Abstract: The aim of the study was to alter the underlying initial energy status of athletes and to compare markers of intestinal permeability, hepatic structure, immune function, gastrointestinal symptoms, and physical performance during and after high-intensity and long-duration aerobic exercise. In a crossover design, 11 males (36.6 ± 4.9 yrs., 1.7 ± 0.1 m, 74.5 ± 7.7 kg, 17.2 ± 6.6% body fat, VO2max 57.4 ± 7.4 ml·kg-1·min-1) underwent two individual isoenergetic diets designed to either deplete (carbohydrates [CHO] = 21.27%, fat = 67.64%, protein = 11.36%) or maintain (CHO = 63.46%, fat = 25.36%, protein = 11.18%) their hepatic and muscular glycogen content. These diets and accompanying exercise sessions were performed by each participant in the days before completing a duathlon (5-km run, 30-km cycling, 10-km run). Blood samples were obtained before, immediately and 1- and 2-h following the duathlon for determination of insulin (IN), glucagon (GL), glucose, lipopolysaccharide binding protein (LBP), interleukin-6 (IL-6), aspartic aminotransferase (AST), and alanine aminotransferase (ALT) markers. Oxygen consumption (VO2), ratings of perceived exertion (RPE), respiratory exchange ratio (RER), body core temperature, and fat and CHO oxidation rates were recorded for each participant. Gastrointestinal symptoms were assessed by survey before and after exercise. A change in metabolic state as demonstrated by the IN/GL ratio (Low-CHO diet = .28 ± .10 vs. High-CHO diet = .38 ± .21; p < .05) was obtained. Performance did not differ between trials. Regardless of the diet, the AST/ALT ratio following exercise and in the recovery phase indicated hepatocyte parenchyma structural damage. No significant correlations between AST, ALT, and performance were found in either the low or the high CHO diets trials. A combined effect between dietary regimen and measurement time (p = .004) was observed for glucose concentration. Blood glucose concentration was higher immediately following duathlon in the HC diet trial (5.52 ± 1.25 mmol/l) than in the HF diet trial (4.15 ± .88 mmol/l), and remained higher 1- and 2-h following duathlon. One-hour following duathlon the blood glucose levels in the HF diet were lower (hypoglycemia) than normal (3.9 – 6.1 mmol/l; p < .05). Exercise caused an increase in IL-6 in both dietary conditions (p �< 0.05). Regardless of the dietary trial, exercise allowed a higher bacterial translocation from rest to exercise (p < � 0.05); however, no significant correlations between endotoxin levels, body core temperature and gastrointestinal symptoms were found. In conclusion, duathlon performance was not altered by modest changes in dietary CHO or fat composition. Increased markers of endotoxemia and immune function observed with the high-intensity exercise were unrelated to hepatic function and/or gastrointestinal complaints before and after exercise.
Resumen: El propósito del estudio fue alterar el estado metabólico inicial de atletas y comparar los marcadores de permeabilidad intestinal, estructura hepática, respuesta inmunológica, síntomas gastrointestinales y el rendimiento físico durante y después de un ejercicio aeróbico de alta intensidad y larga duración. Se utilizó un diseño cruzado aleatorio en el que 11 hombres (36.6 ± 4.9 años, 1.7 ± 0.1 m, 74.5 ± 7.7 kg, 17.2 ± 6.6% grasa corporal, VO2máx 57.4 ± 7.4 ml·kg-1·min-1) consumieron en distintas ocasiones dos dietas isoenergéticas, las cuales estaban diseñadas para reducir (carbohidratos [CHO] = 21.27%, grasas = 67.64%, proteínas = 11.36%) o para mantener (CHO = 63.46%, grasas = 25.36%, proteínas = 11.18%) el contenido de glucógeno hepático y muscular. Estas dietas, junto con sesiones de entrenamiento físico, fueron completadas por cada participante en los días previos a la realización de un duatlón (5 km carrera, 30 km ciclismo, 10 km carrera). Se obtuvieron muestras de sangre antes, durante, inmediatamente finalizado el duatlón y una y dos horas después de la finalización del mismo para el análisis de insulina (IN), glucagon (GL), glucosa y los marcadores proteína reconocedora de lipopolisacáridos (LBP), interleucina 6 (IL-6), aspartato aminotransferasa (AST), y alanina aminotransferasa (ALT). A cada participante se le midió el consumo de oxígeno (VO2), la valoración del esfuerzo percibido (VEP), la tasa de intercambio respiratorio (RER), la temperatura central, y las tasas de oxidación de CHO y grasas. Los síntomas gastrointestinales fueron determinados por medio de una encuesta. Se encontró un cambio en el estado metabólico inicial interpretado por la relación IN/GL (dieta baja CHO = .28 ± .10 vs. dieta alta CHO = .38 ± .21; p < .05). El rendimiento no fue diferente entre los dos tratamientos experimentales. Independientemente de la dieta, la relación AST/ALT posterior al ejercicio y en la fase de recuperación indicó un daño estructural en la parénquima del hepatocito. No se encontraron correlaciones significativas entre AST, ALT y el rendimiento físico cuando los atletas consumieron la dieta alta o baja en CHO. Para la glucosa sanguínea, se encontró una interacción entre el régimen dietético y el tiempo de medición (p = .004), por medio del cual la concentración de glucosa sanguínea fue mayor inmediatamente después de finalizado el duatlón cuando los atletas consumieron una dieta alta en CHO (5.52 ± 1.25 mmol/l) en comparación a cuando consumieron una dieta alta en grasas (4.15 ± .88 mmol/l). Estas diferencias se mantuvieron hasta las dos horas posteriores a la finalización del duatlón e incluso una hora después del mismo los niveles de glucosa en la condición de dieta alta en grasa fueron menores (hipoglicemia) a los valores normales (3.9 – 6.1 mmol/l; p < .05). El ejercicio causó un aumento significativo en la concentración de IL-6 en ambas condiciones de dietas experimentales (p <� 0.05). Sin importar el tipo de dieta, se encontró una mayor translocación bacteriana de la condición de reposo a la de ejercicio (p �< 0.05); sin embargo, no se encontraron correlaciones significativas entre los niveles de endotoxinas, la temperatura central y los síntomas o molestias gastrointestinales. Se concluye que el rendimiento en el duatlón no fue alterado por cambios modestos en la composición de CHO o grasas en la dieta. Aunque se observó un aumento significativo en los marcadores de endotoxemia y la respuesta inmune cuando los atletas ejecutaron el ejercicio a una alta intensidad, éstos no se relacionaron con marcadores de estructura hepática o síntomas de molestias gastrointestinales.