Syksyllä 2007 ryhmä fysiologeja Tukholman Karoliinisessa instituutissa julkaisi tuloksen, jota he itse kutsuivat artikkelissaan "erittäin yllättäväksi". Yhdeksän hyväkuntoista nuorta miestä oli nauttinut kolmen päivän ajan natriumnitraattia, tavallista suolaa, jota on sellerissä, pinaatissa ja punajuuressa, ja polkenut sitten kuntopyörää, ja heidän kehonsa oli käyttänyt samaan työhön vähemmän happea. Ei enemmän tehoa enemmällä polttoaineella, vaan sama teho vähemmällä. Kokonaishyötysuhde nousi 19,7 prosentista 21,1 prosenttiin, laktaatti ei noussut eikä syke muuttunut [1].

Näin ei olisi pitänyt käydä. Tietyn kuormituksen hapenkulutusta oli pidetty lähes vuosisadan ajan ihmislihaksen muuttumattomana ominaisuutena. Nitraattia puolestaan pidettiin parhaimmillaan tehottomana ja pahimmillaan hieman epäilyttävänä aineena, jota viranomaiset mittaavat juomavedestä. Kesti muutaman vuoden ennen kuin ymmärrettiin, että nämä kaksi liittyvät toisiinsa ja että yhteys johtaa juurekseen. Kun se ymmärrettiin, kyseinen kasvis alkoi ilmestyä ammattilaispyöräilytallien jääkaappeihin, ja Itämeren puutarhojen perusraaka-aine, punajuuri, jota täällä on vuosisatoja keitetty keitoksi ja raastettu salaattiin, löysi itsensä yhden urheilutieteen huolellisimmin tutkituista kysymyksistä keskipisteestä.

Molekyyli, joka voitti Nobelin palkinnon

Jotta ymmärtäisi, miten punajuuri voi muuttaa sitä, kuinka paljon happea poltat, on aloitettava kaasusta. Typpioksidi, kaksi atomia ja muutaman sekunnin elinikä, on signaali, jolla verisuonen sisäpinta käskee ympärillään olevaa lihasta rentoutumaan. Kun sitä vapautuu, valtimot laajenevat, verenvirtaus lisääntyy, verihiutaleet muuttuvat vähemmän tarttuviksi ja työtä tekevän lihaksen mitokondriot säätävät hapenkäyttöään. Robert Furchgott, Louis Ignarro ja Ferid Murad saivat vuoden 1998 Nobelin lääketieteen palkinnon selvitettyään, että tämä lyhytikäinen kaasu on elimistön tärkein verisuonten laajentaja [2]. Tuosta löydöstä ja sitä ruokkivista marjoista kirjoitimme artikkelissa Verenkiertoosi kätkeytyvä Nobelin palkinto; tämä artikkeli kertoo kasvista, joka tekee sen suorimmin.

Oppikirjan reitti typpioksidiin alkaa aminohaposta L-arginiinista, kulkee entsyymiperheen kautta ja tarvitsee toimiakseen happea. Se on suunnitteluvirhe tai ainakin rajoite: hetki, jolloin lihas eniten kaipaa lisää verta, on juuri se hetki, jolloin lihakselta alkaa loppua happi. Luonto, kuten käy ilmi, on asentanut toisen reitin, ja juuri sitä punajuuri käyttää.

Toinen reitti kulkee kielesi kautta

Tämän vaihtoehtoisen reitin kuvasivat yksityiskohtaisesti vuonna 2008 Nature Reviews Drug Discovery -lehdessä Jon Lundberg, Eddie Weitzberg ja Mark Gladwin, ja se on yksi ihmisen fysiologian elegantimmista kierroista [3]. Se menee näin. Syöt nitraattipitoisen kasvin. Nitraatti imeytyy ylemmässä suolistossa ja päätyy vereen, jossa se tekee hyvin vähän. Sitten tapahtuu jotain outoa: sylkirauhaset vetävät noin neljänneksen siitä aktiivisesti takaisin verenkierrosta ja väkevöivät sen sylkeen, moninkertaisesti plasmaa korkeammalle tasolle. Kielen takaosassa elää anaerobisia bakteereja, jotka käyttävät tuota nitraattia omaan hengitykseensä ja pelkistävät sen samalla nitriitiksi. Nielet nitriitin. Mahahapossa osa siitä muuttuu saman tien typpioksidiksi ja loput imeytyy vereen nitriittinä, vakaana varastona, jonka kudokset voivat muuttaa typpioksidiksi juuri siellä, missä happea on niukasti ja happamuus korkea, toisin sanoen kovaa työtä tekevässä lihaksessa.

Tämä ei ole hypoteesi; se on testattu suorimmalla mahdollisella tavalla. Vuonna 2008 Andrew Webb kollegoineen Lontoon Barts-instituutissa antoi terveille vapaaehtoisille 500 ml punajuurimehua ja seurasi, kuinka verenpaine laski noin kolme tuntia myöhemmin enimmillään 10,4/8 mmHg plasman nitriitin nousua seuraten [4]. Sitten he toistivat kokeen pyytäen vapaaehtoisia sylkemään sylkensä nielemisen sijaan. Nitriitti ei noussut, eikä verenpaine laskenut. Samana vuonna ruotsalainen tutkimusryhmä osoitti, että nitraattiannoksen jälkeen käytetty antibakteerinen suuvesi heikensi selvästi plasman nitriitin nousua, koska se tappoi muunnoksen tekevät bakteerit [5]. Mitä tahansa punajuuri sinulle antaakin, se antaa sen kielesi mikrobien kautta.

Miksi juuri punajuuri

Nitraatti on kasvin tapa kuljettaa typpeä maasta kudoksiinsa, ja jotkin kasvit kuljettavat sitä hyvin paljon. American Journal of Clinical Nutrition -lehdessä julkaistussa vakioluokituksessa vihannekset jaetaan nitraattipitoisuuden mukaan luokkiin, ja ylimmässä luokassa, yli 250 mg / 100 g, ovat rucola, pinaatti, salaatti, selleri ja punajuuri [6]. Punajuurella on yksi etu tuon listan lehtiin verrattuna: siitä saa mehua. 500 ml:n lasi antaa nitraattiannoksen, johon yltämiseen tarvittaisiin kulhollinen rucolaa, ja antaa sen muodossa, jonka voi juoda kaksi tuntia ennen lenkkiä.

Kuinka paljon riittää, on selvitetty melko tarkasti. Vuoden 2013 annos-vastetutkimuksessa Exeterin yliopistossa Lee Wylie kollegoineen antoi vapaaehtoisille tiivistettyä punajuurimehua, jossa oli 4,2, 8,4 tai 16,8 mmol nitraattia, ja mittasi sitten hapenkulutuksen ja sen, kuinka kauan he jaksoivat pitää yllä kovaa suoritusta. 8,4 mmol:n annos pienensi tasaisen rasituksen hapenkulutusta ja pidensi aikaa uupumukseen 14 prosenttia; sen kaksinkertaistaminen 16,8 mmol:iin ei tuonut mitään lisää, pidennys oli 12 prosenttia [7]. Kahdessa jäljempänä kuvatussa merkkipaalututkimuksessa käytettiin 500 ml tavallista punajuurimehua, jossa oli noin 5,5–6,2 mmol nitraattia [8][9]. Se on käyttöalue: jossakin ison lasin ja puolen litran välillä.

Exeterin kokeet

Tutkimuksen, joka nosti punajuuren kuriositeetista harjoitusruokavalion osaksi, julkaisivat vuonna 2009 Journal of Applied Physiology -lehdessä Stephen Bailey ja Andrew Jonesin ryhmä Exeterissä [8]. Kahdeksan miestä joi kuuden päivän ajan päivittäin 500 ml punajuurimehua tai 500 ml mustaherukkajuomaa lumelääkkeenä kaksoissokkoutetussa vaihtovuoroisessa asetelmassa. Punajuurella plasman nitriitti suunnilleen kaksinkertaistui, systolinen verenpaine laski 132:sta 124 mmHg:iin ja hapenkulutuksen nousu kohtalaisen rasituksen alussa oli 19 prosenttia pienempi. Sitten he polkivat uupumukseen asti hyvin kovalla teholla. Lumelääkkeellä he kestivät keskimäärin 583 sekuntia; punajuurella 675. Puolitoista minuuttia lisää kovaa ajoa, yhdestä kasviksesta.

Kaksi vuotta myöhemmin sama ryhmä kysyi kysymyksen, joka kiinnostaa jokaista kilpailunumeron kantajaa: tekeekö se nopeammaksi? Yhdeksän seuratason pyöräilijää joi 500 ml punajuurimehua tai samaa mehua, josta nitraatti oli poistettu, kaksi ja puoli tuntia ennen 4 km:n ja 16,1 km:n aika-ajoa [9]. Hapenkulutus ajojen aikana oli molemmissa tapauksissa sama, mutta teho ei: 292 wattia vastaan 279 4 km:llä, 247 vastaan 233 16,1 km:llä. 4 km:n ajo oli 2,8 prosenttia nopeampi, 16,1 km:n ajo 2,7 prosenttia nopeampi. Samat keuhkot, sama sydän, enemmän työtä.

Kirjallisuus on sen jälkeen kasvanut valtavasti. Vuoden 2020 meta-analyysi Medicine & Science in Sports & Exercise -lehdessä kokosi 80 tutkimusta ja totesi, että nitraattilisä paransi suorituskykyä lumelääkkeeseen verrattuna, selvimmin harrastajilla ja kohtalaisesti harjoitelleilla ja vähemmän kestävyyshuippu-urheilijoilla, joiden aerobinen kunto oli jo poikkeuksellinen [10]. Tämä kannattaa lukea oikein päin. Jos et ole ammattilainen, olet juuri se ryhmä, jolla tämä toimii parhaiten. Kansainvälisen olympiakomitean vuoden 2018 konsensuslausuma ravintolisistä sijoittaa nitraatin pieneen joukkoon kofeiinin, kreatiinin, beeta-alaniinin ja bikarbonaatin rinnalle, joiden osalta näyttöä suorituskyvyn paranemisesta pidetään hyvänä [11].

Verenpaine: vaikutus, joka kestää kilpailua pidempään

Useimmat punajuurimehun ostajat eivät kilpaile ketään vastaan. Heille tärkeämpi tutkimus julkaistiin Hypertension-lehdessä vuonna 2015, tekijöinä Vikas Kapilin ja Amrita Ahluwalian ryhmä Lontoossa [12]. Kuusikymmentäkahdeksan korkeasta verenpaineesta kärsivää potilasta, puolet hoitamattomia ja puolet jo lääkityksellä, joi neljän viikon ajan päivittäin 250 ml punajuurimehua tai 250 ml samaa mehua, josta nitraatti oli poistettu. Verenpaine mitattiin kolmella tavalla, ja se laski kaikilla kolmella: 7,7/2,4 mmHg vastaanotolla, 7,7/5,2 mmHg 24 tunnin ambulatorisessa seurannassa ja 8,1/3,8 mmHg kotona. Vaikutus ei hiipunut neljän viikon aikana. Endoteelin toiminta parani noin 20 prosenttia ja valtimoiden jäykkyys väheni mitattavasti, eikä lumeryhmässä nähty mitään tästä. Annos oli yksi pieni lasillinen päivässä.

Myös aivojen verisuonet reagoivat. Vuoden 2011 tutkimuksessa Wake Forestin yliopistossa iäkkäille aikuisille, keski-iältään 75-vuotiaille, annettiin yhden päivän ajan nitraattipitoista ruokaa punajuurimehu mukaan lukien, minkä jälkeen heidän aivonsa kuvattiin, ja verenvirtauksen todettiin lisääntyneen otsalohkon valkeaan aineeseen, alueelle, joka hoitaa suunnittelua ja tarkkaavaisuutta [13]. Se oli pieni ja lyhyt tutkimus, ja se kuuluu tähän artikkeliin sen vuoksi, mitä se kertoo mekanismista: sama reitti, joka auttaa pyöräilijää viimeisellä kilometrillä, avaa verisuonia kaikkialla, missä happea pyydetään.

Väri ei ole koriste

Nitraatti on näkymätöntä. Se, mitä näet punajuurta leikatessasi, on betaniini, betalaiineiksi kutsutun pigmenttiperheen pääedustaja, jota lähes mikään muu ravintokasvi ei tuota. Punajuuressa on noin 300–600 mg betaniinia kilossa, ja toisin kuin monet kasvipigmentit, betalaiinit imeytyvät verenkiertoon muuttumattomina, jossa ne toimivat antioksidantteina ja vaimentavat tulehdussignaaleja [14]. Tuon pigmentin laajemman tarinan kerroimme artikkelissa Värikoodi. Tässä olennaista on, että lasillinen punajuurimehua on kaksi erillistä perustelua yhdessä: nitraattiperustelu verenvirtauksesta ja hapesta sekä betalaiiniperustelu sellaisen kasvin kemiasta, joka on koko elämänsä puolustautunut valoa ja hapettumista vastaan kylmällä pohjoisella pellolla.

Yksi pigmentin seuraus ansaitsee lauseen, koska se säikäyttää ne, joita ei ole varoitettu. Noin yhdellä kymmenestä betaniini kulkee läpi muuttumattomana ja värjää virtsan päiväksi vaaleanpunaiseksi tai punaiseksi. Ilmiöllä on nimi, beeturia, ja se on täysin vaaraton [15].

Mitä tehdä tällä viikolla

Tutkimus antaa poikkeuksellisen selkeät ohjeet, joten tässä ne ovat.

Jos harjoittelet. Juo 250–500 ml punajuurimehua kaksi–kolme tuntia ennen harjoitusta, sillä silloin plasman nitriitti on huipussaan [4][9]. Kilpailua varten ota sama määrä päivittäin kolmesta kuuteen päivää etukäteen, kuten Exeterin protokollassa tehtiin [8]. Puhdas puristettu punajuuri on suorin reitti; meidän on Red Rabbit, 100 % luomupunajuurta eikä mitään muuta, tarkoituksella pelkistetty, koska se on tarkoitettu mitattavaksi eikä nautiskeltavaksi.

Jos et harjoittele. Verenpainetutkimuksessa käytettiin 250 ml päivässä neljän viikon ajan [12]. Se on pieni lasillinen, ja sitä on helpompi jatkaa, kun mehu maistuu joltakin, mitä haluaa. Root Rush pehmentää punajuurta omenalla ja porkkanalla; Ruby Root yhdistää 30 % punajuurta 70 %:iin aroniaa, mikä tuo samaan lasiin myös verenvirtaustarinan antosyaanipuolen. Jos haluat juurekset, marjan ja inkiväärishotin samassa laatikossa, Active Day -setti on rakennettu juuri tätä kuukautta varten.

Suojele reittiä. Älä käytä antibakteerista suuvettä muutamaan tuntiin punajuuren ympärillä; se tappaa työn tekevät bakteerit [5]. Niele sylkesi. Pureskele punajuurisalaatti hitaasti. Kierto kielen kautta on koko mekanismi, ja sen katkaisee helposti vahingossa.

Syö myös lehdet. Punajuuren naatit ovat samaa lajia kuin lehtimangoldi, ja lehtivihannekset ovat ruokavalion toinen suuri nitraatin lähde [6], joten nippu nuoria naattipunajuuria on kaksi kasvista yhden hinnalla.

Yksi varovaisuuden rivi: punajuuressa on runsaasti oksalaattia, joten ole maltillinen, jos sinulla on ollut oksalaattimunuaiskiviä, ja jos käytät verenpainelääkkeitä, vaikutus lisääntyy niiden päälle, mistä kannattaa vaihtaa sana lääkärin kanssa.

Punajuurimehu lyhyesti

Punajuuri on yksi runsaimmista nitraatin lähteistä. Kielen bakteerit muuttavat nitraatin nitriitiksi, jonka elimistö muuttaa typpioksidiksi siellä, missä happea on niukasti. Tutkimukset osoittavat pienempää hapenkulutusta, pidempää kestävyyttä, nopeampia aika-ajoja ja matalampaa verenpainetta 250–500 ml:n päiväannoksella.

Takaisin Tukholmaan

Kaiken aloittaneen Karoliinisen instituutin artikkelin tiivistelmä päättyy riviin, joka kuulostaa jälkikäteen vähättelyltä: mekanismi, kirjoittajat totesivat, "vaatii selvittämistä". Se on selvitetty. Kasvi varastoi typen juureensa; juuri menee puristimeen; mehu menee sinuun; kielesi luovuttaa sen bakteeriyhdyskunnalle, joka muuttaa sen elimistön oman verisuonten laajentajan esiasteeksi; ja jossakin työtä tekevässä lihaksessa, sillä hetkellä kun happi käy vähiin, muutaman sekunnin elävä kaasu avaa verisuonen, joka olisi muuten jäänyt kiinni.

Mitään tästä ei suunniteltu pyöräilijöille. Näin vain käy, kun kasvis, joka on kasvanut pohjoisessa maassa jo ennen kuin sille oli kirjoitettuja reseptejä, kohtaa kehon, joka kehittyi sitä syöden. Urheilijat vain huomasivat sen ensimmäisinä.

Usein kysyttyä

Kuinka kauan ennen harjoitusta punajuurimehu kannattaa juoda?

Kaksi–kolme tuntia. Plasman nitriitti, muoto jota elimistö käyttää, on huipussaan noin kahden ja puolen–kolmen tunnin kuluttua annoksesta [4][9]. Tärkeää kilpailua varten päivittäinen lasillinen kolmesta kuuteen päivää etukäteen nostaa perustasoa [8].

Kuinka paljon punajuurimehua tarvitaan vaikutukseen?

Suorituskykytutkimuksissa käytettiin 500 ml tavallista punajuurimehua, noin 5,5–6,2 mmol nitraattia [8][9]. Annos-vastetutkimus totesi hyödyn tasaantuvan noin 8 mmol:n yläpuolella [7]. Verenpainetutkimuksessa käytettiin 250 ml päivässä [12]. Ison lasin ja puolen litran väli on näyttöön perustuva alue.

Kumoaako suuvesi todella punajuurimehun vaikutuksen?

Antibakteerinen kumoaa. Nitraatin muuntuminen nitriitiksi tapahtuu kielellä, ja vuoden 2008 tutkimus osoitti, että klooriheksidiinityyppinen huuhtelu heikensi selvästi plasman nitriitin nousua nitraattiannoksen jälkeen [5]. Harjaa hampaat normaalisti; jätä vain antiseptinen huuhtelu väliin mehun juomisen aikoihin.

Miksi virtsa on vaaleanpunaista punajuuren jälkeen?

Se on beeturiaa: punainen pigmentti betaniini kulkee läpi muuttumattomana. Sitä esiintyy noin yhdellä kymmenestä, se vaihtelee ihmisestä ja ateriasta toiseen, ja se on vaaratonta [15].

Lähteet

1. Larsen FJ, Weitzberg E, Lundberg JO, Ekblom B. Effects of dietary nitrate on oxygen cost during exercise. Acta Physiol (Oxf). 2007;191(1):59–66.
2. The Nobel Assembly at Karolinska Institutet. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1998: press release. Stockholm, 12 October 1998. nobelprize.org.
3. Lundberg JO, Weitzberg E, Gladwin MT. The nitrate–nitrite–nitric oxide pathway in physiology and therapeutics. Nat Rev Drug Discov. 2008;7(2):156–167.
4. Webb AJ, Patel N, Loukogeorgakis S, et al. Acute blood pressure lowering, vasoprotective, and antiplatelet properties of dietary nitrate via bioconversion to nitrite. Hypertension. 2008;51(3):784–790.
5. Govoni M, Jansson EÅ, Weitzberg E, Lundberg JO. The increase in plasma nitrite after a dietary nitrate load is markedly attenuated by an antibacterial mouthwash. Nitric Oxide. 2008;19(4):333–337.
6. Hord NG, Tang Y, Bryan NS. Food sources of nitrates and nitrites: the physiologic context for potential health benefits. Am J Clin Nutr. 2009;90(1):1–10.
7. Wylie LJ, Kelly J, Bailey SJ, et al. Beetroot juice and exercise: pharmacodynamic and dose-response relationships. J Appl Physiol. 2013;115(3):325–336.
8. Bailey SJ, Winyard P, Vanhatalo A, et al. Dietary nitrate supplementation reduces the O2 cost of low-intensity exercise and enhances tolerance to high-intensity exercise in humans. J Appl Physiol. 2009;107(4):1144–1155.
9. Lansley KE, Winyard PG, Bailey SJ, et al. Acute dietary nitrate supplementation improves cycling time trial performance. Med Sci Sports Exerc. 2011;43(6):1125–1131.
10. Senefeld JW, Wiggins CC, Regimbal RJ, Dominelli PB, Baker SE, Joyner MJ. Ergogenic effect of nitrate supplementation: a systematic review and meta-analysis. Med Sci Sports Exerc. 2020;52(10):2250–2261.
11. Maughan RJ, Burke LM, Dvorak J, et al. IOC consensus statement: dietary supplements and the high-performance athlete. Br J Sports Med. 2018;52(7):439–455.
12. Kapil V, Khambata RS, Robertson A, Caulfield MJ, Ahluwalia A. Dietary nitrate provides sustained blood pressure lowering in hypertensive patients: a randomized, phase 2, double-blind, placebo-controlled study. Hypertension. 2015;65(2):320–327.
13. Presley TD, Morgan AR, Bechtold E, et al. Acute effect of a high nitrate diet on brain perfusion in older adults. Nitric Oxide. 2011;24(1):34–42.
14. Clifford T, Howatson G, West DJ, Stevenson EJ. The potential benefits of red beetroot supplementation in health and disease. Nutrients. 2015;7(4):2801–2822.
15. Mitchell SC. Food idiosyncrasies: beetroot and asparagus. Drug Metab Dispos. 2001;29(4 Pt 2):539–543.