NITRATSUPPLEMENTIERUNG UND KÖRPERLICHE AKTIVITÄT.

Zusammenfassung

Nitratquellen aus üblichen Lebensmitteln wie Spinat, Rucola, Sellerie und Roter Bete oder aus Nahrungsergänzungsmitteln werden derzeit von Sportlern verschiedener Disziplinen in Betracht gezogen. Es wurde gezeigt, dass die Nitratsupplementierung, die in Form von Rote-Bete-Saft, Gels und anderen Formaten verabreicht wird, die Bioverfügbarkeit von Stickstoffmonoxid verbessert und somit eine wichtige Rolle bei der Modulation der Skelettmuskelfunktion spielt.

Dieser Artikel fasst die wichtigsten Aspekte des Nitrat-Nitrit-Stickoxid-Metabolismus zusammen, analysiert die verschiedenen diätetischen Nitratquellen, einschließlich Nahrungsergänzungsmitteln, und gibt Empfehlungen zur Anwendung und zum Zeitpunkt der Nitratsupplementierung bei körperlich aktiven Personen, je nach Leistungsniveau und den vorherrschenden Belastungsmerkmalen in der jeweiligen Sportdisziplin.

Akute Leistungssteigerungen werden innerhalb von 2-3 Stunden nach der Einnahme von 6 bis 16 mmol Nitrat beobachtet. Auch Supplementierungsprotokolle von bis zu 15 Tagen mit > 8 bis 16 bis zu 25 mmol scheinen vorteilhaft für die Leistung zu sein, insbesondere für gut trainierte Ausdauersportler, bei denen Leistungsverbesserungen durch Nitratzufuhr schwerer zu erzielen sind.

Die verfügbaren Daten zeigen sehr wenige Nebenwirkungen oder Einschränkungen im Zusammenhang mit der Nitratsupplementierung, einschließlich gastrointestinaler Beschwerden bei empfindlichen Sportlern. Es wurden keine negativen Auswirkungen im Zusammenhang mit möglicher Toxizität bei körperlich aktiven und gesunden Personen nachgewiesen. Eine tägliche Aufnahme von bis zu ~ 16 mmol gilt als sicher und gut verträglich.

Einleitung

Der Verzehr von nitratreichen anorganischen Lebensmitteln (NO₃^-) wie Roter Bete, Spinat, Rucola oder Amaranthblättern wird mit gesundheitlichen Vorteilen und positiven Auswirkungen auf die Behandlung von Krankheiten (z. B. Bluthochdruck) in Verbindung gebracht.¹ Eine erhöhte Aufnahme von NO₃^- erhöht die Nitritkonzentration (NO₂^-) im Blut, was zu einer höheren Produktion von Stickstoffmonoxid (NO·) führt, einem Molekül, das die Entspannung der glatten Muskulatur induziert,² die Vasodilatation fördert und die Sauerstoffversorgung der Gewebe verbessert. Eine erhöhte NO·-Produktion wurde mit einer verbesserten Effizienz der körperlichen Arbeit, der Modulation der Skelettmuskelfunktion, der Kalziumhomöostase, Verbesserungen der mitochondrialen Atmung und der Biogenese von Mitochondrien in Verbindung gebracht.³ Tatsächlich deuten Studien an körperlich aktiven Personen darauf hin, dass eine Erhöhung des NO₃^--Konsums durch Gemüse oder Nahrungsergänzungsmittel die durch körperliche Bewegung induzierten Anpassungen (z. B. Ausdauer, Hypertrophie usw.) signifikant begünstigt, indem sie die Muskelaktivierung, den Glukosestoffwechsel und die Differenzierung von Myoblasten verbessert.⁴

Zusammenfassung des Nitrat-Nitrit-Stickoxid-Metabolismus

Exogenes NO₃^- ist inert, wird aber nach der Einnahme schnell vom Magen und Dünndarm resorbiert und gelangt dann in den Blutkreislauf. Sobald es in den Speicheldrüsen ist, gelangt das NO₃^- über Proteintransporter wieder in die Mundhöhle und konzentriert sich im Speichel. Im hinteren Teil der Zunge reduziert eine anaerobe Bakterienart etwa 20 bis 25 % des Speichel-NO₃^- zu NO₂^-, das für die bakterielle Atmung verwendet wird⁵. Ein Teil des NO₂^- wird im sauren Milieu des Magens zu NO· und anderen reaktiven Stickstoffspezies umgewandelt, aber das restliche NO₂^- gelangt in den Dünndarm, um ins Blut aufgenommen zu werden, wo es zu Organen und Geweben wie der Leber oder der Skelettmuskulatur transportiert werden kann⁶ zur Speicherung oder Umwandlung in NO·, das bei Bedarf im Blut zirkuliert.⁵ Die Plasmakonzentration von NO₃^- und NO₂^- erreicht ihren Höhepunkt 1 bis 2 Stunden bzw. 2 und 3 Stunden nach der Einnahme, um dann allmählich abzufallen und innerhalb von etwa 24 Stunden wieder auf die Ausgangswerte zurückzukehren.² Faktoren, die den Stoffwechsel von Speichel-NO₃^- stören, wie die Verwendung antibakterieller Mundspülungen zur Reduzierung der Bakterienkonzentration im Mund, können die Verfügbarkeit von Plasma-NO₂^- erheblich einschränken und infolgedessen seine physiologischen Effekte abschwächen.⁷

Parallel zum exogenen Weg (NO₃^- → NO₂^- → NO·) wird NO· auch endogen durch die von der Stickstoffmonoxid-Synthase (eNOS) katalysierte Reaktion erzeugt, die L-Arginin als Hauptsubstrat verwendet. Die NO·-Produktion wird akzentuiert, wenn die Gewebe-Sauerstoffverfügbarkeit gering ist, und es ist möglich, dass die Abhängigkeit vom exogenen Weg während des Trainings zunehmen kann (da eNOS Sauerstoff benötigt, um aktiv zu sein)². Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Einnahme einer nicht-essentiellen Aminosäure, L-Citrullin, die NO·-Produktion fördert, indem sie in den Nieren zu L-Arginin umgewandelt wird (de novo Arginin-Synthese).⁸ Die Produktion von L-Arginin und NO wurde jedoch durch die alleinige Arginin-Supplementierung nicht beeinflusst.⁹ Andererseits beruht der synergistische Effekt der L-Citrullin-Einnahme zur Maximierung der körperlichen Leistungsfähigkeit auf ihrer Funktion als anaboles Pharmakonährstoff, das die Proteinsynthese fördert, die sportliche Leistung begünstigt, Muskelschäden durch intensive und lange Übungen abschwächt und die Erholung verbessert.⁸

Nitratreiche Lebensmittel

Wie bereits erwähnt, ist NO₃^- in Blattgemüse reichlich vorhanden (Abbildung 1). Die besten NO₃^--Quellen sind solche, die mehr als 1000 (hoch) oder 2500 (sehr hoch) mg pro kg frisches Gemüse liefern (z. B. Rote-Bete-Saft, Rucola und Amaranthblätter), während solche, die zwischen 500 und 1000 mg liefern, wie Mangold oder Rote Bete, und weniger als 500 mg (z. B. Gurke) als moderate oder niedrige Quellen gelten.¹⁰

Abbildung 1. Konzentration von anorganischem Nitrat in pflanzlichen Quellen. Angepasst aus den Referenzen. ^10,11

Hinweis: NO₃^- Umrechnung von mg in mmol: 1 mmol = 62,5 mg; 8 mmol = 500 mg; 16 mmol = 1000 mg

Der NO₃^--Gehalt einer bestimmten pflanzlichen Quelle kann erheblich variieren und hängt von Faktoren wie Klima, Bodenbedingungen und der seit der Ernte verstrichenen Zeit ab. Die durchschnittliche tägliche Aufnahme bei Erwachsenen in den USA, Europa und Australien beträgt ~60-120 mg pro Tag (1-2 mmol), wobei Gemüse etwa 80 % der gesamten täglichen NO₃^--Aufnahme liefert. Personen, die eine pflanzliche Ernährung befolgen (z. B. Vegetarier), konsumieren wahrscheinlich größere Mengen an Nitrat.¹²

Obwohl Rucola und Amaranthblätter hohe Mengen an NO₃^- enthalten, ist die bekannteste natürliche NO₃^--Quelle die Rote Bete (Beta vulgaris), die auch Betain und Betanine (Betacyanine) enthält. Betanine sind für die rote Farbe der Roten Bete verantwortlich.¹³ Wie in Abbildung 1 dargestellt, können jedoch auch andere Pflanzen NO₃^- liefern. So enthalten Gemüse wie grüner Spinat NO₃^-, Betain und Polyphenole (hauptsächlich Flavonoide); in diesen Fällen ist zu beachten, dass die Konzentration von Flavonoiden und Vitamin C umgekehrt proportional zum NO₃^--Gehalt ist.¹³

Obwohl die empfohlene tägliche NO₃^--Aufnahme durch Gemüse mit hoher oder sehr hoher Konzentration (Abbildung 1) erreicht werden könnte, scheint es, dass die Zubereitung eigener Rote-Bete-Quellen, wie gekochtes Gemüse, Würzmittel und Säfte, keine ausreichend hohe Nitratdosis ermöglichen würde, um die sportliche Leistung zu verbessern.¹⁴ Daher ist die Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln, die eine höhere Konzentration von NO₃^- allein oder in Kombination mit synergistischen Inhaltsstoffen wie L-Citrullin liefern, eine gängige Praxis bei vielen Sportlern.¹⁴

Nitratsupplementierung bei körperlich aktiven Personen.

Es wurde gezeigt, dass die Supplementierung mit anorganischem NO₃^- einige der Wirkungen von NO· verstärkt, selbst bei gesunden Personen. Obwohl die International Society of Sports Nutrition NO₃^-, das in Form von Rote-Bete-Saft oder Natriumnitrat verabreicht wurde, zu den Nahrungsergänzungsmitteln mit begrenzten oder gemischten wissenschaftlichen Beweisen zur Verbesserung der sportlichen Leistung zählte,³ stufte das Internationale Olympische Komitee die NO₃^--Supplementierung in die Kategorie der Nahrungsergänzungsmittel ein, die "mit guten bis soliden Beweisen die sportliche Leistung in spezifischen Szenarien direkt verbessern".¹⁵ Darüber hinaus kategorisiert das Australian Institute of Sport die NO₃^--Supplementierung, insbesondere durch die Einnahme von Rote-Bete-Saft, in Kategorie A, zu der Nahrungsergänzungsmittel oder Inhaltsstoffe gehören, die "die sportliche Leistung unterstützen oder verbessern können".¹⁶

Aktuelle Forschungsergebnisse belegen die Vorteile der oralen NO₃^--Supplementierung zur Leistungssteigerung bei Ereignissen über 3 Minuten,¹⁷ bei Kraft-, Power- und Geschwindigkeitsübungen⁵ sowie bei Sportarten, die durch intermittierende Belastungen gekennzeichnet sind (z. B. Mannschaftssportarten).¹⁸ Darüber hinaus scheint die Verabreichung von NO₃^- aufgrund seiner Fähigkeit, den zerebralen Blutfluss zu fördern, die kognitive Funktion (z. B. die Gedächtnisleistung) beim Menschen akut zu verbessern.¹⁹

Die Vorteile der NO₃^--Supplementierung im Ausdauersport wurden bei Personen mit geringem (VO₂peak < 45 ml/kg/min) bis moderatem Trainingszustand (VO₂peak > 45 bis < 60 ml/kg/min), hauptsächlich Männern, nachgewiesen.²⁰ Dieser ergogene Effekt scheint jedoch bei gut trainierten Athleten (VO₂peak > 60 ml/kg/min) reduziert zu sein.²⁰ In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass bei der Analyse der Ergebnisse von Studien, die Protokolle verwenden, bei denen die Teilnehmer eine Strecke so schnell wie möglich zurücklegen müssen, die beobachteten geringfügigen Verbesserungen, obwohl nicht statistisch signifikant (~0,8 %), im sportlichen Kontext dennoch relevant sein könnten, insbesondere im Hochleistungssport, wo die Unterschiede zwischen Siegern und Verlierern, die international (z. B. Olympische Spiele) antreten, im Allgemeinen nicht größer als 1 % sind.²¹

Nitratsupplementierung: Darreichungsform und Protokolle

Rote-Bete-Saft ist die häufigste NO₃^--Quelle, die in Nahrungsergänzungsmitteln verwendet wird.^16,22 Die ergogenen Effekte von NO₃^-, das über natürliche Nahrungsquellen, Nahrungsergänzungsmittel wie Rote-Bete-Saft oder Salze wie Natrium oder Kalium aufgenommen wurde, wurden sowohl nach einer einmaligen Einnahme (2-3 Stunden vor dem Training) als auch nach einer Supplementierungsperiode mit einer täglichen Dosis über 2 bis 15 Tage beobachtet. Derzeit werden > 6 mmol (> 375 mg) NO₃^- als minimale Dosis akzeptiert, die zur Verbesserung der Gesundheit und Optimierung der Leistung bei körperlich aktiven Personen erforderlich ist.⁵ Bei Sportlern mit höherem Leistungsniveau werden jedoch Dosen von 8 bis 16 (500 bis 1000 mg) mmol akut oder 4 bis 16 (250 bis 1000 mg) mmol pro Tag empfohlen, die regelmäßig eingenommen werden (wobei die letzte Dosis 2-3 Stunden vor dem Training oder Wettkampf eingenommen wird).²⁰ Da gut trainierte Athleten höhere basale Plasmawerte von NO₂^- und NO₃^- aufweisen, wären höhere Dosen von etwa 16 mmol (1000 mg)²³ oder bis zu 25 (1562 mg)²³ mmol pro Tag erforderlich, um die gewünschten ergogenen Effekte zu erzielen. Die in Rote-Bete-Saft im Vergleich zu Salzen enthaltenen Antioxidantien (Flavonoide, Betalaine und Ascorbinsäure) könnten die Wirksamkeit der Supplementierung beeinflussen.²³ Die meisten NO₃^--Nahrungsergänzungsmittel auf Rote-Bete-Basis werden in Form von Gel, Tabletten, Saft, Chips, Müsliriegeln und neuerdings auch als Kautabletten angeboten. Unabhängig von der Formulierung müssen alle NO₃^--Nahrungsergänzungsmittel Konzentrationen aufweisen, die die gewünschten Effekte ermöglichen. Zum Beispiel können 9,4 mmol (600 mg) diätetisches NO₃^- durch die Einnahme eines 32-g-Gels erhalten werden, während niedrigere Dosen von etwa 6 mmol durch eine 200-ml-Dosis Rote-Bete-Saft oder Müsliriegel konsumiert werden könnten.²⁴ Es ist erwähnenswert, dass Gels für Sportler vor, während und nach dem Training leichter zu trinken und zu vertragen sind.²²

Basierend auf den verfügbaren wissenschaftlichen Erkenntnissen, dem Grad der körperlichen Leistungsfähigkeit und der Sportdisziplin werden die folgenden Supplementierungsprotokolle empfohlen.

• Für gesunde junge Menschen, die in allen Trainingsarten oder Sportdisziplinen Freizeitsport betreiben, beträgt die empfohlene Tagesdosis > 6 bis 16 mmol.²⁰
• Für gut trainierte Ausdauersportler beträgt die empfohlene Tagesdosis > 8 bis 16 oder ausnahmsweise bis zu 25 mmol (600-1000 bis 1550 mg).^20,25
• Die Nahrungsergänzungsmittel sollten 2 bis 3 Stunden vor dem Training oder Wettkampf an mindestens einem Tag (akute Wirkung); 2 bis 6 Tage (kurzfristige Protokolle) oder 7 bis 15 Tage (kumulative Wirkungen) eingenommen werden.²⁰

Mögliche Nebenwirkungen der Nitratsupplementierung

Obwohl eine erhöhte NO₃^--Zufuhr aus normalen Lebensmitteln oder Nahrungsergänzungsmitteln im Kontext körperlicher Aktivität von Vorteil sein könnte, ist die akzeptable tägliche Aufnahmemenge (die maximale Menge, die ein Leben lang täglich eingenommen werden kann, ohne das Risiko unerwünschter Ereignisse zu erhöhen) mit 3,7 mg/kg Körpergewicht (300 mg für eine Person von 81 kg) immer noch relativ gering.¹³ Diese Menge kann leicht durch eine gemüsereiche Ernährung oder durch die Einnahme von Nitratpräparaten überschritten werden, was bei Ausdauersportlern üblich ist.²⁰ Dennoch sind die einzigen bisher bei gesunden und körperlich aktiven Personen gemeldeten Nebenwirkungen die folgenden:

• Rosafarbene oder rote Verfärbung (Beeturie) von Urin und Fäkalien. Dies ist eine harmlose und vorübergehende Nebenwirkung.
• Mögliche Unverträglichkeit oder gastrointestinale Beschwerden bei empfindlichen Sportlern.
• Die Bildung von Nitrosaminen aus diätetischen NO₃^--NO₂^--Quellen ist sehr unwahrscheinlich!

Trotz einiger Bedenken bezüglich der möglichen Toxizität von NO₃^- wurde eine tägliche Aufnahme von bis zu ~ 16 mmol als sicher und gut verträglich angesehen.²⁰

Autor

Dr. Fernando Naclerio
Professor für Krafttraining und Sporternährung
Centre for Exercise Activity and Rehabilitation
Institute for Lifecourse Development
School of Human Sciences
University of Greenwich
E-Mail: f.j.naclerio@gre.ac.uk

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