Nitrate, pression partielle en oxygène, fibres rapides

Posted on 21 mai 2015 by admin

Ferguson, S.K., Holdsworth, C.T., Wright, J.L., Fees, A.J., Allen, J.D., Jones, A.M., Musch, T.I. and Poole, D.C. (2014) Microvascular oxygen pressures in muscles comprised of different fiber types: Impact of dietary nitrate supplementation. Nitric Oxide doi:10.1016/j.niox.2014.09.157

(voir l'abstract ici)

En 2013, une équipe scientifique anglo-américaine a montré que, chez le rat, une supplémentation en nitrate NO3- améliore les conditions vasculaires du muscle au moment de l’exercice, ce qui devrait permettre de meilleurs apports en oxygène. L’effet est surtout marqué pour la catégorie des muscles riches en fibres rapides de type II [rubrique du 2 février 2013].

La même équipe s’enquiert maintenant, au sein de la microvascularisation musculaire, des effets de la supplémentation en nitrate NO3- sur la pression partielle en oxygène, en fonction de la richesse relative du muscle en fibres lentes de type I et en fibres rapides de type II.

Pendant 5 jours, les auteurs administrent à 12 jeunes rats adultes mâles Sprague-Dawley

- soit 62 mg NO3- kg-1 jour-1 sous forme de jus de betterave dilué dans une eau d’adduction publique,

- soit, à titre de contrôle, de l’eau d’adduction publique, pauvre en nitrate.

La pression partielle d’oxygène est mesurée

- au repos,

- et pendant 180 secondes de contractions électriquement induites,

dans la microvascularisation

- des muscles jumeaux (gastrocnemius), comprenant 91% de fibres de type IIb et 3% de fibres de type I,

- et du muscle soléaire (soleus), comprenant 9% de fibres de type IIb et 84% de fibres de type I.

Dans la microvascularisation des muscles jumeaux (gastrocnemius), mais non pas dans celle du soléaire (soleus), la supplémentation en nitrate provenant de la solution de jus de betterave augmente d’environ 43% la pression partielle d’oxygène lors de contractions établies à l’«état constant» [steady state]:

- chez les rats contrôles, la pression partielle d’oxygène est, en moyenne, de 14 mmHg.

- chez les rats tributaires des apports en nitrates NO3-, elle est, en moyenne, de 19 mm Hg (p˂0.05)

[In the mixed portion of the gastrocnemius (MG), but not in the soleus, beetroot juice (BR) elevated contracting steady state microvascular PO2 (PO2mv) by ~43% (control: 14 ±1, BR: 19±2 mmHg (P ˂0.05)].

Ainsi, à l’occasion des contractions, cette augmentation, consécutive à une supplémentation en nitrate NO3-, de la pression partielle d’oxygène dans la microvascularisation musculaire concerne préférentiellement les muscles riches en fibres rapides de type II. Elle ne concerne pas réellement les muscles riches en fibres lentes de type I [The present investigation provides the first demonstration that NO3- supplementation-induced (via beetroot juice) elevation of microvascular PO2 occurs preferentially in muscles comprised of fast twitch (mixed portion of gastrocnemius) rather than slow twitch (soleus) fibers].

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Pas d’activité de NO synthase dans les plaquettes

Posted on 18 mai 2015 by admin

Böhmer, A., Gambaryan, S. and Tsikas, D. (2014) Human blood platelets lack nitric oxide synthase activity. Platelets 2014 Oct 31, 1-6

(voir l'abstract ici)

In vivo comme ex vivo, l’oxyde nitrique NO extra-plaquettaire est un puissant inhibiteur de l’agrégation plaquettaire. Celle-ci est, au contraire, induite par des agonistes tels l’adénosine diphosphate (ADP), le collagène, la thrombine, le facteur de von Willebrand (vWF), l’acide arachidonique et ses métabolites que sont les prostaglandines. L’inhibition de l’agrégation plaquettaire faisant suite à l’intervention de l’oxyde nitrique NO, ou à celle de composés porteurs du NO, repose sur des mécanismes physiologiques, ou bien dépendants, ou bien indépendants, de la guanosine monophosphate cyclique (cGMP).

Les données de la littérature jusqu’à présent disponibles concernant la présence et l’activité des isoformes de la NO synthase à l’intérieur des plaquettes sont contradictoires.

Les auteurs allemands et russe [Hanovre et Würzburg, Allemagne; Saint-Pétersbourg, Russie] utilisent une méthode de mesure à leurs yeux plus spécifique, reposant sur la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse [a specific gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) assay for NOS activity].

Ils ne détectent alors une activité de NO synthase

- ni dans les plaquettes intactes, en l’absence de stimulation,

- ni dans les plaquettes intactes stimulées par des agonistes divers (adenosine diphosphate, collagène, thrombine, facteur de von Willebrand)

- ni dans les plaquettes lysées.

[Using this GC-MS assay, we did not detect functional NO synthase in non-stimulated platelets and in intact platelets activated by various agonists (adenosine diphosphate, collagen, thrombin, or von Willebrand factor) or lysed platelets].

Commentaire du blog

Les plaquettes semblent ainsi différer des hématies.

Si l’on en croit le travail de Cortese-Krott et Kelm, le globule rouge en normoxie produit lui-même de l’oxyde nitrique NO sous l’effet d’une NO synthase dite «endothéliale» (eNOS), quoique présente en situation intra-érythrocytaire. Cette synthèse intra-érythrocytaire d’oxyde nitrique NO diminuerait lors des pathologies cardiovasculaires, notamment coronariennes [rubrique du 19 avril 2014].

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Supplémentation en nitrate et modifications vasculaires lors de l’exercice

Posted on 12 mai 2015 by admin

Kim, J.-K., Moore, D.J., Maurer, D.G., Kim-Shapiro, D.B., Basu, S., Flanagan, M.P., Skulas-Ray, A.C., Kris-Etherton, P. and Proctor, D.N. (2015) Acute dietary nitrate supplementation does not augment submaximal forearm exercise hyperemia in healthy young men. Applied Physiology, Nutrition and Metabolism 40, 122-128

(voir l'abstract ici)

Les auteurs américains [Université d’Etat de Pennsylvanie] recrutent 12 hommes jeunes et en bonne santé (âge moyen: 22 ans). Dans une étude randomisée, en double aveugle contre placebo, ils leur demandent de consommer:

- soit 140 ml d’un jus de betterave [Beet-It Sport, James White Juice Company], apportant 800 mg de nitrate NO3-,

- soit, à titre de placebo, 140 ml d’un jus de betterave artificiellement déplété en nitrate [nitrate-depleted Beet-It Sport].

Trois heures plus tard, ils mesurent la vélocité sanguine ainsi que le diamètre de l’artère brachiale et le flux sanguin à ce niveau,

- au repos,

- et lors d’exercices d’intensités diverses avec un «hand gripper».

La supplémentation en nitrate

- élève les concentrations plasmatiques en nitrate et en nitrite, qui, respectivement, passent, en moyenne, de 1.5 à 35 mg NO3- l-1, et de 16.6 à 27.1 μg NO2- l-1.

- et abaisse, au repos, la vélocité de l’onde pulsatile, ce qui correspond à un effet favorable sur l’élasticité artérielle. La vélocité de l’onde pulsatile est, en moyenne de 1065 cm/s en cas de supplémentation en nitrate, de 1106 cm/s en cas de placebo. La baisse de la vélocité de l’onde pulsatile observée après supplémentation en nitrate est statistiquement corrélée à la concentration plasmatique en nitrite NO2- [p ˂0.05].

Par contre, la supplémentation en nitrate n’exerce pas d’effet évident sur

- le diamètre de l’artère brachiale,

- et le flux sanguin,

- tant au repos,

- que lors de l’exercice.

Le diamètre de l’artère brachiale et le flux sanguin correspondant augmentent, certes, lors de l’exercice. Mais, comme on le voit ici, les deux augmentations ne sont pas réellement majorées quand l’exercice est précédé d’une supplémentation de 800 mg de nitrate NO3-.

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Nitrosation dans la cavité gastrique

Posted on 9 mai 2015 by admin

Pereira, C., Barbosa, R.M. and Laranjinha, J. (2015) Dietary nitrite induces nitrosation of the gastric mucosa: the protective action of the mucus and the modulatory effect of red wine. Journal of Nutritional Biochemistry 26, 476-483

(voir l'abstract ici)

Les auteurs portugais [Université de Coimbra] présentent leurs travaux expérimentaux, d’abord effectués sur la mucine du porc et l’estomac du rat.

▪ Lorsqu’in vitro la mucine de porc est, durant 15 à 20 minutes, incubée dans une solution de nitrite de sodium NaNO2 contenant en milieu acide de 4.6 à 460 mg NO2- l-1, les glycoprotéines contenues dans cette mucine sont l’objet d’une nitrosation. Détectable en chimiluminescence, la nitrosation est d’autant plus importante quantitativement que la concentration en ions nitrite est elle-même élevée.

- Pour des concentrations en nitrite faibles et ≤ à 23 mg NO2- l-1, concentrations habituelles dans la cavité gastrique, la formation de S-nitrosothiol prédomine. Notons alors tout particulièrement que lorsque la concentration en nitrite est de 4.6 mg NO2- l-1 la formation de N-nitrosamine s’avère purement et simplement indétectable [Cf. tableau ci-dessous]:

 

En présence de nitrite

à la concentration

de 4.6 mg NO2- l-1

En présence de nitrite

à la concentration

de 23 mg NO2- l-1

Formation de

S-nitrosothiol

(nmol/mg de protéine)

0.25

0.40

Formation de

N-nitrosamine

(nmol/mg de protéine)

0.00

0.20

- Pour des concentrations en nitrite ˃ à 46 mg NO2- l-1, les composés nitrosés non-S, notamment N-nitrosés, deviennent prédominants.

▪ Lorsqu’ex vivo, des fragments d’estomac de rat sont mis en présence

- soit de nitrite de sodium Na NO2, apportant 23 ou 46 mg NO2- l-1,

- soit d’un mélange de nitrite de sodium Na NO2 apportant 23 ou 46 mg NO2- l-1 et de vin rouge (Touriga nacional «Quinta de Cabriz» 2003, 14 % v/v, Portugal) en solution à 10 %,

il apparaît que l’ajout de la solution de vin rouge a pour effet de réduire significativement la nitrosation du mucus gastrique. En particulier,

- à partir d’une concentration en ions nitrite NO2- de 23 mg NO2- l-1, la formation de S-nitrosothiols est réduite, en moyenne, de 0.21 nmol/mg de protéine,

- à partir d’une concentration en ions nitrite NO2- de 46 mg NO2- l-1, la formation de S-nitrosothiols est réduite, en moyenne, de 0.38 nmol/mg de protéine.

Selon les auteurs portugais, l’effet de la solution de vin rouge sur le phénomène de nitrosation du mucus gastrique pourrait être lié aux polyphénols qu’elle apporte [In vitro et ex vitro experiments indicated that the gastric nitrosation pattern is triggered by dietary nitrite in a concentration dependent manner, encompassing the intermediary formation of NO and is susceptible to modulation by dietary reductants, notably red wine polyphenols].

Dans leurs commentaires, ils abordent la question de l’éventuelle carcinogénicité des ions nitrite NO2- d’origine alimentaire. A ce sujet, ils font deux remarques:

- 1) la sécrétion physiologique de bicarbonates et d’acide ascorbique dans l’estomac limite la formation de composés N-nitrosés,

- 2) les études épidémiologiques n’ont jamais réussi à montrer un quelconque lien statistique entre les apports alimentaires en nitrite NO2- et le risque de cancer

[Nitrite has been considered a harmful agent in the gastric compartment because it can promote the formation of potentially carcinogenic N-nitrosamines […]. However, the physiological secretion of bicarbonate and ascorbic acid into the stomach is known to impair the formation of N-nitroso compounds, promoting the formation of NO. In addition, several studies have failed to establish a relationship between nitrate intake and an increased risk of gastric cancer].

Commentaire du blog

Dans le suc gastrique de l’homme à jeun, la concentration en ions nitrite NO2- est extrêmement faible. Elle est comprise entre 0 et 0.06 mg NO2- l-1. Deux à trois heures après des apports alimentaires importants en nitrate (par exemple 450 mg de NO3-), la concentration du suc gastrique en ions NO2- reste faible, comprise entre 1.3 et 2.9 mg NO2- l-1.

Chez l’homme, la concentration du suc gastrique en ions nitrite NO2- apparaît ainsi toujours inférieure au seuil de 23 mg NO2- l-1, que les auteurs portugais évoquent ici dans leur étude expérimentale sur le mucus gastrique. On en déduit que, dans les conditions de vie habituelles, la nitrosation du mucus gastrique donne, certes, lieu à la formation, dans le mucus, de S-nitrosothiols. Mais elle n’y donne pas lieu à la formation des composés N-nitrosés, ces composés dont on a pu jadis craindre l’effet carcinogène chez l’homme.

Une question se pose: La concentration physiologique du suc gastrique en ions nitrite NO2- étant très faible, l’absence de formation de composés N-nitrosés dans le mucus gastrique sous l’effet de ces doses extrêmement faibles de nitrite

- est-elle propre au mucus?

- ou bien, comme on peut le supposer, concerne-t-elle également la nitrosation des précurseurs alimentaires? Concerne-t-elle également le suc gastrique?

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Caries dentaires, nitrate et nitrite salivaires

Posted on 7 mai 2015 by admin

Ghasempour, M., Qujeq, D., Rabiee, M. and Hamzeh, M. (2014) Measurement of nitrite and nitrate in saliva of children with different caries activity. The Journal of Contemporary Dental Practice 15, 623-625

(voir l'abstract ici)

On sait que l’action antibactérienne des nitrites acidifiés se traduit, dans la cavité buccale, par un effet protecteur à l’égard des caries dentaires.

Conscient de cet effet protecteur déjà décrit, les auteurs iraniens [Babol University of Medical Sciences] se proposent de mesurer les concentrations en nitrate NO3- et en nitrite NO2- dans la salive d’enfants atteints plus ou moins intensément de caries dentaires.

Quatre-vingt-treize enfants (48 garçons, 45 filles) âgés de 4 à 6 ans sont répartis en trois groupes, en fonction de l’importance de leurs caries dentaires, déterminée par un index comptabilisant les surfaces atteintes [DFS: diseased and filled surfaces]:

- groupe 1: DFS ˂ 1 (groupe placebo),

- groupe 2: DFS compris entre 5 et 10,

- groupe 3: DFS ˃ 10.

Les prélèvements salivaire sont effectués entre 9 et 11 heures du matin, les enfants étant à jeun depuis au moins une heure [Children had to eat nothing 1 hour prior to sampling].

Les résultats sont, en moyenne, les suivants:

 

DFS

Concentration salivaire en nitrate mg l-1

Concentration salivaire en nitrate mg l-1

Groupe 1

0

3.77

0.43

Groupe 2

7.12

4.73

0.51

Groupe 3

12.61

7.74

0.79

De ces résultats il ressort que plus les caries des enfants sont nombreuses ou importantes, plus les concentrations salivaires en nitrate NO3- et en nitrite NO2- sont élevées [Based on the results of the present study, a positive relationship was found between score of DFS and nitrite and nitrate level in saliva of children with different caries activity] [Increase in caries activity was associated by significant increase in nitrite and nitrate level in saliva]

Les auteurs l’expliquent par une vraisemblable stimulation de la NO synthase inductible [iNOS] faisant suite à la pathologie infectieuse locale [Increase in amount of NO in presence of dental caries indicates host response to bacterial growth. NO is produced by induction of inducible nitric oxide synthase (iNOS) by microorganisms. Once NO is made, it is rapidly transformed to nitrite and nitrate].

Commentaire du blog

Si certains enfants participant à l’étude avaient préalablement ingéré des doses importantes de nitrate (ce qui ne semble pas véritablement le cas), le jeûne d’une heure précédant le recueil salivaire aurait pu être de durée insuffisante. En effet, chez l’adulte, après des charges de plus de 100 mg de NO3-, les concentrations salivaires en nitrate et en nitrite atteignent leurs valeurs maximales entre la vingtième minute et la troisième heure.

L’élévation des teneurs salivaires en nitrate et en nitrite chez les enfants des groupes 2 et 3, atteints de caries dentaires, ne signifie pas que les nitrates et nitrites salivaires ont tendance à favoriser l’apparition de caries dentaires. Elle signifie, au contraire, comme l’indiquent fort justement les auteurs iraniens, que l’existence de pathologies infectieuses ou inflammatoires locales a pour résultat logique de stimuler la NO synthase inductible [iNOS] et d’augmenter, de ce fait, les teneurs salivaires en nitrate et en nitrite.

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Nitrates et insuffisance cardiaque à fraction d’éjection préservée

Posted on 27 avril 2015 by admin

Zamani, P., Rawat, D., Shiva-Kumar, P., Geraci, S., Bhuva, R., Konda, P., Doulias, P.T., Ischiropoulos, H., Townsend, R.R., Margulies, K.B., Cappola, T.P., Poole, D.C. and Chirinos, J.A. (2015) Effect of inorganic nitrate on exercise capacity in heart failure with preserved ejection fraction. Circulation 131, 371-380

(voir l'abstract ici)

La fraction d’éjection du ventricule gauche est le pourcentage de sang contenu dans le ventricule qu’il éjecte lors de chaque battement. Chez le sujet normal, il est de l’ordre de 50 à 70 %.

L’insuffisance cardiaque à fraction d’éjection préservée est une affection un peu spéciale, qui donne lieu à diverses interprétations. Pour certains, l’affection est autonome. Pour d’autres, il s’agirait seulement d’un stade précurseur de l’insuffisance cardiaque habituelle à fraction d’éjection réduite. Quoi qu’il en soit, le tableau semble consécutif, en périphérie, à une augmentation de la rigidité artérielle.

Les auteurs américains [Philadelphie, Pennsylvanie; Manhattan, Kansas] incluent 17 patients atteints de l’affection dans une étude randomisée, en double aveugle et cross over. Les patients ingèrent

- soit un jus de betterave riche en nitrate [Beet it Sport, James White Drinks, UK], qui leur apporte 800 mg de nitrate NO3-,

- soit un jus de betterave apparemment identique [James White Drinks, UK] mais déplété en nitrate.

Trois heures plus tard, ils sont soumis à des épreuves cardiorespiratoires d’effort sur cyclo-ergomètre en position couchée [supine cycle ergometer]. On vérifie le débit cardiaque et le niveau d’oxygénation des muscles squelettiques.

La supplémentation en nitrate NO3-

- augmente la concentration plasmatique en NOx [NO3- + NO2-]: en moyenne, 326 versus 10 μmol/l,

- augmente la consommation maximale en oxygène [peak VO2]: en moyenne, 12.6 versus 11.6 ml O2 min-1 kg-1,

- augmente le débit cardiaque lors de l’exercice: en moyenne 121 versus 89 %,

- augmente le travail cardiaque total [total work performed]: en moyenne, 55.6 versus 49.2 kJ. Comme le travail total et la consommation d’oxygène évoluent de pair et quasi à l’identique, l’efficacité de l’exercice ne se trouve pas véritablement modifiée par la supplémentation en nitrate: en moyenne, 4.5 ± 0.8 versus 4.6 ± 1.1 kJ/ L O2 consommé [Because total work performed and oxygen consumption increased in tandem, exercise efficiency […] was not different after NO3- supplementation (4.5 ± 0.8 versus 4.6 ± 1.1 kJ/ L O2 consumed].

- réduit la résistance vasculaire systémique: en moyenne, – 42 versus – 32 %,

- réduit l’index d’augmentation aortique (un marqueur de la réflexion d’onde artérielle): 132 versus 141 %,

- tend également à améliorer les fonctions oxydatives mitochondriales.

Chez le sujet atteint d’insuffisance cardiaque à fraction d’éjection préservée, on voit qu’intervenant sur les anomalies vasculaires périphériques, la supplémentation en nitrate NO3- augmente favorablement la tolérance à l’effort [NO3- increased exercise capacity in heart failure with preserved ejection fraction by targeting peripheral abnormalities].

A l’égard de l’insuffisance cardiaque à fraction d’éjection préservée apparaît ainsi une nouvelle voie thérapeutique basée sur la supplémentation alimentaire en nitrate NO3-. Elle agirait principalement sur les anomalies périphériques à l’origine de l’affection. Avant que les cliniciens ne commencent à la proposer à leurs patients, il conviendrait cependant d’attendre que d’autres études soient menées sur le long terme de manière à savoir si ces dernières confirment ou non la tendance bénéfique observée ici sur le court terme [Our pilot study introduces a new potential pathway in the treatment of heart failure with preserved ejection fraction, focusing on the peripheral abnormalities of the disease. Future study is now warranted on the potential role for long-term supplementation with inorganic nitrate in this disease population].

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Nitrates et bactéries intestinales

Posted on 22 avril 2015 by admin

Tiso, M. and Schechter, A.N. (2015) Nitrate reduction to nitrite, nitric oxide and ammonia by gut bacteria under physiological conditions. PLoS One, DOI:10.1371/journal.pone.0119712

(voir le texte entier ici)

Les auteurs américains [Laboratoire de Médecine Moléculaire, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland] effectuent une évaluation quantitative de la formation in vitro

- de nitrite NO2-,

- d’oxyde nitrique NO

- et d’ammonium NH4+

dans des cultures bactériennes d’Escherichia coli, de Lactobacillus et de Bifidobacterium, lorsque celles-ci sont soumises à différentes concentrations de nitrate de sodium NaNO3 et à différents niveaux d’oxygénation.

Apparition d’ions nitrite NO2- et d’ions ammonium NH4+

▪ Cultures d’Escherichia coli et de Lactobacillus plantarum

Lorsque, très faible (2 % d’O2), la concentration en oxygène in vitro est comparable à celle qui caractérise in vivo l’intérieur du tractus gastro-intestinal, la mise en contact de la culture bactérienne avec des nitrates, à des concentrations supérieurs à 62 mg NO3- l-1, sous forme de nitrate de sodium, se traduit par l’apparition à la fois d’ions nitrite NO2- et d’ions ammonium NH4+. Ils s’accumulent dans le milieu de culture.

L’étude des courbes des concentrations en fonction du temps suggère que l’ion nitrate NO3- est converti d’abord en ion nitrite NO2-, puis, dans un deuxième temps, en ion ammonium NH4+ [Time-course curves suggest that nitrate is first converted to nitrite and subsequently to ammonia].

▪ Cultures de Lactobacillus rhamnosus, de Lactobacillus acidophilus et de Bifidobacterium longum infantis

Contrairement à celles d’Escherichia coli et de Lactobacillus plantarum, les cultures de Lactobacillus rhamnosus, de Lactobacillus acidophilus et de Bifidobacterium longum infantis ne donnent lieu, en présence de nitrate, qu’à des productions mineures de nitrite et d’ammonium.

Apparition d’oxyde nitrique NO

▪ Cultures de Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus,  Lactobacillus acidophilus et  Bifidobacterium longum infantis

Aux cultures de bactéries lactiques l’adjonction d’ions nitrite NO2- donne lieu à l’apparition d’oxyde nitrique NO sous forme de gaz, indépendamment de tout apport éventuel et concomitant d’ions nitrate. Après avoir mesuré les concentrations d’acide lactique, les auteurs concluent que la production d’acide lactique par les bactéries lactiques provoque, in vitro, une acidification du milieu suffisante pour que l’ion l’ion nitrite NO2- se convertisse en oxyde nitrique NO [We concluded that lactic acid bacteria production of lactic acid causes sufficient medium acidification to induce the chemical nitrite conversion to NO […]].

▪ Cultures d’Escherichia coli

Par contre, aux cultures d’Escherichia coli l’adjonction d’ions nitrite NO2- donne lieu à l’apparition d’oxyde nitrique NO, même à pH neutre, autour de 6.5. Le processus est considéré comme de nature enzymatique [[…] Instead this process in E. coli is enzymatic and occurs around pH 6.5].

Les auteurs rappellent que les ions nitrate NO3- d’origine alimentaire sont encore décrits, par certains, comme de possibles éléments toxiques alors que les preuves de leurs effets bénéfiques, tant cardiovasculaires qu’immuns et gastro-intestinaux, par l’intermédiaire de leur transformation en oxyde nitrique NO, ne font que s’accumuler [Dietary nitrate and nitrite are still pictured as possible toxic substances in many studies despite the mounting evidence that NO production from these ions has important beneficial implications for cardiovascular, immune and gastrointestinal functions]. Le champ d’investigation est large et les auteurs concluent que la véritable signification biologique de la conversion des nitrates alimentaires dans la lumière intestinale reste à élucider [The biological significance of the conversion of dietary nitrates at the intestinal lumen remains to be elucidated].

Commentaire du blog

En s’appuyant sur un travail ancien, celui de Bartholomew et Hill (1984), les auteurs américains croient pouvoir écrire qu’environ un tiers des nitrates alimentaires ingérés parviennent dans le gros intestin [In healthy individuals dietary nitrate is usually well absorbed in the upper intestinal tract, however a considerable fraction of the daily nitrate intake (about 1/3) was found to reach the lower intestine while only 1% of it is recovered in the feces (Bartholomew and Hill, 1984)].

En réalité, l’étude fort intéressante des auteurs anglais [B. and H.] a été effectuée à partir de liquides d’iléostomie prélevés chez des sujets ayant subi une colectomie. De façon très ingénieuse, elle a, au contraire, montré que ce sont moins de 2% des nitrates ingérés qui parviennent au gros intestin [[…] We were able to assay nitrate and nitrite in ileostomy fluid taken from the ileostomy bag (25 patients) or directly from the stoma (ten patients). In none of these patients did the daily loss of nitrate plus nitrite in ileostomy fluid exceed 2 mg (or 2 % of the estimated daily intake of nitrate). In fluid taken directly from the stoma, the proportion of nitrate already reduced to nitrite was lower than that in fluid taken from the ileostomy bag].

L’absence quasi complète dans la lumière colique de nitrates d’origine directement alimentaire est importante à considérer. Ainsi, en pratique, chez le nourrisson âgé de moins de 6 mois, les nitrates du biberon ne peuvent être transformés directement en nitrites dans le gros intestin. De ce fait après une ingestion nitratée, quelles que soient les doses de nitrate ingérées, le nourrisson reste à l’abri du risque méthémoglobinémique.

Par contre, si le biberon est bactériologiquement contaminé (˃ 106 germes ml-1), les nitrates présents dans le biberon peuvent, en partie ou en totalité, être transformés en nitrite. Ingérant alors directement des nitrites, le nourrisson est exposé au risque méthémoglobinémique.

Des travaux, certes anciens (Witter et coll., 1979; Thayer et coll., 1982), ont montré l’existence, chez le rat, d’un passage direct des nitrates du plasma vers le côlon. Il ne serait pas impossible que, chez l’homme, à l’instar des ions potassium et bicarbonate, les ions nitrate NO3- soient l’objet, à partir du plasma, d’une sécrétion active colique. Après avoir disparu de l’intestin grêle, les nitrates réapparaîtraient dans la lumière colique, après un passage par la circulation sanguine. De nouvelles études sur le sujet seraient les bienvenues.

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Dialyse péritonéale du nourrisson

Posted on 18 avril 2015 by admin

Carlström, M., Wide, K., Lundvall, M., Cananau, C., Svensson, A., Lundberg, J.O., Barany, P. and Krmar, R.T. (2015) Plasma nitrate/nitrite removal by peritoneal dialysis might predispose infants with low blood pressure to cerebral ischaemia. Clinical Kidney Journal 8, 215-218

(voir le texte entier ici)

L'autorégulation de la circulation cérébrale est un mécanisme homéostatique limitant les variations du débit sanguin cérébral en cas de variation de la tension artérielle. Une augmentation de la pression artérielle systémique, qui aurait tendance par elle-même à augmenter le débit sanguin cérébral, donne lieu à constriction des vaisseaux de la circulation cérébrale, qui le limite. A l’inverse, une diminution de la pression artérielle systémique, qui aurait tendance à diminuer le débit sanguin cérébral, donne lieu, normalement, à une dilatation des vaisseaux de la circulation cérébrale, qui le renforce [If the autoregulatory property of the cerebral vessels is intact, a decrease in blood pression leads to dilatation of the cerebral resistance vessels to preserve an adequate blood flow, while an increase in blood pression results in the opposite effect].

De manière rétrospective, les auteurs suédois [Karolinska Institute et Karolinska University Hospital, Stockholm] rapportent le cas de 4 nourrissons

- atteints d’anurie dans le cadre, soit d’une anomalie congénitale du rein et des voies urinaires (cas 1, 2 et 3), soit d’une polykystose rénale autosomique récessive (cas 4),

- et traités par dialyse péritonéale, soit manuelle, soit automatisée.

Ces 4 nourrissons ont pour particularité d’avoir présenté à un âge compris entre 2 et 5 mois des complications d’ordre neurologique:

- cas 1: flutter oculaire,

- cas 2: déviation du regard,

- cas 1, 3 et 4: convulsions.

Les tomodensitométries et les IRM [Imagerie en résonance magnétique] cérébrales effectuées mettent en évidence des lésions ischémiques.

Pour tenter d’expliquer de telles lésions ischémiques cérébrales, les auteurs attirent l’attention d’une part sur la tension artérielle systolique des jeunes patients, d’autre part sur leurs concentrations plasmatiques en nitrate NO3- et en nitrite NO2- à la fin des sessions de dialyse péritonéale.

▪ Les tensions artérielles systoliques sont particulièrement basses: en moyenne et respectivement 53, 56, 69 et 72.5 mm Hg

▪ Les dialyses péritonéales font baisser les concentrations plasmatiques en nitrate et en nitrite.

- Elles font baisser les concentrations plasmatiques en nitrate NO3-. Vérifiées chez deux patients, elles sont, en effet, comprises, avant les dialyses entre 2.5 et 4.3 mg NO3- l-1, après les dialyses entre 2.2 et 3.7 mg NO3- l-1.

- Elles font également baisser les concentrations plasmatiques en nitrite NO2-. Chez les deux mêmes jeunes patients, celles-ci sont comprises, avant les dialyses entre 4.6 et 27.6 μg NO2- l-1, après les dialyses entre 0 et 23 μg NO2- l-1.

L’interprétation des auteurs suédois est la suivante: Les dialyses péritonéales font baisser les concentrations plasmatiques en nitrate et en nitrite. Il est possible que la voie métabolique nitrate-nitrite-oxyde nitrique NO perde alors de son efficacité. La biodisponibilité réduite en oxyde nitrique NO pourrait avoir des effets néfastes chez des jeunes patients déjà en état d’hypotension systémique. Elle pourrait favoriser l’apparition d’épisodes d’hypoperfusion cérébrale, d’abord cliniquement silencieux, avant d’être symptomatiques [Removal of nitrate and nitrite by peritoneal dialysis could have limited the nitrate-nitrite-NO pathway. We speculate that in our patients, sustained low systolic blood pressure, in the context of reduced bioavailability, might have predisposed to episodes of silent cerebral hypoperfusion until becoming symptomatic].

En pratique, dans des situations similaires, il sera désormais judicieux de vérifier, avant et après les dialyses, les concentrations plasmatiques en nitrate et en nitrite chez les jeunes patients. Si besoin, il conviendra peut-être de leur apporter des ions nitrate et nitrite, soit par l’intermédiaire de la solution de dialyse, soit par voie alimentaire [The latter could readily be achieved by supplementing the peritoneal dialysis solutions and/or enteral feeding with physiological levels of inorganic nitrate and nitrite].

Commentaire du blog

Vérifiée chez deux nourrissons, la baisse de la concentration plasmatique en nitrate et en nitrite qui suit la dialyse péritonéale est réelle, sans être, le plus souvent, majeure. Les auteurs vont chercher à vérifier leur hypothèse en recrutant de nouveaux cas. Ceux-ci sont cependant rares, évalués seulement dans leur réseau hospitalier à 1 ou 2 par an [Communication personnelle (R.T.K.)].

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Le muscle, important réservoir de nitrate

Posted on 14 avril 2015 by admin

Piknova, B., Park, J.W., Swanson, K.M., Dey S., Noguchi, C.T. and Schechter, A.N. (2015) Skeletal muscle as an endogenous nitrate reservoir. Nitric Oxide 47, 10-16

(voir l'abstract ici)

Le muscle squelettique, les NO synthases et les ions nitrate NO3- constituent un saisissant domaine à explorer.

On sait déjà que le tissu musculaire squelettique exprime fortement la NO synthase dite «neuronale» (nNOS ou NOS1). En réalité, il contient deux nNOS actives, la nNOSμ et la nNOSβ, situées l’une dans la membrane qui entoure le sarcoplasme, le sarcolemme, l’autre dans l’appareil de Golgi. Leur rôle respectif reste encore à déterminer [Murad et al. found in 1993 that neuronal NOS (nNOS or NOS1) is expressed in skeletal muscle tissue in significant quantities. In fact, it was later shown that skeletal muscle contains two different active nNOS splice variants, nNOSμ – an essential member of the dystrophin-associated protein complex in sarcolemma, and nNOSβ –located in the Golgi complex. The exact roles of both NOS proteins in myocytes are still in debate].

S’intéressant aux nitrates du tissu musculaire squelettique, les auteurs américains [Laboratoire de Médecine Moléculaire, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA] publient un travail remarquable, qui améliore la compréhension du métabolisme des nitrates NO3-.

Par chimiluminescence, ils mesurent les concentrations en nitrate NO3- et en nitrite NO2- des muscles squelettiques:

- de souris adultes de type sauvage,

- de souris adultes rendues génétiquement déficientes en NO synthase «neuronale» (nNOS ou NOS1) [souris nNOS-/-],

- et de rats adultes Wistar mâles.

Ils comparent les concentrations musculaires et les concentrations sanguines et hépatiques. En μg/g ou en mg/kg de tissu, les résultats obtenus sont, en moyenne, les suivants:

 

Muscle squelettique

Sang

Foie

Souris «sauvages»: NITRATE

μg NO3-/g de tissu

7.0

3.0

1.0

Souris nNOS-/-: NITRATE

μg NO3-/g de tissu

0.8

0.6

1.0

Rats Wistar: NITRATE

μg NO3-/g de tissu

13.2

4.7

0.8

Rats Wistar: NITRITE

μg NO2-/g de tissu

0.03

0.02

0.04

▪ La forte teneur en nitrate NO3- du tissu musculaire squelettique de la souris de type «sauvage» et du rat Wistar mâle retient d’emblée l’attention. Comme, par comparaison, la souris génétiquement déficiente en NO synthase «neuronale» [nNOS-/-] a une teneur musculaire en nitrate bien plus faible, on en déduit que la forte concentration en nitrate du muscle squelettique de la souris de type «sauvage» et du rat Wistar mâle est vraisemblablement liée à l’activité enzymatique des deux nNOS, la nNOSμ et de la nNOSβ [It is likely that the unexpectedly high nitrate content of rodent skeletal muscle tissue is due to the nNOSμ and nNOSβ activity of this tissue. When nitrate levels were compared in skeletal muscle tissue of wild type and nNOS-/- mice, lack of the nNOS enzyme markedly reduced the amount of nitrate measured in skeletal muscle and blood compared to wild type animals].

Chez le rat Wistar mâle, la concentration en nitrate NO3- est ainsi environ

- 3 fois plus importante dans le muscle squelettique que dans le sang,

- 17 fois plus importante dans le muscle squelettique que dans le foie.

[It is striking that nitrate concentrations in skeletal muscle are about 3-fold over those found in blood and about 17-fold higher than in liver.]

▪ Chez la souris génétiquement déficiente en NO synthase «neuronale» [nNOS-/-], les teneurs en nitrate NO3- observées dans le muscle squelettique, le sang et le foie sont nettement plus basses que chez les animaux non déficients. Ces teneurs basses ne dépendent donc pas de l’activité des NO synthases «neuronales». Elles résultent alors vraisemblablement, à la fois:

- de la contribution alimentaire, à partir des nitrates ingérés,

- et de l’oxydation de l’oxyde nitrique NO synthétisé sous l’influence enzymatique des deux autres NO synthases,

- la NO synthase endothéliale [eNOS ou NOS3]

- et la NO synthase inductible [iNOS ou NOS2]

[Nitrate levels in nNOS-/- mice presumably originate from dietary contribution and oxidation of NO produced by other isoforms – eNOS (NOS3) and iNOS (NOS2)].

▪ Le muscle squelettique normal est connu pour contenir de fortes concentrations d’oxymyoglobine. L’oxymyoglobine et l’oxyde nitrique NO, présents dans le muscle squelettique, pourraient réagir l’une avec l’autre pour former des ions nitrate NO3- et la metmyoglobine, selon la réaction:

Oxymyoglobine + NO → NO3- + Metmyoglobine 

Le muscle squelettique contient également des metmyoglobine réductases. Réduisant la metmyoglobine, ces dernières enzymes la retransforment en myoglobine, prête à nouveau à transporter l’oxygène à l’intérieur du myocyte.

[We postulate that the high levels of nitrate result from local NO production and its oxidation, as skeletal muscle contains high concentrations of oxymyoglobin, which avidly reacts with NO to form nitrate and metmyoglobin […] Muscle cells also contain robust metmyglobin reductase systems, which reduce metmyoglobin back to myoglobin to keep it functional as an oxygen transporter within the myocyte].

▪ Ces réactions dans le muscle squelettique sont à rapprocher de celles qui sont classiques dans le globule rouge. Protéine sanguine la plus abondante, l’oxyhémoglobine du globule rouge est une nitrite- et NO- oxydase performante, intervenant selon la réaction:

Oxyhémoglobine + NO → NO3- + Méthémoglobine,

la méthémoglobine réductase retransformant ensuite, du moins chez le sujet de plus de six mois, la méthémoglobine en hémoglobine.

▪ On voit que, jusque-là méconnu, le pool musculaire de nitrate s’avère quantitativement plus important que le pool sanguin de nitrate:

- d’une part, comme le montre le tableau ci-dessus, chez le rongeur, la concentration de nitrate est plus élevée dans muscle squelettique que dans le sang,

- d’autre part, le mammifère possède quantitativement plus de muscle que de sang. L’homme adulte contient ainsi 10 à 15 kg de muscle squelettique, contre 5 litres (ou kg) de sang.

A partir des données recueillies par les auteurs, un rat posséderait ainsi un total de nitrate NO3-

- évalué à 26 mg dans le sang,

- compris entre 130 et 200 mg dans le muscle squelettique.

[If we use our measured values for liver and skeletal muscle in rat, this would translate into total […] 382 μM of nitrate in blood and […] 2.12 – 3.18 mmol of nitrate available in skeletal muscle at any given time].

Chez le mammifère, le tissu musculaire squelettique semble constituer l’un des plus importants reservoirs de nitrate NO3-, sinon le plus important [This rough estimation shows that skeletal muscle tissue is highly likely to be one of the most important storage pools of nitrate in mammals].

▪ Comme la concentration de l’ion nitrate NO3- est environ trois fois plus importante dans le muscle squelettique que dans le sang, qu’elle est également plus élevée dans le sang que dans le foie [Cf. tableau ci-dessus], on peut supposer que le transport de l’ion nitrate du muscle squelettique vers le sang, puis du sang vers les autres organes, a simplement lieu de manière passive [Nitrate is likely transported from skeletal muscle into blood by passive diffusion, based on the approximately 3-fold concentration gradient between nitrate in blood and skeletal muscle. Also, because of the existence of secondary nitrate gradients, from blood into liver and other organ tissues, there is no need for active transport systems for blood nitrate to reach various internal organ tissues].

▪ Les auteurs s’intéressent aussi à la xanthine oxydoréductase [XOR]. Mesurant son activité «nitrate-réductase» dans le muscle squelettique, ils la comparent à celle du foie. Certes, l’activité enzymatique est plus faible dans le muscle squelettique que dans le foie. Mais les auteurs considèrent que, dans les conditions de base, le muscle squelettique ne doit pas participer de façon négligeable à la formation de nitrite NO2- et d’oxyde nitrique NO. Deux raisons le laissent penser:

- 1) les fortes teneurs en ion nitrate NO3- du muscle squelettique,

- 2) l’importance de sa masse totale (10 à 15 kg chez l’homme).

[Although the nitrate reductase activity of skeletal muscle tissue is low, when combined with its large total mass in body and high nitrate levels, muscle could still contribute to total nitrite and NO formation even under resting conditions].

Quand le muscle devient actif, il est possible que l’activité de la xanthine oxydoréductase y devienne plus prononcée. L’activité «nitrate réductase» de la xanthine oxydoréductase [XOR] est connue pour s’élever en cas de baisse du pH. Un muscle actif produit de l’acide lactique. Celui-ci fait baisser le pH. Selon les auteurs, de telles notions mériteraient de plus amples explorations.

▪ Au total, principal site de production et de distribution des nitrates, le muscle squelettique est placé au centre du métabolisme des nitrates. Le réservoir des nitrates dans le muscle squelettique est aisément accessible via la circulation sanguine. Les ions nitrate NO3- y sont disponibles pour être transportés vers les différents organes, où ils pourront être réduits en ion nitrite NO2- et oxyde nitrique NO [Unexpectedly, skeletal muscle appears to be the organ governing intrinsic nitrate homeostasis, being its main production site and distribution regulator […]. The nitrate reservoir in muscle is easily accessible via the bloodstream and therefore nitrate is available for transport to internal organs where it can be reduced to nitrite and NO].

Commentaire du blog

La peau est également riche en nitrate NO3-. On se souvient que, selon Paunel et al. (2005) et Mowbray et al. (2009), la concentration en nitrate du derme et de l’épiderme est 2 à 3 fois supérieure à celle du plasma [Cf. rubrique du 30 novembre 2014].

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Apports en nitrate et diabète expérimental du rat

Posted on 10 avril 2015 by admin

Khalifi, S., Rahimipour, A., Jeddi, S., Ghanbari, M., Kazerouni, F. and Ghasemi A. (2015) Dietary nitrate improves glucose tolerance and lipid profile in an animal model of hypertension. Nitric Oxide 44, 24-30

(voir l'abstract ici)

Après avoir rappelé le complet revirement dont est l’objet, depuis les années 1990, le thème scientifique des liens entre les nitrates et la santé humaine, les auteurs iraniens [Université Shahid Behesti, Téhéran] présentent une étude expérimentale réalisée chez le rat diabétique.

Jadis, l’ion nitrate NO3- était considéré comme un composant alimentaire néfaste pour la santé humaine. La découverte en 1994 de la voie métabolique non enzymatique allant de l’ion nitrate alimentaire à l’oxyde nitrique NO a permis, à l’inverse, de mettre l’accent sur l’importance des ions nitrate NO3- et nitrite NO2- dans maints processus biologiques. Au cours des dernières décennies, la recherche s’est principalement portée sur les effets bénéfiques de l’ion nitrate NO3- [Nitrate was previously considered a harmful ingredient in food and a useless product of the NO pathway; however, in 1994, following the discovery of the non-enzymatic pathway of NO production from dietary nitrate highlighted the importance of nitrate/nitrite in many biological pathways. During past decade, researches have focused on the beneficial effects of nitrate, reporting recently that administration of nitrate has strong NO-like outcomes in both animals and humans].

Les auteurs répartissent 32 rats Wistar mâles, pesant entre 200 et 210 grammes, en 4 groupes:

1) Groupe C: 8 rats contrôles consommant pendant 8 semaines une eau standard,

2) Groupe CN: 8 rats contrôles consommant pendant 8 semaines une eau nitratée, la teneur en nitrate de l’eau, consommée sous forme de nitrate de sodium, étant de 73 mg NO3- l-1,

3) Groupe D: 8 rats rendus diabétiques par des injections intrapéritonéales de streptozoticine (65 mg kg-1) de nicotinamide (95 mg kg-1) et consommant ensuite pendant 8 semaines une eau standard,

4) Groupe DN: 8 rats rendus diabétiques par le même procédé et consommant ensuite pendant 8 semaines une eau nitratée, la teneur en nitrate de l’eau, consommée sous forme de nitrate de sodium, étant de 73 mg NO3- l-1.

Leurs constatations sont les suivantes:

1) Chez le rat rendu diabétique, les concentrations plasmatiques en NOx [nitrate NO3- + nitrite NO2-] diminuent tout au long des huit semaines [groupe D]. Chez le même rat rendu diabétique, l’administration de nitrate restaure les concentrations plasmatiques en NOx, et leur fait retrouver des valeurs normales [groupe DN] [Serum NOx decreased in diabetic rats and dietary nitrate restored it to normal values].

2) L’augmentation de la glycémie est significativement moins prononcée dans le groupe DN que dans le groupe D [Increases in serum glucose levels was significantly lower in the DN group compared to the D group (24.1% vs. 90.2% ; p˂0.05)].

3) De même, l’administration de nitrate au rat diabétique améliore significativement son profil lipidique [Nitrate therapy in diabetic rats significantly improves lipid profile].

4) Elle améliore significativement sa tolérance au glucose [Nitrate therapy in diabetic rats significantly improves […] glucose tolerance (AUC: 20264±659 vs. 17923±523 ; p˂0.05 for D and DN groups respectively)].

5) Enfin la tension artérielle systolique du rat diabétique est significativement plus élevée que celle du rat témoin. L’administration de nitrate exerce un effet anti-hypertenseur, qui ramène alors la tension artérielle systolique a des valeurs quasi normales [Compared to controls diabetic rats had significantly higher systolic blood pressure (p˂0.05) ; nitrate therapy restored elevated systolic blood pressure to near normal values (131.2±4.4 vs. 120.6±2.2 ; p˂0.05)].

Les auteurs font remarquer que les quantités de nitrate NO3- qu’ils ont apportées aux rats des groupes CN et DN sont relativement modestes [… low doses of dietary nitrate]. Les effets bénéfiques enregistrés dans leur série d’expériences laissent entrevoir des applications thérapeutiques intéressantes et nouvelles vis-à-vis du diabète humain de type 2 [… findings which may provide new strategies for managing metabolic disorders in diabetes]. 

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