Прием нитратов и нитритов – менее известный путь синтеза оксида азота ради повышения спортивной результативности и улучшения здоровья
Моника Моллика (Monica Mollica)
Повышающие уровень оксида азота (NO) предтренировочные пищевые добавки, основным компонентом которых является L-аргинин, широко распространены среди спортсменов, особенно в кругу бодибилдеров и силовых атлетов. Но, несмотря на то, что аргинин действительно является предшественником NO, а NO – это мощный сосудорасширитель, большинство исследований на здоровых людях не смогли получить результат, который бы однозначно подтвердил рекламные заявления, убеждающие нас в том, что аргинин в виде пищевой добавки усиливает кровоток и/или повышает результативность. Почему это происходит, я объяснила в своей предыдущей статье «Парадокс аргинина».
А в этой статье я расскажу о менее известном, но в то же время очень важном синтезирующем NO процессе, именуемым «путь нитрат-нитрит-NO». Этот «новый» путь производства NO является довольно многообещающим, и в ближайшем будущем применяющие его пищевые добавки, вероятно, заменят нынешние бустеры NO, основой которых является аргинин. Путь нитрат-нитрит-NO особенно интересен тем, что он не только обладает эффектом повышения спортивной результативности у здоровых людей, но и обеспечивает сердечнососудистую защиту.
Путь нитрат-нитрит-NO
Производство оксида азота по пути аргинин-eNOS-NO зависит от активности фермента eNOS, что в свою очередь определяется другими факторами (о которых я расскажу в следующей статье). В отличие от пути аргинин-eNOS-NO, составляющего основу существующих пищевых добавок, повышающих уровень NO, путь нитрат-нитрит-NO синтезирует NO посредством механизма, который не задействует фермент eNOS.
Производство NO по пути нитрат-нитрит-NO начинается с конверсии нитратов в нитриты посредством бактерий полости рта. После образования нитритов появляются несколько путей (деоксигенированный гемоглобин/миоглобин, ксантиноксидаза, дыхательная цепь ферментов и так далее), ведущих к дальнейшей метаболизации нитритов в NO.
Многие биохимические реакции, активирующие путь нитрат-нитрит-NO, значительно ускоряются под действием гипоксических и кислотных состояний, к примеру, таких, которые возникают во время высокоинтенсивных тренировок. Это довольно важный момент, потому что гипоксические состояния ослабляют активность фермента eNOS, катализирующего производство NO по пути аргинина. Более того, значимость пути нитрат-нитрит-NO подчеркивается исследованиями, демонстрирующими, что прием нитритов восстанавливает синтез NO и дает кардиозащитный эффект мышам, у которых отсутствует путь аргинин-eNOS-NO.
Таким образом, с целью производства оксида азота путь нитрат-нитрит-NO заменяет более известный путь аргинин-eNOS-NO, если тот нарушается. И как показывают недавно проведенные исследования, по сравнению с путем аргинин-eNOS-NO путь нитрат-нитрит-NO оказывается более значимым для здоровых людей, стремящихся максимизировать спортивную результативность.
Эффекты приема нитратов на спортивную результативность
Несколько исследований показали, что прием нитратов понижает расход кислорода при одной и той же тренировочной интенсивности. Этот момент имеет практическое значение, поскольку тренировочная экономия влияет на переносимость высокоинтенсивных сессий. Три недавно проведенных исследования подтверждают, что прием нитратов повышает устойчивость к высокоинтенсивным тренировкам посредством улучшения сократительной эффективности мышц и ослабления мышечных метаболических нарушений. С механистической точки зрения центральной мишенью эффектов нитратов и их метаболитов, по всей видимости, являются митохондрии.
В ходе одного из исследований в течение шести дней здоровым мужчинам выдавали по 500 миллилитров богатого нитратами свекольного сока, что равноценно 316 миллиграммам нитратов, или плацебо. Последние три дня испытуемые выполняли низко- и высокоинтенсивные степ-тесты на физическую нагрузку. В результате группа, получавшая богатый нитратами свекольный сок, показала значительное повышение уровня нитритов в крови, превышающий средний уровень группы плацебо более чем в два раза.
Во время низкоинтенсивной тренировки прием богатого нитратами свекольного сока ослаблял понижение концентрации креатинфосфата в мышцах на 35 процентов, а также понижал на 25 процентов связанное с тренировками потребление кислорода. Во время высокоинтенсивной сессии время до отказа в группе нитрата составило 12 минут 14 секунд по сравнению с 9 минутами 46 секундами в группе плацебо, что означает 25-процентное повышение результативности.
По сравнению с группой плацебо общая скорость оборота АТФ в группе нитрата оказалась значительно ниже как во время низкоинтенсивной, так и во время высокоинтенсивной тренировочной сессии. Ученые пришли к выводу, что понижение расхода кислорода в результате потребления богатого нитратами свекольного сока оказалось следствием понижения расхода АТФ на выработку мышечных усилий, а ослабление мышечных метаболических нарушений (которое отразилось на скорости истощения запасов креатинфосфата) позволило повысить длительность высокоинтенсивной тренировки.
Результаты большинства исследований показывают, что прием таких доз нитрата, при которых уровень нитритов в крови увеличивается значительно, повышает результативность в высокоинтенсивных тренировочных гонках на время. В ходе одного такого эксперимента ученые изучали эффекты одиночной дозы диетарного нитрата на выход мощности и результативность в четырех- и 16-километровом скоростном заезде на велосипеде.
За 2,5 часа до заездов мужчинам-велосипедистам выдавали либо 500 миллилитров свекольного сока (обеспечивающих 384 миллиграмма нитратов), либо 500 миллилитров тоже же сока, очищенного от нитратов, в качестве плацебо. Результаты показали, что потребление нитратов приводило к значительному повышению выхода мощности в обоих скоростных велосипедных заездах как на четыре, так и на 16 километров, а также вызывало повышение результативности в этих заездах на 2,8 и на 2,7 процентов соответственно.
Повышение результативности ученые приписали улучшению тренировочной экономии, поскольку повышенный выход мощности наблюдался при том же самом потреблении кислорода.
В ходе другого исследования ученые изучали вопрос, повысит ли спортивную результативность тренированных велосипедистов прием нитратов в течение шести дней, как это было в случае с однократной дозой. Ежедневно мужчины-велосипедисты получали либо 140 миллилитров концентрированного свекольного сока (496 миллиграмм нитратов), либо плацебо (свекольный сок, очищенный от нитратов). На шестой день испытуемые провели 60-минутный заезд с субмаксимальной интенсивностью (2х30 минут при нагрузке в 45 и 65 процентов соответственно), а после этого – скоростной заезд на 10 километров.
В результате было обнаружено, что прием нитратов понижал субмаксимальное потребление кислорода, а также повышал результативность в скоростном заезде на 12 секунд (1,2 процента) и выход мощности на два процента.
В ходе еще одного эксперимента здоровые мужчины и женщины в хорошей физической форме потребляли 200 грамм печеной свеклы (в которых содержится 500 миллиграмм нитратов). В итоге наблюдалось пятипроцентное увеличение скорости бега на последнем отрезке в 1,8 километров пятикилометрового забега на движущейся дорожке, а также понижение воспринимаемого на этом отрезке напряжения.
Таким образом, все эти результаты подтверждают, что путь нитрат-нитрит-NO задействуется тогда, когда нарушается путь аргинин-eNOS-NO.
На момент написания данной статьи, никаких исследований о потенциальных эффектах приема нитратов в сочетании с тренировками с отягощениями, проведено не было. Тем не менее, учитывая, стимулирующий эффект гипоксии и кислотности на активность пути нитрат-нитрит-NO, можно верить, что этот прием даст точно такие же положительные эффекты во время выполнения анаэробных тренировок.
Прием нитратов способствует улучшению сердечнососудистого здоровья
Нет ничего лучше, когда повышающие спортивную результативность субстанции обладают положительными для здоровья свойствами. Оказывается, нитраты, содержащиеся в большинстве овощей, особенно в зеленых листовых и свекле, являются главным промежуточным компонентом положительных для сердечнососудистого здоровья и метаболизма эффектов, связанных с высоким потреблением овощей.
Нитриты – это конверсионный продукт нитратов, а самым богатым нитритами продуктом является мясо (подробнее об этом позже). И хотя большинство исследований показывают, что эффекты нитритов проявляются через производство NO, также отмечаются признаки того, что сами нитриты могут играть роль сигнализирующей молекулы и регулятора экспрессии генов, а также действовать в качестве эндокринного медиатора клеточной сигнализации, основанной на NO. Кроме того, сами нитриты могут выполнять множество акций, которые прежде приписывались NO.
Самый значительный и широко применяемый сердечнососудистый защитный эффект, наблюдаемый после потребления нитратов и нитритов, – это подтверждаемое благотворное воздействие на кровяное давление и сосудистую функцию. Повышенное кровяное давление – это установленный фактор риска заболеваний коронарной артерии, удара, заболеваний почек, смертности от любых причин и сокращения продолжительности жизни.
Учитывая эти моменты, а также широкую распространенность как гипертензии, так и предгипертензии (30 и 66 процентов соответственно, предгипертензия определяется как 120-139/80-89 мм рт.ст.), даже небольшое понижение кровяного давления может оказать на здоровье значительный положительный эффект. Следует отметить, что две трети населения США имеют предгипертензию, и более трети из них недиагностированы. Это довольно важная проблема, поскольку гипертензия вызывает преждевременное ухудшение эндотелиальной функции и, таким образом, ускоряет развитие возрастных сердечнососудистых заболеваний. В связи с этим, диетарная модификация и/или дополнение, направленные на увеличение объема потребляемых нитратов и нитритов с целью стимуляции пути нитрат-нитрит-NO, могут дать положительные эффекты подавляющему большинству людей всех возрастов (подробнее об этом ниже).
Помимо этого диетарые нитриты и нитраты показали свою способность ослаблять воспалительные процессы, восстанавливать эндотелиальную функцию, понижать уровень C-реактивного протеина, а также защищать от сердечного приступа, удара и диабета второго типа.
Получение нитратов в дозах, соответствующих высокому потреблению овощей, также показало способность обращать симптомы метаболического синдрома. Кроме того, длительное потребление нитратов замедляет аккумуляцию абдоминального (висцерального) жира и повышение уровня триглицеридов в крови.
Диетарные источники нитратов и нитритов
Диета – главный поставщик нитратов и нитритов, учитывая, что овощи содержат 60-85 процентов суточной нормы нитратов. Мясо (как переработанное, так и непереработанное) является вторым по концентрации источником этих субстанций, а нитритов в нем больше, чем в овощах. Переработанное мясо содержит немного больше и нитритов, и нитратов по сравнению с непереработанным, однако, эта разница не особо существенна в отличие от того, что нам часто рассказывают СМИ.
Типичная диета американца обычно дает 40-100 миллиграмм нитратов и 1-4 миллиграмм нитритов в день. Если следовать традиционным рекомендациям и ежедневно потреблять 400 грамм различных фруктов и овощей со средней концентрацией нитратов, то их диетарное потребление составит 157 миллиграмм в день.
Потребленные нитраты и нитриты быстро и полностью усваиваются в тонкой кишке, всасываясь в кровоток. Около 25 процентов нитратов, содержащихся в крови, абсорбируются слюнными железами, из которых 20 процентов конвертируются в нитриты комменсальными бактериями ротовой полости. Затем нитриты проглатываются и заново попадают в кровоток, таким образом, становясь предшественниками синтеза NO по пути нитарат-нитрит-NO.
Без так называемой кишечно-слюнной циркуляции нитратов, а также бактерий полости рта, нитраты выводились бы из организма в немодифицированной форме, поскольку химически стабильные анионы не могут метаболизироваться ферментами млекопитающих. Однако этот способ получения нитритов из нитратов является не единственным, к тому же, до 30 процентов людей может не иметь необходимых бактерий ротовой полости для конвертации нитратов в нитриты (а это означает, что они не получат никаких положительных эффектов в результате потребления продуктов богатых нитратами).
Более того необходимые бактерии ротовой полости, если они все же присутствуют, можно легко удалить жидкостью для полоскания рта, что в свою очередь лишит путь нитрат-нитрит-NO NO-синтезирующего субстрата. В связи с этим, также необходимо потреблять нитриты, чтобы обеспечить путь нитрат-нитрит-NO «топливом». Таким образом, нитраты можно считать пред-пролекарством, а нитриты – пролекарством оксида азота, который является субстанцией, обладающей медикаментозными эффектами.
И даже несмотря на то, что нитриты действительно токсичнее нитратов, потребуется очень большая доза (2000-3000 миллиграмм), чтобы получить этот токсический эффект. Также, несмотря на то, что овощи содержат преимущественно нитраты, а мясо – нитриты, потребление овощей все-таки приоритетнее, поскольку помимо нитратов они содержат множество других ценных субстанций, оказывающих положительное воздействие не только на общее здоровье, но и на производство NO с помощью диетарных нитритов (независимо от их источника, будь то мясо или овощи).
Как я уже упомянула, главными источниками нитритов являются мясо и бактериальная конверсия овощных нитратов. Однако в то время как непереработанное мясо получило абсолютно заслуженное место в здоровой диете, его переработанные виды следует потреблять как можно реже. И вовсе не потому, что оно содержит больше нитритов (как нас убеждают СМИ), а потому, что переработка мяса приводит к увеличению концентраций других субстанций, оказывающих негативное воздействие на здоровье (к примеру, конечные продукты глубокого гликирования, помимо всего прочего).
Таким образом, возможную связь между переработанным мясом и развитием рака следует изучать с учетом всех остальных присутствующих соединений и не сваливать всю вину на наличие в нем нитритов и нитратов. В связи с этим далеко не все поставщики нитратов и нитритов одинаковы в плане потенциальной пользы или рисков. Используйте в качестве источников свежие овощи и непереработанное мясо и, таким образом, вы сможете извлечь все положительные для здоровья и спортивной результативности эффекты, не беспокоясь о негативных последствиях.
Потенциальные негативные эффекты нитратов и нитритов – необоснованные нормы, установленные обществом здравоохранения
Между тем, несмотря на положительные эффекты диетарных нитратов, консервативные правительственные организации и установленные ими нормы настаивают на том, что диетарные источники нитритов и нитратов вредны для здоровья. Предположения о негативных эффектах воздействия этих субстанций основаны на отчетах наблюдения у младенцев метгемоглобинемии, вызванной потреблением напитков или пищи, приготовленных с применением богатой нитратами (и зараженной бактериями) колодезной воды и овощей, таких как шпинат, сельдерей и морковь («синдром синюшного младенца»), отчетах о промышленной интоксикации, повышения уровня нитратов в почве и озерах в результате злоупотребления удобрениями, а также о формировании потенциально канцерогенных N-нитрозаминов.
Кроме того, некоторые эпидемиологические исследования показали слабую взаимосвязь между консервированным и переработанным мясом, содержащим нитриты и нитраты, и раком. Таким образом, все эти данные бросили тень на нитриты и нитраты, в связи с чем были предприняты всевозможные меры по их удалению из продуктов и питьевой воды.
Продовольственная и Сельскохозяйственная Организация ООН/Всемирная Организация Здравоохранения установила допустимую дневную дозу для нитратов в 3,7 мг/кг веса тела и для нитритов в 0,06 мг/кг веса тела. И точно так же Агентство по Охране Окружающей Среды США (EPA) установило суточную референсную дозу для нитратов в 7 мг/кг. Эти значения соответствуют 222-420 миллиграммам нитратов и 3,6 миллиграммам нитритов для 60-килограммового человека.
Между тем, СМИ сгущают краски, в связи с чем диетарные нитраты и нитриты представляются нам какими-то искусственными опасными химикалиями, применяемыми в индустрии. Однако это не так; несмотря на то, что во время культивации земель и удобрения почвы действительно применяются нитраты и нитриты ради повышения производства, овощи так же содержат естественные нитраты и нитриты, попадающие в экосистему через круговорот азота. Таким образом, диетарные нитраты и нитриты – это часть нашего естественного питания, точно так же как витамины и минералы.
Слабые, неубедительные свидетельства наличия взаимосвязи между нитритами, нитратами и раком перевешиваются подтвержденными положительными для здоровья эффектами пополнения пула NO посредством диетарных нитратов (и в меньшей степени нитритов). Между прочим, нитраты, принимаемые в дозах, которые традиционно считаются токсичными, на самом деле благотворно воздействуют на здоровье.
К примеру, популярная улучшающая общее здоровье и понижающая кровяное давление диета DASH может дать вам до 1200 миллиграмм нитратов вследствие высокого содержания овощей, что в свою очередь превышает установленную Всемирной Организации Здравоохранения допустимую дневную дозу на 540 процентов для 60-килограммового человека.
Кроме того, традиционная японская диета ежедневно обеспечивает 19 миллиграмм нитратов на килограмм веса тела (1140 миллиграмм нитратов в день для 60-килограммового человека). Но если бы нитраты действительно представляли большую опасность, вряд ли бы традиционная японская диета славилась эффектами увеличения продолжительности жизни.
Приведенные факты ставят под сомнение логическое обоснование рекомендаций по ограничению приема нитратов посредством потребления растительных продуктов. Более того, связь между приемом нитритов и раком не представляется вероятной, поскольку большие объемы этой субстанции формируются непосредственно в организме. Слюна натощак содержит 2 миллиграмма нитритов на литр, а после потребления дозы нитратов, эквивалентной 200 граммам шпината (приблизительно 1400 миллиграмм нитратов), концентрация нитритов в слюне может повыситься до 72 мг/Л. Это намного выше стандарта EPA для питьевой воды, составляющего 4,4 миллиграмм нитритов на литр, или допустимой дневной дозы ВОЗ, составляющей 4,2 миллиграмм нитритов в день.
Таким образом, учитывая неоспоримые положительные эффекты богатых нитратами диет, требуется пересмотр негативного отношения к нитратам и нитритам.
Путь нитрат-нитрит-NO: потенциальное средство борьбы с процессами старения
Потенциальные эффекты увеличения потребления нитратов и нитритов с целью стимуляции пути нитрат-нитрит-NO крайне важны для здоровья и функционирования пожилых людей, у которых наблюдаются нарушения и/или дисфункция пути аргинин-eNOS-NO.
Прием нитритов особенно важен для пожилых, поскольку с возрастом часто наблюдаются изменения популяции бактерий ротовой полости, развивается сухость во рту, а также для тех, кто принимает медикаменты, воздействующие на кислотность желудка и перистальтику кишечника. Кроме того, известно, что ради повышения уровней нитратов и нитритов в организме пожилым людям часто требуется принимать эти субстанции дополнительно, даже несмотря на то, что они могут потреблять богатые нитратами продукты.
Помимо всего прочего процесс старения также характеризуется эндотелиальной дисфункцией, вызываемой нарушениями пути аргинин-eNOS-NO и понижением биодоступности NO. Значимость нитритов для пожилых людей подчеркивается тем, что эндотелиальная дисфункция связана с понижением их уровня в крови, а также тем, что два этих симптома в свою очередь связаны с повышение числа сердечнососудистых факторов риска.
Увеличение потребления нитритов может стать первой линией защиты против сердечнососудистых заболеваний. Более того, увеличение устойчивости к тренировкам, наблюдаемое после приема нитратов, особенно важно для пожилых, которые часто жалуются на изнеможение/утомление, не позволяющее тренироваться регулярно. В этом отношении прием нитратов/нитритов может косвенно способствовать профилактике саркопении и дряхлости, которые являются разрушительными возрастными состояниями, развивающимися в результате сидячего образа жизни.
Новая парадигма питания
В настоящее время несколько выдающихся ученых заново и довольно активно изучают эффекты диетарных источников нитратов и нитритов на здоровье и спортивную результативность; будем надеяться, новые результаты отразятся на будущих нормах и рекомендациях в плане воздействия и приема этих субстанций.
В этом будет заключаться важное изменение системы представлений о нитритах и нитратах, их значимости для здоровья и питания. В правильном контексте они могут дать массу положительных эффектов самым разным людям. Кроме того, существует предположение, что нитраты и нитриты играют в диете роль незаменимых нутриентов, которых многим не хватает.
Заключение
Прием нитратов обеспечивает крепкие NO-эффекты, включая повышение спортивной результативности, устойчивости к тренировкам, понижение кровяного давления и сердечнососудистую защиту. Нитриты можно расценивать в качестве донора NO или в виде формы запасания NO (который распадается за миллисекунды), и в данный момент они находятся на передовой биологии NO.
Путь нитрат-нитрит-NO является дополнением к более известному пути L-аргинин-NO. Одно из главных отличий состоит в том, что производство NO по пути нитрат-нитрит-NO значительно повышается при гипоксии (низкой биодоступности кислорода) и низком уровне pH, что, к примеру, возникает во время тренировок, а вот путь L-аргинин-NO в таких условиях нарушается. Таким образом, путь нитрат-нитрит-NO активируется тогда, когда мы нуждаемся в нем больше всего.
Интересно то, что главным источником нитратов и нитритов является повседневное питание. В связи с этим альтернативный путь производства NO можно использовать в терапевтических целях для профилактики и лечения заболеваний, не забывая также о повышении результативности и устойчивости к тренировкам.
Ссылки:
Bloomer RJ. Nitric oxide supplements for sports. Strength and Conditioning Journal. 2010;32(2):14-20.
Alvares TS, Meirelles CM, Bhambhani YN, et al. L-Arginine as a potential ergogenic aid in healthy subjects. Sports Med. 2011;41(3):233-248.
Wax B, Kavazis AN, Webb HE, et al. Acute L-arginine alpha ketoglutarate supplementation fails to improve muscular performance in resistance trained and untrained men. Journal of the International Society of Sports Nutrition. 2012;9(1):17
