《Frontiers in Nutrition》：Acute beetroot juice supplementation augments early neuromuscular performance after blood flow restriction: a crossover study in elite basketball players
1 Introduction
垂直跳表现是评估运动员下肢爆发力的关键指标。以精英篮球运动员为例，每场比赛需完成40至60次跳跃，凸显了其对于运动表现的重要性。因此，赛前热身方案对于优化神经肌肉功能、提升跳跃和敏捷性等关键运动能力，同时降低损伤风险至关重要。科学设计的热身方案是最大化运动员竞技准备状态的必要条件。
激活后增强效应（PAP）是指先前肌肉激活后神经肌肉表现出现短暂增强的现象，已成为优化热身效果的关键策略。现有证据表明，诱导PAP需要近乎最大强度的收缩。然而，设备依赖性和损伤风险等实际限制制约了赛前大负荷PAP方案的应用。为解决此问题，血流限制（BFR）训练作为一种有前景的替代方案应运而生。BFR通过在限制血流条件下进行低负荷运动，促进代谢产物积累并触发神经肌肉适应，从而模拟高强度应激。值得注意的是，研究表明BFR，尤其是与增强式训练或其他运动结合时，可在激活后4至8分钟内显著改善跳跃表现。这些发现凸显了BFR在优化赛前热身方面的潜力。
一氧化氮（NO）在运动生理学中扮演关键的调节角色。来自甜菜根汁（BJ）等来源的膳食硝酸盐（NO3?）被还原为亚硝酸盐（NO2?），进而转化为NO，这一途径在缺血/缺氧条件下（如BFR所创造的环境）会显著增强。NO通过调节钙离子处理和血流来改善骨骼肌功能。国际奥委会认可膳食硝酸盐补充为有效的增能辅助手段。作为硝酸盐的丰富来源，甜菜根汁（BJ）在改善运动表现方面拥有强有力的证据支持。然而，其急性效应仍存争议，有研究报道在某些情境下有所改善，但在篮球等团队运动项目中则未见一致效果。
尽管存在这些混合发现，并且BJ提升NO的效果与BFR的缺血环境之间存在强烈的理论协同效应，但一个关键空白依然存在。具体而言，急性BJ补充是否能与BFR诱导的PAP协同作用，从而放大并可能加速篮球特异性爆发性运动的表现增益，仍有待探索。阐明这种相互作用对于制定时间优化的、基于证据的热身策略至关重要。由于BFR会造成局部组织缺血/缺氧，这恰恰是NO3?–NO2?–NO通路发挥作用的最佳环境。因此，本研究旨在探讨BJ补充结合BFR诱导的PAP对男性篮球运动员垂直跳表现的急性影响。通过澄清这种潜在的协同作用，本研究旨在为优化赛前热身方案提供基于证据的策略。
2 Materials and methods
2.1 Participants
本研究共招募了20名健康的男性篮球运动员，其竞技水平被归类为二级或更高。排除标准包括：过去6个月内有下肢肌肉骨骼损伤或手术史；慢性疼痛或神经肌肉功能障碍；过去3个月内使用过影响运动表现的药物/补充剂（如肌酸、咖啡因）；吸烟者或习惯性使用漱口水者；目前正在参与其他运动干预研究。研究遵循《赫尔辛基宣言》的指导原则，并经北京体育大学体育科学实验伦理委员会批准。所有参与者均签署了书面知情同意书。
2.2 Experimental design
本研究采用随机、双盲、安慰剂对照、平衡交叉设计，包含两种补充条件。在实验条件下，参与者饮用富含硝酸盐的甜菜根汁（BJ），提供总计8.4 mmol的硝酸盐剂量。在安慰剂条件下，参与者饮用外观匹配的、由无硝酸盐的天然类胡萝卜素和红糖水制成的硝酸盐耗尽型果汁。两次实验间隔7天的洗脱期，以避免残留效应。补充条件的顺序通过计算机生成的随机序列确定，并严格实施双盲程序。
2.3 Equipment and instrumentation
研究使用了SIEMENS Cypress PLUS彩色多普勒超声诊断仪测量静息时下肢动脉闭塞压力（AOP）。血流限制带来自中国公司Theratools，加压至50% AOP水平以诱导PAP。数据采集使用坤威测力台（Kunwei Sports Technology Corporation, China），该设备经过信效度评估。
2.4 Protocol and control
2.4.1 Measurement of AOP
参与者仰卧休息10分钟后，将BFR带置于大腿近端，使用多普勒超声探测足背动脉血流信号。逐渐对BFR带加压直至动脉血流信号完全闭塞，然后缓慢放气，记录动脉信号重新出现时的压力作为AOP。
2.4.2 Supplement intake
随机分组后，参与者在饮用果汁后有2.5小时的休息期，期间受监督，不允许进食、饮用除水以外的饮料或使用漱口水、口香糖等口腔护理产品。
2.4.3 Warm-up and baseline measurement
所有受试者均熟悉CMJ动作要领。补充程序完成后，受试者进行热身，包括5分钟慢跑和标准化的动态拉伸 routine。随后，受试者在测力台上进行两次全力CMJ，所得数据作为基线。
2.4.4 Induction of PAP
受试者佩戴BFR带并加压至50% AOP。随后执行PAP诱导方案：进行两组直腿跳（每组10次，间隔30秒，完成时间90秒），接着是三组连续障碍跳（每组5次，高度50厘米，间隔30秒，完成时间120秒），最后是五次跳深（高度50厘米，间隔10秒，完成时间90秒）。整个序列在5分钟内完成。
2.4.5 Measurement of PAP effects
在受试者完成增强式训练并移除BFR带后开始计时，分别在0、4、8、12和16分钟时进行两次CMJ测试并记录数据。
2.5 Data collection and processing
采集的指标包括：基于离地速度计算的起跳高度[H(v), m]、最大合力（MCF, N）、最大相对力（MRF, BW）、峰值功率（PP, w）、相对峰值功率（RPP, W/kg）、峰值发力率（PRFD, N/s）以及修正反应力量指数（RSImod）。RSImod计算公式为起跳高度（米）除以起跳时间（秒）。这些指标由坤威运动功能绩效测试系统软件自动计算保存。随后将数据手动导入Excel进行整理分析，并计算各补充条件下不同时间点各指标相对于基线值的百分比变化。
2.6 Statistical analysis
使用SPSS 27.0进行统计分析。显著性水平设定为p < 0.05。结果以均值±标准差表示。采用双因素重复测量方差分析检验条件、时间及其交互效应。若球形检验未通过，则使用Greenhouse-Geisser校正。使用配对样本t检验比较特定补充条件下各时间点数据与基线值的差异，以及两种补充条件之间各指标百分比变化的差异。除报告p值外，还提供效应量（Cohen’s d）和95%置信区间。为处理多重比较问题，组内配对t检验使用Bonferroni校正。
3 Result
3.1 Effects of plyometric exercise with blood flow restriction on PAP following supplementation with placebo or beetroot juice
在安慰剂（PL）条件下，与基线相比，H(v)在运动后8分钟显著增加（p = 0.001, d = 0.90）。PP也在8分钟时升高（p = 0.007, d = 0.67）。相反，RSImod在16分钟时下降（p = 0.006, d = 0.69）。校正后其他指标无显著变化。
BJ引发了更广泛的PAP效应。H(v)在干预后即刻、4分钟和8分钟均增加（p ≤ 0.01, d ≥ 0.64）。MCF和MRF在4分钟时改善（MCF: p = 0.008, d = 0.67; MRF: p = 0.003, d = 0.75）。PP在0分钟和8分钟时增加（p ≤ 0.004, d ≥ 0.74）。RPP在0至8分钟期间改善（p ≤ 0.007, d ≥ 0.67），PRFD在0至4分钟期间改善（p ≤ 0.006, d ≥ 0.68）。
方差分析显示，对于H(v)、RPP和RSImod，存在显著的组别主效应（所有p = 0.01, η2 ≥ 0.30），但对于MCF、MRF、PP或PRFD则无。所有变量均存在时间主效应（p ≤ 0.02, η2 ≥ 0.17）。对于H(v)（p = 0.01, η2 = 0.17）、PP（p = 0.02, η2 = 0.15）和RPP（p = 0.03, η2 = 0.14）发现了显著的组别×时间交互作用。
3.2 Comparative analysis of PAP effects between placebo and beetroot juice intake
在干预后即刻，BJ条件下的PRFD百分比变化显著高于安慰剂（p < 0.05），效应量为中等（d = 0.62）。在干预后12分钟，安慰剂条件下的H(v)显著更高（p < 0.05），效应量为中等（d = 0.67）。尽管其他时间点未达到统计学显著性（p > 0.05），但一些比较显示出小到中等的效应量。例如，RPP在4分钟时显示出有利于BJ的小效应（d = 0.42），H(v)在干预后即刻显示出有利于BJ的小效应（d = 0.39）。这些不显著但非微不足道的效应量反映了观察到的条件间趋势。
在大多数结果变量和时间点上，条件间比较产生不显著的p值和小效应量（d < 0.30），表明两种补充条件之间的百分比变化差异有限。
4 Discussion
本研究探讨了BJ补充结合BFR诱导的PAP对精英男性篮球运动员垂直跳动力学的急性影响。结果揭示了两种干预措施之间存在协同但短暂的作用，突出了优化运动表现的关键时间窗口。
结果揭示了在安慰剂条件下存在显著的PAP效应，表明BFR本身可能有助于观察到的表现增强。值得注意的是，安慰剂条件在激活后4分钟和8分钟均显示出效果，随后逐渐下降。这些发现与先前研究一致，表明低负荷BFR训练可通过促进代谢产物积累和增加运动单位募集来增强PAP。
本研究的主要发现是，急性甜菜根汁摄入与血流限制增强式方案协同作用，可在关键的早期0至8分钟激活后窗口内，短暂增强精英篮球运动员神经肌肉表现的关键指标[H(v), PP, PRFD]。虽然BJ的增能效果和BFR诱导PAP的能力已有独立报道，但本研究首次证明了二者之间存在时间敏感性的协同相互作用。这一发现通过强调其联合效应不仅仅是相加性的，而且可能加速表现增强的出现时机，增进了我们对营养和生理策略的理解，这对于赛前准备至关重要。
BJ摄入和BFR的联合干预在干预后0–8分钟内，与安慰剂相比，显著增强了PAP诱导的H(v)、PP和PRFD的改善。这种增强得到了中等到大的效应量支持，表明存在超出统计学显著性的临床意义改善。这表明BJ可能通过增强的一氧化氮生物利用度加速PAP的出现，一氧化氮在恢复早期阶段改善了肌肉氧合和钙离子处理。BFR创造的缺血/缺氧环境正是非经典硝酸盐-亚硝酸盐-NO通路最有效的条件，增强了来自BJ硝酸盐池的NO生成。升高的NO生物利用度可能通过两种主要机制增强早期PAP：改善钙离子处理：NO可能调节肌质网功能，增加兴奋-收缩耦联过程中钙离子（Ca2+）的释放或敏感性，导致更快、更有力的收缩；增强灌注和代谢清除：NO的血管舒张效应，加上袖带释放后（再灌注）微血管血流的潜在均质化，可能加速BFR运动期间积累的代谢副产物（如无机磷酸盐、H+离子）的清除，为力量产生改善代谢环境。这可归因于BJ中的NO前体，因为增加的硝酸盐和亚硝酸盐水平已被证明能迅速增加血流。
虽然尚无先前研究检验BJ和BFR急性结合对垂直跳表现的影响，但我们的结果与Esen等人的机制发现一致且有所扩展。他们报道硝酸盐补充改善了等长BFR运动期间的运动单位放电率和收缩功能。我们的研究表明，这种协同作用可转化为动态的、与篮球相关的任务，并且关键的是，确定了其实际应用的狭窄激活后时间窗口。
一个值得注意且出乎意料的观察是，在干预后12分钟，安慰剂条件下的H(v)显著更高。这种组间差异表现出中等效应量，表明尽管样本量有限，但仍具有实际意义。安慰剂组的这种延迟峰值可能反映了PAP反应时间的个体差异性。这一结果可能由几种可能的机制解释。首先，BJ补充可能由于加速的NO介导的血管舒张和肌肉氧合诱导了更早的表现峰值。然而，由于BJ药代动力学与最佳PAP表达时间不匹配或由于代谢疲劳，这种效应也可能更快消散。其次，安慰剂组可能经历了在12分钟达到峰值的延迟PAP反应。第三，对膳食硝酸盐无反应者的存在（BJ研究中已确立的现象）可能稀释了BJ下的组水平优势，导致尽管方差相似，但相对于安慰剂表现似乎不佳。
在干预后16分钟，PP和RSImod恢复到低于基线的水平表明其效果具有时间依赖性，揭示了表现优化的狭窄窗口。12分钟后表现下降表明BJ和BFR的联合效应是短暂的，可能归因于一氧化氮的短半衰期或代谢疲劳的开始。值得注意的是，在PAP窗口期内，MCF、MRF或RSImod未观察到显著增强。对于MCF和MRF，观察到的效应量始终很小，证实了任一种干预措施对这些指标的实际影响极小。这种差异效应表明BJ-BFR协同作用优先惠及与力量产生的速率和爆发性相关的指标[H(v), PP, PRFD]，而非最大绝对力量（MCF, MRF）。这与针对钙动力学和代谢恢复的 proposed 机制一致，这些机制对功率输出比最大力量更为关键。
对所有结果变量的显著性水平和效应量的详细分析提供了对观察到的效应的更全面理解。在BJ条件下，H(v)、PP和RPP显示出统计学上的显著改善，并伴有中等到大的偏η2值，表明表现增强效果稳健。PRFD未达到显著性，但显示出中等效应量，表明可能存在改善趋势。RSImod尽管随时间变化具有统计学显著性，但效应量仅为小到中等，表明变化幅度有限。相比之下，MCF和MRF在任一条件下既无统计学显著性，也无有意义的效应量。这可归因于两个因素：BFR诱导的代谢产物积累（在4–8分钟最有效）与峰值NO生物利用度（通常在摄入后约2.5小时出现）之间的时间不匹配，可能削弱协同效应；NO介导的微循环和线粒体增强优先有益于耐力活动的差异性生理适应，与PAP依赖快速神经肌肉同步以实现爆发力输出形成对比。总的来说，这些机制表明，尽管NO具有循环优势，但在支持高强度、力量导向的运动方面可能效果有限。此外，虽然BJ的增能效果在年轻训练有素的运动员中似乎有限，但重要的是要认识到，膳食硝酸盐补充可能在基线亚硝酸盐可用性较低的人群（如老年人或临床人群）中提供更大的益处。BJ对H(v)和PP的观察到的改善与先前发现一致，即硝酸盐补充能增强运动员的功率输出和跳跃表现，尤其是在与缺血刺激结合时。然而，超过8分钟缺乏持续益处 underscores 在实际应用中需要精确计时。
从实践角度来看，我们的发现为教练和运动员提供了一种有针对性的、基于证据的策略，以在比赛开始或中场休息后优化爆发性表现。为利用此处确定的协同窗口，我们提出以下方案：运动员应在赛前约2.5小时摄入单剂BJ（≈8.4 mmol硝酸盐）。随后，应将BFR增强的增强式方案（如本研究所述）安排为主动热身的最后组成部分，在爆发性活动开始（如跳球、第一次进攻布阵或关键防守序列）前4至8分钟结束。这种方法为传统的大负荷PAP方法提供了一种有效的、设备需求极少的替代方案，后者在竞争环境中往往不切实际。
应承认几个方法学局限性。首先，样本特征限制了研究结果的普适性。相对较小的样本量可能使得检测某些变量的效应力不足，如具有低统计效力的中等效应量所示。因此，应谨慎解释不显著的结果，并有必要进行更大样本量的未来研究。此外，我们的队列完全由精英男性运动员组成，无法了解女性人群或业余运动员的情况。未来研究应包括女性参与者，并考虑月经周期的潜在影响。另外，参与者主要为体型相似（如后卫），这可能限制我们的发现对所有篮球运动员位置（如中锋和前锋）的适用性；因此，鼓励在不同体型的运动员中进行研究。
其次，干预参数是标准化的而非个体化的。使用固定的BFR压力（50% AOP）和单一硝酸盐剂量（8.4 mmol）可能并不代表所有运动员的最佳刺激。需要进行未来的剂量反应研究以确定个体特异性的最大化表现阈值。
最后，我们观察到的机制基础仍有待探索。时间依赖性效应的生理基础，如RSImod和PP延迟下降的原因，尚不完全清楚。此外，缺乏生化测量（如血浆硝酸盐/亚硝酸盐水平）意味着我们无法确认个体依从性或补充剂在我们队列中的精确药代动力学特征。在未来工作中整合对血浆硝酸盐/亚硝酸盐动力学、血乳酸和肌电活动的同步评估，可以阐明这些模式背后的代谢和神经肌肉相互作用。同样，需要纵向研究来确定慢性BJ补充是否能维持PAP效应或减轻重复爆发性努力期间的疲劳。
从实践角度，我们的发现为在比赛开始时优化爆发性表现提供了一种有针对性的策略。为利用已确定的0至8分钟表现窗口，我们提出以下方案：运动员应在赛前约2.5小时摄入单剂BJ（≈8.4 mmol硝酸盐）。然后，应将BFR增强的增强式方案（如本研究所述）安排为主动热身的最后组成部分，在跳球或初始冲刺前4至8分钟结束。这种方法为传统的大负荷PAP方法提供了一种有效的、设备需求极少的替代方案，后者在赛前往往不切实际。
5 Conclusion
本研究表明，急性BJ补充与基于BFR的增强式方案结合时，能增强精英篮球运动员的CMJ表现，但仅限于有限的时间窗口内。在激活后的前8分钟内观察到H(v)、PP和PRFD的显著改善，此后表现恢复至基线或下降。值得注意的是，BJ在后期时间点并未优于安慰剂，且反应的变异性突出表明需要个体化策略。这些发现强调了在爆发性表现情境中应用硝酸盐补充时需要精确计时，并表明在早期激活后期之后益处有限。
