Nahrungsergänzung mit Nitrat und Thermoregulation

Hintergrund und Begründung Die überwiegende Mehrheit der Forschung zur Nahrungsergänzung mit Nitrat, nämlich Rote-Beete-Saft, wurde hauptsächlich an Proben gesunder Bevölkerungsgruppen durchgeführt. Einige klinische Populationen wurden untersucht, darunter Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion, chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) und periphere arterielle Verschlusskrankheit (pAVK). In verschiedenen Bevölkerungsgruppen hat sich gezeigt, dass Rote-Bete-Saft (BRJ) den Gesamtblutdruck senkt, die Durchblutung erhöht, die Sauerstoffversorgung des Muskelgewebes erhöht, die Regulierung der Körperkerntemperatur verbessert und die Trainingstoleranz erhöht, während die Sauerstoffkosten des Trainings gesenkt werden.

Es hat sich gezeigt, dass eine BRJ-Supplementierung des Blutdrucks eine sofortige Wirkung auf die Senkung des Blutdrucks hat, wobei die stärksten Abnahmen innerhalb von etwa 2,5 bis 3 Stunden nach der Einnahme des Supplements verzeichnet wurden [1, 2]. Der systolische, diastolische und mittlere arterielle Blutdruck zeigte bei gesunden Probanden eine Abnahme von 10,4 ± 3 mmHg, 8,1 ± 2,1 mmHg bzw. 8,0 ± 2,1 mmHg [2]. Während des Trainings bei gesunden Personen blieb der systolische Blutdruck bei unterschiedlichen Trainingsintensitäten niedriger [1]. Der Blutdruck wurde auch bei Patienten mit Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion gesenkt. Nach einer akuten Gabe von BRJ sank der systolische Ruheblutdruck im Vergleich zu Placebo-Bedingungen signifikant (BRJ 127 ± 14 mmHg; Placebo 134 ± 14 mmHg) [3]. Eine leichte Senkung des systolischen Blutdrucks während des Trainings kann für PAD-Patienten von Vorteil sein. Hypertonie oder Bluthochdruck ist ein Hauptrisikofaktor für die Entwicklung von PAVK [4]. Eine Senkung des Gesamtblutdrucks und eine leichte Senkung des systolischen Blutdrucks als Reaktion auf leichte Aktivität würden zu einer Verringerung der unnötigen Belastung des Herz-Kreislauf-Systems im Ruhezustand und während des Trainings führen.

In einer Studie mit PAVK-Patienten, bei der 7 der 8 Teilnehmer entweder als hypertensiv oder prähypertensiv eingestuft wurden, verursachte der BRJ-Konsum eine signifikante Senkung des diastolischen Blutdrucks in Ruhe, die während des Belastungstests aufrechterhalten wurde [5]. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass ihre Daten darauf hindeuten, dass eine BRJ-Supplementierung den Blutdruck bei pAVK-Patienten senkt und dieser Effekt während des gesamten Trainings aufrechterhalten wird [5].

Sauerstoffversorgung und Oxygenierung des Muskelgewebes Der Sauerstoffbedarf des arbeitenden Muskels steigt mit steigender Aktivität, die Effizienz der Sauerstoffversorgung und die Sauerstoffverwertung ist entscheidend für die Muskelfunktion sowie für eine notwendige Erhöhung des Blutflusses. Dies ist besonders wichtig bei PAD-Patienten; Eine zunehmende Oxygenierung von Bereichen mit Skelettmuskelischämie kann die körperliche Funktion verbessern. Mittels Nahinfrarotspektroskopie kann die Sauerstoffversorgung des Muskelgewebes untersucht werden. Während des Radfahrens bei gesunden Männern, die mit BRJ ergänzt wurden, waren die Oxyhämoglobinkonzentrationen des rechten Vastus lateralis-Muskels höher als die der Placebo-Bedingung [6]. Während des Radfahrens mit mäßiger Intensität hatten die männlichen Radfahrer eine 13%ige Verringerung der Deoxyhämoglobin-Konzentrationsamplitude nach der Supplementierung, was auf eine Verringerung der fraktionierten Sauerstoffextraktion im rechten Vastus lateralis-Muskel hinwies [6]. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine BRJ-Supplementierung ein besseres Gleichgewicht zwischen lokalisierter Sauerstoffzufuhr und -verwendung als Index für die fraktionierte Sauerstoffextraktion im Muskel fördern kann [6]. Insgesamt hat sich gezeigt, dass die BRJ-Supplementierung die Sauerstoffversorgung des arbeitenden Muskelgewebes während des Trainings erhöht.

Bei PAD-Patienten wurde die Oxygenierung des Gastrocnemius mit den schlimmsten PAD-Symptomen während eines kardiopulmonalen Gehtests überwacht. Die Probanden zeigten nach einer BRJ-Supplementierung eine 48%ige Verringerung der Deoxyhämoglobin-Konzentrationsamplitude, was darauf hinweist, dass die fraktionierte Sauerstoffextraktion reduziert war [5]. Während des Trainingsprotokolls wurden die Deoxyhämoglobin-Amplitudenmessungen für die BRJ-Ergänzungsgruppe nach 100 und 200 Sekunden nach dem Training um 44 % bzw. 53 % reduziert [5]. Diese Reaktion impliziert, dass die BRJ-Ergänzung bei pAVK-Patienten das Gleichgewicht zwischen lokaler Sauerstoffzufuhr und -verwendung als Index der fraktionierten Sauerstoffentnahme der Muskeln durch den arbeitenden Muskel verbessert. Eine Erhöhung der Oxygenierung in Bereichen mit Skelettmuskelischämie bei pAVK-Patienten kann die körperliche Funktion verbessern, aber damit dies so effizient wie möglich ist, muss eine Dosis-Wirkungs-Beziehung bestimmt werden.

Durchblutung und thermoregulatorische Reaktion Erhöhungen der Aktivität und des Sauerstoffbedarfs der arbeitenden Skelettmuskulatur erfordern eine Erhöhung der Durchblutung. Bei pAVK-Patienten wird die Erhöhung des Blutflusses zum arbeitenden Muskel aufgrund von atherosklerotischen Verschlüssen in den Arterien der unteren Extremitäten schwierig. Untersuchungen an gesunden Populationen zeigten signifikante Steigerungen des Blutflusses im Unterarm während Handgriffübungen unter hypoxischen Bedingungen nach einer akuten Dosierung von BRJ im Vergleich zu Placebo (BRJ 373 ± 38 ml/min; Placebo 343 ± 32 ml/min).

Stickoxid signalisiert der glatten Muskulatur in den Blutgefäßen (Endothel), sich zu entspannen, was wiederum den Blutfluss zum lokalisierten Bereich der Vasodilatation erhöht. Bei gesunden Bevölkerungsgruppen erhöht die Nahrungsergänzung mit Nitrat die Vasodilatation nahe der Hautoberfläche [7]. Diese Erhöhung der gefäßerweiternden Kapazität und des Blutflusses würde einen stärkeren Temperaturgradienten auf Hautebene erzeugen, was einen effizienteren Wärmeaustausch erleichtern würde, da Blut auf Hautebene gekühlt wird (Schweißverdunstungs-, Konduktions- und Konvektionskühlung). geringere Belastung des Körpers.

Bei PAD-Patienten zeigte sich, dass Nitrit-bezogene Stickoxid-Signale den peripheren Blutfluss zu hypoxischem Gewebe erhöhen, was durch eine Abnahme der Gastrocnemius-Desoxygenierung und eine Abnahme des Blutdrucks unterstützt wird [5]. Während der durch den Brachialarterienfluss vermittelten Dilatation änderte sich die maximale Dilatation jedoch nicht signifikant (BRJ 42,6 ± 10,6 Sekunden; Placebo 41,0 ± 10,39 Sekunden), was darauf hindeutet, dass sich die endotheliale Stickoxidproduktion nicht änderte [5]. Die unveränderliche vasodilatatorische Reaktion ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass die Studie eine BRJ-Dosis-Wirkungs-Beziehung und ihre Auswirkungen auf die Vasodilatation nicht untersucht hat.

Belastungstoleranz und Sauerstoffkosten Es hat sich gezeigt, dass eine BRJ-Ergänzung die Sauerstoffkosten während des Trainings mit geringer und mittlerer Intensität senkt. Bei trainierten Populationen, die BRJ ergänzen, wurde eine signifikante Abnahme der Sauerstoffkosten während der Anfangsphase des Trainings festgestellt [8, 9]. Es wurde gezeigt, dass die Sauerstoffkosten beim Gehen nach einer BRJ-Supplementierung um etwa 12 % sinken [8]. Die BRJ-Supplementierung zeigte eine 20%ige Verringerung der Sauerstoffkosten während des Radfahrens mit moderater Intensität bei Freizeitsportlern [10]. Diese Reduzierung der Sauerstoffkosten impliziert eine Steigerung der Trainingseffizienz bei leichten bis mittelschweren Übungen, was wiederum die Trainingstoleranz erhöht. Bei hochintensivem Training erhöhte sich die Zeit bis zum Trainingsversagen nach einer BRJ-Supplementierung um 15 %, was ebenfalls auf eine Erhöhung der Trainingstoleranz hindeutet [8].

Die BRJ-Supplementierung in klinischen Populationen hat auch gezeigt, dass sie die Belastungstoleranz verbessert. Bei Patienten mit Herzinsuffizienz und erhaltener Ejektionsfraktion verbesserte sich die submaximale Ausdauerbelastung nach BRJ-Supplementierung um 24 % im Vergleich zu Placebo-Bedingungen (BRJ 449 ± 180 Sekunden; Placebo 363 ± 125 Sekunden) [3]. Bei Patienten mit COPD erhöhte sich die Gehstrecke um 11 % und die Zeit bis zur körperlichen Ermüdung um 6 % [11]. Bei pAVK-Patienten zeigte eine BRJ-Supplementierung im Vergleich zu Placebo-Zuständen eine 18%ige (32 Sekunden) Zunahme der beginnenden Claudicatio-Schmerzen und eine 17%ige (65 Sekunden) Verlängerung der maximalen Gehzeit [5]. Diese Ergebnisse bei PAD-Patienten zeigen eine erhebliche akute Reaktion auf eine BRJ-Ergänzung (~2 Stunden Einnahme) während des Belastungstests.

In verschiedenen Bevölkerungsgruppen hat sich gezeigt, dass die BRJ-Supplementierung den Blutdruck senkt, die Durchblutung verbessert, die Sauerstoffversorgung des Muskelgewebes erhöht, die Kerntemperatur sicher aufrechterhält und die Belastungstoleranz erhöht. Die Wirkungen von BRJ speziell bei PAVK-Patienten zeigten Blutdrucksenkungen, Verlängerungen der Zeit bis zum Einsetzen von Claudicatio und Belastungstoleranz, zeigten jedoch keine signifikante Wirkung auf die Endothelfunktion. Die Untersuchung einer Dosis-Wirkungs-Beziehung ist notwendig, um die Reaktionen auf eine BRJ-Supplementierung (Endothelfunktion, Beinfunktion und Sauerstofftragfähigkeit der Blutgefäße) bei pAVK-Patienten zu bestimmen. In dieser Studie wurde eine höhere Nitratdosis (280 ml, 16,8 mmol Nitrate) untersucht werden [12]. Die BRJ-Supplementierung hat zu einer Senkung des Blutdrucks, einer erhöhten Sauerstoffversorgung des Muskelgewebes, der Durchblutung und der thermoregulatorischen Reaktion geführt. Diese Mechanismen tragen alle zur Verbesserung der gesamten kardiovaskulären Funktion bei. Wenn diese Ergebnisse während dieser Studie beobachtet werden, können PAD-Patienten weniger Claudicatio-Schmerzen sowie eine bessere Toleranz gegenüber täglichen körperlichen Aktivitäten und Übungen erfahren.