Оксид азота: полное руководство
Наши кровеносные сосуды — это маленькие каналы, которые переносят кислород и питательные вещества к мышцам и выводят отходы. Если бы вы могли каким-то образом открыть шлюзы, через них могло бы пройти больше крови, и больше топлива было бы доставлено вашим мышцам, в то время как больше мусора вымывалось.
Эта теория и лежит в основе добавок оксида азота (NO). Они расширяют кровеносные сосуды, чтобы обеспечить больший кровоток и улучшить питание работающих мышц, тем самым способствуя работоспособности, восстановлению и общему улучшению здоровья.
Что такое оксид азота?
NO (иногда обозначаемый как NO2) — это встречающееся в природе соединение, которое действует как сосудорасширяющее средство. То есть он расслабляет кровеносные сосуды, заставляя их расширяться и обеспечивать больший кровоток.
Организм сам вырабатывает оксид азота, чтобы сохранить здоровье кровеносных сосудов. Уровень NO поддерживается различными питательными веществами в продуктах, которые мы едим.
Добавки оксида азота были популярной категорией спортивного питания почти 20 лет. Однако технически они содержат не оксид азота, а соединения, которые способствуют выработке оксида азота в организме.
NO образуется из аминокислоты L-аргинина. Когда L-аргинин превращается в оксид азота, в качестве побочного продукта образуется аминокислота L-цитруллин. Затем организм может повторно использовать L-цитруллин, чтобы снова создать L-аргинин и обеспечить больше NO, поэтому добавление обоих аминокислот может помочь поддерживать уровень NO в организме.
Между прочим, цитруллин малат — другая форма цитруллина — имеет тот же эффект, что и L-цитруллин, поэтому оба соединения содержатся в добавках NO.
Преимущества оксида азота
Расширяя кровеносные сосуды и увеличивая кровоток, оксид азота помогает получить больше питания и кислорода в мышцы, ускоряя удаление метаболических отходов. Было доказано, что добавки, поддерживающие уровень оксида азота в организме, имеют следующие преимущества.
1. Увеличивают работоспособность
Исследование, опубликованное в Журнале прикладной физиологии, показало, что бегуны, которые принимали добавки с L-аргинином, увеличивали время до изнеможения во время упражнений более чем на две минуты. В 2017 году Европейский журнал клинического питания сообщил, что футболисты, принимающие L-аргинин, значительно улучшили свои аэробные показатели по сравнению с плацебо.
Исследование, опубликованное в European Journal of Nutrition, пришло к выводу, что цитруллин малат улучшил показатели силовых тренировок у женщин: объем жима ногами у испытуемых увеличился на 12 повторений за одну тренировку.
2. Ускоряют восстановление
Расширенные кровеносные сосуды позволяют кровотоку уносить побочные продукты метаболизма, которые быстрее вызывают послетренировочную мышечную болезненность. Вероятно, поэтому исследователи обнаружили, что 41 атлет-мужчина, принимавшие цитруллин малат перед тренировкой, болели на 40% меньше через 24 и 48 часов после тренировки.
3. Повышают эффективность тренировок
При нагрузке L-аргинин и L-цитруллин помогают облегчить тяжелые тренировки, поэтому вы сможете выполнять их с максимальной интенсивностью и энтузиазмом.
Исследование 2019 года показало, что комбинация обоих ингредиентов помогла значительно повысить мощность футболистов, выступающих на велоэргометре. Несмотря на то, что они приложили больше усилий, испытуемые сказали, что после этого они не чувствовали сильную болезненность в ногах и что крутить педали стало легче.
Аналогичные результаты были получены в исследовании 2016 года. L-цитруллин не только помог улучшить результаты при езде на велосипеде, но и по сообщениям велосипедистов, они чувствовали себя значительно менее утомляемленными после тренировки.
4. Поддерживают здоровое кровяное давление
Разумеется, расширенные кровеносные сосуды могут привести к снижению артериального давления, и именно это показал метаанализ 15 различных исследований L-цитруллина 2018 года. Прием добавки в течение шести или более недель значительно способствовал снижению артериального давления — как систолического, так и диастолического.
Британский журнал спортивной медицины сообщил о сопоставимых результатах для L-аргинина. Велосипедисты-мужчины, которые ежедневно принимали добавки, улучшили свои показатели, снизив потребление кислорода мышцами, и показали снижение кровяного давления.
5. Помогают нарастить мышцы
Глутатион — это соединение, которое поддерживает здоровье клеток. Он доступен как отдельная добавка, но считается, что потребление сывороточного протеина повышает уровень глутатиона в организме. Ученые считают, что глутатион может помочь замедлить расщепление NO в организме.
В исследовании 2018 года изучалось влияние сочетания глутатиона с L-цитруллином. Две группы испытуемых тренировались с отягощениями, и через четыре недели прирост мышц был значительно больше в группе глутатион плюс L-цитруллин, чем в группе плацебо.
Кроме того, исследование 2016 года показало, что цитруллин малат помог повысить взрывную силу и силу хвата у теннисисток.
Когда следует принимать добавку с оксидом азота?
В отличие от кофеина или сывороточного протеина, исследования не показывают оптимального времени для приема L-аргинина или цитруллина. Однако в большинстве исследований, которые показывают, что эти соединения улучшают производительность во время теста с физической нагрузкой, испытуемые принимали свою дозу в течение часа в ходе теста.
«На мой взгляд, прием любых добавок, которые предназначены для увеличения уровня оксида азота, следует принимать до тренировки, — говорит Шеннон Эрхардт, доктор медицинских наук, CSSD, диетолог EXOS Performance, — поскольку большинство ингредиентов, содержащихся в этих типах продуктов (например, аргинин и цитруллин) имеют короткий период полураспада, при котором эффекты могут больше не играть роли. Период полураспада аргинина составляет от полутора до двух часов, а у цитруллина — около часа».
Поэтому, если вы хотите, чтобы они работали с максимальным эффектом, вам лучше потренироваться вскоре после их приема. Причем то, что вы принимаете наряду вместе с оксидом азота, может в большей степени повлиять на его эффективность.
Два недавних исследования в Planta Medica показывают, что порошок плодов манго может помочь улучшить кровообращение, поэтому его может быть полезно принимать вместе с L-аргинином и цитруллином. Как упоминалось выше, глутатион тоже может помочь.
Какие продукты содержат оксид азота?
Нитраты — это соединения, которые содержатся во многих овощах, и они могут превращаться в оксид азота в организме. Это одна из причин, по которой употребление овощей связано со здоровым кровяным давлением: нитраты накапливают оксид азота в вашей системе, который расслабляет кровеносные сосуды и способствует здоровому кровотоку.
Многие исследования показали, что нитраты из свеклы могут положительно влиять на физическую работоспособность. Они также содержатся в рукколе, сельдерее и шпинате.
Однако оксид азота нестабилен и в результате быстро разрушается в кровотоке. Чтобы поддерживать его уровень на достаточно высоком уровне, необходимо часто пополнять или снижать скорость его распада, и именно поэтому так важны добавки.
Продукты, богатые антиоксидантами, например, те, которые являются хорошими источниками витамина С, помогают нейтрализовать свободные радикалы, уменьшающие оксид азота. По этой причине цитрусовые, такие как апельсины, являются хорошим выбором для поддержания высокого уровня оксида азота.
Мясо животных травяного откорма и дикие морепродукты содержат составной кофермент Q10 (CoQ10), который помогает поддерживать здоровье клеток. Считается, что CoQ10 поддерживает уровень оксида азота. Мясные субпродукты, такие как печень, особенно богаты CoQ10.
Поскольку L-аргинин является аминокислотой, его можно найти в большинстве белковых продуктов, но грецкие орехи являются особенно хорошим источником. L-цитруллин содержится в мясе, бобовых и арбузе.
Заключение
Оксид азота (NO) — это природное соединение, которое действует как сосудорасширяющее средство. То есть он расслабляет кровеносные сосуды, заставляя их расширяться и обеспечивать больший кровоток. Спортивные добавки с оксидом азота технически не содержат сам оксид азота, а только соединения, помогающие вырабатывать NO: L-аргинин и L-цитруллин.
Преимущества добавок, поддерживающих уровень оксида азота:
- увеличение работоспособности,
- ускорение восстановления,
- повышение эффективности тренировок,
- поддержка здорового кровяного давления,
- стимуляция роста мышц.
По мнению экспертов, для большего эффекта добавки, увеличивающие NO, следует принимать непосредственно перед тренировкой.
Кроме добавок, накапливать оксид азота в организме могут овощи, особенно свекла, руккола, сельдерей, шпинат. Поддерживать уровень NO помогают цитрусовые, белковые продукты.
Источник
Азот для организма витамины
В свободном состоянии монооксид азота (NO) – это бесцветный газ без запаха, обладающий высокой реакционной способностью. Его молекулярная масса составляет 30,01 г/моль, растворимость в воде – 74 см3/дм3, показатель преломления – 1,0002697, температура плавления – 163,6 °С, температура кипения – 151,7 °С [5].
Основным природным источником NO являются электрические разряды молний в грозу. При сгорании топлива примерно 90% оксидов азота превращается в NO, а оставшиеся 10% – в диоксид азота [20]. В ходе химических реакций значительная часть монооксида азота превращается в N2O. Это бесцветный газ со сладковатым вкусом, большие количества которого приводят к притуплению болевой чувствительности и потере сознания, благодаря чему в смеси с кислородом (80% N2О+20% О2) он иногда применяется для наркоза.
Обнаружено, что оксид азота вырабатывается различными клетками организма – эндотелиоцитами, эпителиоцитами, мезангиоцитами, миоцитами, лимфоцитами, нейтрофилами, тромбоцитами, макрофагами, моноцитами, фибробластами, нейронами, гепатоцитами, тучными клетками – и контролирует в них многие функции и биохимические процессы [21; 22]. Одно из наиболее удивительных открытий последнего десятилетия – установление роли NO как внутриклеточного мессенджера .
Профессор доктор биологических наук А.Ф. Ванин в 1965 году обнаружил в биологических объектах с помощью электронного парамагнитного резонанса радикалы неизвестной природы, показав их гипотензивное действие. В 1985 г. он получил данные, что открытые радикалы имеют отношение к окиси азота [16].
В 1980 году фармаколог из Университета штата Нью-Йорк Р. Фарчготт в эксперименте показал, что ацетилхолин расширяет кровеносные сосуды в тех случаях, когда стенка сосудов не повреждена. Р. Фарчготт пришел к выводу, что неповрежденные эндотелиальные клетки продуцируют сигнал, расслабляющий гладкую мускулатуру сосудов. Этот сигнал молекулы был назван EDRF (эндотелиум-получательно-распределяющий фактор).
Независимо от Р. Фарчготта в поисках неизвестной сигнальной молекулы принимал участие доктор Л. Игнарро из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. В 1986 году Л. Игнарро заключил, что EDRF идентичен окиси азота.
В 1977 году врач-фармаколог Ф. Мюрад из Медицинской школы Техасского университета в Хьюстоне установил, что нитроглицерин и другие родственные сосудорасширяющие вещества освобождают окись азота, которая расширяет гладкую мускулатуру клеток.
В июле 1986 года Р. Фарчготт и Л. Игнарро получили аналогичные данные. Это вызвало лавину исследований в различных лабораториях во всем мире. 10 декабря 1998 г. в Стокгольме (Швеция) трем ученым из США: Р. Ферчготту, Л. Игнарро и Ф. Мюраду, была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине за открытие роли оксида азота как сигнальной молекулы в сердечно-сосудистой системе [12].
Синтез монооксида азота в организме
Образование монооксида азота происходит в результате окисления атомом кислорода L-аргинина в присутствии специфического фермента NO-синтазы [1] .
2L-аргинин + 3НАДФН + 4O2 + 3H+ → 2L-цитруллин + 2NO + 3НАДФ+ + 4H2O
В зависимости от структуры и локализации различают следующие изоформы NO-синтаз (NOS): эндотелиальные (eNOS), нейрональные (nNOS) и макрофагальные (mNOS). Активность nNOS имеет максимальное значение около 300 нмоль/мг/мин, mNOS – до 1000 нмоль/мг/мин, eNOS – около 15 нмоль/мг/мин. Молекула nNOS (161 kDa) состоит из 1434 аминокислотных остатков, mNOS (131 kDa) – 1153, eNOS (133 kDa) –1203. nNOS и mNOS содержатся, главным образом, в цитоплазме клетки, eNOS связана с клеточными мембранами [9; 22; 23]. В активный центр NOS входит железопорфириновый комплекс, содержащий цистеин или метионин. В синтез монооксида азота посредством NO-синтаз включаются шесть кофакторов: никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ-Н), флавинадениндинуклеотид (ФАД), флавинмононуклеотид (ФМН), тетрагидробиоптерин, гем и кальмодулин.
Изоформы NOS отличаются по механизму действия и биологическому значению для организма. Поэтому их подразделяют на конститутивную (cNOS) и индуцибельную (iNOS). Нейрональная NOS является только конститутивной, mNOS –индуцибельной формой, eNOS в 80% является конститутивной и в 20% – индуцибельной ферментативной формой (табл. 1).
Активность cNOS зависит от концентрации Са2+ и кальмодулина. Механизм действия eNOS и nNOS имеет сходный характер. Под влиянием вазодилятаторных агентов (ацетилхолина, аденозина, 5-оксиптриптамина, глутамата, брадикинина, гистамина и других) в цитозоле эндотелиальных клеток возрастает уровень Са2+, который соединяется с кальмодулином. Комплекс Ca-кальмодулин выступает как кофактор, активирующий NOS. Под влиянием ингредиентной NOS образуются малые количества NO, который осуществляет местную регуляцию. Он диффундирует к прилегающим гладким мышцам, вызывая последовательную активацию гуанилатциклазы, протеинкиназы G, протеинфосфатазы. В результате дефосфорилируется одна из субъединиц К+ мембранного канала, приводя к усилению калиевой проводимости через плазматическую мембрану миоцитов. Вследствие конформационных изменений, вызванных гиперполяризацией мембраны, снижается проницаемость кальциевых каналов и падает уровень свободного Са2 + в клетках. Это вызывает расслабление миофибрилл и является причиной снижения тонуса кровеносных сосудов [ 13; 22; 24; 26; 32].
Сравнительная характеристика NOS [1]
Нейроны, эпителиоциты, эндотелиоциты, миоциты скелетных мышц и сосудов, нейтрофилы, тромбоциты, f3-клетки поджелудочной железы
Макрофаги, нейтрофилы, эпителиоциты, кардиомиоциты, глиальные клетки, миоциты сосудов, эндотелиоциты, нейроны
Эндотелиоциты, кардиомиоциты, тромбоциты, нейроны
Основные регуляторные механизмы
Цитоплазма, эндоплазматический ретикулум, сарколемма
Фагосомы, пероксисомы, мембрана, ядро клетки, митохондрии
Аппарат Гольджи, мембрана клетки в области маленьких инвагинаций, которые содержат трансмембранный кавеолин, ядро клетки, митохондрии
Активация сNOS наблюдается при гипоксических состояниях организма, при вазоконстрикции сосудов, под влиянием фактора активации тромбоцитов (ФАТ) через ФАТ-рецепторы на клетках эндотелия [2; 6; 12]. Монооксид азота, продуцируемый под влиянием nNOS и eNOS, при некоторых формах патологии, наряду с регуляторным, оказывает и протективное действие [10; 11; 21].
iNOS появляется в клетках (макрофагах, нейтрофилах, кератиноцитах, фибробластах, хондроцитах, остеокластах) только после индукции их бактериальными эндотоксинами и некоторыми медиаторами воспаления (гамма-интерфероном, ИЛ-1, ИЛ-2, фактором некроза опухоли), активными формами кислорода, а также гормонами, которые воздействуют на синтез циклического аденозинмонофосфата (адреналин, глюкагон). iNOS участвует в реакциях неспецифического иммунитета [12; 15; 18; 20-23; 26].
Физиологическая роль и механизмы действия NO
Все многообразие физиологических эффектов NO можно разделить на 3 типа:
• повреждающее действие [17; 19].
Центральная и периферическая нервная система. Наиболее хорошо изучена роль NO в нервной системе, где окись азота активирует процесс выброса нейромедиаторов из нервных окончаний во время синаптической передачи. Более того, молекула NO сама может играть роль нейромедиатора [4; 12; 20; 21; 22; 26].
nNOS регулирует рост и дифференцировку клеток ЦНС и, предположительно, их восстановление после локальных ишемических повреждений головного мозга [11; 12; 17]. В ишемизированном участке мозга глутаматергические нейроны вместо физиологической порции нейротрансмиттера выделяют поток глутамата, который обрушивается на NO-синтезирующие нейроны, – происходит так называемый глутаматный каскад. В результате повышается поступление Ca2+ в клетку и, как следствие, возрастает синтез и выделение из нейрона NO [23]. Ингибиторы синтеза оксида азота (нитроаргинин, гемоглобин) защищают нейроны, снижая их гибель на 73% [4; 7; 26].
NO участвует в процессах долговременной синаптической потенциации, связанной с образованием памяти. Таким образом, в мыслительной деятельности окись азота является и непосредственным участником, и косвенным регулятором [11; 15; 23].
Сердечно-сосудистая система. NO поддерживает вазодилатацию, регулирует кровоток и контролирует базальное артериальное давление [7; 12; 16]. Окисленные липопротеины низкой плотности (ЛПНП) подавляют синтез оксида азота в тромбоцитах, стимулируют их агрегацию, образование тромбоксана А2 и серотонина, способствуя дисфункции эндотелия и нарушению структуры сосудов, ведущих к развитию атеросклероза [11; 12].
В случае инфаркта миокарда оксид азота стимулирует ангиогенез [12]. NO способствует синтезу эндотелиального фактора роста, тормозит пролиферацию и миграцию гладкомышечных клеток [11], гипертрофию сосудов [1], подавляет синтез внеклеточного матрикса, поддерживая всем этим нормальную структуру сосудистой стенки.
Пищеварительный и урогенитальный тракты, дыхательная система. Оксид азота участвует в обеспечении моторной функции желудочно-кишечного тракта, при этом некоторые заболевания ( болезнь Гиршспрунга , ахалазия кардии , хроническая псевдообструкция кишечника ) обусловлены снижением числа внутрикишечных нейронов, вырабатывающих NO [12]. NO регулирует поступление желчи в кишечник и является одним из важных факторов защиты слизистой желудка путем воздействия на её кровоснабжение.
NO, вырабатываемый в гепатоцитах, защищает эти клетки от действия ряда токсичных веществ, включая этанол и парацетамол . Эндогенный оксид азота подавляет синтез белка в печени, ингибирует ряд ферментов энергетического обмена, в том числе митохондриальную аконитазу , НАДН-дегидро-геназу и сукцинатдегидрогеназу (комплексы I и II дыхательной цепи). При поражении гепатотоксичными окислителями NO может действовать как антиоксидант , сохраняя клеточные запасы восстановленного глутатиона . Оксид азота замедляет распад глюкозы , ингибируя глицеральдегидфосфатдегидрогеназу . Таким образом, защитное действие NO может быть обусловлено замедлением обменных процессов и сохранением запасов энергии в печени.
В различных отделах почки представлены все три изоформы NOS. Оксид азота активно участвует в её физиологических процессах: регулирует почечную гемодинамику, гломерулярную фильтрацию, ингибирует транспорт Na+ и увеличивает его экскрецию.
NO играет важную роль в регуляции функций легких и в патофизиологии заболеваний системы дыхания. Активные радикалы азота увеличивают продукцию муцина и эпителиальной слизи, ускоряют движения ресничек реснитчатого эпителия, индуцируют активность апикальных анионных и базолатеральных калиевых каналов эпителиоцитов, способствуя механической элиминации инфекционных агентов.
При цилиарной дискинезии, муковисцидозе, дефиците α1-антитрипсина, легочной артериальной гипертензии наблюдается снижение содержания NO в выдыхаемом воздухе [1].
Иммунонейроэндокринная система. Установлена важная роль оксида азота в регуляции иммунонейроэндокринной системы [8; 9; 15]. Запуск стресс-реакции происходит за счет активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой и симпатоадреналовой систем [27]. Торможение активности nNOS способствует увеличению концентрации вазопрессина и окситоцина [29]. NO ингибирует активацию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, вызываемую вазопрессином, обладая стресслимитирующим действием [9; 13; 15; 29].
Аксоны NO-ергических нейронов надпочечников контактируют с хромаффинными клетками, продуцирующими катехоламины. Выделение оксида азота происходит одновременно с норадреналином. В небольших концентрациях NO угнетает высвобождение катехоламинов из надпочечников и симпатических нервных окончаний, приводя к ограничению стресс-реакции [28].
Оксид азота выполняет функцию медиатора воспаления. Каждая фаза асептического воспаления ассоциирована с определенными изоформами NOS. На ранней фазе воспалительной реакции под действием медиаторов (гистамина, брадикинина, простагландинов и лейкотриенов) [30] происходит стимуляция продукции оксида азота с помощью nNOS. Параллельно усиливается активность еNOS. В клетках сосудистого эндотелия NO активирует растворимую гуанилатциклазу, что приводит к усиленному образованию цГМФ, который вызывает релаксацию гладкомышечных клеток сосудов, увеличивая сосудистую проницаемость [17]. сNOS и iNOS имеют отношение к продукции оксида азота в ранней фазе воспаления.
В развитие поздней фазы воспаления вносит вклад только оксид азота, продуцируемый с помощью iNOS, локализованной в лейкоцитах. На этой стадии воспалительного процесса NO стимулирует синтез и высвобождение провоспалительных цитокинов – ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-3, ИЛ-6, лейкотриенов, хемокинов, которые, в свою очередь, стимулируют миграцию лейкоцитов в очаг воспаления. NOS контролирует биосинтез ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-11 и ИЛ-13, которые относятся к противовоспалительным цитокинам [17; 30].
Действие высоких и низких концентраций оксида азота
Действие оксида азота опосредовано его концентрацией (рисунок). Малые физиологические концентрации NO (
Источник