Ruokavalion nitraattilisä ja lämmönsäätely

Tausta ja perustelut Suurin osa tutkimuksesta, joka koskee ravinnon nitraattilisää, nimittäin punajuurimehua, on tehty enimmäkseen terveiden populaatioiden näytteillä. Muutamia kliinisiä populaatioita on tutkittu, mukaan lukien sydämen vajaatoiminta, johon liittyy säilynyt ejektiofraktio, krooninen obstruktiivinen keuhkosairaus (COPD) ja perifeerinen valtimotauti (PAD). Eri väestöryhmissä punajuurimehun (BRJ) on osoitettu alentavan yleistä verenpainetta, lisäävän verenkiertoa, lisäävän lihaskudoksen hapetusta, parantavan kehon sisälämpötilan säätelyä ja lisäävän harjoituksen sietokykyä samalla, kun se alentaa harjoituksen happikustannuksia.

Verenpaine BRJ-lisän on osoitettu alentavan välittömästi verenpainetta, ja merkittävimmät laskut on kirjattu noin 2,5–3 tunnin kuluessa lisäravinteen ottamisesta [1, 2]. Systolinen, diastolinen ja keskimääräinen valtimoverenpaine laski 10,4 ± 3 mmHg, 8,1 ± 2,1 mmHg ja 8,0 ± 2,1 mmHg terveillä vapaaehtoisilla [2]. Terveiden henkilöiden harjoittelun aikana systolinen verenpaine pysyi alhaisempana koko harjoituksen intensiteetin vaihtelun ajan [1]. Verenpaine aleni myös sydämen vajaatoiminnassa potilailla, joilla oli säilynyt ejektiofraktio. Akuutin BRJ-annoksen jälkeen systolinen lepopaine laski merkitsevästi lumelääkeolosuhteisiin verrattuna (BRJ 127 ± 14 mmHg; lumelääke 134 ± 14 mmHg) [3]. Systolisen verenpaineen lievä lasku harjoituksen aikana voi olla hyödyllistä PAD-potilaille. Hypertensio tai korkea verenpaine on suuri riskitekijä PAD:n kehittymiselle [4]. Kokonaisverenpaineen aleneminen ja systolisen verenpaineen lievä lasku reaktiona kevyeen aktiivisuuteen johtaisi tarpeettoman sydän- ja verisuonijärjestelmän stressin vähenemiseen levossa ja harjoituksen aikana.

PAD-potilailla tehdyssä tutkimuksessa, jossa 7 kahdeksasta osallistujasta luokiteltiin joko hypertensiivisiksi tai prehypertensiivisiksi, BRJ:n käyttö aiheutti merkittävän diastolisen verenpaineen laskun levon aikana, mikä säilyi rasitustestien aikana [5]. Tutkimus päättelee, että heidän tiedot viittaavat siihen, että BRJ-lisä alentaa verenpainetta PAD-potilailla ja tämä vaikutus säilyy koko harjoituksen ajan [5].

Hapenkuljetus ja lihaskudoksen hapetus Työssäkäyvän lihaksen hapentarve kasvaa aktiivisuustason noustessa hapen toimittamisen tehokkuutta ja hapen käyttö on tärkeää lihasten toiminnalle sekä välttämättömälle verenkierron lisääntymiselle. Tämä on erityisen tärkeää PAD-potilailla; hapen saannin lisääminen luustolihasiskemian alueilla voi lisätä fyysistä toimintaa. Lähi-infrapunaspektroskopiaa käyttämällä voidaan tutkia lihaskudoksen hapettumista. Pyöräilyn aikana terveillä miehillä, jotka saivat täydentää BRJ:tä, oikean vastus lateralis -lihaksen oksihemoglobiinipitoisuudet olivat korkeammat kuin lumelääketilassa [6]. Pyöräillessä kohtalaisella intensiteetillä miespyöräilijöiden deoksihemoglobiinipitoisuuden amplitudi pieneni 13 % täydennysannoksen jälkeen, mikä osoitti, että oikeanpuoleisessa sivuttaislihaksessa hapen poisto väheni [6]. Nämä tulokset viittaavat siihen, että BRJ-lisä voi edistää parempaa tasapainoa paikallisen hapen toimituksen ja käytön välillä lihasten hapen erotuksen indeksinä [6]. Kaiken kaikkiaan BRJ-lisän on osoitettu lisäävän lihaskudoksen hapetusta harjoituksen aikana.

PAD-potilailla pahimpien PAD-oireiden omaavan gastrocnemiuksen hapetusta seurattiin kävely kardiopulmonaalisessa rasitustestissä. Koehenkilöt osoittivat 48 %:n laskun deoksihemoglobiinin pitoisuuden amplitudissa BRJ-lisän jälkeen, mikä osoitti, että jakeellinen hapen poisto väheni [5]. Harjoitusprotokollan aikana deoksihemoglobiinin amplitudimittaukset BRJ-lisää saaneelle ryhmälle 100 ja 200 sekuntia harjoituksen jälkeen pienenivät 44 % ja 53 % [5]. Tämä vaste viittaa siihen, että BRJ-lisähoito PAD-potilailla parantaa tasapainoa paikallisen hapen toimituksen ja käytön välillä, mikä on indeksi, joka osoittaa lihasten fraktionaalisen hapetuksen poistamisen työlihaksella. PAD-potilaiden luustolihasiskemian alueiden hapetuksen lisääminen voi lisätä fyysistä toimintaa, mutta jotta tämä olisi mahdollisimman tehokasta, on määritettävä annos-vaste-suhde.

Verenvirtaus ja lämmönsäätelyvaste Toimivien luustolihasten aktiivisuuden ja hapentarpeen lisääntyminen edellyttää verenkierron lisäämistä. PAD-potilailla verenvirtauksen lisääminen toimivaan lihakseen tulee vaikeaksi alaraajojen valtimoiden ateroskleroottisten tukkeumien vuoksi. Terveillä populaatioilla tehdyt tutkimukset osoittivat merkittävää lisääntynyttä kyynärvarren verenkiertoa käsiharjoituksen aikana hypoksisissa olosuhteissa akuutin BRJ-annoksen jälkeen verrattuna lumelääkkeeseen (BRJ 373 ± 38 ml/min; lumelääke 343 ± 32 ml/min).

Typpioksidi lähettää verisuonten (endoteelin) sileän lihaksen rentoutumaan, mikä puolestaan ​​lisää verenkiertoa paikalliselle vasodilataatioalueelle. Terveillä populaatioilla ravinnon nitraattilisä lisää vasodilataatiota lähellä ihon pintaa [7]. Tämä verisuonia laajentavan kapasiteetin ja verenvirtauksen lisääntyminen loisi voimakkaamman lämpötilagradientin ihon tasolle, mikä helpottaisi tehokkaampaa lämmönvaihtoa veren jäähtyessä ihon tasolla (hien haihdutus-, johtava- ja konvektiivinen jäähdytys), mikä aiheuttaa vähentynyt kehon rasitus.

PAD-potilailla nitriitteihin liittyvä typpioksidisignalointi osoitti lisäävän perifeeristä verenvirtausta hypoksiseen kudokseen, mitä tukee gastrocnemius-happihapotuksen väheneminen ja verenpaineen lasku [5]. Brakiaalisen valtimovirtauksen välittämän laajentumisen aikana huippulaajennus ei kuitenkaan muuttunut merkittävästi (BRJ 42,6 ± 10,6 sekuntia; lumelääke 41,0 ± 10,39 sekuntia), mikä viittasi siihen, että typpioksidin endoteelin tuotanto ei muuttunut [5]. Muuttumaton verisuonia laajentava vaste johtuu todennäköisesti siitä, että tutkimuksessa ei ole tutkittu BRJ-annos-vaste-suhdetta ja sen vaikutuksia verisuonten laajenemiseen.

Harjoituksen sietokyky ja happikustannukset BRJ-lisän on osoitettu vähentävän happikustannuksia matalan ja kohtalaisen intensiteetin harjoittelun aikana. Koulutetuissa populaatioissa, jotka täydentävät BRJ:tä, on havaittu happikustannusten merkittävää laskua harjoituksen alkuvaiheessa [8, 9]. Kävelyn happikustannusten osoitettiin laskevan noin 12 % BRJ-lisän jälkeen [8]. BRJ-lisä osoitti 20 %:n laskun happikustannuksissa kohtuullisen intensiteetin pyöräilyn aikana virkistysharjoitteluun saaneilla miehillä [10]. Tämä happikustannusten aleneminen merkitsee harjoituksen tehokkuuden lisääntymistä kevyessä tai kohtalaisessa harjoituksessa, mikä puolestaan ​​​​lisää harjoituksen sietokykyä. Korkean intensiteetin harjoituksessa harjoitukseen kuluva aika ja epäonnistuminen lisääntyivät 15 % BRJ-lisän jälkeen, mikä viittaa myös harjoituksen sietokyvyn lisääntymiseen [8].

BRJ-lisähoito kliinisissä populaatioissa on myös osoittanut parantavan harjoituksen sietokykyä. Sydämen vajaatoiminnassa, jossa ejektiofraktio säilyi, submaksimaalinen kestävyysharjoitus parani 24 % BRJ-lisän jälkeen verrattuna lumelääkeolosuhteisiin (BRJ 449 ± 180 sekuntia; lumelääke 363 ± 125 sekuntia) [3]. Keuhkoahtaumatautia sairastavilla potilailla kävelymatka piteni 11 % ja väsymykseen kuluva aika lisääntyi 6 % [11]. PAD-potilailla BRJ-lisä osoitti 18 % (32 sekuntia) lisäyksen alkavaan kludikaation kipuun ja 17 % (65 sekuntia) pidentyneen huippukävelyajan plasebotiloihin verrattuna [5]. Nämä tulokset PAD-potilailla osoittavat merkittävän akuutin vasteen BRJ-lisähoitoon (n. 2 tunnin kulutus) rasitustestin aikana.

Eri väestöryhmissä BRJ-lisän on osoitettu alentavan verenpainetta, parantavan verenkiertoa, lisäävän lihaskudoksen hapetusta, ylläpitävän turvallisesti sisälämpötilaa ja lisäävän harjoituksen sietokykyä. BRJ:n vaikutukset erityisesti PAD-potilailla osoittivat verenpaineen laskua, kypsymisen alkamiseen kuluvan ajan pidentymistä ja rasituksen sietokykyä, mutta niillä ei ollut merkittävää vaikutusta endoteelin toimintaan. Annos-vaste-suhteen tutkiminen on tarpeen, jotta voidaan määrittää vasteet BRJ-lisään (endoteelin toiminta, jalkojen toiminta ja verisuonten hapensiirtokyky) PAD-potilailla. Tässä tutkimuksessa suurempi annos nitraattia (280 ml, 16,8 mmol nitraatteja) tutkitaan [12]. BRJ-lisähoito on osoittanut verenpaineen laskua, lisääntynyttä lihaskudoksen hapettumista, verenkiertoa ja lämmönsäätelyvastetta. Kaikki nämä mekanismit parantavat yleistä sydän- ja verisuonitoimintaa. Jos nämä tulokset havaitaan tämän tutkimuksen aikana, PAD-potilaat voivat kokea vähemmän selkäkipua ja paremmin sietää päivittäistä fyysistä toimintaa ja harjoittelua.