Use of 13C substrates for metabolic studies in exercise: methodological considerations

Pj, Lefèbvre; Mosora, F.; Lacroix, M.; Pirnay, F; Aj, Scheen; Krzentowski, G.; Jandrain, Bernard; Gautier, J F; Pallikarakis, N.; Riou, Jean‐Paul

doi:10.1152/jappl.1991.71.5.2059

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“…Cette critique est toutefois contestée par Lefèbvre et al (1991) qui suggère que cette surestimation, rapportée par Péronnet et al (1990) et Massicotte et al (1992a), pourrait être plus faible dans les études conduites en Europe de l'Ouest, où les habitants ont une alimentation plus pauvre en 13 C que la diète nord-américaine typique. La faible surestimation n'induirait qu'une erreur que Lefèbvre et al (1991) trials with glucose ingestion (expts I and II), according to the procedure of Mosora et al (20), using Eq. 7 and taking the observed R value of expired COZ: 1) at rest or 2) during exercise with water ingestion as reference.…”

Section: Méthode à Deux Niveaux D'enrichissement Des Substrats Exogènesunclassified

Sélection des substrats lors de l’exercice prolongé avec ingestion de glucides : études par traçage au ¹³C

Tremblay¹

2011

Appl. Physiol. Nutr. Metab.

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cides et davantage de lipides que les hommes. Les effets séparés d'une alimentation riche v en glucides ou de l'ingestion de glucose pendant l'exercice sur la sélection des substrats furent pourtant similaires chez les deux sexes. L'effet combiné des deux procédures de supplémentation est toutefois plus important chez la femme que chez l'homme, soutenant l'hypothèse qu'un léger déficit en glucides soit présent chez les femmes.Dans la troisième étude, l'oxydation des substrats et particulièrement celle d'amidon exogène au cours d'une marche prolongée à une faible puissance de travail a été décrite.Les individus qui pratiquent des activités physiques prolongées à des intensités faibles (< 40 %VO 2 max) sont encouragés à ingérer des glucides et de l'eau pendant l'effort, mais la contribution de leur oxydation à la fourniture d'énergie est relativement peu connue.Nous avons montré que, contrairement aux observations précédemment effectuées à jeun sans ingestion de glucides pendant l'effort, les glucides (incluant de source exogène) peuvent fournir une très grande partie de l'énergie lorsqu'ils sont ingérés à des intervalles réguliers au cours de l'exercice prolongé.Dans l'ensemble, les résultats des études expérimentales présentées dans cette thèse montrent que les glucides ingérés peuvent fournir une grande proportion de l'énergie pendant l'exercice prolongé. Toutefois, le mode d'exercice, le sexe et la puissance de travail mènent à des variations qui sont en grande partie liées à une dépense énergé-tique variable selon les conditions et les groupes d'individus ayant des caractéristiques différentes.Mots clés: calorimétrie indirecte respiratoire, sexe, mode d'exercice, marche. ABSTRACTThe main substrates oxidized during prolonged exercise, whether carbohydrates, fats or proteins, do not contribute equally to the energy supply. In addition, glucose can originate from different endogenous (muscle, liver) and exogenous sources. Many factors can affect their respective contribution including: active muscle mass, training, sex, nutritional state and environmental conditions. The use of stable isotopes, such as carbon 13 ( 13 C), combined with indirect respiratory calorimetry corrected for urea excretion in urine and sweat, allows the differentiation of endogenous and exogenous substrates and the estimation of their contribution to the energy yield.These methods, allowing the measurement of fuel selection during prolonged exercise with glucose ingestion, enabled the comparisons found in the three experimental studies part of this thesis. In the first study, fuel selection was compared during prolonged upper-and lower-body exercise with or without glucose ingestion. The difference in fuel selection between upper-and lower-body exercise when water was ingested was modest with a slightly higher reliance on carbohydrate oxidation during upper-body exercise. The amount of exogenous glucose oxidized was lower but its contribution to the energy yield was higher during upper-body exercise due to the lower energy expenditure.In t...

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Section: Méthode à Deux Niveaux D'enrichissement Des Substrats Exogènesunclassified

Sélection des substrats lors de l’exercice prolongé avec ingestion de glucides : études par traçage au ¹³C

Tremblay¹

2011

Appl. Physiol. Nutr. Metab.

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“…One difficulty in these metabolic studies consists of the body's stores of CO 2 , which are relatively large. It has been reported that the production of 13 CO 2 is delayed by the CO 2 pools in various tissues before CO 2 is expired from the mouth (21,27,33). Studying the compartmental distribution of exogenous 13 CO 2 is a prerequisite for the estimation of this retardation.…”

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First-pass effect of an intravenous bolus of [¹³C]bicarbonate displayed breath-by-breath

Röecker

Landaw

Striegel

et al. 2001

Journal of Applied Physiology

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The dilution of an intravenous bolus dose of [13C]bicarbonate is used as an estimate for the metabolic rate under certain conditions. It is a consistent finding in all studies that the total amount of intravenous [13C]bicarbonate cannot be recovered as breath 13CO2. In this study, we used a breath-by-breath analysis of 13CO2 to depict the washout of 13CO2 at a high temporal resolution to analyze the extent to which a probable first-pass effect is responsible for the reduced recovery. Eight healthy men were tested at seated rest and with bicycle exercise at a constant load relative to 40 and 75% maximal O2 consumption VO2 max). [13C]bicarbonate (0.0125 g/kg body wt) was administered as an intravenous bolus in each test. Respiratory mass spectrometry was used to derive the course of the end-tidal 13CO2-to-12CO2 ratio from the breath-by-breath data. Approximately 2 min after 13C administration, the washout curve could be fitted well by a two-exponential curve describing a two-compartment mammillary model. Immediately after administration of the bolus dose, an excess peak in the end-tidal 13CO2-to-12CO2 ratio appeared. This peak could not be included in the two-exponential fitting. The area under the first peak resulted in 3.8 +/- 1.3% of the total [13C]bicarbonate dose at rest, 11.5 +/- 2.9% at moderate exercise (40% VO2 max), and 16.9 +/- 4.0% at intensive exercise (75% VO2 max). The first-pass effect had an increasing impact of up to about two-thirds of the lacking bicarbonate with higher exercise intensity. The "loss" of tracer via this first-pass effect must be considered when the results of studies with parenteral administration of [13C]bicarbonate are considered, especially when it is given as a bolus dose and during exercise.

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Exogenous 13C glucose oxidation during exercise: North American vs Western European studies

Massicotte

Péronnet

Pitre

et al. 1993

Europ. J. Appl. Physiol.

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Use of 13C substrates for metabolic studies in exercise: methodological considerations

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Sélection des substrats lors de l’exercice prolongé avec ingestion de glucides : études par traçage au ¹³C

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First-pass effect of an intravenous bolus of [¹³C]bicarbonate displayed breath-by-breath

Exogenous 13C glucose oxidation during exercise: North American vs Western European studies

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