Nitraat : van zure regen naar de sport

2022-04-08 door Peter Hespel, Onderzoeksgroep Inspanningsfysiologie & KU Leuven Athletic Performance Center – ‘Bakala Academy’, KU Leuven, België

Responsive image

Nitraat in de voeding: van ‘vijand’ tot ‘vriend’

Nitraat (NO3) is een van de belangrijkste dragers van stikstof (N) in de natuur. En doorgaans krijgt stikstof een ‘negatieve pers’. Het uitbundig gebruik van stikstofbemesting in land- en tuinbouw bedreigt immers de biodiversiteit, en onder de vorm van zure regen tast het onze historische gebouwen aan: witte kalksteen wordt zwart, de gebouwen dus ook.
Nitraat werd ook langdurig beschouwd als een louter schadelijk ingrediënt in de voeding. Dit herinnert mij aan een artikel van een 10-tal jaren geleden met als titel: ‘Nitraat in de voeding: vriend of vijand?’ (Mc Knight et al, 1999). Sommige groenten zoals rode bieten of radijzen, selder en spinazie, maar ook slasoorten zoals rucola en tuinkers, bevatten van nature hoge nitraatgehaltes (>250 mg per 100 gram), weliswaar in zeer wisselende concentraties. Nitraat wordt ook gebruikt als antibacterieel bewaar- en stabilisatiemiddel in vleeswaren, vis en kaas. Kortom, nitraat is een normaal ingrediënt in onze dagelijkse voeding.
Omwille van de potentiële negatieve effecten van overmatige nitraatinname op de gezondheid vaardigde de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) enkele decennia geleden strenge richtlijnen uit om het nitraatgehalte in de voeding aan banden te leggen. Echter, meer recent zijn ook de potentieel positieve effecten van nitraat op de gezondheid, met name op de immuniteit, de darmfunctie, en sommige hart- en vaataandoeningen, onder de aandacht gekomen (Mc Knight et al., 1999).

Stikstofoxide (NO) als ‘gamechanger’

Stikstofoxide, doorgaans simpelweg ‘NO’ genoemd, speelt een sleutelrol in tal van fysiologische processen in het hart, de longen, de bloedvaten, de spieren, en andere weefsels (Stamler & Meissner, 2001). De Amerikaanse professor Robert Furchgott ontdekte als eerste de rol van NO in het menselijk lichaam: hij toonde aan dat de regeling van de diameter van de bloedvaten door het zenuwstelsel afhankelijk is van NO. In 1998 kreeg Furchgott, samen met zijn collega’s Louis Ignaro en Ferid Murad, de Nobelrpijs voor geneeskunde voor hun werk omtrent de rol van NO in de regeling hart en bloedvaten (Stamler & Meisner, 2001). Ondertussen weten we ook dat NO een belangrijke rol speelt in o.a. de regeling van de doorbloeding, het zuurstofverbruik, het glucosemetabolisme, en de calciumhuishouding in de spieren tijdens contracties.

Figuur 1 AFiguur 1 B

Figuur - Effect van nitraatinname op de concentratie van nitriet in het bloed.
Deze figuur toont het effect van inname van 400 mg nitraat onder de vorm van geconcentreerd rode bietensap op de nitrietconcentratie in het bloed. Tussen ~2u30 en 5u30 na de inname is de concentratie maximaal (‘active window’). Binnen dit tijdsvenster is de kans op een prestatieverbetering het grootst. (Figuur aangepast op basis van Webb et al., 2008). 

Nitraat als bron voor NO-productie in het lichaam

Een gezond lichaam is in staat om zelf voldoende NO te produceren op basis van arginine, dat onder normale omstandigheden voldoende in het lichaam aanwezig is. Echter, recent bleek dat er ook ‘extra’ NO geproduceerd kan worden via nitraat afkomstig uit de voeding. Nitraat (NO3) kan door bacteriën in de mond omgezet worden tot nitriet (NO2) dat op zijn beurt als grondstof kan dienen voor de aanmaak van NO. Ongeveer 15 jaar geleden werd er voor het eerst aangetoond dat inname van nitraat (~6 mg per kg lichaamsgewicht) de concentraties van nitriet in het bloed sterk verhoogt met een piek tussen 2u30 à 5u30 na de inname (zie figuur) (Larsen et al., 2007; Webb et al., 2008; Bailey et al., 2009). Geconcentreerde sappen van nitraatrijke groenten zoals rode bieten, kunnen de rol van ‘NO-leverancier’ perfect invullen.

Mondspoelingen als NO-killer

Zoals hierboven geteld spelen de bacteriën in de mond, de zogenaamde ‘mondflora’ een belangrijke rol in de omzetting van nitraat naar nitriet. In een mond zonder deze gunstige mondflora verliest nitraat dus zijn werking. Er is duidelijk aangetoond dat mondspoelingen met chloorhexidine zeer destructief zijn voor de mondflora, en ook de omzetting van nitraat naar nitriet afremmen. Dit kan negatieve effecten hebben op de cardiovasculaire gezondheid, o.a. via een verhoging van de bloeddruk (Bondonno et al., 2015). Sportsupplementen met nitraat kunnen aldus ook niet werkzaam zijn bij personen die met chloorhexidine de mondflora vernietigd hebben. Afhankelijk van de duur en de frequentie van het gebruik kan het herstel van de mondflora weken, zo niet maanden duren. Chronisch gebruik van chloorhexidine mondspoelingen kan de mondflora zelfs  onherstelbaar beschadigen.

Nitraatinname bevordert de spierwerking

Sinds 2007 (Larsen et al., 2007) werden de effecten van nitraatinname op inspanning en prestatie zeer uitvoerig onderzocht. Prof Andy Jones van de universiteit van Exeter (UK) was de voortrekker in dit onderzoek. Tegelijk maakte hij ook deel uit van het ‘Nike Breaking 2’ marathon-recordteam van Eliud Kipchoge. Zijn Twitternaam ‘Andy Beetroot’ heeft hij zeker niet gestolen…
Ruim 10 jaar onderzoek heeft ondertussen aangetoond dat nitraatinname via verschillende mechanismen de werking van de spiervezels kan verbeteren (Jones, 2014). Tijdens submaximale inspanningen kan er voor een zelfde zuurstofverbruik (VO2) meer vermogen geproduceerd worden dankzij een efficiënter zuurstofverbruik in de mitochondriën. Tijdens maximale inspanningen kan er dankzij een vlottere calciumuitwisseling  in de snelle spiervezels een hoger maximaal vermogen geleverd worden. Bovendien zou nitraatinname ook de spierdoorbloeding kunnen verbeteren. Op basis van deze mechanismen kan men een positief effect van nitraatinname verwachten op maximale duurinspanningen, korte explosieve inspanningen, of intensieve intervalinspanningen.

Verbetert nitraatinname daadwerkelijk sportprestaties?

Tientallen studies hebben ondertussen aangetoond dat nitraatinname (300-500mg) 2 à 3u voor een inspanning wel degelijk een positieve effect kan hebben op inspanningen van diverse aard (voor reviews zie Jones, 2014 en Sedefeld et al., 2020). De grootte van het effect (gemiddeld ~3%) is afhankelijk van een aantal factoren:

  • Type inspanning: het effect is het grootst tijdens intensieve duurinspanningen van relatief korte duur (< 30 min), en tijdens  intensieve intervalinspanningen (afwisseling van korte maximale inspanningen/sprints en relatieve rustpauzes) die inherent zijn aan de meeste teamsporten. In één studie werd ook aangetoond dat inname van nitraat (800 mg per dag) gedurende 7 dagen niet enkel de sprintprestatie verbeterde in een interval-sprintprotocol van 2*40 min, maar ook de reactietijd aan het einde van deze inspanning versnelde (Thompson et al., 2015).
  • Trainingstatus: des te beter de trainingsstatus des te kleiner het effect van nitraatinname. Bij elite uithoudingsatleten lijkt het effect minimaal of vaak zelfs afwezig te zijn. Daartegenover staat dat net in deze groep van elite atleten zogenaamde ‘marginal gains’ cruciaal zijn voor succes.
  • Dosering: onder de meeste omstandigheden volstaat één enkele dosis van ~6 mg/kg (= 300 à 500 mg afhankelijk van het lichaamsgewicht) 2 à 3u voor de inspanning voor een optimaal effect. Het effect is kleiner bij lagere doseringen. Een ‘oplaadperiode’ met 5-10 mg/kg per dag gedurende ~1 week voorafgaand aan de acute inname, vergroot mogelijk de kans op een positief effect.
  • Omgeving: de positieve effecten van nitraat op het pretstatievermogen doen zich voor zowel op zeeniveau als op hoogte. Aldus kan nitraatinname de terugval van het prestatievermogen op hoogte gedeeltelijk goedmaken.

Zijn nitraat-rijke sportsupplementen veilig?

Het wetenschappelijk onderzoek dat sedert 2007 gepubliceerd werd is toont aan dat inname van nitraat in de aanbevolen doseringen (zie boven) veilig is. Echter, aangezien de lange-termijn effecten van nitraatsupplementen nog onvoldoende bestudeerd zijn blijft voorzichtigheid geboden. Gebruik nitraatsupplementen daarom bij voorkeur uitsluitend om te pieken naar belangrijke prestaties. Het is ook belangrijk om te vermelden dat in de stroom van het recente onderzoek rond nitraat en sportprestaties, ook het onderzoek naar de potentiële klinische toepassingen van nitraatsuppletie geactiveerd werd. Recent onderzoek toont aan dat het verhogen van de nitraatinname via de dagelijkse voeding (nitraatrijke groenten) mogelijk een gunstige invloed kan hebben op de evolutie van bepaalde metabole en/of cardiovasculaire ziekten (McDonagh et al, 2018; Alsulayyim et al, 2021; Shannon et al, 2021). Van pure boosdoener, evolueert nitraat dus stilaan naar potentieel interessant voedingsingrediënt, ook in de context van gezondheid. Wordt vervolgd.

De belangrijkste boodschap

  • Nitraat is een natuurlijk ingrediënt van onze dagelijkse voeding. Groene bladgroenten en bietgroenten zijn de belangrijkste nitraatleveranciers in de voeding.
  • Nitraat (N03) wordt via bacteriën in de mond omgezet tot nitriet (NO2) dat als grondstof kan dienen voor stikstofoxide (NO). NO vervult tal van nuttige functies in het lichaam, en is ook cruciaal voor een vlot verloop van de energieproductie en de krachtlevering van de actieve spieren tijdens inspanning.
  • Inname van een nitraatsupplement onder de vorm van geconcentreerd groentesap, bijvoorbeeld rode bietensap met hoog nitraatgehalte (dosis van 300-500 mg), kan de prestatie verbeteren tijdens intensieve duurinspanningen en tijdens intervalinspanningen met een afwisseling van sprints en relatieve rustpauzes.
  • Inname van nitraat volgens de aanbevolen doseringen is veilig.