急性膳食硝酸盐补充对体力活动男性中选定等速运动表现变量的影响

《Nutrients》：Effects of Acute Dietary Nitrate Supplementation on Selected Isokinetic Performance Variables in Physically Active Men

　　

背景：膳食硝酸盐（nitrate）可能通过增加一氧化氮（NO）生物利用度来增强骨骼肌性能。尽管其在耐力运动中的益处已被充分记录，但其对等速（isokinetic）力量和功率表现的影响尚不明确。本研究探讨了急性硝酸盐摄入对体力活动男性中等速表现、神经肌肉活动和代谢反应的影响。方法：13名体力活动年轻男性（25.0 ± 5.2岁）参与了一项随机、双盲、安慰剂对照交叉研究。在独立的实验环节中，研究人员让受试者摄入含有800 mg硝酸盐的富硝酸盐甜菜根汁或低硝酸盐安慰剂。经过2小时吸收期后，受试者在角速度60°/s、180°/s和240°/s下进行等速膝关节伸展-屈曲测试。记录股内侧斜肌（vastus medialis oblique, VMO）和股外侧斜肌（vastus lateralis oblique, VLO）的表面肌电图（surface electromyography, sEMG），并在运动前后测量血乳酸（blood lactate）浓度。结果：与安慰剂相比，硝酸盐补充在60°/s和180°/s时显著改善了峰值扭矩（peak torque）、相对峰值功率（relative peak power）及选定的扭矩角度变量（p < 0.05）；相反，在240°/s疲劳方案中未观察到显著差异（p > 0.05）。肌电参数或运动后血乳酸浓度均无显著差异。同样，不同处理间的运动后血乳酸浓度相当（p > 0.05）。结论：急性膳食硝酸盐补充可能在低和中速收缩期间改善选定的等速运动表现变量，而在240°/s疲劳方案中未观察到显著效果。肌电参数或运动后血乳酸浓度未检测到变化。这些发现背后的生理机制仍有待确定。

**论文解读文章**

**研究背景与目的**
一氧化氮（NO）是调节血管张力、线粒体呼吸和骨骼肌收缩性的关键信号分子。传统上，NO通过一氧化氮合酶（NOS）氧化L-精氨酸内源性产生，但膳食硝酸盐（NO₃^-）可通过硝酸盐-亚硝酸盐-NO途径逐步还原为亚硝酸盐（NO₂^-）和NO，尤其在低氧、低pH（如剧烈运动中）条件下活性增强，从而增加骨骼肌中NO生物利用度。基于此，膳食硝酸盐补充作为潜在促能剂受到广泛关注。早期研究证实其可降低次最大运动氧耗、改善线粒体效率并提高耐力表现，但关于其对等速（isokinetic）力量和功率表现的影响尚不明确。现有证据存在矛盾：部分研究发现硝酸盐补充可增强高速度收缩的肌肉性能，另一些研究则未观察到显著效果。此外，神经肌肉激活模式（通过表面肌电图sEMG评估）和代谢反应（血乳酸浓度）在相关研究中也未充分探讨。因此，研究人员开展本研究，旨在检验急性摄入富硝酸盐补充剂与安慰剂相比，对等速腘绳肌和股四头肌表现、以及股内侧斜肌（VMO）和股外侧斜肌（VLO）神经肌肉活性的影响。

**研究方法概述**
本研究采用随机、双盲、安慰剂对照交叉设计。样本量基于前期研究中的血浆硝酸盐/亚硝酸盐（NOx）浓度数据，设定α=0.05、1-β=0.95，估算最少需10名受试者，最终纳入13名体力活动男性（年龄25.0±5.2岁，体质量82.2±11.1 kg，身高183±5 cm），来自波兰波兹南医科大学实验室。受试者随机接受以下两种干预：富硝酸盐饮料（含800 mg硝酸钠+5 mL浓缩甜菜根汁，稀释至约150 mL）或安慰剂饮料（5 mL相同浓缩甜菜根汁+水，不含硝酸钠，含约57 mg天然硝酸盐），两者外观、口味和体积匹配。摄入后静坐2小时吸收期，然后使用Biodex System 3等速测力仪进行膝关节同心伸展-屈曲测试，角速度分别为60°/s、180°/s和240°/s（60°/s和180°/s各3次最大重复，240°/s为30次重复疲劳方案）。测试顺序为180°/s、60°/s、240°/s以最小化疲劳干扰。同时，采用表面肌电图（sEMG，Telemyo 2400T G2，Noraxon）记录VMO和VLO的肌电信号，并于运动前和运动后3分钟采集指尖毛细血管血样分析血乳酸浓度（Biosen C-Line分析仪）。

**主要研究结果**
**3.1.1 峰值扭矩（Peak Torque）**
通过配对样本t检验比较，发现硝酸盐补充在60°/s（p<0.05）和180°/s（p<0.05）时显著提高峰值扭矩，而在240°/s疲劳方案中无显著差异（p>0.05）。效应量（Cohen's d）分别为中等至大。

**3.1.2 相对功率（Relative Power）**
相对峰值功率在60°/s时显著高于安慰剂（p<0.05），180°/s时边界性非显著（p>0.05），240°/s时无显著差异（p>0.05）。

**3.2.1 最大单次重复功（Maximum Repetition Work）**
硝酸盐补充后，60°/s（311±40.5 J vs. 294±38.3 J，p=0.005，d=0.94）和180°/s（231±32.0 J vs. 217±34.3 J，p=0.029，d=0.69）的最大重复功显著增加，240°/s无差异。

**3.2.2 0.18秒扭矩（Torque at 0.18 s）**
在180°/s时，硝酸盐条件下0.18秒时扭矩显著高于安慰剂（189±31.5 Nm vs. 177±34.4 Nm，p=0.042，d=0.63），60°/s和240°/s无显著差异。

**3.2.3 30°扭矩（Torque at 30°）**
在60°/s（176±20.2 Nm vs. 162±22.9 Nm，p=0.029，d=0.69）和180°/s（138±21.5 Nm vs. 125±22.6 Nm，p=0.027，d=0.70）时，硝酸盐补充显著提高了30°膝关节伸展时的扭矩，240°/s无差异。

**3.3 肌电活动（Electromyographic Activity）**
VMO和VLO的归一化肌电幅度和频率参数（平均幅度、最大幅度、中位频率、平均频率）在硝酸盐与安慰剂条件下均无显著差异（p>0.05），提示硝酸盐补充未改变最大自主收缩（MVC）前后的肌电变化。

**3.4 血乳酸浓度（Blood Lactate Concentration）**
重复测量方差分析显示，时间主效应显著（F_(1,12)=93.66，p=0.001，η²=0.775），表明运动后血乳酸浓度显著升高；但补充条件主效应（F_(1,12)=0.08，p=0.780）及时间×补充交互作用（F_(1,12)=0.04，p=0.853）均不显著，说明硝酸盐补充未影响血乳酸水平。

**讨论与结论**
讨论部分指出，急性膳食硝酸盐补充在低中速收缩（60°/s和180°/s）时改善了选定的等速表现变量（峰值扭矩、相对功率、扭矩角度变量），这与硝酸盐增加NO生物利用度、可能通过调节肌浆网钙离子（Ca²⁺）处理和兴奋-收缩耦联增强肌肉收缩力的假设一致。然而，在240°/s疲劳方案中未观察到显著效果，可能由于该方案采用30次重复疲劳协议，无法区分收缩速度与疲劳的单独影响；此外，高速度时力量生成时间缩短、细胞内稳态紊乱等因素可能掩盖了促能效应。肌电参数无显著变化，提示改善可能源于外周机制而非神经驱动改变。血乳酸浓度无差异，与部分研究（如Eroglu等发现硝酸盐补充后Wingate测试血乳酸升高）不一致，可能归因于运动模式、持续时间和代谢需求差异。

研究结论（翻译自原文5. Conclusions部分）：总之，当前研究结果表明，急性膳食硝酸盐补充可能在60°/s和180°/s方案中改善选定的等速运动表现变量，包括峰值扭矩和部分功率相关变量。在240°/s条件下未观察到显著效果。由于240°/s条件包含疲劳导向方案，本研究无法确定无效效应是归因于收缩速度、疲劳还是两者共同作用。鉴于样本量相对较小、多个次要结局的探索性分析以及缺乏对硝酸盐/亚硝酸盐生物利用度的直接验证，这些发现应视为初步结果。需要开展更大队列、直接评估生理机制且包含男女受试者的进一步研究，以确认和扩展这些发现，并确定急性膳食硝酸盐摄入促能反应中潜在的性别差异。