Akut nitrattillskott hos cyklister

Nyligen arbete på människor tyder på att ökad biotillgänglighet av kväveoxid (NO) kan inducera fysiologiska förändringar utöver de välkända hemodynamiska effekterna (Dejam, Hunter et al. 2004; Webb, Patel et al. 2008). NO spelar en nyckelroll i regleringen av blodflödet, muskelkontraktilitet, myocytdifferentiering, glukos- och kalciumhomeostas (Dejam, Hunter et al. 2004). Inom människokroppen reduceras exogent nitrat (NO3-) som har en halveringstid på 6-7 timmar (h) (Lundberg, Weitzberg et al. 2008) till bioaktivt nitrit (NO2-) av fakultativa anaeroba bakterier i saliven och vidare till NO via olika vägar (Duncan, Dougall et al. 1995; Zhang, Naughton et al. 1998). Flera 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. 201 ) har undersökt huruvida kostnitratförsörjning påverkar metabola eller cirkulationsparametrar under träning in vivo hos människor. Oralt intag av natriumnitrat (0,1 mmol•kg-1•d-1) under 2-3 dagar (d) har visat sig signifikant minska pulmonellt syreupptag (VO2) under submaximal cykelträning hos båda otränade (Larsen, Weitzberg et al. . 2010) och utbildade män (Larsen, Weitzberg et al. 2007). Eftersom användningen av natriumnitrat är reglerad i de flesta länder har forskare börjat undersöka effekten av att inta nitratrika livsmedel, såsom rödbetsjuice, på det fysiologiska svaret på träning (Bailey, Fulford et al. 2009; Bailey, Winyard et al. al. 2010; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011).

Nyligen utförda arbeten av Jones och kollegor har visat att intag av 0,5 L rödbetsjuice per dag i 6 dagar minskar pulmonellt syreupptag under submaximal träning (Bailey, Fulford et al. 2009; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011) och sänker ATP-kostnaden för muskelkraftproduktion vilket tyder på en förbättrad kontraktil effektivitet (Bailey, Winyard et al. 2010). Denna förbättring av träningseffektiviteten var uppenbar akut (2,5 timmar) efter intag av en enda 0,5 L bolus rödbetor och kvarstod i 15 dagar när tillskottet fortsatte (Vanhatalo, Bailey et al. 2010). Även om den aktiva ingrediensen i rödbetor har antagits vara nitrat, är rödbetor rik på flera andra potentiellt metaboliskt aktiva föreningar (t. polyfenoler). För att bekräfta om de föreslagna kardiovaskulära och fysiologiska fördelarna med rödbetsjuice enbart beror på dess höga NO3-innehåll, testade Jones och kollegor rödbetsjuice mot nitratfattig rödbetsjuice. De verifierade sina tidigare fynd (Bailey, Fulford et al. 2009) genom att visa en sänkt O2-kostnad för submaximal träning efter intag av 0,5 L rödbetsjuice i 6 dagar jämfört med den nitratfattiga juicen (Lansley, Winyard et al. 2011). .

Från de föreslagna förbättringarna av metabolisk effektivitet har det föreslagits att nitrattillskott (0,5 L•d-1; ~5,1-11,2 mmol NO3- •d-1) kan öka träningstoleransen eller tiden till trötthet när träning utförs vid högre arbetsbelastning (Bailey, Fulford et al. 2009; Bailey, Winyard et al. 2010; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley, Winyard et al. 2011). Det senare tyder på att intag av oorganiskt nitrat kan fungera som ett starkt ergogent hjälpmedel. Vi testade nyligen nitrats potentiella ergogena egenskaper med hjälp av en mer praktisk, prestationsbaserad studie som simulerade atletisk tävling i en tränad patientpopulation (Cermak, Gibala et al. 2011). Vi visade att efter 6 dagars kosttillskott av nitrat i form av koncentrerad rödbetsjuice (140 mL•d-1; ~4 mmol NO3- •d-1), var genomsnittlig VO2 lägre under submaximal träning och 10 km tidsprovsprestation förbättrats hos tränade cyklister (Cermak, Gibala et al. 2011). Den minimala dosen och varaktigheten av nitrattillskott som behövs för att framkalla dessa prestationseffekter är dock i stort sett okänd. Även om tiden till utmattning inte är en särskilt praktisk prestationsmätning, har förbättringar i sådana prestationstester observerats efter endast 4 dagars nitrattillskott (0,5 L•d-1; ~6,2 mmol•d-1 NO3-). Dessutom har även en enstaka dos nitrat (~5,2 mmol NO3-) visat sig sänka VO2-medelvärdena uppmätt 2,5 timmar efter att ha intagit 0,5 L rödbetsjuice (Vanhatalo, Bailey et al. 2010). Huruvida en liknande förbättring av tidstestprestandan också skulle observeras efter en kortare tillskottsperiod är för närvarande okänt. Därför syftar den här studien till att undersöka om en enstaka dos av dietnitrat (140 mL; ~8 mmol NO3-) som intas 3 timmar före träningsstart kommer att förbättra prestanda i tidprov hos tränade cyklister.

Dessutom har intag av oorganiskt nitrat (rödbetsjuice) också visat sig förbättra tiden till claudicatio-smärta när man går hos patienter med perifer artärsjukdom (Kenjale, Ham et al. 2011) och lägre plasmatriglycerider hos patienter med risk för hjärt-kärlsjukdom (Zand, Lanza et al. 2011), ger bevis för intag av oorganiskt nitrat för att förbättra vasodilatation/perfusion. Huruvida ett bolusintag av nitrat också skulle påverka perfusionen av näringsämnen efter intag av en liten måltid är fortfarande okänt. Därför vill vi, i ett sekundärt syfte, undersöka plasmametabolitresponsen utöver nitrat- och nitritkoncentrationer efter nitrattillskottet och efterföljande måltidsintag.

1. MÅL Huvudsyftet kommer att vara att identifiera huruvida ett bolusintag (140 ml) av dietnitrat (~8 mmol NO3-) i form av koncentrerad rödbetsjuice kommer att akut öka prestandan vid tidsförsök jämfört med en nitratfattig placebo (140 ml) -0,0047 mmol NO3-). Ett sekundärt mål kommer att vara att mäta blodprover efter nitrat- och måltidsintag för att bedöma eventuella förändringar i koncentrationen av nitrat, nitrit, glukos, insulin, laktat och fria fettsyror. I detta sekundära mål är vi mest intresserade av att avgöra om nitrattillskott förändrar blodmetaboliter (glukos, insulin, laktat, fria fettsyror) efter 1) måltidsintag och 2) omedelbar återhämtningsperiod efter träning i jämförelse med placebo. Vi kommer att testa hypotesen att en enstaka dos (140 ml; ~8 mmol NO3-) av kosttillskott av nitrat (rödbetsjuice) som intas 3 timmar före träning kommer att förbättra prestandan i tidprov hos tränade cyklister jämfört med den nitratfattiga placeboen.
2. STUDIEDESIGN (Protokoll) Efter bedömning av aerob kapacitet (stegvis träningscykeltest till utmattning) och bekanthetstestning kommer försökspersoner att randomiseras på ett dubbelblindt sätt till behandlingsordningen för ett bolusintag av nitrat (rödbetsjuice) och placebo (nitratfattig rödbetsjuice). För de två experimentella försöken kommer försökspersonerna att rapportera till laboratoriet kl. 8.00 för införande av blodkatetern i en antecubital ven. Försökspersonerna kommer sedan att uppmanas att konsumera 140 ml av antingen koncentrerad rödbetsjuicenitrat eller koncentrerad nitratfattig rödbetsjuice (placebo). Efter intag av drycken kommer försökspersonerna att få en standardiserad frukost och vila sedan i labbet i 2,5 timmar innan de vägs och förses med en pulsmätare för början av tidstestet (3 timmar efter intag av behandlingen) dryck). Blodprov kommer att tas vid tidpunkten 0 min (före intag av dryck), 30, 60, 90, 120, 150, 180 min (start av tidstest). Ytterligare två blodprover kommer att tas omedelbart efter och 30 minuter efter tidstestet (Figur 1). Provtagning kommer att ske var 30:e minut baserat på tidigare forskning som undersöker blodmetaboliter efter måltidsintag eller en oral glukosbelastning (van Dijk, Manders et al. 2011) och nitrat/nitritkoncentrationer (Webb, Patel et al. 2008). De två sista blodproverna kommer att tas omedelbart efter tidstestet och 30 minuter in i återhämtningsperioden för att bedöma eventuella förändringar i metaboliter och nitrat/nitritkoncentrationer från träningen och under den kortsiktiga återhämtningsperioden.

För att bedöma prestationsförmågan med tidstest kommer försökspersonerna att instrueras att utföra en viss mängd arbete på kortast möjliga tid. Det totala arbetet som ska utföras kommer att beräknas enligt ekvationen för Jeukendrup, Saris, Brouns och Kester (Jeukendrup, Saris et al. 1996), anpassad av vårt labb (Beelen, Berghuis et al. 2009):

Total arbetsmängd = 0,60 • Wmax • 3 600

där Wmax är den maximala arbetsbelastningskapaciteten bestämd under besök 1 och 3 600 är varaktigheten i sekunder (motsvarande 1 timme). Ergometern kommer att ställas in i linjärt läge för att erhålla 60 % Wmax när försökspersonerna cyklar med sin föredragna kadens fastställd under besök 1. Ergometern kommer att kopplas till en dator som beräknar och visar den totala mängden utfört arbete. Försökspersoner kommer inte att få någon verbal eller fysiologisk feedback under tidstestet. Den enda information som försökspersonerna kommer att få är den absoluta mängden utfört arbete och procentandelen av det totala utförda arbetet i förhållande till den fastställda mängden arbete som måste slutföras. En fläkt kommer att placeras 1 meter bakom varje deltagare för att ge kyla och luftcirkulation under försöken. Pulsen (Polar, Finland) kommer att registreras kontinuerligt under hela testet. Denna typ av tidsförsök har validerats och använts tidigare i vårt labb (Beelen, Berghuis et al. 2009), för en översikt av valideringsstudier se (Currell och Jeukendrup 2008). Exempel på variationskoefficienter i liknande försök är 1,1 (Palmer, Dennis et al. 1996), 0.7 (Smith, Davison et al. 2001) och 0.9 (Laursen, Shing et al. 2003). Vatten kommer att tillhandahållas ad libitum under besök 1 och 2. Däremot kommer vattnet som förbrukas under besök 2 (förtroendeförsök) att mätas och upprepas för besök 3 och 4 (träningsförsök).