Оксидов азота

Характеристика физических и химических свойств

Оксиды азота

Лекция 8. Оксиды азота, азотная кислота и их воздействие на человека и окружающую среду

Типовые бухгалтерские проводки по отражению выбытия НМА при уступке исключительных прав пользования

Содержание операции	Сумма, руб.	Корреспонденция счетов
Дебет	Кредит
1.Отражена выручка от отчуждения исключительных прав пользования НМА – 118 000руб., в т.ч. НДС – 18 000руб.	118 000	62«Расчёты с поку-пателями и заказчи-ками»	91 «Прочие до-ходы и расхо-ды» субсчёт 1 «Прочие дохо-ды»
2.начислен НДС,подлежащий перечислению в бюджет	18 000	91«Прочие доходы и расходы» субсчёт 1«Прочие доходы»	68.«Расчёты по налогам и сбо-рам»
3.Списананачисленная амортизация, относящаяся к выбывшему НМА	70 000	05«Амортизация НМА»	04 «НМА»
4.Списанаостаточная стоимость выбывшего НМА	10 000		04 «НМА»
5.С расчётного счётауплачены денежные средства за регистрацию отчуждения исключительных прав пользования объектом интеллек-туальной собственности	1 000	91«Прочие доходы и расходы» субсчёт 2«Прочие расходы»	51«Расчётный счёт»
6.Списан финансовый результат от выбытия НМА (прибыль)	89 000	91«Прочие доходы и расходы» субсчёт 9«Сальдо прочих доходов и расхо-дов»	99«Прибыли и убытки»
7. На расчётный счёт поступили денежные средства в оплату выбывшего объекта НМА	118 000	51«Расчётный счёт»	62«Расчёты с покупателями и заказчиками»

Оксиды азота - неорганические бинарные соединения азота с кислородом. Это группа ядовитых газов, образующихся при высоких температурах (более 1300°С) и высокой компрессии.

Оксиды азота представляют собой атомы азота и один или несколько атомов кислорода в соответствии с рисунком.

Оксид азота, N 2 O.

Оксид азота, NO.

Оксид азота, N 2 O 3 .

Оксид азота, NO 2 .

Оксид азота,(NO 2) 2 или N 2 O 4 .

Азотный ангидрид, N 2 O 5 .

Рисунок. Атомы различных окислов азота.

Содержание азота в воздухе не меняется до тех пор, пока температура не достигнет 1370°С при высоком давлении. При этих условиях азот начинает реагировать с кислородом и образуется оксид азота (NO). В двигателе автомобиля эти условия наступают при полном открытии дроссельной заслонки, ускорении и движении с максимальной скоростью. Под воздействием солнечного света оксид азота разлагается на двуокись азота (NO2), озон (О3) и взаимодействуя с парами воды образует нитрат ион (NO 3 -).

Для азота характерны устойчивые оксиды с четным числом электронов NO и NO 2 . Оба оксида – эндотермические соединения со стандартными теплотами образования DH o 298 соответственно 90,4 и 33,9 кДж/моль.В обычных условиях оксид азота (II) NO – бесцветный газ (t пл = минус 163,7 о C, t кип = минус 151,7 о C) с легким приятным запахом и сладким вкусом. В лаборатории его получают действием разбавленной HNO 3 на медь:

8HNO 3 + 3Cu = 2NO + 4H 2 O + 3Cu(NO 3) 2 .

Установка для получения оксида азота(II) состоит из штативов, пробирки, пробки с газоотводной трубкой, кристаллизатора, цилиндра и спиртовки. В пробирку помещают немного медных стружек и заливают разбавленную азотную кислоту. Пробирку закрывают пробкой с газоотводной трубкой и укрепляют в штативе. Конец газоотводной трубки опускают в кристаллизатор с водой и далее в цилиндр, как показано на рис. При нагревании начинает выделяться бесцветный газ – оксид азота(II).

В промышленности – окислением NH 3 на платиновом катализаторе, в технике – продуванием воздуха через пламя электрической дуги. В отличие от всех остальных оксидов азота NO образуются также прямым взаимодействием простых веществ на поверхности электрического разряда:

N 2 + O 2 → 2NO.

Вследствие повышенной кратности связи молекула NO достаточно устойчива, и ее распад становится заметным лишь при t = 500 о C. Оксид азота (II) – химически активное соединение легко восстанавливается (при действии SО 2 , Cr 2+) в растворах до NH 2 OH и H 3 N, с водородом образуют гремучую смесь. Легко окисляется кислородом, галогенами, Cr 2 O 3 , HMnO 7 и др. При окислении галогенами NO образует оксогалид азота (III) NOHal.

При взаимодействии с наиболее активными металлами в жидком аммиаке NO сам выступает как окислитель.

Диоксид азота (NO 2)

Диоксид азота (IV) – красно-бурый газ, имеющий характерный запах, токсичен и состоящий из собственно двуокиси азота и ее бесцветного полимера – четырех окиси азота (N 2 O 4) – азотноватого ангидрида. Двуокись азота при понижении температуры легко сгущается в красно-бурую жидкость, кипящую при t кип. = 21,4 о C и затвердевающую в бесцветные кристаллы при t пл = минус 11,2 о C. Растворяется в воде с образованием азотистой и азотной кислот.

Молекулы NO 2 даже в парах частично димеризованы. Энергия ионизации у NO 2 равна 9,78 эВ (может терять электроны) и сродство к электрону 1,62 эВ (может приобретать электроны).

Диоксид азота химически активен. В его атмосфере горят уголь, сера, фосфор. В лаборатории NO 2 получают взаимодействием меди с концентрированной азотной кислотой, воздействием серной кислоты на нитриты калия или натрия.

Диоксид азота применяют как нитрующий агент, в частности, для получения безводных нитратов.

На фотографии представлены парогазовые смеси с количеством NO 2: 80, 60, 40, 20 мг.

Для Восточной Азии предрекают повышения уровня двуокиси азота

Оксид азота III (N 2 O 3)

Темно-синяя жидкость, затвердевающая при t = минус 103 о C в голубые кристаллы. Его получают охлаждением смеси NO 2 и NO. Согласно данным, полученным с помощью инфракрасной спектрометрии полагают, что кристаллы N 2 O 3 состоят из стабильной модификации ONNO 2 и нестабильной ONONO.

Оксид азота (III) – ангидрид азотной кислоты, легко поглощается щелочами, образуя нитриты.

При взаимодействии оксида азота (III) с концентрированными кислотами можно получить солеподобные вещества t пл = 200 о C Hal 4 , 2 SeO 4 .

Закись азота (N 2 O)

Закись азота, он же «веселящий газ», средство для ингаляционного наркоза (Nitrogenium oxydulatum) – бесцветный газ, тяжелее воздуха (удельный вес 1,527) с легким характерным запахом и сладковатый на вкус, растворим в воде (1:2), t кип = минус 89 0 С, t замерз = минус 102 0 С. При t = 0 и давлении 30 атмосфер сгущается в бесцветную жидкость. Не воспламеняется, но при высоких температурах поддерживает горение. Смеси закиси азота с диэтиловым эфиром, пропаном, и хлорэтилом, также как и смеси с кислородом, в определенных концентрациях взрывоопасны.

Рис. Баллон для закиси азота 10л ГОСТ 949-73

Получают N 2 O разложением аммиачной селитры:

Установка для получения оксида азота(I) состоит из штативов, пробирки, пробки с газоотводной трубкой, кристаллизатора, цилиндра и спиртовки, как показано на рис. 1. В сухую пробирку помещают нитрат аммония, закрывают пробкой с газоотводной трубкой и осторожно нагревают. Газ собирают в цилиндр, наполненный водой.

Пятиокись азота (N 2 O 5)

Пятиокись азота (азотный ангидрид) –бесцветное летучее кристаллическое вещество, возгоняющееся при 32,4С при атмосферном давлении (температура возгорания 32 о C), образованное ионами NO 2 - и NO 3 - .

Это белое вещество (кристаллы) имеет плотность 1,63, а при t = 30 о C плавится в желтую, слегка разлагающуюся жидкость, разложение усиливается при нагревании и при действии света, t кип = 50 о C. С водой образует сильную, довольно устойчивую кислоту (азотную), со щелочами – соли этой кислоты, нитраты. В опытах на животных N2O5 токсичнее NO2 и в три раза ядовитее О3. При совместном действии N2O5 и О3 (наиболее возможный в, производственных условиях вариант) токсичность их складывается.

Азотный ангидрид получают осторожным обезвоживанием HNO 3 (например, с помощью P 2 O 5) или окислением NO 2 озоном. В обычных условиях N 2 O 5 постепенно разлагается на NO 2 и O 2, при нагревании взрывается.

При нагревании азосоединения непосредственно соединяются со многими металлами, образуя нитриды металлов, например: Li 3 N, Mg 3 N 2 , AlN и др. Многие из них разлагаются водой с образованием аммиака.

Тетраоксид азота (N 2 O 4)

Тетраоксид азота в паре с алкилгидразинами образует самовоспламеняющуюся ракетную топливную пару с периодом задержки около 0,003 с. При обычных условиях тетраоксид азота находится в равновесии с диоксидом азота:

N 2 O 4 ↔2NO 2 +∆H.

Состав смеси зависит от температуры и давления. С увеличением температуры равновесие смещается в сторону диоксида азота – окислитель окрашивается в бурый цвет. При увеличении давления при постоянной температуре степень диссоциации N 2 O 4 уменьшается. N 2 O 4 практически полностью диссоциирован при 140 0 С. Далее в, соответствии с таблицей, показаны физико-химические свойства отетраксида азота.

Таблица - Физико – химические свойства тетраоксида азота.

Тетраоксид азота и вода имеют ограниченную взаимную растворимость. Так, при 0 0 С смесь расслаивается. Растворяясь в воде, тетраоксид азота вступает с ней во взаимодействие, образуя азотную и азотистую кислоты:

N 2 O 4 + H 2 O → HNO 3 + HNO 2 .

Образовавшаяся азотистая кислота разлагается по реакции:

3HNO 2 ↔ HNO 3 + 2NO + H 2 O.

В свою очередь, монооксид азота также нестоек и легко окисляется до диоксида азота, что способствует образованию новых количеств коррозионно-активной азотной кислоты. Это свойство окислителя учитывается при его транспортировке и хранении, всячески исключается контакт паров компонента с влагой воздуха. Добавление в тетраоксид азота оксида азота смещает равновесие реакции влево и снижает коррозионную активность окислителя.

Оксид азота взаимодействует с тетраоксидом азота с образованием триоксида азота:

2NO + N 2 O 4 ↔ 2N 2 O 3 .

Триоксид азота придает окислителю голубовато-зеленую окраску и снижает температуру кипения и кристаллизации. Тетраоксид азота имеет малую вязкость (0,468….0,599 МПа▪с), примерно в два раза ниже, чем окислители на основе азотной кислоты. Поэтому этот окислитель легко перекачивается насосами или передавливается.

Тетраоксид азота - плохой проводник электричества, он не подвергается ионизации, а растворимость в нем неорганических соединений, в частности солей металлов, очень мала.

Многие органические соединения хорошо растворяются в тетраоксиде азота – алифатические и ароматические углеводороды, галогеноводороды, нитрофенолы, эфиры, кетоны и другие. Смеси тетраоксида азота с органическими соединениями взрывоопасны. Тетраоксид азота очень сильный окислитель, с гидразином и НДМГ образует самовоспламеняющиеся ракетные топлива.

Большинство металлов при контакте с тетраоксидом азота пассивируются вследствие образования на их поверхности оксидной пленки и плохо растворимых солей металлов. Однако с увеличением содержания воды в N 2 O 4 всегда повышается равновесное количество азотной кислоты и возрастает коррозионная активность окислителя. В окислителе, содержащем не более 0,1% H 2 O, стойкими являются легированная и углеродистая стали, никель, алюминий и его сплавы; нестойкими при обычных температурах в условиях хранения и транспортирования – серебро, медь, цинк, кадмий и свинец, титан и его сплавы значительно корродируют в этих условиях. Добавление к окислителю до 1,0% NO снижает скорость коррозии указанных металлов и позволяет использовать их для изготовления топливных баков космических аппаратов.

Тетраоксид азота является токсичным и агрессивным веществом. При попадании на кожу человека он подобно концентрированной азотной кислоте вызывает сильные ожоги. Особенно опасны пары тетраоксида азота. Они сильно раздражают дыхательные пути и легкие, разрушают роговицы глаз, зубы, а также оказывают общее отравляющее действие на организм. В тяжелых случаях отравления происходит отек легких..

Для защиты баков ракет с окислителем, которые изготавливаются из алюминия, используют йод, фтористый водород, фосфорную кислоту. При их добавлении в баки происходит пассивация поверхностей баков, которая надолго защищает алюминий от воздействия АТ. Йод в добавках 1% лучше пассивирует сталь, хуже алюминий (рисунок). Фтористый водород лучше защищает алюминий, образуя пленку иона F - В практике используют (0,5-0,75) % раствор плавиковой кислоты. С увеличением воды в АТ защита становится неэффективной. Поэтому требования к качеству АТ очень высоки.

Рисунок. Общий вид баков окислителя и топлива баллистических ракет

(баки с АТ –синего цвета).

При добавлении в баки раствора фосфорной кислоты происходит образование хлопьев фосфорнокислого алюминия, которые защищают поверхность баков.

Питание и здоровье – это два взаимодополняющих понятия, особенно, когда речь идёт о здоровом сердце.

Как это не может показаться странным на первый взгляд, а работа нашего сердца во многом зависит от того, что мы едим. Ведь в зависимости от этого будет уровень холестерина в крови, а это напрямую связано с состоянием сосудов, их эластичностью, и не только. Так, при переизбытке холестерина начинает развиваться атеросклероз (убийца номер один в мире), причиной которого становятся закупорки артерий холестерином. Он откладывается на стенках кровеносных сосудов,превращаясь в бляшки, что приводит к их сужению. Именно это становится причиной высокой смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. Однако, процесс закупорки сосудов можно остановить, и под силу это сбалансированному питанию, здоровому образу жизни и регулярной физической активности.Что станет залогом здорового сердца.

Результат несбалансированного питания.

Для начала не помешает разобраться, к чему приводит неправильное питание. Так называемое «современное питание» наносит огромный вред нашему здоровью. Это ни что иное, как те продукты питания, которым отдаёт предпочтение «житель цивилизованного мира»: мясные продукты, острая, жареная и рафинированная пища, это фаст фуд и консервированная пища. Такое питание повышает риск сердечно-сосудистых заболеваний на 35%. Высококалорийные продукты, которые современный человек поглощает в огромных количествах, становятся настоящими«вкусными убийцами».

Сердце – это не только самый важный орган в нашем организме, но и обладатель самого тонкого вкуса.

Сердце любит, чтобы его питали правильно и с любовью. Только в этом случае вы сможете избежать многих опасных сердечных недугов.

Чего не любит наше сердце?

Для начала, наше сердце против всего того, что было создано расчётливой рукой человека: «быстро, удобно, вкусно».

Это всевозможная пища быстрого приготовления. Да, она вкусная, но при этом, и очень вредная. Именно в этой пище огромное количество калорий и трансжиров. Ведь практически вся такая пища жареная и для её приготовления используют маргарин и другие твёрдые растительные жиры. Нашему сердцу вообще не по вкусу жирная пища, а особенно приготовленная с использованием трансжиров. Именно эти трансжиры являются одним из главных поставщиков в нашу кровь холестерина, который и забивает кровеносные сосуды. То же сливочное масло и свиной жир так же являются теми продуктами, которые поставляют в организм холестерин. А теперь посмотрите, где вы питаетесь? Так удобные и любимые нашему сердцу Макдоналдсы и другие «достижения» современного мира, как раз и кормят нас именно такими продуктами питания. Так любимые нами чипсы – это настоящий удар по нашему сердцу.

Что любит наше сердце?

Наше сердце любит всё натуральное, что даёт в большом изобилии нам природа. Это в первую очередь, фрукты и овощи. Если ваш ежедневный рацион питания будет включать в себя достаточно овощей и фруктов, то это станет большим подспорьем для здоровья вашего сердца. Замените мясо рыбой. Этот продукт не только богат так необходимым для нашего организма белком, но и является более лёгким для усвоения. Нашему организму приходится потратить массу энергии на то, чтобы переработать мясо. И вообще, после сорока лет мясо лучше отдать предпочетение рыбе. Рыба не только легка для усвоения, но и является богатейшим источником протеина. Именно в рыбьем жире содержатся жирные кислоты Омега-3, которые помогают значительно снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний. Омега 3 самым благотворным образом влияет на сердечный ритм. Если вы хотите избежать повторения сердечных приступов, то жирные кислоты Омега 3 вам в этом помогут. Вот почему так полезна жирная морская рыба. В паре с ней вы сможете убежать от инсульта…

Огромную роль в здоровье сердца играет и оксид азота.

Это очень маленькая сигнальная молекула (газ) и и «живёт» всего около 10 секунд.
Производится оксид азота овальными клетками кровеносных сосудов.
При каждом ударе сердца, при растягивании клеток происходит вытеснение оксида азота, что позволяет мышцам артерий расслабляться, что облегчает прохождение по ним крови. Выработку оксида азота сопровождают сложнейшие химические реакции, в которых участвуют многие другие элементы. Дело в том, что достаточное содержание NO в нашем организме позволяет гладкой мускулатуре стенок кровеносных сосудов расслабляться. Это позволяет снизить риск возникновения тромбов и является залогом нормального кровяного давления.

Оксид азота очень важен для нормальной работы сердца, сосудов и всей нервной системы.

Именно оксид азота повышает нашу устойчивость к стрессам, так как ограничивает выброс стрессовых гормонов. А не для кого не секрет, что именно стрессовые ситуации являются страшнейшим врагом для нашего сердца. Высвобождение оксида азота в нашем организме значительно затрудняется из-за регулярного употребления рафинированной пищи, приправленной трансжирами. Чтобы исправить эту ситуацию, нужно включить в свой рацион всё ту же рыбу, молочные продукты, творог, орехи, пророщенную пшеницу. Отдавайте предпочтение белому мясу.

Недостаток аргинина(аминокислота, которая является естественным донором для образования оксида азота) является следствием несбалансированного питания и неправильного образа жизни

Говоря о диете для здорового сердца, стоит сказать, что из всего обилия диет в данном случае наиболее приемлема «Средиземноморская диета». В ней значительно меньше масла и мяса.

«Средиземноморская диета» состоит из блюд, которые подвергаются незначительной тепловой обработке. Здесь вместо обжаривания предпочтение отдаётся приготовлению пищи на пару. Это позволяет сохранить в блюде все полезные витамины и избежать использования при готовке огромного количества масла, которое в процессе поджаривания превращается в настоящий яд для нашего организма. Лично мне эта диета по душе: много морепродуктов, мало мяса, много свежих овощей и фруктов, орехов и оливкового масла, немного сухого виноградного вина (бокал в день), и здоровье сердца вам обеспечено. Лично у меня от такой диеты не складывается впечатления, что мне чего-то не хватает. Сами жители стран Средиземноморского бассейна уверены в правильности своих пищевых предпочтений настолько, что даже предлагают объявить свою диету «культурным достоянием человечества». Говоря о питании, стоит сказать, что наше сердце «не любит» рафинированную пищу к коей относятся и всевозможная сдоба. Для её приготовления используют муку тонкого помола, а это означает, что в такой муке совершенно не остаётся так полезной для нашего организма клетчатки, которая просто удаляется. Используйте в пищу мучные изделия из муки грубого помола. Жиры животного происхождения замените растительными, такими, как оливковое, рапсовое, льняное, кунжутное и др. масла. Не нужно забывать и о физической активности.

Запомните: никакая диета не даст вам результат в виде здорового сердца сама по себе.

Необходимы регулярные занятия физическими упражнениями в течение 12 месяцев в году и лучше на свежем воздухе. Именно регулярные физические упражнения помогут вашему сердцу всегда находиться в тонусе. Я считаю, что единственно верный путь - чтобы помочь нашему сердцу, это приводить в порядок весь организм, настраивать работу всех органов. Сердце - важнейший интегральный орган, и любой сбой в организме становится нагрузкой для него. И, чтобы добиться успеха, необходимо лечить и само сердце и одновременно проводить «капитальный ремонт» всего организма. Вот смысл системного подхода.

И ещё: пейте больше воды, как минимум, 1,5 литра в день

И не забывайте что человек научился добавлять в свой рацион омегу-3 и аргинин в виде специальных добавок, позволяющих дополнить свой рацион. А главное, помните, что здоровье вашего сердца находится в ваших руках: ведь именно рукой мы держим ложку. Так употребляйте в пищу только полезные продукты питания.

Ещё совсем недавно оксид азота считался сильнейшим промышленным загрязнителем и одним из главных «врагов» для всего живого.
А сегодня, благодаря исследованиям Ферида Мьюрэда, Роберта Фёрчготта и Луиса Ингарро, стало известно, что оксид азота постоянно синтезируется в нашем организме – и это защита для сердца, и стимулятор мозга, и мышечный рост и один из главнейших защитников от бактерий.

Их открытие стало настоящим прорывом в физиологии и медицине. Об этом свидетельствует присуждение этим учёным Нобелевской премии за установление функциональной роли оксида азота в работе сердечно – сосудистой системы.
Результаты проведённых исследований показали, что оксид азота является универсальным регулятором метаболизма.
Это очень маленькая сигнальная молекула (газ) и и «живёт» всего около 10 секунд.
Производится оксид азота овальными клетками кровеносных сосудов.
При каждом ударе сердца, при растягивании клеток происходит вытеснение оксида азота, что позволяет мышцам артерий расслабляться, что облегчает прохождение по ним крови. Выработку оксида азота сопровождают сложнейшие химические реакции, в которых участвуют многие другие элементы. Так, аргинин – это «материал» для выработки оксида азота.

Деятельность оксида азота(NO) в нашем организме .

Что делать?
Больше двигаться, заниматься физическими упражнениями и питаться сбалансировано.
Выработайте у себя прекрасную привычку – прогулку перед сном.
Включите в свой рацион продукты, богатые аргинином.
Регулярно употребляйте творог, рыбу, яйца, сыр, орехи, чёрный шоколад, кокосовый орех, молочные продукты, белое мясо, овес, арахис, сою (соевый белок), грецкие орехи, пророщенную пшеницу …

Сбалансированное питание и регулярное занятие спортом – вот необходимые условия для нормального функционирования нашего организма и достаточной выработки оксида азота.

Более подробно и основательней, с приобретением практических навыков мы разбираем на онлайн-курсе

Оксидом азота называется инертный газ, который не обладает ароматическими качествами и цветом. Есть несколько соединений:

• Оксид (I) несолеобразующий. При условии высокой концентрации может спровоцировать возбуждение нервной системы. По-другому его называют веселящим газом. Свое применение оксид азота нашел как наркоз слабого действия в медицине;
• Монооксид азота – это газ, не обладающий цветом. Свойством оксида азота (II) является слабая степень растворимости в воде;
• Оксид (III) – это жидкость, обладающая темно-синим цветом. В нормальных условиях проявляет неустойчивость. При условии взаимодействия с водой способен образовывать азотистую кислоту;
• Оксид (IV) обладает газообразной формой, его окрас – бурый. В таком состоянии вещество тяжелее воздуха, поэтому способно легко сжиматься. Одним из свойств оксида азота является способность взаимодействовать с водой и щелочными растворами;
• Оксид (V) является веществом в кристаллической форме без цвета. Проявляет свойства сильного окислителя.

Оксид азота как пищевая добавка обладает свойствами антифламинга и глазирователя. Данное соединение также известно под наименованиями азотистый ангидрид, несолеобразующий оксид, диоксид азота, азотный ангидрид, триоксид диазота, монооксид азота, пентаоксид диазота, тетраоксид диазота, нитрозилазид, тринитрамид.

Применение оксида азота

Соединение в качестве добавки к продуктам питания практически не используется. Свое применение оксид азота нашел при упаковке продуктов, используется с целью приготовления аэрозольных масел, для взбивания сливок.

Благодаря своим особым свойствам соединение используется как газ-спрей в медицинских флаконах. Благодаря способности проявлять наркозный эффект оксид применяется в хирургической практике.

Оксид азота в организме

Как было установлено за последние годы, молекула оксида азота имеет широкий спектр биологического влияния. Данное действие можно поделить на защитное, регуляторное и вредное.

Оксид принимает участие в регуляции систем межклеточной и внутриклеточной сигнализации. Кроме того, соединение ответственно за эндотелиальное расслабление гладкой мускулатуры, принимает участие в процессах репродуктивной, иммунной, нервной системах. Показывает цитостатические и цитотоксические свойства.

Оксид клетками иммунной системы используется для уничтожения клеток злокачественных опухолей и бактерий. В случае нарушения метаболизма и биосинтеза оксида азота развивается бронхиальная астма, ишемическая болезнь сердца, первичная легочная гипертензия, инфаркт миокарда, невротическая депрессия, сахарный диабет, нейродегенеративные заболевания, импотенция, эссенциальная артериальная гипертензия.

Оксид азота в спорте

Наверное, многие слышали о продуктах, которые способны активизировать выработку оксида азота. Данные продукты в сфере пищевых добавок стали весьма популярными. Считается, что за счет усиления выработки оксида увеличивается приток крови к мышцам скелета, что положительно сказывается на организме атлета.

Согласно данным ученых Техасского университета, стадия, которая ограничивает скорость ткани аминокислот, отвечает за транспорт через межклеточную жидкость и кровь. Это означает, что усиление притока крови к мышцам скелета совместно с увеличением концентрации аминокислот обеспечивает более интенсивное поглощение мышечными клетками аминокислот.

Вред оксида азота

Несмотря ни на что, оксиды азота вредны и опасны для человеческого здоровья. Вследствие этого пищевая добавка относится к третьему классу опасности. Например, NO считается сильным ядом, который оказывает влияние на центральную нервную систему, может привести к поражению крови за счет связывания гемоглобина. NO2 также проявляет высокую токсичность, может спровоцировать раздражение дыхательных органов.

Популярные статьи Читать больше статей

02.12.2013

Все мы много ходим в течение дня. Даже если у нас малоподвижный образ жизни, мы все равно ходим – ведь у нас н...

607513 65 Подробнее

10.10.2013

Пятьдесят лет для представительниц прекрасного пола – это своеобразный рубеж, перешагнув который каждая вторая...

447015 117 Подробнее

02.12.2013

В наше время бег уже не вызывает массу восторженных отзывов, как это было лет тридцать назад. Тогда общество б...

Доктор биологических наук Ю. ПЕТРЕНКО.

Бесцветный газ - окись азота - всегда считался вредным для организма человека. Инженеры разрабатывают более совершенные двигатели внутреннего сгорания, в меньшей степени загрязняющие атмосферу окисью азота, конструируют системы регенерации окиси азота в другие вещества. Но в конце ушедшего века ученые неожиданно обнаружили, что окись азота присутствует в любом живом организме в довольно больших концентрациях. И не просто присутствует, а управляет важнейшими физиологическими процессами.

Профессор Анатолий Федорович Ванин, впервые обнаруживший радикалы окиси азота в живых клетках, беседует с нобелевским лауреатом Робертом Форшготтом, впервые описавшим явление, обусловленное действием окиси азота. Москва, 1989 год.

Электронная формула окиси азота (NO).

Наука и жизнь // Иллюстрации

Схема физиологических воздействий окиси азота на тонус сосудов.

Окись азота (химическое название - оксид азота) - новая "путеводная звезда" в медицине, указывающая направление поиска лекарственных средств против множества болезней. Именно так считают сейчас большинство исследователей.

Лавинообразный рост числа публикаций по исследованию роли окиси азота в биологических объектах дал основание Американской ассоциации развития науки и авторитетному научному журналу "Science" ("Наука") назвать в 1992 году окись азота молекулой года.

Чем же продиктован такой все возрастающий научный интерес к окиси азота?

Оказалось, что окись азота управляет как внутриклеточными, так и межклеточными процессами в живой клетке. Многие болезни - гипертония, ишемия миокарда, тромбозы, рак - вызваны нарушением физиологических процессов, которые регулирует окись азота. Именно по этой причине окись азота представляет огромный интерес для биологов и медиков самых разных специальностей.

Нейрофизиологи и нейрохимики интересуются окисью азота в связи с тем, что она управляет важнейшими процессами, происходящими в нервной системе. Высшая нервная деятельность человека во многом обусловлена прохождением импульса с одной нервной клетки (нейрона) на другую - так называемой синаптической передачей. Если попытаться описать этот процесс в двух словах, то можно сказать, что при прохождении нервного импульса из окончания одного нейрона "выбрасывается" молекула сигнального вещества - нейромедиатора (например, ацетилхолина, глутамата), которую "захватывает" специальный белок (рецептор) на мембране нервного окончания другого нейрона. Затем сложная цепь биохимических и электрохимических реакций обеспечивает прохождение нервного импульса по этому нейрону. Когда сигнал достигает нервного окончания, снова происходит выброс из него молекулы нейромедиатора и так далее. Оказалось, что окись азота активирует процесс выброса нейромедиаторов из нервных окончаний во время синаптической передачи. Более того, молекула окиси азота сама может играть роль нейромедиатора, то есть непосредственно передавать сигнал с одной нервной клетки на другую. Неудивительно, что окись азота присутствует во всех отделах головного мозга человека: гипоталамусе, среднем мозге, коре, гиппокампе, продолговатом мозге и др.

Таким образом, в мыслительной деятельности окись азота является и непосредственным участником, и косвенным регулятором. Что касается телесного существования, то и здесь ее роль не меньшая.

Кардиологи и специалисты, изучающие систему кровообращения, интересуются окисью азота, поскольку она регулирует расслабление гладких мышц сосудов и синтез так называемых "белков теплового шока", которые "защищают" сосуды при ишемической болезни сердца.

Гематологов окись азота интересует в связи с тем, что она тормозит агрегацию (слипание) тромбоцитов, влияет на перенос кислорода эритроцитами, а также на реакции с участием химически активных молекул (свободных радикалов) в крови.

Иммунологов окись азота интересует потому, что активация клеток, участвующих в иммунном ответе, - макрофагов и нейтрофилов - сопровождается высвобождением этими клетками окиси азота.

Онкологи проявляют повышенный интерес к окиси азота из-за ее предполагаемого участия в процессе развития злокачественных образований.

Физиологи, занимающиеся проблемами регуляции водно-солевого обмена в организме, и нефрологи интересуются окисью азота по той причине, что она регулирует почечный кровоток и солевой обмен в почечных канальцах.

Даже интимная жизнь без окиси азота невозможна - ее высвобождение способствует эрекции.

Но и это еще не все. В последние годы лавинообразно нарастает поток информации о влиянии окиси азота на функционирование генома.

Судьба человека определяется его поведением и характером, на которые, в свою очередь, влияет состояние его души и тела. Значит, судьба человека в некотором смысле связана с окисью азота.

Что же представляет собой молекула окиси азота?

Известно, что, когда в электронном семействе какой-либо молекулы имеется электрон без своей пары, то есть для него нет партнера, все семейство испытывает беспокойство и проявляет повышенную агрессивность по отношению к другим соединениям, стремясь найти и отобрать чужой недостающий электрон. Соединения, имеющие неспаренный электрон, называются радикалами. Радикалы обычно неустойчивы и появляются на промежуточных стадиях химических реакций.

Окись азота из-за наличия в ее электронной структуре неспаренного электрона относится к разряду радикалов и, следовательно, как и все радикалы, стремится "найти" недостающий электрон для создания новой электронной пары. Когда это удается сделать, образуется молекула NO _ - нитроксил-анион. Чаще же приобрести недостающий электрон, отнимая его у другой молекулы, без "войны" не удается. В результате происходят самые разнообразные реакционные процессы, в ходе которых окись азота может претерпевать различные превращения.

Не стоит путать окись азота с закисью азота (ее химическая формула - N 2 O), тоже бесцветным газом со сладковатым вкусом, кратковременное вдыхание которого вызывает признаки истерии, а большие количества действуют на нервную систему возбуждающе, вызывая состояние, сходное с опьянением. В связи с этим закись азота называют "веселящим газом". Длительное вдыхание "веселящего газа" приводит к притуплению болевой чувствительности и потере сознания, благодаря чему в смеси с кислородом (80% N 2 о+20% О 2) он иногда применяется для наркоза.

Окись азота же сама по себе таких эффектов не вызывает. Но закись азота, поступающая в определенные отделы мозга, химически разрушается там с образованием окиси азота, действие которой на нервные клетки и определяет эффекты, вызываемые вдыханием закиси. Алкоголь действует на клетки головного мозга так же опосредованно и через окись азота.

За разработку проблемы окиси азота в биологии и медицине ряд ученых удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине 1998 года. Точная формулировка звучит так: "Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждена за открытие роли оксида азота как сигнальной молекулы в сердечно-сосудистой системе". Нобелевскими лауреатами стали американские ученые Роберт Форшготт, Ферид Мьюрэд и Луис Игнарро.

А началось все с открытия, результаты которого были опубликованы Робертом Форшготтом в 1955 году. Ученый, проводя физиологические эксперименты с кровеносными сосудами, обнаружил расслабляющее действие света на аорту кролика. Это загадочное поведение аорты в ответ на действие света стало в дальнейшем для него и других исследователей объектом пристального внимания. Можно считать, что оно явилось своеобразной точкой отсчета нового раздела биологической науки.

Следующий шаг был сделан в нашей стране человеком, который совершил открытие, ставшее вехой в понимании роли окиси азота в биологии и медицине. Это - профессор, доктор биологических наук Анатолий Федорович Ванин, заведующий лабораторией Института химической физики Российской академии наук.

В 1965 году журнал "Биофизика" опубликовал его небольшую, но, как позже оказалось, чрезвычайно важную статью под названием "Свободные радикалы нового типа в дрожжевых клетках". В ней говорилось, что в биологических объектах обнаружены радикалы неизвестной природы, которые никто в мире еще не наблюдал. Наша страна тогда была "впереди планеты всей" по части создания аппаратуры для обнаружения радикалов, основанной на явлении электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Приборы и средства обнаружения радикалов, работающие на его основе, называются радиоспектрометрами. Именно этими приборами и была оснащена лаборатория, где работал Анатолий Федорович, который сегодня считается одним из признанных авторитетов в области ЭПР-спектроскопии.

Явление ЭПР в 1944 году открыл профессор Казанского университета Е. К. Завойский. Суть этого явления связана со способностью радикалов, находящихся в магнитном поле, избирательно поглощать энергию радиоволн.

Неизвестная радикальная субстанция сначала была обнаружена в культурах дрожжей, а затем и в клетках животного происхождения. Стало понятным, что открыто новое вещество, которое присутствует во всех живых клетках.

Работы Форшготта и Ванина застолбили новое научное направление. Сейчас ученым понятно, что открытые Анатолием Федоровичем неизвестные радикалы не что иное, как молекулы окиси азота. Но в то время предстояло еще выполнить немало сложнейших исследований, чтобы узнать, какие именно радикалы подают необычный ЭПР-сигнал. Одно было ясно уже тогда: науке эти радикалы неизвестны. Годы напряженного труда позволили Ванину сделать второе открытие. Он доказал, что сигналы подает окись азота, причем не одна, а в комплексе с ионами железа и белками, содержащими сульфгидрильные группы. Теперь их называют "динитрозильные комплексы".

Какова роль комплекса окиси азота и белка в живой клетке? На этом вопросе и сконцентрировалось внимание Ванина и других исследователей, подключившихся к изучению проблемы.

Между тем Р. Форшготт продолжал изучать природу открытого им явления. В 1961 году он опубликовал обзорную статью, в которой еще раз осветил вопрос о расслабляющем действии видимого света на кровеносные сосуды. Результатом исследований, продолжавшихся четверть века, явилось открытие Форшготтом в 1980 году неизвестного физиологически активного вещества - эндотелиального фактора расслабления сосудов (EDRF).

Форшготт обнаружил, что ацетилхолин, являющийся одним из медиаторов нервной системы, обычно вызывал сжатие кровеносных сосудов, но в некоторых опытах он их почему-то расслаблял. Анализируя эти эксперименты, Форшготт обратил внимание, что расслабляющее действие ацетилхолина на сосуды наблюдалось только в тех случаях, когда они были плохо очищены от эндотелиальных клеток, выстилающих внутреннюю поверхность сосудов. Форшготт догадался, что именно присутствие эндотелия меняло физиологический эффект ацетилхолина на противоположный. После проведения серии остроумных опытов сомнений не оставалось: сделано открытие. Так и был обнаружен эндотелиальный фактор расслабления сосудов (EDRF). Это научное достижение приобрело широкий общественный резонанс и взбудоражило весь ученый мир. Большинство ученых сразу поняли, насколько оно важно для физиологии, патофизиологии и практической медицины.

В 1991 году Форшготт публикует целую серию статей, в которых он обосновывает утверждение, что EDRF - это не что иное, как молекула окиси азота. То есть, под действием ацетилхолина происходит выброс окиси азота из эндотелия кровеносных сосудов, которая затем поступает в слой мышечных клеток. И именно молекула окиси азота оказывает расслабляющее действие на стенки сосудов. А что же происходит под действием света? Почему он тоже вызывает сосудистую релаксацию? Видимо, под действием светового излучения высвобождается та же самая окись азота, которая (как показал Ванин) существует в виде динитрозильного комплекса с белками.

Как ученый-физиолог, Форшготт в своих научных исследованиях шел от явлений (физиологии) к их механизмам. Это путь от сложного к простому. Для Ванина, как биофизика и биохимика, путь от простого к сложному, от факта к его роли и значению был более естественным. Ванин и начал с того, что открыл существование радикальной субстанции в живых объектах и стал изучать, что это за молекула и какие функции она выполняет.

Форшготт первым в мире описал явление, обусловленное действием окиси азота, - релаксацию кровеносных сосудов. Ванин открыл наличие неизвестной субстанции в живой материи. В своих дальнейших исследованиях они шли навстречу друг другу, быстро сближаясь. Ими как бы были поставлены две вехи, между которыми пролегла невидимая связующая нить.

Результаты исследований не заставили себя ждать. Уже вскоре обозначена еще одна важная веха. Ее поставил американский ученый Ферид Мьюрэд, после того как в середине 70-х годов он сделал важное открытие, касающееся гуанилатциклазы. Гуанилатциклаза - один из ключевых ферментов, управляющих жизнью клетки. Мьюрэд показал, что гуанилатциклаза активируется при действии нитро- и нитрозосоединений. Мьюрэд высказывает идею, что действующим активным началом этих соединений являются не они сами, а окись азота, выделяемая из них, и экспериментально ее подтверждает.

В это же время Ванин изучает биологическое действие динитрозильных комплексов железа и показывает, что они обладают мощным гипотензивным действием - расслабляют кровеносные сосуды.

Ванин также предложил метод обнаружения окиси азота в органах и тканях, получивший широкое распространение. Следующий шаг его в научном поиске не менее важен. Он первым приходит к убеждению и обосновывает, что EDRF имеет прямое отношение к окиси азота. Когда авторы открытий буквально наступают друг другу на пятки, дышат в затылок в гонке за приоритетом, обычно учитывается, чьи результаты раньше увидели свет. Ванин, получив данные, что EDRF имеет отношение к окиси азота, в 1985 году решил их опубликовать в журнале "Бюллетень экспериментальной биологии и медицины", но напечатана статья была только через три года после подачи. Тут начал расти вал публикаций на эту тему в зарубежных изданиях. Такие же данные в 1986 году получили Форшготт и Игнарро, а в 1987 году - Сальвадор Монкада. Последний убедительно показал, что в состав EDRF входит окись азота, и немедленно опубликовал свои данные в международном научном журнале "Nature" ("Природа") . Все эти публикации вышли в свет раньше, чем оригинальная статья Анатолия Федоровича.

Форшготт и Ванин, пройдя каждый свою половину пути, встретились в 1989 году во Всесоюзном кардиологическом научном центре в Москве. О чем они говорили тогда, понятно: конечно же, о научных планах, своих невероятных догадках и сомнениях. Их общение продолжилось в Лондоне на 1-й конференции по биологической роли оксида азота и в последующей переписке.

Авторитет Ванина как основоположника нового научного направления общепризнан. Но вот парадокс: главная научная награда - Нобелевская премия обошла его стороной. Незаслуженно - это не то слово. Видимо, выбор Нобелевского комитета не всегда основывается на научной значимости работ. Величие Анатолия Федоровича в том, что он не стал оспаривать решение комитета. А мы знаем, что такие гении, как Ньютон и Лейбниц, оспаривали друг у друга научные приоритеты. И это при том, что о Ньютоне говорили как о единственном смертном, вставшем вровень с богами. Да и Лейбниц за заслуги перед человечеством также вполне может быть приравнен к ним. Так что даже боги не всегда могут поделить между собой пальму первенства.

Но и исследователи, которым присудили Нобелевскую премию (напомним, что это Форшготт, Мьюрэд и Игнарро), - воистину великие ученые и, вне всякого сомнения, заслужили столь высокое признание. Тем не менее можно констатировать, что одно из главных действующих лиц в истории про окись азота просто вычеркнули из списков.

Возможно, с историей открытия действия окиси азота кто-то будет и не во всем согласен - неудивительно: логика исследований и роль каждого из ведущих ученых, разрабатывавших эту тему, может видеться всем по-разному. Но вряд ли кто усомнится и будет оспаривать, что все началось с основополагающих открытий Форшготта и Ванина. Именно они были пионерами в установлении всеобъемлющей роли окиси азота в живой природе.

Где же те весы, на которых можно было бы объективно взвесить признание заслуг ученого, чтобы справедливо воздать ему за них?

12.12.2013

Melvin H. Williams, PhD, FACSM Eminent Scholar Emeritus Department of Human Movement Sciences Old Dominion University Norfolk, VA

По материалам: easacademy.org
Перевод С. Струков

Введение Ежегодно растёт количество исследований относительно здорового образа жизни для укрепления здоровья, в частности, для предотвращения различных хронических заболеваний, таких как коронарная болезнь сердца, рак и диабет. Называются два ключевых принципа здорового образа жизни для профилактики заболеваний - здоровое питание и достаточная физическая активность. Учитывая важность спорта в жизни современного общества, существенные силы исследователей уходят также на разработку способов повышения работоспособности. И снова, адекватное питание и программа упражнений выступают основными факторами, ответственными за улучшение спортивных результатов.

Обновлено 16.03.2015 16:03

Питание и тренировки могут улучшить здоровье и спортивные результаты различными способами. Например, здоровое питание содержит природные вещества, такие как омега-3 жирные кислоты, антиоксиданты и множество фитонутриентов, которые могут оказать помощь в предотвращении некоторых патологических процессов (Williams, 2010), в то время как упражнения приводят к высвобождению различных цитокинов (миокинов), уменьшающих риски хронических заболеваний (Brandt and Pedersen, 2010).

Один из факторов, оказывающий положительное влияние на здоровье и спортивные результаты, включает в себя побочные продукты метаболизма азота, в частности, нитраты, которые поступают с питанием и образующийся при выполнении упражнений в организме оксид азота.

Азот, нитраты и нитриты

Азот (N2) - это газ, который нас постоянно окружает, составляя около 79% газов атмосферы. Азот инертный газ, но бактерии накапливают его в почве, а в корнях растений азот может преобразовываться в нитрат (NO3) или аммоний (NH4). Вспышки молнии также могут преобразовывать азот в нитраты и нитриты, которые отложатся в почве. Кроме того, сельскохозяйственная промышленность преобразовывает азот в удобрения, содержащие нитраты и аммоний для обогащения почвы. Нитраты способны выщелачиваться из почвы и попадать в реки и озёра, которые используются в качестве источников питьевой воды (Provin and Hossner, 2001). Растения во время роста накапливают азот в виде нитратов. Кроме того, растения накапливают азот в составе аминокислот, которые синтезируются в растениях из азотсодержащих источников.

Азот – незаменимый элемент для людей. Например, аминокислоты необходимые для синтеза белков, определяющие строение и функции тела, содержат азот, так же, как и ДНК наших генов. Люди получают азот из разных источников, включая нитраты овощей и питьевой воды, а также аминокислоты из растительных и животных продуктов. Значительная исследовательская работа проводится в отношении применения аминокислот для укрепления здоровья и улучшения работоспособности. С этой же целью изучаются другие соединения азота, в частности нитраты и нитриты (NO2).

Как отмечено выше, нитраты являются естественной неорганической составляющей растительных продуктов. Hord et al. (2009), отметили, что около 80% нитратов потребляется человеком при поедании овощей, но также показали, что общее количество потребляемых нитратов определяется видом овощей, уровнем содержания нитратов и количеством овощей. В таблице 1 приводится классификация овощей в зависимости от содержания нитратов на 100г массы продукта. Другие источники нитратов в питании: нитрат натрия - консервант при обработке мяса и некоторое количество в питьевой воде.

Таблица 1.

* - Количество нитратов указано из расчёта на 100г веса свежего продукта.
Santamaria P. Nitrate in vegetables: toxicity, content, intake and EC regulation. J Sci Food Agric 2006; 86: 10–7.

Нитриты (NO2) также обнаруживаются в необработанных природных продуктах, но в гораздо меньших количествах, чем нитраты, обычно менее миллиграмма в 100г свежего продукта. Тем не менее, соли нитритов, например нитрит натрия (NaNO2) применяют в качестве пищевых консервантов, в частности при обработке мяса: бекон, ветчина и хотдоги. В свежем мясе нитритов не содержится. Более подробное обсуждение содержания нитратов и нитритов в пище предпринимается в работе Hord et al. (2009).
В естественных условиях нитраты легко конвертируются в нитриты и наоборот (Argonne, 2005). В человеческом организме одна из функций нитратов и нитритов – формирование газа оксида азота.

Оксид азота

Оксид азота (NO), или моно оксид азота – важная молекула в физиологии человека. Она работает передатчиком сигнала между клетками и может производиться в разных частях тела, включая кровеносные сосуды, сердце, скелет и другие ткани. Один из основных механизмов формирования оксида азота – метаболизм аминокислоты L-аргинина и возможно других аминокислот при помощи фермента NOS (nitric oxide synthase) - синтеза оксида азота (Bescos et al. 2012). Могут использоваться и другие источники оксида азота, например, лекарства нитроглицерин и амилнитрит.

Учёными обнаружено, что пищевые нитраты и нитриты также могут быть источником для производства различных групп метаболитов азота, включая оксид азота, при помощи тканевых нитрат/нитрит редуктаз (Hord, 2011). Неорганические нитраты, получаемые из пищи, преобразовываются in vivo в нитриты, которые совместно с нитритами продуктов и других источников восстанавливаются in vivo до оксида азота и других биологически активных азотных оксидов (Hord et al. 2009; Carlström et al. 2011). После потребления нитраты быстро абсорбируются в верхних отделах желудочно-кишечного тракта, попадают с кровотоком в слюнные железы и преобразуется в нитриты при помощи бактерий; поглощённые нитриты попадают в большой круг кровообращения, где могут быть дополнительно окислены в кровеносных сосудах, сердце, скелете и других тканях, образуя биоактивный NO (Larsen et al. 2012).

Оксид азота может влиять на многие физиологические функции, важные для здоровья и спортивных результатов. В частности, оксид азота – мощный вазодилататор. Stamler и Meissner (2001) показали, что оксид азота регулирует некоторые функции скелетных мышц, такие как производство усилия, кровоток, клеточное дыхание и обмен глюкозы. Оксид азота быстро окисляется до нитратов и нитритов, таким образом, его определение в биологических системах затруднено. Концентрация нитритов в венозной плазме отражает продукцию NO в предплечье (Allen et al. 2005). Используя подобную методику, изучают возможное положительное влияние оксида азота на здоровье последние три десятилетия, а ранее изучали возможное положительное влияние на физическую работоспособность.

Влияние пищевых нитратов и нитритов на здоровье

Существующие сведения относительно влияния нитратов и нитритов на состояние здоровья противоречивы. Есть доказательства негативного влияния на здоровье. На их основании содержание азота в воде и пищи может регулироваться государством. С другой стороны, доказано положительное влияние нитратов на здоровье, и эти рекомендации могут быть предложены для регулирования плана питания.

Возможные негативные влияния

В Бюллетене о здоровье человека Аргоннской национальной лаборатории (2005) указано, что нитраты – нормальный компонент питания человека, и сами по себе относительно нетоксичны. Тем не менее, после потребления большая часть нитратов преобразуется в нитриты, которые могут представлять некоторую угрозу для здоровья. Желудок ребёнка конвертирует больше нитратов в нитриты, что может привести к преобразованию гемоглобина крови в метгемоглобин. Метгемоглобин не способен связываться с кислородом и это приводит к состоянию, известному как метгемоглобинемия. Ранним признаком отравления нитритами является голубоватый оттенок кожи и губ, который называют «синий малыш». Дальнейшее увеличение уровней метгемоглобина может привести к слабости, потере сознания, коме и смерти. Все отравления нитратами/нитритами, вызвавшие смерть детей, связаны в основном с использованием загрязнённой воды для приготовления детского питания (Argonne National Laboratory, 2005).

Нитриты в желудке также могут реагировать с белками пищи, образуя N-нитрозо- соединения или нитрозамины. В частности, нитрозамины образуются при обработке мяса, которое может быть богатым источником дополнительных нитратов и нитритов, когда его готовят, особенно при высокой температуре. Обнаруживаются канцерогенные свойства нитрозаминов для животных, особенно в отношении рака желудка, но данные относительно способности вызывать рак у людей противоречивы (Argonne National Laboratory, 2005; Gilchrist et al. 2010).

Различные управляющие организации разработали токсикологические нормы потребления нитратов и нитритов в пищу, включая воду и продукты, в частности, из добавок к пище при обработке мяса и рыб. Разработкой занимались следующие группы: Агентство по охране окружающей среды США (U.S. Environmental Protection Agency - EPA), Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (U. S. Food and Drug Administration – FDA), Министерство сельского хозяйства США (U. S. Department of Agriculture - USDA), Европейское региональное бюро и Всемирная организация здравоохранения – ВОЗ (European Union (EU) and the World Health Organization - WHO). Например, ВОЗ рекомендует допустимый уровень суточного потребления (Acceptable Daily Intake – ADI) для нитратов 3,7 мг/кг массы тела, а для нитрит ионов – 0,06 мг/кг массы тела (Hord et al. 2009).

Предполагаемое негативное влияние высокого потребления нитратов было поставлено под сомнение некоторыми учёными. Hord et al (2009) отметили, что несмотря на то, что нитраты и нитриты могут быть токсичны, реальные риски для здоровья проявляются только для отдельных подгрупп населения, в частности детей. Hord (2011) обращает внимание на то, что современные ограничения потребления нитратов основаны на мнении об их способности вызывать рак и метгемоглобинемию, тогда как чрезмерное потребление с отдельными продуктами, например шпинатом, полезно для здоровья. Он призывает регулирующие организации рассмотреть данные о благотворном физиологическом действии нитратов и нитритов с целью рационализации существующих рекомендаций.

Возможное положительное влияние на здоровье

Наряду с сообщениями о негативном влиянии, многие учёные утверждают, что потребление нитратов с пищей, когда они преобразуются в оксид азота, может оказывать благоприятное влияние на состояние здоровья, такое как: предотвращение инфекции, защита желудка, и профилактика заболеваний сосудов (Gilchrist et al. 2010), а также служить незаменимым нутриентом для оптимизации здоровья сердечно-сосудистой системы (Bryan et al. 2007).

Большинство исследований относительно здоровья и потребления нитратов рассматривает нитрат натрия или диетические источники, когда речь заходит о сосудах. Исследования показывают, что питание согласно Диетологическим методам по предотвращению повышения давления (Dietary Approaches to Stop Hypertension- DASH), что предусматривает высокое потребление овощей и нитратов – эффективный способ снижения давления (Frisoli et al. 2011). Тем не менее, механизм, лежащий в основе этого процесса, связан с другими аспектами питания, например, с высоким содержанием калия. В эксперименте, помогающем обнаружить причины, Larsen et al (2006) показали, что потребление нитрата натрия в количестве, аналогичном 150 – 250г овощей с высоким содержанием нитратов, как рекомендует диета DASH, существенно понижает диастолическое давление крови у молодых людей с нормальным давлением. Они сделали вывод, что понижение давления связано с потреблением нитратов и сходно наблюдаемым в исследованиях DASH. Содержание нитратов в питании, возможно, обуславливает пользу для здоровья Средиземноморской диеты. Несмотря на сосудорасширяющий эффект пищевых нитратов через повышение оксида азота, что предположительно лежит в основе снижения давления, Larsen et al (2006) отмечают, что для выяснения точного механизма гипотензивного воздействия нитратов необходимы дополнительные исследования.

Тренировки и оксид азота

Возможность тренировки повышать выработку оксида азота одновременно связывают с улучшением здоровья и физической работоспособности.

Вопросы здоровья

Правильно организованная физическая тренировка связана с множеством оздоровительных эффектов, в частности, с предотвращением заболеваний сердечно-сосудистой системы. Одним из преимуществ тренировки является снижение давления крови. Высокое кровяное давление - один из основных факторов риска коронарной болезни сердца. Обзор научных публикаций показывает снижение давления в результате аэробных упражнений (Kelley and Kelley, 2008) или динамических упражнений с отягощениями (Cornelissen et al. 2011).
Один из вероятных механизмов снижения давления – вызванная упражнением продукция оксида азота. Например, несколько исследований показали, что у спортсменов в видах спорта на выносливость, включая бегунов на марафонские дистанции, продукция и базальный уровень оксида азота выше, чем у малоподвижных людей (Rodriguez‐Plaza et al. 1997; Vassalle et al. 2003). Несколько экспериментальных исследований показали, что тренировки на аэробную выносливость и кратковременные тренировки с отягощениями могут повышать продукцию NO у прежде малоподвижных здоровых пожилых людей, чем исследователи и объясняют антигипертензивный эффект и положительное влияние на здоровье сердечно-сосудистой системы (Maeda et al. 2006; Maeda et al. 2004). Продукция оксида азота тканями понижается с возрастом, что может быть одним из факторов повышения риска сердечно-сосудистых заболеваний у пожилых людей. Calvert продемонстрировал, что упражнения способны увеличивать активность эндотелиального синтеза оксида азота, приводя к повышению уровней оксида азота (Calvert, 2011), а также отметил, что несмотря на неясность способа, посредством которого упражнения защищают сердце, по-видимому, эндотелиальный синтез оксида азота вносит свой вклад (Calvert et al. 2011).

Аспекты физической работоспособности

Хорошо организованный тренировочный процесс необходим для улучшения спортивных результатов и связанных с ним физиологических, психологических и биомеханических механизмов, ответственных за эти улучшения. Один из этих механизмов связан с выделением оксида азота. Исследования показывают, что упражнения повышают продукцию оксида азота. В экспериментах с умеренной аэробной тренировкой в течение 8-ми недель фиксировали увеличение плазменных маркеров продукции оксида азота у молодых и пожилых людей, но уровни возвращались к исходным после 8-ми недель детренировки (Maeda et al., 2004; Maeda et al. 2001; Wang, 2005). Кратковременные тренировки с отягощениями также могут способствовать повышению производства оксида азота у здоровых пожилых людей (Maeda et al. 2006).

Некоторые исследователи полагают, что оксид азота, вероятно, основной фактор, обеспечивающий физическую работоспособность (Gilchrist et al. 2010). Эффект расширения сосудов и увеличения обеспечения кровью работающих мышц сопровождается повышением количества маркеров оксида азота. Это улучшает физическую работоспособность у пациентов с заболеваниями периферических артерий. При поражении периферических артерий недостаточность кровоснабжения и кислорода в активных мышцах проявляется в виде хромоты от боли во время простых двигательных задач, например ходьбы (Allen et al. 2010; Kenjale et al. 2011). В других исследованиях со здоровыми людьми (1) отмечается увеличение маркеров синтеза оксида азота во время упражнений, имеющее положительную корреляцию с работоспособностью, а отсутствие увеличения нитритов в плазме может ограничить способность выполнять упражнение (Rassaf et al. 2007), (2) положительное влияние концентрации нитритов в плазме во время интенсивных упражнений на выносливость (Dreissigacker et al. 2010), (3) испытуемые, выполняющие упражнения с самой высокой интенсивностью, в тесте для определения МПК на беговой дорожке также производили наибольшее количество оксида азота (Allen et al. 2005). Несмотря на то, что интенсивные тренировки могут быть очень эффективным способом увеличения продукции оксида азота, некоторые спортсмены могут добиваться аналогичного увеличения другими способами, не прибегая к тренировке, а также для получения преимущества в соревнованиях.

Протоколы, позволяющие увеличить продукцию оксида азота и физическую работоспособность

Как будет отмечено ниже, множество исследований оценивали эффективность воздействия различных средств, повышающих продукцию оксида азота, и, соответственно, улучшая физическую работоспособность и спортивные результаты. Большинство приведённых исследований использовали хорошо продуманные экспериментальные методики, включая соответствующие дозировки, двойной слепой контроль с плацебо и перекрёстные протоколы.

Принимая во внимание потенциальный эффект оксида азота в виде повышения работоспособности, его производство во время соревнований может принести пользу многим спортсменам. Несмотря на то, что роль оксида азота остаётся не выясненной, различные источники указывают на интенсивное использование эргогенных добавок спортсменами, включая лекарство нитроглицерин, стимулирующее выработку оксида азота, в конце 19-го века (Ferro, 2007; Mayes, 2010). В начале 21-го века последние доклады показывают популярность добавок, способствующих выработке оксида азота, среди спортсменов и культуристов (Bloomer et al. 2011; Bloomer et al. 2010). Maughan et al (2011) недавно сообщили об увеличении использования нитратов и аргинина.

Для увеличения продукции оксида азота в организме человека используются различные субстанции. Лекарственные препараты, такие как нитроглицерин и амилнитрит, обладают выраженным сосудорасширяющим действием вследствие продукции оксида азота. Несмотря на то, что эти лекарства доступны для приобретения в Интернете, их использование может вызвать некоторые серьёзные проблемы со здоровьем и не рассматривается в отношении эргогенных свойств. Вдыхание препаратов азота также способно увеличить производство оксида азота, но подобный метод не будет обсуждаться. Соли неорганических нитратов и нитритов могут повышать уровни оксида азота. Соли используются как добавки к пище, и обе группы классифицируются как лекарства или пища - в зависимости от особенностей потребления (Allen, 2011). Несколько исследований применили нитрат натрия для оценки влияния оксида азота на физическую работоспособность и их результаты будут представлены ниже. Тем не менее, как отмечено в следующем разделе, необходима осторожность при использовании веществ, стимулирующих выработку оксида азота, употребление солей не рекомендуется. Пищевые добавки, в частности L-аргинин, и пищевые источники нитратов также изучались на предмет возможности стимуляции выработки оксида азота и увеличения работоспособности, и эти эксперименты составляют большую часть современной научной работы.

Соли нитратов

Изучался эргогенный потенциал потребления солей нитратов в качестве новых пищевых добавок для рынка. В одном исследовании велосипедисты принимали нитрат натрия (10мг/кг массы тела) перед выполнением теста на эргометре – четыре 6-ти минутных субмаксимальных нагрузок с повышением интенсивности, после чего делали короткий отдых, за которым следовала ступенчато повышающаяся нагрузка до изнеможения. Потребление добавки увеличило количество нитратов и нитритов в плазме, но существенно понизило значения потребления кислорода и соотношение между потреблением кислорода и мощностью при максимальной интенсивности. Это уменьшение потребления кислорода происходило без изменений во времени работы до изнеможения (Bescós et al. 2011). В другом исследовании субъекты получали нитрат натрия в виде добавки, перед прохождением теста с максимальной нагрузкой, который включал выполнение ступенчато повышающейся нагрузки до изнеможения, состоявшую из сочетания вращения педалей рукой и ногой на двух раздельных эргометрах. Подобно предыдущему эксперименту, приём добавки привел к уменьшению потребления кислорода с тенденцией в сторону увеличения времени до утомления (Larsen et al. 2010). Как отмечается в последующем обсуждении, результаты этих исследований можно рассматривать как увеличение работоспособности.

Добавки L -аргинина

Как отмечалось выше, L-аргинин и другие аминокислоты могут использоваться в качестве субстратов для продукции оксида азота в организме. Большинство пищевых добавок, способствующих производству азотной кислоты, содержат L- аргинин (Bloomer et a. 2010). Цитруллин – другая аминокислота, которая, попадая в почки, преобразуется в аргинин. Hickner et al (2006) отметили, что потребление цитруллина повышает уровни аргинина в большей степени, чем потребление самого аргинина.

Положительное влияние на работоспособность . В ранних работах Cheng and Baldwin (2001) сообщили, что оральное потребление аргинина, описанное в нескольких небольших исследованиях, показало улучшение способности выполнять упражнения у пациентов с коронарной болезнью сердца, но отмечалось, что большие и хорошо спланированные исследования необходимо провести для подтверждения влияния перед началом применения в лечении. Более поздние исследования показали, что потребление L-аргинина в качестве добавки могут повышать работоспособность у пациентов со стабильной хронической сердечной недостаточностью (Doutreleau et al. 2006) и пациентов после трансплантации сердца (Doutreleau et al. 2010).

Относительно повышения работоспособности у здоровых людей данные ограничены. Bailey et al (2010А) сообщили, что потребление L-аргинина (6 г) за час до серии упражнений на велоэргометре средней и высокой интенсивности уменьшает потребление кислорода и увеличивает время до утомления в высокоинтенсивном тесте. Они пришли к выводу, что добавки L-аргинина оказывают положительное влияние на физическую работоспособность, подобно потреблению нитратов с обычным питанием, как обсуждается ниже.

Не оказывают влияния на работоспособность. Большинство исследований не выявили эргогенного эффекта от потребления L-аргинина в виде добавки на показатели аэробной выносливости, анаэробной работоспособности или упражнения с отягощениями у пациентов и здоровых людей.

Относительно аэробных упражнений Wilson et al (2007) сообщили, что потребление добавки L-аргинина 3 г в день в течение 6 месяцев не улучшило показателей в ходьбе и продукцию NO у пациентов с болезнью периферических артерий. McConell et al (2006) вводили аргинин велосипедистам, тренирующимся на выносливость, во время выполнения упражнений и не обнаружили влияния на 15-минутную максимальную нагрузку после двух часов педалирования с интенсивностью 72% МПК. В другом эксперименте на выносливость с велосипедистами Abel et al (2005) сообщили, что потребление добавки аспартата аргинина не оказало влияние на выносливость при работе на велоэргометре до изнеможения.

Несколько исследований не обнаружили влияния на результаты тестов, оценивающих аэробную работоспособность. Olek et al (2010) изучали влияние потребления 2 г добавки аргинина перед 30-секундным субмаксимальным анаэробным тестом Вингейта и не обнаружили различий в результатах по сравнению с приёмом плацебо. Liu et al (2009) оценивали влияние на работоспособность в интервальном тесте на велоэргометре приёма добавки L-аргинина по 6 г 3 раза в день у хорошо тренированных дзюдоистов. Несмотря на повышение уровней L-аргинина в плазме, не выявлено влияние на проявление нитритов и нитратов в плазме или среднюю мощность в тесте.

Также в исследованиях не обнаружено эргогенного эффекта от приёма добавки L-аргинина на тестовые упражнения с отягощениями. Altars et al (2012) оценивали срочный эффект потребления 6 г аргинина за 80 минут до теста на силу двуглавой мышцы плеча. Несмотря на то, что кровоток в упражняемой мышце увеличился, не обнаружено влияние добавки на оксид азота или силовые показатели, такие, как максимальный крутящий момент и выполненная работа.

Большинство исследований показывают, что потребление добавок L-аргинина не улучшает физическую работоспособность, а основным следствием приёма L- аргинина является повышение уровня L-аргинина в плазме, в то время как увеличения кровотока или оксида азота в мышцах не выявляется (Bescós et al. 2009; Tang et al. 2011; Willoughby et al. 2011).

Отрицательное влияние на работоспособность В некоторых исследованиях обнаружено, что приём добавки L-аргинина или цитруллина может ухудшать физическую работоспособность. Buchman et al (1999) предлагал аргинин или плацебо бегунам-марафонцам и сделал вывод об эрголитических свойствах аргинина, так как бегуны, принимавшие добавку, показали худшее время, чем те, кто принимал плацебо. Hickner et al (2006) сообщили, что приём добавок цитруллина не оказал влияния на время бега до истощения на тредмиле, а результаты их исследования показывают, что потребление добавки может уменьшать время бега до изнеможения.

Пищевые источники нитратов

Как обсуждалось выше, различные овощи могут быть прекрасным источником пищевых нитратов. В частности, свекольный сок изучается на предмет его использования для увеличения работоспособности. Дозы, используемые в экспериментах, составляют 300 – 500 мг нитратов, что соответствует 500 мл свекольного сока, причём нет подтверждений об увеличении эффективности при повышении дозы (Lundberg et al. 2011). Дозы, которые используются для исследований, измеряются миллиграммами или миллимолями. Один миллимоль нитратов эквивалентен 62 мг, таким образом, 5 – 8 миллимолей – это приблизительно 300 – 500 миллиграммов нитратов. В некоторых экспериментах свекольный сок, очищенный от нитратов, используют как плацебо.
Применяются различные протоколы нагрузки для оценки эргогенных свойств потребления нитратов, включая острое (несколько часов) и хроническое (несколько дней) потребление перед тестированием, изменение доз и многих сопутствующих условий, варьирование интенсивности и направленность упражнений.

Повышение оксида азота. Множество исследований показали, что потребление нитратов с пищей, обычно в виде свекольного сока, повышает концентрацию нитритов в плазме, маркеров оксида азота (Bailey et al. 2009; Lansley et al. 2011A; Lansley et al. 2011B; Vanhatalo et al. 2010). Подобное повышение отмечается после острого и хронического потребления.

Уменьшение потребления кислорода при упражнении. Одним из наиболее частых выводов исследований является понижение «кислородной стоимости» или увеличение кислородной эффективности, вследствие острого или хронического потребления пищевых нитратов. Относительно однократного приёма Kenjale et al (2011) сообщили, что потребление свеклы за три часа до тестирования понижает фракционную экстракцию кислорода икроножной мышцей при выполнении субмаксимального теста с ходьбой у пациентов с заболеванием периферических артерий. Vanhatalo et al (2010) доложили о существенном уменьшении, почти на 4% кислородной стоимости упражнений на велоэргометре средней интенсивности в результате однократного (за 2,5 часа до теста) и хронического (ежедневно 5 и 15 дней) потребления. Эти исследователи пришли к выводу, что потребление нитратов с пищей однократно понижает кислородную стоимость субмаксимальных упражнений, а эффект поддерживается по крайней мере 15 дней, если приём нитратов продолжается. В других экспериментах показан аналогичный эффект от хронического потребления свекольного сока. Lansley et al (2011В) обнаружили уменьшение кислородной стоимости ходьбы на тредмиле, бега средней и высокой интенсивности после 4,5 дней потребления нитратов. Cermak et al (2012) сообщили о существенном уменьшении потребления кислорода у велосипедистов во время 60-минутной субмаксимальной нагрузки после 6 дней потребления нитратов. В двух исследованиях Bailey et al (2010В; 2009) обнаружили также снижение кислородной стоимости упражнений низкой, средней и высокой интенсивности, включающих велоэргометрию или разгибания голени, после 4 – 6 дней потребления. В эксперименте со спортсменами велосипедистами Lansley et al (2011А) не обнаружили различий в потреблении кислорода между потреблявшими нитраты и плацебо ни в одной из стадий эксперимента, но мощность увеличилась, подтверждая улучшение кислородной эффективности. В другом подобном исследовании Lansley et al (2011В) сделали заключение о позитивном влиянии потребления свекольного сока на физиологические реакции, вызванные упражнением, преимущественно, снижение кислородной стоимости ходьбы и бега, которое может быть отнесено к высокому потреблению нитратов.

Увеличение работоспособности. Как отмечалось выше, потребление соли нитрата натрия, аналогичное содержащемуся в 100 – 300 г овощей, богатых нитритами, проявило тенденцию к увеличению времени выполнения упражнения до изнеможения (Larsen et al. 2010). Исследования с применением свекольного сока, богатого нитратами, подтверждает эти выводы.

Время до изнеможения. При измерении работоспособности во многих исследованиях используются тесты, включающие упражнения до изнеможения, где субъекты не могут больше продолжать выполнение упражнения с заданным уровнем нагрузки или прекращают выполнение вследствие глубокого утомления. При использовании подобных протоколов, исследователи сообщают о существенном улучшении в тесте до изнеможения после употребления свекольного сока. Kenjale et al (2011) обнаружили, что пациенты с болезнью периферических артерий улучшают максимальное время ходьбы на 17% в сердечно-лёгочном тесте спустя три часа после потребления. Lansley et al (2011B) сообщили об увеличении времени бега до изнеможения на тредмиле после 4 и 5 дней приёма нитратов. Bailey et al (2010В; 2009), используя различные протоколы, включающие разгибания голени высокой интенсивности до отказа и тесты на велоэргометре, обнаружили, что потребление нитратов в течение 4-6 дней увеличивает время до изнеможения. Vanhatalo et al (2011), изучали влияние потребления пищевых нитратов в условиях гипоксии и обнаружили, что спустя день после употребления работоспособность в тесте разгибание голени, ограниченная под влиянием гипоксии, восстанавливается до уровней, которые наблюдаются при нормоксии. В эксперименте с однократным и хроническим потреблением Vanhatalo et al (2010) зафиксировали увеличение выполненной работы и максимальной мощности в ступенчатом тесте с повышением нагрузки на велоэргометре.

Исследования влияния на спортивные результаты . Когда проводятся специфичные к виду упражнения или спорта исследования, учёные обычно рекомендуют рассматривать два фактора. Первый - упражнение должно отражать как можно полнее реальную спортивную деятельность. Второй - субъекты должны быть тренированными в этом упражнении или спортивной дисциплине. Несмотря на то, что тесты до изнеможения могут быть полезны для изучения влияния субстанций, повышающих работоспособность, они не воспроизводят реальные спортивные условия. Более приемлемым вариантом является моделирование условий соревнования, н-р, время нагрузки, в лабораторных условиях, как попытка скопировать реальную обстановку. Принимая во внимание уровень тренированности субъектов исследования потребления пищевых нитратов Bescós et al (2012) отметили, что большинство исследований показали увеличение работоспособности, когда тестировали нетренированных мужчин.

Между тем, в двух исследованиях, использующих протокол, сходный со спортивными соревнованиями и тренированных велосипедистов, сообщили об увеличении работоспособности при однократном и многократном потреблении свекольного сока. В одном из экспериментов девять соревнующихся велосипедистов- мужчин из клубных команд потребляли свекольный сок за 2,5 часа до тестирования. По сравнению с плацебо, велосипедисты существенно увеличили мощность и результаты на отрезках 4 и 16,1 километров. Потребление кислорода было аналогичным на различных временных отрезках, подтверждая улучшение экономичности педалирования от свекольного сока (Lansley et al. 2011A). Во втором эксперименте тренированные мужчины-велосипедисты потребляли свекольный сок 6 дней, а тест состоял из 60 минут субмаксимального педалирования и 10 км гонки на время. Подобно исследованию с однократным потреблением, в результате потребления свекольного сока увеличились мощность и результаты на отрезке, несмотря на то, что различия результатов между отрезками были относительно невелики (Cermak et al. 2012).
Подводя итог этих экспериментов, данные подтверждают, что потребление пищевых нитратов способно улучшать спортивные результаты.

Предположительный механизм влияния потребления нитратов на улучшение работоспособности

Потребление нитратов с пищей, как отмечалось, может оказывать положительное влияние на здоровье сердечно-сосудистой системы и работоспособность. Machha и Schechter (2011) отметили несколько механизмов, которые могут лежать в основе этих положительных эффектов. Применительно к физической работоспособности Bescós et al (2012) полагают, что улучшение вследствие потребления нитратов с питанием может быть связано с увеличением продукции оксида азота и последующем улучшении доставки кислорода к работающим мышцам. Как отмечается ниже, улучшение доставки кислорода может быть одним из ключевых механизмов, но исследования, касающиеся положительных влияний на работоспособность от доставки нутриентов, чрезвычайно ограничены, а те, что доступны, нельзя принять для подтверждения. Например, Cermak et al (2012) не обнаружили влияния потребления нитратов на выбор субстрата организмом, а также на концентрацию глюкозы и лактата в плазме во время 10 км гонки на время. Тем не менее, Baily et al (2010В) сообщили о небольшом сдвиге при использовании субстратов в сторону большего использования углеводов, возможно обусловленного увеличением поглощения глюкозы, опосредованное оксидом азота, которое может снижать потребление кислорода. Они рекомендовали дополнительные исследования для оценки этой возможности.

Larsen et al (2010), отметили, что потребление нитратов с пищей способно снижать кислородную стоимость упражнений при максимальных нагрузках, связывая это с двумя механизмами: первый – уменьшение потребления кислорода, второй – улучшение энергетических функций работающих мышц.
Сосудорасширяющий эффект пищевых нитратов, - по-видимому, основной фактор, ответственный за уменьшение потребления кислорода при выполнении упражнений. У этого явления может быть несколько объяснений. Jones et al (2011) отмечают замедление развития медленного компонента потребления кислорода во время работы с постоянным уровнем нагрузки, выполняемой выше лактатного порога, что постепенно уменьшает сократительную эффективность скелетных мышц и связано с развитием утомления. Они также отмечают, что потребление нитратов с пищей может уменьшать размеры медленного компонента потребления кислорода и замедлять развитие мышечного утомления путём улучшения окислительных способностей мышц или повышения внутримышечной доставки кислорода. Увеличение поступления кислорода способно повышать его распределение в работающей мышце. Kenjale et al (2011) сообщили о снижении фракционной экстракции кислорода тканями икроножной мышцы во время ходьбы после потребления свеклы у людей с заболеванием периферических артерий. Это, вероятно, обусловлено увеличением доставки кислорода к медленно сокращающимся волокнам икроножной мышцы, вместо быстро сокращающихся. Медленно сокращающиеся волокна способны использовать кислород более эффективно, чем волокна с быстрым сокращением. Другим объяснением может быть уменьшение потребления кислорода сердечной мышцей. Drechsler-Parks (1995) обнаружили, что вдыхание нитритов вызывает понижение сердечного выброса во время упражнений, которое может означать снижение работы сердца и потребления кислорода.

Увеличение эффективности производства энергии при выполнении упражнения может приводить к снижению потребления кислорода. Несмотря на то, что Lasley et al (2011В) не выявили изменений в окислительной способности митохондрий во время выполнения упражнений после нескольких дней приёма нитратов с пищей, Larsen et al (2011) сообщили об улучшении эффективности окислительного фосфорилирования митохондрий скелетных мышц, которое коррелировало со снижением кислородной стоимости упражнений. Они отметили, что после приёма нитратов митохондрии скелетных мышц проявляют улучшение эффективности окислительного фосфорилирования (соотношения P/О), которое коррелирует с понижением кислородной стоимости упражнения. Эти наблюдения подтверждают повышение эффективности продукции АТФ для сокращений мышц при неизменном количестве кислорода. Они также подтвердили, что потребление нитратов оказывает глубокое воздействие на основные функции митохондрий. Тем не менее, хоть Bailey et al (2010В) и не исключали возможности положительного влияния потребления нитратов на соотношение Р/О, они показали, что пониженная кислородная стоимость упражнений – следствие улучшения связи между гидролизом АТФ и производством усилия скелетными мышцами, которое может уменьшать количество необходимого АТФ при том же производимом усилии. Общий уровень обмена АТФ был ниже при упражнениях низкой и высокой интенсивности после потребления пищевых нитратов. Кроме того, Vanhatalo et al (2011) отметили, что по сравнению с плацебо, в гипоксических условиях, потребление нитратов оказывает положительное влияние на восстановление креатинфосфата и мышечного рН – факторов, которые вносят вклад в увеличение физической работоспособности. Авторы заметили, что приём нитратов при гипоксии восстанавливает устойчивость к упражнениям и окислительные способности до величин, которые наблюдаются при нормоксии. В общем, эти находки подтверждают способность приёма нитратов повышать энергетику мышц при упражнениях, что может приводить к уменьшению потребления кислорода.
Другие факторы также могут влиять на ситуацию. Гипотеза центрального утомления предполагает, что причиной утомления являются процессы, происходящие (преимущественно) в мозге. Presley et al (2011) измеряли кровоснабжение мозга у пожилых людей и наблюдали положительное действие нитратов пищи на региональное кровообращение в регионах мозга, ответственных за исполнительные функции. Таким образом, влияние может происходить через уменьшение центрального утомления, что и приводит к повышению работоспособности.

Чтобы разобраться с механизмом, лежащим в основе понижения кислородной стоимости упражнений вследствие потребления нитратов, необходимо провести дополнительные исследования, в частности, со свекольным соком. Bailey et al (2011B) отметили, что свекольный сок богат антиоксидантами и фенолами, что указывает на возможность независимого или синергетического действия этих веществ и нитратов.

Обсуждение использования нитратов для улучшения спортивных результатов

Lundberg et al (2011) заметили, что несмотря на зафиксированное положительное влияние нитратов для повышения работоспособности, это необходимо подтвердить в реальных условиях соревнований. Как известно из Интернет-форумов, статей и обсуждений в рамках спортивных сообществ, использование нитратов быстро распространяется среди спортсменов. Учёные рекомендуют с осторожностью относиться к использованию различных форм нитратов и нитритов.

Лекарства и соли

Lundberg et al (2011) отметили, что лекарства, которые содержат органические нитраты и нитриты, такие как нитроглицерин и амилнитрит, имеют чрезвычайно сильное сосудорасширяющее действие, и непреднамеренная передозировка может привести к фатальному сосудистому коллапсу. В то же время они рекомендуют спортсменам избегать бесконтрольного применения солей нитратов и нитритов в качестве пищевых добавок, указывая на то, что несмотря на низкий/отсутствие риска острого отравления нитратами, любая путаница, приводящая к высокому непреднамеренному потреблению нитритов или органических нитратов, является потенциально опасной для жизни. Например, потребление различных доз нитритов, обнаруженных в пищевых добавках совместно с вазодилататорами для лечения эректильной дисфункции, таких как Виагра и Сиалис, могут вызвать проблемы со здоровьем (Allen, 2011). Если вы используете какие-либо лекарства, посетите вашего лечащего врача перед употреблением пищевых добавок. Люди, имеющие проблемы со здоровьем, такие, как болезнь периферических артерий, могут получить пользу от применения солей нитритов и нитратов, но также должны проконсультироваться со своим лечащим врачом относительно их использования при упражнениях.

Пищевые добавки

Как отмечалось выше, большинство пищевых добавок «оксида азота», находящиеся в продаже для спортсменов, содержат L-аргинин в качестве активного ингредиента, несмотря на ограниченные научные подтверждения способности L-аргинина повышать физическую работоспособность. Другие добавки могут включать различные составляющие, рекламируемые как «реально повышающие оксид азота» в кровообращении, но исследования подобных добавок в настоящее время ограничены. В одном исследовании с мужчинами, тренирующимися с отягощениями, сообщается о небольшом, но статистически несущественном положительном влиянии подобных добавок на уровень нитратов/нитритов в кровообращении в течение часа после потребления, но без влияния на показатели гемодинамики (Bloomer et al. 2010). Требуются дополнительные исследования подобных пищевых добавок «оксида азота».

Пищевые источники нитратов

Большинство исследователей показало, что потребление здоровой пищи, в частности овощей и овощных соков, богатых нитратами, практически безвредно и может представлять некоторую пользу для здоровья (Allen, 2011; Lundberg et al. 2011; Machha and Schechter, 2011). Одним из ключевых моментов является доза нитратов, которая эффективна для снижения кислородной стоимости нагрузки: 300 – 500 мг, при этом нет подтверждений увеличения эффекта от повышения дозы (Lundberg et al. 2011). Тем не менее, учёные отмечают существования потенциального риска, который появляется в случае неправильного хранения овощных соков, содержащих нитраты. Со временем, при загрязнении напитка снижающими содержание нитратов бактериями, накапливаются нитриты.

Возможные противопоказания при потреблении нитратов

Потребление нитратов с пищей может (преимущественно, только теоретически) быть связано с несколькими негативными моментами для спортсменов. Низкий уровень железа, доходящий иногда до железодефицитной анемии, представляется более вероятным у спортсменов, чем у обычных людей, особенно у юных спортсменок; несмотря на то, что неправильный выбор продуктов питания объясняет большинство нарушений баланса железа, существуют также доказательства повышения уровня железа эритроцитов и общего обмена железа в организме (Beard and Tobin, 2000). Повышение продукции оксида азота также может быть одним из факторов. Например, люди, живущие на больших высотах, имеют концентрацию биологически активных продуктов оксида азота в крови, которая превышает в 10 раз уровень, наблюдаемый у людей на уровне моря, но красные клетки крови содержат меньшее количество комплексов железа (Erzurum et al, 2007). При исследовании крыс, которые выполняли тренировки в течение 12 месяцев, Xiao and Qain (2000) отметили, что интенсивные упражнения могут вызывать увеличение концентрации оксида азота в плазме, также как и низкий уровень железа, подтверждая вероятную связь увеличения продукции оксида азота с развитием дефицита железа при упражнениях. Продолжительные исследования с участием людей могут представлять интерес.

Увеличение оксида азота вследствие питания нитратами может быть особенно важно в состояниях ограничения доступности кислорода (Jones, 2011). Таким образом, потребление нитратов может быть полезным при гипоксии, что важно для спортсменов, которые тренируются и соревнуются в горах. Тем не менее, необходима осторожность. В ситуационном исследовании альпинистов высокого уровня сообщается о тяжёлых случаях острой горной болезни и атаксии при упражнениях на высоте. Альпинисты использовали трансдермальное введение нитроглицерина с целью предотвращения обморожения. Не существует рекомендаций по использованию нитроглицерина в подобных случаях и безопасность его применения не оценивалась. Авторы отметили связь между вызванной нитратами церебральной вазодилатацией и тяжёлым отёком мозга – вероятным патофизиологическим объяснением причины заболевания (Mazzuero et al. 2008). Этот случай произошёл на высоте 8000 метров, которая не характерна для проведения большинства спортивных соревнований и описывает применение лекарства, а не пищевой добавки. Несмотря на это, рекомендуется соблюдать осторожность при использовании нитратов спортсменами в горных условиях.

Andrew M. Jones, эксперт по исследованию потребления нитратов, предлагает несколько практических советов для спортсменов, которые суммируют ключевые аспекты применения (Jones, 2011).

• Доступные данные позволяют сделать вывод, что 300 – 450 миллиграммов нитратов приводят к существенному повышению концентрации нитритов в плазме и вызывают физиологические эффекты.
• Подобная доза может быть получена от потребления 0,5 литров свекольного сока или эквивалентного количества пищи с высоким содержанием нитратов.
• После приёма концентрация нитритов в плазме обычно достигает максимального значения через 2 – 3 часа и остаётся повышенной следующие 6 – 9 часов перед возвращением к исходному значению. Таким образом, спортсменам необходимо потреблять нитраты за 3 – 9 часов до тренировки или соревнований.
• Потребление продуктов с высоким содержанием нитратов в течение дня необходимо для поддержания уровня в крови, но влияние поддержания уровня нитратов на адаптацию к тренировке не выяснялось.
• Есть вероятность, что бесконтрольное потребление высоких доз солей нитратов может представлять опасность для здоровья
• Естественные источники нитратов вероятно полезны для здоровья
• Спортсменам, которые хотят получить эргогенный эффект от приёма нитратов, рекомендуется использовать естественные, а не фармакологические методы.

Источники пищевых нитратов

В таблице 1 было указано несколько овощей с высоким содержанием нитратов. Свекольный сок в обычной и концентрированной форме использовался в большинстве исследований. …

Один из вариантов – сделать свекольный сок самому. Используйте блендер для измельчения свежей свеклы и смешайте с морковью или соком сельдерея на свой вкус. Смешивайте напитки из других богатых нитратами овощей, которые относятся к данной категории. В статье журнала Parade от 5 февраля 2012, др Mehmet Oz предложил формулу для напитка, богатого волокнами, антиоксидантами и витаминами, а также с низким содержанием калорий; напиток также богат нитратами. Для получения 3 – 4 порций смешайте следующие ингредиенты. Вы можете поэкспериментировать, добавив свёклу:
2 чашки шпината
2 чашки очищенных огурцов
6 стеблей сельдерея
1 пучок петрушки
1 чайная ложка имбиря
2 очищенных яблока
Сок одного лайма
Сок половинки лимона.

Направления дальнейших исследований

Доступные в настоящее время сведения поддерживают точку зрения об эргогенном эффекте потребления нитратов. Данные лабораторных исследований ясно свидетельствуют о повышении оксида азота и понижении кислородной стоимости упражнений, так же, как и об улучшении результатов различных тестовых упражнений. Несмотря на то, что истинное увеличение спортивных результатов в условиях соревнований ещё предстоит доказать (Lundberg et al, 2011), два исследования, моделирующих соревновательную деятельность (Cermak et al. 2012; Lansley et al. 2011A), обнаружили положительное влияние на тренированных велосипедистов. Тем не менее, дополнительные эксперименты со спортсменами силовых видов и видов спорта на выносливость необходимы в поддержку этих предварительных результатов.

Некоторые исследователи (Allen, 2011; Bescós et al., 2012; Jones et al. 2011) отмечают необходимость разработки протокола, который позволит получить спортсменам максимальные преимущества от потребления нитратов, а также определить переносимость для женщин и пожилых людей, у которых на метаболизм оксида азота оказывается воздействие от нарушения статуса эстрогенов/или возраста. Кроме того, нужны данные относительно людей, имеющих проблемы со здоровьем.

Здоровье, Научные исследования, Питание, Специализированные пищевые добавки