急性膳食硝酸盐补充剂可减弱咖啡因诱导的健康成年人动脉僵硬度增加：一项随机交叉试验

《Food and Function》：Acute dietary nitrate supplementation attenuates caffeine-induced increase in arterial stiffness in healthy adults: a randomized cross-over trialOpen Access

　　

目的：无机硝酸盐（NO₃^?）补充剂和咖啡因已被证明对心血管功能的多个方面具有相互矛盾的影响。本研究评估了NO₃^?补充剂是否能够减弱咖啡因诱导的心血管应激。方法：24名（17名男性；年龄：24（3）岁）健康受试者完成了一项随机、双盲、安慰剂对照的交叉设计试验，共四个试验组。受试者分别摄入富含NO₃^?（400 mg NO₃^?）和缺乏NO₃^?（92 mg NO₃^?）的甜菜根粉，并联合或不联合6 mg kg^?1咖啡因（BR-CAF和CAF组）及安慰剂（BR和PL组）。在补充前和补充后（2.5小时）测量肱动脉和中心血压（BP）以及动脉僵硬度指标。补充后通过血流介导的扩张（FMD）评估大血管内皮功能。结果：CAF组补充后的增强压（AP，mmHg）和增强指数（AIx，%）分别为+3（2）mmHg和10（9）%，高于PL组（+1（3）mmHg和+4（11）%）和BR组（+0（3）mmHg和+1（11）%；P < 0.001–0.007），而BR-CAF组（+1（3）mmHg和+3（10）%）与PL组或BR组之间无差异（P = 0.505–0.689）。与PL组相比，BR组或CAF组对肱动脉BP、中心BP和大血管内皮功能均无显著改变（P = 0.067–0.359）。BR组和BR-CAF组的血浆[亚硝酸盐]高于PL组和CAF组（P < 0.001）。各组间血浆[环磷酸鸟苷]无差异（P = 0.370）。结论：急性NO₃^?补充剂可抵消咖啡因诱导的动脉僵硬度指标升高。这些发现提高了研究人员对急性NO₃^?摄入在心血管应激下带来心血管健康益处的理解。

**论文解读：急性膳食硝酸盐补充对咖啡因诱导的动脉僵硬度升高的缓解作用**

**研究背景与问题**

咖啡因作为一种广泛摄入的兴奋剂，已知可通过抑制腺苷受体和增强交感神经活性，对心血管系统产生急性应激，表现为血压升高和动脉僵硬度增加。然而，膳食无机硝酸盐（NO₃^?）通过硝酸盐-亚硝酸盐-一氧化氮（NO₃^?–NO₂^?–NO）途径，补充体内一氧化氮（NO）合成，可能具有降压和改善血管功能的作用。由于咖啡因和NO₃^?对心血管功能的影响存在矛盾，且两者联合摄入的效果尚不明确，因此有必要研究NO₃^?补充是否能够缓解咖啡因诱导的心血管应激。此前研究多集中在单一因素，对两者交互作用的认识不足，尤其缺乏对动脉僵硬度、血压和内皮功能的综合评估。

**研究设计与方法**

该研究发表于《Food and Function》，采用随机、双盲、安慰剂对照交叉设计，于英国拉夫堡大学国家体育与运动医学中心进行。24名健康成人（17男，7女）在隔夜禁食后完成四次试验，分别摄入：富含NO₃^?甜菜根粉（含428 mg NO₃^?）加安慰剂胶囊（BR）、缺乏NO₃^?甜菜根粉（含92 mg NO₃^?）加咖啡因胶囊（6 mg kg^?1，CAF）、富含NO₃^?甜菜根粉加咖啡因胶囊（BR-CAF）、缺乏NO₃^?甜菜根粉加安慰剂胶囊（PL）。主要技术方法包括：应用平面张力计（SphygmoCor）进行脉搏波分析以评估中心血压和动脉僵硬度指标（增强压AP、增强指数AIx、校正心率后的AIx@75HR）；使用高分辨率超声（LOGIQ E9）结合血流介导的扩张（FMD）评估肱动脉内皮功能；通过臭氧化学发光法检测血浆NO₂^?浓度，用竞争性酶联免疫吸附法（ELISA）检测血浆cGMP浓度。样本来源为英国拉夫堡大学招募的健康志愿者，女性受试者统一在卵泡早期或避孕药非活性期进行测试。统计分析采用双因素线性混合模型和单因素线性混合模型，事后检验使用Holm-Bonferroni校正配对t检验，效应量以偏η²和Hedges’ g表示。

**研究结果**

**血浆[NO₃^?]、[NO₂^?]和[cGMP]：** BR组和BR-CAF组的血浆NO₃^?和NO₂^?浓度显著高于PL组和CAF组（P<0.001），而BR组与BR-CAF组之间无差异，CAF组与PL组之间无差异。四组间血浆cGMP浓度无统计学差异（P=0.370）。

**动脉僵硬度指标：** AP、AIx和AIx@75HR存在显著的时间×条件交互效应（P=0.009~0.020）。事后检验显示，CAF组的AP、AIx和AIx@75HR均显著高于PL组和BR组（P<0.05），而BR-CAF组与PL组及BR组之间均无显著差异（P>0.05）。这表明咖啡因单独摄入增加了动脉僵硬度，但与NO₃^?联合摄入后，这种增加被抵消。

**血压：** 肱动脉收缩压、舒张压、心率以及中心血压（主动脉收缩压、舒张压、平均动脉压、脉压）均未观察到时间×条件的交互效应（P>0.05），表明咖啡因和甜菜根粉单独或联合摄入均未对血压产生显著影响。

**大血管内皮功能：** 肱动脉基础直径、峰值直径、达峰时间、绝对FMD、相对FMD以及经剪切率校正的FMD（FMDSR）在各条件间均无显著差异（P>0.05），提示急性干预未改变内皮功能。

**结论与讨论**

本研究首次发现，急性摄入高剂量咖啡因（6 mg kg^?1）可显著增加健康成人的动脉僵硬度指标（AP和AIx），而同时摄入富含NO₃^?的甜菜根（428 mg NO₃^?）可完全抵消咖啡因的此效应，使动脉僵硬度恢复至安慰剂水平。但咖啡因和甜菜根粉均未影响肱动脉血压、中心血压或内皮功能，且甜菜根粉单独摄入也未改变动脉僵硬度。这些结果支持了“在心血管应激状态下，膳食NO₃^?补充的心血管保护作用更为显著”的假说。研究还发现，尽管甜菜根粉显著提高了血浆NO₂^?浓度，但cGMP浓度未改变，提示该效应的机制可能不依赖于cGMP途径，而与交感神经活性抑制或直接血管平滑肌作用有关。研究局限性在于急性高剂量咖啡因摄入不能代表日常习惯，且未评估氧化应激和炎症标志物。未来需在心血管疾病高危人群中进一步验证。

**研究结论：** 急性摄入6 mg kg^?1咖啡因相比安慰剂加重了动脉僵硬度，而当相同剂量咖啡因与提供428 mg NO₃^?的甜菜根粉联合摄入时，动脉僵硬度与安慰剂无差异。与安慰剂相比，咖啡因和甜菜根粉均未改变肱动脉血压、中心血压或FMD，且单独甜菜根粉也未改变动脉僵硬度。本研究表明，甜菜根粉摄入能有效减轻咖啡因诱导的心血管应激，部分支持了健康个体在血管应激增加时，甜菜根粉具有更强心脏保护作用的观点。