bemerkt, aber jetzt empfinde ich dieses Gefühl nicht mehr als angenehm

    • Mit Koffein nach Jahrzehnten aufzuhören hatte kurzfristig gemischte Vor- und Nachteile, aber langfristig war es für mich eindeutig besser
      Ohne Koffein hatte ich deutlich weniger Verlangen nach vielen Kohlenhydraten und Zucker, wodurch Abnehmen viel leichter wurde; das scheint auch mit der in der Studie erwähnten Impulsivität zusammenzuhängen
      Andererseits hatte ich eine Zeit lang schwere Depressionen und Anhedonie, und das hielt mit etwa 3–4 Monaten viel länger an als die üblicherweise erwartete Entzugsphase
      Mein Gehirn war offenbar zu sehr an die durch Koffein erhöhten Dopaminsignale gewöhnt, und während es sich an deren Wegfall anpasste, war ich ziemlich lange ziemlich kaputt
      Insgesamt bin ich froh, aufgehört zu haben, aber ich würde jedem, der das ebenfalls versuchen will, raten, sehr vorsichtig vorzugehen und den eigenen psychischen Zustand genau zu beobachten
    • Bei mir war es fast genauso. Koffein macht stark abhängig, und dazu kommt noch die starke Anziehungskraft der Rituale und Gewohnheiten drumherum
      Bei mir werde ich launischer, impulsiver, reizempfindlicher und schneller genervt
      Schon eine Tasse am Tag macht mich nervös, ich schwitze mehr, habe weniger Geduld, und alles fühlt sich zu langsam an
      Es ist wirklich eine raffinierte Droge, und man merkt leicht selbst nicht, wie sehr sie einen verändert
    • Ich hatte nach einer Grippe im vergangenen Dezember etwas Ähnliches
      Vier Tage lang konnte ich fast nichts essen, das Fieber hielt lange an, und es dauerte vier Wochen, bis ich mich wieder normal fühlte
      In diesen 4 Wochen konnte ich weder Kaffee noch Alkohol trinken; früher wusste ich in den letzten 12 Jahren ganz genau, wie man zuverlässig eine Migräne auslöst, aber seitdem hatte ich keine Migräne mehr
      Der Nutzen von Kaffee lag für mich vor allem im Ritual und im Geschmack, aber das war nicht groß genug, um dafür in Kauf zu nehmen, dass ich fast sicher Migräne bekomme, sobald ich auch nur 1 Minute weniger als 8 Stunden schlafe
      Zur Einordnung: Ich habe fast jeden Tag etwa eine Tasse Kaffee mit Milch oder morgens einen iced coffee getrunken
    • Ich habe 20 Jahre lang viel Kaffee getrunken, und als psychische Probleme kamen, habe ich stattdessen sogar die doppelte Menge getrunken, aber es fühlte sich trotzdem wie Wasser an
      Nachdem ich diese Phase hinter mir hatte, ging es mir viel besser, selbst wenn ich wieder die gleiche Menge wie früher trank; ich fühlte mich erholter und hatte das Gefühl, aus einem Sumpf herauszukommen, in den ich mich selbst lange hineingezogen hatte
      Deshalb glaube ich nicht, dass Kaffee immer die Ursache psychischer Probleme ist; manchmal hilft er Menschen auch
    • Ich würde gern genauer hören, wie diese psychoaktiven Effekte und kognitiven Veränderungen konkret aussehen
      Ich trinke meistens regelmäßig früh morgens zwischen 5 und 7 Uhr Kaffee, und wenn ich morgens den Magen weniger belasten will oder vor dem Laufen, trinke ich manchmal auch Celsius
      Früher habe ich auch THC benutzt, aber das löste bei mir starke Angst aus, deshalb mache ich das nicht mehr; Alkohol habe ich ebenfalls getrunken, und in letzter Zeit bekomme ich MDMA/ketamine-gestützte Therapie, bei der ich weiterhin erstaunlich positive Effekte spüre
      Ich reduziere Koffein gerade langsam, deshalb interessiert mich wirklich, was sich tatsächlich verändert, wenn man es an- oder abstellt

  • Dass Industrieverbände der Kaffeebranche wie ISIC die Studie finanziert haben, ist ein auffälliger Interessenkonflikt
    Die Autoren haben das zwar offengelegt, aber anscheinend nicht besonders gründlich behandelt

    • Wenn man sich die Ergebnisse ansieht, wirkt das allerdings nicht wie ein Fazit, das Big Coffee mit Geld bestellt hätte
      Beim Verhalten war die Kaffeegruppe impulsiver und emotional reaktiver, und die Nicht-Kaffeegruppe hatte das bessere Gedächtnis
    • Studien über Schokolade, Kaffee und Rotwein laufen wirklich jedes Mal so

  • Ich habe Koffein einmal 6 Monate lang komplett weggelassen; die ersten 2 Wochen waren die Hölle, danach verschwand das Verlangen fast vollständig
    Dann wurde das Leben aber wirklich hart und stressig, und ich bin wieder zurückgefallen; jetzt trinke ich Espresso mit einem kleinen Schuss fettarmer Milch
    Ehrlich gesagt ist mein Leben gerade zu real und zu stressig, als dass ich den Mut hätte, noch einmal aufzuhören
    Es gibt vermutlich ziemlich viele Menschen, die zwar funktionieren, aber dauerhaft irgendeine nicht diagnostizierte leichte Stimmungsstörung mit sich herumtragen, und ich habe den Verdacht, dass Koffein bei ihnen wie Spachtelmasse für Risse in der Seele wirkt

    • Ich habe einen Monat lang auf Kaffee verzichtet und bei Angst oder Stimmung überhaupt keinen Unterschied gemerkt
      Deshalb bin ich wieder zu meiner normalen Routine von 3–4 großen Tassen am Morgen zurückgekehrt
    • Ich habe ein Jahr ohne Koffein ausprobiert, aber für mich hat das nicht gut funktioniert
      Ich war ständig geistig verlangsamt und hatte Momente, in denen ich nur auf den Bildschirm starrte und mein Gehirn sich weigerte, Informationen zu verarbeiten
      Außerdem wurde ich extrem empfindlich gegenüber der Schlafdauer, sodass schon etwas weniger als 8 Stunden den ganzen Tag miserabel machten
      Seit meiner Kindheit habe ich literweise schwarzen sun tea getrunken, deshalb könnte sich meine Gehirnentwicklung vielleicht etwas anders entwickelt haben
      Jetzt reguliere ich Koffein deshalb streng mit Tabletten: maximal 200 mg vor Mittag, und wenn das Leben weniger auf Volldampf läuft, reduziere ich auf 50–100 mg; so funktioniert es für mich gut
    • Wenn bei der Arbeit weniger los war, habe ich meinen Espresso an Werktagmorgen durch Decaf ersetzt und nur am Wochenende echten Kaffee getrunken
      Das Gefühl, einen Teil der Energie absichtlich der Arbeit zu entziehen und für meine eigene Zeit zurückzugewinnen, war ziemlich angenehm
      Allerdings glaube ich nicht, dass in meiner Seele ein Loch ist; ich habe eher das Gefühl, dass Koffein meinen Charakter ein bisschen verschlechtert
    • Koffein kann wie andere Stimulanzien Symptome von dopaminbezogenen Störungen wie ADHS lindern
      Ich glaube, viele Menschen setzen es zur Selbstmedikation ein
    • Die Studie betrachtet auch Koffeinkonsum außerhalb von Kaffee, deshalb scheint es sinnvoll, auch andere Koffeinquellen anzuschauen
      Ich trinke Espresso nicht nur wegen des Koffeins, sondern auch, weil er für meinen Darm viel verträglicher ist als Filterkaffee oder French Press

  • Es ist etwas seltsam, 3–5 Tassen pro Tag als mittleren Kaffeekonsum zu bezeichnen
    Für mich sind schon 3 Tassen ziemlich viel
    Außerdem ist die Stichprobe klein und besteht nur aus Iren, was die Aussagekraft einschränkt

    • Stimme zu. Ich bin tief in specialty coffee drin und liebe das Zubereiten und Trinken wirklich, aber selbst für meine normalen Maßstäbe sind 3 Tassen schon mehr, als ich üblicherweise trinke
      Darüber hinaus mische ich meistens Decaf dazu
    • Eine Tasse früh morgens, eine vor dem Mittag und eine am Nachmittag klingt für mich nicht übertrieben
      Wenn man die Tassengröße standardisiert, trinken die Leute normalerweise eher größere Becher, also könnte schon ein großer Morgenbecher plus einer am Nachmittag nach den Studienmaßstäben fast 5 Tassen entsprechen
    • Haben Iren beim Koffeinstoffwechsel irgendeine Besonderheit
    • Ich sage zwar zwei Tassen am Tag, aber tatsächlich sind es 24–30 Unzen
    • Wenn die Studie sich an irischen Standards orientiert, haben sie vermutlich 170-ml-Tassen verwendet, und dann wären 500 ml in einem normalen Becher schon 3 Tassen
      Vielleicht meinten sie auch die amerikanische 118-ml coffee cup-Definition
      Solche schwankenden Einheiten zwischen 118 ml und 250 ml in wissenschaftlichen Arbeiten einfach unkommentiert zu verwenden, untergräbt die Glaubwürdigkeit der ganzen Arbeit

  • Diese Studie sagt nicht, dass Kaffee schlecht ist
    Insgesamt tendiert sie eher leicht in eine neutrale oder positive Richtung
    Wenn man die breitere wissenschaftliche Literatur betrachtet, ist Kaffee mit einem geringeren Risiko für Typ-2-Diabetes, einem geringeren Parkinson-Risiko und einer niedrigeren Gesamtsterblichkeit assoziiert
    Natürlich gibt es für manche Menschen auch Nachteile wie Angst, Zittern, schlechteren Schlaf und erhöhte Herzfrequenz

  • Ich habe viel Kaffee getrunken und dann auf einer 3-tägigen Rucksacktour kein Instantpulver mitgenommen, sodass ich die ganze Zeit Kopfschmerzen hatte; sobald ich wieder in der Zivilisation war, habe ich Mountain Dew getrunken und 5 Minuten später war es weg
    Da habe ich entschieden, dass es das nicht wert ist, und langsam aufgehört
    Danach nahm die Häufigkeit meiner Migräne ziemlich deutlich ab
    Weil ich Kaffee aber zu sehr mochte, habe ich auf Decaf umgestellt, woraufhin die Migräne wieder häufiger wurde, und deshalb habe ich ganz damit aufgehört
    Wenn es keine Nebenwirkungen gäbe, würde ich ihn natürlich weiter trinken, aber jetzt trinke ich heißen gerösteten Gerstentee
    Natürlich ist das nicht dasselbe wie Kaffee

    • Zur Einordnung: Entkoffeinierter Kaffee enthält immer noch ungefähr ein Drittel so viel Koffein wie normaler Kaffee und ist weit von koffeinfrei entfernt

  • Solche Studien sind wirklich interessant, aber hier ist es n=62, deshalb wirken die Ergebnisse schwach
    Meiner Meinung nach deutet das bestenfalls auf mögliche Effekte hin
    Außerdem kann praktisch jedes Lebensmittel ähnliche Auswirkungen auf das Mikrobiom haben, und hier wurde Koffein nicht isoliert getestet
    Dass die Untersuchung näher am realen Konsum liegt, ist zwar eher ein Vorteil, macht sie aber auch weniger nützlich, weil man nicht gut ausschließen kann, dass mehrere andere ganz gewöhnliche Gemüsesorten zu ähnlichen Ergebnissen führen würden

    • Das erinnert mich an das Spinnenexperiment der NASA aus dem Jahr 1995
      Koffein ist eine Substanz, die Impulsivität stark anheizt :)
      https://rarehistoricalphotos.com/nasa-spiders-drugs-experime...
    • Du sagst, Koffein wurde nicht isoliert getestet, aber sie haben sowohl koffeinhaltigen Kaffee als auch entkoffeinierten Kaffee untersucht und in beiden Fällen denselben Effekt gesehen
      Dann liegt die Ursache wahrscheinlich nicht am Koffein, sondern eher an anderen Bestandteilen des Kaffees

  • Koffein ist eine enorm starke Droge
    Es ist ziemlich erstaunlich, dass ein großer Teil der Bevölkerung eines Landes faktisch fast ständig unter dem Einfluss dieser Droge lebt und dass eine riesige Industrie läuft, die sie an fast jeder Straßenecke anbietet
    Außerdem gehen wir insgesamt viel zu sorglos damit um, Kindern diese Droge über süße Getränke zu verabreichen, die oft direkt an Kinder vermarktet werden
    Wenn man sich die Größenordnung klarmacht, ist das ziemlich schwindelerregend
    Wobei ich diesen Morgen auch noch keinen Kaffee hatte und deshalb vielleicht ein bisschen Unsinn rede

    • Das könnte eine Sichtweise sein, die einen vollständig sauberen Zustand, also einen Zustand ohne jegliche psychoaktive Chemikalien, zu sehr als Norm setzt
      Menschen haben sich weltweit ursprünglich an sehr unterschiedliche Ernährungsweisen angepasst, und das ist auch einer der Gründe für den Erfolg unserer Spezies
      Viele Gruppen haben regelmäßig schwache psychoaktive Substanzen konsumiert und stärkere nur gelegentlich in bestimmten Situationen gesucht
      Schon Wildpflanzen selbst enthalten oft in gewissem Maß aktive Substanzen, sodass es ohnehin nicht leicht ist, ihnen vollständig auszuweichen
    • Diese Woche wollte ich Kaffee reduzieren oder ganz aufhören und bin von 3 Tassen auf 1 heruntergegangen, und diese eine Tasse hat mir plötzlich ein so deutliches High gegeben, als hätte ich mir morgens eine Line Koks gezogen
      Ich habe auch gemerkt, dass das Verlangen genau gleich funktioniert, und am Ende akzeptiert, dass Kaffee eben auch nur eine Droge ist, die ich allein beim Zeitunglesen konsumiere
      Dass er mir morgens als Erstes in den Sinn kommt, liegt daran, dass ich abhängig bin, und jetzt versuche ich nüchtern, damit aufzuhören
    • Es gibt noch eine andere riesige weiße-Pulver-Industrie, die versucht, möglichst viel davon unter die Leute zu bringen
      Nämlich Zucker
      Auch darin ähnelt sie sich: hochraffiniert und fast rein

  • Früher habe ich überhaupt kein Koffein konsumiert
    Als ich es in meinen Teenagerjahren und frühen Zwanzigern ein paarmal probierte, bekam ich Herzklopfen und mein Herz raste zu stark
    Es war allerdings libanesischer starker Kardamom-Kaffee, also vielleicht kein gutes Beispiel
    Mit 34 begann ich dann meinen ersten Job im Schichtdienst, und als Abend- und Nachtschichten dazukamen, fing ich an, es zu trinken
    Zuerst waren es fancy coffees wie French Vanilla, und als etwa ein Jahr später der erste Starbucks eröffnete, trank ich schließlich sogar venti quad shot latte
    Danach wurden Energy-Drinks zum Verkauf zugelassen, und nachdem ich einmal 750 ml Rockstar zum Frühstück getrunken hatte und Muskelkrämpfe bekam, dachte ich, ich sollte vielleicht etwas kürzertreten
    Inzwischen habe ich mich bei einer kleinen Tasse Kaffee am Abend eingependelt, und manchmal trinke ich nicht einmal die ganz aus

  • Ich bin von Kaffee auf theacrine-Tabletten umgestiegen, und das gefällt mir viel besser
    Ich fühle mich klar und fokussiert, ohne dass die Angst zunimmt, und es scheint meinen Schlaf überhaupt nicht zu beeinträchtigen
    Ich fand es auch wirklich schlimm, wie schwer es war, mit Kaffee aufzuhören
    Allerdings gefällt mir die Tablettenform nicht
    Ich habe sogar versucht, selbst ein theacrine-Getränk zu machen, aber es war zu bitter und ich habe kein brauchbares Rezept gefunden; bis heute habe ich Albträume von der Kombination chicory + theacrine