サイクリストにおける急性硝酸塩補給

ヒトにおける最近の研究では、一酸化窒素 (NO) のバイオアベイラビリティの増加が、よく知られている血行動態効果を超えた生理学的変化を引き起こす可能性があることが示唆されています (Dejam, Hunter et al. 2004; Webb, Patel et al. 2008)。 NO は、血流、筋肉の収縮性、筋細胞の分化、グルコースおよびカルシウムのホメオスタシスの調節において重要な役割を果たします (Dejam, Hunter et al. 2004)。 人体内では、半減期が 6 ～ 7 時間 (h) の外因性硝酸塩 (NO3-) (Lundberg, Weitzberg et al. 2008) が、唾液中の通性嫌気性細菌によって生物活性のある亜硝酸塩 (NO2-) に還元されます。さらに、さまざまな経路を介して NO に至る (Duncan, Dougall et al. 1995; Zhang, Naughton et al. 1998)。 いくつかのグループ (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 ) 食事による硝酸塩の供給が、ヒトの生体内での運動中に代謝または循環パラメータに影響を与えるかどうかを調査しました。 硝酸ナトリウム (0.1 mmol•kg-1•d-1) を 2 ～ 3 日間 (d) 経口摂取すると、トレーニングを受けていない場合でも最大下のサイクリング運動中に肺酸素摂取量 (VO2) が大幅に減少することが示されています (Larsen, Weitzberg et al. . 2010) および訓練を受けた男性 (Larsen, Weitzberg et al. 2007)。 硝酸ナトリウムの使用はほとんどの国で規制されているため、研究者はビートルート ジュースなどの硝酸塩が豊富な食品の摂取が運動に対する生理学的反応に与える影響を調べ始めています (Bailey, Fulford et al. 2009; Bailey, Winyard et al. al. 2010; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011)。

ジョーンズと同僚による最近の研究では、1 日あたり 0.5 L のビートルート ジュースを 6 日間摂取すると、最大下運動時の肺酸素摂取量が減少することが実証されました (Bailey, Fulford et al. 2009; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011)、筋力生産の ATP コストを低下させ、収縮効率の向上を示唆しています (Bailey, Winyard et al. 2010)。 この運動効率の改善は、ビーツの 0.5 L ボーラスを 1 回摂取した後、急激に (2.5 時間) 明らかであり、補給を続けた場合、15 日間持続しました (Vanhatalo, Bailey et al. 2010)。 ビートルートの有効成分は硝酸塩であると考えられてきましたが、ビートルートには他のいくつかの潜在的な代謝活性化合物が豊富に含まれています (例: ポリフェノール）。 提案されているビートルート ジュースの心血管系および生理学的利点が、高 NO3 含有量のみに起因するかどうかを確認するために、Jones と同僚はビートルート ジュースと硝酸塩が枯渇したビートルート ジュースを比較しました。 彼らは以前の調査結果 (Bailey, Fulford et al. 2009) を検証し、0.5 L のビートルート ジュースを 6 日間摂取した後、硝酸塩が枯渇したジュースと比較して、最大下運動の O2 コストが低下することを実証しました (Lansley, Winyard et al. 2011)。 .

提案された代謝効率の改善から、硝酸塩補給 (0.5 L•d-1; ~5.1-11.2 mmol NO3- •d-1) は、より高い作業負荷で運動を行うと、運動耐性または疲労までの時間を増加させる可能性があります (Bailey, Fulford et al. 2009; Bailey, Winyard et al. 2010; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011)。 後者は、無機硝酸塩の摂取が強力なエルゴジェニックエイドとして作用する可能性があることを示唆しています. 私たちは最近、訓練された被験者集団で運動競技をシミュレートした、より実用的なパフォーマンスベースの研究を使用して、硝酸塩の潜在的なエルゴジェニック特性をテストしました (Cermak, Gibala et al. 2011)。 濃縮ビーツジュース（140 mL•d-1; ~4 mmol NO3- •d-1）の形で食事性硝酸塩を 6 日間補給した後、最大下の運動中および 10 km のタイムトライアル パフォーマンス中の平均 VO2 が低下したことを実証しました。訓練を受けたサイクリストで改善されました (Cermak, Gibala et al. 2011)。 ただし、これらのパフォーマンス効果を引き出すために必要な硝酸塩補給の最小用量と期間は、ほとんど不明のままです. 疲労までの時間はあまり実用的なパフォーマンス測定値ではありませんが、そのようなパフォーマンステストの改善は、わずか 4 日間の食事性硝酸塩補給 (0.5 L•d-1; ~6.2 mmol•d-1 NO3-) で観察されました。 さらに、硝酸塩 (~5.2 mmol NO3-) の単回投与でも、0.5 L のビートルート ジュースを摂取してから 2.5 時間後に測定された平均 VO2 値が低下することが示されています (Vanhatalo, Bailey et al. 2010)。 より短い補給期間の後にもタイムトライアルのパフォーマンスの同様の改善が観察されるかどうかは、現在不明です. したがって、本研究の目的は、運動開始の 3 時間前に摂取された食事性硝酸塩 (140 mL; ~8 mmol NO3-) の単回投与が、訓練を受けたサイクリストのタイムトライアルのパフォーマンスを向上させるかどうかを調査することです。

さらに、無機硝酸塩の摂取 (ビートルート ジュース) は、末梢動脈疾患患者の歩行中の跛行痛までの時間を改善し (Kenjale, Ham et al. 2011)、心血管疾患のリスクがある患者の血漿トリグリセリドを低下させることも実証されています (Zand, Lanza et al. 2011) は、血管拡張/灌流を改善するための無機硝酸塩摂取の証拠を提供しています。 硝酸塩のボーラス摂取が、少量の食事を摂取した後の栄養素の灌流にも影響を与えるかどうかは不明のままです. したがって、二次的な目的では、硝酸塩の補給とその後の食事摂取後の硝酸塩と亜硝酸塩の濃度に加えて、血漿代謝産物の反応を調査したいと考えています。

1. 目的 主な目的は、濃縮ビートルート ジュースの形で食事性硝酸塩 (~8 mmol NO3-) をボーラス (140 mL) 摂取すると、硝酸塩が枯渇したプラセボ (140 mL ; ~0.0047 mmol NO3-)。 二次的な目的は、硝酸塩と食事の摂取後に血液サンプルを測定して、硝酸塩、亜硝酸塩、グルコース、インスリン、乳酸、および遊離脂肪酸の濃度の変化を評価することです。 この二次的な目的では、プラセボと比較して、1) 食事の摂取および 2) 運動直後の回復期間に続いて、硝酸塩の補給が血中代謝物 (グルコース、インスリン、乳酸、遊離脂肪酸) を変化させるかどうかを判断することに最も関心があります。 運動の 3 時間前に摂取した食事性硝酸塩補給 (ビートルート ジュース) の単回投与 (140 mL; ~8 mmol NO3-) が、訓練を受けたサイクリストのタイム トライアルのパフォーマンスを、硝酸塩を枯渇させたプラセボと比較して改善するという仮説を検証します。
2. 研究デザイン (プロトコル) 有酸素能力の評価 (消耗までの段階的な運動サイクルテスト) および習熟テストの後、被験者は二重盲検法で無作為化され、硝酸塩 (ビートルートジュース) のボーラス摂取およびプラセボ（硝酸塩枯渇ビートルートジュース）. 2つの実験的試験では、被験者は、血液カテーテルを前肘静脈に挿入するために8.00時間に検査室に報告します。 次に被験者は、140 mL の濃縮ビートルート ジュース硝酸塩または濃縮硝酸塩枯渇ビートルート ジュース（プラセボ）のいずれかを消費するよう求められます。 飲料の消費後、被験者には標準化された朝食が与えられ、その後、タイムトライアルの開始のために体重を測定し、心拍数モニターを装着する前に、ラボで2.5時間休息します（治療の摂取後3時間）飲料）。 血液サンプルは、時間 0 分 (飲料摂取前)、30、60、90、120、150、180 分 (タイムトライアルの開始) に採取されます。 タイムトライアルの直後と 30 分後に、さらに 2 つの血液サンプルが採取されます (図 1)。 サンプリングは、食事摂取または経口グルコース負荷後の血中代謝物 (van Dijk, Manders et al. 2011) および硝酸塩/亜硝酸塩濃度 (Webb, Patel et al. 2008) を調べる以前の研究に基づいて、30 分ごとに行われます。 最後の 2 つの血液サンプルは、タイムトライアルの直後と回復期間の 30 分後に行われ、運動による代謝物と硝酸塩/亜硝酸塩濃度の変化を評価し、短期間の回復期間中に行います。

タイムトライアルのパフォーマンスを評価するために、被験者は可能な限り短い時間で一定量の作業を行うように指示されます。 実行される総作業量は、Jeukendrup、Saris、Brouns、および Kester (Jeukendrup、Saris et al. 1996) の方程式に従って計算され、私たちの研究室 (Beelen、Berghuis et al. 2009) によって適応されます。

総作業量 = 0.60 • Wmax • 3,600

ここで、Wmax は訪問 1 で決定された最大ワークロード容量であり、3,600 は秒単位の持続時間です (1 時間に相当)。 エルゴメーターは、Visit 1 中に決定された優先ケイデンスでの被験者の周期が 60% の Wmax を取得するように線形モードに設定されます。 エルゴメーターはコンピューターに接続され、実行された作業の総量を計算して表示します。 被験者は、タイムトライアル中に口頭または生理学的フィードバックを受けません。 被験者が受け取る唯一の情報は、実行された作業の絶対量と、完了する必要がある設定された作業量に対する実行された作業全体の割合です。 試験中に冷却と空気循環を提供するために、ファンは各参加者の 1 メートル後ろに配置されます。 心拍数 (Polar、フィンランド) は、テストを通じて継続的に記録されます。 このタイプのタイムトライアルは、私たちの研究室で以前に検証され、使用されています (Beelen, Berghuis et al. 2009)。検証研究の概要については、(Currell and Jeukendrup 2008) を参照してください。 同様の試験における変動係数の例は、1.1 (Palmer, Dennis et al. 1996)、0.7 (Smith, Davison et al. 2001)、および 0.9 (Laursen, Shing et al. 2003) です。 水は訪問 1 と 2 の間は自由に与えられます。しかし、訪問 2 (習熟試験) 中に消費された水は測定され、訪問 3 と 4 (運動試験) で繰り返されます。