Università di Pisa
DIPARTIMENTO DI FARMACIA
Corso di Laurea Magistrale in Scienze della Nutrizione Umana
“Revisione sistematica degli effetti del nitrato, presente nella
Beta vulgaris, sulla performance nell'esercizio fisico”.
Relatori :
Dott. Vincenzo Calderone
Candidato :
Valentina Grassini
Sommario
1. INTRODUZIONE 3
1.1 I gas trasmettitori 3
1.1.1 L’ossido nitrico 5
1.1.2 Effetti tossici 6
1.1.3 Sintesi endogena dell’ossido nitrico 7
1.2 I nitrati alimentari 9
1.2.1 Cinetica del nitrato-nitrito-NO pathway 12
1.3 La Beta vulgaris 16
1.3.1 Biodisponibilità del nitrato alimentare 19
1.4 Effetti dell’ossido nitrico derivante dalla barbabietola 21
1.4.1 Mantenimento della funzione endoteliale 21
1.4.2 Attenuazione del danno da ischemia-riperfusione 22
1.4.3 Mantenimento della funzione cognitiva 23
1.4.4 Miglioramento dell’ipertensione polmonare 25
1.4.5 Funzione antiossidante 26
1.4.6 Aumento della performance nell’esercizio fisico 28
2. SCOPO 31
3. METODO 31
3.1 Strategia di ricerca 31
3.2 Selezione degli studi 32
3.3 Articoli idonei 34
4. RISULTATI E CONCLUSIONI 52
1. Introduzione
1.1 I gas trasmettitoriNegli ultimi anni lo studio dei ruoli patofisiologici e farmacologici dei “gas trasmettitori” ha rappresentato un interessante campo di ricerca, ancora oggi ampiamente inesplorato, che ha permesso di evidenziare la rilevanza biologica di tali mediatori in alcuni sistemi, con importanti implicazioni per la progettazione di nuovi farmaci (Moore PK 2003) (Olson KR 2009).
Un “gas trasmettitore” endogeno è caratterizzato:
• dalla capacità di diffondere attraverso le membrane biologiche • da una autoregolazione della produzione endogena
• dalla capacità di modulare le vie metaboliche e le funzioni biologiche alla concentrazione fisiologica
• dalla presenza di specifici target biologici (Wang 2002) • da una breve emivita
• da una potenziale tossicità se presente in eccesso (Kasparek MS 2007) .
L’ossido d’azoto (NO) è stato il primo “gas trasmettitore” ad essere stato identificato ed investigato sperimentalmente.
La comprensione dei suoi molteplici ruoli nella modulazione fisiologica delle funzioni cardiovascolari ha profondamente influenzato lo sviluppo della farmacologia cardiovascolare negli ultimi tre decenni.
Dopo l’NO, anche il monossido di carbonio (CO) ha suscitato interesse come modulatore gassoso biologico attivo.
Al momento sta emergendo un terzo candidato come soggetto d’interesse scientifico: recenti scoperte indicano che il solfuro d’idrogeno (𝐻!𝑆), un altro gas noto fino a pochi anni fa esclusivamente come un
agente tossico, è in realtà un gas trasmettitore endogeno prodotto in quantità apprezzabili dai tessuti dei mammiferi, ove esercita una varietà di effetti fisiologici in differenti sistemi, fra i quali, in particolare, nel sistema cardiovascolare (Abe K 1996) (Doeller JE 2005) (Szabo 2007). A concentrazioni più alte di quelle fisiologiche, questi 3 “gas trasmettitori” sono potenzialmente dotati di attività tossica: alte concentrazioni di NO è noto che rappresentano una fonte di specie reattive, che possono produrre un danno principalmente al sistema cardiovascolare e al sistema nervoso (Ponderoso JJ 1996) (Wei T 2000) (Calabrese V 2007) (Sarkela TM 2001).
Invece tutti e tre i gas alle concentrazioni idonee giocano un ruolo fondamentale nella regolazione di numerose funzioni fisiologiche.
Al momento, di questi tre gas endogeni, l’NO è stato senza dubbio il più ampiamente investigato e caratterizzato.
Alcuni studi hanno chiarito i suoi molteplici ruoli fisiologici, il meccanismo d’azione e sono state alcune molecole capaci di rilasciare NO come nuovi strumenti farmacoterapeutici (Martelli, Breschi e Calderone 2009) (Martelli A 2006).
1.1.1 L’ossido nitrico
L’ossido nitrico (NO) (Figura 1) è comunemente considerato come un gas tossico, ma è stato scoperto 40 anni fa che trasmette informazioni biologiche, come una molecola segnale.
All’inizio, negli anni ’70, è stato visto che l’endotelio rilasciava un fattore che rilassava le cellule muscolari lisce e causava vasodilatazione (Furchgott e Zawadzki 1980) (Herrmann J 2001). In quel periodo la struttura molecolare di quel fattore era sconosciuta e fu definito “fattore rilassante endotelio-derivato” (EDRF).
Furchgott e i suoi colleghi 10 anni dopo confermarono che l’EDFR era l’ossido nitrico (NO) (Furchgott, Carvalho, et al. 1987).
1.1.2 Effetti tossici
Gli effetti tossici del NO prodotto da iNOS e nNOS sono principalmente dovuti alla produzione di nitrati e al rilascio di radicali liberi, che direttamente danneggiano gli enzimi mitocondriali e i materiali genetici
(Hirvonen MR 1996) (Sims NR 2002) (Hämäläinen M 2007) (Zhao X 2000).
I radicali liberi sono classificati come specie reattive dell'ossigeno (ROS) o specie reattive dell'azoto (RNS) ed entrambi possiedono elettroni di valenza non appaiati.
I ROS possono essere ulteriormente classificati in “oxygen centered radicals” (anione superossido, radicali ossidrili, radicali alcossilici e radicali perossilici) e “oxygen centered non-radicals” (perossido di idrogeno e ossigeno singoletto), mentre fanno parte degli RNS l’ossido nitrico, il biossido nitrico e il perossinitrito (El-Bahr 2013).
I radicali liberi causano danni a tutti i biocomposti essenziali come il DNA, le proteine e i lipidi di membrana, causando così la morte delle cellule, inoltre lo stress ossidativo è alla base del cancro, del diabete, dell’artrite reumatoide, della steatosi epatica non alcolica, dell’infiammazione cronica, dell’ictus, dell’invecchiamento e di numerose malattie neurodegenerative (Fridovich 1999) (Fang 2002) (Gentric 2015) (Pisoschi 2015).
1.1.3 Sintesi endogena dell’ossido nitrico
L’NO è una molecola semplice, estremamente reattiva, a basso ingombro molecolare ed essendo un gas, è altamente diffusibile.
In condizioni fisiologiche l’NO è prodotto da diverse cellule del nostro organismo (endoteliali, globuli bianchi, cervello e cervelletto, miociti, ecc.). Le cellule hanno degli apparati enzimatici specializzati per produrre NO. Tali enzimi sono le NO-sintasi (NOS).
Esistono almeno due isoforme di NOS costitutive: la forma endoteliale e la forma neuronale. Esse possono essere co-espresse in diversa misura nelle cellule che producono NO.
Le NOS hanno una forma complessa, simile a quella del citocromo P450. Esse hanno un gruppo eme con un dominio ossidante ed uno riducente e per funzionare hanno bisogno di diversi co-fattori in grado di regolare lo stato redox della molecola.
Tra questi co-fattori si ricordano la flavina mono/dinucleotide, la nicotinamide adenina dinucleotide fosfato e la calmodulina.
Tali enzimi sintetizzano NO partendo dall’aminoacido L-arginina (Figura 2) (Moncada 1999).
Figura 2. Sintesi dell’ossido nitrico.
La complessità del sistema delle NOS spiega come in molte patologie, quali l’aterosclerosi, l’ipertensione arteriosa e lo scompenso cardiaco, sia presente una disfunzione endoteliale caratterizzata da ridotta sintesi di NO (Puddu 2000) .
1.2 I nitrati alimentari
La sintesi di NO attraverso il pathway dell’ossido nitrico sintasi (NOS) è comunque dipendente dalla L-arginina e dalla disponibilità di ossigeno, perciò diviene limitata nell'ipossia.
Tuttavia è stato dimostrato che il nitrato alimentare (𝑁𝑂!!), che si trova in abbondanza nella verdura verde a foglia larga e nelle radici, rappresenta un importante fonte alternativa di NO.
Tipicamente circa l'85% del nitrato alimentare (l'anione inorganico nitrato, 𝑁𝑂!!), deriva dalle verdure (Van Loon AIM 1991) (Gangolli SD,
Nitrate, nitrite and N-nitroso compounds. 1994), mentre la maggior parte del restante nitrato, deriva dall'acqua potabile, però la concentrazione può variare considerevolmente (Knight TM 1987).
Il nitrito alimentare (𝑁𝑂!!), si trova principalmente nei salumi, dove viene aggiunto per prevenire lo sviluppo della tossina botulinica
(Binkerd e Kolari 1975).
Le verdure possono essere classificate in base al loro contenuto di nitrati (Tabella 1), dove gli ortaggi con un alto contenuto (più di 1000 mg 𝐾𝑔!!) appartengono alle seguenti famiglie: Brassicaceae (la rucola ha il più alto contenuto), Chenopodiaceae (barbabietole e spinaci), Asteraceae (lattuga) e Apiaceae (sedano) (Tamme T 2006) (Santamaria, Elia, et al. 1999).
Tabella 1. Veg-Table del nitrato: classifica delle verdure dal più alto al più
basso contenuto medio di nitrati [range] espresso in mg kg-1, mmol per porzione UK (80 g) e anche come il numero approssimativo di unità di nitrato per porzione (1 unità di nitrato = 1 mmol) per facilitare la stima dell'apporto di nitrati o per modificarne l'assunzione, come si desidera. Inoltre è inclusa l'acqua del rubinetto e in bottiglia per il confronto.
Il contenuto di nitrato varia anche attraverso le parti della stessa pianta: la foglia ne contiene di più rispetto allo stelo, che ne contiene di più rispetto alla radice (Santamaria, Elia, et al. 1999) (Santamaria, Gonnella, et al. 2001) (Meah MN 1994).
La maggior parte delle verdure comuni appartengono al range intermedio per il contenuto di nitrati (100-1000 mg/kg), dove comunque troviamo fagiolini, cavoli e rape con maggior contenuto di nitrato rispetto a peperoni, aglio, patate e carote.
Altre verdure con basso contenuto di nitrati (meno di 100 mg/kg) sono cipolle e pomodori.
Il contenuto di nitrati è influenzato da fattori ambientali, agricoli e fattori genetici (Santamaria, Nitrate in vegetables: toxicity, content, intake and EC regulation. 2006) (Knight TM 1987).
I principali fattori ambientali sono l'umidità, la temperatura, il contenuto d’acqua e l'esposizione alla luce del sole.
Ad esempio, la lattuga coltivata in estate (esposta più ore al sole e a poche precipitazioni) ha una concentrazione media inferiore di nitrati rispetto a quella presente nella stagione invernale (Ysart G 1999).
I fattori agricoli come la concimazione azotata e l'uso concomitante di erbicidi fanno la loro parte, influenzando in modo variabile il contenuto di nitrati delle verdure (Santamaria, Gonnella, et al. 2001) (Maynard DN 1976) (Corr WJ 1979).
I fattori agricoli includono la fertilizzazione con azoto, il grado di fissazione dell'azoto atmosferico mediante i batteri simbionti nelle piante non leguminose, oltre alle leguminose (Bhattacharjee R 2008) e
l'attività della nitrato-reduttasi nella radice, geneticamente mancante nella lattuga, ma molto attiva nei piselli, che contengono basse concentrazioni di nitrati (Pate 1973) (Wallace 1986).
1.2.1 Cinetica del nitrato-nitrito-NO pathway
Il nitrato in sé, non è considerato capace di mediare alcuna funzione fisiologica specifica, piuttosto gli effetti benefici dei nitrati sono attribuiti alla sua riduzione in vivo ad ossido nitrico (NO), una molecola messaggera con molte funzioni importanti vascolari e metaboliche
(Hobbs, George e Lovegrove 2013)(Machha e Schechter 2011).
La generazione di NO, tramite il nitrato alimentare, comporta una serie di passaggi sequenziali che sono stati ben descritti in letteratura
(Lundberg, Weitzberg e Gladwin 2008) (Lundberg, Carlström, et al. 2011).
In breve, il nitrato ingerito viene prima assorbito attraverso la parte superiore dell'intestino tenue nella circolazione sistemica (Lundberg, Weitzberg e Gladwin 2008) (Kapil, et al. 2014).
Il nitrato alimentare è eccezionalmente ben assorbito nel tratto gastrointestinale superiore (Wagner DA 1983), con una biodisponibilità del nitrato derivante da spinaci cotti, lattuga cruda e barbabietola cotta di circa il 100%, con rilevabilità plasmatica dopo 1 ora (Webb, et al.
2008), Tmax tra le 1,5-1,8 ore (Van Velzen, et al. 2008) e una biodisponibilità del nitrito, in seguito all'ingestione di grandi quantità, di circa il 95-98%(Hunault CC 2009).
Solo una piccola frazione di nitrato raggiunge l'intestino crasso, infatti solo una quantità minore dell’1% del nitrato ingerito è escreto nelle feci (Bartholomew B 1984).
Sia il nitrato che il nitrito non sono sottoposti ad un significativo metabolismo di primo passaggio (Hunault CC 2009).
I volumi di distribuzione del nitrato (~ 0,3 l/kg) (Van Velzen, et al. 2008) e del nitrito (~ 0,35 l/kg) (Dejam A 2007), sono simili e circa la metà di quelli dell'acqua (~ 0,6 l/kg).
Il nitrito occupa rapidamente la maggior parte dei tessuti (Bryan NS 2005). Una delle curiosità sul nitrato è che una percentuale elevata è concentrata nelle ghiandole salivari. La maggior parte delle stime suggerisce che il 20-28% del nitrato viene secreto nella saliva (Kortboyer JM 1994) (Bartholomew B 1984) (Tannenbaum SR 1976) (Spiegelhalder B 1976).
Figura 3. Ricircolo entero-salivare dell’ossido nitrico.
Si stima quindi che il 25% del nitrato circolante entri nel ciclo entero-salivare (Figura 3), in cui le specie batteriche situate nella parte posteriore della lingua bio-attivano o riducono il nitrato salivare in nitrito (Lidder e Webb 2013) (Lundberg, Carlström, et al. 2011).
Nitrate and some nitrite from food Bacteria in the oral cavity reduce nitrate to nitrite An active uptake of nitrate from the blood occurs in the salivary glands Nitrate and nitrite in blood originate from the food and from systemic NO production Nitrate is excreted by the kidneys Nitrate and remaining nitrite is absorbed in the intestine In the gastric acidic milieu, a non-enzymatic reduction of nitrite to NO occurs
Infatti il sito di riduzione dei nitrati in nitrito, negli umani, si trova quasi esclusivamente sul terzo posteriore della lingua ed è mediato da batteri simbionti contenenti nitrato reduttasi, prevalentemente specie Veillonella, così come Actinomyces, Rothia e Staphylococcus epidermidis (Duncan C 1995) (Doel JJ 2005).
Il nitrito salivare a questo punto viene ingerito e viene anch’esso ridotto dall'acido dello stomaco a NO e ad altre specie dell’azoto (Equazioni 1-3), oppure può essere assorbito dall'intestino (Lundberg, Weitzberg e Gladwin 2008). Tuttavia, in circostanze normali, il nitrito salivare viene riassorbito nella circolazione attraverso lo stomaco dove viene metabolizzato a NO e ad altri ossidi di azoto da una varietà di enzimi reduttasi (Webb, et al. 2008) (Hobbs, Kaffa, et al. 2012).
𝑁𝑂!! + 𝐻!à 𝐻𝑁𝑂
! (1)
2𝐻𝑁𝑂!à 𝑁!𝑂! (2)
𝑁!𝑂!à NO + 𝑁𝑂! (3)
La maggior parte del nitrato ingerito, circa il 65-75%, viene escreto per via renale (Wagner DA 1983). Piccole quantità di nitrito sono escreto nelle urine, con l’anidrasi renale carbonica che è coinvolta nel riassorbimento del nitrito (Chobanyan-Jürgens K 2012).
L'emivita del nitrato è di 5-8 h (Lundberg JO 2004) (Webb, et al. 2008) (Van Velzen, et al. 2008) (McKnight GM 1997) (Lundberg e Weitzberg
2005), che è molto più lunga di quella del nitrito, che è di 1-5 minuti ex vivo (Lundberg JO 2004) (Lundberg e Weitzberg 2005) e di circa 20-45 minuti in vivo (Dejam A 2007) (Hunault CC 2009).
Questo ci riflette la stabilità del nitrato nella circolazione e la propensione del nitrito ad essere rapidamente metabolizzato attraverso l'ossidazione a nitrato in condizioni d’ossigenazione e ridotto a NO come descritto sopra.
1.3 La Beta vulgaris
I ben documentati benefici di una dieta ricca di frutta e verdura, hanno portato ad un crescente interesse per i cosiddetti "alimenti funzionali" e per la loro applicazione nella salute e nelle malattie.
Negli ultimi anni l'ortaggio Beta vulgaris rubra, altrimenti noto come barbabietola rossa (Figura 4), ha attirato molta attenzione come alimento funzionale per la promozione della salute.
Nonostante negli ultimi decenni l'interesse scientifico per le barbabietole rosse sia aumentato, il suo utilizzo come medicina naturale risale all'epoca romana (Ninfali e Angelino 2013).
Oggi la barbabietola è coltivata in molti paesi di tutto il mondo, viene regolarmente consumata nella dieta giornaliera e comunemente usata nella produzione manifatturiera, come colorante alimentare (E162).
Figura 4. Beta vulgaris rubra o barbabietola rossa.
Il recente interesse per le barbabietole rosse è stato principalmente guidato dalla scoperta che le fonti di nitrato alimentare possono avere importanti implicazioni per la gestione della salute cardiovascolare
(Lundberg, Weitzberg e Gladwin 2008). Comunque la barbabietola è ricca anche di molti altri composti bioattivi che possono fornire benefici per la salute, in particolare per i disturbi caratterizzati da infiammazione cronica.
La barbabietola, infatti, è una ricca fonte di composti fitochimici (Figura 5), che includono: l’acido ascorbico, i carotenoidi, gli acidi fenolici e i flavonoidi (Georgiev, et al. 2010) (Kujala, et al. 2002) (Wootton-Beard e Ryan 2001).
La barbabietola è anche una delle poche verdure che contiene un gruppo di pigmenti altamente bioattivi noti come Betalaine (Lee, et al. 2005), (Vulić, et al. 2014).
I membri della famiglia delle Betalaine sono classificati come pigmenti detti betacianine (colore rosso-violetto) o betaxantine (colore giallo-arancio) (Ninfali e Angelino 2013).
Recenti studi hanno fornito prove convincenti che l'assunzione di barbabietola offre effetti fisiologici benefici che possono tradursi in migliori risultati clinici per diverse patologie, come ad esempio: l’ipertensione, l’aterosclerosi, il diabete di tipo 2 e la demenza (Ninfali e Angelino 2013) (Gilchrist, et al. 2014) (Presley, et al. 2011) (Vanhatalo, et al. 2010) (Wootton-Beard, Brandt, et al. 2011).
L'effetto della barbabietola sul sistema vascolare è in gran parte attribuito al suo alto contenuto di nitrati inorganici (250 mg/kg di peso fresco) (Ormsbee, Lox e Arciero 2013).
1.3.1 Biodisponibilità del nitrato alimentare
Affinché un componente alimentare sia considerato benefico per la salute dev’essere biodisponibile in vivo, cioè dopo l'ingestione, i composti attivi devono essere assorbiti attraverso il tratto gastro-intestinale e resi disponibili in circolazione, in quantità sufficienti, per essere utilizzati dalle cellule (Wootton-Beard e Ryan 2001) (Toutain e Bousquet-Mélou 2004 ).
Tuttavia, al fine di raggiungere la circolazione sistemica ed esercitare qualsiasi funzione salutare, un componente alimentare deve mantenere la sua struttura molecolare attraverso diverse fasi della digestione che presentano ciascuna una significativa sfida metabolica per la molecola e
influenzano la sua velocità e il grado di assorbimento (Rein, et al. 2013) (Ting, et al. 2014).
È quindi di fondamentale importanza che qualsiasi presunto beneficio per la salute di una fonte di cibo, venga prima verificato con studi di biodisponibilità ben progettati che caratterizzano l'entità del suo assorbimento in vivo (Ting, et al. 2014).
A tale riguardo, la biodisponibilità sia del nitrato inorganico che delle betalaine, i principali componenti bioattivi della barbabietola rossa, sono stati considerati in letteratura.
L'elevata biodisponibilità del nitrato alimentare inorganico è ben consolidata e si hanno segnalazioni di assorbimento prossimo al 100% dopo l’ingestione.
La misura in cui le betalaine sono assorbite è, tuttavia, meno chiara (Van Velzen, et al. 2008) (Kannan e Jain 2000).
1.4 Effetti dell’ossido nitrico derivante dalla barbabietola 1.4.1 Mantenimento della funzione endoteliale
Una delle funzioni più importanti del NO endogeno è il mantenimento della funzione endoteliale (Hobbs, Kaffa, et al. 2012) (Davignon e Ganz 2004).
L'endotelio svolge un ruolo fondamentale nella regolazione dell'omeostasi vascolare mantenendo l'attività trombotica, la funzione piastrinica, il tono vascolare e il delicato equilibrio tra rilascio di vasodilatatori (es NO, prostaciclina) e agenti vasocostrittori (es. Endotelina-1, trombossano) (Davignon e Ganz 2004) (Celermajer 1997) (Gladwin, et al. 2005).
Poiché NO media molte delle funzioni dell'endotelio, l’esaurimento della disponibilità di NO, come osservato con l'invecchiamento, è stato individuato come la causa principale della disfunzione endoteliale (Davignon e Ganz 2004).
La conversione del nitrito in NO può essere catalizzata da un certo numero di molecole con potenziale reduttasico (cioè donatori di elettroni) e ad oggi sono state segnalate diverse proteine (ad es. la deossimioglobina o la xantina ossidoreduttasi) e antiossidanti (come la vitamina C) che facilitano questa riduzione (Lundberg, Weitzberg e Gladwin 2008) (Gladwin, et al. 2005) (Kim-Shapiro e Gladwin 2014).
La disfunzione endoteliale è stata riconosciuta come un fattore di rischio primario per diversi disturbi cardiovascolari ed è stata implicata nella patogenesi dell'ipertensione e dell'aterosclerosi (Lidder e Webb 2013) (Joris e Mensink 2013).
Pertanto, la barbabietola, come donatore naturale di NO, è stata esplorata come un approccio nutrizionale per preservare o ripristinare la funzione endoteliale.
1.4.2 Attenuazione del danno da ischemia-riperfusione
La lesione da ischemia-riperfusione è un danno causato ai tessuti quando viene ripristinato il rifornimento di sangue, dopo un periodo di ischemia, che li ha privati di ossigeno e sostanze nutritive.
Questo ripristino causa un danno ossidativo all'organo interessato. Webb et al. ha dimostrato che le infusioni di nitrito di sodio (10 e 100 mM) prima e durante un insulto ischemico nel cuore del ratto perfuso isolato (preparazione di Langendorff) generano NO, con coinvolgimento di XOR, preservata funzione ventricolare sinistra e ridotta dimensione dell'infarto rispetto al controllo (Webb A 2004).
Questo effetto protettivo del nitrito nelle lesioni da ischemia-riperfusione è stato ora replicato da molti altri studi in vivo e in vitro, che mostrano la protezione nella maggior parte degli organi testati, come nel fegato
(Duranski MR 2005) (Lu P 2005), nel cervello (Jung KH 2006), nel cuore (Bryan e Calvert JW 2007) e nei reni (Tripatara P 2007) e recensito da Dezfulian C et al. (Dezfulian e Raat N 2007) e Webb & Ahluwalia (Webb e A. 2010).
Webb et al. ha traslato lo studio anche in un modello umano di ischemia-riperfusione in un avambraccio e ha dimostrato che la supplementazione di nitrati, sotto forma di succo di barbabietola, ha attenuato la compromissione della funzione endoteliale in seguito a lesione da ischemia-riperfusione durante l'FMD dell'arteria brachiale in soggetti umani sani (Webb, et al. 2008). Un effetto simile è stato ottenuto con il nitrato di potassio (Kapil V 2010).
1.4.3 Mantenimento della funzione cognitiva
La funzione cognitiva si deteriora con l'età e uno degli eventi patologici chiave che precede il suo sviluppo è la riduzione del flusso ematico cerebrale (Bond, et al. 2013) (Spilt, et al. 2005) (Bondonno, et al. 2014). In effetti, la riduzione o la compromissione della perfusione cerebrale, correlata all'età, è stata implicata in diversi disturbi neurologici associati a scarsa capacità cognitiva, come il danno cerebrale, la demenza clinica e il morbo di Alzheimer.
sviluppo di ipo-perfusione cerebrale, è un’interruzione della funzione neurovascolare; un effetto che è, in parte, mediato dall’attività alterata di NO (De la Torre e Stefano 2000) (Poels, et al. 2008).
Una diminuita capacità di generare NO può compromettere la normale funzione del metabolismo energetico cerebrale (cioè il rilascio di glucosio) e l'attività neuronale (cioè la comunicazione cellulare), che in cronico potrebbe indurre neuro degenerazione e deficit cognitivi (Spilt, et al. 2005) (Bondonno, et al. 2014) (De la Torre e Stefano 2000). Pertanto, è ipotizzabile che un generatore di NO, come la barbabietola rossa, abbia il potenziale per migliorare il flusso ematico cerebrovascolare e mettere in discussione i danni nella funzione cognitiva.
Due recenti studi sull'uomo hanno esaminato l'influenza del nitrato alimentare sul flusso sanguigno cerebrale: il primo di Presley et al. (Presley, et al. 2011) ha misurato la perfusione cerebrale dopo aver fornito a un gruppo di anziani (di circa 75 anni) una dieta ricca di nitrati (circa 12 mmol), compreso succo di barbabietola o una dieta povera di nitrato (circa 0.09 mmol) per 24 ore.
La risonanza magnetica (MRI) ha rivelato che la dieta ricca di nitrati stimolava un aumento sostanziale e preferenziale della perfusione della corteccia frontale, una regione del cervello responsabile di processi cognitivi essenziali come la funzione esecutiva, la memoria di lavoro e il cambio di attività.
L’altro lavoro di Bond et al. (Bond, et al. 2013) supporta queste conclusioni, mostrando una diminuzione della resistenza arteriosa cerebrovascolare (indicativa di un aumento del flusso sanguigno cerebrale) dopo una singola dose di succo di barbabietola ricca di nitrato (500 ml).
Tuttavia, è importante notare che i soggetti di questo studio erano giovani (di circa 21 anni), asintomatici e apparentemente senza malattie, escludendo quindi l'applicazione di questi risultati alle popolazioni anziane e malate.
1.4.4 Miglioramento dell’ipertensione polmonare
Il nitrito porta anche alla dilatazione dei letti vascolari polmonari, riducendo la pressione arteriosa polmonare nell'uomo e negli animali e quindi ha il potenziale per migliorare l’ipertensione polmonare (Gladwin MT 2004) (Ingram TE 2010) (Dias-Junior CA 2006).
In effetti, questo effetto è stato evidenziato da uno studio molto recente che dimostra una riduzione della pressione nel ventricolo destro, un’ipertrofia e un rimodellamento vascolare polmonare a seguito di un trattamento con nitrato alimentare in topi esposti a 3 settimane di ipossia, condizioni associate a riduzione preferenziale del nitrito a NO
1.4.5 Funzione antiossidante
Assumere barbabietola può servire come strategia utile per rafforzare le difese antiossidanti endogene, contribuendo a proteggere i componenti cellulari dal danno ossidativo.
Nelle normali condizioni metaboliche, l'ambiente biologico di una cellula è considerato in uno stato di equilibrio redox, o in altre parole, esiste un equilibrio tra agenti riducenti (antiossidanti) e ossidanti (pro-ossidanti) (Kannan e Jain 2000) (Kohen e Nyska 2002). Le molecole ossidanti sono comunemente conosciute come specie reattive dell'ossigeno e dell'azoto (RONS) e sono continuamente generate nel metabolismo cellulare (Kohen e Nyska 2002).
A basse concentrazioni i RONS svolgono un ruolo importante in una moltitudine di processi cellulari e biochimici, tra cui l’espressione genica, la proliferazione cellulare, l’apoptosi e la contrazione muscolare (Kannan e Jain 2000) (Kohen e Nyska 2002) (Baker, Hayden e Ghosh 2001) (Powers e Jackson 2008).
Tuttavia, l'esposizione eccessiva di una cellula o ai RONS generati esogenamente (radiazione UV o xenobiotici) o ai RONS sintetizzati endogenamente (errato metabolismo cellulare o infiammazione) può sopraffare le difese antiossidanti delle cellule, causando uno squilibrio nell'omeostasi redox, che dà origine alla condizione tipicamente indicata
come stress ossidativo (Kohen e Nyska 2002). Questo squilibrio può lasciare strutture (come il DNA, i carboidrati, le proteine e i lipidi) soggette all’ossidazione e alla compromissione funzionale (Madamanchi, Vendrov e Runge 2005) (Reuter, et al. 2010).
E’ stato dimostrato che la barbabietola è una fonte eccezionalmente ricca di composti antiossidanti e come altri simili donatori di NO è in grado di sopprimere la formazione di radicali liberi e di eliminare direttamente i RONS potenzialmente dannosi, come il superossido e il perossido d’idrogeno, suggerendoci che il nitrato può anche mostrare effetti antiossidanti (Lundberg, Carlström, et al. 2011) (Wink, Miranda, et al. 2001) (Wink, Hines, et al. 2011).
Numerosi studi in vitro riportano che la barbabietola rossa, sotto forma d’integratore in succo, protegge dal danno ossidativo la struttura del DNA, dei lipidi e delle proteine (Pietrzkowski, et al. 2010) (Kujawska, et al. 2009) (Winkler, Wirleitner e Schroecksnadel 2005).
Uno studio di Wootton-Beard e dei loro colleghi suggerisce che un meccanismo chiave con cui il succo di barbabietola esercita i suoi effetti antiossidanti è quello di scavenging delle specie radicali (Wootton-Beard, Moran e Ryan 2011).
Inoltre, i dati sono attualmente limitati ai paradigmi che inducono lo stress ossidativo attraverso percorsi esogeni (cioè gli xenobiotici) mentre
i RONS generati endogenamente giocano un ruolo significativo nella malattia umana (Halliwell 1994).
A tale riguardo, un intenso esercizio fisico potrebbe servire come modello utile per studiare il potenziale antiossidante della barbabietola e dei suoi costituenti nell'uomo.
Ci sono diversi rapporti che documentano che il danno meccanico e metabolico del muscolo durante l'esercizio intenso induce stress ossidativo a breve termine, che può persistere per diversi giorni fino al ripristino del bilancio redox (Bell, et al. 2014) (Howatson, et al. 2010). Pertanto, si dovrebbe considerare che l'applicazione di una preparazione di barbabietole a seguito di un esercizio fisico potrebbe servire come un modello utile per dare un'idea dell'efficacia della barbabietola come agente antiossidante negli esseri umani e, soprattutto, fornire una comprensione più approfondita del suo potenziale di applicazione in contesti clinici.
1.4.6 Aumento della performance nell’esercizio fisico
Un principio fondamentale della fisiologia dell'esercizio era quello che durante l'esercizio, il costo dell'ossigeno è prevedibile per un dato tasso di lavoro submassimale (Barstow TJ 1990) (Grassi B 1996) (Jones AM 2003).
Tuttavia, quando Larsen et al. hanno testato gli effetti di 3 giorni di integrazione di nitrato di sodio (0,1 mmol kg-1), come potenziale fonte di NO, sulla performance fisica, sorprendentemente hanno visto che ha comportato una riduzione del consumo di ossigeno (di circa 0,16 l/min) durante l'esercizio submassimale (tra 45-80% del picco di esercizio) (W. E. Larsen FJ 2007) senza alcun effetto sulle concentrazioni plasmatiche di lattato, suggerendo che l'esercizio è diventato più efficiente e il costo dell'ossigeno è diminuito.
In uno studio successivo, Larsen et al. hanno scoperto che la supplementazione con nitrato (0,033 mmol/kg, 3 volte ogni giorno per 2 giorni) riduce anche il consumo massimo di ossigeno (VO2 max) di circa 0,10 l/min (W. E. Larsen FJ 2010).
Bailey et al. hanno trovato risultati simili con succo di barbabietola (circa 11 mmol di nitrato per 6 giorni), che ha ridotto l'aumento della richiesta di ossigeno polmonare durante l'esercizio moderato di circa il 19%, ha ridotto la componente lenta del consumo di 𝑂! durante esercizio fisico intenso ed ha aumentato il tempo di esaurimento (Bailey SJ 2009).
Usando un succo di barbabietola impoverito di nitrato come placebo, Lansley et al. hanno dimostrato che era il contenuto di nitrati il principio attivo del succo, piuttosto che altri componenti come betaina o polifenoli, responsabile per i miglioramenti nel costo di 𝑂! nel
camminare, nella corsa d’intensità moderata e severa e dell’aumento del 15% del tempo di esaurimento (W. P. Lansley KE 2011).
Altri studi hanno dimostrato miglioramenti acuti dei dati di potenza con nitrato durante il ciclismo (4 e 16,1 km) (W. P. Lansley KE 2011).
Anche durante l'esercizio in ipossia (con soggetti che respirano il 14,5% di O2), l’ingestione di 750 ml di succo di barbabietola nelle precedenti 24 h (9,3 mmol di nitrato), ha comportato una riduzione della perturbazione metabolica muscolare, una notevole ristabilita tolleranza all'esercizio e una ristabilita funzione ossidativa, a valori osservati in normossia (Vanhatalo A 2011).
Un importante progresso nella comprensione meccanicistica del ridotto consumo d’ossigeno e ATP, arrivò quando Larsen et al. raccolsero i mitocondri dei muscoli scheletrici e trovarono che la supplementazione di nitrati dietetici migliorava l’efficienza della fosforilazione ossidativa (aumento del rapporto P:O) indicando una diversione del potenziale di membrana, lontano da azioni di disaccoppiamento, come la perdita di protoni verso la sintesi di ATP
Il nitrato ha raggiunto questo risultato riducendo l'espressione di adenina nucleotide translocasi (ANT), un sito di perdita di protoni. (S. T. Larsen FJ 2011).
2. Scopo
Essendo la barbabietola un vegetale ricco di nitrato, avendo quest’ultimo molteplici effetti fisiologici, tra cui quello di condizionare la performance atletica ed essendoci attualmente molti studi in merito, il nostro obiettivo era quindi quello di condurre una revisione sistematica sui trial randomizzati-controllati esistenti, esplorando l’effetto del nitrato alimentare presente nel succo di barbabietola, sulla performance dell’esercizio fisico nei soggetti allenati.
3. Metodo
3.1 Strategia di ricerca
Per effettuare la revisione sistematica, sono stati identificati i trial con una ricerca su dei database elettronici, in particolare la ricerca principale è stata condotta su PubMed, Scopus e Web of Science.
La revisione era limitata agli articoli pubblicati in inglese, e non c'erano limiti per la data di pubblicazione.
E’ stata utilizzata la seguente Keyword in tutti i database: (“Beta vulgaris” and/or beetroot) and clinical trial.
In seguito è stato fatto uno screening dei titoli, degli abstract e delle caratteristiche degli articoli rimanenti.
3.2 Selezione degli studi
In base ai termini di ricerca selezionati, la ricerca iniziale nei database elettronici ha recuperato 141 articoli totali da Pubmed, 412 articoli da Scopus e 214 articoli da Web of Science, di cui, dopo una prima fase di osservazione, che consisteva nell’analisi dei titoli e degli abstract per verificare la loro attinenza alla Keyword e al nostro scopo, 34 articoli erano potenzialmente ammissibili per l'inclusione nella revisione.
Successivamente sono stati scartati 8 articoli, in particolare 4 articoli per mancanza di dati, 2 articoli poiché le caratteristiche dei partecipanti non erano idonee e 2 articoli poiché erano dei duplicati.
Alla fine 26 articoli sono stati identificati come idonei e inclusi nella revisione sistematica per l'analisi qualitativa.
Un diagramma di flusso della procedura di ricerca della letteratura è presentato in Figura 7.
Figura 7. Diagramma di flusso della selezione dei trial in base alla Keyword (“Beta vulgaris” and/or beetroot) and clinical trial.
412 ARTICOLI DA SCOPUS 141 ARTICOLI DA PUBMED 214 ARTICOLI DA WEB OF SCIENCE 767 ARTICOLI TOTALI 3 ARTICOLI sono stati scartati essendo dei DUPLICATI 2 ARTICOLI scartati per caratteristiche non idonee dei partecipanti allo studio 732 ARTICOLI scartati dopo l’analisi del titolo e dell’abstract 34 ARTICOLI potenzialmente ammissibili per l’inclusione nella revisione 3 ARTICOLI scartati per MANCANZA DI DATI 26 ARTICOLI IDONEI
3.3 Articoli idonei
La maggior parte degli studi scelti sono a doppio cieco, con placebo, crossover e randomizzati.
Sono tutti articoli in cui è stato studiato l'effetto del nitrato alimentare, sotto forma di NO inorganico, altamente concentrato nel succo di barbabietola o scarsamente presente nel placebo, sul tasso metabolico. Le seguenti variabili sperimentali sono state estratte da ciascuno studio: condizioni di riposo o di esercizio, durata dell'integrazione, dosaggio, durata del periodo di washout tra 𝑁𝑂!! dietetico e placebo, eventi avversi (se presenti), caratteristiche e numero dei partecipanti. Le caratteristiche dei partecipanti erano, quando disponibili: età, numero di soggetti maschili e/o femminili, caratteristiche antropometriche, attività fisica o esercizio fisico effettuato e massima assunzione di ossigeno.
Sono stati condotti 24 studi in soggetti attivi o addestrati, giovani e sani di età compresa tra i 16 e i 35 anni.
Uno studio è stato condotto in soggetti di età compresa tra 22 e 50 anni, mentre un altro in soggetti anziani di età compresa tra i 65 ed i 70 anni.
Le principali caratteristiche dei 26 studi inclusi sono presentati nella Tabella supplementare 2.
inorganici (come soluzioni di nitrato di potassio) in 2 studi, mentre nei restanti da succo di barbabietola.
Sono stati utilizzati i seguenti placebo: soluzioni di succo di barbabietola a basso contenuto di nitrato, sodio fosfato, ribes nigrum o succo di mirtillo.
Articoli selezionati da PUBMED
Autori Titolo Campione Materiali e Metodi di
valutazione Conclusioni 1 Nyakayiru J, Jonvik KL Trommelen J, Pinckaers PJ, Senden JM, van Loon LJ, Verdijk LB. (Nutrients. 2017 Mar 22;9(3). pii: E314. doi: 10.3390/nu90 30314) Beetroot Juice Supplement ation Improves High-Intensity Intermittent Type Exercise Performance in Trained Soccer Players 32 calciatori, età 23±1 anni, altezza 1,81±1 m, peso 77±1 kg, esperienza di gioco 15,2 ± 0,5 anni; Succo di barbabietola impoverito o concentrato di nitrato(140 ml, circa 800mg di nitrato/die) per 6 giorni consecutivi.
8 giorni di washout tra le prove.
Test di 2 giorni dove la performance nella corsa intermittente ad alta intensità, misurata col test Yo-Yo IR1.
6 giorni d’ingestione di succo concentrato hanno aumentato la
concentrazione nel plasma e nella saliva di nitrato e nitrito in confronto al succo impoverito (p < 0,001) ed ha aumentato la performance nello Yo-Yo test del 3,4 ± 1,3%. 2 Shannon OM, Barlow MJ, Duckworth L, Williams E, Wort G, Woods D, Siervo M, O'Hara JP (Eur J Appl Physiol. 2017 Apr;117(4):775 -785. doi: 10.1007/s0042 1-017-3580-6. Epub 2017 Mar 1) Dietary nitrate supplement ation enhances short but not longer duration running time-trial performance 8 corridori maschi allenati o atleti di triathlon 4 test di performance (10 minuti di riscaldamento seguito da altri 1500 o 10,000 metri treadmill TT (tapis-roulant).
3 ore prima degli esercizi, integrazione con 140ml di concentrato di succo di barbabietola (BRJ) arricchito (circa 12,5 mmol) o (PLA) povero (circa 0,01mmol) di nitrato.
BRJ ha significativamente aumentato la Cp di nitrato (P<0,05). La performance era più rapida nei 1500metri TT con BRJ rispetto a PLA (319,6 vs 325,7), mentre non c’era una significativa differenza nei 10,000 metri.
I risultati suggeriscono che BRJ potrebbe essere ergogenico nelle distanze TT più corte, e ciò permette un alto tasso di lavoro, ma non durante le lunghe distanze TT, completate ad un tasso di lavoro minore. 3 Kramer SJ, Baur DA, Spicer MT, Vukovich MD, Ormsbee MJ (J Int Soc Sports Nutr. 2016 Nov 3;13:39. eCollection 2016) The effect of six days of dietary nitrate supplement ation on performance in trained CrossFit athletes. 12 atleti maschi di Crossfit, età 20–35 anni. I partecipanti non hanno preso altri integratori al momento dello studio con
Studio crossover, doppio cieco, randomizzato, in cui sono state assestate la massima capacità aerobica, la composizione corporea, la forza, il massimale (30s Wingate), la resistenza (2km di time trial di canottaggio) e una performance di crossfit (protocollo di Grace), prima e dopo 6 giorni d’integrazione
Il picco di potenza Wingate è incrementato significativamente nel tempo con NO (889,17 ± 179,69 W a 948,08 ± 186.80 W; p = 0,01), ma non con PL (898,08 ± 183,24 W a 905,00 ± 157,23 W; p = 0,75). Il consumo di nitrato dietetico tramite il sale di
l’eccezione di olio di pesce, proteine e/o multivitamini ci.
con NO (8mmol KNO3) o un placebo non calorico (PL) con 10 giorni di washout. Usati dei T-test per valutare i cambiamenti e per
confrontarli tra i trattamenti. I partecipanti dovevano essere allenati a CrossFit per più di 3 die/sett, per più di 4 mesi, inoltre erano
incoraggiato a mantenere il normale allenamento per tutta la durato dello studio (circa 40 giorni).
nitrato di potassio, ha migliorato la potenza di picco durante un test Wingate, ma non ha migliorato elementi di forza o di resistenza negli atleti maschi di CrossFit. 4 Porcelli S, Pugliese L, Rejc E, Pavei G, Bonato M, Montorsi M, La Torre A, Rasica L, Marzorati M. Nutrients. 2016 Aug 31;8(9). pii: E534. doi: 10.3390/nu80 90534 Effects of a Short-Term High-Nitrate Diet on Exercise Performance 7 maschi
sani Studio cross-over randomizzato.
Testati prima e dopo 6 giorni di una dieta con nitrati alti (HND) o di controllo (CD) (~ 8.2 mmol/die o ~ 2.9 mmol/die).
Le Cp di nitrato e nitrito erano significativamente più alte in HND (127 ± 64 µM e 350 ± 120 nM, rispettivamente) rispetto al CD (23 ± 10 µM e 240 ± 100 nM). In HND (vs CD) sono stati osservati: (a) una riduzione significativa del consumo d’O2 durante l'esercizio a ciclo costante d’intensità moderata (1.178 ± 0.141 vs 1.269 ± 0.136 L /min; (b) un lavoro muscolare totale significativamente più alto durante
l'estensione isometrica subottimale del ginocchio subottimale (357,3 ± 176,1 vs 253,6 ± 149,0 Nm.s/kg; (c) prestazioni migliorate nel test abilità di sprint ripetuto.
Una dieta ad alto contenuto di nitrati potrebbe essere una strategia efficace per migliorare le prestazioni dell'esercizio. 5 Mosher SL, Sparks SA, Williams EL, Bentley DJ, Mc Naughton LR. J Strength Cond Res. 2016 Dec;30(12):352 0-3524. Ingestion of a Nitric Oxide Enhancing Supplement Improves Resistance Exercise Performance 12 uomini (età 21 ± 2 anni, altezza 177,2 ± 4 cm, peso 82,49 ± 9,78 Kg) sportivi e allenati alla resistenza.
Studio in doppio cieco, cross-over randomizzato.
Hanno ingerito 70 ml di “BEET It Sports”, una fiala con 6,4 mmol/L o 400mg di nitrato o un placebo a base di ribes nigrum. I partecipanti hanno completato una sessione d’esercizi di resistenza, consistenti in esercizi di panca orizzontale ad un’intensità del 60% della loro massima ripetizione stabilita, per 3 ripetizioni prima dell’arresto, con 2 minuti di riposo tra le ripetizioni.
I risultati mostrano una significativa differenza nelle ripetizioni alla fine (p ≤ 0,001) e al peso
complessivo alzato (p ≤ 0,001).
Questo studio dimostra che l’integrazione di nitrato ha il potenziale di
aumentare la resistenza nella performance d’allenamento e i la risposta al lavoro rispetto al placebo. 6 Flanagan SD, Looney DP, Miller MJ, DuPont WH, Pryor L, The Effects of Nitrate-Rich Supplement ation on 14 maschi allenati nella resistenza (età 21,1 ± 0,9 anni,
Studio crossover, in doppio cieco randomizzato. I partecipanti hanno consumato un integratore ricco o povero di nitrato per 3
Un’integrazione ricca di nitrati ha provocato una diminuzione iniziale delle frequenze di scarico muscolare e una
Creighton BC, Sterczala AJ, Szivak TK, Hooper DR, Maresh CM, SVolek JS, Ellis LA, Kraemer WJ Am Coll Nutr. 2016;35(2):100 -7. doi: 10.1080/0731 5724.2015.108 1572. Epub 2016 Feb 17. Neuromuscu lar Efficiency during Heavy Resistance Exercise altezza 173,2 ± 2,9 cm; peso 77,6 ± 4,3 kg; una ripetizione massima di squat 127,5 ± 18,8 kg).
giorni, hanno eseguito l’esercizio di resistenza, completato il wahout e poi ripetuto la procedura con l’integratore rimanente. Prima, durante e dopo l’esercizio, l’efficienza
individuale e totale dell’unità motoria è stata valutata durante la contrazione muscolare isometrica e dinamica. In più abbiamo comparato la performance fisica, il battito, il lattato e il consumo di ossigeno (VO2).
diminuzione media e massima delle frequenze di scarico nel corso
dell’esercitazione faticosa. L’integrazione povera di nitrato è stata
accompagnata dall’incremento delle frequenze di scarico medio e massimo alla fine dell’esercizio e più basso nelle frequenze di scarico iniziali.
In più l’integrazione ricca di nitrato ha portato ad ampiezze
elettromiografiche di picco medio più elevate.
Per concludere, l’integrazione con un supplemento ricco di nitrato estratto dalla barbabietola, fornisce vantaggi neuromuscolari durante la tassazione metabolica nell’esercizio di resistenza 7 Rimer EG, Peterson LR, Coggan AR, Martin JC, Int J Sports Physiol Perform. 2016 Sep;11(6):715-720. Epub 2016 Aug 24. Increase in Maximal Cycling Power With Acute Dietary Nitrate Supplement ation 13 atleti
addestrati Studio crossover in doppio cieco. Test massimali di carico inerziale (3-4 s) immediatamente prima (PRE) e dopo (POST) aver
consumato BRJ ricco o povero (PLA) di NO3, per valutare i cambiamenti acuti (cioè nello stesso giorno) in potenza massima (PMAX) e frequenza di pedalata ottimale (RPMopt).
I partecipanti hanno eseguito il massimo ciclo isocinetico (30 s) per valutare le
differenze di prestazione dopo l'integrazione.
L'ANOVA 2 x 2 misure ripetute, indicava un aumento maggiore di PMAX da PRE a POST assunzione di NO3 (PRE 1160 ± 301 W a POST 1229 ± 317 W) rispetto a PLA (PRE 1191 ± 298 W a POST 1213 ± 300 W) (P = .009; ηp2 = 0,45). Un t-test comparato ha verificato un maggiore cambiamento di PMAX dopo l’assunzione di NO3 (6,0% ± 2,6%) rispetto al PLA (2,0% ± 3,8%) (P = 0,014; d = 1,21). RPMopt è rimasto invariato
La velocità di
accorciamento dei muscoli e quindi la potenza si è visto che aumentano in presenza di ossido nitrico (NO). La disponibilità di NO, aumenta dopo aver consumato nitrato (NO3-). L'ingestione di succo di barbabietola ricco di NO3 (BRJ) ha aumentato la potenza muscolare negli adulti non allenati. L'integrazione acuta di NO3 può potenziare la massima potenza muscolare in atleti allenati. Questi risultati possono in particolare avvantaggiare atleti di sport di potenza che eseguono brevi azioni esplosive.
da PRE (123 ± 14 rpm) a POST PLA (122 ± 14 rpm) ma è aumentato da PRE (120 ± 14 rpm) a POST assunzione di NO3 (127 ± 13 rpm) (P = .043; ηp2 = 0,30).
Non c’è cambiamento nello RPMopt dopo PLA (-0,3% ± 4,1%), ma c'è un aumento dopo il NO3 (6,5% ± 11,4%) (P = 0,049; d = 0,79). Non sono state osservate differenze tra gli studi isocinetici di 30-s. 8 Wylie LJ, Bailey SJ, Kelly J, Blackwell JR, Vanhatalo A, Jones AM Eur J Appl Physiol. 2016 Feb;116(2):415 -25. doi: 10.1007/s0042 1-015-3296-4. Epub 2015 Nov 27. Influence of beetroot juice supplement ation on intermittent exercise performance 10 giocatori maschi di sport di squadra
Test intermittenti ad alta intensità, durante cicli separati di 5 giorni
d’integrazione con succo di barbabietola ricco (BR, 8,2 mmol/die) o povero (PL, 0,08 mmol/die) di NO3. 24 sprint all-out da 6 s intervallati da 24 s di recupero (24 × 6 s); sette sprint a tutto campo di 30 secondi intervallati da 240 s di recupero (7 × 30 s); e sei sforzi massimi di
autoapprendimento di 60 secondi intercalati con 60 s di recupero (6 × 60 s); nei giorni 3, 4 e 5 di integrazione, rispettivamente.
I risultati indicano che il plasma [NO2-] era maggiore del 237% negli studi BR. La potenza media era
significativamente
maggiore con BR rispetto a PL nel protocollo 24 × 6 s (568 ± 136 vs 539 ± 136 W; P <0,05), ma non durante i 7 × 30-s (558 ± 95 vs. 562 ± 94 W) o 6 × 60 s (374 ± 57 vs 375 ± 59 W) (P> 0,05). L'aumento del sangue [lattato] attraverso i protocolli 24 × 6-s e 7 × 30-s era maggiore con BR (P <0,05), ma non era diverso nel protocollo 6 × 60-s (P> 0,05).
Il BR potrebbe essere ergogenico durante esercizi ripetuti a intensità
massimale di breve durata, intervallati da brevi periodi di recupero, ma non necessariamente durante intervalli di durata più lunghi o quando viene applicata una durata di recupero più lunga. BR potrebbe avere implicazioni per il miglioramento delle prestazioni durante alcuni esercizi intermittenti. 9 Buck CL, Henry T, Guelfi K, Dawson B, McNaughton LR, Wallman K Eur J Appl Physiol. 2015 Oct;115(10):22 05-13. doi: 10.1007/s0042 Effects of sodium phosphate and beetroot juice supplement ation on repeated-sprint ability in females 13 partecipanti alle squadre sportive Quattro prove: (1) SP e BJ (SP + BJ); (2) SP e placebo (per BJ); (3) BJ e placebo (per SP); (4) placebo (per SP + BJ), con ~ 21 giorni che separano ogni prova. Dopo ogni prova, i partecipanti hanno eseguito un circuito di gioco di squadra simulato (STGC)
La supplementazione con sodio fosfato (SP) e succo di barbabietola (BJ) è stata valutata sull’abilità dello sprint ripetuto (RSA). I tempi di sprint totali erano tra 0,95-1,30 e 0,83-1,12 s più veloci per ogni set RSA e 3,25 e 3,12 secondi più veloci
1-015-3201-1. Epub 2015 Jun 16.
composto da quattro trimestri di 15 minuti, con un set di sprint ripetuti 6 × 20 m eseguito all'inizio, a metà tempo e alla fine.
(miglioramento del 5%) dopo SP rispetto a placebo e BJ, rispettivamente (p = 0,02 per i set 1, 2 e nel complesso;
dimensione dell'effetto di Cohen: d= -0,51 a -0,90 per tutti i set e nel complesso).
Inoltre, i tempi di sprint totali erano 0,48 secondi più veloci dopo SP + BJ rispetto al placebo (set 2; p = 0,05, miglioramento del 2%). Inoltre, gli sprint migliori sono stati 0,13-0,23 e 0,15-0,20 s più veloci (miglioramento del 6%, p <0,01) dopo SP rispetto a placebo e BJ, rispettivamente, per tutti i set (d = -0,54 a -0,89). SP ha migliorato RSA in sport di squadra, atleti di sesso femminile freschi (set 1) e durante gli ultimi set di un STGC (set 2 e 3). Nello specifico, i tempi di sprint totali e migliori sono stati più veloci dopo SP rispetto a placebo e BJ. 10 Hoon MW, Hopkins WG, Jones AM, Martin DT, Halson SL, West NP, Johnson NA, Burke LM Appl Physiol Nutr Metab. 2014 Sep;39(9):1043 -9. doi: 10.1139/apnm -2013-0574. Epub 2014 Mar 5. Nitrate supplement ation and high-intensity performance in competitive cyclists
26 ciclisti Studio incrociato randomizzato, hanno
eseguito il test nelle seguenti 4 condizioni (ciascuna separata da un washout di 6 giorni): consumo di 70 ml di succo di barbabietola ricco di nitrati a 150 minuti o 75 minuti prima della prima prova a tempo, aggiunta di 35 ml di "dose di rabbocco" dopo la prima prova a tempo nella condizione di 150 minuti e il consumo di un placebo. Un modello misto lineare con aggiustamenti per effetti di apprendimento e fitness dell'atleta (potenza incrementale di picco) è stato utilizzato per stimare gli effetti sulla potenza media, con inferenze probabilistiche basate su un più piccolo effetto importante dell'1,0%. La concentrazione massima di nitrito plasmatico (NO2 (-)) era maggiore quando il nitrato veniva prelevato 75 minuti prima della prima
Il consumo di nitrato inorganico (NO3 (-)) è noto per migliorare le
prestazioni degli esercizi di resistenza in soggetti con preparazione ricreativa. Qui riportiamo l'effetto sulla performance di una prova ad alta intensità nei ciclisti di livello nazionale. Il test delle prestazioni consisteva in 2 cicli ergometri a cronometro della durata di 4 minuti con 75 minuti tra le prove. Nelle condizioni del nostro esperimento, l'integrazione di nitrati può essere inefficace nel facilitare l'esercizio ad alta intensità negli atleti competitivi.
prova a tempo. Rispetto al placebo, l'effetto medio di tutti e 3 i trattamenti con nitrati non era chiaro nella prima prova a tempo (1,3%, limiti di confidenza del 90%: ± 1,7%), ma probabilmente dannosi nella seconda prova a tempo (-0,3%, ± 1,6%) . Le differenze tra i trattamenti con nitrati non erano chiare, così come la stima di una risposta individuale coerente ai trattamenti. Tenendo conto dell'incertezza del
campionamento, l'effetto del nitrato sulle prestazioni è stato inferiore rispetto agli studi precedenti. 11 Breese BC, McNarry MA, Marwood S, Blackwell JR, Bailey SJ, Jones AM Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2013 Dec 15;305(12):R14 41-50. doi: 10.1152/ajpre gu.00295.2013 . Epub 2013 Oct 2. Beetroot juice supplement ation speeds O2 uptake kinetics and improves exercise tolerance during severe-intensity exercise initiated from an elevated metabolic rate 9 soggetti sani fisicamente attivi Studio crossover randomizzato, in doppio cieco, con BR (140 ml/die, contenente ~ 8 mmoli di NO3) e PL (140 ml/die, contenenti ~ 0.003 mmoli di NO3) per 6 giorni.
Nei giorni 4, 5 e 6 dei periodi d’integrazione, i soggetti hanno fatto un protocollo di esercizio a doppio passaggio che includeva le transizioni da esercizio a intensità moderata (U → M) seguito immediatamente da un esercizio di intensità da moderata a elevata (M → S) . Rispetto al PL, la concentrazione di nitrito plasmatico a riposo è elevata (PL: 65 ± 32 vs. BR: 348 ± 170 nM, P <0,01) e riduzione della VO2 τ (p) in M → S (PL: 46 ± 13 vs. BR : 36 ± 10 s, P <0,05) ma non U → M (PL: 25 ± 4 rispetto a BR: 27 ± 6 s, P> 0,05). Durante l'esercizio M → S, la più veloce cinetica VO2 coincide con una più veloce cinetica dei muscoli
[deossiemoglobina] della spettroscopia del vicino infrarosso (τ, PL: 20 ± 9 vs BR: 10 ± 3 s, P <0,05) e un 22% maggiore errore nel time-to-task (PL: 521 ± 158 vs. BR: 635 ± 258 s, P <0,05).
Recenti ricerche hanno suggerito che l'integrazione con nitrato alimentare (NO3 (-)) potrebbe alterare le risposte fisiologiche all'esercizio attraverso effetti specifici sul muscolo di tipo II. Ci si aspetta che l'esercizio d’intensità grave avviato da un elevato tasso metabolico aumenti l'attivazione proporzionale delle fibre muscolari di ordine superiore (tipo II). Lo scopo di questo studio è stato, quindi, di verificare l'ipotesi che, rispetto al placebo (PL), l'integrazione di succo di barbabietola (BR) NO3 (-) ricco velocizzasse la cinetica VO2 di fase II (τ (p)) e migliorasse l'esercizio tolleranza durante l'esercizio di intensità grave iniziata da una linea di base di esercizio a intensità moderata. La supplementazione dietetica con succo ricco di NO3 (-) BR accelera la cinetica VO2 e migliora la tolleranza all'esercizio fisico durante l'esercizio di intensità grave quando inizia da un elevato tasso metabolico. 12 Hoon MW, Jones AM, Johnson NA, The effect of variable doses of 10 rematori maschi altamente
Studio crossover in doppio cieco controllato con placebo. Due ore prima di eseguire un
Il succo di barbabietola è una fonte naturalmente ricca di nitrato inorganico,
Blackwell JR, Broad EM, Lundy B, Rice AJ, Burke LM Int J Sports Physiol Perform. 2014 Jul;9(4):615-20. doi: 10.1123/ijspp. 2013-0207. Epub 2013 Sep 30. inorganic nitrate-rich beetroot juice on simulated 2,000-m rowing performance in trained athletes
qualificati test da 2.000 m con
l'ergometro, i soggetti hanno assunto succo di
barbabietola contenente 0 mmol (placebo), 4.2 mmol (SINGOLO) o 8.4 mmol (DOUBLE) NO (3-). I campioni di sangue sono stati prelevati prima dell'ingestione del supplemento e
immediatamente prima del test di canottaggio per l'analisi del plasma [NO (3-)] e [nitrito (NO (2-))]. La dose singola ha dimostrato un effetto insignificante in termini di tempo per completare 2000 m rispetto al placebo (differenza media: 0,2 ± 2,5 s). Un effetto benefico è stato riscontrato con DOPPIO rispetto a SINGOLO (differenza media -1,8 ± 2,1 s) e con placebo (-1,6 ± (-1,6 s). Plasma [NO (2-)] e [NO (3-)] hanno dimostrato un effetto dose-risposta, con maggiori quantità di nitrato ingerito che portano a concentrazioni
sostanzialmente più elevate (DOPPIO> SINGOLO> placebo). C'era una correlazione moderata ma insignificante (r = -.593, P = .055) tra il cambiamento nel plasma [NO (2-)] e il tempo di esecuzione.
un composto ipotizzato per migliorare le prestazioni di resistenza migliorando l'efficienza dell'esercizio. Per studiare l'effetto di diverse dosi di succo di barbabietola su prestazioni di canottaggio ergometrico di 2000 m in atleti altamente qualificati. Rispetto al succo di barbabietola sottoposto a nitrato, una dose elevata (8,4 mmol NO (3-)) ma non moderata (4,2 mmol NO (3-)) di NO (3-) nel succo di barbabietola, consumata 2 ore prima dell'esercizio, può migliorare 2000- Prestazioni di canottaggio in atleti altamente qualificati. 13 Muggeridge DJ, Howe CC, Spendiff O, Pedlar C, James PE, Easton C. Med Sci Sports Exerc. 2014 Jan;46(1):143-50. doi: 10.1249/MSS. 0b013e3182a1 dc51. A single dose of beetroot juice enhances cycling performance in simulated altitude 9 corridori maschi amatoriali competitivi (età, 28 ± 8 anni, V˙O2peak in quota, 51,9 ± 5,8 mL · kg · min)
Quattro prove di allenamento consistenti in un test iniziale graduale all'esaurimento e tre prove di prestazione su un cicloergometro. Le prove di prestazione comprendevano 15 minuti di esercizio submassimale allo stato stazionario al 60% della massima frequenza di lavoro e un TT di 16,1 km. Il
secondo e il terzo studio sono stati preceduti dall'ingestione di 70 mL di BR o di BR esaidrato di nitrato (PLA) 3 ore prima
dell'esercizio.RISULTATI: Nitrato di plasma (PLA, 39,1 ± 3,5 µM, BR, 150,5 ± 9,3 µM) e nitrito (PLA, 289,8 ± 27,9
È stato dimostrato che la crescente biodisponibilità di ossido nitrico tramite integrazione con succo di barbabietola ricco di nitrati (BR) attenua l'effetto negativo dell'ipossia sulla saturazione periferica dell'ossigeno e sulla tolleranza all'esercizio. Abbiamo studiato gli effetti di una singola dose di BR concentrato sulle risposte fisiologiche all'esercizio submassimale e alle prove cronometrate (TT) in ciclisti allenati esposti a moderate altitudini simulate (circa 2500 m). Una singola dose di BR ha
nM, BR, 678,1 ± 103,5 nM) misurati immediatamente prima dell'esercizio erano più elevati dopo l'ingestione di BR rispetto a quello dopo PLA ( P <0,001, P = 0,004). V˙O2 durante l'esercizio in stato stazionario era inferiore nello studio BR (2542 ± 114 mL · min) rispetto a quello nello studio PLA (2727 ± 85 mL · min, P = 0,049). Le
prestazioni TT erano
significativamente più veloci dopo BR (1664 ± 14 s) rispetto a quello dopo PLA (1702 ± 15 s, P = 0,021).
ridotto V˙O2 durante l'esercizio submassimale e ha migliorato la
performance TT dei ciclisti allenati nell'ipossia normobarica. Di
conseguenza, l'ingestione di BR può essere un aiuto ergogenico pratico ed efficace per l'esercizio di resistenza in quota. 14 Wylie LJ, Kelly J, Bailey SJ, Blackwell JR, Skiba PF, Winyard PG, Jeukendrup AE, Vanhatalo A, Jones AM J Appl Physiol (1985). 2013 Aug 1;115(3):325-36. doi: 10.1152/jappl physiol.00372. 2013. Epub 2013 May 2. Beetroot juice and exercise: pharmacody namic and dose-response relationship s 10 uomini
sani StudioI soggetti bilanciato crossover. hanno ingerito 70, 140 o 280 ml di BR
concentrato (contenenti rispettivamente 4,2, 8,4 e 16,8 mmol di NO3 (-), o nessun supplemento, per stabilire gli effetti di BR sul [NO3] e [NO2] nel plasma a riposo, nelle 24 h.
Successivamente, in 6 diverse occasioni, i 10 soggetti hanno completato cicli di esercizi d’intensità moderata e d’intensità elevata, 2,5 ore post
ingestione di BR, 70 e 140 ml o BR impoverito di NO3 come placebo (PL). Dopo
l’ingestione acuta di BR, l’NO2 nel plasma è aumentato in modo dose-dipendente, con picchi di variazione che si verificano a circa 2-3 ore. Rispetto al PL, 70 ml di BR non ha alterato le risposte fisiologiche all'esercizio fisico. Tuttavia, il BR da 140 e 280 ml ha ridotto l'assorbimento d’O2 allo stato stazionario durante l'esercizio a intensità
moderata dell'1,7% (P = 0,06) e del 3,0% (P <0,05), mentre il fallimento del time-to-task è stato esteso tra il 14 % e il 12% (entrambi P <0,05), rispettivamente, rispetto a PL.
I risultati indicano che mentre l’NO2 nel plasma e la spesa d’O2 dell’esercizio a intensità moderata, sono alterati in modo dose-dipendente con BR ricco di NO3, non vi è alcun ulteriore miglioramento nella tolleranza all'esercizio dopo l'ingestione di BR contenente 16,8 contro 8,4 mmol NO3.L’integrazione alimentare con succo di barbabietola (BR),
contenente circa 5-8 mmol di nitrato inorganico, aumenta la concentrazione plasmatica di nitrito, riduce la pressione sanguigna e può influenzare positivamente le risposte fisiologiche all'esercizio fisico .
Tuttavia, la relazione dose-risposta tra il volume di BR ingerito e gli effetti fisiologici evocati non è stata studiata. Questi risultati hanno importanti implicazioni per l'uso di BR per migliorare la salute cardiovascolare e le prestazioni di esercizio nei giovani adulti. 15 Muggeridge DJ, Howe CC, Spendiff O, Pedlar C, The effects of a single dose of concentrate 8 kayakisti
maschi Hconsistenti in un test iniziale anno completato 4 trials di allenamento discontinuo graduato fino all'esaurimento
Lo scopo del presente studio era di determinare gli effetti dell'ingestione di nitrati alimentare sui
James PE, Easton C, Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2013 Oct;23(5):498-506. Epub 2013 Apr 9. d beetroot juice on performance in trained flatwater kayakers e 3 trials utilizzando un ergometro da kayak. Le prove di prestazione erano
composte da 15 minuti di pagaiata al 60% della massima velocità di lavoro, cinque scatti da 10 secondi e un 1 km TT. La seconda e la terza prova sono state precedute dall'ingestione di 70 ml di succo di
barbabietola concentrato ricco di nitrati (BR) o succo di pomodoro (placebo [PLA]) 3 ore prima dell'esercizio utilizzando un disegno incrociato randomizzato. Il nitrato nel plasma (PLA: 33,8 ± 1,9 µM, BR: 152 ± 3,5 µM) e nitrito (PLA: 519,8 ± 25,8, BR: 687,9 ± 20 nM) era più elevato dopo l'ingestione di BR rispetto al PLA (entrambi p <.001). Il VO2 durante l'esercizio in regime stazionario era più basso nello studio BR rispetto allo studio PLA (p = .010). Non c'è stata differenza tra potenza di picco negli sprint (p = .590) o tra le prestazioni TT tra condizioni (PLA: 277 ± 5 s, BR: 276 ± 5 s, p = .539). parametri di esercizio submassimale e sovramassimale e su prove a cronometro (TT) in kayakisti addestrati. Nonostante una riduzione del VO2, l'ingestione di BR sembra non avere alcun effetto sullo sprint supramaximale ripetuto o sulle prestazioni di kayak da 1 km TT. Un aumento più piccolo del nitrito plasmatico dopo una singola dose di nitrato e la variabilità individuale in questa risposta possono in parte spiegare questi risultati. 16 Wylie LJ, Mohr M, Krustrup P, Jackman SR, Ermιdis G, Kelly J, Black MI, Bailey SJ, Vanhatalo A, Jones AM Eur J Appl Physiol. 2013 Jul;113(7):167 3-84. doi: 10.1007/s0042 1-013-2589-8. Epub 2013 Feb 1. Dietary nitrate supplement ation improves team sport-specific intense intermittent exercise performance 14 giocatori di sport di squadra maschi
Studio crossover in doppio cieco, randomizzato, per consumare 490 ml di succo di barbabietola concentrato ricco di nitrati (BR) e succo di placebo impoverito di nitrato (PL) oltre ~ 30 ore prima del completamento di un test di livello 1 di recupero
intermittente Yo-Yo (Yo-Yo IR1). La concentrazione di nitrito plasmatico a riposo NO2 era ~ 400% maggiore in BR rispetto a PL. Plasma NO2 diminuito del 20% in PL (P <0,05) e del 54% in BR (P <0,05) dal pre esercizio all'esercizio finale. Le prestazioni nel Yo-Yo IR1 erano del 4,2% maggiori (P <0,05) con BR (1,704 ± 304 m) rispetto a PL (1,636 ± 288 m). Il [lattato] del sangue non era diverso tra BR e PL, ma il sangue medio [glucosio] era più basso (3,8 ± 0,8 vs 4,2 ± 1,1 mM, P <0,05) e l'aumento
Questi risultati suggeriscono che
l'integrazione di NO3 può promuovere la produzione di NO attraverso la via nitrato-nitrito-NO e migliorare le prestazioni del test Yo-Yo IR1, forse facilitando una maggiore assunzione di glucosio muscolare o migliorando l'eccitabilità muscolare. L'integrazione dietetica di NO₀ (-) migliora le prestazioni durante l'intenso allenamento intermittente e può essere un utile aiuto ergogenico per i giocatori di sport di squadra.
