Akutt nitrattilskudd hos syklister

Nylig arbeid på mennesker antyder at økende biotilgjengelighet av nitrogenoksid (NO) kan indusere fysiologiske endringer utover de velkjente hemodynamiske effektene (Dejam, Hunter et al. 2004; Webb, Patel et al. 2008). NO spiller en nøkkelrolle i reguleringen av blodstrøm, muskelkontraktilitet, myocyttdifferensiering, glukose og kalsiumhomeostase (Dejam, Hunter et al. 2004). Innenfor menneskekroppen reduseres eksogent nitrat (NO3-) som har en halveringstid på 6-7 timer (t) (Lundberg, Weitzberg et al. 2008) til bioaktivt nitritt (NO2-) av fakultative anaerobe bakterier i spyttet og videre til NO via ulike veier (Duncan, Dougall et al. 1995; Zhang, Naughton et al. 1998). Flere grupper (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, Winyard1 et al. 2011 ) har undersøkt om kosttilførsel av nitrat påvirker metabolske eller sirkulasjonsparametre under trening in vivo hos mennesker. Oralt inntak av natriumnitrat (0,1 mmol•kg-1•d-1) i 2-3 dager (d) har vist seg å redusere pulmonalt oksygenopptak (VO2) signifikant under submaksimal sykkeltrening hos både utrente (Larsen, Weitzberg et al. . 2010) og trente menn (Larsen, Weitzberg et al. 2007). Siden bruken av natriumnitrat er regulert i de fleste land, har forskere begynt å undersøke virkningen av inntak av nitratrik mat, som rødbetejuice, på den fysiologiske responsen på trening (Bailey, Fulford et al. 2009; Bailey, Winyard et al. al. 2010; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011).

Nylig arbeid av Jones og kolleger har vist at inntak av 0,5 L rødbetejuice per dag i 6 dager reduserer pulmonal oksygenopptak under submaksimal trening (Bailey, Fulford et al. 2009; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011) og senker ATP-kostnadene for muskelkraftproduksjon, noe som tyder på en forbedret kontraktil effektivitet (Bailey, Winyard et al. 2010). Denne forbedringen i treningseffektivitet var tydelig (2,5 timer) etter inntak av en enkelt 0,5 L bolus med rødbeter og vedvarte i 15 dager når tilskudd ble fortsatt (Vanhatalo, Bailey et al. 2010). Selv om den aktive ingrediensen i rødbeter har blitt antatt å være nitrat, er rødbeter rik på flere andre potensielt metabolsk aktive forbindelser (f. polyfenoler). For å bekrefte om de foreslåtte kardiovaskulære og fysiologiske fordelene med rødbetejuice utelukkende kan tilskrives dens høye NO3-innhold, testet Jones og kolleger rødbetejuice mot nitratfattig rødbetejuice. De bekreftet sine tidligere funn (Bailey, Fulford et al. 2009) ved å demonstrere en redusert O2-kostnad ved submaksimal trening etter inntak av 0,5 L rødbetejuice i 6 dager sammenlignet med den nitratfattige juicen (Lansley, Winyard et al. 2011). .

Fra de foreslåtte forbedringene i metabolsk effektivitet, har det blitt foreslått at nitrattilskudd (0,5 L•d-1; ~5,1-11,2 mmol NO3- •d-1) kan øke treningstoleransen eller tid til tretthet når trening utføres ved høyere arbeidsbelastning (Bailey, Fulford et al. 2009; Bailey, Winyard et al. 2010; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011). Sistnevnte antyder at inntak av uorganisk nitrat kan fungere som et sterkt ergogent hjelpemiddel. Vi testet nylig de potensielle ergogene egenskapene til nitrat ved å bruke en mer praktisk, prestasjonsbasert studie som simulerte atletisk konkurranse i en trent fagpopulasjon (Cermak, Gibala et al. 2011). Vi viste at etter 6 dager med kosttilskudd av nitrat i form av konsentrert rødbetjuice (140 mL•d-1; ~4 mmol NO3- •d-1), var gjennomsnittlig VO2 lavere under submaksimal trening og 10 km tidsprøveprestasjon forbedret hos trente syklister (Cermak, Gibala et al. 2011). Imidlertid er den minimale dosen og varigheten av nitrattilskudd som er nødvendig for å fremkalle disse ytelseseffektene stort sett ukjent. Selv om tid til utmattelse ikke er en veldig praktisk ytelsesmåling, har forbedringer i slike ytelsestester blitt observert etter bare 4 dager med kosttilskudd av nitrat (0,5 L•d-1; ~6,2 mmol•d-1 NO3-). Videre har selv en enkeltdose nitrat (~5,2 mmol NO3-) vist seg å senke gjennomsnittlige VO2-verdier målt 2,5 timer etter inntak av 0,5 L rødbetejuice (Vanhatalo, Bailey et al. 2010). Det er foreløpig ukjent om en lignende forbedring i tidsprøveytelse også vil bli observert etter en kortere tilskuddsperiode. Derfor tar den nåværende studien som mål å undersøke om en enkeltdose diettnitrat (140 mL; ~8 mmol NO3-) inntatt 3 timer før treningsstart vil forbedre ytelsen til tidkjøring hos trente syklister.

Videre har uorganisk nitratinntak (rødbetejuice) også vist seg å forbedre tiden til claudicatio-smerter mens du går hos pasienter med perifer arteriesykdom (Kenjale, Ham et al. 2011), og senke plasmatriglyserider hos pasienter med risiko for hjerte- og karsykdom (Zand, Lanza et al. 2011), gir bevis for inntak av uorganisk nitrat for å forbedre vasodilatasjon/perfusjon. Hvorvidt et bolusinntak av nitrat også vil påvirke perfusjonen av næringsstoffer etter inntak av et lite måltid er fortsatt ukjent. Derfor, i et sekundært mål, ønsker vi å undersøke plasmametabolittresponsen i tillegg til nitrat- og nitrittkonsentrasjoner etter nitrattilskuddet og påfølgende måltidsinntak.

1. MÅL Hovedmålet vil være å identifisere om en bolus (140 mL) inntak av diettnitrat (~8 mmol NO3-) i form av konsentrert rødbetejuice vil akutt øke ytelsen til tidsforsøk sammenlignet med en nitratfattig placebo (140 mL) -0,0047 mmol NO3-). Et sekundært mål vil være å måle blodprøver etter nitrat- og måltidsinntak for å vurdere eventuelle endringer i konsentrasjonen av nitrat, nitritt, glukose, insulin, laktat og frie fettsyrer. I dette sekundære målet er vi mest interessert i å avgjøre om nitrattilskudd endrer blodmetabolitter (glukose, insulin, laktat, frie fettsyrer) etter 1) måltidsinntak og 2) restitusjonsperiode umiddelbart etter trening sammenlignet med placebo. Vi vil teste hypotesen om at en enkeltdose (140 mL; ~8 mmol NO3-) med kosttilskudd av nitrat (rødbetejuice) inntatt 3 timer før trening vil forbedre tidsprøveprestasjonen hos trente syklister sammenlignet med nitratfattig placebo.
2. STUDIEDESIGN (Protokoll) Etter vurdering av aerob kapasitet (trinnvis treningssykkeltest til utmattelse) og familiariseringstesting, vil forsøkspersonene bli randomisert på en dobbeltblind måte til behandlingsrekkefølgen for en bolusinntak av nitrat (rødbetejuice) og placebo (nitratfattig rødbetejuice). For de to eksperimentelle forsøkene vil forsøkspersonene rapportere til laboratoriet kl. 8.00 for innføring av blodkateteret i en antecubital vene. Forsøkspersonene vil deretter bli bedt om å innta 140 ml enten konsentrert rødbetejuicenitrat eller konsentrert nitratfattig rødbetjuice (placebo). Etter inntak av drikken vil forsøkspersonene få en standardisert frokost og vil deretter hvile i laboratoriet i 2,5 timer før de blir veid og utstyrt med en pulsmåler for oppstart av tidsprøven (3 timer etter inntak av behandling) drikke). Blodprøver vil bli tatt på tidspunktet 0 min (før inntak av drikke), 30, 60, 90, 120, 150, 180 min (start av tidsprøve). Ytterligere to blodprøver vil bli tatt umiddelbart etter og 30 minutter etter tidsprøven (Figur 1). Prøvetaking vil skje hvert 30. minutt basert på tidligere forskning som undersøker blodmetabolitter etter måltidsinntak eller en oral glukosebelastning (van Dijk, Manders et al. 2011) og nitrat/nitrittkonsentrasjoner (Webb, Patel et al. 2008). De to siste blodprøvene vil foregå umiddelbart etter tidsprøven og 30 minutter inn i restitusjonsperioden for å vurdere eventuelle endringer i metabolitter og nitrat/nitrittkonsentrasjoner fra treningen og i løpet av den kortsiktige restitusjonsperioden.

For å vurdere ytelsen til tidsprøven, vil forsøkspersonene bli instruert til å utføre en bestemt mengde arbeid på kortest mulig tid. Totalt arbeid som skal utføres vil bli beregnet i henhold til ligningen til Jeukendrup, Saris, Brouns og Kester (Jeukendrup, Saris et al. 1996), tilpasset av laboratoriet vårt (Beelen, Berghuis et al. 2009):

Total arbeidsmengde = 0,60 • Wmax • 3.600

der Wmax er den maksimale arbeidsbelastningskapasiteten bestemt under besøk 1 og 3600 er varigheten i sekunder (tilsvarer 1 time). Ergometeret vil settes i lineær modus for å oppnå 60 % Wmax når forsøkspersonens syklus på deres foretrukne tråkkfrekvens bestemt under besøk 1. Ergometeret kobles til en datamaskin som vil beregne og vise den totale mengden arbeid som er utført. Forsøkspersonene vil ikke motta verbal eller fysiologisk tilbakemelding under tidsprøven. Den eneste informasjonen fagpersoner vil motta er den absolutte mengden utført arbeid og prosentandelen av totalt utført arbeid i forhold til den fastsatte mengden arbeid som må fullføres. En vifte vil bli plassert 1 meter bak hver deltaker for å sørge for kjøling og luftsirkulasjon under forsøkene. Hjertefrekvens (Polar, Finland) vil bli registrert kontinuerlig gjennom hele testen. Denne typen tidsforsøk har blitt validert og brukt tidligere i laboratoriet vår (Beelen, Berghuis et al. 2009), for en oversikt over valideringsstudier se (Currell og Jeukendrup 2008). Eksempler på variasjonskoeffisienter i lignende forsøk er 1,1 (Palmer, Dennis et al. 1996), 0,7 (Smith, Davison et al. 2001) og 0,9 (Laursen, Shing et al. 2003). Vann vil bli gitt ad libitum under besøk 1 og 2. Vannet som forbrukes under besøk 2 (familiariseringsforsøk) vil imidlertid bli målt og gjentatt for besøk 3 og 4 (treningsforsøk).