Methodological aspects of crossover and maximum fat-oxidation rate point determination

AimIndirect calorimetry during exercise provides two metabolic indices of substrate oxidation balance: the crossover point (COP) and maximum fat oxidation rate (LIPOXmax). We aimed to study the effects of the analytical device, protocol type and ventilatory response on variability of these indices, and the relationship with lactate and ventilation thresholds.MethodsAfter maximum exercise testing, 14 relatively fit subjects (aged 32 ± 10 years; nine men, five women) performed three submaximum graded tests: one was based on a theoretical maximum power (tMAP) reference; and two were based on the true maximum aerobic power (MAP). Gas exchange was measured concomitantly using a Douglas bag (D) and an ergospirometer (E).ResultsAll metabolic indices were interpretable only when obtained by the D reference method and MAP protocol. Bland and Altman analysis showed overestimation of both indices with E versus D. Despite no mean differences between COP and LIPOXmax whether tMAP or MAP was used, the individual data clearly showed disagreement between the two protocols. Ventilation explained 10–16% of the metabolic index variations. COP was correlated with ventilation (r = 0.96, P < 0.01) and the rate of increase in blood lactate (r = 0.79, P < 0.01), and LIPOXmax correlated with the ventilation threshold (r = 0.95, P < 0.01).ConclusionThis study shows that, in fit healthy subjects, the analytical device, reference used to build the protocol and ventilation responses affect metabolic indices. In this population, and particularly to obtain interpretable metabolic indices, we recommend a protocol based on the true MAP or one adapted to include the transition from fat to carbohydrate. The correlation between metabolic indices and lactate/ventilation thresholds suggests that shorter, classical maximum progressive exercise testing may be an alternative means of estimating these indices in relatively fit subjects. However, this needs to be confirmed in patients who have metabolic defects.

RésuméObjectifsLa calorimétrie indirecte d’exercice permet de déterminer deux indices métaboliques qui reflétent la balance d’oxydation des substrats : le point de croisement glucidolipidique (COP) et le point d’oxydation maximale lipidique (LIPOXmax). Nous avons déterminé l’influence du système de mesure des échanges gazeux, du type de protocole et de la réponse ventilatoire sur la variabilité de ces indices. De plus, leur corrélation avec les seuils ventilatoire et lactique a été évaluée.MéthodesAprès un test d’exercice maximum, 14 sujets en bonne condition physique ont réalisé trois tests sous-maximaux : l’un fondé sur la puissance maximale théorique (tMAP) et deux sur la puissance maximale réelle (MAP). Les gaz ont été analysés simultanément par la méthode des sacs de Douglas (D) et sur ergospiromètre automatisé (E).RésultatsSeules les données déterminées avec D et le protocole MAP sont toutes interprétables. L’analyse de Bland et Altman montre une surestimation des deux indices par E comparativement à D. Bien que les valeurs moyennes de COP et LIPOXmax ne diffèrent pas suivant la référence utilisée (tMAP ou MAP), l’analyse individuelle des données révèle une discordance entre les deux protocoles. COP est corrélé au seuil ventilatoire (r = 0,96 ; P < 0,01) et à la vitesse d’augmentation de la lactatémie (r = 0,79 ; P < 0,01), et LIPOXmax au seuil ventilatoire (r = 0,95 ; P < 0,01).ConclusionChez le sujet entraîné en bonne condition physique, le système de mesure des échanges gazeux et la référence utilisée pour construire le protocole influencent la détermination de COP et de LIPOXmax. Pour obtenir des indicateurs métaboliques interprétables, dans cette population, le protocole doit être construit sur la base de la puissance maximale réelle. La relation entre ces indicateurs métaboliques et les seuils lactique et ventilatoire suggèrent qu’une épreuve maximale progressive de courte durée peut constituer une alternative dans l’estimation de ces indices chez le sujet sain. Cela doit être confirmé chez des patients adultes porteurs d’anomalies métaboliques.