Kosttilskudd av nitrat og termoregulering

Bakgrunn og begrunnelse Det store flertallet av forskningen som involverer kosttilskudd av nitrat, nemlig rødbetjuice, er hovedsakelig utført på prøver av friske populasjoner. Noen få kliniske populasjoner er studert, inkludert hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon, kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS) og perifer arteriesykdom (PAD). I ulike populasjoner har rødbetejuice (BRJ) vist seg å redusere det totale blodtrykket, øke blodstrømmen, øke oksygenering av muskelvev, forbedre reguleringen av kroppstemperaturen og øke treningstoleransen samtidig som den reduserer oksygenkostnadene ved trening.

Blodtrykk BRJ-tilskudd har vist seg å ha en umiddelbar effekt på å redusere blodtrykket, med de mest betydelige reduksjonene registrert innen omtrent 2,5-3 timer etter inntak av tilskudd [1, 2]. Systolisk, diastolisk og gjennomsnittlig arterielt blodtrykk viste reduksjoner på henholdsvis 10,4±3 mmHg, 8,1±2,1 mmHg og 8,0±2,1 mmHg hos friske frivillige [2]. Under trening hos friske individer forble det systoliske blodtrykket lavere gjennom varierende treningsintensitet [1]. Blodtrykket ble også redusert ved hjertesvikt hos pasienter med bevart ejeksjonsfraksjon. Etter en akutt dose av BRJ falt det systoliske blodtrykket i hvile signifikant sammenlignet med placebotilstander (BRJ 127 ± 14 mmHg; placebo134 ± 14 mmHg) [3]. En liten reduksjon i systolisk blodtrykk under trening kan være gunstig for PAD-pasienter. Hypertensjon, eller høyt blodtrykk, er en viktig risikofaktor for utvikling av PAD [4]. Redusert totalt blodtrykk og svakt synkende systolisk blodtrykk som respons på lett aktivitet vil resultere i en reduksjon i unødvendig stress påført det kardiovaskulære systemet i hvile og under trening.

I en studie som involverte PAD-pasienter hvor 7 av de 8 deltakerne ble klassifisert som enten hypertensive eller prehypertensive, forårsaket BRJ-forbruk en signifikant reduksjon i diastolisk blodtrykk under hvile som ble opprettholdt under treningstesting [5]. Studien konkluderer med at deres data tyder på at BRJ-tilskudd reduserer blodtrykket hos PAD-pasienter, og denne effekten opprettholdes under treningen [5].

Oksygentilførsel og oksygenering av muskelvev Oksygenbehovet til arbeidende muskler øker ettersom aktivitetsnivået øker effektiviteten av oksygentilførselen og oksygenutnyttelsen er avgjørende for muskelfunksjonen, samt en nødvendig økning i blodstrømmen. Dette er spesielt viktig hos PAD-pasienter; økende oksygenering til områder med skjelettmuskeliskemi kan øke fysisk funksjon. Ved å bruke nær-infrarød spektroskopi kan oksygenering av muskelvev undersøkes. Under sykling hos friske menn som supplerer med BRJ, var oksyhemoglobinkonsentrasjonen i høyre vastus lateralis muskel høyere enn for placebotilstanden [6]. Mens de syklet med moderat intensitet, hadde de mannlige syklistene en 13 % reduksjon i deoksyhemoglobinkonsentrasjonsamplitude etter tilskudd, noe som indikerte en reduksjon i fraksjonert oksygenekstraksjon i høyre vastus lateralis muskel [6]. Disse resultatene tyder på at BRJ-tilskudd kan fremme en bedre balanse mellom lokalisert oksygentilførsel og utnyttelse som en indeks for muskelfraksjonert oksygenekstraksjon [6]. Totalt sett har BRJ-tilskudd vist seg å øke oksygenering av arbeidsmuskelvev under trening.

Hos PAD-pasienter ble oksygeneringen av gastrocnemius med de verste PAD-symptomene overvåket under en gang-kardiopulmonal treningstest. Forsøkspersonene viste en 48 % reduksjon i deoksyhemoglobinkonsentrasjonsamplitude etter BRJ-tilskudd, noe som indikerte at fraksjonert oksygenekstraksjon ble redusert [5]. Under treningsprotokollen ble deoksyhemoglobin-amplitudemålene for BRJ-tilskuddsgruppen ved 100 og 200 sekunder etter trening redusert med henholdsvis 44 % og 53 % [5]. Denne responsen innebærer at BRJ-tilskudd hos PAD-pasienter forbedrer balansen mellom lokal oksygentilførsel og utnyttelse som en indeks for muskelfraksjonert oksygeneringsekstraksjon av den arbeidende muskelen. Økende oksygenering til områder med skjelettmuskeliskemi hos PAD-pasienter kan øke fysisk funksjon, men for at dette skal være så effektivt som mulig, må en dose-respons-sammenheng bestemmes.

Blodstrøm og termoregulatorisk respons Økning i aktivitet og oksygenbehov til arbeidende skjelettmuskulatur nødvendiggjør økning i blodstrømmen. Hos PAD-pasienter blir det vanskelig å øke blodstrømmen til arbeidende muskel på grunn av aterosklerotiske okklusjoner i arteriene i underekstremiteten. Forskning i friske populasjoner viste signifikant økning i underarmens blodstrøm under håndgrepstrening under hypoksiske tilstander etter en akutt dose av BRJ sammenlignet med placebo (BRJ 373 ± 38 mL/min; placebo 343 ± 32 mL/min).

Nitrogenoksid signaliserer at glatt muskulatur i blodårene (endotelet) slapper av, noe som igjen øker blodstrømmen til det lokaliserte området med vasodilatasjon. Hos friske populasjoner øker kosttilskudd av nitrat vasodilatasjon nær overflaten av huden [7]. Denne økningen i vasodilatorisk kapasitet og blodstrøm vil skape en sterkere temperaturgradient på hudnivå, noe som vil lette mer effektiv varmeveksling ettersom blodet avkjøles på hudnivå (svettefordampende, ledende og konvektiv avkjøling), noe som forårsaker redusert belastning på kroppen.

Hos PAD-pasienter viste nitritt-relatert nitrogenoksid-signalering å øke perifer blodstrøm til hypoksisk vev, noe som støttes av en reduksjon i gastrocnemius-deoksygenering og en reduksjon i blodtrykk [5]. Under brachialisarteriestrømmediert dilatasjon endret ikke toppdilatasjonen seg signifikant (BRJ 42,6 ± 10,6 sekunder; placebo 41,0 ± 10,39 sekunder), noe som antydet at endotelproduksjonen av nitrogenoksid ikke endret seg [5]. Den uendrede vasodilatatoriske responsen skyldes sannsynligvis at studien ikke undersøkte et BRJ-dose-responsforhold og dets effekter på vasodilatasjon.

Treningstoleranse og oksygenkostnader BRJ-tilskudd har vist seg å redusere oksygenkostnadene under trening med lav intensitet og moderat intensitet. Hos trente populasjoner som supplerer med BRJ, har det blitt oppdaget betydelige reduksjoner i oksygenkostnadene i begynnelsen av treningen [8, 9]. Oksygenkostnaden under gange ble vist å synke med omtrent 12 % etter BRJ-tilskudd [8]. BRJ-tilskudd viste en 20 % reduksjon i oksygenkostnad under sykling med moderat intensitet hos rekreasjonstrente menn [10]. Denne reduksjonen i oksygenkostnaden innebærer en økning i treningseffektiviteten ved lett til moderat trening, som igjen øker treningstoleransen. Ved høyintensiv trening økte tiden til treningssvikt med 15 % etter BRJ-tilskudd, noe som også tyder på en økning i treningstoleranse [8].

BRJ-tilskudd i kliniske populasjoner har også vist seg å forbedre treningstoleransen. Ved hjertesvikt hos pasienter med bevart ejeksjonsfraksjon ble submaksimal utholdenhetstrening forbedret med 24 % etter BRJ-tilskudd sammenlignet med placebotilstander (BRJ 449 ± 180 sekunder; placebo 363 ± 125 sekunder) [3]. Hos pasienter med KOLS økte gangavstanden med 11 % og tiden til treningstrøtthet økte med 6 % [11]. Hos PAD-pasienter viste BRJ-tilskudd en økning på 18 % (32 sekunder) til debut av claudicatio-smerte og en 17 % (65 sekunder) økt toppgangtid sammenlignet med placebotilstander [5]. Disse resultatene hos PAD-pasienter viser en betydelig akutt respons på BRJ-tilskudd (~2 timers forbruk) under treningstesting.

I ulike populasjoner har tilskudd av BRJ vist seg å redusere blodtrykket, forbedre blodstrømmen, øke oksygeneringen av muskelvevet, opprettholde kjernetemperaturen trygt og øke treningstoleransen. Effektene av BRJ spesifikt hos PAD-pasienter viste reduksjoner i blodtrykk, økning i tid før claudicatio debut og treningstoleranse, men viste ingen signifikant effekt på endotelfunksjonen. Det er nødvendig å undersøke en dose-respons-relasjon for å bestemme responsene på BRJ-tilskudd (endotelfunksjon, benfunksjon og oksygenbærende kapasitet i blodårene) hos PAD-pasienter. I denne studien, en høyere dose nitrat (280 ml, 16,8 mmol nitrater) vil bli undersøkt [12]. BRJ-tilskudd har vist reduksjoner i blodtrykk, økt oksygenering av muskelvev, blodstrøm og termoregulatorisk respons. Disse mekanismene bidrar alle til å forbedre den generelle kardiovaskulære funksjonen. Hvis disse resultatene blir observert under denne studien, kan PAD-pasienter oppleve mindre claudicatio-smerter samt bedre toleranse for daglige fysiske aktiviteter og trening.