Kväveoxidprekursorer i kosttillskott för ökad styrka

Kväveoxidprekursorer i kosttillskott för ökad styrka: en litteraturgenomgång

Kväveoxidstimulerande kosttillskott är allmänt tillgängliga och marknadsförs för styrke-idrottare och tyngdlyftare som vill öka muskelprestanda och förbättra träningsanpass-ningar. Dessa kosttillskott innehåller ingredienser som klassificeras som kväveoxidprekur-sorer (så kallade “NO-boosters”). Kväveoxid är en gasformig molekyl som är involverad i ett brett spektrum av signalerings- och regleringsprocesser i människokroppen. Eftersom NO har en kort halveringstid som sträcker sig från millisekunder till några sekunder, är kontinuerlig produktion grundläggande för att utöva dess effekter. Endogent NO genereras via två diskreta vägar som är beroende av prekursorer inklusive L-arginin och nitrater, med L-citrullin som en effektiv prekursor för L-arginin.

Mest anmärkningsvärt spelar NO en kritisk roll i endotelfunktionen, vilket främjar avslappning av vaskulär glatt muskulatur och efterföljande dilatation. Denna process involverar diffusion av NO till de arteriella glatta muskelcellerna, vilket orsakar produktion av cykliskt guanosinmonofosfat (cGMP) från guanosintrifosfat (GTP) via aktivering av enzymet guanylatcyklas. Denna reaktion minskar sarkoplasmatiska kalciumnivåer, vilket leder till avslappning av glatta muskler och vasodilatation. Förbättrad NO-biotillgänglighet och vasodilatation kan också hjälpa aerob och anaerob metabolism, minska kostnaderna för syre (O2) och adenosintrifosfat (ATP) för träning, förbättra mitokondriell effektivitet och förbättra muskelkontraktiliteten.

NO-medierade ökningar av blodflödet kan förstärka mekanismer som bidrar till skelett-muskelprestanda, hypertrofi och styrkeanpassningar. Under motståndsträning kan förbättrad vasodilatation underlätta O2- och näringstillförsel till arbetande muskelvävnad, vilket förbättrar muskelsammandragningsegenskaperna och påfyllning av ATP mellan upprepade motståndsövningar. Detta kan i sin tur fördröja trötthet och möjliggöra en större tränings-volym vilket kan förbättra den anabola stimulansen och efterföljande muskelanpassning. NO-boosters marknadsförs också för att förbättra träningsinducerad cellulär svullnad vid de arbetande musklerna, ofta kallad “pumpen”. Den ökade intramuskulära reperfusionen av blod har föreslagits inducera större anabol signalering och muskelproteinsyntes och har associerats med kroniska förändringar i muskelhypertrofi. Dessutom, även om den exakta mekanismen återstår att fastställa, kan NO-prekursorer direkt stimulera muskelproteinsyntes via aktivering av däggdjursmålet för rapamycinkomplex 1-vägen. Stödet för detta påstående härrör dock från djur- och in vitro-studier. Ytterligare arbete i djurmodeller har också dokumenterat att NO spelar en roll i aktiveringen av satellitceller, och blockerade produktionen av endogena NO trubbar träningsinducerade muskeltillväxtanpassningar.

Produktionsvägar för kväveoxid

Kväveoxid genereras kontinuerligt via en kväveoxidsyntas (NOS)-beroende väg och en NOS-oberoende väg. Biosyntesen av NO av NOS-enzymer använder L-arginin och O2 för att producera NO och L-citrullin i en reaktion som kräver flera väsentliga kofaktorer. Efter dess produktion oxideras NO snabbt för att bilda nitrit (NO2−) och nitrat (NO3−). Dessa anjoner anses vara slutprodukterna av den NOS-beroende NO-syntesen. Den NOS-oberoende vägen (NO3−-NO2−-NO vägen) använder NO3− och NO2− produceras endogent via oxidation av NO producerad via NOS, samt exogen oorganisk NO3− konsumeras via kosten av gröna blad- och rotfrukter. Faktum är att konsumtionen av NO3 - anses vara den mest signifikanta biologiska prekursorn för NO, vilket tyder på att NO-syntesen främst är relaterad till kostbeteendemönster.

När NO3- konsumeras i kosten, kombineras den med saliv under tuggning och reduceras till NO2- och fortsätter in i mag-tarmkanalen. När det kommer in i magen reduceras NO2- ytterli- gare till NO och andra bioaktiva reaktiva kväveoxider. Det mesta av NO2- absorberas i den systemiska cirkulationen i tunntarmen, vilket utlöser både NO-beroende och oberoende signalvägar i nästan varje organsystem. Cirkulerande NO2− kan lätt genomgå en en-elektronreduktion för att ge NO, vilket kan accelereras under tillstånd av hypoxi och acidos, situationer som ofta upplevs under motståndsövning.

Endogent producerad NO syntetiseras från aminosyran L-arginin av en familj av tre distinkta kalmodulinberoende NOS-enzymer. NOS från endotelceller (eNOS) och neuroner (nNOS) är enzymer vars aktiviteter stimuleras av ökningar av intracellulärt kalcium, medan immun-funktioner för NO medieras av kalciumoberoende inducerbar NOS (iNOS) . eNOS och nNOS katalyserar oxidationen av L-arginin för att ge NO och L-citrullin i skelettmuskulaturen respektive kärlsystemet. Det största uttrycket av NO i kroppen finns i neuroner, där NO fungerar som en unik budbärarmolekyl. Ttillgången på nitrat och nitrit i kroppen kan förstärkas genom att öka nitrat i kosten. Således kan tillskott med näringsprekursorer för de NOS-beroende (det vill säga L-arginin och L-citrullin) och NOS-oberoende vägar (det vill säga nitrater) förbättra de fysiologiska svaren under träning.

Effekt av tillskott av L-arginin på styrka

L-arginin är en villkorligt essentiell aminosyra som spelar en roll i flera metabola vägar inklusive syntes av NO, protein, kreatin och urea. L-arginin finns naturligt i dietproteinkällor som kött, skaldjur, nötter, frön, vattenmelon och soja och kan syntetiseras endogent, främst i njurarna, där L-arginin bildas från L-citrullin. Noterbart är att L-arginin deltar i NO-syntesen via L-arginin-NO-vägen varigenom extracellulärt L-arginin snabbt kan tas upp av endotelceller och oxideras till NO i närvaro av O2. L-arginin är också väsentligt för den normala funktionen av ureacykeln i levern, där ammoniak avgiftas och metaboliseras till urea. Dessutom har det spekulerats att tillskott av L-arginin kan öka plasmatillväxt-hormonkoncentrationer och kreatinsyntes; dock finns det få vetenskapliga bevis för att stödja sådana påståenden.

Den primära mekanismen genom vilken tillskott av L-arginin påstås öka muskelstyrka och kraftproduktion är genom att fungera som ett substrat för endogen syntes av NO. Därför är den ergogena potentialen av L-arginintillskott baserad på dess förmåga att öka L-arginin biotillgänglighet. Ändå är det tveksamt om L-arginintillskott effektivt kan öka plasma L-argininkoncentrationer för att stödja NO-syntes. Oralt intaget L-arginin kataboliseras av intestinalt arginas, ett enzym som hydrolyserar L-arginin till L-ornitin och urea. Den höga first-pass-metabolismen i levern begränsar förmågan hos L-arginin att nå systemisk cirkulation för att främja NO-syntes. Ändå verkar det som om tillskott av L-arginin positivt kan påverka kärlfunktionen eftersom det har visat sig vara effektivt för att sänka blodtrycket i både normotensiva och hypertensiva populationer, med en effektiv dos som är större än 4 g/dag.

Flera studier har undersökt effekten av tillskott av L-arginin på prestationsförmågan hos motståndsträning i en mängd olika populationer. Akut tillskott av L-arginin (6-8 g) misslyckades med att förbättra styrkeprestanda under isokinetiska benförlängningar hos rekreationstränade män. På liknande sätt har man misslyckades med att visa någon nytta under ett intermittent anaerobt test efter 3 dagars L-arginintillskott (3 g/dag) hos elitidrottare i judo.

Andra undersökningar har funnit att tillskott med L-arginin inte ökar till fler under motstånds-övningar Ytterligare en studie fann att en dos av akut 6 g av L-arginin inte ökade repetitioner utförda under tre uppsättningar av bänkpress och belastade knäböjningar med 70 procent respektive 80 procent vid en-repetitionsmax (1RM) för motionstränande män.

Endast en studie har undersökt de kroniska effekterna av L-arginin (12 g/dag) i samband med ett styrketräningsprogram. Även om denna studie visade fördelar på 1RM bänkpressstyrka och maximal Wingate anaerob kraft, fanns det ingen ergogen effekt på isokinetisk uthållighet, aerob kapacitet eller kroppssammansättning. Sammantaget har forskningen inte stött användningen av L-arginin som ett ergogent hjälpmedel för styrka och kraftprestanda. Högre doser av L-arginin har dessutom förknippats med gastrointestinala obehag, illamående och diarré för vissa individer. På grund av de begränsade stödjande data från L-arginintillskott om styrka och kraftprestanda, rekommenderas dess användning i allmänhet inte för närvarande.

Effekt av tillskott av L-citrullin på styrka

L-citrullin är en icke-essentiell och icke-proteogen aminosyra som exempelvis finns i vattenmelon och som fungerar som en endogen prekursor till L-arginin. Som en mellanprodukt i ureacykeln omvandlas L-citrullin till L-arginin av enzymerna arginino-succinatsyntas och argininosuccinatlyas för efterföljande användning av endotelceller inom kärlväggarna för att syntetisera NO via den NOS-beroende vägen. Liksom L-arginin har L-citrullin studerats brett för en mängd olika kliniska och ergogena effekter inklusive förbättrat viloblodtryck och kärlfunktion, kardiometabolisk hälsa och träningsprestanda.

Även om L-citrullin är en indirekt NO-prekursor eftersom det föregår L-arginin i NO-syntesvägen, har oralt intag av L-citrullin visat sig vara mer effektivt för att höja biotillgäng-ligheten av L-arginin för att stödja NO-produktion. Studier har visat att L-citrullin ökade plasmakoncentrationerna av L-arginin och NO-beroende signalering till en större omfattning än att direkt komplettera med L-arginin och är att föredra framför L-arginin för att öka L-arginins biotillgänglighet av flera skäl. L-arginin tolereras inte väl eller absorberas av tarmkanalen, hämmas av betydande katabolism i tarmen av arginas och utsätts för betydande first-pass metabolism som begränsar dess systemiska tillgänglighet.

Alternativt absorberas L-citrullin väl, har låg first-pass metabolism och kan till och med undertrycka arginasaktivitet som uppreglerar L-arginins biotillgänglighet. Dessutom har L-citrullin visat sig tolereras väl även vid höga doser med minimala rapporterade biverkningar. Som ett resultat av detta har L-citrullin fått uppmärksamhet som det bättre alternativet till L-arginin för att öka biotillgängligheten av L-arginin och är för närvarande bland de mest populära ingredienserna som finns i kommersiellt tillgängliga tillskott före träning med flera ingredienser som är utformade för att förbättra träningsprestanda.

L-citrullin tillhandahålls vanligtvis i form av citrullinmalat (CitMal) före styrketräning. CitMal ökar graden av oxidativ ATP-produktion och ökar hastigheten för återhämtning av fosfokreatin efter träning. Malat (äppelsyra) är en mellanprodukt i citronsyracykeln som har teoretiserats fungera synergistiskt med L-citrullin genom att mildra laktatproduktionen och öka hastigheten för ATP-produktion under träning; detta saknar dock experimentella bevis. Trots vissa blandade fynd har akut intag av L-citrullin eller CitMal visat sig förbättra styrka, kraft och muskeluthållighetsresultat under högintensiv motståndsövning i rekreationsaktiva och motståndstränade populationer.

I vila höjer L-citrullin plasma L-argininkoncentrationer på ett dosberoende sätt upp till 10-15 g, vilket har associerats med större NO-beroende signalering. Sammantaget har L-citrullintillskott konsekvent visat sig höja cirkulerande L-citrullin, L-arginin och markörer för NO-produktion vid vila och omgivande uthållighetsträning. Också en enstaka 8 g dos av CitMal signifikant ökade endotelberoende vasodilatation 60 minuter efter intag. Man kunde då visa förbättrat blodflöde och mindre muskelsvullnad. I en annan undersökning observerades dock ingen signifikant förstärkning av flödesmedierad dilatation av brachialisartären efter en akut 8 g dos av CitMal efter fem set med bänkpress vid 80 procent av 1RM. Flera studier visade liknande resultat och det saknas således klara bevis som stöder en ökning av av vasodilatation, blodflöde och muskelperfusion för närvarande.

Många undersökningar har visat att akut L-citrullin- eller CitMal-tillskott kan förbättra prestationsförmågan vid resistenssträning i motionsaktiva populationer såväl som hos elitidrottare. En akut 8 g dos av CitMal har visat sig förbättra maximal handgreppsstyrka såväl som toppeffekt under ett 30 s Wingate-test i ett urval kvinnliga Masters-tennisspelare. En annan studie visade att en akut 8 g dos av CitMal signifikant ökade arbetet utfört under en period av fem maximala isokinetiska benförlängningar, men gav ingen ergogen fördel under 50 repetitioner av maximala isokinetiska benförlängningar hos rekreationstränade kvinnor. De flesta andra studier som visar gynnsamma effekter har utvärderat effekten av CitMal-tillskott på muskeluthållighet under högintensiv styrketräning. Sammantaget tyder dessa undersökningar på att tillskott med 8 g CitMal 60 minuter före träning kan förbättra styrka och kraft och fördröja trötthet under motståndsövningar med hög volym. Det finns emellertid också flera studier som inte stött användningen av L-citrullin som ett ergogent hjälpmedel för styrka och kraftprestanda.

Slutsatser

Sammantaget är bevisen för effekten av L-citrullin/CitMal-tillskott på styrka och kraft-prestanda tvetydiga. Flera färska metaanalyser har bidragit till att belysa den rådande konsensus om kosttillskott. Baserat på nuvarande bevis erbjuder L-citrullin en betydande fördel avseende högintensiv styrka och kraftprestanda. Dessa metaanalyser redovisar dock att effektstorleken var liten (0,196-0,200). Tillskott av L-citrullin tycks också avsevärt minska RPE under träning och minska muskelömhet vid 24 och 48 timmar efter resistensträning men det förelåg ingen signifikant effekt på blodlaktatnivåerna. En minsta effektiv dos verkar vara 3 g L-citrullin; studier som administrerar högre doser är emellertid få och kräver ytterligare undersökning. Minimala biverkningar har rapporterats och akuta doser på upp till 15 g L-citrullin har tolererats väl.

Referens: Gonzalez AM, Townsend JR, Pinzone AG, Hoffman JR. Supplementation with nitric oxide precursors for strength performance: a review of the current literature. Nutrients 2023; 15: 660].