Written by Cayleih E. Robertson, PhD candidate McMaster University

High Carbs at High Altitude?

Last year I was honored to receive the CSZ student research grant to help fund a field expedition to Mount Evans Colorado. Our lab studies physiological adaptations to high altitude and we’re particularly interested in a population of North American deer mice (Peromyscus maniculatus) that live at the summit of Mount Evans (4300 m above sea level). On the summit of the mountain animals need to cope with both low temperatures and low partial pressure of oxygen (about 50% of what we would experience at sea level). The combination of these two stressors makes tasks like aerobic exercise particularly challenging. We have previously shown that mice born and raised in the lab who were of highland ancestry have a greater running VO2max compared to lowlanders when they are tested under low oxygen conditions (Lui et al, 2015). They can increase this value even further when acclimated to hypoxic environments that simulate high altitude (Lui et al, 2015). Interestingly this increase is fueled in part by a switch to carbohydrate oxidation instead of lipids (Lau et al, 2017). For wild animals at high altitude using carbohydrates to fuel exercise could be an adaptive strategy since they generate more ATP per mol O2 this way compared to lipid oxidation (Schippers et al., 2012). However, exercise fuel use has never been measured in wild highland animals in their native environment. Therefore, for our field study, we wanted to test if high altitude native mice were actually using this strategy when tested at 4300m. To test this we trucked some mouse-sized treadmills up to the summit of Mt Evans and measured their running VO2max as well as fuel use during sub maximal running. This summer we’re off to test the lowland counterparts of our highland mice, found in Lincoln Nebraska so stay tuned for the final results!

Des glucides élevés à haute altitude?

L'année dernière, j'ai eu l'honneur de recevoir la subvention de recherche de la SCZ pour aider à financer une expédition à mont Evans, Colorado. Notre laboratoire étudie les adaptations physiologiques à haute altitude et nous sommes particulièrement intéressés par une population de souris sylvestre (Peromyscus maniculatus) qui vivent au sommet du mont Evans (4300 m au-dessus du niveau de la mer). Sur le sommet de la montagne, les animaux doivent faire face à la fois à des températures basses et à une faible pression partielle d'oxygène (environ 50% de ce que nous connaissions au niveau de la mer). La combinaison de ces deux facteurs de stress rend les fonctions comme les exercices aérobies particulièrement ardue. Nous avons déjà montré que les souris nées et élevées au laboratoire et natif à les haute plateaux, ont une capacité aérobique maximale (VO2max) plus élevée que leurs homologues à basse altitude, si ils ont été étudiés dans l'hypoxie (Lui et al, 2015). Ils peuvent augmenter leurs VO2max encore plus lorsqu'ils sont acclimatés à des environnements hypoxiques qui simulent une altitude élevée (Lui et al, 2015). Ils ont aussi changé à une augmentation d'oxydation des glucides pendant l'exercice, au lieu des lipides (Lau et al, 2017). L’oxydation des glucides génère plus d'ATP par mole d’oxygène par rapport à l'oxydation des lipides et pourrait constituer une adaptation pour l’exercice à haute altitude (Schippers et al., 2012). Mais personne n’a jamais mesuré l’utilisation des glucides dans les animaux sauvage qui exercent à haute altitude. Pour notre étude, nous voulions tester si les souris indigènes à haute altitude utilisaient cette stratégie dans leur environnement naturelle (4300 m). Pour examiner cela, nous avons transporté des tapis roulant de taille de souris jusqu'au sommet de mont Evans et nous avons mesuré leur VO2max et aussi les taux d’oxydation de combustibles pendant l’exercice à l’intensité de l’exercice de 70%VO2max. Cet été, nous sommes prêts à examiner les homologues de nos souris des hautes terres, qui sont trouvés à basse altitude environs Lincoln Nebraska; alors restez à l'écoute des résultats finaux!

References

Lui, M. A., Mahalingam, S., Patel, P., Connaty, A. D., Ivy, C. M., Cheviron, Z. A., Storz, J. F. Mcclelland, G.B., Scott, G. R. 2015. High-altitude ancestry and hypoxia acclimation have distinct effects on exercise capacity and muscle phenotype in deer mice. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 308: 779-791.

Lau, D. S., Connaty, A. D., Mahalingam, S., Wall, N., Cheviron, Z. A., Storz, J. F., Scott, G. R., McClelland, G. B., 2017. Acclimation to hypoxia increases carbohydrate use during exercise in high-altitude deer mice. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 312: 400-411.

Schippers, M., Ramirez, O., Arana, M., Pinedo-Bernal, P., McClelland, G. B. 2012. Increase in Carbohydrate Utilization in High-Altitude Andean Mice. Curr. Biol. 22: 2350-2354.

Posted in Student/PDF Award Winnbers on Jun 26, 2017