Acute nitraatsuppletie bij fietsers

Recent werk bij mensen suggereert dat toenemende biologische beschikbaarheid van stikstofmonoxide (NO) fysiologische veranderingen kan veroorzaken die verder gaan dan de bekende hemodynamische effecten (Dejam, Hunter et al. 2004; Webb, Patel et al. 2008). NO speelt een sleutelrol bij de regulatie van de bloedstroom, spiercontractiliteit, myocytdifferentiatie, glucose- en calciumhomeostase (Dejam, Hunter et al. 2004). In het menselijk lichaam wordt exogeen nitraat (NO3-) met een halfwaardetijd van 6-7 uur (h) (Lundberg, Weitzberg et al. 2008) gereduceerd tot bioactief nitriet (NO2-) door facultatieve anaërobe bacteriën in het speeksel. en verder naar NO via verschillende routes (Duncan, Dougall et al. 1995; Zhang, Naughton et al. 1998). Verschillende groepen (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 ) hebben onderzocht of de nitraatvoorziening via de voeding de metabole of circulatieparameters beïnvloedt tijdens in-vivo-oefeningen bij mensen. Van orale inname van natriumnitraat (0,1 mmol•kg-1•d-1) gedurende 2-3 dagen (d) is aangetoond dat het de pulmonale zuurstofopname (VO2) significant vermindert tijdens submaximale fietsoefeningen bij zowel ongetrainde (Larsen, Weitzberg et al. . 2010) en getrainde mannen (Larsen, Weitzberg et al. 2007). Aangezien het gebruik van natriumnitraat in de meeste landen gereguleerd is, zijn onderzoekers begonnen met het onderzoeken van de invloed van de inname van nitraatrijk voedsel, zoals bietensap, op de fysiologische respons op inspanning (Bailey, Fulford et al. 2009; Bailey, Winyard et al. 2009; Bailey, Winyard et al. al. 2010; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011).

Recent werk van Jones en collega's hebben aangetoond dat inname van 0,5 liter bietensap per dag gedurende 6 dagen de opname van zuurstof in de longen vermindert tijdens submaximale inspanning (Bailey, Fulford et al. 2009; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011) en verlaagt de ATP-kosten van spierkrachtproductie, wat wijst op een verbeterde contractiele efficiëntie (Bailey, Winyard et al. 2010). Deze verbetering in trainingsefficiëntie was acuut duidelijk (2,5 uur) na inname van een enkele bolus rode biet van 0,5 l en hield 15 dagen aan wanneer de suppletie werd voortgezet (Vanhatalo, Bailey et al. 2010). Hoewel aangenomen wordt dat het actieve ingrediënt in rode biet nitraat is, is rode biet rijk aan verschillende andere potentieel metabolisch actieve verbindingen (bijv. polyfenolen). Om te bevestigen of de voorgestelde cardiovasculaire en fysiologische voordelen van bietensap uitsluitend toe te schrijven zijn aan het hoge NO3-gehalte, testten Jones en collega's bietensap tegen nitraatarm bietensap. Ze verifieerden hun eerdere bevindingen (Bailey, Fulford et al. 2009) door een verlaagde O2-kost van submaximale inspanning aan te tonen na inname van 0,5 L bietensap gedurende 6 dagen in vergelijking met het nitraatarme sap (Lansley, Winyard et al. 2011) .

Uit de voorgestelde verbeteringen in metabole efficiëntie is gesuggereerd dat nitraatsuppletie (0,5 L•d-1; ~5,1-11,2 mmol NO3-•d-1) kan de inspanningstolerantie of de tijd tot vermoeidheid verhogen wanneer de inspanning wordt uitgevoerd bij hogere werklasten (Bailey, Fulford et al. 2009; Bailey, Winyard et al. 2010; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011). Dit laatste suggereert dat de inname van anorganisch nitraat kan werken als een sterk ergogeen hulpmiddel. We hebben onlangs de potentiële ergogene eigenschappen van nitraat getest met behulp van een meer praktische, op prestaties gebaseerde studie die atletische competitie simuleerde in een getrainde proefpopulatie (Cermak, Gibala et al. 2011). We hebben aangetoond dat na 6 dagen nitraatsuppletie in de vorm van geconcentreerd bietensap (140 ml•d-1; ~4 mmol NO3-•d-1), de gemiddelde VO2 lager was tijdens submaximale inspanning en 10 km tijdritprestaties verbeterd bij getrainde fietsers (Cermak, Gibala et al. 2011). De minimale dosering en duur van nitraatsuppletie die nodig is om deze prestatie-effecten op te wekken, blijft echter grotendeels onbekend. Hoewel de tijd tot uitputting geen erg praktische prestatiemeting is, zijn verbeteringen in dergelijke prestatietests waargenomen na slechts 4 dagen nitraatsuppletie via de voeding (0,5 L•d-1; ~6,2 mmol•d-1 NO3-). Bovendien is aangetoond dat zelfs een enkele dosis nitraat (~5,2 mmol NO3-) de gemiddelde VO2-waarden verlaagt, gemeten 2,5 uur na inname van 0,5 L bietensap (Vanhatalo, Bailey et al. 2010). Of een vergelijkbare verbetering in tijdritprestaties ook zou worden waargenomen na een kortere suppletieperiode, is op dit moment niet bekend. Daarom heeft de huidige studie tot doel te onderzoeken of een enkele dosis voedingsnitraat (140 ml; ~ 8 mmol NO3-) ingenomen 3 uur voorafgaand aan het begin van de training de tijdritprestaties bij getrainde fietsers zal verbeteren.

Bovendien is aangetoond dat de inname van anorganisch nitraat (bietensap) de tijd tot claudicatiopijn verbetert tijdens het lopen bij patiënten met perifere arterieziekte (Kenjale, Ham et al. 2011), en verlaagt de plasmatriglyceriden bij patiënten met een risico op cardiovasculaire aandoeningen (Zand, Lanza et al. 2011), die bewijs leveren voor de inname van anorganisch nitraat om vasodilatatie/perfusie te verbeteren. Of een bolusinname van nitraat ook de doorbloeding van voedingsstoffen na inname van een kleine maaltijd zou beïnvloeden, is onbekend. Daarom willen we in een secundair doel de plasmametabolietrespons naast de nitraat- en nitrietconcentraties na de nitraatsuppletie en daaropvolgende maaltijdinname onderzoeken.

1. DOELSTELLINGEN Het belangrijkste doel is vast te stellen of een bolus (140 ml) inname van nitraat via de voeding (~8 mmol NO3-) in de vorm van geconcentreerd bietensap de tijdritprestaties acuut zal verbeteren in vergelijking met een nitraatarme placebo (140 ml ;~0,0047 mmol NO3-). Een secundair doel is het meten van bloedmonsters na inname van nitraat en maaltijden om eventuele veranderingen in de concentratie van nitraat, nitriet, glucose, insuline, lactaat en vrije vetzuren te beoordelen. In deze secundaire doelstelling zijn we het meest geïnteresseerd in het bepalen of nitraatsuppletie de bloedmetabolieten (glucose, insuline, lactaat, vrije vetzuren) verandert na 1) inname van maaltijden en 2) onmiddellijke herstelperiode na inspanning in vergelijking met de placebo. We zullen de hypothese testen dat een enkele dosis (140 ml; ~8 mmol NO3-) nitraatsuppletie via de voeding (bietensap) die 3 uur voor de training wordt ingenomen, de tijdritprestaties bij getrainde fietsers zal verbeteren in vergelijking met de nitraatarme placebo.
2. ONDERZOEKSOPZET (Protocol) Na de beoordeling van de aërobe capaciteit (stapsgewijze inspanningsfietstest tot uitputting) en vertrouwdheidstests, worden proefpersonen dubbelblind gerandomiseerd naar de behandelingsvolgorde van een bolusinname van nitraat (bietensap) en placebo (nitraatarm bietensap). Voor de twee experimentele onderzoeken zullen proefpersonen zich om 8.00 uur bij het laboratorium melden voor het inbrengen van de bloedkatheter in een antecubitale ader. De proefpersonen wordt vervolgens gevraagd om 140 ml geconcentreerd bietensapnitraat of geconcentreerd bietensap zonder nitraatgehalte (placebo) te consumeren. Na consumptie van de drank krijgen proefpersonen een gestandaardiseerd ontbijt en rusten daarna 2,5 uur in het laboratorium voordat ze worden gewogen en uitgerust met een hartslagmeter voor het begin van de tijdrit (3 uur na inname van de behandeling drank). Bloedmonsters worden afgenomen op tijdstip 0 min (vóór drankinname), 30, 60, 90, 120, 150, 180 min (begin van tijdrit). Direct na en 30 minuten na de tijdrit worden nog twee bloedmonsters afgenomen (figuur 1). Er vindt elke 30 minuten een bemonstering plaats op basis van eerder onderzoek naar bloedmetabolieten na inname van een maaltijd of een orale glucosebelasting (van Dijk, Manders et al. 2011) en nitraat-/nitrietconcentraties (Webb, Patel et al. 2008). De laatste twee bloedmonsters zullen onmiddellijk na de tijdrit en 30 minuten na de herstelperiode plaatsvinden om eventuele veranderingen in metabolieten en nitraat-/nitrietconcentraties van de inspanning en tijdens de herstelperiode op korte termijn te beoordelen.

Om de prestaties van tijdritten te beoordelen, krijgen proefpersonen de opdracht om een ​​bepaalde hoeveelheid werk in de kortst mogelijke tijd uit te voeren. Het totale uit te voeren werk wordt berekend volgens de vergelijking van Jeukendrup, Saris, Brouns en Kester (Jeukendrup, Saris et al. 1996), aangepast door ons labo (Beelen, Berghuis et al. 2009):

Totale hoeveelheid werk = 0,60 • Wmax • 3.600

waarbij Wmax de maximale werkbelasting is die tijdens bezoek 1 is bepaald en 3.600 de duur in seconden is (equivalent aan 1 uur). De ergometer wordt in lineaire modus ingesteld om 60% Wmax te verkrijgen wanneer de proefpersoon fietst met de door hem gewenste cadans bepaald tijdens bezoek 1. De ergometer wordt aangesloten op een computer die de totale hoeveelheid geleverde arbeid berekent en weergeeft. De proefpersonen krijgen tijdens de tijdrit geen verbale of fysiologische feedback. De enige informatie die proefpersonen zullen ontvangen, is de absolute hoeveelheid uitgevoerd werk en het percentage van het totale uitgevoerde werk in verhouding tot de vastgestelde hoeveelheid werk die moet worden voltooid. Op 1 meter achter elke deelnemer wordt een ventilator geplaatst voor verkoeling en luchtcirculatie tijdens de proeven. De hartslag (Polar, Finland) wordt tijdens de test continu geregistreerd. Dit type tijdrit is eerder gevalideerd en gebruikt in ons lab (Beelen, Berghuis et al. 2009), voor een overzicht van validatiestudies zie (Currell en Jeukendrup 2008). Voorbeelden van variatiecoëfficiënten in soortgelijke onderzoeken zijn 1,1 (Palmer, Dennis et al. 1996), 0,7 (Smith, Davison et al. 2001) en 0,9 (Laursen, Shing et al. 2003). Tijdens bezoeken 1 en 2 wordt ad libitum water verstrekt. Het waterverbruik tijdens bezoek 2 (wenningsproef) wordt echter gemeten en herhaald voor bezoeken 3 en 4 (inspanningsproeven).