Пищевые добавки нитратов и терморегуляция

Предыстория и обоснование Подавляющее большинство исследований, связанных с добавками нитратов в пищу, а именно соком свеклы, проводилось в основном на образцах здорового населения. Было изучено несколько клинических популяций, включая сердечную недостаточность с сохраненной фракцией выброса, хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ) и заболевание периферических артерий (ЗПА). Было показано, что у различных групп населения свекольный сок (BRJ) снижает общее кровяное давление, увеличивает кровоток, увеличивает оксигенацию мышечной ткани, улучшает регулирование внутренней температуры тела и повышает толерантность к физическим нагрузкам при одновременном снижении затрат кислорода во время упражнений.

Было показано, что добавка BRJ для артериального давления оказывает немедленное влияние на снижение артериального давления, при этом наиболее существенное снижение регистрируется в течение примерно 2,5-3 часов после приема добавки [1, 2]. Систолическое, диастолическое и среднее артериальное давление у здоровых добровольцев снижались на 10,4±3 мм рт.ст., 8,1±2,1 мм рт.ст. и 8,0±2,1 мм рт.ст. соответственно [2]. Во время упражнений у здоровых людей систолическое артериальное давление оставалось ниже при различной интенсивности упражнений [1]. Артериальное давление было также снижено у пациентов с сердечной недостаточностью с сохраненной фракцией выброса. После однократного приема BRJ систолическое артериальное давление в покое значительно снизилось по сравнению с плацебо (BRJ 127 ± 14 мм рт. ст.; плацебо 134 ± 14 мм рт. ст.) [3]. Небольшое снижение систолического артериального давления во время физической нагрузки может быть полезным для пациентов с ЗПА. Гипертония или высокое кровяное давление является основным фактором риска развития ЗПА [4]. Снижение общего артериального давления и незначительное снижение систолического артериального давления в ответ на легкую активность приведет к уменьшению ненужной нагрузки на сердечно-сосудистую систему в состоянии покоя и во время физических упражнений.

В исследовании с участием пациентов с ЗПА, в котором 7 из 8 участников были классифицированы как гипертоники или предгипертоники, потребление BRJ вызывало значительное снижение диастолического артериального давления во время отдыха, которое сохранялось во время нагрузочного теста [5]. В исследовании сделан вывод о том, что их данные свидетельствуют о том, что добавка BRJ снижает артериальное давление у пациентов с ЗПА, и этот эффект сохраняется на протяжении всей тренировки [5].

Доставка кислорода и оксигенация мышечной ткани. Потребность работающих мышц в кислороде увеличивается по мере увеличения уровня активности. Эффективность доставки кислорода и использования кислорода имеют решающее значение для функционирования мышц, а также для необходимого увеличения кровотока. Это особенно важно для пациентов с ЗПА; увеличение оксигенации областей ишемии скелетных мышц может улучшить физическую функцию. С помощью ближней инфракрасной спектроскопии можно исследовать оксигенацию мышечной ткани. Во время езды на велосипеде у здоровых мужчин, принимавших BRJ, концентрации оксигемоглобина в правой широкой латеральной мышце были выше, чем в группе плацебо [6]. Во время езды на велосипеде с умеренной интенсивностью у велосипедистов-мужчин после приема добавок наблюдалось снижение амплитуды концентрации дезоксигемоглобина на 13%, что указывало на снижение фракционной экстракции кислорода в правой широкой латеральной мышце [6]. Эти результаты свидетельствуют о том, что добавка BRJ может способствовать лучшему балансу между локальной доставкой кислорода и его использованием в качестве показателя фракционной экстракции кислорода мышцами [6]. В целом было показано, что добавка BRJ увеличивает оксигенацию мышечной ткани во время тренировки.

У пациентов с ЗПА оксигенация икроножной мышцы с наихудшими симптомами ЗПА контролировалась во время кардиопульмонального нагрузочного теста с ходьбой. Субъекты показали снижение амплитуды концентрации дезоксигемоглобина на 48% после приема BRJ, что указывало на снижение фракционной экстракции кислорода [5]. Во время протокола упражнений показатели амплитуды дезоксигемоглобина в группе, принимавшей добавки BRJ, через 100 и 200 секунд после тренировки снизились на 44% и 53% соответственно [5]. Этот ответ означает, что добавка BRJ у пациентов с ЗПА улучшает баланс между местной доставкой кислорода и использованием в качестве показателя экстракции мышечной фракционной оксигенации работающей мышцей. Увеличение оксигенации областей ишемии скелетных мышц у пациентов с ЗПА может улучшить физическую функцию, но для того, чтобы это было максимально эффективно, необходимо определить зависимость доза-реакция.

Кровоток и терморегуляторная реакция Повышение активности и потребности в кислороде работающих скелетных мышц требует увеличения кровотока. У пациентов с ЗПА увеличение притока крови к работающим мышцам затруднено из-за атеросклеротических окклюзий артерий нижних конечностей. Исследования на здоровых группах населения показали значительное увеличение кровотока в предплечье во время упражнений на хват рук в условиях гипоксии после однократного приема BRJ по сравнению с плацебо (BRJ 373 ± 38 мл/мин; плацебо 343 ± 32 мл/мин).

Оксид азота сигнализирует гладкой мускулатуре кровеносных сосудов (эндотелию) о расслаблении, что, в свою очередь, увеличивает приток крови к локализованной области вазодилатации. У здоровых людей добавление нитратов в пищу увеличивает вазодилатацию вблизи поверхности кожи [7]. Это увеличение сосудорасширяющей способности и кровотока создаст более сильный температурный градиент на уровне кожи, что будет способствовать более эффективному теплообмену, так как кровь охлаждается на уровне кожи (потоотделение, кондуктивное и конвективное охлаждение), вызывая снижение нагрузки на организм.

У пациентов с ЗПА передача сигналов оксида азота, связанная с нитритом, увеличивает периферический кровоток к гипоксическим тканям, что подтверждается снижением деоксигенации икроножных мышц и снижением артериального давления [5]. Однако при расширении, опосредованном потоком плечевой артерии, пиковое расширение существенно не изменилось (BRJ 42,6 ± 10,6 секунды; плацебо 41,0 ± 10,39 секунды), что позволяет предположить, что эндотелиальная продукция оксида азота не изменилась [5]. Неизменный вазодилататорный ответ, вероятно, связан с тем, что в исследовании не изучалась зависимость доза-реакция BRJ и его влияние на вазодилатацию.

Толерантность к физическим нагрузкам и затраты кислорода Было показано, что добавки BRJ снижают затраты кислорода во время упражнений низкой и средней интенсивности. У тренированных групп населения, получающих BRJ, было обнаружено значительное снижение расхода кислорода на начальных этапах упражнений [8, 9]. Было показано, что затраты кислорода во время ходьбы снижаются примерно на 12% после приема BRJ [8]. Добавка BRJ показала снижение расхода кислорода на 20% во время езды на велосипеде средней интенсивности у рекреационно тренированных мужчин [10]. Это снижение расхода кислорода подразумевает повышение эффективности упражнений от легкого до умеренного уровня, что, в свою очередь, повышает толерантность к физическим нагрузкам. При высокоинтенсивных упражнениях время до отказа увеличилось на 15% после приема BRJ, что также свидетельствует об увеличении толерантности к физической нагрузке [8].

Добавки BRJ в клинической популяции также показали улучшение толерантности к физическим нагрузкам. У пациентов с сердечной недостаточностью и сохраненной фракцией выброса субмаксимальные упражнения на выносливость улучшились на 24% после приема BRJ по сравнению с плацебо (BRJ 449 ± 180 секунд; плацебо 363 ± 125 секунд) [3]. У пациентов с ХОБЛ дистанция ходьбы увеличилась на 11%, а время до утомления от физической нагрузки увеличилось на 6% [11]. У пациентов с ЗПА добавка BRJ показала увеличение на 18% (32 секунды) начала боли при перемежающейся хромоте и увеличение пикового времени ходьбы на 17% (65 секунд) по сравнению с плацебо [5]. Эти результаты у пациентов с ЗПА показывают существенный острый ответ на добавку BRJ (потребление ~ 2 часа) во время нагрузочного теста.

В различных группах населения добавки BRJ показали снижение артериального давления, улучшение кровотока, увеличение оксигенации мышечной ткани, безопасное поддержание температуры тела и повышение толерантности к физическим нагрузкам. Эффекты BRJ, особенно у пациентов с ЗПА, показали снижение артериального давления, увеличение времени до начала хромоты и толерантность к физической нагрузке, но не показали значительного влияния на функцию эндотелия. Изучение зависимости доза-реакция необходимо для определения реакции на BRJ (функция эндотелия, функция ног и способность кровеносных сосудов переносить кислород) у пациентов с ЗПА. В этом исследовании более высокая доза нитратов (280 мл, 16,8 ммоль нитратов) будут рассмотрены [12]. Добавка BRJ показала снижение артериального давления, увеличение оксигенации мышечной ткани, кровотока и терморегуляторной реакции. Все эти механизмы способствуют улучшению общей сердечно-сосудистой функции. Если эти результаты будут наблюдаться во время этого исследования, пациенты с ЗПА могут испытывать меньше болей при перемежающейся хромоте, а также лучшую переносимость ежедневных физических нагрузок и упражнений.