Kosttillskott av nitrat och termoreglering

Bakgrund och motivering Den stora majoriteten av forskningen som involverar kosttillskott av nitrat, nämligen rödbetsjuice, har framför allt utförts på prover av friska populationer. Ett fåtal kliniska populationer har studerats, inklusive hjärtsvikt med bevarad ejektionsfraktion, kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL) och perifer artärsjukdom (PAD). I olika populationer har rödbetsjuice (BRJ) visat sig minska det totala blodtrycket, öka blodflödet, öka muskelvävnadens syresättning, förbättra kroppstemperaturregleringen och öka träningstoleransen samtidigt som den minskar syrekostnaden för träning.

Blodtrycks-BRJ-tillskott har visat sig ha en omedelbar effekt på att sänka blodtrycket, med de mest betydande sänkningarna registrerade inom cirka 2,5-3 timmar efter intag av kosttillskott [1, 2]. Systoliskt, diastoliskt och medelartärt blodtryck visade minskningar på 10,4±3 mmHg, 8,1±2,1 mmHg respektive 8,0±2,1 mmHg hos friska frivilliga [2]. Under träning hos friska individer förblev det systoliska blodtrycket lägre under varierande träningsintensiteter [1]. Blodtrycket sänktes också vid hjärtsvikt hos patienter med bevarad ejektionsfraktion. Efter en akut dos av BRJ minskade det systoliska blodtrycket i vila signifikant jämfört med placebotillstånd (BRJ 127 ± 14 mmHg; placebo134 ± 14 mmHg) [3]. En lätt minskning av systoliskt blodtryck under träning kan vara fördelaktigt för PAD-patienter. Hypertoni, eller högt blodtryck, är en stor riskfaktor för utveckling av PAD [4]. Sänkning av det totala blodtrycket och något sänkande systoliskt blodtryck som svar på lätt aktivitet skulle resultera i en minskning av onödig stress på det kardiovaskulära systemet i vila och under träning.

I en studie som involverade PAD-patienter där 7 av de 8 deltagarna klassificerades som antingen hypertensiva eller prehypertensiva, orsakade BRJ-konsumtion en signifikant minskning av diastoliskt blodtryck under vila som bibehölls under träningstestning [5]. Studien drar slutsatsen att deras data tyder på att BRJ-tillskott sänker blodtrycket hos PAD-patienter och denna effekt bibehålls under hela träningen [5].

Syretillförsel och syresättning av muskelvävnad Syrebehovet hos arbetande muskler ökar när aktivitetsnivån ökar effektiviteten i syretillförseln och syreutnyttjandet är avgörande för muskelfunktionen, såväl som en nödvändig ökning av blodflödet. Detta är särskilt viktigt hos PAD-patienter; ökad syresättning till områden med skelettmuskelischemi kan öka den fysiska funktionen. Genom att använda nära-infraröd spektroskopi kan muskelvävnadens syresättning undersökas. Under cykling hos friska män som kompletterade med BRJ var koncentrationerna av höger vastus lateralis muskel oxyhemoglobin högre än placebotillståndet [6]. Medan de cyklade med måttlig intensitet, hade de manliga cyklisterna en 13% minskning av deoxihemoglobinkoncentrationsamplituden efter tillskott, vilket indikerade en minskning av fraktionerad syreextraktion i höger vastus lateralis muskel [6]. Dessa resultat tyder på att BRJ-tillskott kan främja en bättre balans mellan lokaliserad syretillförsel och användning som ett index för muskelfraktionerad syreextraktion [6]. Totalt sett har BRJ-tillskott visat sig öka syresättningen av arbetande muskelvävnad under träning.

Hos PAD-patienter övervakades syresättningen av gastrocnemius med de värsta PAD-symtomen under ett gångkardiopulmonellt träningstest. Försökspersoner visade en 48% minskning av deoxihemoglobinkoncentrationsamplituden efter BRJ-tillskott, vilket indikerade att fraktionerad syreextraktion reducerades [5]. Under träningsprotokollet reducerades deoxihemoglobinamplitudmåtten för BRJ-tillskottsgruppen vid 100 och 200 sekunder in i träningen med 44 % respektive 53 % [5]. Detta svar antyder att BRJ-tillskott hos PAD-patienter förbättrar balansen mellan lokal syretillförsel och utnyttjande som ett index för muskelfraktionerad syresättningsextraktion av den arbetande muskeln. Ökad syresättning till områden med skelettmuskelischemi hos PAD-patienter kan öka den fysiska funktionen, men för att detta ska bli så effektivt som möjligt måste ett dos-responssamband fastställas.

Blodflöde och termoregulatorisk respons Ökad aktivitet och syrebehov hos arbetande skelettmuskler kräver ökat blodflöde. Hos PAD-patienter blir det svårt att öka blodflödet till arbetande muskler på grund av aterosklerotiska ocklusioner i de nedre extremiteternas artärer. Forskning i friska populationer visade signifikanta ökningar i underarmens blodflöde under handgreppsträning under hypoxiska tillstånd efter en akut dos av BRJ jämfört med placebo (BRJ 373 ± 38 ml/min; placebo 343 ± 32 ml/min).

Kväveoxid signalerar att glatt muskulatur i blodkärlen (endotelet) slappnar av, vilket i sin tur ökar blodflödet till det lokala området för vasodilatation. Hos friska populationer ökar kosttillskott av nitrat vasodilatation nära hudens yta [7]. Denna ökning av kärlvidgande kapacitet och blodflöde skulle skapa en starkare temperaturgradient i nivå med huden, vilket skulle underlätta effektivare värmeväxling när blod kyls i nivå med huden (avdunstning av svett, ledande och konvektiv kylning), vilket orsakar minskad belastning på kroppen.

Hos PAD-patienter visade nitritrelaterad kväveoxidsignalering öka det perifera blodflödet till hypoxisk vävnad, vilket stöds av en minskning av gastrocnemius-deoxygenering och en minskning av blodtrycket [5]. Under brachial artärflödesmedierad dilatation ändrades dock toppdilatationen inte signifikant (BRJ 42,6 ± 10,6 sekunder; placebo 41,0 ± 10,39 sekunder), vilket antydde att endotelproduktionen av kväveoxid inte förändrades [5]. Det oföränderliga vasodilatatoriska svaret beror sannolikt på att studien inte undersökte ett BRJ-dos-responssamband och dess effekter på vasodilatation.

Träningstolerans och syrekostnad BRJ-tillskott har visat sig minska syrekostnaden vid lågintensiv och måttlig intensitet träning. Hos tränade populationer som kompletterar med BRJ har signifikanta minskningar av syrekostnaden under träningens början upptäckts [8, 9]. Syrekostnaden under promenader visades minska med cirka 12% efter BRJ-tillskott [8]. BRJ-tillskott visade en 20% minskning av syrekostnaden under cykling med måttlig intensitet hos rekreationstränade män [10]. Denna minskning av syrekostnaden innebär en ökning av träningseffektiviteten vid lätt till måttlig träning, vilket i sin tur ökar träningstoleransen. Vid högintensiv träning ökade tiden till träningsmisslyckande med 15 % efter BRJ-tillskott, vilket också tyder på en ökad träningstolerans [8].

BRJ-tillskott i kliniska populationer har också visat sig förbättra träningstoleransen. Vid hjärtsvikt med patienter med bevarad ejektionsfraktion förbättrades submaximal uthållighetsträning med 24 % efter BRJ-tillskott jämfört med placebotillstånd (BRJ 449 ± 180 sekunder; placebo 363 ± 125 sekunder) [3]. Hos patienter med KOL ökade gångavståndet med 11 % och tiden till träningströtthet ökade med 6 % [11]. Hos PAD-patienter visade BRJ-tillskott en 18% (32 sekunder) ökning till debut av claudicatio-smärta och en 17% (65 sekunder) ökning av toppgångtiden jämfört med placebotillstånd [5]. Dessa resultat hos PAD-patienter visar ett betydande akut svar på BRJ-tillskott (~2 timmars konsumtion) under träningstestning.

I olika populationer har BRJ-tillskott visat sig sänka blodtrycket, förbättra blodflödet, öka muskelvävnadens syresättning, säkert upprätthålla kärntemperaturen och öka träningstoleransen. Effekterna av BRJ specifikt hos PAD-patienter visade sänkningar av blodtrycket, ökningar i tid till claudicatio debut och träningstolerans, men visade ingen signifikant effekt på endotelfunktionen. Att undersöka ett dos-responssamband är nödvändigt för att bestämma svaren på BRJ-tillskott (endotelfunktion, benfunktion och syrebärande förmåga i blodkärlen) hos PAD-patienter. I denna studie, en högre dos nitrat (280 ml, 16,8 mmol nitrater) kommer att undersökas [12]. BRJ-tillskott har visat sänkningar av blodtryck, ökad muskelvävnadssyresättning, blodflöde och termoregulatorisk respons. Dessa mekanismer bidrar alla till att förbättra den totala kardiovaskulära funktionen. Om dessa resultat observeras under denna studie kan PAD-patienter uppleva mindre claudicatio-smärta samt bättre tolerans mot dagliga fysiska aktiviteter och träning.