Diets rich in fruits and vegetables reduce blood pressure (BP) and the risk of adverse cardiovascular events. However, the mechanisms of this effect have not been elucidated. Certain vegetables possess a high nitrate content, and we hypothesized that this might represent a source of vasoprotective nitric oxide via bioactivation. In healthy volunteers, approximately 3 hours after ingestion of a dietary nitrate load (beetroot juice 500 mL), BP was substantially reduced (Delta(max) -10.4/8 mm Hg); an effect that correlated with peak increases in plasma nitrite concentration. The dietary nitrate load also prevented endothelial dysfunction induced by an acute ischemic insult in the human forearm and significantly attenuated ex vivo platelet aggregation in response to collagen and ADP. Interruption of the enterosalivary conversion of nitrate to nitrite (facilitated by bacterial anaerobes situated on the surface of the tongue) prevented the rise in plasma nitrite, blocked the decrease in BP, and abolished the inhibitory effects on platelet aggregation, confirming that these vasoprotective effects were attributable to the activity of nitrite converted from the ingested nitrate. These findings suggest that dietary nitrate underlies the beneficial effects of a vegetable-rich diet and highlights the potential of a "natural" low cost approach for the treatment of cardiovascular disease.

Ingestion of dietary (inorganic) nitrate elevates circulating and tissue levels of nitrite via bioconversion in the entero-salivary circulation. In addition, nitrite is a potent vasodilator in humans, an effect thought to underlie the blood pressure-lowering effects of dietary nitrate (in the form of beetroot juice) ingestion. Whether inorganic nitrate underlies these effects and whether the effects of either naturally occurring dietary nitrate or inorganic nitrate supplementation are dose dependent remain uncertain. Using a randomized crossover study design, we show that nitrate supplementation (KNO(3) capsules: 4 versus 12 mmol [n=6] or 24 mmol of KNO(3) (1488 mg of nitrate) versus 24 mmol of KCl [n=20]) or vegetable intake (250 mL of beetroot juice [5.5 mmol nitrate] versus 250 mL of water [n=9]) causes dose-dependent elevation in plasma nitrite concentration and elevation of cGMP concentration with a consequent decrease in blood pressure in healthy volunteers. In addition, post hoc analysis demonstrates a sex difference in sensitivity to nitrate supplementation dependent on resting baseline blood pressure and plasma nitrite concentration, whereby blood pressure is decreased in male volunteers, with higher baseline blood pressure and lower plasma nitrite concentration but not in female volunteers. Our findings demonstrate dose-dependent decreases in blood pressure and vasoprotection after inorganic nitrate ingestion in the form of either supplementation or by dietary elevation. In addition, our post hoc analyses intimate sex differences in nitrate processing involving the entero-salivary circulation that are likely to be major contributing factors to the lower blood pressures and the vasoprotective phenotype of premenopausal women.

Abstract In low oxygen conditions, increases in cerebral blood flow maintain brain oxygen delivery but the mechanisms underlying hypoxia-induced dilations of cerebral vasculature are incompletely understood. Here we show that astrocytes accumulate nitrite and in response to hypoxia produce nitric oxide via mitochondrial reduction of nitrite by a molybdenum-containing enzyme sulfite oxidase. These data suggest that astrocytes can modulate cerebral blood flow in accord with brain tissue oxygenation via mitochondrial production of nitric oxide.

ABSTRACT Natriuretic peptide receptor (NPR)-A (also known as NPR-A, NPR1 or guanylyl cyclase-A, GC-A) is an attractive but challenging target to activate with small molecules. GC-A is activated by endogenous atrial natriuretic peptide (ANP) and B-type natriuretic peptide (BNP), and this activation leads to the production of 3’,5’-cyclic guanosine monophosphate (cGMP). This system plays an important role in the regulation of cardiovascular and renal homeostasis. However, utilization of this receptor as a drug target has so far been limited to peptides, even though small molecule modulators allow oral administration and longer half-life. We have identified small molecular allosteric enhancers of GC-A, which strengthened ANP or BNP activation in various in vitro and ex vivo systems. These compounds do not mediate their actions through previously described allosteric binding sites or via known mechanisms of action. In addition, their selectivity and activity are dependent on only one amino acid in GC-A. Our findings show that there is a novel allosteric binding site on GC-A, which can be targeted by small molecules that increase the signaling effects of ANP and BNP.