Effekten af rødbedesaft på enkeltstartspræstationen hos veltrænede cykelryttere – når de udsættes for lav iltfraktion i indåndingsluften.

Forfattere

Jesper Franch, lektor; Torben Rokkedal Lausch, PhD-studerende; Mathias Krogh Poulsen, PhD-studerende; Lars Pilegaard Thomsen, postdoc; Dan Stieper Karbing, lektor og Ryan Godsk Larsen, lektor

Institut for Medicin og Sundhedsteknologi, Aalborg Universitet

Abstract
Formålet med projektet var at undersøge virkningerne af flere dages supplementering med en høj dosis koncentreret rødbedesaft (RBS) på en kort enkeltstartspræstation hos veltrænede cykelryttere. I forsøget deltog 12 veltrænede cykelryttere i alderen 22 – 44 år. Deltagerne indtog rødbedesaft eller placebodrik i syv på hinanden følgende dage og de gennemførte i alt fire enkeltstartstest (10 km) på et cykelergometer. To enkeltstartstests blev gennemført med koncentreret RBS. I den ene af disse tests var iltfraktionen i indåndingsluften nedjusteret (hypoxi) og i den anden var iltfraktionen normal (normoxi). De to resterende tests blev gennemført med en placebo RBS (PLA), hvor nitrat var fjernet, og hvor der også blev skiftet mellem hypoxi og normoxi på to forskellige dage.
Der var en signifikant positiv virkning af RBS på den gennemsnitlige effektudvikling (1,6% stigning) under 10 km enkeltstartstest i både normoxi og hypoxi.

Baggrund
Gennem de seneste ti år er det blevet vist at uorganisk nitrat (NO3-) -tilskud, oftest i form af koncentreret rødbedesaft (RBS) har effekter der kan forbedre udholdenhedspræstationen [1]. Indtagelse af NO3- har vist sig at kunne forbedre arbejdsøkonomien (reducere iltoptagelsen ved samme arbejdsbelastning) [2-5] og udholdenhedspræstationen [2,3,6-10]. De fleste studier, der påviser gavnlige virkninger af NO3-, er blevet gennemført med utrænede og moderat trænede personer (VO2max < 60 ml min-1 kg-1) [3,8,9,11], hvorimod studier med veltrænede atleter (VO2max > 60 ml min-1 kg-1) har vist mindre [9,12-14] eller ingen forbedringer [15-20], hvilket indikerer at NO3- kan være mindre effektiv i denne gruppe [21,22].
Derudover har det også vist sig at NO3- kan forbedre nyttevirkningen [10,14,23,24] og øge iltmætningen [14,23,24] i situationer, hvor iltfraktionen i indåndingsluften er lav eller ilttrykket er lavt (hypoxi) – som det ses ved træning og konkurrence i højden.
Formålet med projektet var derfor at undersøge virkningerne af flere dages supplementering med en høj dosis RBS på en kort enkeltstartspræstation i veltrænede cykelryttere. Præstationen blev undersøgt i en kontrolsituation med normal iltfraktion (normoxi) samt i en situation hvor iltfraktionen i indåndingsluften var lav (hypoxi). Vi forventede, at RBS ville forbedre enkeltstartspræstation i hypoxi, men ikke i normoxi.

Undersøgelsesdesign
I forsøget deltog 12 trænede cykelryttere i alderen 29,1 ± 7,7 år (22 – 44 år). Deltagerne havde en VO2max på 5,09 ± 0,47 L min-1 svarende til et kondital på 66,4 ± 5,3 mL min-1 kg-1 og en wattmax ydelse på 430 ± 35 watt svarende til 5,6 ± 0,3 watt kg-1 (mean ± SD).
Deltagerne fik indledningsvist målt deres maksimale iltoptagelse og gennemførte herefter fire 10 km enkeltstartstests med nogle dages mellemrum. To enkeltstartstests blev gennemført med RBS som indeholdt nitrat (140 mL koncentreret RBS ~12.4 mmol nitrat, Beet It Sport, James White Drinks Ltd, Ipswich, UK). I den ene af disse tests blev iltfraktionen i indåndingsluften nedjusteret til 15 ± 0,1% (hypoxi) og i den anden var iltfraktionen 20,9 ± 0,1% (normoxi). De to resterende tests blev gennemført med en placebo RBS (PLA), 140 ml – hvor nitrat var fjernet, og hvor der også blev skiftet mellem hypoxi og normoxi på to forskellige dage. Deltagerne indtog RBS eller PLA i syv på hinanden følgende dage (figur 1). Indtagelsen var fordelt med en dosis (70 ml) om morgenen og en dosis (70 ml) om aftenen. På testdagene indtog forsøgspersonerne den samlede dosis 2,5t før teststart. De fire tests blev gennemført i et randomiseret balanceret design som fremgår af figur 1.

Figur 1: Forsøgsdesign

Før hver enkeltstartstest fik deltagerne udtaget en blodprøve for at bekræfte indholdet af nitrat og nitrit og under testene blev iltoptagelsen og øvrige respirationsparametre målt kontinuerligt (Jaeger, Vyntus CPX, Carefusion). Endvidere blev muskel-oxygeneringen i lårmusklen (m. vastus lateralis) målt med en NIRS-probe (Near Infra Red Spektroscopy – Oxymon MK III, Artinis Medical Systems, Netherlands) under hele testforløbet. Deltagerne blev instrueret i at gennemføre hver test med højeste gennemsnitlige effekt og så hurtigt som muligt. Deltagerne var blindet for alle oplysninger om typen af drik samt præstationen under testene undtagen pedalfrekvens og resterende afstand.
Alle data blev analyseret med ’linear mixed models for repeated measures’ (SPSS 25, IBM Corp., Armonk, USA)

Resultater og diskussion
Blodprøverne viste at der var en signifikant ændring i plasmaniveauerne af nitrat og nitrit efter indtag af RBS (Fig. 2). Der var ikke forskel på plasmaniveauerne af nitrat og nitrit efter dag 4 og dag 7. Der var altså ingen forskel på om supplementeringen varede i 4 eller 7 dage.

Figur 2: Individuelle og gennemsnitlige plasmakoncentrationer af NO3- (A) og NO2- (B) (mean ± SE) under enkeltstartstestene i normoxia (hvide søjler) og hypoxi (grå søjler) efter tilskud af rødbedesaft (RBS) eller placebo (PLA). (#, p <0,001, PLA vs. RBS, N = 11 ved hypoxi).

Alle deltagere gennemførte alle fire enkeltstartstests. To tests blev imidlertid kasseret på grund af målefejl (en test med RBS supplementering i normoxi samt en test med placebo i hypoxi). De fysiologiske data er vist i tabel 1. Der var en klar effekt af hypoxi (p <0,001) på enkeltstartstesten, så atleterne præsterede forventeligt dårligere ved den lave iltkoncentration. Derudover var der en positiv virkning af RBS på den gennemsnitlige effektudvikling (1,6% stigning) under i både normoxi og hypoxi (Fig. 3) og dermed også en 0,6% reduktion af sluttiden (p = 0,024). Det er også værd at bemærke at 10 ud af deltagerne havde en præstationsfremgang af RBS under hypoxi, mens kun 6 af deltagerne havde en positiv effekt af RBS under normoxi (Fig. 3).

 

Tabel 1: Præstations- samt gennemsnitlige respirations og kredsløbsdata fra enkeltstartstestene. * indikerer at der er en hovedeffekt af RBS i forhold til PLA i både Normoxi og Hypoxi (P < 0,05):

Det kan indvendes, at selv om præstationsændringerne er signifikante, så er de relativt små (< 2%). Men ser man på præstationerne i enkeltstarter på tilsvarende distance i professionelle cykelløb så var det kun 0,9% der adskilte første og fjerdepladsen ved prologen (13,8 km) i Tour de France 2015 [25], og kun 0,3% adskilte første og tredjepladsen ved prologen (9,7 km) i Giro d’Italia i 2018 [26]. På eliteniveau kan disse ændringer derfor have en stor betydning.
En væsentlig parameter, der kan være med til at forklare den forbedrede præstation ved indtagelse af RBS (i både normoxi og hypoxi) er en forøget gennemsnitlig iltoptagelse under enkeltstartstesten (Tabel 1) og dermed også en signifikant højere udnyttelse af den maksimale iltoptagelse (%VO2max, Tabel 1). Derudover var også kuldioxidudskillelsen og ventilationen forøget under både normoxi og hypoxi (Tabel 1).
Der var kun små signifikante forskelle i muskel-oxygeneringen af m. vastus lateralis ml. normoxi og hypoxi. Disse forskelle var ikke påvirket af RBS supplementeringen.

Figur 3: Individuelle og gennemsnitlige forskelle i effektudvikling (watt) under 10 km enkeltstartstest med RBS el. PLA i normoxi og hypoxi. De punkter der ligger over den stiplede vandrette linje viser cykelrytterne som har forbedret deres præstation (gennemsnitlig watt produktion) ved at indtage RBS (symbol for hver cykelrytter). De vandrette ’fede’ markerede linjer angiver middelværdier for hver situation.

 

Konklusion og praktiske implikationer
Resultaterne viser at en relativ høj dosis af RBS (12.4mmol NO3- pr dag), giver en lille men signifikant forbedring af enkeltstartspræstationen hos veltrænede cykelryttere under både hypoxi og normoxi. Derfor kan supplementering med høj dosis koncentreret RBS i 4-7 dage være en mulighed for veltrænede udholdenhedsatleter der efterspørger kosttilskud, der kan fremme udholdenhedspræstation.
En del af forklaringen på den forbedrede præstation kan være at atleterne udnytter en større andel af deres maksimale iltoptagelse under enkeltstartstesten. Selvom vores resultater ikke præcist identificerer de underliggende mekanismer, kan forbedret kontrol af og omfordeling af blodet til de arbejdende muskler bidrage til den højere VO2 og forbedret præstation med RBS tilskud.

Der kan læses mere om projektet på: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1089860318303379?via%3Dihub

Referencer
[1] Jones AM. Dietary nitrate supplementation and exercise performance. Sports Med 2014;44 Suppl 1:S35-45.
[2] Lansley KE, Winyard PG, Fulford J, Vanhatalo A, Bailey SJ, Blackwell JR, DiMenna FJ, Gilchrist M, Benjamin N, Jones AM. Dietary nitrate supplementation reduces the O2 cost of walking and running: a placebo-controlled study. J Appl Physiol (1985) 2011;1103:591-600.
[3] Bailey SJ, Winyard P, Vanhatalo A, Blackwell JR, Dimenna FJ, Wilkerson DP, Tarr J, Benjamin N, Jones AM. Dietary nitrate supplementation reduces the O2 cost of low-intensity exercise and enhances tolerance to high-intensity exercise in humans. J Appl Physiol (1985) 2009;1074:1144-55.
[4] Wylie LJ, Ortiz de Zevallos J, Isidore T, Nyman L, Vanhatalo A, Bailey SJ, Jones AM. Dose-dependent effects of dietary nitrate on the oxygen cost of moderate-intensity exercise: Acute vs. chronic supplementation. Nitric Oxide 2016;57:30-9.
[5] Larsen FJ, Weitzberg E, Lundberg JO, Ekblom B. Effects of dietary nitrate on oxygen cost during exercise. Acta Physiol (Oxf) 2007;1911:59-66.
[6] Wylie LJ, Kelly J, Bailey SJ, Blackwell JR, Skiba PF, Winyard PG, Jeukendrup AE, Vanhatalo A, Jones AM. Beetroot juice and exercise: pharmacodynamic and dose-response relationships. J Appl Physiol (1985) 2013;1153:325-36.
[7] Dominguez R, Cuenca E, Mate-Munoz JL, Garcia-Fernandez P, Serra-Paya N, Estevan MC, Herreros PV, Garnacho-Castano MV. Effects of Beetroot Juice Supplementation on Cardiorespiratory Endurance in Athletes. A Systematic Review. Nutrients 2017;91:10.3390/nu9010043.
[8] Lansley KE, Winyard PG, Bailey SJ, Vanhatalo A, Wilkerson DP, Blackwell JR, Gilchrist M, Benjamin N, Jones AM. Acute dietary nitrate supplementation improves cycling time trial performance. Med Sci Sports Exerc 2011;436:1125-31.
[9] Cermak NM, Gibala MJ, van Loon LJ. Nitrate supplementation’s improvement of 10-km time-trial performance in trained cyclists. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2012;221:64-71.
[10] Muggeridge DJ, Howe CC, Spendiff O, Pedlar C, James PE, Easton C. A single dose of beetroot juice enhances cycling performance in simulated altitude. Med Sci Sports Exerc 2014;461:143-50.
[11] Murphy M, Eliot K, Heuertz RM, Weiss E. Whole beetroot consumption acutely improves running performance. J Acad Nutr Diet 2012;1124:548-52.
[12] Bond H, Morton L, Braakhuis AJ. Dietary nitrate supplementation improves rowing performance in well-trained rowers. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2012;224:251-6.
[13] Peeling P, Cox GR, Bullock N, Burke LM. Beetroot Juice Improves on-Water 500 m Time-Trial Performance, and Laboratory-Based Paddling Economy in National and International-Level Kayak Athletes. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2014.
[14] Shannon OM, Duckworth L, Barlow MJ, Woods D, Lara J, Siervo M, O’Hara JP. Dietary nitrate supplementation enhances high-intensity running performance in moderate normobaric hypoxia, independent of aerobic fitness. Nitric Oxide 2016;59:63-70.
[15] Boorsma RK, Whitfield J, Spriet LL. Beetroot juice supplementation does not improve performance of elite 1500-m runners. Med Sci Sports Exerc 2014;4612:2326-34.
[16] Bescos R, Ferrer-Roca V, Galilea PA, Roig A, Drobnic F, Sureda A, Martorell M, Cordova A, Tur JA, Pons A. Sodium nitrate supplementation does not enhance performance of endurance athletes. Med Sci Sports Exerc 2012;4412:2400-9.
[17] Christensen PM, Nyberg M, Bangsbo J. Influence of nitrate supplementation on VO2 kinetics and endurance of elite cyclists. Scand J Med Sci Sports 2013;231:e21-31.
[18] Peacock O, Tjonna AE, James P, Wisloff U, Welde B, Bohlke N, Smith A, Stokes K, Cook C, Sandbakk O. Dietary nitrate does not enhance running performance in elite cross-country skiers. Med Sci Sports Exerc 2012;4411:2213-9.
[19] Cermak NM, Res P, Stinkens R, Lundberg JO, Gibala MJ, van Loon LJC. No improvement in endurance performance after a single dose of beetroot juice. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2012;226:470-8.
[20] Lane SC, Hawley JA, Desbrow B, Jones AM, Blackwell JR, Ross ML, Zemski AJ, Burke LM. Single and combined effects of beetroot juice and caffeine supplementation on cycling time trial performance. Appl Physiol Nutr Metab 2014;399:1050-7.
[21] Porcelli S, Ramaglia M, Bellistri G, Pavei G, Pugliese L, Montorsi M, Rasica L, Marzorati M. Aerobic Fitness Affects the Exercise Performance Responses to Nitrate Supplementation. Med Sci Sports Exerc 2014.
[22] Jones AM, Ferguson SK, Bailey SJ, Vanhatalo A, Poole DC. Fiber Type-Specific Effects of Dietary Nitrate. Exerc Sport Sci Rev 2016;442:53-60.
[23] Kelly J, Vanhatalo A, Bailey SJ, Wylie LJ, Tucker C, List S, Winyard PG, Jones AM. Dietary nitrate supplementation: effects on plasma nitrite and pulmonary O2 uptake dynamics during exercise in hypoxia and normoxia. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2014;3077:R920-30.
[24] Masschelein E, Van Thienen R, Wang X, Van Schepdael A, Thomis M, Hespel P. Dietary nitrate improves muscle but not cerebral oxygenation status during exercise in hypoxia. J Appl Physiol (1985) 2012;1135:736-45.
[25] Cyclingnews. Tour De France 2015, 13.8 time trial stage 1.
Available from:
http://www.cyclingnews.com/races/tour-de-france-2015/stage-1/results/.
[26] Cyclingnews. Giro d´Italia 2018, 9.7km time trial stage 1.
Available from:
http://www.cyclingnews.com/races/giro-ditalia-2018/stage-1/results/.

Relaterede indlæg