rpcardioRational Pharmacotherapy in CardiologyРациональная Фармакотерапия в Кардиологии1819-64462225-3653«SILICEA-POLIGRAF» LLC10.20996/1819-6446-2025-3270rpcardio-3270Research ArticleORIGINAL STUDIESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯThe effect of an exogenous source of nitrate ions – beetroot powder – on blood pressure and arterial stiffness in a pilot preclinical studyВлияние экзогенного источника нитрат-ионов – порошка корнеплода свеклы на артериальное давление и показатели артериальной жесткости в пилотном доклиническом исследованииhttps://orcid.org/0000-0001-7116-9805СаматоваК. С.SamatovaK. S.

Саматова Камила Саматовна

Москва

Kamila S. Samatova

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-6108-3538ГумановаН. Г.GumanovaN. G.

Гуманова Надежда Георгиевна

Москва

Nadezhda G. Gumanova

Moscow

gumanova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9830-8959КоролевА. И.KorolevA. I.

Королев Андрей Игоревич

Москва

Andrei I. Korolev

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-3124-5655БогдановаН. Л.BogdanovaN. L.

Богданова Наталья Леонидовна

Москва

Natalya L. Bogdanova

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-1423-214XГоршковА. Ю.GorshkovA. Yu.

Горшков Александр Юрьевич

Москва

Aleksandr Yu. Gorshkov

Moscow

https://orcid.org/0000-0003-3967-3950КиселевА. Р.KiselevA. R.

Киселев Антон Робертович

Москва

Anton R. Kiselev

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-4453-8430ДрапкинаО. М.DrapkinaO. M.

Драпкина Оксана Михайловна

Москва

Oksana M. Drapkina

Moscow

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины» Минздрава РоссииРоссияNational Medical Research Center for Therapy and Preventive MedicineRussian Federation202522012026216536541Copyright © Samatova K.S., Gumanova N.G., Korolev A.I., Bogdanova N.L., Gorshkov A.Y., Kiselev A.R., Drapkina O.M., 20262026Саматова К.С., Гуманова Н.Г., Королев А.И., Богданова Н.Л., Горшков А.Ю., Киселев А.Р., Драпкина О.М.Samatova K.S., Gumanova N.G., Korolev A.I., Bogdanova N.L., Gorshkov A.Y., Kiselev A.R., Drapkina O.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rpcardio.online/jour/article/view/3270Aim

Aim. Тo conduct a preclinical trial of the effect of beetroot powder (Beta-NO-BOOST), as an exogenous source of nitrate and nitrite ions (NOx), on blood pressure (BP) and arterial stiffness in patients with arterial hypertension (AH).

Material and methods

Material and methods. The pilot preclinical study included 22 male volunteers (49±10 years) with AH who completed the protocol. Participants took Beta-NOBOOST beetroot powder, developed for the National Research Center for Therapeutic and Mechanics, at a dose of 20 g/day, equivalent to 650-700 mg NOx, orally for a week in addition to prescribed therapy. Blood pressure was monitored by 24-hour BP monitoring and volumetric sphygmography, which included measuring blood pressure in all four limbs and calculating the cardio-ankle vascular index (CAVI) and ankle-brachial index before and after beetroot powder intake. Blood was collected to analyze the total concentration of nitrate and nitrite ions (NOx, μM) using a colorimetric method based on the Griess reaction with single-step reduction of nitrate to nitrite using a vanadium (III) chloride solution in 1N hydrochloric acid.

Results

Results. Serum NOx concentrations increased by an average of 2.7 times after completing the Beta-NO-BOOST beetroot powder regimen, confirming adherence to the study protocol. No significant difference in BP levels was observed before and after Beta-NO-BOOST, but a significant decrease of 0.3 units in the arterial stiffness index (CAVI) was noted. Furthermore, after a week of Beta-NO-BOOST regimen, negative correlations were found between NOx concentrations and blood pressure parameters, with a high r coefficient reaching -0.66.

Conclusion

Conclusion. This preclinical trial demonstrated that increased NOx concentrations in the blood were associated with decreased arterial stiffness. Based on the significant negative correlations between serum NOx levels and blood pressure, it is demonstrated that the NOx in beetroot powder contributes to lowering blood pressure. The results of the preclinical trial support the feasibility of a randomized crossover controlled clinical trial of the developed beetroot powder, Beta-NO-BOOST, as a therapeutic nutritional supplement for patients with AH.

Цель

Цель. Провести доклиническое испытание влияния порошка корнеплода свеклы (Beta-NO-БУСТ), как экзогенного источника нитрат- и нитрит-ионов (NOx), на уровень артериального давления (АД) и показателей артериальной жесткости у пациентов с артериальной гипертонией (АГ).

Материал и методы

Материал и методы. В пилотное доклиническое исследование было включено 22 добровольца мужского пола (49±10 лет) с АГ. Участники принимали свекольный порошок «Beta-NO-БУСТ», разработанный по заказу ФГБУ «НИМЦ ТПМ» в дозе 20 г/день, эквивалентной 650-700 мг NOx перорально в течение недели дополнительно к терапии, если таковая была назначена. У участников проводили контроль АД путем СМАД, а также объемную сфигмографию, включающую измерение АД на 4-х конечностях с расчетом индекса CAVI (cardio-ankle vascular index) или сердечно-лодыжечного сосудистого индекса и лодыжечно-плечевого индекса до и после приема порошка свеклы. Проводилось взятие крови для анализа суммарной концентрации нитрат- и нитрит-ионов (NOx, мкМ) колориметрическим методом, основанным на реакции Грисса с одноэтапным восстановлением ионов нитрата в нитрит с помощью раствора хлорида ванадия III в 1Н соляной кислоте.

Результаты

Результаты. По завершении приема свекольного порошка «Beta-NO-БУСТ», концентрация NOx в сыворотке крови участников возросла в среднем в 2,7 раз, что подтверждает выполнение ими условий протокола исследования. Значимых различий в уровне АД до и после приема Beta-NO-БУСТ выявлено не было, но отмечалось значимое снижение на 0,3 единицы показателя артериальной жесткости – CAVI. Также, после недельного курса Beta-NO-БУСТ были выявлены отрицательные корреляции между концентрацией NOx и параметрами АД с высоким коэффициентом r, достигавшим величины -0,66.

Заключение

Заключение. В ходе доклинического испытания было показано, что при повышении концентрации NOx в крови наблюдалось снижение показателя артериальной жесткости. На основании выраженных отрицательных корреляций между уровнями NOx в сыворотке и уровнем АД, убедительно показано, что именно NOx в составе свекольного порошка способствует снижению АД. Результаты доклинического испытания указывают на целесообразность проведения рандомизированного перекрестного контролируемого клинического испытания разработанного свекольного порошка «Beta-NO-БУСТ» в качестве лечебного питания у пациентов с АГ.

доклиническое испытание свеклымаркеры воспаленияартериальная гипертонияBeta-NO-БУСТсвеклаэкзогенные источники нитрат- и нитрит-ионовpreclinical trial of beetrootinflammation markersarterial hypertensionBETA-NO-BOOSTbeetrootexogenous nitrate and nitrite ionsИсследование проведено в рамках Государственного задания № 124013100892-7.The study was conducted within the framework of State Assignment № 124013100892-7.ReferencesTzoulaki I, Elliott P, Kontis V, Ezzati M. Worldwide Exposures to Cardiovascular Risk Factors and Associated Health Effects: Current Knowledge and Data Gaps. Circulation. 2016;133(23):2314-33. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.115.008718.Tzoulaki I, Elliott P, Kontis V, Ezzati M. Worldwide Exposures to Cardiovascular Risk Factors and Associated Health Effects: Current Knowledge and Data Gaps. Circulation. 2016;133(23):2314-33. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.115.008718.Гуманова Н.Г. Значимость экзогенного нитрата и нитрита растительного происхождения для здоровья сосудов. Профилактическая медицина. 2024;27(11):141-6]. DOI: 10.17116/profmed202427111141.Gumanova NG. The significance of exogenous nitrate and nitrite of plant origin for vascular health. Russian Journal of Preventive Medicine. 2024;27(11):141-6. (In Russ.)Sobko T, Marcus C, Govoni M, Kamiya S. Dietary nitrate in Japanese traditional foods lowers diastolic blood pressure in healthy volunteers. Nitric Oxide. 2010;22(2):136-40. DOI: 10.1016/j.niox.2009.10.007.Гуманова Н.Г. Значимость экзогенного нитрата и нитрита растительного происхождения для здоровья сосудов. Профилактическая медицина. 2024;27(11):141-6]. DOI: 10.17116/profmed202427111141.Coles LT, Clifton PM. Effect of beetroot juice on lowering blood pressure in free-living, disease-free adults: a randomized, placebo-controlled trial. Nutr J. 2012;11:106. DOI: 10.1186/1475-2891-11-106.Sobko T, Marcus C, Govoni M, Kamiya S. Dietary nitrate in Japanese traditional foods lowers diastolic blood pressure in healthy volunteers. Nitric Oxide. 2010;22(2):136-40. DOI: 10.1016/j.niox.2009.10.007.Hobbs DA, Kaffa N, George TW, et al. Blood pressure-lowering effects of beetroot juice and novel beetroot-enriched bread products in normotensive male subjects. Br J Nutr. 2012;108(11):2066-74. DOI: 10.1017/S0007114512000190.Coles LT, Clifton PM. Effect of beetroot juice on lowering blood pressure in free-living, disease-free adults: a randomized, placebo-controlled trial. Nutr J. 2012;11:106. DOI: 10.1186/1475-2891-11-106.Pinaffi-Langley A, Dajani RM, Prater MC, et al. Dietary Nitrate from Plant Foods: A Conditionally Essential Nutrient for Cardiovascular Health. Adv Nutr. 2024;15(1):100158. DOI: 10.1016/j.advnut.2023.100158.Hobbs DA, Kaffa N, George TW, et al. Blood pressure-lowering effects of beetroot juice and novel beetroot-enriched bread products in normotensive male subjects. Br J Nutr. 2012;108(11):2066-74. DOI: 10.1017/S0007114512000190.Гуманова Н.Г. Оксид азота и его циркулирующие метаболиты NOx, их роль в функционировании человеческого организма и прогнозе риска сердечно-сосудистой смерти [Часть II]. Профилактическая медицина. 2021;24(10):119-25]. DOI: 10.17116/profmed202124101119.Pinaffi-Langley A, Dajani RM, Prater MC, et al. Dietary Nitrate from Plant Foods: A Conditionally Essential Nutrient for Cardiovascular Health. Adv Nutr. 2024;15(1):100158. DOI: 10.1016/j.advnut.2023.100158.Гуманова Н.Г. Оксид азота, его циркулирующие метаболиты NOx и их роль в функционировании человеческого организма и прогнозе риска сердечно-сосудистой смерти [часть I]]. Профилактическая медицина. 2021;24(9):102-9]. DOI: 10.17116/profmed202124091102.Gumanova NG. Nitrogen oxide and its circulating NOx metabolites, their role in human body functioning and cardiovascular death risk prediction [Part II]. The Russian Journal of Preventive Medicine. 2021; 24(10):119-25. (In Russ.).Shirai K, Hiruta N, Song M, et al. Cardio-ankle vascular index (CAVI) as a novel indicator of arterial stiffness: theory, evidence and perspectives. J Atheroscler Thromb. 2011;18(11):924-38. DOI: 10.5551/jat.7716.Gumanova NG. Nitric oxide and its circulating NOx metabolites, their role in human body functioning and cardiovascular death risk prediction [part I]. The Russian Journal of Preventive Medicine. 2021;24(9):102-9. (In Russ.).Bogdanova NL, Gumanova NG, Kiselev AR, et al. Pharmacokinetic study and phytochemical analysis of beetroot powder as an initial stage of the development of an NO-boosting formulation as a food supplement with cardioprotective properties and potential donor of nitric oxide. Russian Open Medical Journal 2024;13(4):e0410. DOI: 10.15275/rusomj.2024.0410.Shirai K, Hiruta N, Song M, et al. Cardio-ankle vascular index (CAVI) as a novel indicator of arterial stiffness: theory, evidence and perspectives. J Atheroscler Thromb. 2011;18(11):924-38. DOI: 10.5551/jat.7716.Gumanova NG, Klimushina MV, Metelskaya VA. Optimization of a onestep method for determining circulating nitrite and nitrate ions (NOx) as a risk factor for cardiovascular death. Bull Exp Biol Med. 2018;165(2):252-6. DOI: 10.1007/s10517-018-4149-z.Bogdanova NL, Gumanova NG, Kiselev AR, et al. Pharmacokinetic study and phytochemical analysis of beetroot powder as an initial stage of the development of an NO-boosting formulation as a food supplement with cardioprotective properties and potential donor of nitric oxide. Russian Open Medical Journal 2024;13(4):e0410. DOI: 10.15275/rusomj.2024.0410.Матросова И.Б., Борисочева Н.В., Олейников В.Э. Сердечно-лодыжечный сосудистый индекс (CAVI) новый неинвазивный параметр оценки сосудистой ригидности. Медицинские науки. Обзоры литературы. 2009;2(10);90-101.Gumanova NG, Klimushina MV, Metelskaya VA. Optimization of a onestep method for determining circulating nitrite and nitrate ions (NOx) as a risk factor for cardiovascular death. Bull Exp Biol Med. 2018;165(2):252-6. DOI: 10.1007/s10517-018-4149-z.Laurent S, Cockcroft J, Van Bortel L, et al.; European Network for Non-invasive Investigation of Large Arteries. The European Network for Noninvasive Expert consensus document on arterial stiffness: methodological issues and clinical applications. Eur Heart J. 2006;27(21):2588-605. DOI: 10.1093/eurheartj/ehl254.Matrosova IB, Borisocheva NV, Oleynikov VE. The cardio-ankle vascular index (CAVI) is a new non-invasive parameter for assessing vascular rigidity. University proceedings. Medical sciences. 2009;2(10):90-101. (In Russ.).Заирова А.Р., Рогоза А.Н., Ощепкова Е.В. и др. Значение показателя артериальной жесткости «сердечно-лодыжечный сосудистый индекс — CAVI» для прогноза сердечно-сосудистых событий в популяционной выборке взрослого городского населения (по материалам исследования ЭССЕ-РФ, Томск). Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2021;20(5):2967. DOI: 10.15829/1728-8650-700-2021-2967.Laurent S, Cockcroft J, Van Bortel L, et al.; European Network for Non-invasive Investigation of Large Arteries. The European Network for Noninvasive Expert consensus document on arterial stiffness: methodological issues and clinical applications. Eur Heart J. 2006;27(21):2588-605. DOI: 10.1093/eurheartj/ehl254.Mills CE, Govoni V, Faconti L, et al. A randomised, factorial trial to reduce arterial stiffness independently of blood pressure: Proof of concept? The VaSera trial testing dietary nitrate and spironolactone. Br J Clin Pharmacol. 2020;86(5):891-902. DOI: 10.1111/bcp.14194.Zairova AR, Rogoza AN, Oshchepkova EV, et al. Contribution of cardio-ankle vascular index to prediction of cardiovascular events in the adult urban population: data from the ESSE-RF study (Tomsk). Cardiovascular Therapy and Prevention. 2021;20(5):2967. (In Russ.).Kapil V, Khambata RS, Robertson A, et al. Dietary nitrate provides sustained blood pressure lowering in hypertensive patients: a randomized, phase 2, double-blind, placebo-controlled study. Hypertension. 2015;65(2):320-27. DOI: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.114.04675.Mills CE, Govoni V, Faconti L, et al. A randomised, factorial trial to reduce arterial stiffness independently of blood pressure: Proof of concept? The VaSera trial testing dietary nitrate and spironolactone. Br J Clin Pharmacol. 2020;86(5):891-902. DOI: 10.1111/bcp.14194.Broxterman RM, La Salle DT, Zhao J, et al. Influence of dietary inorganic nitrate on blood pressure and vascular function in hypertension: prospective implications for adjunctive treatment. J Appl Physiol (1985). 2019;127(4):1085-94. DOI: 10.1152/japplphysiol.00371.2019.Kapil V, Khambata RS, Robertson A, et al. Dietary nitrate provides sustained blood pressure lowering in hypertensive patients: a randomized, phase 2, double-blind, placebo-controlled study. Hypertension. 2015;65(2):320-27. DOI: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.114.04675.Broxterman RM, La Salle DT, Zhao J, et al. Influence of dietary inorganic nitrate on blood pressure and vascular function in hypertension: prospective implications for adjunctive treatment. J Appl Physiol (1985). 2019;127(4):1085-94. DOI: 10.1152/japplphysiol.00371.2019.Broxterman RM, La Salle DT, Zhao J, et al. Influence of dietary inorganic nitrate on blood pressure and vascular function in hypertension: prospective implications for adjunctive treatment. J Appl Physiol (1985). 2019;127(4):1085-94. DOI: 10.1152/japplphysiol.00371.2019.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.