Suplementacja azotanów w diecie i termoregulacja

Tło i uzasadnienie Zdecydowana większość badań dotyczących suplementacji diety azotanami, a mianowicie sokiem z buraków, została przeprowadzona głównie na próbach zdrowych populacji. Zbadano kilka populacji klinicznych, w tym niewydolność serca z zachowaną frakcją wyrzutową, przewlekłą obturacyjną chorobę płuc (POChP) i chorobę tętnic obwodowych (PAD). W różnych populacjach wykazano, że sok z buraków (BRJ) obniża ogólne ciśnienie krwi, zwiększa przepływ krwi, zwiększa dotlenienie tkanki mięśniowej, poprawia regulację temperatury ciała i zwiększa tolerancję wysiłku przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztu tlenu podczas ćwiczeń.

Wykazano, że suplementacja BRJ ciśnienia krwi ma natychmiastowy wpływ na obniżenie ciśnienia krwi, przy czym największe spadki odnotowuje się w ciągu około 2,5-3 godzin po spożyciu suplementu [1, 2]. U zdrowych ochotników skurczowe, rozkurczowe i średnie ciśnienie tętnicze krwi obniżyło się odpowiednio o 10,4±3 mmHg, 8,1±2,1 mmHg i 8,0±2,1 mmHg [2]. Podczas ćwiczeń u zdrowych osób skurczowe ciśnienie krwi pozostawało niższe przy różnych intensywnościach ćwiczeń [1]. Ciśnienie krwi było również obniżone w niewydolności serca u pacjentów z zachowaną frakcją wyrzutową. Po ostrej dawce BRJ spoczynkowe ciśnienie skurczowe istotnie obniżyło się w porównaniu z placebo (BRJ 127 ± 14 mmHg; placebo134 ± 14 mmHg) [3]. Nieznaczne obniżenie skurczowego ciśnienia krwi podczas wysiłku może być korzystne dla pacjentów z PAD. Nadciśnienie tętnicze, czyli wysokie ciśnienie krwi, jest głównym czynnikiem ryzyka rozwoju PAD [4]. Obniżenie ciśnienia ogólnego i nieznaczne obniżenie ciśnienia skurczowego w odpowiedzi na lekką aktywność skutkowałoby zmniejszeniem niepotrzebnego obciążenia układu sercowo-naczyniowego w spoczynku i podczas wysiłku.

W badaniu z udziałem pacjentów z PAD, w którym 7 z 8 uczestników zostało sklasyfikowanych jako osoby z nadciśnieniem lub stanem przednadciśnieniowym, spożycie BRJ spowodowało znaczne obniżenie rozkurczowego ciśnienia krwi podczas odpoczynku, które utrzymywało się podczas próby wysiłkowej [5]. W badaniu stwierdzono, że ich dane sugerują, że suplementacja BRJ obniża ciśnienie krwi u pacjentów z PAD i efekt ten utrzymuje się podczas ćwiczeń [5].

Dopływ tlenu i dotlenienie tkanki mięśniowej Zapotrzebowanie na tlen pracujących mięśni wzrasta wraz ze wzrostem poziomu aktywności efektywność dostarczania tlenu, a wykorzystanie tlenu ma kluczowe znaczenie dla funkcjonowania mięśni, a także konieczny wzrost przepływu krwi. Jest to szczególnie ważne u pacjentów z PAD; zwiększenie natlenienia obszarów niedokrwienia mięśni szkieletowych może zwiększyć sprawność fizyczną. Za pomocą spektroskopii w bliskiej podczerwieni można zbadać natlenienie tkanki mięśniowej. Podczas jazdy na rowerze u zdrowych mężczyzn suplementujących BRJ stężenie oksyhemoglobiny w prawym mięśniu obszernym bocznym było większe niż w przypadku placebo [6]. Podczas jazdy z umiarkowaną intensywnością kolarze płci męskiej mieli 13% spadek amplitudy stężenia deoksyhemoglobiny po suplementacji, co wskazywało na zmniejszenie frakcyjnej ekstrakcji tlenu w prawym mięśniu obszernym bocznym [6]. Wyniki te sugerują, że suplementacja BRJ może sprzyjać lepszej równowadze między miejscowym dostarczaniem tlenu a jego wykorzystaniem jako wskaźnikiem frakcyjnej ekstrakcji tlenu przez mięśnie [6]. Ogólnie wykazano, że suplementacja BRJ zwiększa dotlenienie pracujących mięśni podczas ćwiczeń.

U pacjentów z PAD utlenowanie mięśnia brzuchatego łydki z najgorszymi objawami PAD monitorowano podczas próby wysiłkowej marszu. Badani wykazali 48% redukcję amplitudy stężenia dezoksyhemoglobiny po suplementacji BRJ, co wskazywało na zmniejszenie frakcjonowanej ekstrakcji tlenu [5]. Podczas protokołu ćwiczeń pomiary amplitudy dezoksyhemoglobiny dla grupy otrzymującej suplementację BRJ po 100 i 200 sekundach ćwiczenia zostały zmniejszone odpowiednio o 44% i 53% [5]. Ta odpowiedź sugeruje, że suplementacja BRJ u pacjentów z PAD poprawia równowagę między miejscowym dostarczaniem tlenu a jego wykorzystaniem jako wskaźnikiem frakcyjnej ekstrakcji tlenu przez pracujący mięsień. Zwiększenie natlenienia obszarów niedokrwienia mięśni szkieletowych u pacjentów z PAD może poprawić sprawność fizyczną, ale aby było to jak najbardziej skuteczne, należy określić zależność dawka-odpowiedź.

Przepływ krwi i odpowiedź termoregulacyjna Wzrost aktywności i zapotrzebowania na tlen pracujących mięśni szkieletowych powoduje konieczność zwiększenia przepływu krwi. U pacjentów z PAD zwiększenie przepływu krwi do pracujących mięśni staje się trudne ze względu na miażdżycowe okluzje w tętnicach kończyn dolnych. Badania na zdrowych populacjach wykazały znaczny wzrost przepływu krwi w przedramieniu podczas ćwiczeń z chwytaniem dłoni w warunkach niedotlenienia po ostrym podaniu BRJ w porównaniu z placebo (BRJ 373 ± 38 ml/min; placebo 343 ± 32 ml/min).

Tlenek azotu sygnalizuje rozluźnienie mięśni gładkich naczyń krwionośnych (śródbłonka), co z kolei zwiększa przepływ krwi do zlokalizowanego obszaru rozszerzenia naczyń. W zdrowych populacjach suplementacja azotanami w diecie zwiększa rozszerzenie naczyń w pobliżu powierzchni skóry [7]. Ten wzrost zdolności rozszerzania naczyń i przepływu krwi spowodowałby silniejszy gradient temperatury na poziomie skóry, co ułatwiłoby wydajniejszą wymianę ciepła, gdy krew jest schładzana na poziomie skóry (chłodzenie parowania, przewodzenie i konwekcja potu), powodując zmniejszone obciążenie organizmu.

U pacjentów z PAD sygnalizacja tlenku azotu związana z azotynami zwiększa obwodowy przepływ krwi do niedotlenionej tkanki, czemu sprzyja zmniejszenie odtlenienia mięśnia brzuchatego łydki i obniżenie ciśnienia krwi [5]. Jednak podczas rozszerzania, w którym pośredniczy przepływ w tętnicy ramiennej, szczytowe rozszerzenie nie zmieniało się istotnie (BRJ 42,6 ± 10,6 s; placebo 41,0 ± 10,39 s), co sugeruje, że śródbłonkowa produkcja tlenku azotu nie uległa zmianie [5]. Niezmienna odpowiedź rozszerzająca naczynia krwionośne jest prawdopodobnie spowodowana tym, że badanie nie badało zależności dawka-odpowiedź BRJ i jej wpływu na rozszerzenie naczyń.

Wykazano, że tolerancja wysiłku i koszt tlenu Suplementacja BRJ zmniejsza koszt tlenu podczas ćwiczeń o niskiej i umiarkowanej intensywności. W wytrenowanych populacjach suplementujących BRJ wykryto znaczne spadki kosztów tlenu podczas początkowych etapów ćwiczeń [8, 9]. Wykazano, że koszt tlenu podczas chodzenia zmniejszył się o około 12% po suplementacji BRJ [8]. Suplementacja BRJ wykazała 20% spadek kosztów tlenu podczas jazdy na rowerze o umiarkowanej intensywności u mężczyzn trenujących rekreacyjnie [10]. Ta redukcja kosztów tlenu implikuje wzrost wydajności ćwiczeń na poziomie lekkim do umiarkowanego, co z kolei zwiększa tolerancję wysiłku. W ćwiczeniach o wysokiej intensywności czas do niepowodzenia ćwiczeń zwiększył się o 15% po suplementacji BRJ, co również sugeruje wzrost tolerancji wysiłku [8].

Wykazano również, że suplementacja BRJ w populacjach klinicznych poprawia tolerancję wysiłku. U pacjentów z niewydolnością serca z zachowaną frakcją wyrzutową submaksymalna wytrzymałość wysiłkowa poprawiła się o 24% po suplementacji BRJ w porównaniu z warunkami placebo (BRJ 449 ± 180 sekund; placebo 363 ± 125 sekund) [3]. U chorych na POChP dystans marszu wydłużył się o 11%, a czas potrzebny do wystąpienia zmęczenia wysiłkowego o 6% [11]. U pacjentów z PAD suplementacja BRJ wykazała 18% (32 sekundy) wydłużenie do wystąpienia bólu chromania i 17% (65 sekund) wydłużenie szczytowego czasu marszu w porównaniu z warunkami placebo [5]. Te wyniki u pacjentów z PAD pokazują znaczną ostrą odpowiedź na suplementację BRJ (~2 godziny spożycia) podczas próby wysiłkowej.

W różnych populacjach wykazano, że suplementacja BRJ obniża ciśnienie krwi, poprawia przepływ krwi, zwiększa dotlenienie tkanki mięśniowej, bezpiecznie utrzymuje temperaturę wewnętrzną i zwiększa tolerancję wysiłku. Efekty BRJ, szczególnie u pacjentów z PAD, wykazały spadek ciśnienia krwi, wydłużenie czasu do wystąpienia chromania i tolerancji wysiłku, ale nie wykazały istotnego wpływu na funkcję śródbłonka. Badanie zależności dawka-odpowiedź jest niezbędne do określenia odpowiedzi na suplementację BRJ (funkcja śródbłonka, funkcja nóg i zdolność naczyń krwionośnych do przenoszenia tlenu) u pacjentów z PAD. W tym badaniu wyższa dawka azotanów (280 ml, 16,8 mmol azotanów) zostanie zbadany [12]. Suplementacja BRJ wykazała obniżenie ciśnienia krwi, zwiększenie dotlenienia tkanki mięśniowej, przepływ krwi i odpowiedź termoregulacyjną. Wszystkie te mechanizmy przyczyniają się do poprawy ogólnej funkcji układu sercowo-naczyniowego. Jeśli te wyniki zostaną zaobserwowane podczas tego badania, pacjenci z PAD mogą odczuwać mniejszy ból związany z chromaniem przestankowym, a także lepszą tolerancję na codzienną aktywność fizyczną i ćwiczenia.