Ostra suplementacja azotanów u rowerzystów

Ostatnie prace na ludziach sugerują, że zwiększenie biodostępności tlenku azotu (NO) może wywołać zmiany fizjologiczne poza dobrze znanymi efektami hemodynamicznymi (Dejam, Hunter i in. 2004; Webb, Patel i in. 2008). NO odgrywa kluczową rolę w regulacji przepływu krwi, kurczliwości mięśni, różnicowaniu miocytów, homeostazie glukozy i wapnia (Dejam, Hunter i wsp. 2004). W organizmie człowieka egzogenny azotan (NO3-), którego okres półtrwania wynosi 6-7 godzin (h) (Lundberg, Weitzberg i in. 2008), jest redukowany do bioaktywnego azotynu (NO2-) przez fakultatywne bakterie beztlenowe w ślinie i dalej do NO poprzez różne szlaki (Duncan, Dougall i in. 1995; Zhang, Naughton i in. 1998). Kilka grup (Larsen, Weitzberg i in. 2007; Bailey, Fulford i in. 2009; Bailey, Winyard i in. 2010; Larsen, Weitzberg i in. 2010; Vanhatalo, Bailey i in. 2010; Lansley, Winyard i in. 2011) ) zbadali, czy dostarczanie azotanów w diecie wpływa na parametry metaboliczne lub krążeniowe podczas ćwiczeń in vivo u ludzi. Wykazano, że doustne przyjmowanie azotanu sodu (0,1 mmol•kg-1•d-1) przez 2-3 dni (d) znacznie zmniejsza pobór tlenu przez płuca (VO2) podczas submaksymalnych ćwiczeń rowerowych zarówno u osób nieprzeszkolonych (Larsen, Weitzberg i in. 2010) i przeszkolonych mężczyzn (Larsen, Weitzberg et al. 2007). Ponieważ stosowanie azotanu sodu jest regulowane w większości krajów, naukowcy zaczęli badać wpływ spożywania pokarmów bogatych w azotany, takich jak sok z buraków, na fizjologiczną reakcję na wysiłek fizyczny (Bailey, Fulford i in. 2009; Bailey, Winyard i in. wsp. 2010; Vanhatalo, Bailey i wsp. 2010; Lansley, Winyard i wsp. 2011).

Niedawna praca Jonesa i współpracowników wykazała, że ​​spożywanie 0,5 l soku z buraków dziennie przez 6 dni zmniejsza pobór tlenu przez płuca podczas submaksymalnego wysiłku fizycznego (Bailey, Fulford i in. 2009; Vanhatalo, Bailey i in. 2010; Lansley, Winyard i in. 2011) i obniża koszt ATP produkcji siły mięśniowej, co sugeruje zwiększoną wydajność skurczową (Bailey, Winyard i in. 2010). Ta poprawa efektywności ćwiczeń była widoczna natychmiast (2,5 godziny) po spożyciu pojedynczego bolusa 0,5 l buraków i utrzymywała się przez 15 dni, gdy suplementacja była kontynuowana (Vanhatalo, Bailey et al. 2010). Chociaż przyjęto, że aktywnym składnikiem buraków jest azotan, buraki są bogate w kilka innych potencjalnie aktywnych metabolicznie związków (np. polifenole). Aby potwierdzić, czy proponowane sercowo-naczyniowe i fizjologiczne korzyści soku z buraków można przypisać wyłącznie wysokiej zawartości NO3, Jones i współpracownicy porównali sok z buraków z sokiem z buraków zubożonym w azotany. Potwierdzili swoje wcześniejsze ustalenia (Bailey, Fulford i in. 2009), wykazując niższy koszt O2 submaksymalnego wysiłku fizycznego po spożyciu 0,5 l soku z buraków przez 6 dni w porównaniu z sokiem zubożonym w azotany (Lansley, Winyard i in. 2011). .

Na podstawie proponowanej poprawy wydajności metabolicznej zasugerowano, że suplementacja azotanami (0,5 L•d-1; ~5,1-11,2 mmol NO3- •d-1) może zwiększać tolerancję wysiłku lub czas do wystąpienia zmęczenia, gdy ćwiczenia są wykonywane przy większym obciążeniu (Bailey, Fulford i in. 2009; Bailey, Winyard i in. 2010; Vanhatalo, Bailey i in. 2010; Lansley, Winyard i in. 2011). To ostatnie sugeruje, że spożycie azotanów nieorganicznych może działać jako silne wsparcie ergogeniczne. Niedawno przetestowaliśmy potencjalne właściwości ergogeniczne azotanów za pomocą bardziej praktycznego, opartego na wynikach badania, które symulowało zawody sportowe w wytrenowanej populacji (Cermak, Gibala i in. 2011). Wykazaliśmy, że po 6 dniach suplementacji diety azotanami w postaci zagęszczonego soku z buraków (140 ml•d-1; ~4 mmol NO3- •d-1), średnie VO2 było niższe podczas submaksymalnych ćwiczeń i jazdy na czas na 10 km poprawiła się u wytrenowanych rowerzystów (Cermak, Gibala i in. 2011). Jednak minimalna dawka i czas trwania suplementacji azotanami, które są potrzebne do wywołania tych efektów wydajnościowych, pozostają w dużej mierze nieznane. Chociaż czas do wyczerpania nie jest zbyt praktycznym miernikiem wydajności, poprawę w takich testach wydolnościowych zaobserwowano już po 4 dniach suplementacji azotanami w diecie (0,5 L•d-1; ~6,2 mmol•d-1 NO3-). Ponadto wykazano, że nawet pojedyncza dawka azotanów (~5,2 mmol NO3-) obniża średnie wartości VO2 mierzone 2,5 godziny po spożyciu 0,5 l soku z buraków (Vanhatalo, Bailey i in. 2010). Obecnie nie wiadomo, czy podobną poprawę wyników w próbach czasowych można by zaobserwować po krótszym okresie suplementacji. Dlatego niniejsze badanie ma na celu zbadanie, czy pojedyncza dawka azotanu w diecie (140 ml; ~8 mmol NO3-) spożyta 3 godziny przed rozpoczęciem ćwiczeń poprawi wyniki próby czasowej u wyszkolonych rowerzystów.

Ponadto wykazano, że spożywanie nieorganicznych azotanów (sok z buraków) skraca czas do wystąpienia bólu chromania podczas chodzenia u pacjentów z chorobą tętnic obwodowych (Kenjale, Ham i in. 2011) oraz obniża poziom trójglicerydów w osoczu u pacjentów z ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych (Zand, Lanza i wsp. 2011), dostarczając dowodów na to, że przyjmowanie nieorganicznych azotanów poprawia rozszerzenie naczyń/perfuzję. Nie wiadomo, czy spożycie azotanów w bolusie wpłynęłoby również na perfuzję składników odżywczych po spożyciu małego posiłku. Dlatego też, jako drugorzędny cel, chcemy zbadać odpowiedź metabolitów w osoczu oprócz stężenia azotanów i azotynów po suplementacji azotanów i późniejszym spożyciu posiłku.

1. CELE Głównym celem będzie określenie, czy spożycie bolusa (140 ml) azotanu (~8 mmol NO3-) w postaci skoncentrowanego soku z buraków znacznie poprawi wyniki w próbie czasowej w porównaniu z placebo zubożonym w azotany (140 ml ~0,0047 mmol NO3-). Celem drugorzędnym będzie pomiar próbek krwi po spożyciu azotanów i posiłków w celu oceny zmian w stężeniu azotanów, azotynów, glukozy, insuliny, mleczanu i wolnych kwasów tłuszczowych. W tym celu drugorzędnym najbardziej interesuje nas ustalenie, czy suplementacja azotanami zmienia metabolity we krwi (glukozę, insulinę, mleczan, wolne kwasy tłuszczowe) po 1) spożyciu posiłku i 2) natychmiastowym okresie regeneracji powysiłkowej w porównaniu z placebo. Przetestujemy hipotezę, że pojedyncza dawka (140 ml; ~8 mmol NO3-) suplementacji dietetycznej azotanami (sok z buraków) spożyta 3 godziny przed ćwiczeniami poprawi wyniki próby czasowej u wytrenowanych rowerzystów w porównaniu z placebo zubożonym w azotany.
2. PROJEKT BADANIA (Protokół) Po ocenie wydolności tlenowej (stopniowy test wysiłkowy do wyczerpania) i testach zapoznawczych, osoby zostaną losowo przydzielone w sposób podwójnie ślepej próby do kolejności leczenia polegającej na przyjęciu bolusa azotanu (sok z buraków) i placebo (sok z buraków zubożony w azotany). W przypadku dwóch prób doświadczalnych osoby zgłaszają się do laboratorium o godzinie 8.00 w celu wprowadzenia cewnika krwi do żyły przedłokciowej. Badani zostaną następnie poproszeni o spożycie 140 ml stężonego soku z buraków azotanowych lub stężonego soku z buraków zubożonych w azotany (placebo). Po spożyciu napoju badani otrzymają znormalizowane śniadanie, a następnie będą odpoczywać w laboratorium przez 2,5 godziny przed zważeniem i wyposażeniem w czujnik tętna w celu rozpoczęcia próby czasowej (3 godziny po przyjęciu leku napój). Próbki krwi zostaną pobrane w czasie 0 min (przed spożyciem napoju), 30, 60, 90, 120, 150, 180 min (początek próby czasowej). Dwie kolejne próbki krwi zostaną pobrane natychmiast po i 30 minut po próbie czasowej (Rysunek 1). Pobieranie próbek będzie odbywać się co 30 minut w oparciu o wcześniejsze badania dotyczące metabolitów krwi po spożyciu posiłku lub doustnym obciążeniu glukozą (van Dijk, Manders i in. 2011) oraz stężenia azotanów/azotynów (Webb, Patel i in. 2008). Ostatnie dwie próbki krwi zostaną pobrane bezpośrednio po próbie czasowej i 30 minut przed okresem regeneracji, aby ocenić wszelkie zmiany w metabolitach i stężeniach azotanów/azotynów po wysiłku i podczas krótkotrwałego okresu regeneracji.

Aby ocenić wyniki próby czasowej, badani zostaną poinstruowani, aby wykonać określoną ilość pracy w jak najkrótszym czasie. Całkowita praca do wykonania zostanie obliczona zgodnie z równaniem Jeukendrupa, Sarisa, Brouna i Kestera (Jeukendrup, Saris et al. 1996), dostosowanym przez nasze laboratorium (Beelen, Berghuis et al. 2009):

Całkowity nakład pracy = 0,60 • Wmax • 3600

gdzie Wmax to maksymalna obciążalność określona podczas Wizyty 1, a 3600 to czas trwania w sekundach (odpowiadający 1 godz.). Ergometr zostanie ustawiony w trybie liniowym, aby uzyskać 60% Wmax, gdy uczestnicy wykonują cykl w preferowanej przez nich kadencji określonej podczas wizyty 1. Ergometr zostanie podłączony do komputera, który obliczy i wyświetli łączną ilość wykonanej pracy. Badani nie otrzymają żadnych werbalnych ani fizjologicznych informacji zwrotnych podczas próby czasowej. Jedyne informacje, jakie otrzymają badani, to bezwzględna ilość wykonanej pracy i procent całkowitej wykonanej pracy w stosunku do ustalonej ilości pracy, która musi zostać wykonana. Wentylator zostanie umieszczony 1 metr za każdym uczestnikiem, aby zapewnić chłodzenie i cyrkulację powietrza podczas prób. Tętno (Polar, Finlandia) będzie rejestrowane w sposób ciągły przez cały czas trwania testu. Ten rodzaj próby czasowej został już wcześniej zatwierdzony i wykorzystany w naszym laboratorium (Beelen, Berghuis i in. 2009), przegląd badań walidacyjnych znajduje się w artykule (Currell i Jeukendrup 2008). Przykładowe współczynniki zmienności w podobnych próbach to 1,1 (Palmer, Dennis i in. 1996), 0,7 (Smith, Davison i in. 2001) oraz 0,9 (Laursen, Shing i in. 2003). Woda będzie dostarczana ad libitum podczas wizyt 1 i 2. Jednak woda zużyta podczas wizyty 2 (próba zapoznawcza) zostanie zmierzona i powtórzona dla wizyt 3 i 4 (próby ćwiczeń).