AUTEURS
Bietensap: legale doping voor atleten? door Katarzyna Kurowska*1,Katarzyna Antosik*1,Milena Kobylińska*1,Agnieszka Decyk*1 *OVEREENKOMSTIGE AUTEUR
AANSLUITINGEN
- Faculteit Medische Wetenschappen en Gezondheidswetenschappen, Instituut voor Gezondheidswetenschappen, Universiteit voor Natuurwetenschappen en Geesteswetenschappen in Siedlce, Polen
Gepubliceerd in Central European Journal of Sport Sciences and Medicine
ABSTRACT
Stikstofoxide (NO) is een fysiologisch belangrijk signaalmolecuul dat de verwijding van bloedvaten bevordert en zo het transport van zuurstof (O2) en energiesubstraten naar de spieren vergemakkelijkt. Onderzoek toont aan dat stikstofoxide (NO) ook de effectiviteit van mitochondriale ademhaling verbetert, wat zich manifesteert in een verminderd zuurstofverbruik tijdens inspanning. Tot voor kort werd gedacht dat stikstofoxide (NO) alleen kon worden gevormd als gevolg van de endogene route van oxidatieve omzettingen van L-arginine. Recente onderzoeksresultaten wijzen er echter op dat een alternatief voor de endogene route van stikstofoxide (NO)-vorming de exogene toevoer van anorganische nitraten (NO3-) via voeding zou kunnen zijn. Het doel van de studie was om de huidige literatuur over de eigenschappen van bietensap als een belangrijke bron van nitraten (NO3-) en de effectiviteit ervan bij het verbeteren van het inspanningsvermogen van fysiek actieve mensen te evalueren. Er werd een systematische review gemaakt van het onderzoek, gepubliceerd van 2005 tot en met 31 januari 2021, op basis van het doorzoeken van bibliografische databases zoals PubMed, Elsevier en Web of Science.
De volgende trefwoorden werden gebruikt: "bieten", "bietensap", "nitraten", "nitrieten", "stikstofmonoxide", "supplementen", "ergogene stoffen", "sportvoeding". Hoewel er tegenstrijdige gegevens zijn, lijkt het erop dat het gebruik van bietensap een goedkope, natuurlijke en veelbelovende voedingsstrategie kan zijn voor het verbeteren van sportprestaties bij zowel duurtraining als intermitterende hoge intensiteit (start-stop). Meer gedetailleerde studies die het effect van de nitraatinname (NO3-) via de voeding analyseren bij anaërobe training, met name bij krachttraining met een hoog volume, zijn nodig. Er wordt ook benadrukt dat verder onderzoek nodig is om de effecten van specifieke factoren op de variabiliteit van ergogene effecten na consumptie van bietensap te verduidelijken, wat van het grootste belang kan zijn voor de effectiviteit van deze voedingsinterventie.
TREFWOORDEN
Bietensap, ergogene verbindingen, sport, nitraten, nitrieten
Invoering
Door de introductie van nieuwe trainingsstimuli kunnen atleten optimale prestaties leveren tijdens de training
(Campbell, Winiewski, 2017). Steeds vaker wordt waargenomen dat aanpassingen die door fysieke activiteit worden geïnitieerd, kunnen worden versterkt door goed gekozen voedingsstrategieën, waaronder richtlijnen voor het type, de hoeveelheid en het tijdstip van maaltijden of vochtinname, en in specifieke situaties het gebruik van supplementen en sportvoeding (Jeukendrup, 2017).
Deze strategieën hebben onder andere tot doel om de individuele energiebehoefte te dekken, rekening houdend met de trainingsperiode, om de beschikbaarheid van koolhydraten te behouden, vooral tijdens duurtrainingen, om de glycogeenresynthese na de training te verhogen, om de spiereiwitsynthese en het lichaamswaterbeheer te reguleren (Belval et al., 2019; Thomas, Erdman, Burke, 2016; Vitale, Gatzin, 2019).
Volgens het American College of Sports (ACSM), de Academy of Nutrition and Dietetics (AND) en
Volgens diëtisten van Canada (DC) is een goede aanpassing van de voedingsinname in relatie tot de uitgevoerde training essentieel voor betere sportprestaties (Thomas et al., 2016). Veel van het huidige onderzoek richt zich daarom op de effecten van de inname van specifieke voedingsmiddelen, waaronder het gebruik van geïsoleerde voedingsingrediënten en voedingssupplementen om niet alleen de gezondheid, maar ook het uithoudingsvermogen te verbeteren (Clements, Lee, Bloomer, 2014). Op basis van actueel onderzoek heeft het Australian Institute of Sport (AIS) voedingsingrediënten en voedingssupplementen voor sporters ingedeeld in vier groepen, waarbij is vastgesteld of ze veilig, legaal en effectief zijn in het verbeteren van de sportprestaties. In categorie A, die voedingsingrediënten en voedingssupplementen omvat met bewezen effecten op het verbeteren van het uithoudingsvermogen, omvatte het AIS bietensap (Australian Institute of Sport [AIS], 2020; Maughan et al., 2018). Het gebruik ervan heeft ongetwijfeld de laatste jaren aan populariteit gewonnen onder fysiek actieve mensen en lijkt een goedkope, natuurlijke en veelbelovende voedingsinterventie te zijn voor het verbeteren van fysieke prestaties.
Het ergogene effect van bietensap hangt samen met het hoge gehalte aan anorganische nitraten (NO3–), die in het lichaam worden omgezet in stikstofmonoxide (NO), een fysiologisch belangrijk signaalmolecuul dat de bloedvaten verwijdt en zo de bloedtoevoer naar de spieren kan verhogen, wat het zuurstoftransport (O2) bevordert. Bovendien hebben studies aangetoond dat stikstofmonoxide (NO) de efficiëntie van de mitochondriale ademhaling verbetert, waardoor de zuurstofkosten van inspanning aanzienlijk worden verlaagd (Dominguez et al., 2017).
Doel van het werk
Het doel van het onderzoek was om de huidige literatuur over de eigenschappen van bietensap als een belangrijk onderdeel van de studie te herzien.
bron van nitraten (NO3–) en de effectiviteit ervan bij het verbeteren van het uithoudingsvermogen van fysiek actieve mensen.
Methodologie
Er werd een systematische review uitgevoerd van studies gepubliceerd tussen 1 januari 2005 en 31 januari 2021. Hiervoor werden bibliografische databases zoals PubMed, Elsevier en Web of Science doorzocht.
De gebruikte trefwoorden zijn: "bieten", "bietensap", "nitraten", "nitrieten", "stikstofmonoxide", "supplementen", "ergogene stoffen", "sportvoeding". De relevante informatie is in deze review opgenomen.
Het mechanisme van de vorming van stikstofoxide (NO)
Bietensap wordt gebruikt als een ergogene substantie vanwege het hoge gehalte aan anorganisch nitraat (NO3), de voorloper van stikstofmonoxide (NO) in het menselijk lichaam (Lundberg, Weitzberg, Gladwin, 2008). Tot voor kort werd gedacht dat stikstofmonoxide (NO) alleen gevormd kon worden via de endogene oxidatieroute van L-arginine, gekatalyseerd door verschillende isovormen van stikstofmonoxidesynthase (NOS), in aanwezigheid van moleculaire zuurstof en chemische reactiecofactoren zoals NADPH, FAD en BH4 (Ignarro, Fukuto, Griscavage, Rogers, Byrns, 1993). Recente bevindingen wijzen er echter op dat een alternatief voor de endogene route van stikstofmonoxidevorming (NO) de exogene toevoer van anorganisch nitraat (NO3–) via de voeding zou kunnen zijn. Dit betekent dat grote hoeveelheden nitraat (NO3–) in bietensap de stikstofmonoxide (NO)-waarden in het menselijk lichaam kunnen verhogen (Bailey et al., 2009; DeMartino, Kim-Shapiro, Patel, Gladwin, 2019). Andere voedingsmiddelen die rijk zijn aan anorganische nitraten (NO3–) zijn onder andere groene bladgroenten, zoals savooiekool, Chinese kool, andijvie, venkel, sla, spinazie en rucola, evenals groente- en vruchtensappen, zoals wortelsap of granaatappelsap, en drinkwater. Geschat wordt dat het nitraatgehalte in de genoemde groenten bij kool, Chinese kool, venkel en andijvie respectievelijk 500-2500 mg (9-40 mmol)/1 kg verse groenten bedraagt, terwijl dit bij sla, spinazie, rucola en rode biet (inclusief bietensap) respectievelijk 2500 mg (40 mmol)/1 kg verse groenten bedraagt. Opgemerkt dient te worden dat het nitraatgehalte in plantaardige producten varieert afhankelijk van het type en grotendeels afhangt van omgevingsfactoren zoals klimaat, bodemgesteldheid en de tijd die verstrijkt na de oogst (Hord, Tang, Bryan, 2009; Santamaria, 2005).
Er moet ook vermeld worden dat de bron van nitraten in de voeding vleesproducten kunnen zijn waarin nitraten als conserveermiddel worden gebruikt (Murphy, Eliot, Heuertz, Weiss, 2012). De gemiddelde voedselinname van nitraten onder volwassenen in de Verenigde Staten, Europa en Australië bedraagt 60-120 mg/dag (1-2 mmol/dag). Op basis van de verkregen gegevens wordt geschat dat groenten de belangrijkste bron van deze stof in de voeding van volwassenen zijn (80-85%). Onderzoekers suggereren ook dat vegetariërs en mensen die voedingsmodellen volgen zoals het DASH-dieet (Dietary Approaches to Stop Hypertension), waarschijnlijk een hogere inname van nitraten via voedsel bereiken (AIS, 2020; Clements et al., 2014). Bij het initiëren van het exogene pad van het “nitraat – nitriet – NO”-metabolisme speelt het orale microbioom een belangrijke rol, met name commensale, anaërobe bacteriën die in crypten verspreid over het oppervlak van de tong verblijven en die 25% van het met voedsel ingenomen nitraat (NO3–) afbreken tot nitriet (NO2–) via nitraatreductase-enzymen (Qu, Wu, Pang, Jin, Qin, Wang, 2016). Vervolgens wordt een deel van het nitriet (NO2–) in de maag omgezet in stikstofmonoxide (NO) via een niet-enzymatisch mechanisme dat afhankelijk is van een lage pH (Lundberg, Carlström, Larsen, Weitzberg, 2011). De rest wordt opgenomen vanuit de dunne darm, vanwaar het in de systemische bloedsomloop terechtkomt. Daar kan het in het bloed of in andere lichaamsweefsels worden omgezet in stikstofmonoxide (NO), onder andere door deoxyhemoglobine, onder omstandigheden van lage zuurstofbeschikbaarheid (hypoxie) (Lundberg et al., 2008). Belangrijk is dat onderzoekers hebben vastgesteld dat skeletspieren waarschijnlijk de grootste voorraad nitraat (NO3–) in het lichaam bevatten. Nitraat (NO3–) dat in spierweefsel wordt opgeslagen onder hypoxische en zure omstandigheden als gevolg van de ophoping van melkzuur dat tijdens het sporten ontstaat, wordt gebruikt om nitriet (NO2–) te produceren en vervolgens stikstofoxide (NO), wat de potentiële voordelen voor atleten in termen van verbeterde trainingscapaciteit kan verklaren (Piknova et al., 2015; Piknova, Park, Kwan, Lam, Schechter, 2016).
Stikstofoxide (NO) is een fysiologisch relevant signaalmolecuul met belangrijke hemodynamische en metabolische functies (Dominguez et al., 2018; Ferguson et al., 2013; Jones et al., 2021; Larsen, Weitzberg, Lundberg, Eklbom, 2007). Studies hebben aangetoond dat het een essentiële rol speelt bij de regulering van de bloedstroom en, meer specifiek, vaatverwijding bevordert (Furchgott, Jothianandan, 1991), wat resulteert in een verhoogd transport van zuurstof en, onder andere, energiesubstraten zoals glucose en lipiden naar de spieren, wat de sportprestaties en de herstelsnelheid na de training ondersteunt (Puype, Ramaekers, Thienen, Deldicque, Hespel, 2015). Bovendien is gebleken dat stikstofmonoxide (NO) genexpressie induceert, wat de biogenese en mitochondriale efficiëntie verbetert via een cGMP-afhankelijk mechanisme, wat de mitochondriale efficiëntie in skeletspieren verbetert (Dejam, Hunter, Schechter, Gladwin, 2004; Pinna et al., 2014). Deze effecten profiteren van een verhoogde efficiëntie van het oxidatieve metabolisme, wat zich manifesteert in een lager zuurstofverbruik tijdens inspanning, of een productievere fosfocreatine-resynthese (Ahluwalia et al., 2016; Allen et al., 2010; Larsen et al., 2007; Larsen, Schiffer, Weitzberg, Lundberg, 2012).
De efficiëntie van mitochondriale oxidatieve fosforylering wordt klassiek gemeten als de hoeveelheid zuurstof die wordt verbruikt per hoeveelheid geproduceerde ATP, de zogenaamde P/O-ratio (Hinkle, 2005). De onderzoeksresultaten wijzen op een verbetering van de mitochondriale P/O-ratio als gevolg van de exogene toevoer van nitraten (NO3–). Er zijn verschillende mogelijke interacties tussen nitraat (NO3–), nitriet (NO2–), stikstofmonoxide (NO) en het mitochondrion. Het best gekarakteriseerde effect van NO is misschien wel de binding ervan aan cytochroom C-oxidase (COX) en de terminale elektronenacceptor in het elektronentransportsysteem (ETS) (Brown, Cooper, 1994). Onderzoeksresultaten wijzen erop dat nitraten mechanisch bijdragen aan de (NO3–) reductie van de expressie van de ATP/ADP-translocator, een eiwit dat betrokken is bij protongeleiding, wat een grote impact heeft op de basisfunctie van mitochondriën in skeletspieren (Larsen et al., 2011).
Het belang van bietensap in de voeding van mensen met een verhoogde fysieke activiteit
De resultaten van onderzoek naar de invloed van nitraten (NO3–) als voorloper van stikstofmonoxide (NO) en de daaruit voortvloeiende voordelen voor het menselijk organisme, hebben wetenschappers ertoe aangezet de invloed van een verhoogde inname van nitraten (NO3–) in combinatie met voeding, d.w.z. bietensap, op de prestaties van atleten in verschillende sporten te analyseren (Larsen et al., 2007). Bovendien heeft de enorme trainingsbelasting, waarbij atleten vaak een evenwicht moeten vinden tussen hard genoeg trainen en hun doelen bereiken en tegelijkertijd het risico op blessures vermijden, geleid tot de behoefte om te zoeken naar nieuwe manieren, waaronder voeding, die het lichaam van de atleet kunnen beschermen. Het doel van deze interventies zou onder andere zijn om het risico op vertraagd spierpijnsyndroom (DOMS) te verminderen, wat mogelijk het risico op blessures verhoogt (Flores, Gomez, Estrada-Catrillion, Smitaman, Pathria, 2018), of om het herstel na de training te verbeteren, waardoor atleten op het hoogst mogelijke prestatieniveau kunnen presteren.
De eerste studie op dit gebied om te verifiëren of nitraat (NO3–) effect heeft op metabolische parameters tijdens inspanning, werd uitgevoerd door Larsen et al. (2007). De auteurs onderzochten in een gerandomiseerde, dubbelblinde cross-overstudie de effecten van een driedaagse toediening van nitraat (NO3–) in de vorm van natriumnitraat, in een dosis van 0,1 mmol/kg lichaamsgewicht/dag, op de fysiologische en metabolische parameters van mannelijke atleten. Op basis van de resultaten verkregen na tests uitgevoerd op een fietsergometer met submaximale intensiteit, toonden ze aan dat de aerobe kosten van inspanning daalden na toediening van natriumnitraat in vergelijking met de placebogroep. Bovendien was er in deze studie geen toename van de melkzuurconcentratie in spierweefsel, wat zou wijzen op een efficiëntere energieproductie tijdens inspanning.
Gezien de resultaten van bovenstaand onderzoek wilden Bailey et al. (2009) bepalen of vergelijkbare effecten konden worden bereikt door toediening van nitraatrijk bietensap (NO3–). Dit is een belangrijke vraag, aangezien natriumnitraat een farmaceutisch product is, terwijl bietensap een natuurlijk voedingsproduct is dat gemakkelijk kan worden opgenomen in een uitgebalanceerd dieet. De onderzoekers veronderstelden daarom dat het gebruik van bietensap de aerobe kosten van matige intensiteitstraining kan verlagen en de inspanningstolerantie tijdens intensieve training kan verhogen. Een bijkomend doel was om de effecten van bietensap, en daarmee nitraat (NO3–), op plasma, bloeddruk en spieroxygenatie bij atleten te bepalen. In een cross-over dubbelblind onderzoek kregen de atleten zes dagen lang bietensap in een dosering van 500 ml/dag, equivalent aan 5,5 mmol/NO3–, en daarnaast werd de atleten gevraagd om af te zien van het consumeren van andere producten die nitraat (NO3–) bevatten, volgens een verstrekte lijst. Tijdens de laatste drie dagen van het experiment werden de atleten onderworpen aan inspanningstesten. Op basis van de resultaten resulteerde de toediening van nitraat (NO3–) samen met bietensap in een verhoging van de plasmanitrietconcentratie (NO2–), een verlaging van de systolische bloeddruk, een verbetering van de zuurstofinname in de spieren en een verlaging van de VO2max. De auteurs van deze studie suggereerden dat een verhoogde inname van nitraat (NO3–) via de voeding mogelijk de inspanningstolerantie tijdens langdurige duurtraining zou kunnen verhogen.
Een studie van Rokkendal – Lausch et al. (2019) bevestigde de gunstige effecten van een hoge nitraatinname – 12,4 mmol NO3– in combinatie met bietensap onder getrainde wielrenners. In een gerandomiseerde, cross-over, dubbelblinde studie werd aangetoond dat het de prestaties van de atleten verbeterde tijdens een fietstocht van 10 km. Vergelijkbare resultaten werden verkregen door onderzoekers van Maringa State University (de Castro, de Assis, Figueiredo, Machado, 2019), die aantoonden dat een driedaagse inname van 42 ml (8,4 mmol NO3–) bietensap onder recreatief getrainde langeafstandslopers de gemiddelde snelheid en eindtijd tijdens de 10 km-loop van de atleten effectief kon verhogen. Aan de andere kant, in een systematische review van studies, Dominguez et al. (2017) toonden aan dat de toevoer van nitraat (NO3–) in de vorm van bietensap ergogene effecten kan hebben op de cardiorespiratoire conditie en bovendien de energieproductie kan verhogen bij dezelfde VO2max-waarden bij getrainde atleten onder normoxie en hypoxie. Dit is belangrijk, omdat een dergelijke voedingsstrategie een potentiële factor kan zijn in het verhogen van de energie-efficiëntie bij atleten die trainen voor duursporten. Bovendien concludeerden de onderzoekers op basis van de verkregen gegevens dat de consumptie van bietensap ongeveer 90 minuten vóór de inspanning moet worden gestart, omdat na deze tijd de maximale toename van de plasmanitriet (NO2–)concentratie wordt waargenomen. De meeste door de auteurs geanalyseerde studies gaven aan dat de optimale toevoer van nitraten (NO3–) met bietensap tussen 6 en 8 mmol NO3– lag, hoewel dit, zoals later bleek, geen volledig gerechtvaardigde dosis is in sportdisciplines zoals kajakken of roeien. Op basis van de verkregen gegevens suggereerden de onderzoekers dat de nitraattoevoer hoger zou moeten zijn bij oefeningen met de bovenste ledematen. Bovendien bevestigde dit overzicht van onderzoeken dat het chronisch (tot 15 dagen) innemen van bietensap even effectief kan zijn in het verbeteren van de cardiovasculaire conditie als een enkele dosis.
In 2020 werd ook een ander overzicht van studies gepubliceerd dat de effectiviteit van nitraattoediening in combinatie met voeding aantoonde. Hoewel er een kleine verbetering van slechts 3% in de sportprestaties werd aangetoond, kan deze kleine toename in de context van sportdeelname de prestaties van atleten aanzienlijk beïnvloeden en de overwinning bepalen (Senefeld et al., 2020). Onderzoek wijst zelfs uit dat zelfs een prestatieverbetering van 0,6% de situatie in sportwedstrijden kan veranderen (Paton, Hopkins, 2006). De aangehaalde studie wees op het gebrek aan onderzoek onder vrouwen, wat mogelijk heeft bijgedragen aan de bevindingen van de auteurs dat er geen significante voordelen waren met betrekking tot verbeterde fysieke prestaties. Hetzelfde gebrek aan effect werd opgemerkt bij professionele atleten en bij atleten die langdurige inspanningen (> 15 minuten) met een lagere intensiteit leverden. De optimale nitraataanvoer die de auteurs van deze studie voorstelden, lag tussen 5 en 25 mmol NO3-, ingenomen 2 tot 3,5 uur vóór de training (in geen van de geanalyseerde studies werd een ergogene werking waargenomen bij waarden lager dan 5 mmol NO3-) (Senefeld et al., 2020). Peacock et al. (2012) toonden in hun studies, die tot doel hadden de impact van de inname van nitraten (NO3-) in een dieet op de verbetering van de efficiëntie van langlaufers tijdens 5 en 10 km hardlopen te analyseren, ook aan dat de kortetermijnaanvoer van nitraten (NO3-) in het dieet mogelijk geen effectieve strategie is om de aerobe kosten van training tijdens submaximale inspanning te verlagen, en dat het de prestaties van duursporters bij goed getrainde duursporters niet verbetert.
Vergelijkbare resultaten werden verkregen door Cermak Res, Stinkens, Lundberg, Gibala, van Loon et al. (2012), die geen verbetering in het uithoudingsvermogen aantoonden bij trainende wielrenners na toediening van nitraten (NO3–) met bietensap in een dosis van 8,7 mmol vergeleken met een placebogroep. Onderzoekers van een onderzoekscentrum in Spanje konden echter geen verbeteringen bevestigen in geanalyseerde variabelen zoals cardioventilatie, VO2max, efficiëntie van de uitgevoerde training of effecten op de tijdrit bij mannelijke triatleten tijdens een fietsergometertest (Garnacho-Castano et al., 2018).
Er zijn verschillende theorieën die aantonen dat zowel de mate van training als de intensiteit van de training het ergogene effect van het gebruik van nitraten (NO3–) met bietensap kunnen beïnvloeden (Wilkerson et al., 2012). Het is aangetoond dat bij hooggetrainde atleten de exogene "nitraat-nitriet-NO"-route mogelijk minder belangrijk is vanwege de hoge activiteit van de endogene L-arginine-oxidatieroute (NOS) (McConell et al., 2007). Bovendien kan de reactie op de standaarddosis nitraat (NO3–) in combinatie met bietensap minder effectief zijn bij hooggetrainde atleten vanwege het hogere beginniveau van nitriet (NO2–) in het bloedplasma, vergeleken met mensen met een sedentaire levensstijl (Poveda et al., 1997). Nederlands Het moet ook worden vermeld dat nitrieten (NO2–) worden gereduceerd tot stikstofoxide (NO) onder hypoxische omstandigheden, terwijl vanwege de grotere capillaire structuur van skeletspieren bij hooggetrainde atleten, hypoperfusie van spierweefsel kan worden geminimaliseerd tijdens fysieke inspanning, wat leidt tot een vermindering van de vraag naar de productie van stikstofoxide (NO) door de reductie van nitriet (NO2–). Het bovenstaande mechanisme verklaart ook de verminderde effectiviteit van nitraat (NO3–) bij duurtraining met lage intensiteit, vanwege het feit dat hooggetrainde atleten die duurtraining deden, meestal werken met optimale bloedstroom en O2-distributieniveaus (Jensen, Bangsbo, Hellsten, 2004). Vanwege de bovenstaande gegevens stelden Wilkerson et al. (2012) voor dat, op basis van de NO2–-respons in het bloedplasma, atleten zouden moeten worden verdeeld in twee groepen - "responders" en "non-responders" op de toevoer van nitraten (NO3–) samen met bietensap. Het moet worden benadrukt dat factoren zoals de dosis nitraten (NO3–) met bietensap, de intensiteit van de training of de individuele reactie van het lichaam belangrijke factoren zijn die de effectiviteit van een voedingsinterventie kunnen beïnvloeden, namelijk de toevoer van bietensap in relatie tot het verbeteren van de trainingscapaciteit. Er is gesuggereerd dat een verhoogde dosis nodig kan zijn bij topsporters om vergelijkbare prestatieverbeterende voordelen te verkrijgen als bij atleten op gemiddeld niveau (Garnacho-Castano et al., 2018). Op basis van het onderzoek uitgevoerd door Logan-Sprenger, Logan (2016), werd aangetoond dat vrouwen die hogere hoeveelheden nitraten (NO3–) met hun voeding per 1 kg lichaamsgewicht (2,4 mg NO3–/kg lichaamsgewicht) consumeerden, een verhoogde reactie vertoonden op de toevoer van nitraten (NO3–) met bietensap, vergeleken met mannen (1,3 mg NO3–/kg lichaamsgewicht). De resultaten van het onderzoek geven aan dat atleten worden gekenmerkt door een hogere dagelijkse inname van nitraten (NO3–) met hun voeding in vergelijking met de algemene bevolking. De onderzoekers wijzen er daarom op dat de verhoogde uitgangswaarden van nitriet (NO2–) in het bloedplasma van hooggetrainde personen mogelijk deels het gevolg zijn van de consumptie van meer voedingsmiddelen die van nature rijk zijn aan nitraten (NO3–). Er is ook wetenschappelijk bewijs dat de bewering tegenspreekt dat de inname van nitraat (NO3–) in combinatie met bietensap voordelen zou opleveren voor de verbetering van sportprestaties, zelfs bij minder getrainde personen. Tot dergelijke conclusies kwamen Hurst, Saunders en Coleman (2020), die in hun onderzoek geen verschil aantoonden tussen de tijdsprestatie over een afstand van 5 km bij recreatief getrainde hardlopers die nitraatrijk bietensap (70 ml, 4,1 mmol NO3–) dronken en de placebogroep.
Momenteel is een onderzoeksgebied geïnteresseerd in het gebruik van nitraatrijk (NO3–) bietensap bij teamsporten die gekenmerkt worden door periodes van activiteit met hoge intensiteit afgewisseld met periodes van relatief herstel (start-stop oefening). Thompson, Vanhatalo, Jell, Fulford (2016) onderzochten het effect van nitraat (NO3–) op de prestaties van dit type oefening met behulp van de Yo-Yo Intermittent Recovery level 1-test. In een gerandomiseerde, cross-over, dubbelblinde studie ontving een controlegroep van recreatief getrainde atleten gedurende vijf dagen 70 ml geconcentreerd bietensap (6,4 mmol NO3–), terwijl een placebogroep ook 70 ml nitraatarm (NO3–) bietensap kreeg. Op basis van de verkregen gegevens verbeterde de toediening van NO3–rijk bietensap de maximale prestaties bij sprint en intervaltraining met hoge intensiteit bij atleten. De auteurs van de studie suggereerden dat dit effect zich niet alleen kan vertalen naar prestaties bij individuele sporten, maar ook bij teamsporten. Vergelijkbare conclusies werden getrokken door onderzoekers in Nederland, die aantoonden dat een levering van bietensap de prestaties van atleten verbeterde tijdens de Yo-YoIR1 en ook de hartslag van atleten in de controlegroep verlaagde in vergelijking met de placebogroep (Nyakayiru et al., 2017). De onderzoekers leidden af dat een zesdaagse levering van 140 ml (12,9 mmol NO3–) bietensap effectief was in het verbeteren van de prestaties van intermitterende hoog-intensieve oefeningen, waaronder hoog-intensieve hardloop- en sprintseries, bij getrainde voetballers. Opgemerkt moet worden dat de aard van dit type oefening afhankelijk is van de bijdrage van type II spiervezels. Deze kwestie is aangepakt door onderzoekers uit de Verenigde Staten en Zweden. Ferguson et al. (2013) gebruikten een diermodel in hun studie en evalueerden het effect van de nitraattoevoer in de voeding op de bloedstroom tijdens submaximale inspanning.
De auteurs merkten op dat de toename van de bloedstroom en vasculaire geleiding in de ledematen die bij de oefening betrokken waren, voornamelijk werd veroorzaakt door snelle spiervezels. Aan de andere kant toonden Hernandez et al. (2012) aan dat de nitraataanvoer in de voeding de heropname van calcium (Ca2+) uit het endoplasmatisch reticulum in type II spiervezels bij muizen beïnvloedt, wat zich vertaalt in een verhoogde spiercontractiekracht, en dus kan wijzen op een ergogene werking van nitraat (NO3–) bij inspanningen waarbij bovengenoemd type spiervezels betrokken zijn. Daab, Bouzid, Lajri, Bouchiba, Saafi en Rebai (2020) voerden een experiment uit waarin de effecten van bietensapconsumptie op de kinetiek van fitnessherstel, niveaus van markers van spierschade en waargenomen spierpijn werden geanalyseerd bij atleten na een gesimuleerde voetbalwedstrijd. Verlaagde niveaus van creatinekinase (CK) en lactaatdehydrogenase (LDH), indicatief voor spierschade, werden opgemerkt. Bovendien toonden ze ook lagere acute fase proteïne CRP-niveaus en geen begin van het vertraagde spierpijnsyndroom (DOMS) aan bij voetballers die nitraatrijk bietensap (NO3–) dronken, vergeleken met de placebogroep. Een review van studies door Rojas-Valverde, Montoya-Rodriquez, Azofeifa-Mora en Sanchez-Urena (2020) bevestigde eveneens de voordelen van het drinken van bietensap, zowel in een enkele dosis (250 ml tot 500 ml) 2,5-3 uur vóór de inspanning als ingenomen 3-6 dagen vóór de inspanningstest, in een hoeveelheid van 70 ml. Op basis van de resultaten werd een verbetering waargenomen in de weerstand van de atleten tegen uitputting tijdens herhaalde sprints, wat zich uitte in een verhoogd aantal loopherhalingen. Andere conclusies werden getrokken door onderzoekers uit Spanje (Lopez-Samanes, Parra, Moreno-Perez, Courel-Ibanez, 2020), die het effect van het drinken van bietensap op de verbetering van de neuromusculaire efficiëntie bij basketballers analyseerden. De auteurs hebben in hun experiment de effectiviteit van dit type voedingsinterventie niet aangetoond. Vergelijkbare resultaten werden verkregen door Fernandez-Elias et al. (2020), die aantoonden dat een enkele dosis van 70 ml bietensap een ergogene werking lijkt te hebben die van weinig waarde is voor het verbeteren van de prestaties bij fysieke inspanning van professionele tennissers. De dwarsdoorsnede van onderzoek naar de effecten van het drinken van bietensap op atleten in duur- en snelheidssporten is vrij breed, terwijl er beperkte gegevens zijn over de evaluatie van het ergogene potentieel bij krachttraining, oftewel gewichtheffen. Een meta-analyse uitgevoerd door San Juan, Dominguez, Lago-Rodriguez, Montoya, Tan, Bailey (2020), over de toevoeging van nitraat (NO3) en bietensap aan het spieruithoudingsvermogen, de contractiesnelheid en het spieruithoudingsvermogen tijdens gewichtheffen, toonde aan dat de toevoeging van bietensap een veelbelovende voedingsinterventie kan zijn om de contractiesnelheid te verbeteren en atleten in staat te stellen meer herhalingen uit te voeren tijdens gewichtheffen. Er werd echter benadrukt dat verder onderzoek op dit gebied nodig is. Ook werden in 2020 de resultaten gepubliceerd van een gerandomiseerde dubbelblinde studie die de effecten van de toevoeging van bietensap op het spieruithoudingsvermogen en de concentrische bewegingssnelheid evalueerde tijdens krachttraining, met name tijdens oefeningen uitgevoerd door atleten in de vorm van back squat en bench press (Ranchal-Sanchez, Diaz-Bernier, De La Florida-Villagran, CLlorente-Cantarero, Campos-Perez, Jurado-Castro, 2020). De verkregen gegevens bevestigden de effectiviteit van de gebruikte voedingsstrategie door het maximale aantal herhalingen tijdens de squat te verhogen. Deze voordelen werden echter niet waargenomen toen de atleten de test uitvoerden in de vorm van bankdrukken.
Nitraten (NO3–) uit bietensap versus suppletie met natriumnitraat (NIT/NaNO3–) Ongetwijfeld is ook de beoordeling van de effectiviteit van het gebruik van een verhoogde toevoer van nitraten (NO3–) met bietensap in vergelijking met suppletie met natriumnitraat (NIT/NaNO3–) in termen van het verbeteren van de inspanningscapaciteit een zeer belangrijke kwestie. Flueck, Bogdanova, Mettler, Perret (2016) voerden een studie uit om de effecten van natriumnitraat (NIT) en nitraat (NO3–) ingenomen met bietensap op zuurstof (O2) verbruik bij mannelijke atleten tijdens matige tot hoge intensiteit inspanning te vergelijken. Twaalf mannen namen deel aan de studie, die werden onderworpen aan een inspanningstest op een fietsergometer gedurende zeven dagen en verschillende doses nitraten (NO3–) kregen in de vorm van geconcentreerd bietensap of natriumnitraat (NIT) opgelost in zuiver water (3, 6, 12 mmol NO3-). De concentraties nitraten (NO3–) en nitrieten (NO2–) in het plasma werden gemeten vóór, drie uur na consumptie en na de inspanningstest. Het zuurstofverbruik (O2) van de inspanningstest met matige intensiteit verschilde niet significant tussen de oefeningen gedurende de zeven dagen. Bij inspanning met hoge intensiteit was het zuurstofverbruik (O2) echter ongeveer 4% lager wanneer 6 mmol nitraat (NO3–) werd geconsumeerd in bietensap vergeleken met dezelfde dosis natriumnitraat (NIT). De auteurs van de studie concludeerden dat bietensap het zuurstofverbruik in grotere mate kan verminderen dan natriumnitraat (NIT), en dus het inspanningsvermogen van fysiek actieve atleten effectiever kan verbeteren. Clifford, Howaston, West, Stevenson (2017) voerden op hun beurt een studie uit om de effecten te vergelijken van nitraat (NO3–) geconsumeerd met bietensap en een drank die alleen natriumnitraat (NIT/NaNO3–) bevatte op de kans op door inspanning geïnduceerde spierblessures (EIMD). Dertig recreatieve mannen werden verdeeld in drie groepen, die elk een ander type supplement kregen (geconcentreerd bietensap, natriumnitraat of isocalorische placebo) direct na de inspanningstest en 24 en 48 uur erna. Om spierschade te beoordelen, werden maximale isometrische vrijwillige contracties (MIVC), drukpijndrempel (PPT), creatinekinase (CK) en hoogsensitiviteitsreactief proteïne C (hs-CRP) gemeten direct na de inspanning, 24, 48 en 72 uur na de inspanningstest. Op basis van de verkregen gegevens suggereerden de auteurs van de studie dat de toediening van nitraten (NO3–) via bietensap effectiever is dan natriumnitraat (NIT) bij het verlichten van EIMD-gerelateerde spierpijn, en dat eventuele pijnstillende effecten hoogstwaarschijnlijk verband houden met de samenstelling van bietensap, andere fytonutriënten dan nitraten (NO3–) of door hun interactie.
Toxiciteit van nitraten (NO3–) en nitrieten (NO2–)
Op basis van de resultaten van onderzoek uit voorgaande jaren is gebleken dat nitraten (NO3–) en nitrieten (NO2–) een negatief effect hebben op het menselijk lichaam en bijdragen aan de vorming van N-nitrosoverbindingen (NOC's) – potentieel kankerverwekkende stoffen (Mirvish, 1995; Tannenbaum, Sinskey, Weisman, Bishop, 1974). Onderzoek naar het effect van de consumptie van bietensap op de productie van N-nitrosoverbindingen (NOC's), en dus naar de relatie tussen de consumptie en het risico op kanker, is beperkt. Een gerandomiseerde gecontroleerde studie, die tot doel had de endogene vorming van N-nitrosoverbindingen na consumptie van bietensap en het effect van vitamine C-suppletie op de uitscheiding van bovengenoemde stoffen te analyseren, was een mogelijke oorzaak. verbindingen met urine, werd aangetoond dat bij 29 gezonde, recreatief actieve volwassenen, de consumptie van geconcentreerd bietensap in een dosis van 70 ml (400 mg (NO3–) een significante stijging van het gehalte aan N-nitrosoverbindingen (NOC's) in de urine veroorzaakte, gemeten als ATNC (Apparent Total Nitrosamine Content) na één dag en in de volgende zeven dagen. Op basis van de verkregen gegevens werd vastgesteld dat vitamine C-suppletie de uitscheiding van N-nitrosamineverbindingen (NOC's) kon remmen na het consumeren van één dosis bietensap, maar niet gedurende een langere periode. De auteurs van de studie concludeerden dat voorzichtigheid moet worden betracht bij langdurig gebruik van bietensap als interventie ter ondersteuning van het inspanningsvermogen, en gaven aan dat er behoefte is aan uitgebreider onderzoek om mogelijke nadelige gezondheidseffecten op de lange termijn uit te sluiten (Berends et al., 2019).
Het Australian Institute of Sport (AIS) wijst op de nadelige gezondheidseffecten van het consumeren van bietensap (vooral in hogere doses en in geconcentreerde vorm) in de vorm van milde maag-darmklachten. Het adviseert daarom om deze voedingsinterventie tijdens de voorbereidingsperiode te controleren, en niet direct voor of tijdens de wedstrijd. AIS wijst ook op het mogelijke optreden van een tijdelijke roze verkleuring van de urine en ontlasting, wat op zijn beurt een volledig onschadelijke bijwerking is (AIS, 2020). Hoewel er onvoldoende bewijs is dat de schadelijkheid van het consumeren van hoge doses nitraten (NO3–) met bietensap bevestigt, zijn er in de literatuur talloze epidemiologische studies over dit onderwerp te vinden, die de mogelijke risico's voor de menselijke gezondheid analyseren die verband houden met de consumptie van nitraten (NO3–) en nitrieten (NO2–), samen met andere voedingsmiddelen die rijk zijn aan deze stof.
Studies die de impact van de consumptie van rood of bewerkt vlees met een hoog gehalte aan nitraten (NO3–) en nitrieten (NO2–) beoordelen, hebben aangetoond dat de consumptie ervan de endogene vorming van N-nitrosoverbindingen (NOC's) veroorzaakt (Habermeyer et al., 2015; Hebels et al., al., 2012; Hughes, Cross, Pollock, Bingham, 2001; Linseisen et al., 2006). Bovendien tonen de resultaten van prospectieve cohortstudies een verband aan tussen de consumptie van rood vlees en een verhoogd risico op darmkanker (Cross et al., 2011), maagkanker (Tannenbaum, Correa, 1985) en blaaskanker (Mirvish, 1995). Vermeldenswaard is ook het verhoogde risico op methemoglobinemie bij het gebruik van te hoge doses nitrietzouten (Lundberg, Larsen, Weitzberg, 2011).
Wetenschappers van het World Cancer Research Fund en het American Institute for Cancer Research (2018) merkten op dat de inname van nitraten (NO3–) in de vorm van groenten en fruit correleerde met een lager risico op kankerontwikkeling, wat waarschijnlijk het gevolg is van het hoge gehalte aan bioactieve verbindingen in met name de antioxidanten van de bovengenoemde voedselgroepen. Er wordt ook aangenomen dat vitamine C, aanwezig in groenten, de vorming van N-nitrosoverbindingen (NOC's) kan remmen door 2HNO2 te reduceren tot stikstofoxide (NO), terwijl het zelf wordt geoxideerd tot dehydroascorbinezuur (Wereldgezondheidsorganisatie [WHO], Internationaal Agentschap voor Kankeronderzoek [IARC], 2010). Bahadoran, Mirmiran, Kabir, Azizi en Ghasemi (2017) wezen er ook op dat het onwaarschijnlijk is dat de aanvaardbare dagelijkse inname van nitraten (0,3–7 mg/kg lichaamsgewicht/dag) zal worden overschreden door de consumptie van groenten en fruit, tenzij ze dagelijks in geconcentreerde en extreem hoge doses worden geconsumeerd.
Gezien bovenstaande gegevens kan de consumptie van bietensap met een hoog nitraatgehalte een potentiële bedreiging vormen voor de menselijke gezondheid, voornamelijk vanwege de vorming van N-nitrosoverbindingen (NOC's). Het is echter belangrijk om de gunstige rol te benadrukken van bioactieve stoffen in fruit en groenten, waaronder bietensap, die op hun beurt een positieve invloed kunnen hebben op de vermindering van het risico op kanker. Bovenstaande kwestie vereist echter verder onderzoek (Zamani et al., 2021).
Variabiliteit van de ergogene effecten van de toediening van nitraten (NO3–) samen met bietensap Vanwege de controverse rond de potentiële effectiviteit van een nutritionele interventie zoals nitraat (NO3–) toediening samen met dieet, en meer specifiek met bietensap, hebben onderzoekers een studie uitgevoerd om de factoren te isoleren die de variabiliteit van ergogene effecten beïnvloeden. Het is bewezen dat het kan worden beïnvloed door verschillende factoren, namelijk het niveau van aerobe capaciteit van de atleten, het tijdstip van gebruik en de voorgestelde nitraat (NO3–) dosis, de interindividuele variabiliteit in farmacodynamiek (Wylie et al., 2013; Wylie et al., 2016), geslacht (Wickham, Spriet, 2019) en omgevingsfactoren (Shannon et al., 2017). Bovendien kan het ergogene potentieel afhankelijk zijn van het orale microbioom, dat verantwoordelijk is voor de reductie van nitraat (NO3–) tot nitriet (NO2–), en dat vorm krijgt door veel orale stoffen zoals antibiotica, kauwgom en antibacteriële mondspoelmiddelen (Govoni, Jansson, Weitzberg, Lundberg, 2008; Qu et al., 2016).
Conclusie
Concluderend, hoewel er tegenstrijdige gegevens zijn, lijkt het gebruik van bietensap rijk aan anorganisch nitraat (NO3–) een effectieve voedingsstrategie te zijn ter verbetering van de sportprestaties, met name bij recreatieve sporters. Onder wedstrijdsporters is er behoefte aan verder onderzoek om een geschikte hogere dosis of timing van bietensap te bepalen om het gewenste effect van een verhoogde trainingscapaciteit te bereiken. Er is wetenschappelijk bewijs dat het ergogene effect van de inname van bietensap aantoont bij zowel duurtraining als intermitterende hoogintensieve start-stoptraining. Er zijn echter meer gedetailleerde studies nodig die het effect van de inname van nitraat (NO3–) via de voeding op anaërobe training analyseren - met name krachttraining met een hoog volume. Verder onderzoek is ook nodig om de effecten van specifieke factoren op de variabiliteit van ergogene effecten na consumptie van bietensap te verduidelijken, wat mogelijk het meest relevant is voor de effectiviteit van deze voedingsinterventie. Bovendien moet de impact van een langere periode van toediening van nitraat (NO3) met voedsel, voorbij de relatief korte periode die de wetenschappelijke gegevens aangeven (d.w.z. tot 15 dagen), worden geëvalueerd om te bepalen of er sterkere ergogene effecten kunnen worden waargenomen bij een langere duur van toediening van bietensap. Daarom zou een diepgaand onderzoek naar het veiligheidsprofiel op de lange termijn van verhoogde toediening van nitraat (NO3–), in dit geval in de vorm van bietensap, ook moeten worden overwogen.
Referenties
BIETENSAP – LEGALE DOPING VOOR SPORTERS? - Centraal-Europees Tijdschrift voor Sportwetenschappen en Geneeskunde | Vol. 35, nr. 3/2021: 57–70
