Stikstofmonoxide (NO), een klein gasvormig signaalmolecuul, speelt een cruciale rol in fysiologische en pathofysiologische processen1. NO kan worden geproduceerd uit L-arginine door endogene enzymen van de stikstofmonoxidesynthase (NOS) familie alvorens een snelle oxidatie tot nitraat (NO3-) en eventueel nitriet (NO2-) in bloed en weefselste ondergaan 2,3. Onlangs is aangetoond dat deze anionen weer zijn teruggebracht tot NO in zoogdiersystemen4. Nitraat wordt omgezet in nitriet, voornamelijk door commensale bacteriële nitraatreductasen in de mondholte die inwerken op ionen die door de speekselklieren worden uitgescheiden en direct worden ingenomen 5, en tot op zekere hoogte door zoogdierenzymen zoals xanthineoxidoreductase 6,7. Nitriet kan verder worden gereduceerd tot NO door verschillende mechanismen, waaronder deoxyhemoglobine8, deoxymyoglobine9, molybdeenbevattende enzymen10 en niet-enzymatische reductie in de aanwezigheid van protonen11,12.
Deze nitraat-nitriet-NO-route wordt versterkt onder hypoxische omstandigheden waarin de NOS-activiteit wordt verminderd omdat NOS zuurstof nodig heeft voor NO-generatie4. Veel recente studies hebben gunstige effecten van voedingsnitraat op bloeddrukregulatie en trainingsprestaties gemeld, wat suggereert dat nitraatreductieroutes bijdragen aan de toename van NO-signalering 13,14,15. Eerdere studies hebben aangetoond dat sommige skeletspieren waarschijnlijk de belangrijkste nitraatopslagplaatsen in het lichaam zijn16. In vergelijking met bloed of andere inwendige organen zoals lever, bevat de skeletspieren (gluteus maximus) significant hogere niveaus van nitraat en hebben ze een aanzienlijke massa in het lichaam van zoogdieren. Loopbandoefeningen bleken de nitraatreductie tot nitriet en tot NO in gluteus te verbeteren in een ratmodel7. Deze resultaten impliceren dat sommige skeletspieren belangrijke bronnen voor NO kunnen zijn via nitraatreductieroutes in fysiologische situaties. Meer recente studies suggereren dat deze bevindingen, inclusief veranderingen in spiernitraatniveaus tijdens inspanning, ook voorkomen bij mensen17.
Twee van de huidige auteurs hadden eerder een methode vastgesteld om het nitraat- en nitrietgehalte in bloed en andere vloeibare monsters te meten18. Toen de niveaus van deze anionen in weefselhomogenaten echter aanvankelijk werden geanalyseerd, waren er geen gedetailleerde protocollen beschikbaar. Om de nitraat-nitriet-NO-dynamiek in verschillende organen te begrijpen, was ons doel om een nauwkeurige en efficiënte methode te ontwikkelen om nitraat- en nitrietniveaus in zoogdierweefsels, waaronder skeletspieren, te meten. In eerdere studies werden knaagdierweefsels gebruikt om betrouwbare homogenisatieprocessen te ontwikkelen en vervolgens het nitraat- en nitrietgehalte in die homogenatente analyseren 7,16,19. Het gebruik van deze homogenisatiemethode werd uitgebreid tot menselijke skeletspierbiopsiemonsters, waarbij de waarden werden bevestigd, en belangrijker nog, de waargenomen waarden voor spieren in vergelijking met bloed / plasma waren in vergelijkbare bereiken en verhoudingen als die waargenomen bij knaagdieren17. In de afgelopen jaren zijn andere groepen ook begonnen met het meten van nitraat- en nitrietniveaus in skeletspierhomogenaten, waarbij vergelijkbare waarden werden gerapporteerd als die gerapporteerd door onze groep20,21.
Het doel van dit protocolartikel is om in detail de bereiding van skeletspierhomogenaten te beschrijven met behulp van drie verschillende homogenisatiemethoden voor latere metingen van nitraat- en nitrietniveaus. Bovendien werden de effecten van weefselgewicht dat wordt gebruikt voor homogenisatie op waarden van nitraat en nitriet in skeletspiermonsters onderzocht. Wij geloven dat deze methoden gemakkelijk kunnen worden toegepast op andere soorten weefsels van zoogdieren. Recent, vooral op het gebied van inspanningsfysiologie, was aandacht besteed aan de mogelijke verschillen in nitraat/nitriet/NO-fysiologie volgens spiergroepen. We rapporteren ook de hoeveelheden nitraat en nitriet in vier verschillende knaagdierspieren en vinden een niet-uniforme verdeling van beide ionen over deze verschillende spieren; een constatering die nader onderzoek vereist.