ARTICLE Bovine colostrum, training status, and gastrointestinal permeability during exercise in the heat: a placebo-controlled double-blind study 1 Shawnda A. Morrison, Stephen S. Cheung, and James D. Cotter Abstract: Heat stress can increase gastrointestinal permeability, allowing ingress of gram-negative bacterial fragments and thus potentially inflammation and ultimately endotoxemia. Permeability may rise with intense exercise, yet some data indicate that endotoxemia may be mitigated with bovine colostrum supplementation. Using a double-blind, randomised, placebo-controlled crossover study, we tested whether bovine colostrum (COL; 1.7 g·kg −1 ·day −1 for 7 days) would attenuate physiological strain and aid exercise capacity in the heat, especially in untrained individuals. Seven trained men (T; peak oxygen uptake 64 ± 4 mL·kg −1 ·min −1 ) and 8 untrained men (UT, peak oxygen uptake 46 ± 4 mL·kg −1 ·min −1 ) exercised for 90 min in 30 °C (50 % relative humidity) after COL or placebo (corn flour). Exercise consisted of 15-min cycling at 50 % heart rate reserve (HRR) before and after 60 min of running (30 min at 80 % HRR then 30-min distance trial). Heart rate, blood pressure (Finometer), esophageal, and skin temperatures were recorded continuously. Gastrointestinal permeability was assessed from urine (double-sugar model, using high-performance liquid chroma- tography) and blood (intestinal fatty acid-binding protein, I-FABP). The T group ran 2.4 km (35%) further than the UT group in the distance trial, and I-FABP increased more in the T group than in the UT group, but physiological and performance outcomes were unaffected by colostrum supplementation, irrespective of fitness. Circulating pro- and anti-inflammatory cytokine concentrations were higher following exercise, but were not modulated by fitness or COL. Despite substantial thermal and cardiovascular strain incurred in environmental conditions in which exertional endotoxemia may occur, bovine colostrum supplementation had no observable benefit on the physiology or performance of either highly trained endurance athletes or untrained individuals. Key words: cycling, high-performance liquid chromatography, cytokines, endotoxins, heat stress. Résumé : Le stress thermique peut accroître la perméabilité gastro-intestinale et, de ce fait, ouvrir l'accès aux fragments bactériens gram-négatifs et générer possiblement de l'inflammation, puis ultimement une endotoxémie. La perméabilité peut s'accroître lors d'un exercice intense, mais des études révèlent que l'endotoxémie peut être atténuée par une supplémentation en colostrum bovin. Au moyen d'un devis aléatoire croisé a ` double insu avec groupe de contrôle, on vérifie si du colostrum bovin (« COL »; 1,7 g·kg −1 ·jour −1 durant 7 jours) atténue le stress physiologique et la capacité d'effort dans la chaleur, particulièrement chez des individus non entraînés. Sept hommes entraînés (T; consommation d'oxygène de pointe, 64 ± 4 mL·kg −1 ·min −1 ) et huit hommes non entraînés (UT; consommation d'oxygène de pointe, 46 ± 4 mL·kg −1 ·min −1 ) effectuent 90 min d'exercice a ` une température de 30 °C (50 % d'humidité relative) après avoir consommé COL ou un placebo (farine de maïs). L'exercice consiste en 15 min de vélo a ` 50 % de la fréquence cardiaque de réserve (HRR) avant et après 60-min de course (30-min a ` 80 % HRR suivi d'un essai de 30-min contre-la-montre). On enregistre en continu le rythme cardiaque, la pression sanguine (Finometer) et les températures œsophagienne et cutanée. On évalue la perméabilité gastro-intestinale d'après l'urine (test des deux sucres, utilisation de la chromatographie liquide a ` haute performance) et le sang (protéine de liaison intestinale aux acides gras, I-FABP). Le groupe T court 2,4 km, soit 35 % de plus que le groupe UT et I-FABP augmente plus dans le groupe T que dans le groupe UT, mais les résultats sur les plans physiologique et de la performance ne sont pas modifiés par la supplémentation en colostrum, peu importe le niveau de condition physique. Les concentrations des cytokines pro- et anti-inflammatoires sont plus élevées a ` la suite de l'exercice, mais ne sont pas modulées par le niveau de condition physique ou la supplémentation en colostrum. Même dans une condition environnementale de stress thermique et cardiovasculaire propice a ` l'endotoxémie de l'effort, la supplémentation en colostrum bovin ne procure pas de bénéfices observables sur les plans physiologique et de la performance chez des athlètes d'endurance très entraînés et chez des personnes non entraînées. [Traduit par la Rédaction] Mots-clés : cyclisme, chromatographie liquide a ` haute performance, cytokines, endotoxines, stress thermique. Introduction Whole-body hyperthermia at physiologically relevant tempera- tures (<40 °C) can increase epithelial cell permeability by opening tight junctions or damaging cell membranes (Dokladny et al. 2006; Moseley et al. 1994). Decreased integrity of tight junctions can permit the diffusion of various molecules into the interstitial space (Hollander 1992), including wall fragments of gram-negative bacteria containing lipopolysaccharides (LPS, or endotoxins). The LPS can then activate a cascade of immune responses and impair muscle function (Supinski et al. 2000), further elevate core temperature, and Received 16 December 2013. Accepted 8 June 2014. S.A. Morrison and J.D. Cotter. School of Physical Education, Sport and Exercise Sciences, University of Otago, PO Box 56, Dunedin, 9054, New Zealand. S.S. Cheung. Department of Kinesiology, Brock University, St. Catharines, ON L2S 3A1, Canada. Corresponding author: James D. Cotter (e-mail: jim.cotter@otago.ac.nz). 1 This paper is a part of a Special Issue entitled Nutritional Triggers to Adaptation and Performance. 1070 Appl. Physiol. Nutr. Metab. 39: 1070–1082 (2014) dx.doi.org/10.1139/apnm-2013-0583 Published at www.nrcresearchpress.com/apnm on 11 June 2014. Appl. Physiol. Nutr. Metab. Downloaded from www.nrcresearchpress.com by Brock University on 08/29/14 For personal use only.