Επίδραση των δεξαμενών CO₂ στην εμφάνιση ισοτοπικού άνθρακα στην εκπνοή

Abstract

In ¹³CO₂ breath tests, based on ¹³C/¹²C ratio measurements, the appearance of ¹³C in the exhaled CO₂ is monitored after the administration of a ¹³C-labelled compound. Independently of the substrate used, the existence of the bicarbonate pool, in which the produced CO₂ enters before being exhaled, imposes a delay on the appearance of changes in the ¹³C/¹²C ratio. In order to estimate the nature and the magnitude of this delay we applied a three compartment model to describe the kinetics of the body bicarbonate pool and we evaluated the ¹³C/¹²C ratio of CO₂ entering that pool from the measured ¹³C/¹²C ratio in the exhaled CO₂ after oral intake of "naturally labelled" 13C-glucose at rest and during muscular exercise. Our results demonstrate that: 1) at rest, discrepancies between total carbohydrates consumption and exogenous glucose oxidation concerning the peak occurrence time, as well as the absolute quantities, can be adequately explained by the interference of the bicarbonate stores. The influence of bicarbonate pool should be taken into account when the evolution of exogenous glucose oxidation is to be studied quantitatively at rest and 2) during moderate exercise, there is not influence of bicarbonate pool in the occurrence of labelled CO₂ and furthermore on the estimation of exogenous glucose oxidation. The influence of bicarbonate pool is directly dependent on the intensity of the muscular exercise and should be taken into account when the evolution of exogenous glucose oxidation is to be studied quantitatively at low intensity effort.

Κατά τη διάρκεια δοκιμασιών εκπνοής με χρήση ¹³C, που στηρίζονται στη μέτρηση του ισοτοπικού λόγου ¹³C/¹²C, η εμφάνιση του ¹³C στο εκπνεόμενο CO₂ παρακολουθείται μετά τη χορήγηση ποσότητας ενός ενεργειακού υποστρώματος σημασμένου με ¹³C. Ανεξάρτητα με το υπόστρωμα που χρησιμοποιείται, η ύπαρξη του συστήματος αποθεμάτων διοξειδίου του άνθρακα, στο οποίο το παραγόμενο CO₂ διαχέεται πριν αποβληθεί μέσω της εκπνοής, έχει σαν αποτέλεσμα μια καθυστέρηση στην εμφάνιση των μεταβολών του ισοτοπικού λόγου ¹³C/¹²C. Με σκοπό να εκτιμηθεί η φύση και το μέγεθος αυτής της καθυστέρησης, αναπτύχθηκε ένα μαθηματικό μοντέλο τριών διαμερισμάτων που περιγράφει την κινητική του συστήματος αποθεμάτων διοξειδίου του άνθρακα του σώματος. Με βάση αυτό το μοντέλο υπολογίζεται ο ισοτοπικός λόγος ¹³C/¹²C του διοξειδίου του άνθρακα πριν αυτό διαχυθεί στο σύστημα. Στη συνέχεια υπολογίζεται, λαμβάνοντας υπ' όψιν ή όχι το μοντέλο, η οξείδωση της εξωγενούς γλυκόζης που χορηγήθηκε σε νεαρά, υγιή άτομα σε ανάπαυση και κατά τη διάρκεια άσκησης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι: 1) σε ανάπαυση, οι διαφορές μεταξύ της καμπύλης της συνολικής κατανάλωσης υδατανθράκων και της καμπύλης οξείδωσης της εξωγενούς γλυκόζης, που αφορούν τόσο το χρόνο εμφάνισης της κορυφής των όσο και τον υπολογισμό των ποσοτήτων που οξειδώνονται, αιτιολογούνται ικανοποιητικά από την υπόθεση της παρεμβολής των αποθεμάτων διοξειδίου του άνθρακα. Έτσι η επίδραση των αποθεμάτων διοξειδίου του άνθρακα στην εμφάνιση του ισοτόπου σήμανσης στην εκπνοή θα πρέπει να συνεκτιμάται όταν υπολογίζεται η ποσοτική εξέλιξη της οξείδωσης της εξωγενούς γλυκόζης και 2) κατά τη διάρκεια άσκησης μέσης έντασης, τα αποθέματα διοξειδίου του άνθρακα δεν επιδρούν στην εμφάνιση του ισοτόπου σήμανσης στην εκπνοή και ως εκ τούτου στον υπολογισμό της οξείδωσης της εξωγενούς γλυκόζης, κύρια εξ' αιτίας της μεγάλης αύξησης του "turnover" αποθεμάτων διοξειδίου του άνθρακα. Η επίδραση των αποθεμάτων διοξειδίου του άνθρακα είναι ανάλογη της έντασης της άσκησης και θα πρέπει να συνεκτιμάται όταν η μελέτη της ποσοτικής εξέλιξης της οξείδωσης της εξωγενούς γλυκόζης γίνεται κάτω από συνθήκες ελαφράς άσκησης.