Akute Nitrat-Supplementierung bei Radfahrern

Jüngste Arbeiten beim Menschen deuten darauf hin, dass eine Erhöhung der Bioverfügbarkeit von Stickoxid (NO) physiologische Veränderungen über die bekannten hämodynamischen Wirkungen hinaus induzieren kann (Dejam, Hunter et al. 2004; Webb, Patel et al. 2008). NO spielt eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des Blutflusses, der Muskelkontraktilität, der Myozytendifferenzierung, der Glukose- und Kalziumhomöostase (Dejam, Hunter et al. 2004). Im menschlichen Körper wird körperfremdes Nitrat (NO3-) mit einer Halbwertszeit von 6-7 Stunden (h) (Lundberg, Weitzberg et al. 2008) durch fakultativ anaerobe Bakterien im Speichel zu bioaktivem Nitrit (NO2-) reduziert und weiter zu NO über verschiedene Wege (Duncan, Dougall et al. 1995; Zhang, Naughton et al. 1998). Mehrere Gruppen (Larsen, Weitzberg et al. 2007; Bailey, Fulford et al. 2009; Bailey, Winyard et al. 2010; Larsen, Weitzberg et al. 2010; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011 ) haben untersucht, ob eine Nitratzufuhr über die Nahrung Stoffwechsel- oder Kreislaufparameter während körperlicher Belastung in vivo beim Menschen beeinflusst. Es wurde gezeigt, dass die orale Einnahme von Natriumnitrat (0,1 mmol·kg-1·d-1) für 2-3 Tage (d) die pulmonale Sauerstoffaufnahme (VO2) während des submaximalen Radfahrens sowohl bei untrainierten als auch bei untrainierten signifikant reduziert (Larsen, Weitzberg et al . . 2010) und ausgebildete Männer (Larsen, Weitzberg et al. 2007). Da die Verwendung von Natriumnitrat in den meisten Ländern reguliert ist, haben Forscher damit begonnen, die Auswirkungen der Einnahme von nitratreichen Lebensmitteln wie Rote-Beete-Saft auf die physiologische Reaktion auf körperliche Betätigung zu untersuchen (Bailey, Fulford et al al. 2010; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011).

Jüngste Arbeiten von Jones und Kollegen haben gezeigt, dass die Einnahme von 0,5 l Rote-Bete-Saft pro Tag über 6 Tage die pulmonale Sauerstoffaufnahme während submaximaler Belastung reduziert (Bailey, Fulford et al. 2009; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011) und senkt die ATP-Kosten der Muskelkraftproduktion, was auf eine verbesserte kontraktile Effizienz hindeutet (Bailey, Winyard et al. 2010). Diese Verbesserung der Trainingseffizienz war nach der Einnahme eines einzelnen 0,5-l-Bolus Rote Beete akut (2,5 h) offensichtlich und hielt 15 Tage lang an, wenn die Supplementierung fortgesetzt wurde (Vanhatalo, Bailey et al. 2010). Obwohl angenommen wurde, dass der Wirkstoff in Rote Bete Nitrat ist, ist Rote Bete reich an mehreren anderen potenziell stoffwechselaktiven Verbindungen (z. Polyphenole). Um zu bestätigen, ob die vorgeschlagenen kardiovaskulären und physiologischen Vorteile von Rote-Bete-Saft ausschließlich auf seinen hohen NO3-Gehalt zurückzuführen sind, testeten Jones und Kollegen Rote-Bete-Saft im Vergleich zu nitratarmem Rote-Bete-Saft. Sie bestätigten ihre früheren Ergebnisse (Bailey, Fulford et al. 2009), indem sie einen niedrigeren O2-Kosten bei submaximalem Training nach Einnahme von 0,5 l Rote-Bete-Saft für 6 Tage im Vergleich zu dem nitratarmen Saft zeigten (Lansley, Winyard et al. 2011). .

Aufgrund der vorgeschlagenen Verbesserungen der Stoffwechseleffizienz wurde vorgeschlagen, dass eine Nitratergänzung (0,5 L·d-1; ~5,1-11,2 mmol NO3- •d-1) kann die Trainingstoleranz oder die Zeit bis zur Ermüdung erhöhen, wenn das Training mit höheren Arbeitsbelastungen durchgeführt wird (Bailey, Fulford et al. 2009; Bailey, Winyard et al. 2010; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard ua 2011). Letzteres deutet darauf hin, dass die Einnahme von anorganischem Nitrat als starke ergogene Hilfe wirken kann. Wir haben kürzlich die potenziellen ergogenen Eigenschaften von Nitrat anhand einer praktischeren, leistungsbasierten Studie getestet, die einen sportlichen Wettkampf in einer trainierten Probandenpopulation simulierte (Cermak, Gibala et al. 2011). Wir haben gezeigt, dass nach einer 6-tägigen Nahrungsergänzung mit Nitrat in Form von konzentriertem Rote-Bete-Saft (140 ml·d-1; ~4 mmol NO3-·d-1) die mittlere VO2 während submaximaler Belastung und 10 km Zeitfahrleistung niedriger war bei trainierten Radfahrern verbessert (Cermak, Gibala et al. 2011). Die minimale Dosierung und Dauer der Nitrat-Supplementierung, die erforderlich ist, um diese Leistungseffekte hervorzurufen, bleibt jedoch weitgehend unbekannt. Obwohl die Zeit bis zur Erschöpfung kein sehr praktisches Leistungsmaß ist, wurden Verbesserungen in solchen Leistungstests nach nur 4 Tagen einer Nahrungsergänzung mit Nitrat (0,5 L•d-1; ~6,2 mmol•d-1 NO3-) beobachtet. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass selbst eine Einzeldosis Nitrat (~5,2 mmol NO3-) die mittleren VO2-Werte, gemessen 2,5 h nach Einnahme von 0,5 l Rote-Beete-Saft, senkt (Vanhatalo, Bailey et al. 2010). Ob eine ähnliche Verbesserung der Leistung im Zeitfahren auch nach einer kürzeren Supplementierungsperiode zu beobachten wäre, ist derzeit nicht bekannt. Daher zielt die vorliegende Studie darauf ab, zu untersuchen, ob eine Einzeldosis Nitrat (140 ml; ~8 mmol NO3-), das 3 Stunden vor dem Beginn des Trainings eingenommen wird, die Zeitfahrleistung bei trainierten Radfahrern verbessert.

Darüber hinaus wurde auch gezeigt, dass die Einnahme von anorganischem Nitrat (Rote-Bete-Saft) die Zeit bis zum Hinken beim Gehen bei Patienten mit peripherer arterieller Verschlusskrankheit verkürzt (Kenjale, Ham et al. 2011) und die Plasmatriglyceride bei Patienten mit einem Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen senkt (Zand, Lanza et al. 2011), die Hinweise auf die Einnahme von anorganischem Nitrat zur Verbesserung der Vasodilatation/Perfusion liefern. Ob eine Bolusaufnahme von Nitrat auch die Perfusion von Nährstoffen nach Einnahme einer kleinen Mahlzeit beeinflussen würde, ist unbekannt. Daher wollen wir in einem sekundären Ziel neben Nitrat- und Nitritkonzentrationen auch die Metabolitenreaktion im Plasma nach der Nitrat-Supplementierung und anschließender Nahrungsaufnahme untersuchen.

1. ZIELE Das Hauptziel besteht darin, festzustellen, ob eine Bolusaufnahme (140 ml) von diätetischem Nitrat (~8 mmol NO3-) in Form von konzentriertem Rote-Bete-Saft die Leistung im Zeitfahren im Vergleich zu einem nitratarmen Placebo (140 ml) deutlich steigern wird ; ~0,0047 mmol NO3-). Ein sekundäres Ziel wird die Messung von Blutproben nach Nitrat- und Mahlzeitenaufnahme sein, um Änderungen in der Konzentration von Nitrat, Nitrit, Glukose, Insulin, Laktat und freien Fettsäuren zu beurteilen. Bei diesem sekundären Ziel sind wir am meisten daran interessiert, zu bestimmen, ob eine Nitratergänzung die Blutmetaboliten (Glukose, Insulin, Laktat, freie Fettsäuren) nach 1) der Einnahme von Mahlzeiten und 2) der unmittelbaren Erholungsphase nach dem Training im Vergleich zum Placebo verändert. Wir werden die Hypothese testen, dass eine Einzeldosis (140 ml; ~8 mmol NO3-) einer Nahrungsergänzung mit Nitrat (Rote-Beete-Saft), die 3 Stunden vor dem Training eingenommen wird, die Leistung im Zeitfahren bei trainierten Radfahrern im Vergleich zum nitratarmen Placebo verbessert.
2. STUDIENDESIGN (Protokoll) Nach der Bewertung der aeroben Kapazität (stufenweiser Belastungs-Radfahrtest bis zur Erschöpfung) und dem Gewöhnungstest werden die Probanden doppelblind randomisiert der Behandlungsreihenfolge einer Bolusaufnahme von Nitrat (Rote-Bete-Saft) und Placebo (Nitrat-abgereicherter Rote-Bete-Saft). Für die beiden experimentellen Versuche melden sich die Probanden um 8.00 Uhr im Labor, um den Blutkatheter in eine antekubitale Vene einzuführen. Die Probanden werden dann gebeten, entweder 140 ml konzentriertes Rote-Bete-Saftnitrat oder konzentrierten nitratarmen Rote-Bete-Saft (Placebo) zu sich zu nehmen. Nach dem Konsum des Getränks erhalten die Probanden ein standardisiertes Frühstück und ruhen sich dann 2,5 Stunden im Labor aus, bevor sie gewogen und mit einem Herzfrequenzmonitor für den Beginn des Zeitfahrens (3 Stunden nach Einnahme der Behandlung) ausgestattet werden Getränk). Blutproben werden zum Zeitpunkt 0 min (vor der Getränkeaufnahme), 30, 60, 90, 120, 150, 180 min (Beginn des Zeitfahrens) entnommen. Unmittelbar nach und 30 Minuten nach dem Zeitfahren werden zwei weitere Blutproben entnommen (Abbildung 1). Die Probenahme erfolgt alle 30 Minuten auf der Grundlage früherer Untersuchungen zur Untersuchung von Blutmetaboliten nach Einnahme einer Mahlzeit oder einer oralen Glukosebelastung (van Dijk, Manders et al. 2011) und Nitrat-/Nitritkonzentrationen (Webb, Patel et al. 2008). Die letzten beiden Blutproben werden unmittelbar nach dem Zeitfahren und 30 Minuten nach Beginn der Erholungsphase entnommen, um Änderungen der Metaboliten- und Nitrat-/Nitritkonzentrationen durch das Training und während der kurzfristigen Erholungsphase zu beurteilen.

Um die Leistung im Zeitfahren zu bewerten, werden die Probanden angewiesen, eine festgelegte Menge an Arbeit in der kürzest möglichen Zeit zu erledigen. Die durchzuführende Gesamtarbeit wird gemäß der Gleichung von Jeukendrup, Saris, Brouns und Kester (Jeukendrup, Saris et al. 1996), angepasst von unserem Labor (Beelen, Berghuis et al. 2009) berechnet:

Gesamtarbeitsaufwand = 0,60 • Wmax • 3.600

wobei Wmax die maximale Arbeitsbelastungskapazität ist, die während Besuch 1 bestimmt wurde, und 3.600 die Dauer in Sekunden ist (entspricht 1 Stunde). Das Ergometer wird auf den linearen Modus eingestellt, um 60 % Wmax zu erhalten, wenn der Zyklus der Probanden mit ihrer bevorzugten Kadenz während Besuch 1 bestimmt wird. Das Ergometer wird an einen Computer angeschlossen, der die Gesamtarbeitsmenge berechnet und anzeigt. Die Probanden erhalten während des Zeitfahrens kein verbales oder physiologisches Feedback. Die einzigen Informationen, die die Subjekte erhalten, sind die absolute Menge der geleisteten Arbeit und der Prozentsatz der durchgeführten Gesamtarbeit im Verhältnis zu der festgelegten Menge der zu erledigenden Arbeit. Ein Ventilator wird 1 Meter hinter jedem Teilnehmer platziert, um während der Versuche für Kühlung und Luftzirkulation zu sorgen. Die Herzfrequenz (Polar, Finnland) wird während des gesamten Tests kontinuierlich aufgezeichnet. Diese Art des Zeitfahrens wurde bereits in unserem Labor validiert und verwendet (Beelen, Berghuis et al. 2009), für einen Überblick über Validierungsstudien siehe (Currell und Jeukendrup 2008). Beispiele für Variationskoeffizienten in ähnlichen Studien sind 1,1 (Palmer, Dennis et al. 1996), 0,7 (Smith, Davison et al. 2001) und 0,9 (Laursen, Shing et al. 2003). Wasser wird während der Besuche 1 und 2 nach Belieben zur Verfügung gestellt. Der Wasserverbrauch während Besuch 2 (Gewöhnungsversuch) wird jedoch gemessen und für die Besuche 3 und 4 (Übungsversuche) wiederholt.