Kako povećati dušikov oksid u tijelu. Dušikov oksid je ključ zdravlja kardiovaskularnog sustava i mozga

Doktor bioloških znanosti Y. PETRENKO.

Bezbojni plin - dušikov oksid - oduvijek se smatrao štetnim za ljudski organizam. Inženjeri razvijaju naprednije motore s unutarnjim izgaranjem koji u manjoj mjeri zagađuju atmosferu dušikovim oksidom, te dizajniraju sustave za regeneraciju dušikovog oksida u druge tvari. Ali krajem prošlog stoljeća znanstvenici su neočekivano otkrili da je dušikov oksid prisutan u bilo kojem živom organizmu u prilično velikim koncentracijama. I ne samo da je prisutan, već kontrolira najvažnije fiziološke procese.

Profesor Anatolij Fedorovič Vanin, koji je prvi otkrio radikale dušikovog oksida u živim stanicama, razgovara s nobelovcem Robertom Forschgottom, koji je prvi opisao fenomen izazvan djelovanjem dušikovog oksida. Moskva, 1989.

Elektronska formula dušikovog oksida (NO).

Znanost i život // Ilustracije

Shema fizioloških učinaka dušikovog oksida na vaskularni tonus.

Dušikov oksid (kemijski naziv - dušikov oksid) nova je "zvijezda vodilja" u medicini koja naznačuje smjer potrage za lijekovima protiv mnogih bolesti. Upravo to sada misli većina istraživača.

Lavinovit rast broja publikacija o ulozi dušikovog oksida u biološkim objektima potaknuo je Američku udrugu za napredak znanosti i autoritativni znanstveni časopis Science da 1992. godine dušikov oksid proglase molekulom godine.

Što diktira ovo sve veće znanstveno zanimanje za dušikov oksid?

Pokazalo se da dušikov oksid kontrolira unutarstanične i međustanične procese u živoj stanici. Mnoge bolesti - hipertenzija, ishemija miokarda, tromboza, rak - uzrokovane su poremećajem fizioloških procesa koji su regulirani dušikovim oksidom. Zbog toga je dušikov oksid od velikog interesa za biologe i liječnike raznih specijalnosti.

Neurofiziolozi i neurokemičari zainteresirani su za dušikov oksid zbog činjenice da kontrolira najvažnije procese koji se odvijaju u živčanom sustavu. Viša živčana aktivnost osobe uvelike je posljedica prijelaza impulsa iz jedne živčane stanice (neurona) u drugu - takozvani sinaptički prijenos. Pokušamo li ukratko opisati taj proces, možemo reći da se prilikom prolaska živčanog impulsa s kraja jednog neurona “oslobađa” molekula signalne tvari – neurotransmitera (primjerice acetilkolina, glutamata), koja “hvata” poseban protein (receptor) na membrani živčanog završetka drugog neurona. Tada složeni lanac biokemijskih i elektrokemijskih reakcija osigurava prolazak živčanog impulsa kroz ovaj neuron. Kada signal dođe do živčanog završetka, iz njega se ponovno oslobađa molekula neurotransmitera i tako dalje. Pokazalo se da dušikov oksid aktivira proces otpuštanja neurotransmitera iz živčanih završetaka tijekom sinaptičkog prijenosa. Štoviše, sama molekula dušikovog oksida može igrati ulogu neurotransmitera, odnosno izravno prenositi signal od jedne do druge živčane stanice. Nije iznenađujuće da je dušikov oksid prisutan u svim dijelovima ljudskog mozga: hipotalamusu, srednjem mozgu, korteksu, hipokampusu, produženoj moždini itd.

Dakle, u mentalnoj aktivnosti, dušikov oksid je i izravni sudionik i neizravni regulator. Što se tiče tjelesnog postojanja, njegova uloga ovdje nije ništa manja.

Kardiolozi i stručnjaci koji proučavaju krvožilni sustav zainteresirani su za dušikov oksid jer regulira opuštanje glatkih mišića krvnih žila i sintezu takozvanih “proteina toplinskog šoka” koji “štite” krvne žile tijekom koronarne bolesti srca.

Hematolozi su zainteresirani za dušikov oksid zbog činjenice da inhibira agregaciju trombocita (sljepljivanje), utječe na prijenos kisika crvenim krvnim stanicama, kao i na reakcije koje uključuju kemijski aktivne molekule (slobodne radikale) u krvi.

Imunolozi su zainteresirani za dušikov oksid jer je aktivacija stanica uključenih u imunološki odgovor - makrofaga i neutrofila - popraćena otpuštanjem dušikovog oksida iz tih stanica.

Onkolozi pokazuju sve veći interes za dušikov oksid zbog sumnje da je uključen u razvoj malignih tumora.

Fiziolozi koji se bave regulacijom metabolizma vode i soli u tijelu i nefrolozi zainteresirani su za dušikov monoksid iz razloga što regulira bubrežni protok krvi i metabolizam soli u bubrežnim tubulima.

Čak je i intimni život nemoguć bez dušikovog oksida - njegovo oslobađanje potiče erekciju.

Ali to nije sve. Posljednjih godina protok informacija o učinku dušikovog oksida na funkcioniranje genoma eksponencijalno raste.

Čovjekova sudbina određena je njegovim ponašanjem i karakterom, na koje pak utječe stanje njegove duše i tijela. To znači da je ljudska sudbina na neki način povezana s dušikovim oksidom.

Što je molekula dušikovog oksida?

Poznato je da kada u elektroničkoj obitelji neke molekule postoji elektron bez svog para, odnosno nema partnera za njega, cijela obitelj doživljava tjeskobu i pokazuje povećanu agresivnost prema drugim spojevima, pokušavajući nekoga pronaći i oduzeti. tuđi elektron koji nedostaje. Spojevi koji imaju nespareni elektron nazivaju se radikali. Radikali su obično nestabilni i pojavljuju se u srednjim fazama kemijskih reakcija.

Dušikov oksid, zbog prisutnosti nesparenog elektrona u svojoj elektronskoj strukturi, pripada kategoriji radikala i stoga, kao i svi radikali, nastoji “pronaći” nedostajući elektron kako bi stvorio novi elektronski par. Kada se to može učiniti, nastaje molekula NO _ - nitroksidni anion. Češće nego ne, nije moguće dobiti elektron koji nedostaje oduzimanjem od druge molekule bez "rata". Kao rezultat toga, dolazi do raznih reakcijskih procesa, tijekom kojih dušikov oksid može doživjeti različite transformacije.

Dušikov oksid ne treba brkati s dušikovim oksidom (njegova kemijska formula je N 2 O), također bezbojnim plinom slatkastog okusa čije kratkotrajno udisanje izaziva znakove histerije, a veće količine djeluju uzbudljivo na živčani sustav. , uzrokujući stanje slično opijenosti. Zbog toga se dušikov oksid naziva "plin smijeh". Dugotrajno udisanje "plina za smijevanje" dovodi do otupljenja osjetljivosti na bol i gubitka svijesti, zbog čega se ponekad koristi za anesteziju u smjesi s kisikom (80% N 2 o + 20% O 2).

Sam dušikov oksid ne uzrokuje takve učinke. Ali dušikov oksid koji ulazi u određene dijelove mozga tamo se kemijski uništava i stvara dušikov oksid, čije djelovanje na živčane stanice određuje učinke uzrokovane udisanjem dušikovog oksida. Alkohol također utječe neizravno na moždane stanice preko dušikovog oksida.

Za razvoj problema dušikovog oksida u biologiji i medicini brojni su znanstvenici 1998. godine dobili Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu. Točan tekst glasi: "Nobelova nagrada za fiziologiju ili medicinu dodijeljena je za otkriće uloge dušikovog oksida kao signalne molekule u kardiovaskularnom sustavu." Američki znanstvenici Robert Forschgott, Ferid Murad i Louis Ignarro postali su nobelovci.

Sve je počelo s otkrićem čije je rezultate objavio Robert Forschgott 1955. godine. Znanstvenik je, provodeći fiziološke eksperimente s krvnim žilama, otkrio opuštajući učinak svjetla na aortu zeca. Ovo misteriozno ponašanje aorte kao odgovor na djelovanje svjetlosti kasnije je postalo predmetom velike pozornosti njega i drugih istraživača. Može se smatrati da je to bilo svojevrsno polazište nove grane biološke znanosti.

Sljedeći korak u našoj zemlji napravio je čovjek koji je došao do otkrića koje je postalo prekretnica u razumijevanju uloge dušikovog oksida u biologiji i medicini. Riječ je o profesoru, doktoru bioloških znanosti Anatoliju Fedoroviču Vaninu, voditelju laboratorija Instituta za kemijsku fiziku Ruske akademije znanosti.

Godine 1965. časopis Biophysics objavio je njegov kratki, ali kako se kasnije pokazalo izuzetno važan članak pod naslovom “Nova vrsta slobodnih radikala u stanicama kvasca”. Rečeno je da su u biološkim objektima otkriveni radikali nepoznate prirode, koje još nitko u svijetu nije uočio. Naša je zemlja tada bila “ispred ostalih” u stvaranju opreme za detekciju radikala na temelju fenomena elektronske paramagnetske rezonancije (EPR). Instrumenti i sredstva za detekciju radikala koji rade na njegovoj osnovi nazivaju se radiospektrometri. Upravo su ti instrumenti bili opremljeni u laboratoriju u kojem je radio Anatolij Fedorovič, koji se danas smatra jednim od priznatih autoriteta u području EPR spektroskopije.

Fenomen EPR otkrio je 1944. godine profesor sa Sveučilišta u Kazanu E.K. Zavoisky. Bit ovog fenomena povezana je sa sposobnošću radikala koji se nalaze u magnetskom polju da selektivno apsorbiraju energiju radio valova.

Nepoznata radikalna tvar najprije je otkrivena u kulturama kvasca, a potom i u životinjskim stanicama. Postalo je jasno da je otkrivena nova tvar koja je prisutna u svim živim stanicama.

Rad Forschgotta i Vanina uspostavio je novi znanstveni smjer. Sada znanstvenici shvaćaju da nepoznati radikali koje je otkrio Anatolij Fedorovič nisu ništa više od molekula dušikovog oksida. Ali u to je vrijeme trebalo još provesti mnogo složenih istraživanja kako bi se otkrilo koji radikali daju neobičan EPR signal. Jedno je već tada bilo jasno: ti su radikali znanosti nepoznati. Godine napornog rada omogućile su Vaninu da napravi drugo otkriće. Dokazao je da dušikov oksid daje signale, ne sam, već u kombinaciji s ionima željeza i proteinima koji sadrže sulfhidrilne skupine. Sada se nazivaju "dinitrozil kompleksi".

Koja je uloga kompleksa dušikov oksid-protein u živoj stanici? Vanin i drugi istraživači koji su se uključili u proučavanje problema usmjerili su pažnju na ovo pitanje.

U međuvremenu je R. Forschgott nastavio proučavati prirodu fenomena koji je otkrio. Godine 1961. objavio je pregledni članak u kojem je još jednom istaknuo problematiku opuštajućeg djelovanja vidljive svjetlosti na krvne žile. Rezultat istraživanja koja su trajala četvrt stoljeća bilo je otkriće Forschgotta 1980. godine nepoznate fiziološki aktivne tvari - endotelnog vaskularnog relaksacijskog faktora (EDRF).

Forschgott je otkrio da acetilkolin, koji je jedan od neurotransmitera živčanog sustava, obično izaziva kompresiju krvnih žila, ali u nekim eksperimentima ih nekako opušta. Analizirajući te pokuse, Forschgott je primijetio da je opuštajući učinak acetilkolina na krvne žile primijećen samo u slučajevima kada su one bile slabo očišćene od endotelnih stanica koje oblažu unutarnju površinu žila. Forschgott je pretpostavio da prisutnost endotela poništava fiziološki učinak acetilkolina. Nakon niza genijalnih eksperimenata, nije bilo sumnje: došlo se do otkrića. Tako je otkriven endotelni vaskularni relaksacijski faktor (EDRF). Ovo znanstveno dostignuće dobilo je širok javni odjek i uzbudilo cijeli znanstveni svijet. Većina znanstvenika odmah je shvatila koliko je to važno za fiziologiju, patofiziologiju i praktičnu medicinu.

Godine 1991. Forschgott je objavio niz članaka u kojima potkrepljuje tvrdnju da EDRF nije ništa više od molekule dušikovog oksida. To jest, pod utjecajem acetilkolina, dušikov oksid se oslobađa iz endotela krvnih žila, koji zatim ulazi u sloj mišićnih stanica. A upravo molekula dušikovog oksida ima opuštajući učinak na stijenke krvnih žila. Što se događa pod utjecajem svjetla? Zašto uzrokuje i vaskularno opuštanje? Očigledno, pod utjecajem svjetlosnog zračenja oslobađa se isti dušikov oksid, koji (kao što je pokazao Vanin) postoji u obliku dinitrozilnog kompleksa s proteinima.

Kao fiziološki znanstvenik, Forschgott je u svojim znanstvenim istraživanjima išao od pojava (fiziologije) do njihovih mehanizama. Ovo je put od složenog do jednostavnog. Za Vanina, kao biofizičara i biokemičara, prirodniji je bio put od jednostavnog prema složenom, od činjenice do njezine uloge i značaja. Vanin je započeo otkrivanjem postojanja radikalne tvari u živim objektima i počeo proučavati kakva je to molekula i koje funkcije obavlja.

Forschgott je prvi u svijetu opisao fenomen izazvan djelovanjem dušikovog oksida – opuštanje krvnih žila. Vanin je otkrio prisutnost nepoznate tvari u živoj tvari. U daljnjem istraživanju išli su jedno prema drugome, brzo se približavajući. Kao da su postavili dva miljokaza između kojih je ležala nevidljiva poveznica.

Na rezultate istraživanja nije se dugo čekalo. Uskoro će biti obilježena još jedna važna prekretnica. Iznio ju je američki znanstvenik Ferid Murad, nakon što je sredinom 70-ih došao do važnog otkrića u vezi s gvanilat ciklazom. Gvanilat ciklaza jedan je od ključnih enzima koji kontrolira život stanica. Mured je pokazao da se gvanilat ciklaza aktivira djelovanjem nitro- i nitrozo spojeva. Murad izražava ideju da aktivni aktivni princip ovih spojeva nisu oni sami, već dušikov oksid koji se iz njih oslobađa, i to eksperimentalno potvrđuje.

Istodobno, Vanin je proučavao biološki učinak kompleksa dinitrozil željeza i pokazao da imaju snažan hipotenzivni učinak - opuštaju krvne žile.

Vanin je također predložio metodu za otkrivanje dušikovog oksida u organima i tkivima, koja je postala široko rasprostranjena. Njegov sljedeći korak u znanstvenom istraživanju nije ništa manje važan. On je prvi došao do zaključka i opravdao da je EDRF izravno povezan s dušikovim oksidom. Kad si autori otkrića doslovce stanu u petu, dišući jedni drugima za vratom u utrci za prvenstvom, obično se vodi računa čiji su rezultati prvi objavljeni. Vanin, nakon što je dobio podatke da je EDRF povezan s dušikovim oksidom, odlučio ih je objaviti 1985. u časopisu Bulletin of Experimental Biology and Medicine, ali je članak objavljen tek tri godine nakon podnošenja. Ovdje je počeo rasti val publikacija na ovu temu u stranim publikacijama. Iste podatke dobili su 1986. Forschgott i Ignarro, a 1987. Salvador Moncada. Potonji je uvjerljivo pokazao da EDRF sadrži dušikov oksid, te je svoje podatke odmah objavio u međunarodnom znanstvenom časopisu Nature. Sve ove publikacije objavljene su prije izvornog članka Anatolija Fedoroviča.

Forschgott i Vanin, nakon što su prošli svaki svoj pola puta, upoznali su se 1989. u Svesaveznom kardiološkom istraživačkom centru u Moskvi. Jasno je o čemu su tada razgovarali: naravno, o znanstvenim planovima, svojim nevjerojatnim nagađanjima i sumnjama. Njihova komunikacija nastavljena je u Londonu na 1. konferenciji o biološkoj ulozi dušikovog oksida iu kasnijoj korespondenciji.

Vaninov autoritet kao utemeljitelja novog znanstvenog pravca opće je priznat. Ali evo paradoksa: glavna znanstvena nagrada, Nobelova nagrada, mimoišla ga je. Nezasluženo nije prava riječ. Očito se izbor Nobelovog odbora ne temelji uvijek na znanstvenom značaju djela. Veličina Anatolija Fedoroviča je u tome što nije osporio odluku odbora. A znamo da su takvi geniji poput Newtona i Leibniza jedni drugima izazivali znanstvene prioritete. I to unatoč činjenici da se o Newtonu govorilo kao o jedinom smrtniku koji je ravan bogovima. A Leibniz se, zbog svojih zasluga čovječanstvu, također može izjednačiti s njima. Dakle, ni bogovi ne mogu uvijek međusobno podijeliti dlan.

Ali istraživači koji su dobili Nobelovu nagradu (sjetimo se da su to Forschgott, Murad i Ignarro) doista su veliki znanstvenici i bez sumnje su zaslužili tako visoko priznanje. No, može se konstatirati da je jedan od glavnih likova priče o dušikovom oksidulu jednostavno prekrižen s popisa.

Možda se netko neće složiti sa svime o povijesti otkrića djelovanja dušikovog oksida - to ne čudi: logiku istraživanja i ulogu svakog od vodećih znanstvenika koji su razvili ovu temu svatko može vidjeti drugačije. Ali teško da će itko sumnjati ili osporiti da je sve počelo temeljnim otkrićima Forschgotta i Vanina. Oni su bili pioniri u utvrđivanju sveobuhvatne uloge dušikovog oksida u živoj prirodi.

Gdje je vaga na kojoj bi se moglo objektivno odvagnuti priznanje znanstvenikovih zasluga da bi ga se za njih pravedno nagradilo?

Višak dušikovog oksida može uzrokovati glaukom i možda druga patološka stanja: kako ovaj problem riješiti prirodnim putem. U novije vrijeme bilo je puno tiska o otkriću da mnogi ljudi s kroničnim glaukomom otvorenog kuta imaju izrazito povišene razine dušikovog oksida (Neufeld 97). Snižavanjem ove razine lijekovima, istraživači su uspjeli smanjiti oštećenje vidnog živca uzrokovano povećanim intraokularnim tlakom kod štakora (Neufeld 99).

Danas, zahvaljujući naporima farmaceutskih tvrtki, postoji povećana potražnja za lijekovima za blokiranje dušikovog oksida koji su odobreni za liječenje COG. Međutim, čini se da je malo ljudi uopće zainteresirano saznati pravi razlozi povećanja njegovu razinu do tako visokih vrijednosti. S obzirom na to da umjetno potiskivanje bilo koje prirodne fiziološke reakcije tijela ne može a da ne izazove nepredviđene posljedice, možda bi umjesto takve intervencije imalo smisla otkriti uzrok i otkloniti ga?

Dušikov oksid: kratak opis

O ovom neurotransmiteru još uvijek nema opsežnih podataka, budući da je prvi put otkriven tek 1987. godine (Ignarro, 1987.), zahvaljujući čemu su autori djela 1989. godine postali laureati Nobelove nagrade za zasluge na području prirodnih znanosti.

Dušikov oksid se proizvodi iz L-arginina u različitim dijelovima tijela.

Obavlja mnoge funkcije, na primjer:

• izaziva vazodilataciju;
• kontrolira intragastrični tlak;
• potiče dilataciju maternice tijekom trudnoće;
• usporava resorpciju kostiju;
• igra vitalnu ulogu u nastanku i održavanju erekcije;
• a također uništava bakterije, gljivice pa čak i tumorske stanice.

Međutim, visoke razine također su iznimno opasne jer je dušikov oksid snažan slobodni radikal dušika. Zapravo, može ubiti neurone, a također se smatra odgovornim za većinu degenerativnih procesa koji se javljaju nakon moždanog udara i kod nekih bolesti živčanog sustava.

Koji su mogući uzroci povećane razine dušikovog oksida?

Na temelju trenutnog znanja i dostupnih istraživanja, postoji nekoliko čimbenika koji mogu uzrokovati ili pridonijeti povećanim razinama dušikovog oksida:

• alergije (histamin);
• nizak status željeza;
• hipoksija (nedostatak kisika);
• trovanje ugljičnim monoksidom;
• pretjerano visoke razine estrogena ili "estrogenska dominacija";
• drugo.

Alergije

Kako alergije mogu povećati razinu dušikovog oksida? Odgovor je prilično jednostavan. Opće je poznato da alergije uzrokuju povišenu razinu histamina, zbog čega su antihistaminici toliko popularni. Ono što nije toliko poznato jest da histamin, zauzvrat, potiče otpuštanje dušikovog oksida iz različitih stanica u tijelu (Mannaioni 97a, Mannaioni 97b, Champion 98).

Čak je sugerirano da neki od štetnih učinaka histamina, kao što je povećana propusnost krvno-moždane barijere, posrednik je zapravo dušikov oksid (Mayhan 96). Stoga, rješavanje alergija koje uzrokuju povišene razine histamina može eliminirati potrebu za lijekovima za snižavanje razine dušikovog oksida. Osim toga, visoke razine histamina povezane su s cirkulatornom hipoksijom, stanjem o kojem se govori u drugom odjeljku (Sumina 78).

Riješite ovaj problem može se učiniti na nekoliko načina, od kojih se ovdje ne raspravlja o prednostima svakog od njih, budući da ova tema zaslužuje mnogo temeljitiju i detaljniju raspravu nego što ovaj članak dopušta:

• izbjegavanje ili smanjenje izloženosti alergenima (npr. promjena prehrane, korištenje zračnih filtara itd.);
• korištenje prirodnih antihistaminika (na primjer, kvercetin) (Bronner, Pearce);
• korištenje tradicionalnih antihistaminika;
• alternativne metode liječenja alergija (homeopatija, desenzibilizacija, potencirana enzimima);
• tradicionalno liječenje alergija.

Za osobe s alergijama kojih možda nisu ni svjesni, korištenje jedne ili kombinacije nekoliko gore navedenih opcija može pomoći ne samo u uklanjanju simptoma alergije, već i poboljšati cjelokupno zdravlje. Naravno, za ispravno rješavanje problema alergije potrebno je da alergiju dijagnosticira kvalificirani kliničar.

Nizak status željeza

Drugi mogući uzrok povećanja dušikovog oksida je niske razine željeza. Jedan od razloga za to je taj što se hemoglobin i drugi spojevi koji sadrže željezo vežu za dušikov oksid u krvi, što dovodi do pasivnost.

Nizak status željeza i anemija može se pojaviti kada nutritivni nedostatak, a zbog nedostatka ne samo željeza, već i folne kiseline i vitamina B-12. Konkretno, nedostatak B-12 nije neuobičajen kod starijih ljudi. Najvjerojatnije je to zbog starenja povezanog smanjenja proizvodnje intrinzičnog faktora, glikoproteina koji luče stanice želučane sluznice, a koji je neophodan za normalnu apsorpciju B-12.

Najviše u opasnosti nedostatak željeza I B-12 Vegetarijanci i oni čija prehrana sadrži malo mesa, najboljeg izvora B-12, su osjetljivi. No, ovakav nedostatak može biti uzrokovan i uzimanjem farmaceutskih proizvoda. Na primjer, poznato je da lijekovi koji se uzimaju za gastrointestinalne probleme, poput popularnog omeprazola (Prilosec u SAD-u i Losec u Kanadi), značajno smanjuju apsorpciju B-12, vjerojatno zbog smanjenja intrinzičnog faktora (Marquard 94). .

Čak i ljudi s normalnom razinom hemoglobina mogu imati zalihe željeza koje su daleko ispod optimalnih vrijednosti. Mnogi liječnici vjeruju da se točnije određivanje razine željeza može napraviti procjenom razine feritina u serumu.

Feritin je glavni protein za skladištenje željeza u stanicama, gdje se pohranjuje za buduću upotrebu prema potrebi. Ima i druge funkcije, kao što je zaštita od određenih slobodnih radikala kao što su oksidirano željezo i peroksidi, te je neophodan za pravilan rast i proliferaciju stanica.

Stoga je vjerojatno da normalne razine feritina smanjuju negativne učinke visokih razina dušikovog oksida zbog njegovih antioksidativnih svojstava. Dušikov oksid, zauzvrat, pomaže u zaštiti tijela od otpuštanja željeza bez oksidacije iz spojeva koji sadrže željezo (Puntarulo 97, Juckett 96).

Hipoksija

Osim smanjene razine hemoglobina i feritina, nedostatak željeza može dovesti do povećanja razine dušikovog oksida putem drugog fiziološkog mehanizma - uzrokujući anemična hipoksija, ili smanjenje sadržaja kisika u krvi na razine ispod normale. Poznato je da hipoksija stimulira proizvodnju dušikovog oksida, što je najvjerojatnije obrambeni mehanizam ili mehanizam za preživljavanje tijela koje proizvodi dušikov oksid kako bi opustio krvne žile kako bi opskrbile tkiva više krvi bogate kisikom.

Drugi oblici hipoksije mogu biti prisutni i imati slične učinke. Na primjer, oštećenje plućnih membrana i poremećena funkcija pluća mogu uzrokovati difuzijska hipoksija, kao što se događa kod kronične opstruktivne bolesti pluća (npr. emfizem). Stoga plućne bolesti također mogu uzrokovati povećane razine dušikovog oksida, uzrokujući kronična hipoksija.

Ako govorimo o prirodni lijekovi, određene hranjive tvari pomažu poboljšati funkciju pluća. Najistaknutiji od njih u tom pogledu N-acetilcistein(NAC).

Plućna disfunkcija također se može izazvati farmakološki uzimanjem konvencionalnih lijekova, kao što su beta blokatori. Ovi lijekovi mogu izazvati bronhospazam i kompresiju bronha. Ova skupina lijekova često se koristi za stanja kao što su hipertenzija, srčana aritmija, kronična angina i druga. Korištenje prirodnih tretmana i uklanjanje potrebe za uzimanjem takvih lijekova može smanjiti razine dušikovog oksida.

Ironično, najpopularnije droge Beta blokatori u obliku kapi za oči (primjerice timolol) koriste se za liječenje COG-a. Stoga je moguće da ovaj tretman može povećati razinu dušikovog oksida i dovesti do rizika od oštećenja vidnog živca. Stoga, ako su subjekti s glaukomom iz studije Neufelda i suradnika liječeni na ovaj način, tada povišene razine dušikovog oksida možda nisu bile rezultat samog patološkog stanja, već prije rezultat liječenja tog stanja.

Patološko stanje kao što je cirkulatorna hipoksija, koji se razvija kao posljedica pretjeranog sužavanja krvnih žila ili zatajenja miokarda. Ublažavanje vazokonstrikcije primjećuje se primjenom magnezija, a druge hranjive tvari koje štite srce, na primjer, enzim Q10, L-karnitin, taurin itd. mogu biti korisne kod zatajenja miokarda.

Ugljični monoksid

Otrovanje ugljičnim monoksidom (CO) može uzrokovati cirkulatornu hipoksiju, patološko stanje koje je gore spomenuto. Ugljični monoksid spaja se s hemoglobinom i smanjuje njegovu sposobnost prijenosa kisika. Zapravo, veže se 200 puta jače za hemoglobin nego za kisik (Walker 99). Blago trovanje CO možda neće pokazivati ​​očite simptome, što znači da trovanje može proći neotkriveno.

Tako niske razine izloženosti također mogu izazvati simptome slične za simptome obične prehlade ili gripe, pa i najbolji liječnici ponekad pogriješe s dijagnozom. To je šteta jer danas imamo jednostavne mjerače daha koji mogu detektirati CO i odrediti njegovu razinu (Walker 99), ali čini se da ih liječnici opće prakse rijetko koriste. Trovanje ugljičnim monoksidom najčešće je u industrijskim pogonima, ali se događa i kod kuće. Ovo postaje osobito važno zimi, kada se koriste razni grijaći elementi, a prozori su u pravilu čvrsto zatvoreni.

Zanimljivo je primijetiti da je prema studiji nedavno objavljenoj u kineskom medicinskom časopisu, pacijenti s glaukomom imali povećan intraokularni tlak tijekom zimskih mjeseci (Qureshi 97).

Što uzrokuje ovaj učinak, bilo hladno vrijeme, trovanje ugljičnim monoksidom, smanjena tjelesna aktivnost ili neki drugi čimbenik, još uvijek nije poznato.

U svakom slučaju, bilo bi pametno instalirati detektore ugljičnog monoksida kod kuće, pa čak i na poslu, kako bi se smanjila vjerojatnost trovanja. Takvi uređaji su posebno korisni jer je CO bez mirisa i boje, a manja trovanja ne moraju odmah izazvati očite simptome. Dobra ventilacija je kritična, posebno kada u prostoriji postoje izvori izgaranja - grijalice, plinske peći i kamini.

Valja napomenuti da bi osobe s visokom razinom hemoglobina i visokim brojem crvenih krvnih zrnaca trebale biti nešto manje osjetljive na štetne učinke CO u malim količinama zbog većeg kapaciteta prijenosa kisika.

Estrogen

Nedavno je otkriveno da se estrogen povećava bioaktivnost dušikov oksid (Blum 98). Žene mogu doživjeti pretjerano visoke razine estrogena ili neravnotežu u hormonskom sustavu što uzrokuje "estrogensku dominaciju" nekoliko razloga.

Prvi je da žene prolaze hormonska nadomjesna terapija(HNL) često ne kontroliraju pravilno razinu svojih hormona i mogu primiti doze hormona koje previše povećavaju njihovu razinu u tijelu. Dodatno, najčešće korišteni estrogen, Premarin, dobiva se iz konjskog materijala i ima potpuno drugačiji sastav od ljudskog estrogena, s mnogo jačim estrogenim svojstvima. Sve više liječnika koristi “prirodnu” hormonsku nadomjesnu terapiju i pažljivo odabire sastav i dozu pojedinačno za svakog pacijenta.

Također je moguće da je prekomjerna aktivnost estrogena u tijelu uzrokovana čimbenicima zagađenje okoliša, koji oponašaju djelovanje estrogena. Pojava takvih učinaka može se smanjiti primjenom nekih postupaka detoksikacije (čišćenje organizma) i prilagodbom načina života (primjerice, organska prehrana, izbjegavanje plastičnih operacija i sl.).

Druga moguća opcija je hormonska neravnoteža estrogena i progesterona. Ako su razine progesterona niske, žena može razviti "estrogensku dominaciju". Uz mnoge druge negativne posljedice ovog stanja, dušikov oksid također može postati pretjerano aktivan. Mnogi liječnici koji se usredotočuju na ravnotežu hranjivih tvari u tijelu općenito provode testove za utvrđivanje hormonske ravnoteže (pretrage sline ili krvi) i, ako je potrebno, mogu propisati prirodni progesteron, oralno ili, češće, transdermalno.

Ostali faktori

Otkrilo se da cirkulatorna hipoksija(već ranije spomenuto) uzrokuje trovanje fluoridom, vjerojatno zbog ogromnog povećanja (8-9 puta) razine histamina (Sumina 78). Stoga postoji mogućnost da male doze fluora mogu malo smanjiti sposobnost prijenosa kisika. Tu vjerojatnost možete smanjiti eliminacijom konzumacije fluorirane vode ili komercijalno pripremljenih napitaka, budući da mnogi od njih koriste fluoriranu vodu u proizvodnji.

Konačno, može se inducirati određeno povećanje razine dušikovog oksida farmakološki. Kao primjer, prethodno se raspravljalo o učincima beta-blokatora. Nemoguće je u jednom članku pokriti sve lijekove koji mogu povećati razinu dušikovog oksida, ali kliničari i pacijenti trebaju biti svjesni da svaki lijek može imati nenamjerne i neželjene učinke.

Moguće opasnosti od suzbijanja dušikovog oksida

Bilo koji lijek dizajniran za suzbijanje proizvodnje dušikovog oksida u nadi da će liječiti COG ili bilo koje drugo stanje može imati nuspojave, zbog svestranosti ovog neurotransmitera.

Na primjer, dušikov oksid ima važnu ulogu u regulaciji fetoplacentalna cirkulacija tijekom trudnoće (Izumi 96), što upotrebu takvih lijekova kod trudnica čini potencijalno opasnim. Teoretski, supresija dušikovog oksida mogla bi dovesti do drugih problema, poput impotencije ili seksualne disfunkcije, visokog krvnog tlaka, probavnih problema, povećane osjetljivosti na infekcije, pa čak i povećanog rizika od raka.

zaključke

Dušikov oksid igra vitalnu ulogu u normalnoj fiziološkoj funkciji. Međutim, osim što je antioksidans, on je i slobodni radikal koji može imati neželjene štetne učinke kada su njegove razine abnormalno visoke.

Uzrok povećanja dušikovog oksida do opasnih razina može se utvrditi i ukloniti na različite načine, od kojih smo samo neki dotaknuti u ovom članku. Kako se više uči o dušikovom oksidu, mogu se identificirati i druga patološka stanja uz COG koja su uzrokovana ili pogoršana ekstremno visokim razinama dušikovog oksida. Kako se otkrivaju novi načini liječenja, mnogi ljudi koji pate od kroničnih zdravstvenih problema nalaze nadu.

Dušikov oksid je važna komponenta biokemijskih regulacijskih procesa. Razumijevanje i kontroliranje njegovog stvaranja može imati važan utjecaj na naše zdravlje. Hvala Coryju na pružanju tako korisnih informacija o istraživanju.

Dušikov oksid je inertni plin koji nema aromatskih svojstava niti boje. Postoji nekoliko veza:

• Oksid (I) ne stvara soli. Ako je koncentracija visoka, može izazvati stimulaciju živčanog sustava. Također se naziva i plin za smijanje. Dušikov oksid se koristi kao blaga anestezija u medicini;
• Dušikov monoksid je plin bez boje. Svojstvo dušikovog oksida (II) je njegova niska topljivost u vodi;
• Oksid (III) je tekućina tamnoplave boje. U normalnim uvjetima pokazuje nestabilnost. U interakciji s vodom, sposoban je stvarati dušikastu kiselinu;
• Oksid (IV) je u plinovitom obliku, boje mu je smeđe. U tom je stanju tvar teža od zraka i stoga se može lako komprimirati. Jedno od svojstava dušikovog oksida je sposobnost interakcije s vodom i alkalnim otopinama;
• Oksid (V) je tvar u kristalnom obliku bez boje. Pokazuje svojstva jakog oksidirajućeg sredstva.

Dušikov oksid kao dodatak hrani ima svojstva protiv plamena i stakla. Ovaj spoj je također poznat pod nazivima dušikov anhidrid, dušikov oksid, dušikov dioksid, dušikov anhidrid, dušikov trioksid, dušikov monoksid, dušikov pentoksid, dušikov tetroksid, nitrozil azid, trinitramid.

Primjena dušikovog oksida

Spoj se praktički ne koristi kao dodatak hrani. Dušikov monoksid je svoju primjenu pronašao u pakiranju hrane, koristi se za pripremu aerosolnih ulja i za šlag.

Zbog svojih posebnih svojstava spoj se koristi kao plinski sprej u medicinskim bocama. Zbog svoje sposobnosti da pokazuje anestetički učinak, oksid se koristi u kirurškoj praksi.

Dušikov oksid u tijelu

Kao što je utvrđeno posljednjih godina, molekula dušikovog oksida ima širok raspon bioloških učinaka. Ovo djelovanje može se podijeliti na zaštitno, regulatorno i štetno.

Oksid sudjeluje u regulaciji međustaničnih i unutarstaničnih signalnih sustava. Osim toga, spoj je odgovoran za opuštanje endotela glatkih mišića i sudjeluje u procesima reproduktivnog, imunološkog i živčanog sustava. Pokazuje citostatička i citotoksična svojstva.

Oksid koriste stanice imunološkog sustava za uništavanje malignih tumorskih stanica i bakterija. U slučaju poremećaja metabolizma i biosinteze dušikovog oksida razvijaju se bronhijalna astma, koronarna bolest srca, primarna plućna hipertenzija, infarkt miokarda, neurotična depresija, dijabetes melitus, neurodegenerativne bolesti, impotencija i esencijalna arterijska hipertenzija.

Dušikov oksid u sportu

Vjerojatno su mnogi čuli za proizvode koji mogu aktivirati proizvodnju dušikovog oksida. Ovi su proizvodi postali vrlo popularni u industriji dodataka prehrani. Vjeruje se da se povećanjem proizvodnje oksida povećava dotok krvi u skeletne mišiće, što ima pozitivan učinak na tijelo sportaša.

Prema znanstvenicima sa Sveučilišta u Teksasu, stupanj aminokiselina koji ograničava brzinu tkiva odgovoran je za transport kroz intersticijsku tekućinu i krv. To znači da povećana prokrvljenost skeletnih mišića, zajedno s povećanjem koncentracije aminokiselina, osigurava intenzivniju apsorpciju aminokiselina u mišićnim stanicama.

Šteta dušikovog oksida

Bez obzira na sve, dušikovi oksidi su štetni i opasni za ljudsko zdravlje. Kao rezultat toga, prehrambeni aditiv pripada trećoj klasi opasnosti. Na primjer, NO se smatra jakim otrovom koji utječe na središnji živčani sustav i može dovesti do oštećenja krvi vezanjem hemoglobina. NO2 je također vrlo toksičan i može izazvati iritaciju dišnog sustava.

Popularni članci Pročitajte više članaka

02.12.2013

Svi mi puno hodamo tijekom dana. Čak i ako vodimo sjedilački način života, i dalje hodamo - na kraju krajeva, mi...

607513 65 Više detalja

10.10.2013

Pedeset godina za ljepši spol svojevrsna je prekretnica, preko koje svake sekunde...

447015 117 Više detalja

02.12.2013

U današnje vrijeme trčanje više ne izaziva brojne pohvale kao prije tridesetak godina. Tada bi društvo...

12.12.2013

Melvin H. Williams, PhD, FACSM Eminentni znanstvenik emeritus Odsjek za znanosti o ljudskom kretanju Sveučilište Old Dominion Norfolk, VA

Na temelju materijala: easacademy.org
Prijevod S. Strukov

Uvod Svake godine postoji sve veći broj istraživanja o izboru zdravog načina života za poboljšanje zdravlja, posebno za prevenciju raznih kroničnih bolesti kao što su koronarna bolest srca, rak i dijabetes. Spominju se dva ključna načela zdravog načina života za prevenciju bolesti - zdrava prehrana i dovoljna tjelesna aktivnost. S obzirom na važnost sporta u životu suvremenog društva, značajni istraživački napori ulažu se i na razvijanje načina za povećanje performansi. Opet, odgovarajuća prehrana i program vježbanja primarni su čimbenici odgovorni za poboljšanu sportsku izvedbu.

Ažurirano 16.3.2015 16:03

Prehrana i tjelovježba mogu poboljšati zdravlje i sportsku izvedbu na razne načine. Na primjer, zdrava prehrana sadrži prirodne tvari poput omega-3 masnih kiselina, antioksidanse i brojne fitonutrijente koji mogu pomoći u prevenciji određenih bolesti (Williams, 2010), dok tjelovježba dovodi do oslobađanja raznih citokina (miokina), smanjujući rizike kroničnih bolesti (Brandt i Pedersen, 2010.).

Jedan od čimbenika koji ima pozitivan učinak na zdravlje i sportsku izvedbu uključuje nusprodukte metabolizma dušika, posebice nitrate, koji dolaze iz prehrane i dušikov oksid proizveden u tijelu tijekom vježbanja.

Dušik, nitrati i nitriti

Dušik (N2) je plin koji nas neprestano okružuje, a čini oko 79% plinova u atmosferi. Dušik je inertan plin, ali ga bakterije nakupljaju u tlu, au korijenu biljke dušik se može pretvoriti u nitrat (NO3) ili amonij (NH4). Bljeskovi munja također mogu pretvoriti dušik u nitrate i nitrite koji se talože u tlu. Osim toga, poljoprivredna industrija pretvara dušik u gnojiva koja sadrže nitrate i amonij kako bi obogatila tlo. Nitrati se mogu ispirati iz tla i dospjeti u rijeke i jezera koja se koriste kao izvori pitke vode (Provin i Hossner, 2001.). Biljke tijekom rasta akumuliraju dušik u obliku nitrata. Osim toga, biljke akumuliraju dušik kao aminokiseline, koje se u biljkama sintetiziraju iz izvora koji sadrže dušik.

Dušik je bitan element za ljude. Primjerice, aminokiseline potrebne za sintezu proteina, koji određuju strukturu i funkcije tijela, sadrže dušik, baš kao i DNK naših gena. Ljudi dobivaju dušik iz različitih izvora, uključujući nitrate u povrću i pitkoj vodi te aminokiseline iz biljne i životinjske hrane. Provode se značajna istraživanja o upotrebi aminokiselina za promicanje zdravlja i učinkovitosti. U istu svrhu proučavaju se i drugi dušikovi spojevi, posebice nitrati i nitriti (NO2).

Kao što je gore navedeno, nitrati su prirodni, anorganski sastojci biljne hrane. Hord i sur. (2009), primijetili su da oko 80% nitrata ljudi unose jedući povrće, ali su također pokazali da je ukupna količina unesenih nitrata određena vrstom povrća, razinom nitrata i količinom povrća. Tablica 1 prikazuje klasifikaciju povrća ovisno o sadržaju nitrata na 100g mase proizvoda. Drugi prehrambeni izvori nitrata uključuju natrijev nitrat, konzervans u preradi mesa, a neki u vodi za piće.

Stol 1.

* - Količina nitrata navedena je na 100 g svježeg proizvoda.
Santamaria P. Nitrati u povrću: toksičnost, sadržaj, unos i propisi EZ. J Sci Food Agric 2006; 86:10–7.

Nitriti (NO2) se također nalaze u neprerađenoj prirodnoj hrani, ali u puno manjim količinama od nitrata, obično manje od miligrama na 100g svježe hrane. Međutim, nitritne soli kao što je natrijev nitrit (NaNO2) koriste se kao konzervansi za hranu, posebno u mesnim prerađevinama kao što su slanina, šunka i hrenovke. Svježe meso ne sadrži nitrite. Detaljniju raspravu o dijetalnim nitratima i nitritima poduzeli su Hord i sur. (2009).
U prirodnim uvjetima nitrati se lako pretvaraju u nitrite i obrnuto (Argonne, 2005). U ljudskom tijelu jedna od funkcija nitrata i nitrita je stvaranje plina dušikovog oksida.

Dušikov oksid

Dušikov oksid (NO), ili dušikov oksid monooksid, važna je molekula u ljudskoj fiziologiji. Djeluje kao prijenosnik signala između stanica i može se proizvoditi u različitim dijelovima tijela, uključujući krvne žile, srce, kostur i druga tkiva. Jedan od glavnih mehanizama za stvaranje dušikovog oksida je metabolizam aminokiseline L-arginin i moguće drugih aminokiselina pomoću enzima NOS (nitric oxide synthase) – sinteza dušikovog oksida (Bescos et al. 2012). Mogu se koristiti i drugi izvori dušikovog oksida, kao što su lijekovi nitroglicerin i amil nitrit.

Znanstvenici su otkrili da prehrambeni nitrati i nitriti također mogu biti izvor za proizvodnju različitih skupina dušikovih metabolita, uključujući dušikov oksid, putem tkivnih nitrat/nitrit reduktaza (Hord, 2011.). Anorganski nitrati dobiveni iz hrane pretvaraju se in vivo u nitrite, koji se, zajedno s nitritima iz hrane i drugih izvora, in vivo reduciraju u dušikov oksid i druge biološki aktivne dušikove okside (Hord et al. 2009; Carlström et al. 2011). Nakon konzumacije, nitrati se brzo apsorbiraju u gornjem dijelu gastrointestinalnog trakta, ulaze u krvotok u žlijezde slinovnice i bakterije ih pretvaraju u nitrite; apsorbirani nitriti ulaze u sustavnu cirkulaciju, gdje se mogu dalje oksidirati u krvnim žilama, srcu, kosturu i drugim tkivima, stvarajući bioaktivni NO (Larsen i sur. 2012.).

Dušikov oksid može utjecati na mnoge fiziološke funkcije važne za zdravlje i sportsku izvedbu. Konkretno, dušikov oksid je snažan vazodilatator. Stamler i Meissner (2001) pokazali su da dušikov oksid regulira nekoliko funkcija skeletnih mišića, kao što su proizvodnja sile, protok krvi, stanično disanje i metabolizam glukoze. Dušikov oksid se brzo oksidira u nitrate i nitrite, što otežava njegovo određivanje u biološkim sustavima. Koncentracija nitrita u venskoj plazmi odražava proizvodnju NO u podlaktici (Allen et al. 2005). Koristeći slične tehnike, mogući pozitivni učinci dušikovog oksida na zdravlje proučavani su posljednja tri desetljeća, a prethodno su proučavani mogući pozitivni učinci na fizičku izvedbu.

Učinci prehrambenih nitrata i nitrita na zdravlje

Postojeće informacije o učincima nitrata i nitrita na zdravlje su kontradiktorne. Postoje dokazi o negativnim učincima na zdravlje. Na temelju njih država može regulirati sadržaj dušika u vodi i hrani. S druge strane, pozitivni učinci nitrata na zdravlje su dokazani, te se ove preporuke mogu ponuditi za reguliranje plana prehrane.

Mogući negativni utjecaji

Bilten o ljudskom zdravlju Argonne National Laboratory (2005.) navodi da su nitrati normalna komponenta ljudske prehrane i da su sami relativno netoksični. Međutim, nakon konzumiranja, većina nitrata pretvara se u nitrite, što može predstavljati određene zdravstvene rizike. Bebin želudac pretvara više nitrata u nitrite, što može dovesti do pretvorbe krvnog hemoglobina u methemoglobin. Methemoglobin se ne može vezati za kisik i to rezultira stanjem poznatim kao methemoglobinemija. Rani znak trovanja nitritima je plavičasta boja kože i usana, poznata kao "baby blue". Daljnji porast razine methemoglobina može dovesti do slabosti, gubitka svijesti, kome i smrti. Sva trovanja nitratima/nitritima koja su uzrokovala smrt djece primarno su povezana s uporabom kontaminirane vode u pripremi dječje formule (Argonne National Laboratory, 2005.).

Nitriti u želucu također mogu reagirati s proteinima hrane u obliku N-nitrozo spojeva ili nitrozamina. Konkretno, nitrozamini nastaju tijekom obrade mesa, koji može biti bogat izvor dodatnih nitrata i nitrita kada se kuha, posebno na visokim temperaturama. Pokazalo se da su nitrozamini kancerogeni kod životinja, osobito kod raka želuca, ali postoje proturječni dokazi o njihovom potencijalu da izazovu rak kod ljudi (Argonne National Laboratory 2005; Gilchrist et al. 2010).

Različite organizacije za upravljanje razvile su toksikološke standarde za konzumaciju nitrata i nitrita u hrani, uključujući vodu i proizvode, posebno iz prehrambenih aditiva u preradi mesa i ribe. U razvoj su bile uključene sljedeće skupine: Agencija za zaštitu okoliša SAD-a (EPA), Agencija za hranu i lijekove SAD-a (FDA), Ministarstvo poljoprivrede SAD-a (USDA), Regionalni ured za Europu i Svjetska zdravstvena organizacija - WHO (Europska unija (EU) ) i Svjetske zdravstvene organizacije - WHO). Na primjer, WHO preporučuje prihvatljivi dnevni unos (ADI) za nitrate od 3,7 mg/kg tjelesne težine i za nitritne ione od 0,06 mg/kg tjelesne težine (Hord et al. 2009).

Neki su znanstvenici doveli u pitanje navodne negativne učinke visokog unosa nitrata. Hord i suradnici (2009.) primijetili su da iako nitrati i nitriti mogu biti otrovni, stvarni zdravstveni rizici vidljivi su samo u određenim podskupinama stanovništva, osobito kod djece. Hord (2011) ističe da se trenutna ograničenja unosa nitrata temelje na uvjerenju da oni uzrokuju rak i methemoglobinemiju, dok je prekomjeran unos u određenim namirnicama, poput špinata, koristan za zdravlje. Poziva regulatorne agencije da preispitaju dokaze o korisnim fiziološkim učincima nitrata i nitrita s ciljem racionalizacije postojećih preporuka.

Moguće zdravstvene koristi

Uz izvješća o negativnim učincima, mnogi znanstvenici tvrde da unos nitrata hranom, kada se pretvori u dušikov oksid, može imati korisne učinke na zdravlje kao što su sprječavanje infekcije, zaštita želuca i sprječavanje krvožilnih bolesti (Gilchrist et al. 2010.), a također služi i kao neophodan nutrijent za optimizaciju kardiovaskularnog zdravlja (Bryan et al. 2007).

Većina studija o zdravlju i unosu nitrata gleda na natrijev nitrat ili prehrambene izvore kada je riječ o krvnim žilama. Istraživanja pokazuju da je prehrana Dietary Approaches to Stop Hypertension (DASH), koja uključuje visok unos povrća i nitrata, učinkovit način za snižavanje krvnog tlaka (Frisoli et al. 2011). Međutim, mehanizam na kojem se temelji ovaj proces povezan je s drugim aspektima prehrane, poput visoke razine kalija. U eksperimentu koji je pomogao otkriti uzroke, Larsen i suradnici (2006.) pokazali su da konzumacija natrijevog nitrata u količinama sličnim 150 do 250 g povrća s visokim udjelom nitrata, kao što preporučuje DASH dijeta, značajno snižava dijastolički krvni tlak kod mladih ljudi s normalnim krvni tlak. Zaključili su da je smanjenje krvnog tlaka povezano s unosom nitrata i slično onom uočenom u studijama DASH. Razine nitrata u prehrani mogu pridonijeti zdravstvenim dobrobitima mediteranske prehrane. Unatoč vazodilatacijskom učinku prehrambenih nitrata kroz povećanje dušikovog oksida, koji je vjerojatno u osnovi sniženja krvnog tlaka, Larsen i suradnici (2006.) napominju da su potrebna dodatna istraživanja kako bi se razjasnio točan mehanizam hipotenzivnih učinaka nitrata.

Vježbanje i dušikov oksid

Sposobnost vježbanja da poveća proizvodnju dušikovog oksida istodobno je povezana s poboljšanim zdravljem i tjelesnom izvedbom.

Zdravstveni problemi

Pravilno organiziran fizički trening povezan je s mnogim zdravstvenim dobrobitima, posebice prevencijom bolesti kardiovaskularnog sustava. Jedna od prednosti vježbanja je snižavanje krvnog tlaka. Visoki krvni tlak jedan je od glavnih čimbenika rizika za koronarnu bolest srca. Pregled znanstvene literature pokazuje smanjenje krvnog tlaka kao rezultat aerobne vježbe (Kelley i Kelley 2008.) ili dinamičke vježbe otpora (Cornelissen et al. 2011.).
Jedan od mogućih mehanizama za smanjenje krvnog tlaka je proizvodnja dušikovog oksida izazvana vježbanjem. Na primjer, nekoliko je studija pokazalo da sportaši koji se bave izdržljivošću, uključujući maratonce, imaju veću proizvodnju i bazalne razine dušikovog oksida nego osobe koje žive sjedi (Rodriguez-Plaza et al. 1997; Vassalle et al. 2003). Nekoliko eksperimentalnih studija pokazalo je da aerobni trening izdržljivosti i kratkotrajni trening otpora mogu povećati proizvodnju NO u zdravih starijih osoba koje su prethodno sjedile, što istraživači pripisuju antihipertenzivnim učincima i povoljnim učincima na zdravlje kardiovaskularnog sustava (Maeda et al. 2006; Maeda et al. 2006). al. 2004.). Proizvodnja dušikovog oksida u tkivima opada s godinama, što može biti jedan od čimbenika povećanja rizika od kardiovaskularnih bolesti kod starijih ljudi. Calvert je pokazao da tjelovježba može povećati aktivnost endotelne sinteze dušikovog oksida, što rezultira povećanjem razine dušikovog oksida (Calvert, 2011.), te je također primijetio da, iako je način na koji tjelovježba štiti srce nejasan, čini se da endotelna sinteza dušikovog oksida doprinosi doprinos (Calvert et al. 2011).

Aspekti fizičke izvedbe

Dobro organiziran trenažni proces nužan je za poboljšanje sportske izvedbe i povezanih fizioloških, psiholoških i biomehaničkih mehanizama koji su odgovorni za ta poboljšanja. Jedan od tih mehanizama povezan je s otpuštanjem dušikovog oksida. Istraživanja pokazuju da vježbanje povećava proizvodnju dušikovog oksida. Eksperimenti s umjerenim aerobnim treningom tijekom 8 tjedana pokazali su povećanje plazma markera proizvodnje dušikovog oksida kod mladih i starijih odraslih osoba, ali su se razine vratile na početnu vrijednost nakon 8 tjedana prekida treninga (Maeda et al. 2004; Maeda et al. 2001; Wang, 2005) . Kratkotrajni trening otpora također može povećati proizvodnju dušikovog oksida kod zdravih starijih osoba (Maeda et al. 2006).

Neki istraživači vjeruju da je dušikov oksid vjerojatno glavni doprinos fizičkoj izvedbi (Gilchrist et al. 2010). Učinak vazodilatacije i povećane prokrvljenosti mišića koji rade popraćen je povećanjem broja markera dušikovog oksida. Poboljšava tjelesnu izvedbu u bolesnika s perifernom arterijskom bolešću. U perifernoj arterijskoj bolesti, nedostatak opskrbe krvi i kisika aktivnim mišićima očituje se kao šepanje s boli tijekom jednostavnih motoričkih zadataka kao što je hodanje (Allen i sur. 2010.; Kenjale i sur. 2011.). Druge studije na zdravim subjektima (1) izvješćuju o povećanju markera sinteze dušikovog oksida tijekom vježbanja, što je u pozitivnoj korelaciji s izvedbom, a izostanak porasta nitrita u plazmi može ograničiti izvedbu vježbanja (Rassaf i sur. 2007.), (2 ) pozitivan učinak koncentracije nitrita u plazmi tijekom intenzivne vježbe izdržljivosti (Dreissigacker et al. 2010), (3) ispitanici koji su izvodili vježbe najvećeg intenziteta također su proizveli najveće količine dušikovog oksida u testu VO2max na traci za trčanje (Allen et al. 2005) . Iako intenzivan trening može biti vrlo učinkovit način za povećanje proizvodnje dušikovog oksida, neki sportaši mogu postići sličan porast na druge načine bez treninga, kao i za postizanje prednosti u natjecanju.

Protokoli za povećanje proizvodnje dušikovog oksida i fizičke izvedbe

Kao što će biti navedeno u nastavku, mnoge studije su procijenile učinkovitost različitih sredstava za povećanje proizvodnje dušikovog oksida i, sukladno tome, poboljšanje tjelesne izvedbe i atletske izvedbe. Većina navedenih studija koristila je dobro osmišljen eksperimentalni dizajn, uključujući odgovarajuće doziranje, dvostruko slijepe placebo kontrole i križne protokole.

S obzirom na potencijalne učinke dušikovog oksida na poboljšanje performansi, njegova proizvodnja tijekom natjecanja može koristiti mnogim sportašima. Iako uloga dušikovog oksida ostaje nejasna, različiti izvori ukazuju na intenzivnu upotrebu ergogenih dodataka prehrani od strane sportaša, uključujući lijek za stimulaciju dušikovog oksida nitroglicerin, u kasnom 19. stoljeću (Ferro, 2007; Mayes, 2010). Početkom 21. stoljeća nedavna izvješća pokazuju popularnost dodataka dušikovog oksida među sportašima i bodybuilderima (Bloomer i sur. 2011.; Bloomer i sur. 2010.). Maughan i suradnici (2011.) nedavno su izvijestili o porastu upotrebe nitrata i arginina.

Za povećanje proizvodnje dušikovog oksida u ljudskom tijelu koriste se razne tvari. Lijekovi poput nitroglicerina i amil nitrita imaju izražen vazodilatacijski učinak zbog stvaranja dušikovog oksida. Iako su ti lijekovi dostupni za kupnju online, njihova uporaba može uzrokovati ozbiljne zdravstvene probleme i ne uzimaju se u obzir zbog ergogenih svojstava. Udisanje dodataka dušika također može povećati proizvodnju dušikovog oksida, ali o ovoj metodi nećemo raspravljati. Anorganski nitrati i nitritne soli mogu povećati razinu dušikovog oksida. Soli se koriste kao dodaci hrani, a obje skupine se klasificiraju kao lijekovi ili hrana – ovisno o obrascima konzumiranja (Allen, 2011). Nekoliko studija koristilo je natrijev nitrat za procjenu učinaka dušikovog oksida na fizičku izvedbu, a njihovi rezultati prikazani su u nastavku. Međutim, kao što je navedeno u sljedećem odjeljku, potreban je oprez pri korištenju tvari koje stimuliraju dušikov oksid, a unos soli se ne preporučuje. Dodaci prehrani, posebno L-arginin, i prehrambeni izvori nitrata također su proučavani zbog njihovog potencijala da stimuliraju proizvodnju dušikovog oksida i poboljšaju performanse, a ti eksperimenti čine velik dio trenutnog znanstvenog rada.

Nitratne soli

Ergogeni potencijal konzumiranja nitratnih soli proučavan je kao novi dodatak prehrani za tržište. U jednoj studiji, biciklisti su uzimali natrijev nitrat (10 mg/kg tjelesne težine) prije izvođenja testa na ergometru - četiri 6-minutne submaksimalne vježbe rastućeg intenziteta, nakon čega je slijedio kratki odmor, nakon čega je slijedilo postupno povećanje intenziteta do iscrpljenosti. Suplementacija je povećala razine nitrata i nitrita u plazmi, ali je značajno smanjila vrijednosti potrošnje kisika i omjer između potrošnje kisika i snage pri maksimalnom intenzitetu. Ovo smanjenje potrošnje kisika dogodilo se bez promjena u vremenu do iscrpljenosti (Bescós et al. 2011). U drugoj studiji, subjekti su primili dodatak natrijevog nitrata prije nego su podvrgnuti testu maksimalnog opterećenja, koji je uključivao izvođenje stupnjevane vježbe do iscrpljenosti koja se sastojala od kombinacije pedaliranja rukama i nogama na dva odvojena ergometra. Slično prethodnom eksperimentu, suplementacija je rezultirala smanjenom potrošnjom kisika s trendom produljenja vremena do umora (Larsen et al. 2010). Kao što je navedeno u sljedećoj raspravi, rezultati ovih studija mogu se promatrati kao poboljšanje učinka.

Dodaci L-argininu

Kao što je gore navedeno, L-arginin i druge aminokiseline mogu se koristiti kao supstrati za proizvodnju dušikovog oksida u tijelu. Većina dodataka prehrani koji potiču proizvodnju dušične kiseline sadrže L-arginin (Bloomer et al. 2010). Citrulin je još jedna aminokiselina koja se pretvara u arginin kada dospije u bubrege. Hickner i suradnici (2006.) primijetili su da unos citrulina povećava razinu arginina u većoj mjeri nego sam unos arginina.

Pozitivan utjecaj na učinak. U ranom radu Cheng i Baldwin (2001.) izvijestili su da je oralna dopuna arginina, objavljena u nekoliko malih studija, pokazala poboljšanje sposobnosti vježbanja kod pacijenata s koronarnom bolešću srca, ali su primijetili da je potrebno provesti velike, dobro osmišljene studije kako bi se potvrdilo učinak prije početka primjene u liječenju. Novije studije pokazale su da suplementacija L-argininom može poboljšati učinak kod pacijenata sa stabilnim kroničnim zatajenjem srca (Doutreleau et al. 2006.) i pacijenata s transplantiranim srcem (Doutreleau et al. 2010.).

Podaci o poboljšanju učinkovitosti kod zdravih pojedinaca su ograničeni. Bailey i suradnici (2010A) izvijestili su da je konzumacija L-arginina (6 g) jedan sat prije ciklusa vježbe na cikloergometru umjerenog do visokog intenziteta smanjila potrošnju kisika i produžila vrijeme do umora u testu visokog intenziteta. Zaključili su da suplementacija L-argininom ima povoljan učinak na fizičku izvedbu sličan unosu nitrata hranom, kao što je objašnjeno u nastavku.

Ne utječu na performanse. Većina studija nije otkrila ergogeni učinak suplementacije L-arginina na aerobnu izdržljivost, anaerobnu izvedbu ili vježbe otpora kod pacijenata i zdravih subjekata.

Što se tiče aerobne vježbe, Wilson i suradnici (2007.) izvijestili su da suplementacija L-arginina 3 g/dan tijekom 6 mjeseci nije poboljšala performanse hodanja ili proizvodnju NO u bolesnika s perifernom arterijskom bolešću. McConell i suradnici (2006.) davali su arginin izdržljivim biciklistima tijekom vježbanja i nisu pronašli učinak na 15-minutnu maksimalnu vježbu nakon dva sata pedaliranja intenzitetom od 72% VO2max. U drugom eksperimentu izdržljivosti s biciklistima, Abel i suradnici (2005.) izvijestili su da konzumacija dodatka arginin aspartata nije utjecala na izdržljivost vožnje biciklom do točke iscrpljenosti.

Nekoliko studija nije otkrilo nikakav učinak na rezultate testova za procjenu aerobnih performansi. Olek i suradnici (2010.) proučavali su učinke konzumiranja dodatka arginina od 2 g prije 30-sekundnog submaksimalnog Wingate anaerobnog testa i nisu pronašli razliku u učinkovitosti u usporedbi s placebom. Liu i suradnici (2009.) procijenili su učinak suplementacije L-arginina u dozi od 6 g 3 puta dnevno kod dobro treniranih judaša na izvedbu intervalnog testa cikloergometra. Unatoč povećanju razine L-arginina u plazmi, nije bilo učinka na razine nitrita i nitrata u plazmi ili srednju snagu testa.

Također, studije nisu otkrile ergogeni učinak uzimanja dodatka L-arginina tijekom testnih vježbi otpora. Altars i suradnici (2012.) procijenili su akutni učinak konzumiranja 6 g arginina 80 minuta prije testa snage bicepsa brachii. Iako je protok krvi u vježbani mišić povećan, nije bilo učinka dodatka na dušikov oksid ili mjere snage kao što su maksimalni okretni moment i izvršeni rad.

Većina studija pokazuje da suplementacija L-arginina ne poboljšava fizičku izvedbu, a glavni učinak suplementacije L-arginina je povećanje razine L-arginina u plazmi, dok se ne otkriva povećanje protoka krvi u mišićima ili dušikovog oksida (Bescós et al. 2009; Tang i dr. 2011; Willoughby i dr. 2011).

Negativan utjecaj na učinak Neka su istraživanja otkrila da uzimanje dodataka L-arginina ili citrulina može smanjiti fizičku izvedbu. Buchman i suradnici (1999.) ponudili su arginin ili placebo maratoncima i zaključili da je arginin ergolitik jer su trkači koji su uzimali dodatak imali lošije rezultate od onih koji su uzimali placebo. Hickner i suradnici (2006) izvijestili su da suplementacija citrulina nije imala utjecaja na vrijeme do iscrpljenosti na traci za trčanje, a njihova studija sugerira da suplementacija može smanjiti vrijeme do iscrpljenosti.

Izvori nitrata u hrani

Kao što je gore spomenuto, raznovrsno povrće može biti izvrstan izvor dijetalnih nitrata. Konkretno, sok od repe se proučava za njegovu upotrebu u poboljšanju performansi. Doze korištene u pokusima kreću se od 300 – 500 mg nitrata, što je ekvivalentno 500 ml soka od cikle, bez dokaza o povećanju učinkovitosti s povećanjem doza (Lundberg et al. 2011). Doze koje se koriste za istraživanje mjere se u miligramima ili milimolima. Jedan milimol nitrata je ekvivalentan 62 mg, tako da je 5 do 8 milimola otprilike 300 do 500 miligrama nitrata. U nekim pokusima, sok od repe, pročišćen od nitrata, koristi se kao placebo.
Za procjenu ergogenih svojstava unosa nitrata korišteni su različiti protokoli vježbanja, uključujući akutni (nekoliko sati) i kronični (nekoliko dana) unos prije testiranja, različite doze i mnoga povezana stanja, različiti intenzitet i smjer vježbanja.

Povećani dušikov oksid. Više studija pokazalo je da unos nitrata hranom, obično u obliku soka od repe, povećava koncentraciju nitrita u plazmi, markera dušikovog oksida (Bailey i sur. 2009; Lansley i sur. 2011A; Lansley i sur. 2011B; Vanhatalo i sur. 2010.) . Sličan porast uočen je nakon akutne i kronične konzumacije.

Smanjenje potrošnje kisika tijekom vježbanja. Jedan od najčešćih nalaza istraživanja je smanjenje "troška kisika" ili povećanje učinkovitosti kisika zbog akutne ili kronične konzumacije prehrambenih nitrata. Što se tiče pojedinačne doze, Kenjale i suradnici (2011.) izvijestili su da je konzumacija cikle tri sata prije testiranja smanjila frakcijsku ekstrakciju kisika iz gastrocnemiusa tijekom submaksimalnog testa hodanja kod pacijenata s perifernom arterijskom bolešću. Vanhatalo i suradnici (2010.) izvijestili su o značajnom smanjenju od gotovo 4% u troškovima kisika za vježbe na cikloergometru umjerenog intenziteta nakon akutne (2,5 sata prije testa) i kronične (dnevno 5 i 15 dana) potrošnje. Ti su istraživači zaključili da unos nitrata hranom akutno smanjuje troškove kisika kod submaksimalne tjelovježbe i da se učinak održava najmanje 15 dana ako se nastavi s unosom nitrata. Drugi pokusi pokazali su sličan učinak kronične konzumacije soka od repe. Lansley i suradnici (2011B) pronašli su smanjenje troškova kisika hodanja na traci, trčanja umjerenog i snažnog intenziteta nakon 4,5 dana konzumacije nitrata. Čermak i suradnici (2012.) izvijestili su o značajnom smanjenju potrošnje kisika kod biciklista tijekom 60-minutne submaksimalne vježbe nakon 6 dana konzumacije nitrata. U dvije studije, Bailey i suradnici (2010B; 2009) također su otkrili smanjenje troškova kisika kod vježbanja niskog, umjerenog i visokog intenziteta, uključujući ergometriju na biciklu ili ekstenzije listova, nakon 4 do 6 dana konzumiranja. U eksperimentu s natjecateljskim biciklistima, Lansley i suradnici (2011A) nisu pronašli razlike u potrošnji kisika između korisnika nitrata i placeba u bilo kojoj fazi eksperimenta, ali se snaga povećala, potvrđujući poboljšanje učinkovitosti kisika. U drugoj sličnoj studiji, Lansley i suradnici (2011B) zaključili su da konzumacija soka od cikle ima pozitivan učinak na fiziološke reakcije izazvane tjelovježbom, uglavnom na smanjenje troškova kisika pri hodanju i trčanju, što se može pripisati visokom unosu nitrata.

Povećana izvedba. Kao što je gore navedeno, unos soli natrijevog nitrata ekvivalentan onome koji se nalazi u 100-300 g povrća bogatog nitritima imao je tendenciju produljenja vremena do iscrpljenosti (Larsen et al. 2010). Istraživanje u kojem je korišten sok od repe bogat nitratima podupire ove nalaze.

Vrijeme do iscrpljenosti. Prilikom mjerenja performansi, mnoge studije koriste testove koji uključuju vježbanje do točke iscrpljenosti, gdje ispitanici više ne mogu nastaviti s vježbom na određenoj razini napora ili prestati zbog ekstremnog umora. Koristeći slične protokole, istraživači izvješćuju o značajnim poboljšanjima u testu iscrpljenosti nakon pijenja soka od cikle. Kenjale i suradnici (2011.) otkrili su da su pacijenti s perifernom arterijskom bolešću poboljšali svoje maksimalno vrijeme hodanja za 17% u kardiopulmonalnom testu tri sata nakon konzumiranja. Lansley i suradnici (2011B) izvijestili su o produženju vremena na traci za trčanje do iscrpljenosti nakon 4 i 5 dana dodavanja nitrata. Bailey i suradnici (2010B; 2009), koristeći različite protokole uključujući ekstenzije potkoljenice visokog intenziteta do otkaza i testove na ergometru za bicikl, otkrili su da unos nitrata tijekom 4-6 dana produljuje vrijeme do iscrpljenosti. Vanhatalo i suradnici (2011.) proučavali su učinke prehrambene konzumacije nitrata u uvjetima hipoksije i otkrili da se jedan dan nakon konzumacije, izvedba u testu istezanja teladi, ograničena pod utjecajem hipoksije, vratila na razine uočene pod normoksijom. U akutnoj i kroničnoj studiji, Vanhatalo i suradnici (2010.) dokumentirali su povećanje obavljenog rada i maksimalne snage u step testu na biciklističkom ergometru.

Studije o utjecaju na sportsku izvedbu. Kada provode studije specifične za tjelovježbu ili sport, znanstvenici obično preporučuju promatranje dva faktora. Prvo, vježbanje treba odražavati pravu sportsku aktivnost što je potpunije moguće. Drugo, subjekti moraju biti obučeni za vježbe ili sportsku disciplinu. Iako testovi do iscrpljenosti mogu biti korisni za proučavanje učinaka tvari za poboljšanje performansi, oni ne ponavljaju stvarne sportske uvjete. Prihvatljivija opcija je simulacija uvjeta natjecanja, primjerice vremena učitavanja, u laboratorijskim uvjetima, kao pokušaj kopiranja stvarnog stanja. Uzimajući u obzir razinu kondicije ispitanika u studiji o unosu nitrata hranom, Bescós i suradnici (2012.) primijetili su da je većina studija pokazala povećanje učinka pri testiranju netreniranih muškaraca.

U međuvremenu, dvije studije koje su koristile protokol sličan natjecateljskim sportovima i treniranim biciklistima izvijestile su o poboljšanoj izvedbi s jednokratnom i opetovanom konzumacijom soka od cikle. U jednom eksperimentu, devet natjecateljskih muških biciklista iz klupskih timova konzumiralo je sok od cikle 2,5 sata prije testiranja. U usporedbi s placebom, biciklisti su značajno povećali snagu i performanse u segmentima od 4 i 16,1 km. Potrošnja kisika bila je slična u svim vremenskim točkama, potvrđujući poboljšanu učinkovitost pedaliranja sa sokom od repe (Lansley et al. 2011A). U drugom eksperimentu, trenirani muški biciklisti konzumirali su sok od cikle 6 dana, a test se sastojao od 60 minuta submaksimalnog okretanja pedala i vožnje na vrijeme od 10 km. Slično studiji s jednom dozom, konzumacija soka od cikle rezultirala je povećanjem snage i performansi u intervalima, iako su razlike u izvedbi između intervala bile relativno male (Cermak i sur. 2012.).
Da sažmemo ove pokuse, dokazi podupiru da unos nitrata putem hrane ima potencijal poboljšati sportsku izvedbu.

Predloženi mehanizam utjecaja konzumacije nitrata na poboljšanje performansi

Uočeno je da unos nitrata prehranom ima pozitivne učinke na kardiovaskularno zdravlje i performanse. Machha i Schechter (2011.) uočili su nekoliko mehanizama koji bi mogli biti u pozadini ovih pozitivnih učinaka. U odnosu na tjelesnu izvedbu, Bescós i suradnici (2012.) sugeriraju da poboljšanja uzrokovana unosom nitrata hranom mogu biti posljedica povećane proizvodnje dušikovog oksida i kasnije poboljšane isporuke kisika mišićima koji rade. Kao što je navedeno u nastavku, poboljšana isporuka kisika može biti ključni mehanizam, ali istraživanja koja se odnose na prednosti isporuke hranjivih tvari izuzetno su ograničena i ono što je dostupno ne može se potvrditi. Na primjer, Cermak i suradnici (2012.) nisu otkrili nikakav učinak unosa nitrata na odabir supstrata ili koncentracije glukoze i laktata u plazmi tijekom kronometra od 10 km. Međutim, Baily i suradnici (2010B) izvijestili su o malom pomaku u korištenju supstrata prema većem korištenju ugljikohidrata, vjerojatno potaknutom povećanim unosom glukoze posredovanim dušikovim oksidom, što može smanjiti potrošnju kisika. Preporučili su dodatne studije za procjenu ove mogućnosti.

Larsen i suradnici (2010.) primijetili su da konzumacija nitrata u prehrani može smanjiti troškove kisika tijekom vježbanja pri maksimalnim opterećenjima, povezujući to s dva mehanizma: prvi je smanjenje potrošnje kisika, drugi je poboljšanje energetskih funkcija mišića koji rade. .
Čini se da je vazodilatacijski učinak dijetalnih nitrata glavni čimbenik odgovoran za smanjenje potrošnje kisika tijekom vježbanja. Ovaj fenomen može imati nekoliko objašnjenja. Jones i suradnici (2011.) bilježe usporavanje razvoja spore komponente potrošnje kisika tijekom rada s konstantnom razinom tjelovježbe iznad laktatnog praga, što postupno smanjuje kontraktilnu učinkovitost skeletnih mišića i povezuje se s razvojem umora. . Oni također primjećuju da unos nitrata hranom može smanjiti veličinu spore komponente potrošnje kisika i usporiti razvoj mišićnog umora poboljšanjem oksidativnog kapaciteta mišića ili povećanjem intramuskularne isporuke kisika. Povećanje opskrbe kisikom može povećati njegovu distribuciju u mišiću koji radi. Kenjale i suradnici (2011.) izvijestili su o smanjenju frakcijske ekstrakcije kisika iz mišićnog tkiva gastrocnemiusa tijekom hodanja nakon konzumacije cikle u osoba s perifernom arterijskom bolešću. To je vjerojatno zbog povećane isporuke kisika sporim vlaknima gastrocnemius mišića umjesto brzim vlaknima. Vlakna sa sporim trzanjem mogu učinkovitije koristiti kisik nego vlakna s brzim trzanjem. Drugo objašnjenje moglo bi biti smanjenje potrošnje kisika u srčanom mišiću. Drechsler-Parks (1995.) otkrio je da udahnuti nitriti uzrokuju smanjenje minutnog volumena srca tijekom vježbanja, što može ukazivati ​​na smanjenje minutnog volumena srca i potrošnje kisika.

Povećanje učinkovitosti proizvodnje energije tijekom vježbanja može rezultirati smanjenom potrošnjom kisika. Iako Lasley i suradnici (2011B) nisu pronašli promjenu u oksidativnom kapacitetu mitohondrija tijekom vježbanja nakon nekoliko dana dodavanja nitrata u ishranu, Larsen i suradnici (2011) izvijestili su o poboljšanju učinkovitosti oksidativne fosforilacije u mitohondrijima skeletnih mišića, što je bilo u korelaciji sa smanjenjem u troškovima kisika vježbanja. Primijetili su da su nakon dodavanja nitrata mitohondriji skeletnih mišića pokazali poboljšanje učinkovitosti oksidativne fosforilacije (P/O omjer), što je u korelaciji sa smanjenjem troškova kisika tijekom vježbanja. Ova zapažanja podržavaju povećanje učinkovitosti proizvodnje ATP-a za mišićnu kontrakciju kada količina kisika ostaje nepromijenjena. Također su potvrdili da konzumacija nitrata ima duboke učinke na bitne mitohondrijske funkcije. Međutim, iako Bailey i suradnici (2010B) nisu isključili mogućnost pozitivnog učinka unosa nitrata na omjer P/O, pokazali su da je smanjeni trošak kisika tjelovježbe posljedica poboljšane sprege između hidrolize ATP-a i koštanog sustava. proizvodnju mišićne sile, što može smanjiti količinu potrebnog ATP-a uz isti proizvedeni napor. Ukupni promet ATP-a bio je niži tijekom tjelovježbe niskog i visokog intenziteta nakon konzumacije prehrambenih nitrata. Osim toga, Vanhatalo i suradnici (2011.) primijetili su da je, u usporedbi s placebom, u uvjetima hipoksije unos nitrata imao pozitivan učinak na obnovu kreatin fosfata i pH mišićnog tkiva, čimbenike koji doprinose povećanju tjelesne izvedbe. Autori su primijetili da suplementacija nitrata tijekom hipoksije vraća toleranciju vježbanja i oksidativni kapacitet na razine uočene tijekom normoksije. Sveukupno, ovi nalazi podupiru sposobnost dodavanja nitrata da poveća mišićnu energiju tijekom vježbanja, što može dovesti do smanjene potrošnje kisika.
Drugi čimbenici također mogu utjecati na situaciju. Središnja hipoteza o umoru sugerira da je umor uzrokovan procesima koji se odvijaju (prvenstveno) u mozgu. Presley i suradnici (2011.) mjerili su cerebralnu perfuziju u starijih odraslih osoba i uočili korisne učinke prehrambenih nitrata na regionalnu perfuziju u regijama mozga uključenim u izvršne funkcije. Dakle, utjecaj se može dogoditi kroz smanjenje središnjeg umora, što dovodi do povećanja performansi.

Kako bi se razumio mehanizam koji leži u osnovi smanjenja troškova kisika tijekom tjelovježbe zbog konzumacije nitrata, potrebno je više istraživanja, osobito sa sokom od cikle. Bailey i suradnici (2011B) primijetili su da je sok od cikle bogat antioksidansima i fenolima, sugerirajući da te tvari i nitrati mogu djelovati neovisno ili sinergistički.

Rasprava o korištenju nitrata za poboljšanje atletske izvedbe

Lundberg i suradnici (2011) primijetili su da, iako je dokumentirano da nitrati imaju korisne učinke na izvedbu, to treba potvrditi u stvarnim uvjetima natjecanja. Kao što znamo iz internetskih foruma, članaka i rasprava unutar sportskih zajednica, korištenje nitrata se brzo širi među sportašima. Znanstvenici preporučuju oprez pri korištenju raznih oblika nitrata i nitrita.

Lijekovi i soli

Lundberg i suradnici (2011.) primijetili su da lijekovi koji sadrže organske nitrate i nitrite, kao što su nitroglicerin i amil nitrit, imaju izrazito snažne vazodilatacijske učinke, a nenamjerno predoziranje može dovesti do fatalnog vaskularnog kolapsa. Istovremeno, preporučuju sportašima da izbjegavaju nekontrolirano korištenje nitrata i nitritnih soli kao dodataka prehrani, ističući da, iako postoji nizak/nema rizika od akutnog trovanja nitratima, svaka zabuna koja dovodi do visokog nenamjernog unosa nitrita ili organskih nitrata je potencijalno opasno po život. Na primjer, konzumacija različitih doza nitrita, koji se nalaze u dodacima prehrani zajedno s vazodilatatorima za liječenje erektilne disfunkcije kao što su Viagra i Cialis, može uzrokovati zdravstvene probleme (Allen, 2011.). Ako koristite bilo kakve lijekove, prije uzimanja dodataka prehrani posjetite svog liječnika. Osobe sa zdravstvenim problemima kao što je bolest perifernih arterija mogu imati koristi od upotrebe nitrita i nitratnih soli, ali bi se također trebali posavjetovati sa svojim liječnikom u vezi s njihovom upotrebom tijekom vježbanja.

Dodaci prehrani

Kao što je gore navedeno, većina dodataka "dušikovog oksida" koji se prodaju sportašima sadrže L-arginin kao aktivni sastojak, unatoč ograničenoj znanstvenoj potpori za sposobnost L-arginina da poboljša fizičku izvedbu. Ostali dodaci mogu uključivati ​​razne sastojke koji se reklamiraju kao "stvarno povećavaju dušikov oksid" u cirkulaciji, ali istraživanja takvih dodataka trenutno su ograničena. Jedna studija o muškarcima koji su trenirali otpornošću izvijestila je o malom, ali statistički neznačajnom blagotvornom učinku takvog suplementiranja na razine cirkulirajućih nitrata/nitrita unutar jednog sata nakon konzumiranja, ali bez učinka na hemodinamske parametre (Bloomer i sur. 2010.). Potrebno je više istraživanja o sličnim dodacima "dušikovog oksida".

Izvori nitrata u hrani

Većina istraživača pokazala je da je konzumacija zdrave hrane, osobito povrća bogatog nitratima i sokova od povrća, u velikoj mjeri bezopasna i može pružiti neke zdravstvene prednosti (Allen 2011; Lundberg et al. 2011; Machha i Schechter 2011). Jedna ključna točka je doza nitrata koja je učinkovita u smanjenju troškova kisika za opterećenje: 300 – 500 mg, bez dokaza o pojačanom učinku s povećanjem doze (Lundberg et al. 2011). Međutim, znanstvenici napominju da postoji potencijalni rizik koji nastaje ako se sokovi od povrća koji sadrže nitrate nepravilno skladište. S vremenom, kada je piće kontaminirano bakterijama koje reduciraju nitrate, nakupljaju se nitriti.

Moguće kontraindikacije kod uzimanja nitrata

Unos nitrata hranom može (uglavnom, samo teoretski) biti povezan s nekoliko negativnih aspekata za sportaše. Čini se da je niska razina željeza, koja ponekad dovodi do anemije uzrokovane nedostatkom željeza, vjerojatnija kod sportaša nego u javnosti, posebno kod mladih sportašica; Iako loš odabir hrane objašnjava većinu neravnoteže željeza, također postoje dokazi o povećanim razinama željeza u crvenim krvnim stanicama i ukupnom metabolizmu željeza u tijelu (Beard i Tobin, 2000.). Povećana proizvodnja dušikovog oksida također može biti faktor. Na primjer, ljudi koji žive na velikim nadmorskim visinama imaju koncentracije biološki aktivnih proizvoda dušikovog oksida u krvi koje su 10 puta veće od onih uočenih u ljudi na razini mora, ali crvene krvne stanice sadrže manje kompleksa željeza (Erzurum et al, 2007). U studiji na štakorima koji su vježbali 12 mjeseci, Xiao i Qain (2000.) primijetili su da intenzivna tjelovježba može uzrokovati povećanje koncentracije dušikovog oksida u plazmi, kao i niske razine željeza, sugerirajući da povećana proizvodnja dušikovog oksida može biti povezana s razvojem nedostatka željeza. prilikom vježbanja. Longitudinalna istraživanja na ljudima mogu biti od interesa.

Povećanje dušikovog oksida zbog unosa nitrata može biti osobito važno u stanjima ograničene dostupnosti kisika (Jones, 2011.). Stoga unos nitrata može biti koristan tijekom hipoksije, što je važno za sportaše koji treniraju i natječu se u planinama. Ipak, potreban je oprez. Studija slučaja vrhunskih planinara izvijestila je o teškim slučajevima akutne planinske bolesti i ataksije tijekom vježbanja na visini. Penjači su koristili transdermalni nitroglicerin kako bi spriječili ozebline. Ne postoje preporuke za primjenu nitroglicerina u takvim slučajevima niti je procijenjena sigurnost njegove primjene. Autori su primijetili povezanost između cerebralne vazodilatacije izazvane nitratima i teškog cerebralnog edema, što je vjerojatno patofiziološko objašnjenje bolesti (Mazzuero et al. 2008). Ovaj incident dogodio se na visini od 8000 metara, što je neuobičajeno za većinu sportskih događaja i opisuje korištenje lijeka, a ne dodatka prehrani. Unatoč tome, preporučuje se oprez pri korištenju nitrata kod sportaša u planinskim uvjetima.

Andrew M. Jones, stručnjak za proučavanje unosa nitrata, nudi nekoliko praktičnih savjeta za sportaše koji sažimaju ključne aspekte upotrebe (Jones, 2011.).

• Dostupni podaci pokazuju da 300 do 450 miligrama nitrata dovodi do značajnog povećanja koncentracije nitrita u plazmi i uzrokuje fiziološke učinke.
• Slična se doza može dobiti konzumiranjem 0,5 litara soka od cikle ili ekvivalentne količine hrane s visokim udjelom nitrata.
• Nakon gutanja, koncentracije nitrita u plazmi obično dosežu maksimum unutar 2 do 3 sata i ostaju povišene sljedećih 6 do 9 sati prije nego što se vrate na početnu vrijednost. Dakle, sportaši trebaju konzumirati nitrate 3 do 9 sati prije treninga ili natjecanja.
• Konzumacija hrane s visokim udjelom nitrata tijekom dana neophodna je za održavanje razine nitrata u krvi, ali učinak održavanja razine nitrata na prilagodbu na tjelovježbu nije razjašnjen.
• Postoji mogućnost da nekontrolirana konzumacija visokih doza nitratnih soli predstavlja opasnost za zdravlje
• Prirodni izvori nitrata koji su možda zdravi
• Sportašima koji žele ergogeni učinak uzimanja nitrata savjetuje se korištenje prirodnih, a ne farmakoloških metoda.

Izvori dijetalnih nitrata

Tablica 1 navodi nekoliko vrsta povrća s visokim udjelom nitrata. U većini studija korišten je sok od repe u običnom i koncentriranom obliku. ...

Jedna je mogućnost da sami napravite sok od cikle. U mikseru zgnječite svježu ciklu i pomiješajte sa sokom od mrkve ili celera po izboru. Pomiješajte pića s drugim povrćem bogatim nitratima koje spada u ovu kategoriju. U članku u časopisu Parade od 5. veljače 2012. dr. Mehmet Oz predložio je formulu za piće bogato vlaknima, antioksidansima i vitaminima, a niskokalorično; piće je također bogato nitratima. Za 3 do 4 porcije pomiješajte sljedeće sastojke. Možete eksperimentirati dodavanjem cikle:
2 šalice špinata
2 šalice oguljenih krastavaca
6 stabljika celera
1 vezica peršina
1 žličica đumbira
2 oguljene jabuke
Sok od jedne limete
Sok od pola limuna.

Upute za daljnja istraživanja

Trenutno dostupni dokazi podupiru mišljenje da konzumacija nitrata ima ergogeni učinak. Laboratorijski podaci jasno pokazuju povećanje dušikovog oksida i smanjenje troškova kisika tijekom vježbanja, kao i poboljšanje izvedbe različitih testova vježbanja. Iako se pravi dobitak performansi u natjecateljskim uvjetima tek treba pokazati (Lundberg et al. 2011.), dvije studije koje simuliraju natjecateljsku izvedbu (Cermak et al. 2012; Lansley et al. 2011A) pronašle su pozitivne učinke kod treniranih biciklista. Međutim, potrebni su dodatni eksperimenti sa sportašima snage i izdržljivosti kako bi se potvrdili ovi preliminarni rezultati.

Neki istraživači (Allen, 2011.; Bescós et al., 2012.; Jones et al. 2011.) ističu potrebu za razvojem protokola koji će omogućiti sportašima da maksimiziraju dobrobiti konzumacije nitrata, kao i odrediti podnošljivost za žene i starije osobe koje imaju loš metabolizam nitrata.na dušik utječe oslabljen status estrogena/ili dob. Osim toga, potrebni su podaci o osobama sa zdravstvenim problemima.

Zdravlje, znanstvena istraživanja, prehrana, posebni dodaci prehrani

U posljednje vrijeme bilježi se lavinski porast broja znanstvenih publikacija o ulozi dušikovog oksida. Trojica američkih znanstvenika Robert F. Furchgott, Louis J. Ignarro i Ferid Murad dobili su Nobelovu nagradu 1998. godine. Cilj znanstvenika bio je proučavanje tzv. faktor endotelne vaskularne relaksacije (EDRF, Endothelium-derived relaxing factor). Neočekivano i važno otkriće bila je činjenica da je EDRF dušikov oksid (NO).Dvije najvažnije uloge NO su regulacija tonusa krvnih žila i prijenos tvari u mozgu.

Priča

1628. William Harvey otkrio je krvožilni sustav.

1733. Stephen Hales izmjerio je krvni tlak.

1846. Ascanio Sobrero proizvodi nitroglicerin.

1854. Karl von Vierordt prvi je neizravno mjerio tlak.

1879. William Murrell otkrio je da se nitroglicerin može koristiti za liječenje koronarnih arterija.

1977. Ferid Murad otkrio je da dušikov oksid širi krvne žile i uzrokuje opuštanje glatkih mišića.

1978. Louis Ignarro ubrizgao je tekućinu dušikovog oksida blizu vena i doveo do opuštanja krvnih žila.

1980. Robert Furchgott otkrio je da faktor oslobađanja endotela (EDRF) opušta krvne žile.

1981. Ignarro je otkrio da NO sprječava zgrušavanje i zgrušavanje krvnih stanica dodavanjem gvanozin monofosfata (GMP), koji opušta glatke mišiće krvnih žila.

1981. Steven Tannenbaum otkrio je da sisavci proizvode nitrate.

1983. Murad i kasnije drugi istraživači otkrili su da je opuštanje krvnih žila povezano s povećanjem broja GMP-a.

1985. Michael Marletta otkriva da mišji makrofagi proizvode nitrate i nitrite.

1986 Ignarro i Furchgott neovisno izvješćuju na istom sastanku da je EDRF identičan NO.

1987. John Hibbs i Michael Marletta otkrili su da arginin povećava proizvodnju nitrata i nitrita od strane makrofaga.

1988. Moncada je otkrila da L-arginin proizvodi dušikov oksid.

1988. John Garthwaite otkrio je da se dušikov oksid oslobađa iz živčanih završetaka.

1998. Furchgott, Murad i Ignarro dobivaju Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu.

Stvaranje dušikovog oksida u tijelu

U ljudskom tijelu postoji oko 20 aminokiselina. Od njih, l-arginin i molekularni kisik tvore br. L-arginin je jedini donor br. Unos hranjivih tvari vrlo je važan. L-arginin se dobiva, primjerice, iz orašastih plodova ili riže. Osim toga, potrebni su nam folna kiselina, magnezij i tvar tetrahidrobiopterin. Dušikov oksid sintaza (nos) također je potrebna za stvaranje br.

Godine 1988. otkriveno je da je endotelni vaskularni faktor opuštanja (edrf, endotheloum-derived relaxing factor) dušikov oksid. Kao rezultat toga, dušikov oksid je proučavan mnogo puta tijekom sljedećih desetljeća. Otkriveno je da se dušikov oksid proizvodi u mozgu, živčanim završecima, mišićima, krvnim žilama, limfnim žilama, kostima, makrofagima, epidermi i crvenim krvnim stanicama.

No je slobodno prisutan u tijelu samo 1-2 sekunde i brzo se veže za proteine ​​i peptide. Dakle, "aktivirani" proteini mogu djelovati do 6 sati. Višak dušikovog oksida brzo se pretvara u nitrate i nitrite.

Dušikov oksid i zdravlje

Krvne žile

NO regulira širenje krvnih žila tj. vazodilatacija. Dušikov oksid ima ključnu ulogu u tome - regulira sistolički tlak i krvne žile. NO također regulira glomerularnu i medularnu prokrvljenost i ublažava napetost u donjem urinarnom traktu. Uz pomoć NO stvaraju se nove krvne žile u tijelu (angiogeneza). Uz pomoć NO, poboljšani protok krvi djeluje na sljedeći način:

Liječi rane

Vraća izgubljenu osjetljivost

Pomaže u ublažavanju boli

Ubrzava zacjeljivanje prijeloma

Normalizira krvni tlak

Poboljšava prokrvljenost kapilara (prehrana tkiva)

Pojačava učinak antibiotika

Jača imunološki sustav (povećava broj T stanica)

Kolesterol

Povećanje količine dušikovog oksida smanjuje štetne učinke kolesterola. Nedostatak NO uzrokuje da se krvne žile ne šire u stresnim situacijama. Isti se fenomen opaža kod ljudi koji imaju značajno povišenu razinu kolesterola.

središnji živčani sustav

Povećanje količine dušikovog oksida u stanicama dovodi do produljenja života stanica. Ovo se može koristiti kod nedegenerativnih bolesti gdje stanice prerano umiru. Takve bolesti su Parkinsonova bolest i Alzheimerova bolest.

Tumori i rak

Antioksidansi štite stanice. Ako se antioksidativna zaštita izgubi, život stanice ovisi o NO. Ako NO napusti stanicu, stanica umire. Otpuštanje NO iz stanica pozdravljaju patogene i tumorske stanice. Ako puno NO napusti tumorske stanice, tada makrofagi uništavaju tumorske stanice. Dušikov oksid dobiven iz iNOS-a može utjecati na rast tumora. (Weiming Xu, Lizhi Liu i Ian G. Charles, Mikroinkapsulirane stanice koje eksprimiraju iNOS uzrokuju supresiju tumora u miševa, FASEB J, 16, 213-215 (2002.))

Dušikov oksid može inhibirati neoplaziju i rak želuca. (Chinthalapally V. Rao, Signalizacija dušikovog oksida u kemoprevenciji raka debelog crijeva, Istraživanje mutacija 2004. 555: 107-119 Pregled).

Aktivnost stanica koštanog tkiva - osteoblasta - stimulira dušikov oksid i time stvara novo koštano tkivo. S druge strane, NO ometa aktivnost osteoklasta koji razaraju koštano tkivo. NO brine o metabolizmu kostiju tako da je stvaranje kosti brže od njenog razaranja. Stoga dovoljna dostupnost dušikovog oksida dovodi do brzog oporavka.

vedrina

Prokrvljenost i živčani impulsi su brzi. Dodavanje malih količina NO poboljšava vazodilataciju (regulira tonus krvnih žila) i povećava osjetljivost (NO je neurotransmiter).

NE i nijedna druga tvar ne može zaustaviti starenje. Dušikov oksid može učinkovito spriječiti trombozu krvnih žila. Osim toga, NO ubrzava zacjeljivanje rana i oporavak nakon operacije. Dobiveni su uvjerljivi dokazi da NO štiti jetru i učinkovito jača imunološki sustav. Sve to ukazuje da NO utječe na produljenje života. Potreba za dušikovim oksidom raste s godinama, jer... Prirodna proizvodnja NO u tijelu se smanjuje.

Metabolični sindrom

Istraživač dijabetesa Gerald Raven dao je opći naziv faktorima rizika od srčanog udara 1988. Pokušao je pokazati da su mesnatost u području trbuha, nizak HDL kolesterol, povećane razine inzulina u krvi i visoki krvni tlak povezani s istom osnovnom bolešću, posebno kod muškaraca. To je kasnije postalo poznato kao metabolički sindrom. Prema Reavenu, glavni čimbenik srčanog udara je inzulinska rezistencija. Mnoga istraživanja pokazuju da je nedostatak dušikovog oksida uzrok bolesti poput inzulinske rezistencije, dijabetesa kod odraslih, problema s krvnim tlakom i sindroma kroničnog umora.

Pritisak

Visoki krvni tlak često je signal da je metabolički proces poremećen, a često je glavni razlog tome smanjenje proizvodnje dušikovog oksida u tijelu.

Dušikov oksid smanjuje ili sprječava replikaciju virusa HIV-a (Torre D, Pugliese A, Speranza F., Uloga dušikovog oksida u HIV-1 infekciji: prijatelj ili neprijatelj?, Lancet Infect Dis. 2003. ožujak;3(3):128 -9; odgovor autora 129-30).

Pod utjecajem dušikovog oksida, penis postaje elastičan (A.L. Burnett et al, “Nitric oxide: a physiologic mediator of penile erection,” Science, 17. srpnja 1992.). Nedavna istraživanja pokazuju da je dušikov oksid plin koji održava erekciju (K.J. Hurt et al., "Alternatively spliced ​​neuronal nitric oxide synthase mediates penile erection," PNAS,

Potreba za dušikovim oksidom

Potreba za dušikovim oksidom raste u sljedećim slučajevima:

Visok krvni tlak (hipertenzija)

Višak kilograma

Metabolički poremećaji (hiperkolesterolemija, hipertrigliceridemija)

Šećerna bolest (dijabetes tip 1 i tip 2)

Bolesti srca

Stvaranje krvnih ugrušaka u krvnim žilama (ateroskleroza)

Pušenje

Starenje

Bolesti krvnih sudova

Ako su endotelne stanice krvnih žila oštećene i ne funkcioniraju ispravno, to može dovesti do sljedećih problema i bolesti:

a) Vazokonstrikcija (npr. vazospazam koronarne arterije, povišen krvni tlak)

b) Skupljanje krvnih stanica i njihovo učvršćivanje na stijenkama krvnih žila – to dovodi do tromboze.

c) Prekomjerna proizvodnja bijelih krvnih stanica i pričvršćivanje molekula na stanice dovodi do upalnog procesa.

d) Suženje krvnih žila (stenoza) ili proširenje ili novo suženje.

e) Pojačana upala i oštećenje tkiva uzrokovano reaktivnim spojevima kisika - superoksidnim anionima i hidroksilnim radikalima.

Biljke stvaraju dušikov oksid:

Identifikacija gena biljne sintaze dušikovog oksida uključenog u hormonsku signalizaciju, Guo FQ, Okamoto M, Crawford NM, 302(5642):100-3, 3. listopada 2003., Science

Aktivnost dušikovog oksida i sintaze dušikovog oksida u biljkama Del Rio LA, Corpas FJ, Barroso JB., 65(7):783-92, travanj 2004., Phytochemistry.

Dušikov oksid regulira rast krvnih žila:

Sintaza dušikovog oksida nalazi se nizvodno od angiogeneze inducirane faktorom rasta vaskularnog endotela, ali ne i bazičnim faktorom rasta fibroblasta, M. Ziche, L. Morbidelli, R. ChoudhuriDagger, H. ZhangDagger, S. Donnini, H. J. Granger, R. BicknellDagger, svezak 99, broj 11, lipanj 1997., 2625-2634, J. Clin. Investirati.

Dušikov oksid ubrzava zacjeljivanje prijeloma:

Dušikov oksid modulira zacjeljivanje prijeloma, Diwan AD, Wang MX, Jang D, Zhu W, Murrell GA, 15(2):342-51, veljača 2000., J Bone Miner Res.

Dušikov oksid i zacjeljivanje rana:

Uloga dušikovog oksida u zacjeljivanju rana, DEfron DT, Most D, Barbul A. 3(3):197-204, svibanj 2000., Curr Opin Clin Nutr Metab Care

Detalji na mojoj web stranici:

http://www.corp-enliven.narod.ru