Nitraatsuppletie via de voeding en thermoregulatie

Achtergrond en grondgedachte Het overgrote deel van het onderzoek naar nitraatsuppletie via de voeding, namelijk bietensap, is voornamelijk uitgevoerd op monsters van gezonde populaties. Enkele klinische populaties zijn bestudeerd, waaronder hartfalen met behouden ejectiefractie, chronische obstructieve longziekte (COPD) en perifere arterieziekte (PAD). In verschillende populaties is aangetoond dat bietensap (BRJ) de algehele bloeddruk verlaagt, de bloedstroom verhoogt, de zuurstofvoorziening van het spierweefsel verhoogt, de regulering van de kerntemperatuur van het lichaam verbetert en de inspanningstolerantie verhoogt terwijl de zuurstofkosten van lichaamsbeweging worden verlaagd.

Bloeddruk Het is aangetoond dat BRJ-suppletie een onmiddellijk effect heeft op het verlagen van de bloeddruk, met de meest substantiële dalingen binnen ongeveer 2,5-3 uur na inname van supplementen [1, 2]. De systolische, diastolische en gemiddelde arteriële bloeddruk vertoonden dalingen van respectievelijk 10,4 ± 3 mmHg, 8,1 ± 2,1 mmHg en 8,0 ± 2,1 mmHg bij gezonde vrijwilligers [2]. Tijdens inspanning bij gezonde individuen bleef de systolische bloeddruk lager gedurende verschillende trainingsintensiteiten [1]. De bloeddruk was ook verlaagd bij hartfalen bij patiënten met behouden ejectiefractie. Na een acute dosis BRJ daalde de systolische bloeddruk in rust significant in vergelijking met placebocondities (BRJ 127 ± 14 mmHg; placebo 134 ± 14 mmHg) [3]. Een lichte verlaging van de systolische bloeddruk tijdens inspanning kan gunstig zijn voor PAV-patiënten. Hypertensie, of hoge bloeddruk, is een belangrijke risicofactor voor de ontwikkeling van PAD [4]. Het verlagen van de algehele bloeddruk en het licht verlagen van de systolische bloeddruk als reactie op lichte activiteit zou resulteren in een vermindering van onnodige stress op het cardiovasculaire systeem in rust en tijdens inspanning.

In een studie met PAD-patiënten waarbij 7 van de 8 deelnemers werden geclassificeerd als hypertensief of prehypertensief, veroorzaakte BRJ-consumptie een significante verlaging van de diastolische bloeddruk tijdens rust die werd gehandhaafd tijdens inspanningstests [5]. De studie concludeert dat hun gegevens suggereren dat BRJ-suppletie de bloeddruk verlaagt bij PAD-patiënten en dat dit effect tijdens de training behouden blijft [5].

Zuurstofafgifte en zuurstofvoorziening van spierweefsel De zuurstofbehoefte van werkende spieren neemt toe naarmate het activiteitsniveau toeneemt, de efficiëntie van de zuurstofafgifte en het zuurstofgebruik is cruciaal voor de spierfunctie, evenals een noodzakelijke toename van de bloedstroom. Dit is vooral belangrijk bij PAD-patiënten; toenemende oxygenatie naar gebieden met skeletspierischemie kan de fysieke functie verbeteren. Met behulp van nabij-infraroodspectroscopie kan de oxygenatie van spierweefsel worden onderzocht. Tijdens het fietsen bij gezonde mannen die BRJ kregen toegediend, waren de oxyhemoglobineconcentraties in de rechter vastus lateralis-spier hoger dan die bij de placebo-conditie [6]. Terwijl ze met matige intensiteit fietsten, hadden de mannelijke wielrenners een vermindering van 13% in de deoxyhemoglobineconcentratie-amplitude na suppletie, wat duidde op een vermindering van de fractionele zuurstofextractie in de rechter vastus lateralis-spier [6]. Deze resultaten suggereren dat BRJ-suppletie een betere balans tussen gelokaliseerde zuurstofafgifte en -gebruik kan bevorderen als een index van spierfractionele zuurstofextractie [6]. Over het algemeen is aangetoond dat BRJ-suppletie de oxygenatie van het werkende spierweefsel tijdens inspanning verhoogt.

Bij PAD-patiënten werd de oxygenatie van de gastrocnemius met de ergste PAD-symptomen gecontroleerd tijdens een lopende cardiopulmonale inspanningstest. Proefpersonen vertoonden een afname van 48% in de deoxyhemoglobineconcentratie-amplitude na BRJ-suppletie, wat aangaf dat fractionele zuurstofextractie was verminderd [5]. Tijdens het inspanningsprotocol werden de deoxyhemoglobine-amplitudemetingen voor de BRJ-suppletiegroep op 100 en 200 seconden na inspanning verminderd met respectievelijk 44% en 53% [5]. Deze reactie impliceert dat BRJ-suppletie bij PAD-patiënten een balans verbetert tussen lokale zuurstofafgifte en -gebruik als een index van spierfractionele oxygenatie-extractie door de werkende spier. Toenemende oxygenatie naar gebieden met skeletspierischemie bij PAD-patiënten kan de fysieke functie verbeteren, maar om dit zo efficiënt mogelijk te laten verlopen, moet een dosis-responsrelatie worden bepaald.

Doorbloeding en thermoregulerende respons Toename van activiteit en zuurstofbehoefte van werkende skeletspieren maken een toename van de doorbloeding noodzakelijk. Bij PAD-patiënten wordt het moeilijk om de bloedtoevoer naar de werkende spier te verhogen vanwege atherosclerotische occlusies in de slagaders van de onderste ledematen. Onderzoek bij gezonde populaties toonde een significante toename van de doorbloeding van de onderarm tijdens handknijpoefeningen in hypoxische omstandigheden na een acute dosering van BRJ in vergelijking met placebo (BRJ 373 ± 38 ml/min; placebo 343 ± 32 ml/min).

Stikstofmonoxide signaleert gladde spieren in de bloedvaten (endotheel) om te ontspannen, wat op zijn beurt de bloedtoevoer naar het gelokaliseerde gebied van vasodilatatie verhoogt. Bij gezonde populaties verhoogt nitraatsuppletie via de voeding de vasodilatatie nabij het huidoppervlak [7]. Deze toename van de vaatverwijdende capaciteit en de bloedstroom zou leiden tot een sterkere temperatuurgradiënt ter hoogte van de huid, wat een efficiëntere warmte-uitwisseling zou vergemakkelijken aangezien het bloed ter hoogte van de huid wordt gekoeld (zweet verdampende, geleidende en convectieve koeling), waardoor verminderde belasting van het lichaam.

Bij PAD-patiënten bleek nitriet-gerelateerde stikstofmonoxide-signalering de perifere bloedstroom naar hypoxisch weefsel te verhogen, wat wordt ondersteund door een afname van gastrocnemius deoxygenatie en een verlaging van de bloeddruk [5]. Echter, tijdens door de brachiale arterie gemedieerde dilatatie veranderde de piekdilatatie niet significant (BRJ 42,6 ± 10,6 seconden; placebo 41,0 ± 10,39 seconden), wat suggereerde dat de endotheliale productie van stikstofmonoxide niet veranderde [5]. De onveranderlijke vaatverwijdende respons is waarschijnlijk te wijten aan het feit dat de studie geen BRJ-dosis-responsrelatie en de effecten ervan op vaatverwijding heeft onderzocht.

Inspanningstolerantie en zuurstofkosten Het is aangetoond dat BRJ-suppletie de zuurstofkosten verlaagt tijdens oefeningen met lage en matige intensiteit. Bij getrainde populaties die BRJ aanvullen, zijn significante dalingen van de zuurstofkosten tijdens de beginfasen van inspanning waargenomen [8, 9]. Zuurstofkosten tijdens het lopen bleken met ongeveer 12% te dalen na BRJ-suppletie [8]. BRJ-suppletie toonde een afname van 20% in zuurstofkosten tijdens fietsen met matige intensiteit bij recreatief getrainde mannen [10]. Deze verlaging van de zuurstofkosten impliceert een toename van de trainingsefficiëntie bij oefeningen van licht tot matig niveau, wat op zijn beurt de inspanningstolerantie verhoogt. Bij intensieve training nam de time-to-exercise-failure toe met 15% na BRJ-suppletie, wat ook wijst op een toename van de inspanningstolerantie [8].

BRJ-suppletie in klinische populaties heeft ook aangetoond dat het de inspanningstolerantie verbetert. Bij patiënten met hartfalen met geconserveerde ejectiefractie verbeterde submaximale duurtraining met 24% na BRJ-suppletie in vergelijking met placebocondities (BRJ 449 ± 180 seconden; placebo 363 ± 125 seconden) [3]. Bij patiënten met COPD nam de loopafstand toe met 11% en de tijd tot inspanningsvermoeidheid nam toe met 6% [11]. Bij PAD-patiënten vertoonde BRJ-suppletie een toename van 18% (32 seconden) van beginnende claudicatiopijn en een toename van 17% (65 seconden) van de pieklooptijd in vergelijking met placebo-omstandigheden [5]. Deze resultaten bij PAD-patiënten laten een substantiële acute respons zien op BRJ-suppletie (~2 uur consumptie) tijdens inspanningstesten.

In verschillende populaties is aangetoond dat BRJ-suppletie de bloeddruk verlaagt, de bloedstroom verbetert, de zuurstoftoevoer naar het spierweefsel verhoogt, de kerntemperatuur veilig handhaaft en de inspanningstolerantie verhoogt. De effecten van BRJ, specifiek bij PAD-patiënten, toonden verlagingen van de bloeddruk, verlenging van de tijd tot het ontstaan ​​van claudicatio en inspanningstolerantie, maar vertoonden geen significant effect op de endotheliale functie. Het onderzoeken van een dosis-responsrelatie is nodig om de reacties op BRJ-suppletie (endotheliale functie, beenfunctie en zuurstoftransportcapaciteit van bloedvaten) bij PAD-patiënten te bepalen. In deze studie werd een hogere dosis nitraat (280 ml, 16,8 mmol nitraten) zal worden onderzocht [12]. BRJ-suppletie heeft verlagingen van de bloeddruk, verhoogde zuurstofvoorziening van spierweefsel, doorbloeding en thermoregulerende respons aangetoond. Deze mechanismen dragen allemaal bij aan het verbeteren van de algehele cardiovasculaire functie. Als deze resultaten tijdens dit onderzoek worden waargenomen, kunnen PAD-patiënten minder claudicatiopijn ervaren en een betere tolerantie hebben voor dagelijkse fysieke activiteiten en lichaamsbeweging.