硝酸塩サプリメントの摂取によるアスリートパフォーマンス効果が謳われて久しいが、実際その効果はどの程度のものなのだろうか？
国際オリンピック委員会（IOC）は、持久運動におけるオールアウトまでの時間の延長、40分未満のタイムトライアルの改善、高強度運動中のII型筋線維の機能強化、間欠的運動の改善などの運動パフォーマンスのために硝酸塩を多く含む食品やジュースを補給することを支持している。
ご紹介する最新データによれば、参加者の競技レベル、採用した運動プロトコル、ビートルートの投与量、ビートルート製品の種類、補給戦略と期間によって研究結果にばらつきがあり、効果がないとはいい切れないが、矛盾する研究結果が多く、その効果についてはまだ判然としない。
一酸化窒素（NO）はミトコンドリアの呼吸と生合成、血管拡張、筋肉のグルコース取り込み、血管新生、小胞体のカルシウム処理など、多くの生理機能に寄与するシグナル分子で、酸素の存在下でアミノ酸のL-アルギニンがL-シトルリンに変換されることで生成される。
局所的に利用されない場合は、酸化されて硝酸塩になる。
食事から摂取した外因性の無機硝酸塩も基質の一つとして作用する。
ビーツは食餌性硝酸塩の良好な供給源であり、平均値は新鮮な重量1 kg当たり1446 mg（214〜3556 mg/kgの範囲）である。
最近の研究では、食事による硝酸塩の補給が持久力に対する有望なエルゴジェニック効果を示している。しかし、高強度インターバルトレーニング（HIIT）およびスプリントインターバルトレーニング（SIT）中のパフォーマンス指標に対する硝酸塩の急性または慢性的な補給の効果を評価した系統的な分析はない。
リンクのシステマティックレビューおよびメタアナリシスは、硝酸塩の供給源である食餌性ビートルートの補給がHIITおよびSIT中のピークおよび平均パワー出力を向上させるというエビデンスを評価することを目的としたもの。
PubMed、ProQuest、ScienceDirectおよびSPORTDiscusで、硝酸塩 or 亜硝酸塩 or ビートルート、HIIT or high intensity or sprint interval or SIT、performanceを検索ワードに系統的な文献検索を行った。
合計17件の研究で独立したレビューが行われた。
7件の研究では急性期の補給戦略を採用し、10件の研究では慢性的な補給を採用していた。
平均パワー出力の標準化平均差は、プラセボを支持する全体的に些細で有意ではない効果を示した。
ピークパワー出力の標準化平均差は、ビートルートジュースによる介入に有意ではない効果が見られた。
結論として、今回のメタアナリシスでは急性または慢性的なビーツの補給により、反復スプリントトレーニングにおけるピークおよび平均パワー出力の有意な改善効果はないことが示唆された。
The Effect of Beetroot Ingestion on High-Intensity Interval Training: A Systematic Review and Meta-Analysis
・これまでに行われた運動パフォーマンスに関する研究のほとんどはトレーニングを受けたアスリートを対象としており、食事性硝酸塩の補給源としてビートルートジュースを使用しているが、ほうれん草、ルッコラ、セロリなども含まれている。食物性硝酸塩ではなく硝酸ナトリウムや硝酸カリウムを直接補給した研究もあるが運動パフォーマンスに対するエルゴジェニック効果を示すことはできなかった。
・スポーツパフォーマンスのためのビートルートジュースなどの製品からの硝酸塩の推奨摂取量は、補給方法とタイミングに応じて0.1〜0.2 mmol/kg体重であり、血漿中の硝酸塩および亜硝酸塩はプラセボに比べて1〜5倍上昇する。
腸粘膜循環におけるNOの化学的生成についての研究では、唾液中の硝酸塩濃度は、食事で硝酸塩を摂取した後数時間にわたってかなり上昇することが示唆されている。亜硝酸塩のNOへの変換 をNOに変換するには、舌上の硝酸還元菌の数と活性に依存する。
胃の中では、亜硝酸は酸性条件下でNOに分解される。残った硝酸塩と亜硝酸塩は、血液や筋肉組織の中で「NOリザーバー」として保存され、血管や代謝プロセスに利用することができ、最適な身体機能や認知機能に貢献する可能性が示唆されている。
・ビートルートジュースのアスコルビン酸とポリフェノールは、胃の中で亜硝酸をNOに還元することができ、別の研究では、亜硝酸ナトリウムとアスコルビン酸の混合物は、NOやその他の窒素酸化物を急速に放出することが報告されていまる。アスコルビン酸とポリフェノールの存在下では、硝酸塩のNOへの還元が大幅に促進され、他の窒素酸化物の発生が抑えられる。
・NOの生成は高強度の運動時に骨格筋で起こる低酸素状態に似た低pH・低酸素環境で促進される。主な血管拡張剤であるNOは、筋肉への血流を増加させることで生理的反応を誘発し、骨格筋の収縮時の酸素利用に影響を与えることが示唆されている。さらに、NOは筋肉におけるグルコースの取り込みとミトコンドリアの効率を改善し、筋肉の収縮と弛緩のプロセスを補うと考えられている。
・動物実験では、硝酸塩がⅡ型筋線維の収縮機能と血流に作用して運動パフォーマンスを向上させることが示されている。
ヒトにおいても、ビートルートを食餌療法で補給することにより、最大持久運動パフォーマンスを向上させることができる。
例えば、健康な訓練を受けた成人において0.1 mmol/kgの硝酸塩を摂取した場合、最大負荷でのサイクリング中の酸素コストが5.4％減少し、エネルギー効率が7.1％向上しした。
食事による硝酸塩の摂取（6.2 mmolの硝酸塩サプリメントを6日間摂取）が低、中、高強度のランニング／運動に及ぼす影響を検討した別の研究では、酸素要求量が減少する一方で、高強度のランニングでは疲労までの時間が15%増加したことを報告している。
・さらに高用量の硝酸塩11.2mmolを投与するとプラセボと比較して過酷なサイクリングタスクにおけるオールアウトまでの時間が15.7％改善された。
ビーツから硝酸塩を補給すると骨格筋への酸素と基質の供給が増加して運動パフォーマンスが向上することを考えると、この観察結果を持久力運動以外にも拡大することが重要であるが、現在のところHIITおよびSITにおける硝酸塩のエルゴジェニック効果に関するエビデンスは曖昧なままである。
・9つの論文を含む1つのシステマティックレビューではビーツジュースの急性および慢性的な摂取は、短い休息時間を伴う断続的なパワー出力など高強度パフォーマンスを向上させる可能性があることを示した。
・パワー出力の向上には、筋短縮速度が速くなることを助ける小胞体でのカルシウムの放出と再取り込みの改善、高強度パフォーマンスの間にホスホクレアチンの再合成が速くなること、および/または筋疲労に関連する代謝物の蓄積が減少することなどが関係している。
・しかし、すべての研究でビートルートジュースを摂取した後に高強度の運動を行った際のパフォーマンスの向上が実証されたわけではない。
他の研究者らは、硝酸塩を多く含む濃縮ビートルートジュースが訓練を受けたカヤック選手の10秒スプリント5回のピークパワーに影響を与えないことを報告した。
・硝酸塩の補給は、低酸素状態（高度または筋肉内の局所的な低酸素状態）で最も有効であると示唆されていることから、我々は最も一般的な食事による硝酸塩の補給方法であるビートルートが、HIITおよびSIT運動パフォーマンスのパワー出力測定を改善すると予想した。しかし、反復スプリントプロトコルを用いてパワー出力測定を評価した14件の研究では、ビートルートの補給を支持する全体的な効果はなかった。
これは、ビーツを急性または慢性的に補給した後の平均およびピークパワー出力の両方に当てはまりました。
・今回の分析結果から、HIIT/SIT運動パフォーマンスにおけるパワー出力の向上を目的としたビーツジュースの急性または慢性的な摂取を支持する結果は得られなかった。
出力
入手可能なデータから明らかになったことは、ビーツの摂取が筋収縮機能に持続的な影響を与えることはないということである。
急性期または慢性期のどちらの補給方法であっても、反復スプリントにおけるパワー出力にビートルート摂取の持続的効果はない。
我々のデータとは対照的な結果を報告した研究もあるが、それらの研究と我々の全体的な分析結果が異なる理由は明らかではない。
運動レベル
高度な訓練を受けたアスリートは、硝酸のエルゴジェニック効果への反応が低い可能性が示唆されている。これは、内因性のNOバイオアベイラビリティが高いために、食事による硝酸塩補給後にNOが追加生成される可能性が低いためである。さらに、骨格筋の毛細血管化が進んでいること、骨格筋のカルシウムイオン処理タンパク質の含有量が増加していること、高強度のスポーツでよく訓練されたアスリートはII型筋線維の割合が高いことなども関係している可能性もある。
・今回のレビューでは、トレーニングレベルがSITに与える影響を検討した研究は1件のみであった。血漿中の硝酸塩と亜硝酸塩の濃度が、6日間のビーツ補給で同程度に増加することを見出した研究。ビートルートを6日間摂取すると、血漿中の硝酸塩と亜硝酸塩の濃度が同程度に上昇することがわかった。スケート選手およびエリート（オリンピックレベル）トラックサイクリストにおいて、6日間のビーツ補給で血漿中の硝酸塩および亜硝酸塩濃度が同程度に上昇したが、30秒間の最大反復スプリント（ウインゲートテスト）後のピークおよび平均出力は、いずれのグループにおいても改善されなかった。
エリート持久系アスリートを対象とした他の研究では、やはり3日間のビーツ補給の効果は認められなかった。ビーツの補給はオールアウトするまで30秒間の受動的回復を伴う15回のスプリントに影響を与えなかった。
このように、今回の研究では、高度なトレーニングを受けたアスリートがHIIT/SITを行った場合に、ビーツを補給したからといって、パワー出力の測定値に差が出るという結果は出ていない。
・IOCコンセンサスステートメントでは、ビートルートジュースを含む食餌性硝酸塩を、より強度の高い運動パフォーマンス（断続的なチームスポーツ活動を含む）のための栄養的エルゴジェニック補助食品とされている。
しかし我々のデータは、現在入手可能な証拠に基づき、反復スプリントを用いたスポーツ/トレーニングセッションでパワーアウトプットの観点からビートルートジュースを使用しようとするコーチやアスリートにとって、効果的なエルゴジェニックエイドではないことを示唆している。