骑自行车者补充急性硝酸盐

最近对人体的研究表明，增加一氧化氮 (NO) 的生物利用度可能会引起超出众所周知的血液动力学效应的生理变化（Dejam、Hunter 等人 2004 年；Webb、Patel 等人 2008 年）。 NO 在调节血流、肌肉收缩力、肌细胞分化、葡萄糖和钙稳态方面起着关键作用（Dejam、Hunter 等人，2004 年）。 在人体内，半衰期为 6-7 小时 (h) 的外源性硝酸盐 (NO3-) (Lundberg, Weitzberg et al. 2008) 被唾液中的兼性厌氧菌还原为具有生物活性的亚硝酸盐 (NO2-)并通过各种途径进一步转化为 NO（Duncan、Dougall 等人，1995 年；Zhang、Naughton 等人，1998 年）。 几个小组（Larsen、Weitzberg 等人 2007 年；Bailey、Fulford 等人 2009 年；Bailey、Winyard 等人 2010 年；Larsen、Weitzberg 等人 2010 年；Vanhatalo、Bailey 等人 2010 年；Lansley、Winyard 等人 2011 年) 调查了饮食中硝酸盐的供应是否会影响人体运动期间的代谢或循环参数。 在未受过训练的次最大量自行车运动期间，经口摄入硝酸钠 (0.1 mmol•kg-1•d-1) 2-3 天 (d) 可显着降低肺部摄氧量 (VO2)（Larsen、Weitzberg 等人） . 2010) 和训练有素的人 (Larsen, Weitzberg et al. 2007)。 由于大多数国家/地区都对硝酸钠的使用进行了管制，因此研究人员开始研究摄入富含硝酸盐的食物（例如甜菜根汁）对运动生理反应的影响（Bailey、Fulford 等人，2009 年；Bailey、Winyard 等人） al. 2010；Vanhatalo、Bailey 等人 2010；Lansley、Winyard 等人 2011）。

Jones 及其同事最近的研究表明，每天摄入 0.5 升甜菜根汁，持续 6 天，可以减少次极量运动期间的肺氧摄取（Bailey、Fulford 等人，2009 年；Vanhatalo、Bailey 等人，2010 年；Lansley、Winyard 等人，2010 年）。 2011) 并降低肌肉力量产生的 ATP 成本，表明收缩效率提高 (Bailey, Winyard et al. 2010)。 这种运动效率的提高在摄入单次 0.5 L 甜菜根推注后非常明显（2.5 小时），并在继续补充后持续 15 天（Vanhatalo、Bailey 等人，2010 年）。 虽然甜菜根中的活性成分被认为是硝酸盐，但甜菜根中富含其他几种具有潜在代谢活性的化合物（例如 多酚）。 为了确认甜菜根汁所提出的心血管和生理益处是否仅归因于其高 NO3- 含量，Jones 及其同事测试了甜菜根汁与去除硝酸盐的甜菜根汁。 他们验证了之前的发现（Bailey、Fulford 等人，2009 年），证明与去除硝酸盐的甜菜根汁相比，连续 6 天摄入 0.5 升甜菜根汁后，次极量运动的 O2 成本降低（Lansley、Winyard 等人，2011 年） .

根据提议的代谢效率改进，有人建议补充硝酸盐 (0.5 L•d-1; ~5.1-11.2 mmol NO3- •d-1) 可能会增加运动耐力或疲劳时间（Bailey, Fulford et al. 2009; Bailey, Winyard et al. 2010; Vanhatalo, Bailey et al. 2010; Lansley,温亚德等人，2011 年）。 后者表明摄入无机硝酸盐可能是一种强大的增效剂。 我们最近使用一项更实用的、基于性能的研究测试了硝酸盐的潜在增效特性，该研究模拟了训练有素的受试者群体的体育比赛（Cermak、Gibala 等人，2011 年）。 我们证明，在以浓缩甜菜根汁（140 mL•d-1；~4 mmol NO3- •d-1）形式补充 6 天硝酸盐后，次极量运动和 10 公里计时赛表现期间的平均摄氧量较低在训练有素的自行车手中得到改善（Cermak、Gibala 等人，2011 年）。 然而，引起这些性能影响所需的硝酸盐补充剂的最小剂量和持续时间在很大程度上仍然未知。 虽然力竭时间不是一个非常实用的性能测量，但仅在膳食硝酸盐补充剂（0.5 L•d-1；~6.2 mmol•d-1 NO3-）4 天后观察到此类性能测试的改善。 此外，即使是单剂量的硝酸盐（约 5.2 毫摩尔 NO3-）已被证明可以降低摄入 0.5 升甜菜根汁后 2.5 小时测得的平均摄氧量值（Vanhatalo、Bailey 等人，2010 年）。 目前尚不清楚在较短的补充期后是否也会观察到计时性能的类似改善。 因此，本研究旨在调查在运动开始前 3 小时摄入单剂量的膳食硝酸盐（140 mL；~8 mmol NO3-）是否会提高训练有素的自行车手的计时赛表现。

此外，摄入无机硝酸盐（甜菜根汁）也被证明可以缩短外周动脉疾病患者行走时出现跛行疼痛的时间（Kenjale、Ham 等人，2011 年），并降低心血管疾病风险患者的血浆甘油三酯水平（Zand， Lanza 等人，2011 年），为摄入无机硝酸盐改善血管舒张/灌注提供了证据。 大量摄入硝酸盐是否也会影响少量进餐后的营养灌注仍然未知。 因此，在次要目标中，我们想要研究硝酸盐补充剂和随后的膳食摄入后血浆代谢物反应以及硝酸盐和亚硝酸盐浓度。

1. 目标 主要目标是确定与去除硝酸盐的安慰剂（140 mL ; ~0.0047 毫摩尔 NO3-)。 次要目标是测量摄入硝酸盐和膳食后的血液样本，以评估硝酸盐、亚硝酸盐、葡萄糖、胰岛素、乳酸盐和游离脂肪酸浓度的任何变化。 在这个次要目标中，我们最感兴趣的是确定与安慰剂相比，在 1) 膳食摄入和 2) 运动后立即恢复期之后，硝酸盐补充剂是否会改变血液代谢物（葡萄糖、胰岛素、乳酸、游离脂肪酸）。 我们将检验这样一个假设，即与不含硝酸盐的安慰剂相比，在运动前 3 小时摄入单剂量（140 毫升；~8 毫摩尔 NO3-）膳食硝酸盐补充剂（甜菜根汁）将改善训练有素的自行车手的计时赛表现。
2. 研究设安慰剂（去除硝酸盐的甜菜根汁）。 对于这两项实验性试验，受试者将在 8 点向实验室报告将血液导管插入肘前静脉。 然后将要求受试者饮用 140 mL 浓缩硝酸盐甜菜根汁或浓缩去除硝酸盐的甜菜根汁（安慰剂）。 饮用饮料后，将向受试者提供标准化早餐，然后在实验室中休息 2.5 小时，然后称重并配备心率监测器以开始计时（摄入治疗后 3 小时）饮料）。 将在 0 分钟（摄入饮料前）、30、60、90、120、150、180 分钟（计时开始）抽取血样。 将在计时赛后和计时赛后 30 分钟后立即抽取两份血样（图 1）。 根据之前对进餐或口服葡萄糖负荷后血液代谢物的研究（van Dijk、Manders 等人，2011 年）和硝酸盐/亚硝酸盐浓度（Webb、Patel 等人，2008 年），每 30 分钟进行一次采样。 最后两个血样将在计时赛后立即进行，并在恢复期 30 分钟后进行，以评估运动和短期恢复期间代谢物和硝酸盐/亚硝酸盐浓度的任何变化。

为了评估计时赛的表现，将指示受试者在尽可能短的时间内完成一定数量的工作。 要执行的总工作将根据 Jeukendrup、Saris、Brouns 和 Kester 的方程式（Jeukendrup、Saris 等人，1996 年）计算，该方程式由我们的实验室改编（Beelen、Berghuis 等人，2009 年）：

总工作量 = 0.60 • Wmax • 3,600

其中 Wmax 是在访问 1 期间确定的最大工作负载容量，3,600 是以秒为单位的持续时间（相当于 1 小时）。 测力计将设置为线性模式，以便在访问 1 期间确定受试者以其首选节奏循环时获得 60% Wmax。 测力计将连接到计算机，计算机将计算并显示执行的总工作量。 在计时赛期间，受试者不会收到任何口头或生理反馈。 受试者将收到的唯一信息是已完成工作的绝对数量以及已完成工作相对于需要完成的设定工作量的百分比。 风扇将放置在每位参与者身后 1 米处，以在试验期间提供冷却和空气流通。 心率（极地，芬兰）将在整个测试过程中连续记录。 这种类型的时间试验之前已经在我们的实验室中得到验证和使用（Beelen、Berghuis 等人，2009 年），有关验证研究的概述，请参见（Currell 和 Jeukendrup 2008）。 类似试验中的变异系数示例为 1.1（Palmer、Dennis 等人，1996 年）、0.7（Smith、Davison 等人，2001 年）和 0.9（Laursen、Shing 等人，2003 年）。 在访问 1 和 2 期间将随意提供水。但是，将测量访问 2（熟悉试验）期间消耗的水并重复访问 3 和 4（运动试验）。