Kako povečati dušikov oksid v telesu. Dušikov oksid je ključ do zdravja srca in ožilja ter možganov

Doktor bioloških znanosti Y. PETRENKO.

Brezbarvni plin - dušikov oksid - je že od nekdaj veljal za škodljivega za človeško telo. Inženirji razvijajo naprednejše motorje z notranjim izgorevanjem, ki v manjši meri onesnažujejo ozračje z dušikovim oksidom, in snujejo sisteme za regeneracijo dušikovega oksida v druge snovi. Toda konec prejšnjega stoletja so znanstveniki nepričakovano odkrili, da je dušikov oksid prisoten v katerem koli živem organizmu v precej velikih koncentracijah. In ni le prisoten, ampak nadzoruje najpomembnejše fiziološke procese.

Profesor Anatolij Fedorovič Vanin, ki je prvi odkril radikale dušikovega oksida v živih celicah, se pogovarja z Nobelovim nagrajencem Robertom Forschgottom, ki je prvi opisal pojav, ki ga povzroča delovanje dušikovega oksida. Moskva, 1989.

Elektronska formula dušikovega oksida (NO).

Znanost in življenje // Ilustracije

Shema fizioloških učinkov dušikovega oksida na žilni tonus.

Dušikov oksid (kemijsko ime - dušikov oksid) je nova »zvezda vodilnica« v medicini, ki nakazuje smer iskanja zdravil proti številnim boleznim. Točno to zdaj misli večina raziskovalcev.

Zaradi plazovite rasti števila objav o vlogi dušikovega oksida v bioloških objektih sta Ameriško združenje za napredek znanosti in ugledna znanstvena revija Science leta 1992 dušikov oksid razglasila za molekulo leta.

Kaj narekuje to vedno večje znanstveno zanimanje za dušikov oksid?

Izkazalo se je, da dušikov oksid nadzoruje tako znotrajcelične kot medcelične procese v živi celici. Številne bolezni - hipertenzija, miokardna ishemija, tromboza, rak - so posledica motenj fizioloških procesov, ki jih uravnava dušikov oksid. Prav zaradi tega je dušikov oksid zelo zanimiv za biologe in zdravnike različnih specialnosti.

Nevrofiziologe in nevrokemike zanima dušikov oksid zaradi dejstva, da nadzoruje najpomembnejše procese, ki se pojavljajo v živčnem sistemu. Višja živčna aktivnost osebe je v veliki meri posledica prehoda impulza iz ene živčne celice (nevrona) v drugo - tako imenovani sinaptični prenos. Če poskušamo na kratko opisati ta proces, lahko rečemo, da se pri prehodu živčnega impulza s konca enega nevrona "sprosti" molekula signalne snovi - nevrotransmiterja (na primer acetilholin, glutamat), ki "ujame" poseben protein (receptor) na membrani živčnega končiča drugega nevrona. Nato zapletena veriga biokemičnih in elektrokemičnih reakcij zagotovi prehod živčnega impulza skozi ta nevron. Ko signal doseže živčni končič, se iz njega ponovno sprosti molekula nevrotransmiterja itd. Izkazalo se je, da dušikov oksid aktivira proces sproščanja nevrotransmiterjev iz živčnih končičev med sinaptičnim prenosom. Poleg tega lahko sama molekula dušikovega oksida igra vlogo nevrotransmiterja, torej neposredno prenaša signal iz ene živčne celice v drugo. Ni presenetljivo, da je dušikov oksid prisoten v vseh delih človeških možganov: hipotalamusu, srednjih možganih, korteksu, hipokampusu, podolgovati meduli itd.

Tako je v duševni dejavnosti dušikov oksid tako neposredni udeleženec kot posredni regulator. Kar zadeva telesni obstoj, njegova vloga tukaj ni nič manjša.

Kardiologe in specialiste, ki preučujejo krvožilni sistem, dušikov oksid zanima, ker uravnava sproščanje gladkih mišic ožilja in sintezo tako imenovanih »proteinov toplotnega šoka«, ki »ščitijo« krvne žile pri koronarni bolezni.

Hematologe zanima dušikov oksid zaradi dejstva, da zavira agregacijo trombocitov (lepljenje), vpliva na transport kisika po rdečih krvnih celicah, pa tudi na reakcije, ki vključujejo kemično aktivne molekule (proste radikale) v krvi.

Imunologi se zanimajo za dušikov oksid, ker aktivacijo celic, ki sodelujejo pri imunskem odzivu – makrofagov in nevtrofilcev – spremlja sproščanje dušikovega oksida iz teh celic.

Onkologi kažejo povečano zanimanje za dušikov oksid zaradi domnevne vpletenosti v razvoj malignih tumorjev.

Fiziologe, ki se ukvarjajo z uravnavanjem vodno-solne presnove v telesu, in nefrologe zanima dušikov oksid zato, ker uravnava ledvični pretok krvi in ​​presnovo soli v ledvičnih tubulih.

Tudi intimno življenje brez dušikovega oksida je nemogoče - njegovo sproščanje spodbuja erekcijo.

A to še ni vse. V zadnjih letih pretok informacij o vplivu dušikovega oksida na delovanje genoma eksponentno narašča.

Človekovo usodo določata njegovo vedenje in značaj, na kar pa vplivata stanje njegove duše in telesa. To pomeni, da je človeška usoda v nekem smislu povezana z dušikovim oksidom.

Kaj je molekula dušikovega oksida?

Znano je, da ko je v elektronski družini molekule elektron brez svojega para, to pomeni, da zanj ni partnerja, celotna družina doživi tesnobo in kaže povečano agresivnost do drugih spojin, poskuša najti in odnesti nekoga. manjkajoči elektron drugega. Spojine, ki imajo nesparjen elektron, imenujemo radikali. Radikali so običajno nestabilni in se pojavijo na vmesnih stopnjah kemičnih reakcij.

Dušikov oksid zaradi prisotnosti nesparjenega elektrona v svoji elektronski strukturi spada v kategorijo radikalov in zato, tako kot vsi radikali, stremi k »najdenju« manjkajočega elektrona, da ustvari nov elektronski par. Ko je to mogoče storiti, nastane molekula NO _ – nitroksidni anion. Pogosteje kot ne, manjkajočega elektrona ni mogoče pridobiti tako, da ga odvzamemo drugi molekuli brez »vojne«. Posledično pride do najrazličnejših reakcijskih procesov, med katerimi je lahko dušikov oksid podvržen različnim transformacijam.

Dušikovega oksida ne smemo zamenjevati z dušikovim oksidom (njegova kemijska formula je N 2 O), prav tako brezbarvnim plinom sladkastega okusa, katerega kratkotrajno vdihavanje povzroči znake histerije, velike količine pa vzburljivo delujejo na živčni sistem. , kar povzroči stanje, podobno zastrupitvi. Zaradi tega se dušikov oksid imenuje "smejalni plin". Dolgotrajno vdihavanje "smejalnega plina" vodi do oslabitve občutljivosti za bolečino in izgube zavesti, zaradi česar se včasih uporablja za anestezijo v mešanici s kisikom (80% N 2 o + 20% O 2).

Sam dušikov oksid ne povzroča takšnih učinkov. Toda dušikov oksid, ki vstopi v določene dele možganov, se tam kemično uniči, da nastane dušikov oksid, katerega delovanje na živčne celice določa učinke, ki jih povzroča vdihavanje dušikovega oksida. Alkohol vpliva tudi na možganske celice posredno preko dušikovega oksida.

Za razvoj problema dušikovega oksida v biologiji in medicini so številni znanstveniki leta 1998 prejeli Nobelovo nagrado za fiziologijo in medicino. Točno besedilo je: "Nobelova nagrada za fiziologijo ali medicino je bila podeljena za odkritje vloge dušikovega oksida kot signalne molekule v kardiovaskularnem sistemu." Ameriški znanstveniki Robert Forschgott, Ferid Murad in Louis Ignarro so postali Nobelovi nagrajenci.

Vse se je začelo z odkritjem, katerega rezultate je leta 1955 objavil Robert Forschgott. Znanstvenik, ki je izvajal fiziološke poskuse s krvnimi žilami, je odkril sproščujoč učinek svetlobe na aorto zajca. To skrivnostno obnašanje aorte kot odziv na delovanje svetlobe je pozneje postalo predmet njegove in drugih raziskovalcev velike pozornosti. Lahko se šteje, da je bil nekakšno izhodišče za novo vejo biološke znanosti.

Naslednji korak je pri nas naredil človek z odkritjem, ki je postalo mejnik v razumevanju vloge dušikovega oksida v biologiji in medicini. To je profesor, doktor bioloških znanosti Anatolij Fedorovič Vanin, vodja laboratorija Inštituta za kemijsko fiziko Ruske akademije znanosti.

Leta 1965 je revija Biophysics objavila njegov kratek, a kot se je kasneje izkazalo izjemno pomemben članek z naslovom »Nova vrsta prostih radikalov v celicah kvasovk«. Pisalo je, da so bili v bioloških objektih odkriti radikali neznane narave, ki jih še nihče na svetu ni opazil. Naša država je bila takrat »pred ostalimi« pri ustvarjanju opreme za detekcijo radikalov na podlagi pojava elektronske paramagnetne resonance (EPR). Instrumenti in sredstva za odkrivanje radikalov, ki delujejo na njegovi osnovi, se imenujejo radijski spektrometri. Prav te instrumente so opremili v laboratoriju, kjer je delal Anatolij Fedorovič, ki danes velja za eno priznanih avtoritet na področju EPR spektroskopije.

Fenomen EPR je leta 1944 odkril profesor na Kazanski univerzi E.K. Bistvo tega pojava je povezano s sposobnostjo radikalov, ki se nahajajo v magnetnem polju, da selektivno absorbirajo energijo radijskih valov.

Neznano radikalno snov so najprej odkrili v kulturah kvasovk, nato pa še v živalskih celicah. Postalo je jasno, da so odkrili novo snov, ki je prisotna v vseh živih celicah.

Delo Forschgotta in Vanina je postavilo novo znanstveno smer. Zdaj znanstveniki razumejo, da neznani radikali, ki jih je odkril Anatolij Fedorovič, niso nič drugega kot molekule dušikovega oksida. Toda takrat je bilo treba opraviti še veliko zapletenih raziskav, da bi ugotovili, kateri radikali so dali nenavaden signal EPR. Nekaj ​​je bilo jasno že takrat: teh radikalov znanost ne pozna. Leta trdega dela so Vaninu omogočila drugo odkritje. Dokazal je, da dušikov oksid ne daje signalov sam, ampak v kombinaciji z železovimi ioni in proteini, ki vsebujejo sulfhidrilne skupine. Zdaj se imenujejo "dinitrozilni kompleksi".

Kakšna je vloga kompleksa dušikov oksid-protein v živi celici? Vanin in drugi raziskovalci, ki so se pridružili preučevanju problema, so se osredotočili na to vprašanje.

Medtem je R. Forschgott nadaljeval s proučevanjem narave pojava, ki ga je odkril. Leta 1961 je objavil pregledni članek, v katerem je ponovno izpostavil problematiko sproščujočega delovanja vidne svetlobe na ožilje. Rezultat četrt stoletja trajajočih raziskav je bilo odkritje Forschgotta leta 1980 neznane fiziološko aktivne snovi - endotelijskega vaskularnega relaksacijskega faktorja (EDRF).

Forschgott je odkril, da acetilholin, ki je eden od nevrotransmiterjev živčnega sistema, običajno povzroči stiskanje krvnih žil, v nekaterih poskusih pa jih nekako sprosti. Pri analizi teh poskusov je Forschgott opazil, da so sproščujoč učinek acetilholina na krvne žile opazili le v primerih, ko so bile slabo očiščene endotelijskih celic, ki obdajajo notranjo površino žil. Forschgott je domneval, da je prisotnost endotelija tista, ki obrne fiziološki učinek acetilholina. Po vrsti genialnih poskusov ni bilo dvoma: prišlo je do odkritja. Tako je bil odkrit endotelijski vaskularni relaksacijski faktor (EDRF). Ta znanstveni dosežek je dobil širok odmev v javnosti in navdušil ves znanstveni svet. Večina znanstvenikov je takoj ugotovila, kako pomembna je za fiziologijo, patofiziologijo in praktično medicino.

Leta 1991 je Forschgott objavil vrsto člankov, v katerih utemeljuje trditev, da EDRF ni nič drugega kot molekula dušikovega oksida. To pomeni, da se pod vplivom acetilholina iz endotelija krvnih žil sprosti dušikov oksid, ki nato vstopi v plast mišičnih celic. In prav molekula dušikovega oksida ima sproščujoč učinek na stene krvnih žil. Kaj se dogaja pod vplivom svetlobe? Zakaj povzroči tudi sprostitev ožilja? Očitno se pod vplivom svetlobnega sevanja sprosti isti dušikov oksid, ki (kot je pokazal Vanin) obstaja v obliki dinitrozilnega kompleksa z beljakovinami.

Kot fiziološki znanstvenik je Forschgott v svojih znanstvenih raziskavah šel od pojavov (fiziologije) do njihovih mehanizmov. To je pot od zapletenega k preprostemu. Za Vanina kot biofizika in biokemika je bila pot od enostavnega k zapletenemu, od dejstva do njegove vloge in pomena bolj naravna. Vanin je začel z odkritjem obstoja radikalne snovi v živih telesih in začel proučevati, kakšna molekula je bila in kakšne funkcije opravlja.

Forschgott je prvi na svetu opisal pojav, ki nastane zaradi delovanja dušikovega oksida – sprostitev krvnih žil. Vanin je odkril prisotnost neznane snovi v živi snovi. V nadaljnjem raziskovanju sta se pomikala drug proti drugemu in se hitro zbližala. Kot bi postavili dva mejnika, med katerima je ležala nevidna povezovalna nit.

Rezultati raziskave niso dolgo čakali. Kmalu bo zaznamovan še en pomemben mejnik. Predstavil ga je ameriški znanstvenik Ferid Murad, potem ko je sredi 70. let prišel do pomembnega odkritja o gvanilat ciklazi. Gvanilat ciklaza je eden ključnih encimov, ki nadzoruje celično življenje. Mured je pokazal, da se gvanilat ciklaza aktivira z delovanjem nitro- in nitrozo spojin. Murad izrazi idejo, da aktivno učinkovino teh spojin niso same, ampak iz njih sproščen dušikov oksid, in to eksperimentalno potrdi.

Hkrati je Vanin proučeval biološki učinek dinitrozil železovih kompleksov in pokazal, da imajo močan hipotenzivni učinek – sproščajo krvne žile.

Vanin je predlagal tudi metodo za odkrivanje dušikovega oksida v organih in tkivih, ki je postala zelo razširjena. Njegov naslednji korak v znanstvenem raziskovanju ni nič manj pomemben. Je prvi, ki je prišel do zaključka in utemeljitve, da je EDRF neposredno povezan z dušikovim oksidom. Ko si avtorji odkritij dobesedno stopijo v peto in si dihajo za ovratnik v tekmi za prednost, se običajno upošteva, čigavi rezultati so bili prvi objavljeni. Vanin, ko je prejel podatke, da je EDRF povezan z dušikovim oksidom, se je odločil, da jih bo leta 1985 objavil v reviji Bulletin of Experimental Biology and Medicine, vendar je bil članek objavljen šele tri leta po predložitvi. Nato je v tujih publikacijah začel rasti val objav na to temo. Enake podatke sta leta 1986 pridobila Forschgott in Ignarro, leta 1987 pa Salvador Moncada. Slednji je prepričljivo pokazal, da EDRF vsebuje dušikov oksid, in svoje podatke takoj objavil v mednarodni znanstveni reviji Nature. Vse te publikacije so bile objavljene prej kot prvotni članek Anatolija Fedoroviča.

Forschgott in Vanin, ki sta opravila vsak svojo polovico poti, sta se srečala leta 1989 v Vsezveznem kardiološkem raziskovalnem centru v Moskvi. O čem sta govorila takrat, je jasno: seveda o znanstvenih načrtih, svojih neverjetnih ugibanjih in dvomih. Njuna komunikacija se je nadaljevala v Londonu na 1. konferenci o biološki vlogi dušikovega oksida in v poznejšem dopisovanju.

Vaninova avtoriteta kot ustanovitelja nove znanstvene smeri je splošno priznana. Toda tu je paradoks: glavna znanstvena nagrada, Nobelova nagrada, je šla mimo njega. Nezasluženo ni prava beseda. Očitno izbira Nobelovega odbora ne temelji vedno na znanstvenem pomenu dela. Veličina Anatolija Fedoroviča je v tem, da ni izpodbijal odločitve komisije. In vemo, da sta genija, kot sta Newton in Leibniz, izzivala znanstvene prioritete drug drugega. In to kljub dejstvu, da so o Newtonu govorili kot o edinem smrtniku, ki je enak bogovom. In z njimi lahko enačimo tudi Leibniza zaradi njegovih zaslug za človeštvo. Tako si tudi bogovi ne morejo vedno razdeliti dlani.

Toda raziskovalci, ki so prejeli Nobelovo nagrado (ne pozabite, da so to Forschgott, Murad in Ignarro), so resnično veliki znanstveniki in so si nedvomno zaslužili tako visoko priznanje. Lahko pa trdimo, da je bil eden od glavnih junakov zgodbe o dušikovem oksidu preprosto prečrtan s seznama.

Morda se kdo ne bo strinjal z vsem o zgodovini odkritja delovanja dušikovega oksida - ni presenetljivo: logiko raziskav in vlogo vsakega od vodilnih znanstvenikov, ki so razvili to temo, lahko vsak vidi drugače. Toda komaj kdo bo dvomil ali oporekal, da se je vse začelo s temeljnimi odkritji Forschgotta in Vanina. Bili so pionirji pri ugotavljanju celovite vloge dušikovega oksida v živi naravi.

Kje je tehtnica, na kateri bi lahko objektivno pretehtali priznanje znanstvenikovih zaslug, da bi ga zanje pošteno nagradili?

Presežek dušikovega oksida lahko povzroči glavkom in morebitna druga patološka stanja: kako to težavo rešiti naravno. V zadnjem času je bilo veliko tiska o odkritju, da ima veliko ljudi s kroničnim glavkomom odprtega zakotja izjemno povišano raven dušikovega oksida (Neufeld 97). Z znižanjem te ravni z zdravili so raziskovalci uspeli zmanjšati poškodbe vidnega živca zaradi povečanega očesnega tlaka pri podganah (Neufeld 99).

Danes je zaradi prizadevanj farmacevtskih podjetij povečano povpraševanje po zdravilih za blokiranje dušikovega oksida, odobrenih za zdravljenje COG. Vendar se zdi, da malo ljudi sploh zanima, da bi to izvedeli pravi razlogi za povečanje na tako visoke vrednosti. Glede na to, da ima umetno zatiranje kakršnih koli naravnih fizioloških reakcij telesa nepredvidene posledice, bi bilo morda namesto takšnega posega smiselno poiskati vzrok in ga odpraviti?

Dušikov oksid: kratek opis

Še vedno ni izčrpnih informacij o tem nevrotransmiterju, saj je bil prvič odkrit šele leta 1987 (Ignarro, 1987), zaradi česar so leta 1989 avtorji dela postali dobitniki Nobelove nagrade za zasluge na področju naravoslovja.

Dušikov oksid se proizvaja iz L-arginina v različnih delih telesa.

Opravlja številne funkcije, na primer:

• povzroča vazodilatacijo;
• nadzoruje intragastrični tlak;
• spodbuja širjenje maternice med nosečnostjo;
• upočasni resorpcijo kosti;
• ima ključno vlogo pri nastanku in vzdrževanju erekcije;
• in tudi uničuje bakterije, glive in celo tumorske celice.

Vendar pa so visoke ravni tudi izjemno nevarne, saj je dušikov oksid močan dušikov prosti radikal. Pravzaprav lahko ubije nevrone in naj bi bil tudi odgovoren za večino degenerativnih procesov, ki se pojavijo po kapi in pri nekaterih boleznih živčnega sistema.

Kateri so možni vzroki za povišane ravni dušikovega oksida?

Na podlagi sedanjega znanja in razpoložljivih raziskav obstaja več dejavnikov, ki lahko povzročijo ali prispevajo k povečanju ravni dušikovega oksida:

• alergije (histamin);
• nizek nivo železa;
• hipoksija (pomanjkanje kisika);
• zastrupitev z ogljikovim monoksidom;
• pretirano visoke ravni estrogena ali "estrogenska prevlada";
• drugo.

Alergije

Kako lahko alergije povečajo raven dušikovega oksida? Odgovor je povsem preprost. Splošno znano je, da alergije povzročajo povišano raven histamina, zato so antihistaminiki tako priljubljeni. Kar ni tako splošno znano, je, da histamin spodbuja sproščanje dušikovega oksida iz različnih celic v telesu (Mannaioni 97a, Mannaioni 97b, Champion 98).

Predlagano je bilo celo, da nekateri škodljivi učinki histamina, kot npr povečana prepustnost krvno-možganske pregrade, je mediator pravzaprav dušikov oksid (Mayhan 96). Zato lahko obravnavanje alergij, ki povzročajo povišane ravni histamina, odpravi potrebo po zdravilih za znižanje ravni dušikovega oksida. Poleg tega so bile visoke ravni histamina povezane s cirkulatorno hipoksijo, stanjem, ki je obravnavano v drugem razdelku (Sumina 78).

Reši to težavo je mogoče storiti na več načinov, od katerih prednosti vsakega tukaj ne obravnavamo, saj si ta tema zasluži veliko bolj temeljito in podrobno razpravo, kot jo omogoča ta članek:

• izogibanje ali zmanjšanje izpostavljenosti alergenom (npr. sprememba prehrane, uporaba zračnih filtrov itd.);
• uporaba naravnih antihistaminikov (na primer kvercetin) (Bronner, Pearce);
• uporaba tradicionalnih antihistaminikov;
• alternativne metode zdravljenja alergij (homeopatija, desenzibilizacija, potenciranje z encimi);
• tradicionalno zdravljenje alergij.

Ljudem z alergijami, ki se jih morda niti ne zavedajo, lahko uporaba ene ali kombinacije več zgoraj navedenih možnosti pomaga ne le odpraviti simptome alergije, temveč tudi izboljšati splošno zdravje. Seveda pa je za pravilno rešitev problema alergij nujno, da alergijo diagnosticira usposobljen klinik.

Nizek status železa

Drug možen vzrok povečanega dušikovega oksida je nizke ravni železa. Eden od razlogov za to je, da se hemoglobin in druge spojine, ki vsebujejo železo, vežejo na dušikov oksid v krvi, kar vodi do pasivnost.

Nizek status železa in anemija se lahko pojavi, ko prehransko pomanjkanje, in zaradi pomanjkanja ne samo železa, ampak tudi folne kisline in vitamina B-12. Zlasti pomanjkanje B-12 ni neobičajno pri starejših ljudeh. Najverjetneje je to posledica s starostjo povezanega zmanjšanja proizvodnje intrinzičnega faktorja, glikoproteina, ki ga izločajo celice v želodčni sluznici in je potreben za normalno absorpcijo B-12.

Najbolj ogroženi pomanjkanje železa in B-12 Vegetarijanci in tisti, katerih prehrana vsebuje malo mesa, ki je najboljši vir B-12, so dovzetni. Vendar pa lahko tovrstno pomanjkanje povzroči tudi jemanje farmacevtskih izdelkov. Znano je na primer, da zdravila za gastrointestinalne težave, kot je priljubljeni omeprazol (Prilosec v ZDA in Losec v Kanadi), znatno zmanjšajo absorpcijo B-12, verjetno zaradi zmanjšanja intrinzičnega faktorja (Marquard 94). .

Celo ljudje z normalno ravnjo hemoglobina imajo lahko zaloge železa daleč pod optimalnimi vrednostmi. Mnogi zdravniki verjamejo, da je mogoče natančnejšo določitev ravni železa narediti z oceno ravni feritina v serumu.

Feritin je glavna beljakovina za shranjevanje železa v celicah, kjer se po potrebi shrani za prihodnjo uporabo. Ima tudi druge funkcije, kot je zaščita pred nekaterimi prostimi radikali, kot so oksidirano železo in peroksidi, in je bistvenega pomena za pravilno rast in razmnoževanje celic.

Tako je verjetno, da normalne ravni feritina zmanjšajo negativne učinke visokih ravni dušikovega oksida zaradi njegovih antioksidativnih lastnosti. Dušikov oksid pa pomaga zaščititi telo pred sproščanjem železa brez oksidacije iz spojin, ki vsebujejo železo (Puntarulo 97, Juckett 96).

hipoksija

Poleg znižane ravni hemoglobina in feritina lahko pomanjkanje železa povzroči zvišanje ravni dušikovega oksida prek drugega fiziološkega mehanizma – povzroča anemična hipoksija ali znižanje vsebnosti kisika v krvi pod normalno vrednost. Znano je, da hipoksija spodbuja nastajanje dušikovega oksida, ki je najverjetneje obrambni ali preživetveni mehanizem telesa, ki proizvaja dušikov oksid, da bi sprostil krvne žile, tako da dovajajo več kisika krvi v tkiva.

Lahko so prisotne tudi druge oblike hipoksije, ki imajo podobne učinke. Na primer, lahko povzroči poškodbe pljučnih membran in oslabljeno delovanje pljuč difuzijska hipoksija, kot se pojavi pri kronični obstruktivni pljučni bolezni (npr. emfizem). Zato lahko pljučne bolezni povzročijo tudi povečane ravni dušikovega oksida, kar povzroči kronična hipoksija.

Če govorimo o naravna zdravila, nekatera hranila pomagajo izboljšati delovanje pljuč. Najbolj opazen med njimi v tem pogledu N-acetilcistein(NAC).

Pljučno disfunkcijo lahko povzročimo tudi farmakološko z jemanjem običajnih zdravil, kot je npr. zaviralci beta. Ta zdravila lahko povzročijo bronhospazem in stiskanje bronhijev. Ta razred zdravil se pogosto uporablja za bolezni, kot so hipertenzija, srčna aritmija, kronična angina pektoris in druga.

ironično, najbolj priljubljena zdravila Beta blokatorji v obliki kapljic za oko (na primer timolol) se uporabljajo za zdravljenje COG. Zato je možno, da lahko to zdravljenje poveča raven dušikovega oksida in povzroči tveganje za poškodbo vidnega živca. Torej, če so bili subjekti z glavkomom v študiji Neufelda et al. zdravljeni na ta način, potem povišane ravni dušikovega oksida morda niso bile posledica samega patološkega stanja, temveč rezultat zdravljenja tega stanja.

Patološko stanje, kot je npr cirkulatorna hipoksija, ki se razvije kot posledica čezmernega zoženja krvnih žil ali odpovedi miokarda. Lajšanje vazokonstrikcije opazimo z dajanjem magnezija, druga hranila, ki ščitijo srce, na primer encim Q10, L-karnitin, tavrin itd., pa so lahko koristna pri odpovedi miokarda.

Ogljikov monoksid

Zastrupitev z ogljikovim monoksidom (CO) lahko povzroči cirkulatorno hipoksijo, patološko stanje, o katerem smo govorili zgoraj. Ogljikov monoksid se poveže s hemoglobinom in zmanjša njegovo sposobnost prenašanja kisika. Pravzaprav se 200-krat močneje veže na hemoglobin kot na kisik (Walker 99). Blaga zastrupitev s CO morda ne kaže očitnih simptomov, kar pomeni, da je zastrupitev morda neodkrita.

Tako nizke ravni izpostavljenosti lahko povzročijo simptome, podobne za simptome navadnega prehlada ali gripe, zato se tudi najboljši zdravniki včasih zmotijo ​​pri diagnozi. To je žalostno, ker danes imamo preproste merilnike izdihanega zraka, ki lahko zaznajo CO in določijo njegovo raven (Walker 99), vendar se zdi, da jih splošni zdravniki redko uporabljajo. Zastrupitev z ogljikovim monoksidom je najpogostejša v industrijskih obratih, dogaja pa se tudi doma. To postane še posebej pomembno pozimi, ko se uporabljajo različni grelni elementi in so okna praviloma tesno zaprta.

Zanimivo je, da so glede na študijo, nedavno objavljeno v kitajski medicinski reviji, bolniki z glavkomom v zimskih mesecih občutili povečan intraokularni tlak (Qureshi 97).

Kaj povzroča ta učinek, bodisi hladno vreme, zastrupitev z ogljikovim monoksidom, zmanjšana telesna aktivnost ali kakšen drug dejavnik, še ni znano.

Vsekakor pa bi bilo pametno doma in celo v službi namestiti detektorje ogljikovega monoksida, da bi zmanjšali verjetnost zastrupitev. Takšne naprave so še posebej uporabne, ker je CO brez vonja in barve, manjša zastrupitev pa morda ne bo povzročila takojšnjih očitnih simptomov. Dobro prezračevanje je ključnega pomena, še posebej, če so v prostoru viri izgorevanja – grelniki, plinske peči in kamini.

Opozoriti je treba, da bi morali biti ljudje z visokim hemoglobinom in rdečim krvnim telesom nekoliko manj občutljivi na škodljive učinke CO v majhnih količinah zaradi večje prenosljivosti kisika.

Estrogen

Pred kratkim so ugotovili, da se estrogen poveča bioaktivnost dušikov oksid (Blum 98). Ženske lahko doživijo pretirano visoke ravni estrogena ali neravnovesje v hormonskem sistemu, kar povzroči "estrogensko prevlado" več razlogov.

Prvi je, da ženske prehajajo hormonsko nadomestno zdravljenje(HRT) pogosto ne nadzorujejo pravilno ravni svojih hormonov in lahko prejmejo odmerke hormonov, ki preveč povečajo njihovo raven v telesu. Poleg tega je najbolj razširjen estrogen, Premarin, pridobljen iz konjskega materiala in ima popolnoma drugačno sestavo kot človeški estrogen, z veliko močnejšimi estrogenskimi lastnostmi. Vedno več zdravnikov uporablja "naravno" hormonsko nadomestno terapijo in skrbno izbira sestavo in odmerke za vsakega bolnika posebej.

Možno je tudi, da čezmerno aktivnost estrogena v telesu povzročajo dejavniki onesnaževanje okolja, ki posnemajo delovanje estrogena. Pojav tovrstnih učinkov lahko zmanjšamo z uporabo nekaterih postopkov razstrupljanja (čiščenje telesa) in prilagoditvijo življenjskega sloga (na primer ekološka prehrana, izogibanje plastičnim operacijam ipd.).

Druga možna možnost je hormonsko neravnovesje estrogena in progesterona. Če so ravni progesterona nizke, lahko ženska razvije "estrogensko prevlado". Skupaj s številnimi drugimi negativnimi posledicami tega stanja lahko dušikov oksid postane tudi prekomerno aktiven. Številni zdravniki, ki se osredotočajo na ravnovesje hranil v telesu, na splošno izvajajo teste za ugotavljanje hormonskega ravnovesja (preiskave sline ali krvi) in po potrebi lahko predpišejo naravni progesteron, bodisi peroralno ali, bolj pogosto, transdermalno.

Drugi dejavniki

Razkrilo se je, da cirkulatorna hipoksija(že omenjeno) povzroči zastrupitev s fluoridom, verjetno zaradi velikega povečanja (8--9-krat) ravni histamina (Sumina 78). Zato obstaja možnost, da majhni odmerki fluorida nekoliko zmanjšajo sposobnost prenašanja kisika. To verjetnost lahko zmanjšate tako, da opustite uživanje fluorirane vode ali komercialno pripravljenih pijač, saj jih veliko pri izdelavi uporablja fluorirano vodo.

Končno se lahko povzroči nekaj povečanja ravni dušikovega oksida farmakološko. Na primer, učinki beta-blokatorjev so bili prej obravnavani. V enem članku je nemogoče zajeti vsa zdravila, ki lahko povečajo raven dušikovega oksida, vendar se morajo zdravniki in bolniki zavedati, da ima lahko vsako zdravilo nenamerne in neželene učinke.

Možne nevarnosti zatiranja dušikovega oksida

Vsako zdravilo, namenjeno zatiranju proizvodnje dušikovega oksida v upanju, da bo zdravilo COG ali katerega koli drugega stanja, ga lahko ima stranski učinki, zaradi vsestranskosti tega nevrotransmiterja.

Na primer, dušikov oksid ima pomembno vlogo pri uravnavanju fetoplacentni obtok med nosečnostjo (Izumi 96), zaradi česar je uporaba tovrstnih zdravil pri bodočih materah potencialno nevarna. Teoretično lahko zatiranje dušikovega oksida povzroči druge težave, kot so impotenca ali spolna disfunkcija, visok krvni tlak, prebavne težave, večja dovzetnost za okužbe in celo povečano tveganje za raka.

zaključki

Dušikov oksid ima ključno vlogo pri normalnem fiziološkem delovanju. Vendar pa je poleg tega, da je antioksidant, tudi prosti radikal, ki ima lahko neželene škodljive učinke, če so njegove ravni nenormalno visoke.

Vzrok za povečanje dušikovega oksida na nevarne ravni je mogoče ugotoviti in odpraviti na različne načine, od katerih smo se v tem članku dotaknili le nekaterih. Ko se več nauči o dušikovem oksidu, se lahko poleg COG odkrijejo tudi druga patološka stanja, ki jih povzročajo ali poslabšajo izjemno visoke ravni dušikovega oksida. Z odkrivanjem novih načinov zdravljenja veliko ljudi s kroničnimi zdravstvenimi težavami najde upanje.

Dušikov oksid je pomembna sestavina procesov biokemične regulacije. Razumevanje in nadzorovanje njegovega nastajanja lahko pomembno vpliva na naše zdravje. Hvala Coryju za tako koristne raziskovalne informacije.

Dušikov oksid je inertni plin, ki nima aromatičnih lastnosti ali barve. Obstaja več povezav:

• Oksid (I) ne tvori soli. Če je koncentracija visoka, lahko povzroči stimulacijo živčnega sistema. Imenuje se tudi smejalni plin. Dušikov oksid se uporablja kot blaga anestezija v medicini;
• Dušikov monoksid je brezbarven plin. Lastnost dušikovega oksida (II) je nizka stopnja topnosti v vodi;
• Oksid (III) je tekočina temno modre barve. V normalnih pogojih kaže nestabilnost. Pri interakciji z vodo lahko tvori dušikovo kislino;
• Oksid (IV) je plinaste oblike, njegova barva je rjava. V tem stanju je snov težja od zraka, zato jo je mogoče zlahka stisniti. Ena od lastnosti dušikovega oksida je sposobnost interakcije z vodo in alkalnimi raztopinami;
• Oksid (V) je snov v kristalni obliki brez barve. Kaže lastnosti močnega oksidanta.

Dušikov oksid kot aditiv za živila deluje proti gorenju in glazuri. Ta spojina je znana tudi pod imeni dušikov anhidrid, nesolni oksid, dušikov dioksid, dušikov anhidrid, dušikov trioksid, dušikov monoksid, dušikov pentoksid, dušikov tetroksid, nitrozil azid, trinitramid.

Uporaba dušikovega oksida

Spojina se praktično ne uporablja kot aditiv za živila. Dušikov oksid je našel svojo uporabo v embalaži za hrano, uporablja se za pripravo aerosolnih olj in za stepanje smetane.

Zaradi posebnih lastnosti se spojina uporablja kot plinsko razpršilo v medicinskih stekleničkah. Zaradi svoje sposobnosti, da kaže anestetični učinek, se oksid uporablja v kirurški praksi.

Dušikov oksid v telesu

Kot je bilo ugotovljeno v zadnjih letih, ima molekula dušikovega oksida širok spekter bioloških učinkov. To dejanje lahko razdelimo na zaščitno, regulativno in škodljivo.

Oksid sodeluje pri regulaciji medceličnih in znotrajceličnih signalnih sistemov. Poleg tega je spojina odgovorna za relaksacijo endotelija gladkih mišic in sodeluje pri procesih reproduktivnega, imunskega in živčnega sistema. Kaže citostatične in citotoksične lastnosti.

Celice imunskega sistema uporabljajo oksid za uničenje malignih tumorskih celic in bakterij. V primeru motenj presnove in biosinteze dušikovega oksida se razvijejo bronhialna astma, koronarna srčna bolezen, primarna pljučna hipertenzija, miokardni infarkt, nevrotična depresija, diabetes mellitus, nevrodegenerativne bolezni, impotenca in esencialna arterijska hipertenzija.

Dušikov oksid v športu

Verjetno so mnogi slišali za izdelke, ki lahko aktivirajo proizvodnjo dušikovega oksida. Ti izdelki so postali zelo priljubljeni v industriji prehranskih dopolnil. Menijo, da se s povečanjem proizvodnje oksida poveča pretok krvi v skeletne mišice, kar pozitivno vpliva na telo športnika.

Po mnenju znanstvenikov z Univerze v Teksasu je stopnja tkivne omejitve aminokislin odgovorna za transport skozi medcelično tekočino in kri. To pomeni, da povečan pretok krvi v skeletne mišice skupaj s povečanjem koncentracije aminokislin zagotavlja intenzivnejšo absorpcijo aminokislin v mišičnih celicah.

Škoda dušikovega oksida

Ne glede na vse, dušikovi oksidi so škodljivi in ​​nevarni za zdravje ljudi. Zaradi tega aditiv za živila spada v tretji razred nevarnosti. Na primer, NO velja za močan strup, ki vpliva na centralni živčni sistem in lahko povzroči poškodbe krvi z vezavo hemoglobina. NO2 je tudi zelo strupen in lahko povzroči draženje dihal.

Priljubljeni članki Preberi več člankov

02.12.2013

Čez dan vsi veliko hodimo. Tudi če imamo sedeč način življenja, še vedno hodimo - navsezadnje smo...

607513 65 Več podrobnosti

10.10.2013

Petdeset let za nežnejši spol je nekakšen mejnik, ki ga vsako sekundo preseže ...

447015 117 Več podrobnosti

02.12.2013

Dandanes tek ne žanje več tako navdušenih kritik kot pred tridesetimi leti. Potem bi družba ...

12.12.2013

Melvin H. Williams, PhD, FACSM Eminent Scholar Emeritus Department of Human Movement Sciences Old Dominion University Norfolk, VA

Na podlagi materialov: easacademy.org
Prevod S. Strukov

Uvod Vsako leto je vse več raziskav o izbiri zdravega načina življenja za izboljšanje zdravja, zlasti za preprečevanje različnih kroničnih bolezni, kot so koronarna srčna bolezen, rak in sladkorna bolezen. Omenjeni sta dve ključni načeli zdravega načina življenja za preprečevanje bolezni - zdravo prehranjevanje in zadostna telesna aktivnost. Glede na pomen športa v življenju sodobne družbe se veliko raziskovalnih naporov namenja tudi razvoju načinov za povečanje zmogljivosti. Še enkrat, ustrezen program prehrane in vadbe sta glavna dejavnika, odgovorna za izboljšano atletsko zmogljivost.

Posodobljeno 16.3.2015 16:03

Prehrana in telesna vadba lahko izboljšata zdravje in športne rezultate na različne načine. Zdrava prehrana na primer vsebuje naravne snovi, kot so omega-3 maščobne kisline, antioksidanti in številna fitohranila, ki lahko pomagajo pri preprečevanju določenih bolezenskih procesov (Williams, 2010), medtem ko telesna vadba sprošča različne citokine (miokine), kar zmanjšuje tveganje za kroničnih bolezni (Brandt in Pedersen, 2010).

Eden od dejavnikov, ki pozitivno vpliva na zdravje in atletsko uspešnost, vključuje stranske produkte presnove dušika, zlasti nitrate, ki prihajajo iz prehrane, in dušikov oksid, ki nastaja v telesu med vadbo.

Dušik, nitrati in nitriti

Dušik (N2) je plin, ki nas nenehno obdaja in predstavlja približno 79 % plinov v ozračju. Dušik je inerten plin, vendar ga bakterije kopičijo v tleh, v rastlinskih koreninah pa se dušik lahko pretvori v nitrat (NO3) ali amonij (NH4). Strele lahko tudi pretvorijo dušik v nitrate in nitrite, ki se odložijo v tleh. Poleg tega kmetijska industrija pretvarja dušik v gnojila, ki vsebujejo nitrate in amonij, da obogati zemljo. Nitrati se lahko izpirajo iz prsti in vstopijo v reke in jezera, ki se uporabljajo kot viri pitne vode (Provin in Hossner, 2001). Rastline med rastjo kopičijo dušik v obliki nitratov. Poleg tega rastline kopičijo dušik kot aminokisline, ki se v rastlinah sintetizirajo iz virov, ki vsebujejo dušik.

Dušik je bistven element za človeka. Na primer, aminokisline, potrebne za sintezo beljakovin, ki določajo strukturo in funkcije telesa, vsebujejo dušik, tako kot DNK naših genov. Ljudje pridobivamo dušik iz različnih virov, vključno z nitrati v zelenjavi in ​​pitni vodi ter aminokislinami iz rastlinske in živalske hrane. Opravljajo se številne raziskave o uporabi aminokislin za krepitev zdravja in učinkovitosti. Za isti namen se preučujejo tudi druge dušikove spojine, zlasti nitrati in nitriti (NO2).

Kot je navedeno zgoraj, so nitrati naravna, anorganska sestavina rastlinske hrane. Hord et al. (2009) ugotavljajo, da ljudje približno 80 % nitratov zaužijemo z uživanjem zelenjave, hkrati pa so pokazali, da skupno količino zaužitih nitratov določajo vrsta zelenjave, raven nitratov in količina zelenjave. Tabela 1 prikazuje razvrstitev zelenjave glede na vsebnost nitratov na 100 g mase izdelka. Drugi prehranski viri nitratov vključujejo natrijev nitrat, konzervans pri predelavi mesa, in nekaj v pitni vodi.

Tabela 1.

* - Količina nitratov je navedena na 100g teže svežega proizvoda.
Santamaria P. Nitrat v zelenjavi: toksičnost, vsebnost, vnos in predpisi ES. J Sci Food Agric 2006; 86:10–7.

Nitrite (NO2) najdemo tudi v nepredelanih naravnih živilih, vendar v veliko manjših količinah kot nitrati, običajno manj kot miligram na 100 g svežega pridelka. Vendar se nitritne soli, kot je natrijev nitrit (NaNO2), uporabljajo kot konzervansi za hrano, zlasti v predelanem mesu, kot so slanina, šunka in hrenovke. Sveže meso ne vsebuje nitritov. Podrobnejšo razpravo o prehranskih nitratih in nitritih so opravili Hord et al. (2009).
V naravnih razmerah se nitrati zlahka pretvorijo v nitrite in obratno (Argonne, 2005). V človeškem telesu je ena od funkcij nitratov in nitritov tvorba plina dušikovega oksida.

Dušikov oksid

Dušikov oksid (NO) ali dušikov monoksid je pomembna molekula v človeški fiziologiji. Deluje kot oddajnik signala med celicami in se lahko proizvaja v različnih delih telesa, vključno s krvnimi žilami, srcem, okostjem in drugimi tkivi. Eden od glavnih mehanizmov za nastanek dušikovega oksida je presnova aminokisline L-arginin in morda drugih aminokislin z uporabo encima NOS (dušikov oksid sintaza) – sinteza dušikovega oksida (Bescos et al. 2012). Uporabijo se lahko drugi viri dušikovega oksida, kot sta zdravila nitroglicerin in amilnitrit.

Znanstveniki so odkrili, da so prehranski nitrati in nitriti lahko tudi vir za proizvodnjo različnih skupin dušikovih presnovkov, vključno z dušikovim oksidom, preko tkivnih nitrat/nitrit reduktaz (Hord, 2011). Anorganski nitrati, pridobljeni iz hrane, se in vivo pretvorijo v nitrite, ki se skupaj z nitriti iz živil in drugih virov in vivo reducirajo v dušikov oksid in druge biološko aktivne dušikove okside (Hord et al. 2009; Carlström et al. 2011). Po zaužitju se nitrati hitro absorbirajo v zgornjih prebavilih, preidejo v krvni obtok v žleze slinavke in jih bakterije pretvorijo v nitrite; absorbirani nitriti vstopijo v sistemski obtok, kjer se lahko nadalje oksidirajo v krvnih žilah, srcu, okostju in drugih tkivih ter tvorijo bioaktivni NO (Larsen et al. 2012).

Dušikov oksid lahko vpliva na številne fiziološke funkcije, pomembne za zdravje in športne rezultate. Zlasti dušikov oksid je močan vazodilatator. Stamler in Meissner (2001) sta pokazala, da dušikov oksid uravnava več funkcij skeletnih mišic, kot so proizvodnja sile, pretok krvi, celično dihanje in presnova glukoze. Dušikov oksid se hitro oksidira v nitrate in nitrite, kar oteži njegovo določanje v bioloških sistemih. Koncentracija nitrita v venski plazmi odraža nastajanje NO v podlakti (Allen et al. 2005). S podobnimi tehnikami so možne pozitivne učinke dušikovega oksida na zdravje preučevali zadnja tri desetletja, pred tem pa so preučevali možne pozitivne učinke na telesno zmogljivost.

Zdravstveni učinki prehranskih nitratov in nitritov

Obstoječe informacije o učinkih nitratov in nitritov na zdravje so protislovne. Obstajajo dokazi o negativnih učinkih na zdravje. Na njihovi podlagi lahko država regulira vsebnost dušika v vodi in hrani. Po drugi strani pa so pozitivni učinki nitratov na zdravje dokazani in ta priporočila lahko ponudimo za ureditev prehranskega načrta.

Možni negativni vplivi

Bilten o zdravju ljudi Argonne National Laboratory (2005) navaja, da so nitrati običajna sestavina človeške prehrane in so sami relativno netoksični. Vendar pa se večina nitratov po zaužitju pretvori v nitrite, kar lahko predstavlja določeno tveganje za zdravje. Otrokov želodec pretvori več nitratov v nitrite, kar lahko povzroči pretvorbo krvnega hemoglobina v methemoglobin. Methemoglobin se ne more vezati na kisik, kar povzroči stanje, znano kot methemoglobinemija. Zgodnji znak zastrupitve z nitriti je modrikast odtenek kože in ustnic, znan kot "otroško modra". Nadaljnje zvišanje ravni methemoglobina lahko povzroči šibkost, izgubo zavesti, komo in smrt. Vse zastrupitve z nitrati/nitriti, ki so povzročile smrt otrok, so predvsem povezane z uporabo onesnažene vode pri pripravi otroške formule (Argonne National Laboratory, 2005).

Nitriti v želodcu lahko reagirajo tudi s prehrambenimi beljakovinami in tvorijo N-nitrozo spojine ali nitrozamine. Pri predelavi mesa nastajajo zlasti nitrozamini, ki so lahko bogat vir dodatnih nitratov in nitritov pri kuhanju, zlasti pri visokih temperaturah. Dokazano je, da so nitrozamini rakotvorni pri živalih, zlasti pri raku želodca, vendar obstajajo nasprotujoči si dokazi glede njihovega potenciala povzročanja raka pri ljudeh (Argonne National Laboratory 2005; Gilchrist et al. 2010).

Različne upravljavske organizacije so razvile toksikološke standarde za uživanje nitratov in nitritov v živilih, vključno z vodo in izdelkih, zlasti iz aditivov za živila pri predelavi mesa in rib. Pri razvoju so sodelovale naslednje skupine: Agencija ZDA za varstvo okolja (EPA), Agencija ZDA za hrano in zdravila (FDA), Ministrstvo ZDA za kmetijstvo (USDA), Regionalni urad za Evropo in Svetovna zdravstvena organizacija - WHO (Evropska unija (EU) ) in Svetovna zdravstvena organizacija – WHO). WHO na primer priporoča sprejemljiv dnevni vnos (ADI) za nitrate 3,7 mg/kg telesne teže in za nitritne ione 0,06 mg/kg telesne teže (Hord et al. 2009).

Nekateri znanstveniki so dvomili o domnevnih negativnih učinkih visokega vnosa nitratov. Hord in drugi (2009) so ugotovili, da so nitrati in nitriti sicer lahko strupeni, a so resnična zdravstvena tveganja očitna le pri določenih podskupinah prebivalstva, zlasti pri otrocih. Hord (2011) poudarja, da trenutne omejitve vnosa nitratov temeljijo na prepričanju, da povzročajo raka in methemoglobinemijo, medtem ko je prekomeren vnos nekaterih živil, kot je špinača, koristen za zdravje. Regulativne agencije poziva, naj pregledajo dokaze o koristnih fizioloških učinkih nitratov in nitritov z namenom racionalizacije obstoječih priporočil.

Možne koristi za zdravje

Poleg poročil o negativnih učinkih mnogi znanstveniki trdijo, da ima lahko vnos nitratov s hrano, ko se pretvorijo v dušikov oksid, koristne učinke na zdravje, kot so preprečevanje okužb, zaščita želodca in preprečevanje žilnih bolezni (Gilchrist et al. 2010) in služi tudi kot bistveno hranilo za optimizacijo zdravja srca in ožilja (Bryan et al. 2007).

Večina študij o zdravju in vnosu nitratov obravnava natrijev nitrat ali prehranske vire, ko gre za krvne žile. Raziskave kažejo, da je dieta DASH (Dietary Approaches to Stop Hypertension), ki vključuje visok vnos zelenjave in nitratov, učinkovit način za znižanje krvnega tlaka (Frisoli et al. 2011). Vendar je mehanizem, na katerem temelji ta proces, povezan z drugimi vidiki prehrane, kot je visoka raven kalija. V poskusu, ki je pomagal odkriti vzroke, so Larsen in drugi (2006) pokazali, da uživanje natrijevega nitrata v količinah, podobnih 150 do 250 g zelenjave z visoko vsebnostjo nitratov, kot priporoča dieta DASH, znatno zniža diastolični krvni tlak pri mladih z normalnim krvni pritisk. Ugotovili so, da je znižanje krvnega tlaka povezano z vnosom nitratov in podobno kot v študijah DASH. Raven nitratov v prehrani lahko prispeva k zdravstvenim koristim sredozemske prehrane. Kljub vazodilatacijskemu učinku prehranskih nitratov s povečanjem dušikovega oksida, ki je domnevno osnova znižanja krvnega tlaka, Larsen et al (2006) ugotavljajo, da je potrebnih več raziskav za pojasnitev natančnega mehanizma hipotenzivnih učinkov nitratov.

Telovadba in dušikov oksid

Zmožnost vadbe za povečanje proizvodnje dušikovega oksida je bila hkrati povezana z izboljšanim zdravjem in telesno zmogljivostjo.

Zdravstveni problemi

Pravilno organizirana telesna vadba je povezana s številnimi koristmi za zdravje, zlasti s preprečevanjem bolezni srca in ožilja. Ena od prednosti vadbe je znižanje krvnega tlaka. Visok krvni tlak je eden glavnih dejavnikov tveganja za koronarno srčno bolezen. Pregled znanstvene literature kaže znižanje krvnega tlaka zaradi aerobne vadbe (Kelley in Kelley 2008) ali dinamične vadbe z uporom (Cornelissen et al. 2011).
Eden od verjetnih mehanizmov za znižanje krvnega tlaka je proizvodnja dušikovega oksida, ki jo povzroča vadba. Na primer, več študij je pokazalo, da imajo vzdržljivostni športniki, vključno z maratonci, višjo proizvodnjo dušikovega oksida in bazalne ravni kot tisti, ki sedijo (Rodriguez-Plaza et al. 1997; Vassalle et al. 2003). Več eksperimentalnih študij je pokazalo, da lahko aerobni vzdržljivostni trening in kratkotrajni trening z odpornostjo povečata proizvodnjo NO pri zdravih starejših odraslih, ki so prej sedeli, kar raziskovalci pripisujejo antihipertenzivnemu učinku in ugodnim učinkom na zdravje srca in ožilja (Maeda et al. 2006; Maeda et al. 2006). Tvorba dušikovega oksida v tkivih se s staranjem zmanjšuje, kar je lahko eden od dejavnikov, ki povečuje tveganje za srčno-žilne bolezni pri starejših ljudeh. Calvert je dokazal, da lahko telesna vadba poveča aktivnost endotelne sinteze dušikovega oksida, kar ima za posledico zvišane ravni dušikovega oksida (Calvert, 2011), in opozoril, da čeprav način, na katerega vadba ščiti srce, ni jasen, se zdi, da endotelna sinteza dušikovega oksida prispeva k prispevek (Calvert et al. 2011).

Vidiki telesne zmogljivosti

Za izboljšanje atletske uspešnosti in s tem povezanih fizioloških, psiholoških in biomehanskih mehanizmov, ki so odgovorni za te izboljšave, je potreben dobro organiziran proces treninga. Eden od teh mehanizmov je povezan s sproščanjem dušikovega oksida. Raziskave kažejo, da vadba poveča proizvodnjo dušikovega oksida. Poskusi z zmernim aerobnim treningom za 8 tednov so pokazali povečanje plazemskih markerjev proizvodnje dušikovega oksida pri mladih in starejših odraslih, vendar so se ravni vrnile na izhodiščno vrednost po 8 tednih izključitve iz treninga (Maeda et al. 2004; Maeda et al. 2001; Wang, 2005) . Kratkotrajna vadba z odpornostjo lahko tudi poveča proizvodnjo dušikovega oksida pri zdravih starejših odraslih (Maeda et al. 2006).

Nekateri raziskovalci verjamejo, da dušikov oksid verjetno pomembno prispeva k telesni zmogljivosti (Gilchrist et al. 2010). Učinek vazodilatacije in povečane prekrvavitve delujočih mišic spremlja povečanje števila markerjev dušikovega oksida. Izboljša telesno zmogljivost pri bolnikih s periferno arterijsko boleznijo. Pri periferni arterijski bolezni se pomanjkanje oskrbe aktivnih mišic s krvjo in kisikom kaže kot šepanje z bolečino med preprostimi motoričnimi nalogami, kot je hoja (Allen et al. 2010; Kenjale et al. 2011). Druge študije pri zdravih osebah (1) poročajo o povečanju označevalcev sinteze dušikovega oksida med vadbo, kar je v pozitivni korelaciji z zmogljivostjo, odsotnost povečanja nitrita v plazmi pa lahko omeji učinkovitost vadbe (Rassaf et al. 2007), (2). ) pozitiven učinek koncentracije nitritov v plazmi med intenzivno vzdržljivostno vadbo (Dreissigacker et al. 2010), (3) subjekti, ki so izvajali najintenzivnejšo vadbo, so proizvedli tudi največje količine dušikovega oksida v testu VO2max na tekalni stezi (Allen et al. 2005). Čeprav je intenziven trening lahko zelo učinkovit način za povečanje proizvodnje dušikovega oksida, lahko nekateri športniki dosežejo podobno povečanje na druge načine brez treninga, pa tudi za pridobitev prednosti na tekmovanju.

Protokoli za povečanje proizvodnje dušikovega oksida in telesne zmogljivosti

Kot bo omenjeno v nadaljevanju, so številne študije ocenile učinkovitost različnih sredstev, ki povečajo proizvodnjo dušikovega oksida in s tem izboljšajo fizično zmogljivost in atletsko zmogljivost. Večina navedenih študij je uporabila dobro zasnovane eksperimentalne načrte, vključno z ustreznim odmerjanjem, dvojno slepimi placebo kontrolami in navzkrižnimi protokoli.

Glede na možne učinke dušikovega oksida na izboljšanje zmogljivosti lahko njegova proizvodnja med tekmovanjem koristi številnim športnikom. Čeprav vloga dušikovega oksida ostaja nejasna, različni viri kažejo na močno uporabo ergogenih dodatkov s strani športnikov, vključno z zdravilom za stimulacijo dušikovega oksida nitroglicerinom, v poznem 19. stoletju (Ferro, 2007; Mayes, 2010). V začetku 21. stoletja nedavna poročila kažejo na priljubljenost dodatkov dušikovega oksida med športniki in bodybuilderji (Bloomer et al. 2011; Bloomer et al. 2010). Maughan et al (2011) so nedavno poročali o povečani uporabi nitratov in arginina.

Za povečanje proizvodnje dušikovega oksida v človeškem telesu se uporabljajo različne snovi. Zdravila, kot sta nitroglicerin in amilnitrit, imajo zaradi proizvodnje dušikovega oksida izrazit vazodilatacijski učinek. Čeprav so ta zdravila na voljo za nakup na spletu, lahko njihova uporaba povzroči resne zdravstvene težave in se ne upoštevajo zaradi ergogenih lastnosti. Vdihavanje dušikovih dodatkov lahko poveča tudi proizvodnjo dušikovega oksida, vendar o tej metodi ne bomo razpravljali. Anorganski nitrati in nitritne soli lahko povečajo raven dušikovega oksida. Soli se uporabljajo kot aditivi za živila, obe skupini pa glede na vzorce uživanja uvrščamo med zdravila ali živila (Allen, 2011). Več študij je uporabilo natrijev nitrat za oceno učinkov dušikovega oksida na fizično zmogljivost, njihovi rezultati pa so predstavljeni spodaj. Vendar, kot je navedeno v naslednjem razdelku, je pri uporabi snovi, ki spodbujajo dušikov oksid, potrebna previdnost, uživanje soli pa ni priporočljivo. Prehranska dopolnila, zlasti L-arginin, in prehranski viri nitratov so bili prav tako preučevani zaradi njihovega potenciala za spodbujanje proizvodnje dušikovega oksida in povečanje učinkovitosti, in ti poskusi predstavljajo velik del trenutnega znanstvenega dela.

Nitratne soli

Ergogenski potencial uživanja nitratnih soli je bil proučen kot novo prehransko dopolnilo za trg. V eni študiji so kolesarji jemali natrijev nitrat (10 mg/kg telesne teže), preden so opravili test na ergometru – štiri 6-minutne submaksimalne vaje z naraščajočo intenzivnostjo, ki jim je sledil kratek počitek, čemur je sledilo postopno povečevanje intenzivnosti do izčrpanosti. Dodatki so povečali nivoje nitratov in nitritov v plazmi, vendar so znatno zmanjšali vrednosti porabe kisika in razmerje med porabo kisika in močjo pri največji intenzivnosti. To zmanjšanje porabe kisika se je zgodilo brez sprememb v času do izčrpanosti (Bescós et al. 2011). V drugi študiji so preiskovanci prejeli dodatek natrijevega nitrata, preden so opravili test maksimalne obremenitve, ki je vključeval izvajanje stopnjevane vadbe do izčrpanosti, ki je bila sestavljena iz kombinacije pedaliranja rok in nog na dveh ločenih ergometrih. Podobno kot v prejšnjem poskusu je dodajanje povzročilo zmanjšano porabo kisika s trendom k podaljšanju časa do utrujenosti (Larsen et al. 2010). Kot je navedeno v naslednji razpravi, je mogoče na rezultate teh študij gledati kot na izboljšanje učinkovitosti.

Dodatki L-arginina

Kot je navedeno zgoraj, se lahko L-arginin in druge aminokisline uporabljajo kot substrati za proizvodnjo dušikovega oksida v telesu. Večina prehranskih dopolnil, ki spodbujajo proizvodnjo dušikove kisline, vsebuje L-arginin (Bloomer et al. 2010). Citrulin je še ena aminokislina, ki se pretvori v arginin, ko doseže ledvice. Hickner et al (2006) so ugotovili, da je vnos citrulina povečal raven arginina v večji meri kot sam vnos arginina.

Pozitiven vpliv na uspešnost. V zgodnjem delu sta Cheng in Baldwin (2001) poročala, da je peroralni dodatek arginina, o katerem so poročali v več majhnih študijah, pokazal izboljšanje sposobnosti vadbe pri bolnikih s koronarno srčno boleznijo, vendar sta opozorila, da je treba izvesti velike, dobro zasnovane študije za potrditev učinek pred začetkom uporabe pri zdravljenju. Novejše študije so pokazale, da lahko dodatek L-arginina izboljša učinkovitost pri bolnikih s stabilnim kroničnim srčnim popuščanjem (Doutreleau et al. 2006) in bolnikih s presajenim srcem (Doutreleau et al. 2010).

Podatki o izboljšanju zmogljivosti pri zdravih posameznikih so omejeni. Bailey et al (2010A) so poročali, da je uživanje L-arginina (6 g) eno uro pred zmerno do visoko intenzivno vadbo na cikloergometru zmanjšalo porabo kisika in podaljšalo čas do utrujenosti pri visokointenzivnem testu. Ugotovili so, da ima dodatek L-arginina ugoden učinek na telesno zmogljivost, podoben vnosu nitratov s hrano, kot je opisano spodaj.

Ne vplivajo na delovanje. Večina študij ni odkrila ergogenega učinka dodajanja L-arginina na aerobno vzdržljivost, anaerobno zmogljivost ali vadbo z odpornostjo pri bolnikih in zdravih osebah.

V zvezi z aerobno vadbo so Wilson et al (2007) poročali, da dodatek L-arginina 3 g/dan 6 mesecev ni izboljšal zmogljivosti pri hoji ali proizvodnje NO pri bolnikih s periferno arterijsko boleznijo. McConell et al (2006) so dajali arginin vzdržljivostnim kolesarjem med vadbo in niso ugotovili učinka na 15-minutno maksimalno vadbo po dveh urah vrtenja pedal pri intenzivnosti 72 % VO2max. V drugem poskusu vzdržljivosti s kolesarji so Abel et al (2005) poročali, da uživanje dodatka arginin aspartata ni vplivalo na vzdržljivost kolesarjenja do točke izčrpanosti.

Številne študije niso odkrile vpliva na rezultate testov za ocenjevanje aerobne zmogljivosti. Olek et al (2010) so preučevali učinke uživanja 2 g dodatka arginina pred 30-sekundnim submaksimalnim anaerobnim testom Wingate in niso ugotovili nobene razlike v učinkovitosti v primerjavi s placebom. Liu et al (2009) so ocenili učinek dodatka L-arginina v odmerku 6 g 3-krat na dan pri dobro treniranih judoistih na uspešnost intervalnega testa cikloergometra. Kljub zvišanju ravni L-arginina v plazmi ni bilo učinka na ravni nitrita in nitrata v plazmi ali povprečno testno moč.

Poleg tega študije niso odkrile ergogenega učinka jemanja dodatka L-arginina med testnimi vajami odpornosti. Altars et al (2012) so ocenili akutni učinek zaužitja 6 g arginina 80 minut pred testom moči biceps brachii. Čeprav se je pretok krvi v vajeno mišico povečal, dodatek ni vplival na dušikov oksid ali merila moči, kot sta največji navor in opravljeno delo.

Večina študij kaže, da dodatek L-arginina ne izboljša telesne zmogljivosti, glavni učinek dodatka L-arginina pa je povečanje ravni L-arginina v plazmi, medtem ko ni zaznati povečanja pretoka krvi v mišicah ali dušikovega oksida (Bescós et al. 2009; Tang et al.

Negativen vpliv na delovanje Nekatere študije so pokazale, da lahko jemanje dodatkov L-arginina ali citrulina poslabša telesno zmogljivost. Buchman in drugi (1999) so maratoncem ponudili arginin ali placebo in zaključili, da je arginin ergolitik, ker so tekači, ki so jemali prehranska dopolnila, dosegli slabše čase kot tisti, ki so jemali placebo. Hickner et al (2006) so poročali, da dodajanje citrulina ni vplivalo na čas tekalne steze do izčrpanosti, njihova študija pa kaže, da lahko dopolnilo skrajša čas do izčrpanosti.

Prehranski viri nitratov

Kot smo že omenili, je lahko različna zelenjava odličen vir prehranskih nitratov. Zlasti sok pese preučujejo glede njegove uporabe pri izboljšanju učinkovitosti. Odmerki, uporabljeni v poskusih, segajo od 300 do 500 mg nitratov, kar ustreza 500 ml soka rdeče pese, brez dokazov o večji učinkovitosti z naraščajočimi odmerki (Lundberg et al. 2011). Odmerki, ki se uporabljajo za raziskave, se merijo v miligramih ali milimolih. En milimol nitrata je enakovreden 62 mg, torej je 5 do 8 milimolov približno 300 do 500 miligramov nitrata. V nekaterih poskusih se kot placebo uporablja sok pese, prečiščen iz nitratov.
Za oceno ergogenih lastnosti vnosa nitratov so bili uporabljeni različni protokoli vadbe, vključno z akutnim (nekaj ur) in kroničnim (nekaj dni) vnosom pred testiranjem, različnimi odmerki in številnimi povezanimi stanji, spreminjanjem intenzivnosti in smeri vadbe.

Povečan dušikov oksid.Številne študije so pokazale, da vnos nitratov s hrano, običajno v obliki pesinega soka, poveča plazemske koncentracije nitrita, označevalca dušikovega oksida (Bailey et al. 2009; Lansley et al. 2011A; Lansley et al. 2011B; Vanhatalo et al. 2010). Podobno povečanje opazimo po akutnem in kroničnem uživanju.

Zmanjšanje porabe kisika med vadbo. Ena najpogostejših ugotovitev raziskav je zmanjšanje "stroška kisika" ali povečanje učinkovitosti kisika zaradi akutnega ali kroničnega uživanja prehranskih nitratov. V zvezi z enkratnim odmerkom so Kenjale et al (2011) poročali, da je uživanje rdeče pese tri ure pred testiranjem zmanjšalo frakcijsko ekstrakcijo kisika gastrocnemiusa med submaksimalnim testom hoje pri bolnikih s periferno arterijsko boleznijo. Vanhatalo et al (2010) so poročali o znatnem zmanjšanju stroškov kisika za skoraj 4 % pri zmerno intenzivni vadbi na cikloergometru po akutni (2,5 ure pred testom) in kronični (dnevni 5 in 15 dni) porabi. Ti raziskovalci so ugotovili, da je vnos nitratov s hrano močno zmanjšal stroške kisika zaradi submaksimalne vadbe in da se je učinek ohranil vsaj 15 dni, če se je vnos nitratov nadaljeval. Drugi poskusi so pokazali podoben učinek kroničnega uživanja soka pese. Lansley et al (2011B) so ugotovili zmanjšanje stroškov kisika pri hoji po tekalni stezi, zmerno in intenzivno intenzivnem teku po 4,5 dneh uživanja nitratov. Cermak in drugi (2012) so poročali o pomembnem zmanjšanju porabe kisika pri kolesarjih med 60-minutno submaksimalno vadbo po 6 dneh uživanja nitratov. V dveh študijah so Bailey et al (2010B; 2009) ugotovili tudi zmanjšanje stroškov kisika pri nizko, zmerno in visoko intenzivni vadbi, vključno z ergometrijo na kolesih ali iztegom meč, po 4 do 6 dneh uživanja. V poskusu s tekmovalnimi kolesarji Lansley et al (2011A) ni ugotovil razlik v porabi kisika med uporabniki nitratov in placeba na kateri koli stopnji poskusa, vendar se je moč povečala, kar potrjuje izboljšanje učinkovitosti kisika. V drugi podobni študiji so Lansley et al (2011B) zaključili, da je uživanje soka rdeče pese pozitivno vplivalo na fiziološke odzive, ki jih povzroča vadba, predvsem zmanjšanje stroškov kisika pri hoji in teku, kar bi lahko pripisali visokemu vnosu nitratov.

Povečana zmogljivost. Kot je navedeno zgoraj, je vnos soli natrijevega nitrata, enak tistemu, ki ga najdemo v 100–300 g zelenjave, bogate z nitriti, podaljšal čas do izčrpanosti (Larsen et al. 2010). Raziskave z uporabo soka pese, bogatega z nitrati, podpirajo te ugotovitve.

Čas do izčrpanosti. Pri merjenju zmogljivosti številne študije uporabljajo teste, ki vključujejo vadbo do točke izčrpanosti, kjer preiskovanci ne morejo več nadaljevati vadbe pri dani stopnji napora ali se ustavijo zaradi izjemne utrujenosti. Z uporabo podobnih protokolov raziskovalci poročajo o znatnih izboljšavah pri testu izčrpanosti po pitju soka pese. Kenjale et al (2011) so ugotovili, da so bolniki s periferno arterijsko boleznijo izboljšali svoj največji čas hoje za 17 % v kardiopulmonalnem testu tri ure po zaužitju. Lansley et al (2011B) so poročali o podaljšanju časa tekalne steze do izčrpanosti po 4 in 5 dneh dodajanja nitratov. Bailey in sodelavci (2010B; 2009) so z uporabo različnih protokolov, vključno z visokointenzivnimi iztegi teleta do odpovedi in testi na kolesarskem ergometru, ugotovili, da 4–6-dnevni vnos nitratov podaljša čas do izčrpanosti. Vanhatalo et al (2011) so proučevali učinke uživanja nitratov s hrano v hipoksičnih pogojih in ugotovili, da se je en dan po zaužitju uspešnost v testu iztegovanja teleta, omejena pod vplivom hipoksije, obnovila na ravni, opažene pri normoksiji. V akutni in kronični študiji so Vanhatalo et al (2010) dokumentirali povečanje opravljenega dela in največjo moč pri korak testu na kolesarskem ergometru.

Študije o vplivu na športno uspešnost. Pri izvajanju študij, specifičnih za vadbo ali šport, znanstveniki običajno priporočajo, da upoštevajo dva dejavnika. Prvič, vadba mora čim bolj odražati resnično športno aktivnost. Drugič, subjekti morajo biti usposobljeni za vadbo ali športno disciplino. Čeprav so lahko testi do izčrpanosti koristni za preučevanje učinkov snovi, ki povečujejo zmogljivost, ne posnemajo dejanskih športnih pogojev. Bolj sprejemljiva možnost je simulacija tekmovalnih pogojev, na primer časa nalaganja, v laboratorijskih pogojih, kot poskus kopiranja realnega stanja. Bescós et al (2012) je ob upoštevanju stopnje telesne pripravljenosti subjektov v študiji vnosa nitratov s hrano ugotovil, da je večina študij pokazala povečanje učinkovitosti pri testiranju netreniranih moških.

Medtem sta dve študiji, ki uporabljata protokol, podoben tekmovalnemu športu, in usposobljeni kolesarji poročali o večji učinkovitosti z enkratnim in večkratnim uživanjem soka pese. V enem poskusu je devet tekmovalnih moških kolesarjev iz klubskih ekip zaužilo sok rdeče pese 2,5 ure pred testiranjem. V primerjavi s placebom so kolesarji znatno povečali moč in zmogljivost na segmentih 4 in 16,1 kilometra. Poraba kisika je bila v različnih časovnih točkah podobna, kar potrjuje izboljšano učinkovitost vrtenja pedal s sokom pese (Lansley et al. 2011A). V drugem poskusu so trenirani moški kolesarji 6 dni uživali sok rdeče pese, test pa je obsegal 60 minut submaksimalnega vrtenja pedal in 10 km dolg kronometer. Podobno kot pri študiji z enim odmerkom je uživanje pesinega soka povzročilo večjo moč in intervalno zmogljivost, čeprav so bile razlike v učinkovitosti med intervali relativno majhne (Cermak et al. 2012).
Če povzamemo te poskuse, dokazi potrjujejo, da lahko vnos nitratov s hrano izboljša športno zmogljivost.

Predlagani mehanizem vpliva uživanja nitratov na izboljšanje učinkovitosti

Ugotovljeno je bilo, da ima vnos nitratov s hrano pozitivne učinke na zdravje srca in ožilja ter učinkovitost. Machha in Schechter (2011) sta opazila več mehanizmov, ki so lahko osnova teh pozitivnih učinkov. V zvezi s telesno zmogljivostjo Bescós et al (2012) nakazujejo, da so lahko izboljšave zaradi vnosa nitratov s hrano posledica povečane proizvodnje dušikovega oksida in posledično izboljšane dostave kisika delujočim mišicam. Kot je navedeno spodaj, je lahko izboljšana dostava kisika ključni mehanizem, vendar so raziskave o učinkovitosti dostave hranil izjemno omejene in tega, kar je na voljo, ni mogoče potrditi. Na primer, Cermak in drugi (2012) niso ugotovili vpliva vnosa nitratov na izbiro substrata ali koncentracije glukoze in laktata v plazmi med 10-kilometrskim kronometrom. Vendar pa so Baily et al (2010B) poročali o majhnem premiku v uporabi substrata v smeri večje uporabe ogljikovih hidratov, verjetno zaradi povečanega vnosa glukoze, posredovanega z dušikovim oksidom, kar lahko zmanjša porabo kisika. Priporočili so dodatne študije za oceno te možnosti.

Larsen et al (2010) ugotavljajo, da lahko uživanje nitratov s hrano zmanjša stroške kisika pri vadbi pri največjih obremenitvah, pri čemer to povezujejo z dvema mehanizmoma: prvi je zmanjšanje porabe kisika, drugi pa izboljšanje energetskih funkcij delujočih mišic. .
Zdi se, da je vazodilatacijski učinek prehranskih nitratov glavni dejavnik, odgovoren za zmanjšanje porabe kisika med vadbo. Ta pojav ima lahko več razlag. Jones et al (2011) opažajo upočasnitev razvoja počasne komponente porabe kisika med delom s stalno stopnjo vadbe nad laktatnim pragom, kar postopoma zmanjšuje kontraktilno učinkovitost skeletnih mišic in je povezano z razvojem utrujenosti. . Ugotavljajo tudi, da lahko vnos nitratov s hrano zmanjša velikost počasne komponente porabe kisika in upočasni razvoj mišične utrujenosti z izboljšanjem mišične oksidativne sposobnosti ali povečanjem intramuskularnega dovajanja kisika. Povečana oskrba s kisikom lahko poveča njegovo porazdelitev v delujoči mišici. Kenjale et al (2011) so poročali o zmanjšanju delne ekstrakcije kisika iz mišičnega tkiva gastrocnemiusa med hojo po uživanju rdeče pese pri ljudeh s periferno arterijsko boleznijo. To je verjetno posledica povečanega dovajanja kisika v počasna vlakna gastrocnemius mišice namesto v hitra vlakna. Počasna vlakna lahko učinkoviteje uporabljajo kisik kot hitra vlakna. Druga razlaga bi lahko bila zmanjšanje porabe kisika s strani srčne mišice. Drechsler-Parks (1995) je ugotovil, da vdihani nitriti povzročajo zmanjšanje minutnega volumna srca med vadbo, kar lahko kaže na zmanjšanje minutnega volumna srca in porabe kisika.

Povečanje učinkovitosti proizvodnje energije med vadbo lahko povzroči zmanjšano porabo kisika. Čeprav Lasley et al (2011B) niso ugotovili nobene spremembe v oksidativni sposobnosti mitohondrijev med vadbo po več dneh prehranskih dopolnil nitratov, so Larsen et al (2011) poročali o izboljšanju učinkovitosti oksidativne fosforilacije v mitohondrijih skeletnih mišic, kar je bilo povezano z zmanjšanjem v stroških kisika pri vadbi. Opazili so, da so po dodajanju nitratov mitohondriji skeletnih mišic pokazali izboljšanje učinkovitosti oksidativne fosforilacije (razmerje P/O), kar je povezano z zmanjšanjem stroškov kisika pri vadbi. Ta opažanja podpirajo povečanje učinkovitosti proizvodnje ATP za krčenje mišic, ko ostane količina kisika nespremenjena. Potrdili so tudi, da uživanje nitratov močno vpliva na osnovne mitohondrijske funkcije. Čeprav Bailey in drugi (2010B) niso izključili možnosti pozitivnega učinka vnosa nitratov na razmerje P/O, so pokazali, da so zmanjšani stroški kisika pri vadbi posledica izboljšanega povezovanja med hidrolizo ATP in skeletnim proizvodnja mišične sile, ki lahko zmanjša količino potrebnega ATP z enako proizvedeno silo. Celoten promet ATP je bil nižji med nizko in visoko intenzivno vadbo po uživanju prehranskih nitratov. Poleg tega so Vanhatalo et al (2011) ugotovili, da je v primerjavi s placebom v hipoksičnih pogojih uživanje nitratov pozitivno vplivalo na obnovitev kreatin fosfata in mišičnega pH, dejavnikov, ki prispevajo k večji telesni zmogljivosti. Avtorji so opazili, da je dodajanje nitratov med hipoksijo obnovilo toleranco za vadbo in oksidativno sposobnost na ravni, opažene med normoksijo. Na splošno te ugotovitve podpirajo sposobnost dodajanja nitratov za povečanje mišične energije med vadbo, kar lahko privede do zmanjšane porabe kisika.
Na situacijo lahko vplivajo tudi drugi dejavniki. Osrednja hipoteza o utrujenosti nakazuje, da je utrujenost posledica procesov, ki potekajo (predvsem) v možganih. Presley et al (2011) so merili cerebralno perfuzijo pri starejših odraslih in opazili ugodne učinke prehranskih nitratov na regionalno perfuzijo v predelih možganov, ki sodelujejo pri izvršilnih funkcijah. Tako se lahko vpliv pojavi z zmanjšanjem centralne utrujenosti, kar vodi do povečanja zmogljivosti.

Da bi razumeli mehanizem, na katerem temelji zmanjšanje stroškov kisika zaradi vadbe zaradi uživanja nitratov, je potrebnih več raziskav, zlasti pri soku pese. Bailey et al (2011B) so ugotovili, da je pesin sok bogat z antioksidanti in fenoli, kar nakazuje, da lahko te snovi in ​​nitrati delujejo neodvisno ali sinergistično.

Razprava o uporabi nitratov za izboljšanje atletske uspešnosti

Lundberg in drugi (2011) so opozorili, da čeprav je bilo dokumentirano, da imajo nitrati koristne učinke na uspešnost, je treba to potrditi v dejanskih tekmovalnih pogojih. Kot vemo iz spletnih forumov, člankov in razprav znotraj športnih skupnosti, se uporaba nitratov med športniki hitro širi. Znanstveniki priporočajo previdnost pri uporabi različnih oblik nitratov in nitritov.

Zdravila in soli

Lundberg et al (2011) so ugotovili, da imajo zdravila, ki vsebujejo organske nitrate in nitrite, kot sta nitroglicerin in amilnitrit, izredno močan vazodilatacijski učinek, nenamerno preveliko odmerjanje pa lahko povzroči usoden vaskularni kolaps. Obenem priporočajo, da se športniki izogibajo nenadzorovani uporabi nitratov in nitritnih soli kot prehranskih dopolnil, pri čemer poudarjajo, da čeprav obstaja majhno tveganje za akutno zastrupitev z nitrati, vsaka zmeda vodi do visokega nenamernega vnosa nitritov ali organskih nitratov. je potencialno nevaren za življenje. Na primer, uživanje različnih odmerkov nitritov, ki jih najdemo v prehranskih dopolnilih skupaj z vazodilatatorji za zdravljenje erektilne disfunkcije, kot sta Viagra in Cialis, lahko povzroči zdravstvene težave (Allen, 2011). Če jemljete kakšna zdravila, se pred jemanjem prehranskih dopolnil posvetujte z zdravnikom. Ljudem z zdravstvenimi težavami, kot je bolezen perifernih arterij, lahko koristi nitrit in nitratne soli, vendar se morajo o njihovi uporabi pri vadbi posvetovati tudi s svojim zdravstvenim delavcem.

Prehranska dopolnila

Kot je navedeno zgoraj, večina dodatkov dušikovega oksida, ki se tržijo za športnike, vsebuje L-arginin kot aktivno sestavino, kljub omejeni znanstveni podpori zmožnosti L-arginina za izboljšanje telesne zmogljivosti. Drugi dodatki lahko vključujejo različne sestavine, ki se oglašujejo kot "resnično povečujejo dušikov oksid" v obtoku, vendar so raziskave o takih dodatkih trenutno omejene. Ena študija moških, ki trenirajo z odpornostjo, je poročala o majhnem, a statistično nepomembnem ugodnem učinku takšnih dodatkov na ravni nitratov/nitritov v obtoku v eni uri po zaužitju, vendar brez vpliva na hemodinamske parametre (Bloomer et al. 2010). Potrebnih je več raziskav o podobnih dodatkih "dušikovega oksida".

Prehranski viri nitratov

Večina raziskovalcev je pokazala, da je uživanje zdrave hrane, zlasti zelenjave, bogate z nitrati, in zelenjavnih sokov, v veliki meri neškodljivo in lahko prinese nekatere zdravstvene koristi (Allen 2011; Lundberg et al. 2011; Machha in Schechter 2011). Ena od ključnih točk je odmerek nitrata, ki je učinkovit pri zmanjševanju stroškov kisika pri obremenitvi: 300–500 mg, brez dokazov o povečanem učinku z naraščajočim odmerkom (Lundberg et al. 2011). Vendar znanstveniki ugotavljajo, da obstaja potencialno tveganje, ki nastane, če so zelenjavni sokovi, ki vsebujejo nitrate, nepravilno shranjeni. Sčasoma, ko je pijača onesnažena z bakterijami, ki reducirajo nitrate, se nitriti kopičijo.

Možne kontraindikacije pri uživanju nitratov

Vnos nitratov s hrano je lahko (večinoma le teoretično) povezan z več negativnimi vidiki za športnike. Zdi se, da je nizka raven železa, ki včasih povzroči anemijo zaradi pomanjkanja železa, bolj verjetna pri športnikih kot v splošni javnosti, zlasti pri mladih športnicah; Čeprav slaba izbira hrane pojasni večino neravnovesij železa, obstajajo tudi dokazi o povečani ravni železa v rdečih krvnih celicah in splošni presnovi železa v telesu (Beard in Tobin, 2000). Dejavnik je lahko tudi povečana proizvodnja dušikovega oksida. Na primer, ljudje, ki živijo na visoki nadmorski višini, imajo koncentracije biološko aktivnih produktov dušikovega oksida v krvi, ki so 10-krat višje od tistih, opaženih pri ljudeh na morski gladini, vendar rdeče krvne celice vsebujejo manj železovih kompleksov (Erzurum et al, 2007). V študiji na podganah, ki so telovadile 12 mesecev, sta Xiao in Qain (2000) ugotovila, da lahko intenzivna vadba povzroči zvišanje plazemske koncentracije dušikovega oksida, pa tudi nizko raven železa, kar nakazuje, da je lahko povečana proizvodnja dušikovega oksida povezana z razvojem pomanjkanja železa med vadbo. Zanimive so lahko longitudinalne študije pri ljudeh.

Povečanje dušikovega oksida zaradi hranjenja z nitrati je lahko še posebej pomembno v stanjih omejene razpoložljivosti kisika (Jones, 2011). Tako je lahko vnos nitratov koristen med hipoksijo, kar je pomembno za športnike, ki trenirajo in tekmujejo v gorah. Vendar pa je potrebna previdnost. Študija primera visoko usposobljenih alpinistov je poročala o hudih primerih akutne gorske bolezni in ataksije med vadbo na višini. Plezalci so uporabljali transdermalni nitroglicerin za preprečevanje ozeblin. Priporočil za uporabo nitroglicerina v takšnih primerih ni in varnost njegove uporabe ni bila ocenjena. Avtorji so opazili povezavo med z nitrati povzročeno cerebralno vazodilatacijo in hudim možganskim edemom, kar je verjetna patofiziološka razlaga za bolezen (Mazzuero et al. 2008). Ta incident se je zgodil na višini 8000 metrov, kar je neobičajno za večino športnih dogodkov in opisuje uživanje zdravila, ne prehranskega dopolnila. Kljub temu se priporoča previdnost pri uporabi nitratov pri športnikih v gorskih razmerah.

Andrew M. Jones, strokovnjak za preučevanje vnosa nitratov, ponuja več praktičnih nasvetov za športnike, ki povzemajo ključne vidike uporabe (Jones, 2011).

• Razpoložljivi podatki kažejo, da 300 do 450 miligramov nitratov vodi do znatnega povečanja koncentracije nitritov v plazmi in povzroča fiziološke učinke.
• Podoben odmerek lahko dobite z zaužitjem 0,5 litra soka pese ali enakovredne količine hrane z visoko vsebnostjo nitratov.
• Po zaužitju plazemske koncentracije nitritov običajno dosežejo največjo vrednost v 2 do 3 urah in ostanejo povišane naslednjih 6 do 9 ur, preden se vrnejo na izhodiščno vrednost. Tako morajo športniki zaužiti nitrate 3 do 9 ur pred treningom ali tekmovanjem.
• Uživanje hrane z visoko vsebnostjo nitratov čez dan je nujno za vzdrževanje ravni nitratov v krvi, vendar učinek vzdrževanja ravni nitratov na prilagajanje na vadbo ni pojasnjen.
• Obstaja možnost, da nenadzorovano uživanje velikih odmerkov nitratnih soli predstavlja nevarnost za zdravje
• Naravni viri nitratov, ki so morda zdravi
• Športnikom, ki želijo doseči ergogeni učinek jemanja nitratov, svetujemo uporabo naravnih in ne farmakoloških metod.

Viri prehranskih nitratov

Tabela 1 navaja več zelenjave z visoko vsebnostjo nitratov. V večini študij je bil uporabljen sok pese v običajni in koncentrirani obliki. ...

Ena od možnosti je, da si sami pripravite pesin sok. Z mešalnikom pretlačite svežo peso in jo zmešajte s sokom korenja ali zelene po vaši izbiri. Napitke mešajte z drugo z nitrati bogato zelenjavo, ki spada v to kategorijo. V članku v reviji Parade z dne 5. februarja 2012 je dr. Mehmet Oz predlagal formulo za pijačo, bogato z vlakninami, antioksidanti in vitamini ter nizkokalorično; pijača je bogata tudi z nitrati. Za pripravo 3 do 4 obrokov zmešajte naslednje sestavine. Lahko eksperimentirate z dodajanjem pese:
2 skodelici špinače
2 skodelici olupljenih kumar
6 stebel zelene
1 šopek peteršilja
1 čajna žlička ingverja
2 olupljena jabolka
Sok ene limete
Sok pol limone.

Navodila za nadaljnje raziskave

Trenutno razpoložljivi dokazi podpirajo mnenje, da ima uživanje nitratov ergogeni učinek. Laboratorijski podatki jasno kažejo povečanje dušikovega oksida in zmanjšanje stroškov kisika pri vadbi ter izboljšanje uspešnosti različnih testov vadbe. Čeprav resničnega povečanja učinkovitosti v tekmovalnih pogojih še ni bilo dokazano (Lundberg et al. 2011), sta dve študiji, ki simulirata tekmovalno zmogljivost (Cermak et al. 2012; Lansley et al. 2011A), odkrili pozitivne učinke pri treniranih kolesarjih. Vendar so potrebni dodatni poskusi s športniki za moč in vzdržljivost, da bi podprli te predhodne rezultate.

Nekateri raziskovalci (Allen, 2011; Bescós et al., 2012; Jones et al. 2011) ugotavljajo, da je treba razviti protokol, ki bo športnikom omogočil maksimiziranje koristi uživanja nitratov ter določil toleranco za ženske in starejše ljudi, ki imajo slabo presnovo dušika zaradi oslabljenega statusa estrogena/ali starosti. Poleg tega so potrebni podatki o ljudeh z zdravstvenimi težavami.

Zdravje, znanstvene raziskave, prehrana, posebna prehranska dopolnila

V zadnjem času je plazovito naraslo število znanstvenih objav o vlogi dušikovega oksida. Trije ameriški znanstveniki Robert F. Furchgott, Louis J. Ignarro in Ferid Murad so leta 1998 prejeli Nobelovo nagrado. Cilj znanstvenikov je bil preučiti t.i. endotelijski vaskularni relaksacijski faktor (EDRF, Endothelium-derived relaxing factor). Nepričakovano in pomembno odkritje je bilo dejstvo, da je EDRF dušikov oksid (NO). Dve najpomembnejši vlogi NO sta uravnavanje tonusa krvnih žil in prenašanje snovi v možganih.

Zgodba

1628 je William Harvey odkril krvožilni sistem.

1733 je Stephen Hales izmeril krvni tlak.

1846 je Ascanio Sobrero izdelal nitroglicerin.

1854 Karl von Vierordt je prvi posredno izmeril tlak.

1879 William Murrell je odkril, da se nitroglicerin lahko uporablja za zdravljenje koronarnih arterij.

1977 Ferid Murad je odkril, da dušikov oksid širi krvne žile in povzroča sprostitev gladkih mišic.

Leta 1978 je Louis Ignarro vbrizgal tekočino dušikovega oksida v bližino žil in povzročil sprostitev krvnih žil.

1980 Robert Furchgott je odkril, da faktor sproščanja endotelija (EDRF) sprošča krvne žile.

1981 Ignarro je odkril, da NO preprečuje strjevanje krvnih celic in strjevanje z dodajanjem gvanozin monofosfata (GMP), ki sprošča gladke mišice krvnih žil.

1981 Steven Tannenbaum je odkril, da sesalci proizvajajo nitrate.

1983 Murad in kasneje drugi raziskovalci so odkrili, da je sprostitev krvnih žil povezana s povečanjem števila GMP.

1985 Michael Marletta odkrije, da mišji makrofagi proizvajajo nitrate in nitrite.

1986 Ignarro in Furchgott neodvisno poročata na istem sestanku, da je EDRF enak NO.

1987 John Hibbs in Michael Marletta sta odkrila, da arginin poveča proizvodnjo nitratov in nitritov v makrofagih.

1988 Moncada odkrije, da L-arginin proizvaja dušikov oksid.

1988 John Garthwaite je odkril, da se dušikov oksid sprošča iz živčnih končičev.

1998 Furchgott, Murad in Ignarro prejmejo Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino.

Tvorba dušikovega oksida v telesu

V človeškem telesu je približno 20 aminokislin. Od tega l-arginin in molekularni kisik tvorita št. L-arginin je edini darovalec št. Pridobivanje hranil je zelo pomembno. L-arginin pridobivajo na primer iz oreščkov ali riža. Poleg tega potrebujemo folno kislino, magnezij in snov, imenovano tetrahidrobiopterin. Sintaza dušikovega oksida (nos) je potrebna tudi za tvorbo št.

Leta 1988 so odkrili, da je endotelijski vaskularni relaksacijski faktor (edrf, endotheloum-derived relaxing factor) dušikov oksid. Posledično so dušikov oksid v naslednjih desetletjih večkrat proučevali. Ugotovljeno je bilo, da dušikov oksid nastaja v možganih, živčnih končičih, mišicah, krvnih žilah, limfnih žilah, kosteh, makrofagih, povrhnjici in rdečih krvničkah.

No je prosto prisoten v telesu le 1-2 sekundi in se hitro veže na beljakovine in peptide. Tako lahko "aktivirani" proteini delujejo do 6 ur. Presežek dušikovega oksida se hitro pretvori v nitrate in nitrite.

Dušikov oksid in zdravje

Krčne žile

NO uravnava širjenje krvnih žil tj. vazodilatacija. Dušikov oksid ima pri tem ključno vlogo – uravnava sistolični tlak in krvne žile. NO uravnava tudi glomerularno in medularno prekrvavitev ter lajša napetost v spodnjih sečilih. S pomočjo NO nastajajo nove krvne žile v telesu (angiogeneza). S pomočjo NO izboljšan pretok krvi deluje na naslednji način:

Celi rane

Obnavlja izgubljeno občutljivost

Pomaga pri lajšanju bolečin

Pospešuje celjenje zlomov

Normalizira krvni tlak

Izboljša prekrvavitev kapilar (prehrana tkiv)

Krepi učinek antibiotikov

Krepi imunski sistem (poveča število T celic)

holesterol

Povečanje količine dušikovega oksida zmanjša škodljive učinke holesterola. Pomanjkanje NO povzroči, da se krvne žile v stresnih situacijah ne razširijo. Enak pojav opazimo pri ljudeh, ki imajo znatno povišano raven holesterola.

centralni živčni sistem

Povečanje količine dušikovega oksida v celicah vodi do podaljšanja življenjske dobe celic. To se lahko uporablja pri nedegenerativnih boleznih, kjer celice prezgodaj odmrejo. Takšni bolezni sta Parkinsonova bolezen in Alzheimerjeva bolezen.

Tumorji in rak

Antioksidanti ščitijo celice. Če je antioksidativna zaščita izgubljena, je življenje celic odvisno od NO. Če NO zapusti celico, celica odmre. Sproščanje NO iz celic pozdravljajo patogene in tumorske celice. Če veliko NO zapusti tumorske celice, potem makrofagi uničijo tumorske celice. Dušikov oksid, pridobljen iz iNOS, lahko moti rast tumorja. (Weiming Xu, Lizhi Liu in Ian G. Charles, Mikroinkapsulirane celice, ki izražajo iNOS, povzročajo supresijo tumorja pri miših, FASEB J, 16, 213-215 (2002))

Dušikov oksid lahko zavira neoplazijo in rak želodca. (Chinthalapally V. Rao, Signalizacija dušikovega oksida pri kemopreprečevanju raka debelega črevesa, Mutation Research 2004 555: 107-119 Pregled).

Delovanje celic kostnega tkiva - osteoblastov - spodbuja dušikov oksid in s tem ustvarja novo kostno tkivo. Po drugi strani pa NO moti delovanje osteoklastov, ki uničujejo kostno tkivo. NO skrbi za presnovo kosti, tako da je nastajanje kosti hitrejše od njenega uničenja. Tako zadostna razpoložljivost dušikovega oksida povzroči hitro okrevanje.

vedrina

Krvni obtok in živčni impulzi so hitri. Dodajanje majhnih količin NO izboljša vazodilatacijo (uravna tonus krvnih žil) in poveča občutljivost (NO je nevrotransmiter).

NO in nobena druga snov ne more ustaviti staranja. Dušikov oksid lahko učinkovito prepreči trombozo krvnih žil. Poleg tega NO pospešuje celjenje ran in okrevanje po operaciji. Pridobljeni so bili prepričljivi dokazi, da NO ščiti jetra in učinkovito krepi imunski sistem. Vse to kaže, da NO vpliva na podaljševanje življenja. Potreba po dušikovem oksidu se povečuje s starostjo, ker... Naravna proizvodnja NO v telesu se zmanjša.

Metabolični sindrom

Raziskovalec sladkorne bolezni Gerald Raven je leta 1988 dal splošno ime dejavnikom tveganja za srčni napad. Poskušal je dokazati, da so zlasti pri moških mesnatost v predelu trebuha, nizek HDL holesterol, povišana raven inzulina v krvi in ​​visok krvni tlak povezani z isto osnovno boleznijo. To je kasneje postalo znano kot presnovni sindrom. Po Reavenu je glavni dejavnik srčnega infarkta insulinska rezistenca. Številne študije kažejo, da je pomanjkanje dušikovega oksida vzrok za bolezni, kot so insulinska rezistenca, sladkorna bolezen pri odraslih, težave s krvnim tlakom in sindrom kronične utrujenosti.

Pritisk

Visok krvni tlak je pogosto signal, da je presnovni proces moten, pogosto pa je glavni razlog za to zmanjšanje proizvodnje dušikovega oksida v telesu.

Dušikov oksid zmanjša ali prepreči razmnoževanje virusa HIV (Torre D, Pugliese A, Speranza F., Vloga dušikovega oksida pri okužbi s HIV-1: prijatelj ali sovražnik?, Lancet Infect Dis. 2003 Mar;3(3):128 -9; odgovor avtorja 129-30).

Pod vplivom dušikovega oksida penis postane elastičen (A.L. Burnett et al, "Dušikov oksid: fiziološki posrednik erekcije penisa", Science, 17. julij 1992). Nedavne raziskave kažejo, da je dušikov oksid plin, ki vzdržuje erekcijo (K.J. Hurt et al., "Alternatively spliced ​​neuronal nitric oxide synthase mediates penile erection," PNAS,

Potreba po dušikovem oksidu

Potreba po dušikovem oksidu se poveča v naslednjih primerih:

Visok krvni tlak (hipertenzija)

Prekomerna teža

Presnovne motnje (hiperholesterolemija, hipertrigliceridemija)

Sladkorna bolezen (sladkorna bolezen tipa 1 in tipa 2)

Srčne bolezni

Nastajanje krvnih strdkov v krvnih žilah (ateroskleroza)

Kajenje

Staranje

Bolezni krvnih žil

Če so endotelijske celice krvnih žil poškodovane in ne delujejo pravilno, lahko to povzroči naslednje težave in bolezni:

a) Vazokonstrikcija (npr. vazospazem koronarne arterije, zvišan krvni tlak)

b) Zbiranje krvnih celic in njihovo utrjevanje na stenah krvnih žil – to vodi do tromboze.

c) Prekomerna proizvodnja belih krvničk in pritrditev molekul na celice vodi do vnetnega procesa.

d) Zoženje krvnih žil (stenoza) ali razširitev ali novo zoženje.

e) Povečano vnetje in poškodbe tkiva, ki jih povzročajo reaktivne kisikove spojine – superoksidni anioni in hidroksilni radikali.

Rastline proizvajajo dušikov oksid:

Identifikacija rastlinskega gena za sintazo dušikovega oksida, vključenega v hormonsko signalizacijo, Guo FQ, Okamoto M, Crawford NM, 302(5642):100-3, 3. oktober 2003, Science

Aktivnost dušikovega oksida in sintaze dušikovega oksida v rastlinah, Del Rio, LA, Corpas FJ, Barroso JB., 65(7):783-92, april 2004, Phytochemistry.

Dušikov oksid uravnava rast krvnih žil:

Sintaza dušikovega oksida leži dolvodno od angiogeneze, ki jo povzroča vaskularni endotelijski rastni faktor, ne pa bazični fibroblastni rastni faktor, M. Ziche, L. Morbidelli, R. ChoudhuriDagger, H. ZhangDagger, S. Donnini, H. J. Granger, R. BicknellDagger, letnik 99, številka 11, junij 1997, 2625-2634, J. Clin. Investirajte.

Dušikov oksid pospešuje celjenje zlomov:

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

Dušikov oksid in celjenje ran:

Vloga dušikovega oksida pri celjenju ran, DEfron DT, Most D, Barbul A. 3(3):197-204, maj 2000, Curr Opin Clin Nutr Metab Care

Podrobnosti na moji spletni strani:

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