Metabolic Effects Associated with ICS in Patients with COPD and Comorbid Type 2 Diabetes : A Historical Matched Cohort Study

Funding: The analyses were funded by Boehringer Ingelheim. Access to data from the Optimum Patient Care Research Database was co-funded by Research in Real Life Ltd. The funder, Boehringer Ingelheim, had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript. Rafael Mares is employed by Research in Real Life Ltd., which provided support in the form of salary for author RM but did not have any additional role in the study design, decision to publish, or preparation of the manuscript. The specific role of this author is articulated in the ‘author contributions’ section.

Improving photofermentative hydrogen production through metabolic engineering and DOE (Design of Experiments)

A l’heure actuelle, les biocarburants renouvelables et qui ne nuit pas à l'environnement sont à l'étude intensive en raison de l'augmentation des problèmes de santé et de la diminution des combustibles fossiles. H2 est l'un des candidats les plus prometteurs en raison de ses caractéristiques uniques, telles que la densité d'énergie élevée et la génération faible ou inexistante de polluants. Une façon attrayante pour produire la H2 est par les bactéries photosynthétiques qui peuvent capter l'énergie lumineuse pour actionner la production H2 avec leur système de nitrogénase. L'objectif principal de cette étude était d'améliorer le rendement de H2 des bactéries photosynthétiques pourpres non sulfureuses utilisant une combinaison de génie métabolique et le plan des expériences. Une hypothèse est que le rendement en H2 pourrait être améliorée par la redirection de flux de cycle du Calvin-Benson-Bassham envers du système de nitrogénase qui catalyse la réduction des protons en H2. Ainsi, un PRK, phosphoribulose kinase, mutant « knock-out » de Rhodobacter capsulatus JP91 a été créé. L’analyse de la croissance sur des différentes sources de carbone a montré que ce mutant ne peut croître qu’avec l’acétate, sans toutefois produire d' H2. Un mutant spontané, YL1, a été récupéré qui a retenu l'cbbP (codant pour PRK) mutation d'origine, mais qui avait acquis la capacité de se développer sur le glucose et produire H2. Une étude de la production H2 sous différents niveaux d'éclairage a montré que le rendement d’YL1 était de 20-40% supérieure à la souche type sauvage JP91. Cependant, il n'y avait pas d'amélioration notable du taux de production de H2. Une étude cinétique a montré que la croissance et la production d'hydrogène sont fortement liées avec des électrons à partir du glucose principalement dirigés vers la production de H2 et la formation de la biomasse. Sous des intensités lumineuses faibles à intermédiaires, la production d'acides organiques est importante, ce qui suggère une nouvelle amélioration additionnel du rendement H2 pourrait être possible grâce à l'optimisation des processus. Dans une série d'expériences associées, un autre mutant spontané, YL2, qui a un phénotype similaire à YL1, a été testé pour la croissance dans un milieu contenant de l'ammonium. Les résultats ont montré que YL2 ne peut croître que avec de l'acétate comme source de carbone, encore une fois, sans produire de H2. Une incubation prolongée dans les milieux qui ne supportent pas la croissance de YL2 a permis l'isolement de deux mutants spontanés secondaires intéressants, YL3 et YL4. L'analyse par empreint du pied Western a montré que les deux souches ont, dans une gamme de concentrations d'ammonium, l'expression constitutive de la nitrogénase. Les génomes d’YL2, YL3 et YL4 ont été séquencés afin de trouver les mutations responsables de ce phénomène. Fait intéressant, les mutations de nifA1 et nifA2 ont été trouvés dans les deux YL3 et YL4. Il est probable qu'un changement conformationnel de NifA modifie l'interaction protéine-protéine entre NifA et PII protéines (telles que GlnB ou GlnK), lui permettant d'échapper à la régulation par l'ammonium, et donc d'être capable d'activer la transcription de la nitrogénase en présence d'ammonium. On ignore comment le nitrogénase synthétisé est capable de maintenir son activité parce qu’en théorie, il devrait également être soumis à une régulation post-traductionnelle par ammonium. Une autre preuve pourrait être obtenue par l'étude du transcriptome d’YL3 et YL4. Une première étude sur la production d’ H2 par YL3 et YL4 ont montré qu'ils sont capables d’une beaucoup plus grande production d'hydrogène que JP91 en milieu d'ammonium, qui ouvre la porte pour les études futures avec ces souches en utilisant des déchets contenant de l'ammonium en tant que substrats. Enfin, le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec la bactérie photosynthétique, Rhodopseudomonas palustris CGA009 a été examiné. La production d'éthanol avec fermentation utilisant des ressources renouvelables microbiennes a été traitée comme une technique mature. Cependant, la plupart des études du reformage de l'éthanol à H2 se sont concentrés sur le reformage chimique à la vapeur, ce qui nécessite généralement une haute charge énergetique et résultats dans les émissions de gaz toxiques. Ainsi le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec des bactéries photosynthétiques, qui peuvent capturer la lumière pour répondre aux besoins énergétiques de cette réaction, semble d’être plus prometteuse. Une étude précédente a démontré la production d'hydrogène à partir d'éthanol, toutefois, le rendement ou la durée de cette réaction n'a pas été examiné. Une analyse RSM (méthode de surface de réponse) a été réalisée dans laquelle les concentrations de trois facteurs principaux, l'intensité lumineuse, de l'éthanol et du glutamate ont été variés. Nos résultats ont montré que près de 2 moles de H2 peuvent être obtenus à partir d'une mole d'éthanol, 33% de ce qui est théoriquement possible.

Improving photofermentative hydrogen production through metabolic engineering and DOE (Design of Experiments)

A l’heure actuelle, les biocarburants renouvelables et qui ne nuit pas à l'environnement sont à l'étude intensive en raison de l'augmentation des problèmes de santé et de la diminution des combustibles fossiles. H2 est l'un des candidats les plus prometteurs en raison de ses caractéristiques uniques, telles que la densité d'énergie élevée et la génération faible ou inexistante de polluants. Une façon attrayante pour produire la H2 est par les bactéries photosynthétiques qui peuvent capter l'énergie lumineuse pour actionner la production H2 avec leur système de nitrogénase. L'objectif principal de cette étude était d'améliorer le rendement de H2 des bactéries photosynthétiques pourpres non sulfureuses utilisant une combinaison de génie métabolique et le plan des expériences. Une hypothèse est que le rendement en H2 pourrait être améliorée par la redirection de flux de cycle du Calvin-Benson-Bassham envers du système de nitrogénase qui catalyse la réduction des protons en H2. Ainsi, un PRK, phosphoribulose kinase, mutant « knock-out » de Rhodobacter capsulatus JP91 a été créé. L’analyse de la croissance sur des différentes sources de carbone a montré que ce mutant ne peut croître qu’avec l’acétate, sans toutefois produire d' H2. Un mutant spontané, YL1, a été récupéré qui a retenu l'cbbP (codant pour PRK) mutation d'origine, mais qui avait acquis la capacité de se développer sur le glucose et produire H2. Une étude de la production H2 sous différents niveaux d'éclairage a montré que le rendement d’YL1 était de 20-40% supérieure à la souche type sauvage JP91. Cependant, il n'y avait pas d'amélioration notable du taux de production de H2. Une étude cinétique a montré que la croissance et la production d'hydrogène sont fortement liées avec des électrons à partir du glucose principalement dirigés vers la production de H2 et la formation de la biomasse. Sous des intensités lumineuses faibles à intermédiaires, la production d'acides organiques est importante, ce qui suggère une nouvelle amélioration additionnel du rendement H2 pourrait être possible grâce à l'optimisation des processus. Dans une série d'expériences associées, un autre mutant spontané, YL2, qui a un phénotype similaire à YL1, a été testé pour la croissance dans un milieu contenant de l'ammonium. Les résultats ont montré que YL2 ne peut croître que avec de l'acétate comme source de carbone, encore une fois, sans produire de H2. Une incubation prolongée dans les milieux qui ne supportent pas la croissance de YL2 a permis l'isolement de deux mutants spontanés secondaires intéressants, YL3 et YL4. L'analyse par empreint du pied Western a montré que les deux souches ont, dans une gamme de concentrations d'ammonium, l'expression constitutive de la nitrogénase. Les génomes d’YL2, YL3 et YL4 ont été séquencés afin de trouver les mutations responsables de ce phénomène. Fait intéressant, les mutations de nifA1 et nifA2 ont été trouvés dans les deux YL3 et YL4. Il est probable qu'un changement conformationnel de NifA modifie l'interaction protéine-protéine entre NifA et PII protéines (telles que GlnB ou GlnK), lui permettant d'échapper à la régulation par l'ammonium, et donc d'être capable d'activer la transcription de la nitrogénase en présence d'ammonium. On ignore comment le nitrogénase synthétisé est capable de maintenir son activité parce qu’en théorie, il devrait également être soumis à une régulation post-traductionnelle par ammonium. Une autre preuve pourrait être obtenue par l'étude du transcriptome d’YL3 et YL4. Une première étude sur la production d’ H2 par YL3 et YL4 ont montré qu'ils sont capables d’une beaucoup plus grande production d'hydrogène que JP91 en milieu d'ammonium, qui ouvre la porte pour les études futures avec ces souches en utilisant des déchets contenant de l'ammonium en tant que substrats. Enfin, le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec la bactérie photosynthétique, Rhodopseudomonas palustris CGA009 a été examiné. La production d'éthanol avec fermentation utilisant des ressources renouvelables microbiennes a été traitée comme une technique mature. Cependant, la plupart des études du reformage de l'éthanol à H2 se sont concentrés sur le reformage chimique à la vapeur, ce qui nécessite généralement une haute charge énergetique et résultats dans les émissions de gaz toxiques. Ainsi le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec des bactéries photosynthétiques, qui peuvent capturer la lumière pour répondre aux besoins énergétiques de cette réaction, semble d’être plus prometteuse. Une étude précédente a démontré la production d'hydrogène à partir d'éthanol, toutefois, le rendement ou la durée de cette réaction n'a pas été examiné. Une analyse RSM (méthode de surface de réponse) a été réalisée dans laquelle les concentrations de trois facteurs principaux, l'intensité lumineuse, de l'éthanol et du glutamate ont été variés. Nos résultats ont montré que près de 2 moles de H2 peuvent être obtenus à partir d'une mole d'éthanol, 33% de ce qui est théoriquement possible.

The Ecology of Urbanization: A Study of Soil Microbial Community Rosponse

Urbanization is associated with global biodiversity loss of macrophauna and flora through direct and indirect mechanisms, but to date few studies have examined urban soil microbes. Although there are numerous studies on the influence of agricultural management on soil microbial community composition, there has been no global-scale study of human control over urban soil microbial communities. This thesis extends the literature of urban ecology to include soil microbial communities by analyzing soils that are part of the Global Urban Soil Ecology and Education Network (GLUSEEN). Chapter 1 sets the context for urban ecology; Chapters 2 addresses patterns of community assembly, biodiversity loss, and the phylogenetic relationships among community members; Chapter 3 addresses the metabolic pathways that characterize microbial communities existing under different land-uses across varying geographic scales; and Chapter 4 relates Chapter 2 and 3 to one another and to evolutionary theory, tackling assumptions that are particular to microbial ecology.

DEVELOPMENT OF A 2-DIMENSIONAL FINITE VOLUME MODEL TO ASSESS HYDRODYNAMIC AND MICROBIAL CONTROLS ON DNAPL DISSOLUTION AND DETOXIFICATION

Tetrachloroethene (PCE) and trichloroethene (TCE) form dense non-aqueous phase liquids (DNAPLs), which are persistent groundwater contaminants. DNAPL dissolution can be "bioenhanced" via dissolved contaminant biodegradation at the DNAPL-water interface. This research hypothesized that: (1) competitive interactions between different dehalorespiring strains can significantly impact the bioenhancement effect, and extent of PCE dechlorination; and (2) hydrodynamics will affect the outcome of competition and the potential for bioenhancement and detoxification. A two-dimensional coupled flowtransport model was developed, with a DNAPL pool source and multiple microbial species. In the scenario presented, Dehalococcoides mccartyi 195 competes with Desulfuromonas michiganensis for the electron acceptors PCE and TCE. Simulations under biostimulation and low velocity (vx) conditions suggest that the bioenhancement with Dsm. michiganensis alone was modestly increased by Dhc. mccartyi 195. However, the presence of Dhc. mccartyi 195 enhanced the extent of PCE transformation. Hydrodynamic conditions impacted the results by changing the dominant population under low and high vx conditions.

Anti-inflammatory effect of exercise training in subjects with type 2 diabetes and the metabolic syndrome is dependent on exercise modalities and independent of weight loss

We investigated the effect of different exercise modalities on high sensitivity-C reactive protein (hs-CRP) and other inflammatory markers in patients with type 2 diabetes and the metabolic syndrome. Eighty-two patients were randomized into 4 groups: sedentary control (A); receiving counseling to perform low-intensity physical activity (B); performing prescribed and supervised high-intensity aerobic (C) or aerobic + resistance (D) exercise (with the same caloric expenditure) for 12 months. Evaluation of leisure-time physical activity and assessment of physical fitness, cardiovascular risk factors and inflammatory biomarkers was performed at baseline and every 3 months. Volume of physical activity increased and HbA1c decreased in Groups B–D. VO2max, HOMA-IR index, HDL-cholesterol, waist circumference and albuminuria improved in Groups C and D, whereas strength and flexibility improved only in Group D. Levels of hs-CRP decreased in all three exercising groups, but the reduction was significant only in Groups C and D, and particularly in Group D. Changes in VO2max and the exercise modalities were strong predictors of hs-CRP reduction, independent of body weight. Leptin, resistin and interleukin-6 decreased, whereas adiponectin increased in Groups C and D. Interleukin-1β, tumor necrosis factor-α and interferon-γ decreased, whereas anti-inflammatory interleukin-4 and 10 increased only in Group D. In conclusion, physical exercise in type 2 diabetic patients with the metabolic syndrome is associated with a significant reduction of hs-CRP and other inflammatory and insulin resistance biomarkers, independent of weight loss. Long-term high-intensity (preferably mixed) training, in addition to daytime physical activity, is required to obtain a significant anti-inflammatory effect.

Determination of metabolic equivalents during low-and high-intensity resistance exercise in healthy young subjects and patients with type 2 diabetes

The purpose of this study was to quantify the metabolic equivalents (METs) of resistance exercise in obese patients with type 2 diabetes (T2DM) and healthy young subjects and to evaluate whether there were differences between sessions executed at low- versus high-intensity resistance exercise. Twenty obese patients with T2DM (62.9±6.1 years) and 22 young subjects (22.6±1.9 years) performed two training sessions: one at vigorous intensity (80% of 1-repetition maximum (1RM)) and one at moderate intensity (60% of 1RM). Both groups carried out three strength exercises with a 2-day recovery between sessions. Oxygen consumption was continuously measured 15 min before, during and after each training session. Obese T2DM patients showed lower METs values compared with young healthy participants at the baseline phase (F= 2043.86; P<0.01), during training (F=1140.59; P<0.01) and in the post-exercise phase (F=1012.71; P<0.01). No effects were detected in the group x intensity analysis of covariance. In this study, at both light-moderate and vigorous resistance exercise intensities, the METs value that best represented both sessions was 3 METs for the obese elderly T2DM patients and 5 METs for young subjects.

Microbial diversity and metabolic potential in caves

Caves are dark and oligotrophic habitats where chemotrophic microbial communities interact with the inorganic mineral rocks and cooperate organizing themselves in complex biological formations, which are visible in caves as biofilms, biodeposits or biospeleothems. In these environments, microorganisms contribute to the turnover of the matter and activate peculiar enzymatic reactions leading to the modification of the mineral rocks and to the production of metabolites with possible industrial and pharmaceutical interest. In this PhD thesis, various molecular and geomicrobiological approaches were used to investigate the microbial diversity and potential activities in different cave systems, i.e. the orthoquartzite cave Imawarì Yeuta, the sufidic cave Fetida and the ice cave Cenote Abyss. This is aimed at gathering indications on the possible interactions that support microbial growth and its impact in cave environments. As a result, microbial taxa and functions associated to light-independent chemolithotroph and heterotrophic activities were identified in the three caves, indicating the involvement of microorganisms in i) silica mobilization and amorphization processes and the formation of a novel type of silica-based stromatolite in Imawarì Yeuta Cave, ii) the formation of three types of biofilm/biodeposit involved in sulphur cycle and in the speleogenesis of Fetida Cave, iii) the development of biofilms and their maintenance under psychrophilic conditions in samples collected from ice in Cenote Abyss. Additionally, the metabolic potentials of around one hundred isolates derived from these cave systems were evaluated in terms on anti-microbial activity. The results pointed out that unexplored and oligotrophic caves are promising environments for novel bioactive molecules discovery.

Phylogenetic Analysis Of The Microbial Community In Hypersaline Petroleum Produced Water From The Campos Basin.

In this work the archaea and eubacteria community of a hypersaline produced water from the Campos Basin that had been transported and discharged to an onshore storage facility was evaluated by 16S recombinant RNA (rRNA) gene sequence analysis. The produced water had a hypersaline salt content of 10 (w/v), had a carbon oxygen demand (COD) of 4,300 mg/l and contains phenol and other aromatic compounds. The high salt and COD content and the presence of toxic phenolic compounds present a problem for conventional discharge to open seawater. In previous studies, we demonstrated that the COD and phenolic content could be largely removed under aerobic conditions, without dilution, by either addition of phenol degrading Haloarchaea or the addition of nutrients alone. In this study our goal was to characterize the microbial community to gain further insight into the persistence of reservoir community members in the produced water and the potential for bioremediation of COD and toxic contaminants. Members of the archaea community were consistent with previously identified communities from mesothermic reservoirs. All identified archaea were located within the phylum Euryarchaeota, with 98 % being identified as methanogens while 2 % could not be affiliated with any known genus. Of the identified archaea, 37 % were identified as members of the strictly carbon-dioxide-reducing genus Methanoplanus and 59 % as members of the acetoclastic genus Methanosaeta. No Haloarchaea were detected, consistent with the need to add these organisms for COD and aromatic removal. Marinobacter and Halomonas dominated the eubacterial community. The presence of these genera is consistent with the ability to stimulate COD and aromatic removal with nutrient addition. In addition, anaerobic members of the phyla Thermotogae, Firmicutes, and unclassified eubacteria were identified and may represent reservoir organisms associated with the conversion hydrocarbons to methane.

Metabolic Memory Of ß-cells Controls Insulin Secretion And Is Mediated By Camkii.

Ca(2+)/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII) functions both in regulation of insulin secretion and neurotransmitter release through common downstream mediators. Therefore, we hypothesized that pancreatic ß-cells acquire and store the information contained in calcium pulses as a form of metabolic memory, just as neurons store cognitive information. To test this hypothesis, we developed a novel paradigm of pulsed exposure of ß-cells to intervals of high glucose, followed by a 24-h consolidation period to eliminate any acute metabolic effects. Strikingly, ß-cells exposed to this high-glucose pulse paradigm exhibited significantly stronger insulin secretion. This metabolic memory was entirely dependent on CaMKII. Metabolic memory was reflected on the protein level by increased expression of proteins involved in glucose sensing and Ca(2+)-dependent vesicle secretion, and by elevated levels of the key ß-cell transcription factor MAFA. In summary, like neurons, human and mouse ß-cells are able to acquire and retrieve information.

Association Between Prehypertension, Metabolic And Inflammatory Markers, Decreased Adiponectin And Enhanced Insulinemia In Obese Subjects.

Obesity is associated with development of the cardiorenal metabolic syndrome, which is a constellation of risk factors, such as insulin resistance, inflammatory response, dyslipidemia, and high blood pressure that predispose affected individuals to well-characterized medical conditions such as diabetes, cardiovascular and kidney chronic disease. The study was designed to establish relationship between metabolic and inflammatory disorder, renal sodium retention and enhanced blood pressure in a group of obese subjects compared with age-matched, lean volunteers. The study was performed after 14 h overnight fast after and before OGTT in 13 lean (BMI 22.92 ± 2.03 kg/m(2)) and, 27 obese (BMI 36.15 ± 3.84 kg/m(2)) volunteers. Assessment of HOMA-IR and QUICKI index were calculated and circulating concentrations of TNF-α, IL-6 and C-reactive protein, measured by immunoassay. THE STUDY SHOWS THAT A HYPERINSULINEMIC (HI: 10.85 ± 4.09 μg/ml) subgroup of well-characterized metabolic syndrome bearers-obese subjects show higher glycemic and elevated blood pressure levels when compared to lean and normoinsulinemic (NI: 5.51 ± 1.18 μg/ml, P < 0.027) subjects. Here, the combination of hyperinsulinemia, higher HOMA-IR (HI: 2.19 ± 0.70 (n = 12) vs. LS: 0.83 ± 0.23 (n = 12) and NI: 0.98 ± 0.22 (n = 15), P < 0.0001) associated with lower QUICKI in HI obese when compared with LS and NI volunteers (P < 0.0001), suggests the occurrence of insulin resistance and a defect in insulin-stimulated peripheral action. Otherwise, the adiponectin measured in basal period was significantly enhanced in NI subjects when compared to HI groups (P < 0.04). The report also showed a similar insulin-mediated reduction of post-proximal urinary sodium excretion in lean (LS: 9.41 ± 0.68% vs. 6.38 ± 0.92%, P = 0.086), and normoinsulinemic (NI: 8.41 ± 0.72% vs. 5.66 ± 0.53%, P = 0.0025) and hyperinsulinemic obese subjects (HI: 8.82 ± 0.98% vs. 6.32 ± 0.67%, P = 0.0264), after oral glucose load, despite elevated insulinemic levels in hyperinsulinemic obeses. In conclusion, this study highlights the importance of adiponectin levels and dysfunctional inflammatory modulation associated with hyperinsulinemia and peripheral insulin resistance, high blood pressure, and renal dysfunction in a particular subgroup of obeses.

Neck Circumference As A New Anthropometric Indicator For Prediction Of Insulin Resistance And Components Of Metabolic Syndrome In Adolescents: Brazilian Metabolic Syndrome Study.

To evaluate the correlation between neck circumference and insulin resistance and components of metabolic syndrome in adolescents with different adiposity levels and pubertal stages, as well as to determine the usefulness of neck circumference to predict insulin resistance in adolescents. Cross-sectional study with 388 adolescents of both genders from ten to 19 years old. The adolescents underwent anthropometric and body composition assessment, including neck and waist circumferences, and biochemical evaluation. The pubertal stage was obtained by self-assessment, and the blood pressure, by auscultation. Insulin resistance was evaluated by the Homeostasis Model Assessment-Insulin Resistance. The correlation between two variables was evaluated by partial correlation coefficient adjusted for the percentage of body fat and pubertal stage. The performance of neck circumference to identify insulin resistance was tested by Receiver Operating Characteristic Curve. After the adjustment for percentage body fat and pubertal stage, neck circumference correlated with waist circumference, blood pressure, triglycerides and markers of insulin resistance in both genders. The results showed that the neck circumference is a useful tool for the detection of insulin resistance and changes in the indicators of metabolic syndrome in adolescents. The easiness of application and low cost of this measure may allow its use in Public Health services.