Integrazione acuta di nitrati nei ciclisti

Un recente lavoro sugli esseri umani suggerisce che l'aumento della biodisponibilità dell'ossido nitrico (NO) può indurre cambiamenti fisiologici oltre i ben noti effetti emodinamici (Dejam, Hunter et al. 2004; Webb, Patel et al. 2008). L'NO svolge un ruolo chiave nella regolazione del flusso sanguigno, della contrattilità muscolare, della differenziazione dei miociti, dell'omeostasi del glucosio e del calcio (Dejam, Hunter et al. 2004). All'interno del corpo umano, il nitrato esogeno (NO3-) che ha un'emivita di 6-7 ore (h) (Lundberg, Weitzberg et al. 2008) viene ridotto a nitrito bioattivo (NO2-) da batteri anaerobici facoltativi nella saliva e successivamente a NO attraverso vari percorsi (Duncan, Dougall et al. 1995; Zhang, Naughton et al. 1998). Diversi gruppi (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 ) hanno studiato se l'apporto alimentare di nitrati influisce sui parametri metabolici o circolatori durante l'esercizio in vivo nell'uomo. È stato dimostrato che l'ingestione orale di nitrato di sodio (0,1 mmol•kg-1•d-1) per 2-3 giorni (d) riduce significativamente l'assorbimento di ossigeno polmonare (VO2) durante l'esercizio ciclistico submassimale sia in soggetti non allenati (Larsen, Weitzberg et al. . 2010) e uomini addestrati (Larsen, Weitzberg et al. 2007). Poiché l'uso del nitrato di sodio è regolamentato nella maggior parte dei paesi, i ricercatori hanno iniziato a esaminare l'impatto dell'ingestione di alimenti ricchi di nitrati, come il succo di barbabietola, sulla risposta fisiologica all'esercizio (Bailey, Fulford et al. 2009; Bailey, Winyard et al.2010; Vanhatalo, Bailey et al.2010; Lansley, Winyard et al.2011).

Un recente lavoro di Jones e colleghi ha dimostrato che l'ingestione di 0,5 L di succo di barbabietola al giorno per 6 giorni riduce l'assorbimento di ossigeno polmonare durante l'esercizio submassimale (Bailey, Fulford et al. 2009; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011) e abbassa il costo ATP della produzione di forza muscolare suggerendo una maggiore efficienza contrattile (Bailey, Winyard et al. 2010). Questo miglioramento dell'efficienza dell'esercizio era evidente in modo acuto (2,5 ore) dopo l'ingestione di un singolo bolo da 0,5 L di barbabietola e persisteva per 15 giorni quando l'integrazione veniva continuata (Vanhatalo, Bailey et al. 2010). Sebbene si ritenga che il principio attivo della barbabietola sia il nitrato, la barbabietola è ricca di molti altri composti potenzialmente metabolicamente attivi (ad es. polifenoli). Per confermare se i proposti benefici cardiovascolari e fisiologici del succo di barbabietola siano esclusivamente attribuibili al suo alto contenuto di NO3, Jones e colleghi hanno testato il succo di barbabietola contro il succo di barbabietola impoverito di nitrati. Hanno verificato i loro risultati precedenti (Bailey, Fulford et al. 2009) dimostrando un costo ridotto di O2 dell'esercizio submassimale dopo l'ingestione di 0,5 L di succo di barbabietola per 6 giorni rispetto al succo impoverito di nitrati (Lansley, Winyard et al. 2011). .

Dai miglioramenti proposti nell'efficienza metabolica, è stato suggerito che l'integrazione di nitrati (0,5 L•d-1; ~5,1-11,2 mmol NO3- •d-1) può aumentare la tolleranza all'esercizio o il tempo di affaticamento quando l'esercizio viene eseguito a carichi di lavoro più elevati (Bailey, Fulford et al. 2009; Bailey, Winyard et al. 2010; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al., 2011). Quest'ultimo suggerisce che l'ingestione di nitrati inorganici può agire come un forte aiuto ergogenico. Recentemente abbiamo testato le potenziali proprietà ergogene del nitrato utilizzando uno studio più pratico e basato sulle prestazioni che simulava la competizione atletica in una popolazione di soggetti allenati (Cermak, Gibala et al. 2011). Abbiamo dimostrato che dopo 6 giorni di supplementazione dietetica di nitrati sotto forma di succo di barbabietola concentrato (140 mL•d-1; ~4 mmol NO3- •d-1), il VO2 medio era inferiore durante l'esercizio submassimale e la prestazione a cronometro di 10 km migliorato nei ciclisti allenati (Cermak, Gibala et al. 2011). Tuttavia, il dosaggio minimo e la durata dell'integrazione di nitrati necessari per suscitare questi effetti sulle prestazioni rimangono in gran parte sconosciuti. Sebbene il tempo all'esaurimento non sia una misurazione molto pratica delle prestazioni, sono stati osservati miglioramenti in tali test delle prestazioni dopo solo 4 giorni di integrazione alimentare di nitrati (0,5 L•d-1; ~6,2 mmol•d-1 NO3-). Inoltre, anche una singola dose di nitrato (~5,2 mmol NO3-) ha dimostrato di abbassare i valori medi di VO2 misurati 2,5 ore dopo aver ingerito 0,5 L di succo di barbabietola (Vanhatalo, Bailey et al. 2010). Al momento non è noto se un miglioramento simile nelle prestazioni a cronometro si osservi anche dopo un periodo di integrazione più breve. Pertanto, il presente studio si propone di indagare se una singola dose di nitrato alimentare (140 ml; ~ 8 mmol NO3-) ingerita 3 ore prima dell'inizio dell'esercizio migliorerà le prestazioni a cronometro nei ciclisti allenati.

Inoltre, è stato anche dimostrato che l'ingestione di nitrati inorganici (succo di barbabietola) migliora il tempo al dolore da claudicatio durante la deambulazione nei pazienti con malattia delle arterie periferiche (Kenjale, Ham et al. 2011) e riduce i trigliceridi plasmatici nei pazienti a rischio di malattie cardiovascolari (Zand, Lanza et al., 2011), fornendo prove del fatto che l'ingestione di nitrati inorganici migliora la vasodilatazione/perfusione. Non è noto se l'ingestione di un bolo di nitrato influisca anche sulla perfusione dei nutrienti in seguito all'ingestione di un piccolo pasto. Pertanto, in un obiettivo secondario, vogliamo studiare la risposta del metabolita plasmatico oltre alle concentrazioni di nitrati e nitriti dopo l'integrazione di nitrati e la successiva ingestione di pasti.

1. OBIETTIVI L'obiettivo principale sarà identificare se un'ingestione in bolo (140 mL) di nitrato alimentare (~8 mmol NO3-) sotto forma di succo di barbabietola concentrato aumenterà notevolmente le prestazioni a cronometro rispetto a un placebo impoverito di nitrato (140 mL ; ~0,0047 mmol NO3-). Un obiettivo secondario sarà quello di misurare i campioni di sangue dopo l'ingestione di nitrati e pasti per valutare eventuali cambiamenti nella concentrazione di nitrati, nitriti, glucosio, insulina, lattato e acidi grassi liberi. In questo obiettivo secondario, siamo più interessati a determinare se l'integrazione di nitrati modifica i metaboliti del sangue (glucosio, insulina, lattato, acidi grassi liberi) in seguito a 1) ingestione di pasti e 2) periodo di recupero immediato post-esercizio rispetto al placebo. Verificheremo l'ipotesi che una singola dose (140 ml; ~8 mmol NO3-) di integrazione alimentare di nitrato (succo di barbabietola) ingerita 3 ore prima dell'esercizio migliorerà le prestazioni a cronometro nei ciclisti allenati rispetto al placebo privo di nitrati.
2. DISEGNO DELLO STUDIO (Protocollo) Dopo la valutazione della capacità aerobica (test ciclico da sforzo graduale fino all'esaurimento) e il test di familiarizzazione, i soggetti saranno randomizzati in doppio cieco all'ordine di trattamento di un'ingestione in bolo di nitrato (succo di barbabietola) e placebo (succo di barbabietola impoverito di nitrati). Per le due prove sperimentali, i soggetti si presenteranno al laboratorio alle ore 8.00 per l'inserimento del catetere sanguigno in una vena antecubitale. Ai soggetti verrà quindi chiesto di consumare 140 ml di nitrato di succo di barbabietola concentrato o succo di barbabietola concentrato impoverito di nitrato (placebo). Dopo il consumo della bevanda, i soggetti riceveranno una colazione standardizzata e poi riposeranno in laboratorio per 2,5 ore prima di essere pesati e dotati di un cardiofrequenzimetro per l'inizio della prova a tempo (3 ore dopo l'ingestione del trattamento bevanda). I campioni di sangue verranno prelevati al tempo 0 min (prima dell'ingestione della bevanda), 30, 60, 90, 120, 150, 180 min (inizio della cronometro). Verranno prelevati altri due campioni di sangue immediatamente dopo e 30 minuti dopo la cronometro (Figura 1). Il campionamento avverrà ogni 30 minuti sulla base di precedenti ricerche che esaminano i metaboliti del sangue dopo l'ingestione di un pasto o un carico di glucosio orale (van Dijk, Manders et al. 2011) e le concentrazioni di nitrati/nitriti (Webb, Patel et al. 2008). Gli ultimi due campioni di sangue verranno eseguiti immediatamente dopo la prova a tempo e 30 minuti nel periodo di recupero per valutare eventuali cambiamenti nei metaboliti e nelle concentrazioni di nitrati/nitriti dall'esercizio e durante il periodo di recupero a breve termine.

Per valutare le prestazioni a cronometro, i soggetti saranno istruiti a svolgere una determinata quantità di lavoro nel più breve tempo possibile. Il lavoro totale da eseguire sarà calcolato secondo l'equazione di Jeukendrup, Saris, Brouns e Kester (Jeukendrup, Saris et al. 1996), adattata dal nostro laboratorio (Beelen, Berghuis et al. 2009):

Totale lavoro = 0,60 • Wmax • 3.600

dove Wmax è la massima capacità di carico di lavoro determinata durante la Visita 1 e 3.600 è la durata in secondi (equivalente a 1 ora). L'ergometro verrà impostato in modalità lineare per ottenere il 60% di Wmax quando i soggetti pedalano alla loro cadenza preferita determinata durante la Visita 1. L'ergometro sarà collegato a un computer che calcolerà e visualizzerà la quantità totale di lavoro svolto. I soggetti non riceveranno alcun feedback verbale o fisiologico durante la prova a tempo. Le uniche informazioni che gli interessati riceveranno sono la quantità assoluta di lavoro svolto e la percentuale del lavoro totale svolto rispetto alla quantità stabilita di lavoro che deve essere completata. Un ventilatore sarà posizionato 1 metro dietro ogni partecipante per fornire raffreddamento e circolazione dell'aria durante le prove. La frequenza cardiaca (Polar, Finlandia) verrà registrata continuamente durante il test. Questo tipo di cronometro è stato validato e utilizzato in precedenza nel nostro laboratorio (Beelen, Berghuis et al. 2009), per una panoramica degli studi di validazione vedere (Currell e Jeukendrup 2008). Esempi di coefficienti di variazione in studi simili sono 1.1 (Palmer, Dennis et al. 1996), 0.7 (Smith, Davison et al. 2001) e 0.9 (Laursen, Shing et al. 2003). L'acqua sarà fornita ad libitum durante le visite 1 e 2. Tuttavia, l'acqua consumata durante la visita 2 (prova di familiarizzazione) sarà misurata e ripetuta per le visite 3 e 4 (prove di esercizio).