Treatment with metformin

Metformin is an anti-hyperglycaemic agent widely used in the treatment of type 2 diabetes. It counters insulin resistance through insulin-dependent and -independent effects on cellular nutrient and energy metabolism, improving glycaemic control without weight gain and without increasing the risk of hypoglycaemia. Metformin can also benefit several risk factors for vascular disease independently of glycaemic control. In subjects with metabolic syndrome, metformin improves prognosis. It decreases progression of impaired glucose tolerance to type 2 diabetes, assists weight reduction especially in conjunction with lifestyle management and exerts other potentially favourable cardiovascular effects. For example, metformin can modestly improve the lipid profile in some dyslipidaemic individuals, reduce pro-inflammatory cytokines and monocyte adhesion molecules and decrease advanced glycation end products. Metformin can also improve parameters of endothelial function in the macro- and micro-vasculature, indicating lower athero-thrombotic risk, but it does not appear to reduce blood pressure. In normoglycaemic individuals with risk factors for diabetes and in women with polycystic ovary syndrome there is evidence that metformin can defer or prevent the development of diabetes. Thus, metformin offers beneficial effects to delay the onset and reverse or reduce the progression of many of the metabolic features and cardiovascular risk factors associated with metabolic syndrome.

Selection and education of patients for inhaled insulin

Inhaled insulin is a recent advance in insulin delivery that promises to be an effective alternative to subcutaneous insulin. Several insulin delivery systems are currently in development and the first of these has been approved for clinical use. Inhaled insulin offers greater flexibility and convenience for patients with diabetes and may be particularly useful in those who are reluctant to initiate or intensify insulin treatment. Although promising, potential concerns remain regarding its long-term effects on lungs. Also, excluding certain groups of patients such as smokers and those with respiratory illnesses will restrict its use at present. Lack of familiarity with the technology, especially relating to dose adjustments and inhaler device, is also likely to present fresh challenges. But, careful selection of patients, education, and continued support from health professionals is vital to ensure success with this new technology.

What factors influence concordance with medications? Findings from the UK Asian Diabetes study

Aims: To investigate concordance with medication, as assessed at baseline and at 1- and 2-year follow-up, and to examine factors associated with non-concordance in a UK-resident South-Asian population. Methods: Data from the UK Asian Diabetes Study were analysed. Concordance with medications was assessed and recorded at three time points during the study. Multiple logistic regression was used to investigate the factors associated with non-concordance; the associations of baseline factors with year 1 concordance and baseline plus year 1 factors with year 2 concordance. Results: Data for 403 patients from seven practices participating in the UK Asian Diabetes Study were analysed. The numbers of patients who were non-concordant were: 63 (16%) at baseline 101 (25%) at year 1; and 122 (30%) at year 2. The baseline-measured variables that were significantly associated with year 1 non-concordance included diabetes duration, history of cardiovascular disease, components of the EuroQol quality of life questionnaire, the EQ-5D score, and number of medications prescribed. In multivariable analyses, the most important determinant of year 1 non-concordance was baseline non-concordance: odds ratio 13.6 (95% confidence limits 4.7, 39.9). Number of medications prescribed for blood pressure control was also significant: odds ratio 1.8 (95% confidence limits 1.4, 2.4). Similar results were observed for year 2 non-concordance. Conclusions: Non-concordance with medications was common and more likely in people prescribed more medications. The current target-driven management of risk factor levels may lead to increasing numbers and doses of medications. Considering the high cost of medications and the implications of poor health behaviours on morbidity and mortality, further investigation of prescribing behaviours and the factors affecting patient concordance are required.

Cost-reduction using non-uniform traffic in optical networks

Next-generation networks are likely to be non-uniform in all their aspects, including number of lightpaths carried per link, number of wavelengths per link, number of fibres per link, asymmetry of the links, and traffic flows. Routing and wavelength allocation models generally assume that the optical network is uniform and that the number of wavelengths per link is a constant. In practice however, some nodes and links carry heavy traffic and additional wavelengths are needed in those links. We study a wavelength-routed optical network based on the UK JANET topology where traffic demands between nodes are assumed to be non-uniform. We investigate how network capacity can be increased by locating congested links and suggesting cost-effective upgrades. Different traffic demands patterns, hop distances, number of wavelengths per link, and routing algorithms are considered. Numerical results show that a 95% increase in network capacity is possible by overlaying fibre on just 5% of existing links. We conclude that non-uniform traffic allocation can be beneficial to localize traffic in nodes and links deep in the network core and provisioning of additional resources there can efficiently and cost-effectively increase network capacity. © 2013 IEEE.

Insights into Nonpilus Adhesin Functionality and the Molecular Determinants of Nontypeable Haemophilus influenzae Colonization

Bacterial colonization of the upper respiratory tract is the first step in the pathogenesis of nontypeable Haemophilus influenzae (NTHi) disease. Examination of the determinants of NTHi colonization process has been hampered by the lack of an appropriate animal model. To address this, we have developed a model of NTHi colonization in adult rhesus macaques that involves intranasal inoculation of 1x105 CFU and results in persistent colonization of the upper respiratory tract for at least three weeks with no signs of disease, mimicking asymptomatic colonization of humans. Using this model, we assessed the contributions to colonization of the HMW1 and HMW2 adhesive proteins. In competition experiments, the parent strain expressing both HMW1 and HMW2 was able to efficiently out-compete an isogenic mutant strain expressing neither HMW1 nor HMW2. In experiments involving inoculation of single isogenic derivatives of NTHi strain 12, the strains expressing HMW1 or HMW2 or both were able to colonize efficiently, while the strain expressing neither HMW1 nor HMW2 colonized inefficiently. Furthermore, colonization resulted in antibody production against HMW1 and HMW2 in one-third of the animals, demonstrating that colonization can be an immunizing event. In conclusion, we have established that NTHi is capable of colonizing the upper respiratory tract of rhesus macaques, in some cases associated with stimulation of an immune response. The HMW1 and HMW2 adhesive proteins play a major role in the process of colonization.

After establishing that the HMW1 and HMW2 proteins are colonization factors we further investigated the determinants of HMW1 function. HMW1 is encoded in the same genetic locus as two other proteins, HMW1B and HMW1C, with which HMW1 must interact in order to be functional. Interaction with HMW1C in the cytoplasm results in the glycosylation of HMW1. By employing homologues of HMW1C that glycosylate HMW1 in slightly different patterns we show that the pattern of modification is critical to HMW1 function. Structural analysis showed a change in protein structure when the pattern of HMW1 modification differed. We also identified two specific sites which must be glycosylated for HMW1 to function properly. These point mutations did not have a significant effect on protein structure, suggesting that glycosylation at those specific sites is instead necessary for interaction of HMW1 with its receptor. HMW1B is an outer membrane pore through which HMW1 is transported to reach the bacterial cell surface. We observed that HMW1 isolated from the cytoplasm has a different structure than HMW1 isolated from the bacterial cell surface. By forcing HMW1 to be secreted in a non-HMW1B dependent manner, we show that secretion alone is not sufficient for HMW1 to obtain a functional structure. This leads us to hypothesize that there is something specific in the interaction between HMW1 and HMW1B that aids in proper HMW1 folding.

The NTHi HMW1C glycosyltransferase mediates unconventional N-linked glycosylation of HMW1. In this system, HMW1 is modified in the cytoplasm by sequential transfer of hexose residues. To determine if this mechanism of N-linked glycosylation is employed by species other than NTHi, we examined Kingella kingae and Aggregatibacter aphrophilus homologues of HMW1C. We found both homologues to be functional glycosyltransferases and identified their substrates as the K. kingae Knh and the A. aphrophilus EmaA trimeric autotransporter proteins. LC-MS/MS analysis revealed multiple sites of N-linked glycosylation on Knh and EmaA. Without glycosylation, Knh and EmaA failed to facilitate wild type levels of bacterial autoaggregation or adherence to human epithelial cells, establishing that glycosylation is essential for proper protein function.

Adhésion au traitement antidiabétique oral chez les adultes atteints de diabète de type 2 : déterminants et interventions visant à l'améliorer

Introduction : Le diabète de type 2 est une maladie évolutive débilitante et souvent mortelle qui atteint de plus en plus de personnes dans le monde. Le traitement antidiabétique non-insulinique (TADNI) notamment le traitement antidiabétique oral (TADO) est le plus fréquemment utilisé chez les adultes atteints de cette maladie. Toutefois, plusieurs de ces personnes ne prennent pas leur TADO tel que prescrit posant ainsi la problématique d’une adhésion sous-optimale. Ceci entraîne des conséquences néfastes aussi bien pour les patients que pour la société dans laquelle ils vivent. Il serait donc pertinent d’identifier des pistes de solution à cette problématique. Objectifs : Trois objectifs de recherche ont été étudiés : 1) Explorer la capacité de la théorie du comportement planifié (TCP) à prédire l’adhésion future au TADNI chez les adultes atteints de diabète de type 2, 2) Évaluer l’efficacité globale des interventions visant à améliorer l’adhésion au TADO chez les adultes atteints de diabète de type 2 et étudier l’influence des techniques de changement de comportement sur cette efficacité globale, et 3) Évaluer l’efficacité globale de l’entretien motivationnel sur l’adhésion au traitement médicamenteux chez les adultes atteints de maladie chronique et étudier l’influence des caractéristiques de cette intervention sur son efficacité globale. Méthodes : Pour l’objectif 1 : Il s’agissait d’une enquête web, suivie d’une évaluation de l’adhésion au TADNI sur une période de 30 jours, chez des adultes atteints de diabète de type 2, membres de Diabète Québec. L’enquête consistait à la complétion d’un questionnaire auto-administré incluant les variables de la TCP (intention, contrôle comportemental perçu et attitude) ainsi que d’autres variables dites «externes». Les informations relatives au calcul de l’adhésion provenaient des dossiers de pharmacie des participants transmis via la plateforme ReMed. Une régression linéaire multivariée a été utilisée pour estimer la mesure d’association entre l’intention et l’adhésion future au TADNI ainsi que l’interaction entre l’adhésion passée et l’intention. Pour répondre aux objectifs 2 et 3, deux revues systématiques et méta-analyses ont été effectuées et rapportées selon les lignes directrices de PRISMA. Un modèle à effets aléatoires a été utilisé pour estimer l’efficacité globale (g d’Hedges) des interventions et son intervalle de confiance à 95 % (IC95%) dans chacune des revues. Nous avons également quantifié l’hétérogénéité (I2 d’Higgins) entre les études, et avons fait des analyses de sous-groupe et des analyses de sensibilité. Résultats : Objectif 1 : Il y avait une interaction statistiquement significative entre l’adhésion passée et l’intention (valeur-p= 0,03). L’intention n’était pas statistiquement associée à l’adhésion future au TADNI, mais son effet était plus fort chez les non-adhérents que chez les adhérents avant l’enquête web. En revanche, l’intention était principalement prédite par le contrôle comportemental perçu à la fois chez les adhérents [β= 0,90, IC95%= (0,80; 1,00)] et chez les non-adhérents passés [β= 0,76, IC95%= (0,56; 0,97)]. Objectif 2 : L’efficacité globale des interventions sur l’adhésion au TADO était de 0,21 [IC95%= (-0,05; 0,47); I2= 82 %]. L’efficacité globale des interventions dans lesquelles les intervenants aidaient les patients et/ou les cliniciens à être proactifs dans la gestion des effets indésirables était de 0,64 [IC95%= (0,31; 0,96); I2= 56 %]. Objectif 3 : L’efficacité globale des interventions (basées sur l’entretien motivationnel) sur l’adhésion au traitement médicamenteux était de 0,12 [IC95%= (0,05; 0,20); I2= 1 %. Les interventions basées uniquement sur l’entretien motivationnel [β= 0,18, IC95%= (0,00; 0,36)] et celles dans lesquelles les intervenants ont été coachés [β= 0,47, IC95%= (0,03; 0,90)] étaient les plus efficaces. Aussi, les interventions administrées en face-à-face étaient plus efficaces que celles administrées par téléphone [β= 0,27, IC95%=(0,04; 0,50)]. Conclusion : Il existe un écart entre l’intention et l’adhésion future au TADNI, qui est partiellement expliqué par le niveau d’adhésion passée. Toutefois, il n’y avait pas assez de puissance statistique pour démontrer une association statistiquement significative entre l’intention et l’adhésion future chez les non-adhérents passés. D’un autre côté, quelques solutions au problème de l’adhésion sous-optimale au TADO ont été identifiées. En effet, le fait d’aider les patients et/ou les cliniciens à être proactifs dans la gestion des effets indésirables contribue efficacement à l’amélioration de l’adhésion au TADO chez les adultes atteints de diabète de type 2. Aussi, les interventions basées sur l’entretien motivationnel améliorent efficacement l’adhésion au traitement médicamenteux chez les adultes atteints de maladie chronique. L’entretien motivationnel pourrait donc être utilisé comme un outil clinique pour soutenir les patients dans l’autogestion de leur TADO.

Liver glucose-6-phosphatase proteins in suckling and weaned grey seal pups: structural similarities to other mammals and relationship to nutrition, insulin signalling and metabolite levels

Phocid seals have been proposed as models for diabetes because they exhibit limited insulin response to glucose, high blood glucose and increasing insulin resistance when fasting. Liver glucose-6-phosphatase (G6Pase) catalyses the final step in glucose production and is central to glucose regulation in other animals. G6Pase comprises a translocase (SLC37A4) and a catalytic subunit (G6PC). G6PC and SLC37A4 expression and activity are normally regulated by nutritional state and glucostatic hormones, particularly insulin, and are elevated in diabetes. We tested the hypotheses that (1) grey seal G6PC and SLC37A4 cDNA and predicted protein sequences differ from other species’ at functional sites, (2) relative G6Pase protein abundances are lower during feeding than fasting and (3) relative G6Pase protein abundances are related to insulin, insulin receptor phosphorylation and key metabolite levels. We show that G6PC and partial SLC37A4 cDNA sequences encode proteins sharing 82–95 % identity with other mammals. Seal G6PC contained no differences in sites responsible for activity, stability or subcellular location. Several substitutions in seal SLC37A4 were predicted to be tolerated with low probability, which could affect glucose production. Suckling pups had higher relative abundance of both subunits than healthy, postweaned fasting pups. Furthermore, relative G6PC abundance was negatively related to glucose levels. These findings contrast markedly with the response of relative hepatic G6Pase abundance to feeding, fasting, insulin, insulin sensitivity and key metabolites in other animals, and highlight the need to understand the regulation of enzymes involved in glucose control in phocids if these animals are to be informative models of diabetes.

Reversing diet-induced metabolic dysregulation by diet switching leads to altered hepatic de novo lipogenesis and glycerolipid synthesis

In humans, low-energy diets rapidly reduce hepatic fat and improve/normalise glycemic control. Due to difficulties in obtaining human liver, little is known about changes to the lipid species and pathway fluxes that occur under these conditions. Using a combination of stable isotope, and targeted metabolomic approaches we investigated the acute (7–9 days) hepatic effects of switching high-fat high-sucrose diet (HFD) fed obese mice back to a chow diet. Upon the switch, energy intake was reduced, resulting in reductions of fat mass and hepatic triacyl- and diacylglycerol. However, these parameters were still elevated compared to chow fed mice, thus representing an intermediate phenotype. Nonetheless, glucose intolerance and hyperinsulinemia were completely normalized. The diet reversal resulted in marked reductions in hepatic de novo lipogenesis when compared to the chow and HFD groups. Compared with HFD, glycerolipid synthesis was reduced in the reversal animals, however it remained elevated above that of chow controls, indicating that despite experiencing a net loss in lipid stores, the liver was still actively esterifying available fatty acids at rates higher than that in chow control mice. This effect likely promotes the re-esterification of excess free fatty acids released from the breakdown of adipose depots during the weight loss period.

La résistance à l’insuline en insuffisance rénale chronique et le risque de développer un diabète de type 2 : un cercle vicieux

L’insuffisance rénale chronique (IRC) est caractérisée par de multiples déséquilibres homéostatiques tels que la résistance à l’insuline. Peu d’études se sont intéressées aux mécanismes sous-jacents à cette résistance à l’insuline en IRC. De plus, il est méconnu si cette résistance à l’insuline peut mener au développement d’un diabète de type II chez des patients prédisposés. Dans un modèle d’IRC, le rat Sprague-Dawley (CD) néphrectomisé 5/6e, on observe une corrélation entre la gravité de l’atteinte rénale, évaluée par la créatinine sérique, et l’hyperglycémie, évaluée par la fructosamine sérique (R2 = 0.6982, p < 0.0001). Cependant, cet état hyperglycémique n’est pas observable lors d’une glycémie à jeun. Lors d’un test de tolérance au glucose, on observe une plus grande élévation de la glycémie (AUC 1.25 fois, p < 0.0001) chez le rat atteint d’IRC. Par contre, la sécrétion d’insuline au cours de ce même test n’augmente pas significativement (AUC ≈ 1.30 fois, N.S.) en comparaison aux rats témoins. Malgré une élévation des taux d’insuline en IRC suivant un bolus de glucose, les tissus périphériques ne montrent pas d’augmentation de la captation du glucose sanguin suggérant un défaut d’expression et/ou de fonction des transporteurs de glucose chez ces rats. En effet, on observe une diminution de ces transporteurs dans divers tissus impliqués dans le métabolisme du glucose tel que le foie (≈ 0.60 fois, p < 0.01) et le muscle (GLUT1 0.73 fois, p < 0.05; GLUT4 0.69 fois, p < 0.01). En conséquence, une diminution significative du transport insulinodépendant du glucose est observable dans le muscle des rats atteint d’IRC (≈ 0.63 fois, p < 0.0001). Puisque les muscles sont responsables de la majorité de la captation insulinodépendante du glucose, la diminution de l’expression du GLUT4 pourrait être associée à la résistance à l’insuline observée en IRC. La modulation de l’expression des transporteurs de glucose pourrait être à l’origine de la résistance à l’insuline en IRC. Cela dit, d’autres mécanismes peuvent aussi être impliqués. En dépit de cette importante perturbation du transport du glucose, nous n’avons pas observé de cas de diabète de type II chez le rat CD atteint d’IRC. Dans un modèle de rat atteint d’un syndrome métabolique, le rat Zucker Leprfa/fa, l’IRC provoque une forte hyperglycémie à jeun (1.5 fois, p < 0.0001). De plus, l’IRC chez le rat Zucker provoque une réponse glycémique (AUC 1.80 fois, p < 0.0001) exagérée lors d’un test de tolérance au glucose. Une forte résistance à l’insuline est mesurée au niveau des muscles puisque la dose usuelle d’insuline (2mU/mL) n’est pas suffisante pour stimuler la captation du glucose chez le rat Zucker atteint d’IRC. De plus, une modulation similaire des transporteurs de glucose peut être observée chez ces deux espèces. Par contre, environ 30% (p < 0.001) des rats Zucker atteints d’IRC avaient une glycosurie. L’IRC en soi ne mènerait donc pas au développement d’un diabète de type II. Par contre, lorsqu’une résistance à l’insuline est présente antérieurement au développement d’une IRC, cela pourrait précipiter l’apparition d’un diabète de type II chez ces patients prédisposés.

La résistance à l’insuline en insuffisance rénale chronique et le risque de développer un diabète de type 2 : un cercle vicieux

L’insuffisance rénale chronique (IRC) est caractérisée par de multiples déséquilibres homéostatiques tels que la résistance à l’insuline. Peu d’études se sont intéressées aux mécanismes sous-jacents à cette résistance à l’insuline en IRC. De plus, il est méconnu si cette résistance à l’insuline peut mener au développement d’un diabète de type II chez des patients prédisposés. Dans un modèle d’IRC, le rat Sprague-Dawley (CD) néphrectomisé 5/6e, on observe une corrélation entre la gravité de l’atteinte rénale, évaluée par la créatinine sérique, et l’hyperglycémie, évaluée par la fructosamine sérique (R2 = 0.6982, p < 0.0001). Cependant, cet état hyperglycémique n’est pas observable lors d’une glycémie à jeun. Lors d’un test de tolérance au glucose, on observe une plus grande élévation de la glycémie (AUC 1.25 fois, p < 0.0001) chez le rat atteint d’IRC. Par contre, la sécrétion d’insuline au cours de ce même test n’augmente pas significativement (AUC ≈ 1.30 fois, N.S.) en comparaison aux rats témoins. Malgré une élévation des taux d’insuline en IRC suivant un bolus de glucose, les tissus périphériques ne montrent pas d’augmentation de la captation du glucose sanguin suggérant un défaut d’expression et/ou de fonction des transporteurs de glucose chez ces rats. En effet, on observe une diminution de ces transporteurs dans divers tissus impliqués dans le métabolisme du glucose tel que le foie (≈ 0.60 fois, p < 0.01) et le muscle (GLUT1 0.73 fois, p < 0.05; GLUT4 0.69 fois, p < 0.01). En conséquence, une diminution significative du transport insulinodépendant du glucose est observable dans le muscle des rats atteint d’IRC (≈ 0.63 fois, p < 0.0001). Puisque les muscles sont responsables de la majorité de la captation insulinodépendante du glucose, la diminution de l’expression du GLUT4 pourrait être associée à la résistance à l’insuline observée en IRC. La modulation de l’expression des transporteurs de glucose pourrait être à l’origine de la résistance à l’insuline en IRC. Cela dit, d’autres mécanismes peuvent aussi être impliqués. En dépit de cette importante perturbation du transport du glucose, nous n’avons pas observé de cas de diabète de type II chez le rat CD atteint d’IRC. Dans un modèle de rat atteint d’un syndrome métabolique, le rat Zucker Leprfa/fa, l’IRC provoque une forte hyperglycémie à jeun (1.5 fois, p < 0.0001). De plus, l’IRC chez le rat Zucker provoque une réponse glycémique (AUC 1.80 fois, p < 0.0001) exagérée lors d’un test de tolérance au glucose. Une forte résistance à l’insuline est mesurée au niveau des muscles puisque la dose usuelle d’insuline (2mU/mL) n’est pas suffisante pour stimuler la captation du glucose chez le rat Zucker atteint d’IRC. De plus, une modulation similaire des transporteurs de glucose peut être observée chez ces deux espèces. Par contre, environ 30% (p < 0.001) des rats Zucker atteints d’IRC avaient une glycosurie. L’IRC en soi ne mènerait donc pas au développement d’un diabète de type II. Par contre, lorsqu’une résistance à l’insuline est présente antérieurement au développement d’une IRC, cela pourrait précipiter l’apparition d’un diabète de type II chez ces patients prédisposés.

The effect of rhBMP-2 on canine osteoblasts seeded onto 3D bioactive polycaprolactone scaffolds

Our strategy entails investigating the influence of varied concentrations (0, 10, 100 and 1000 ng/ml) of human recombinant bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2) on the osteogenic expression of canine osteoblasts, seeded onto poly-caprolactone 20% tricalcium phosphate (PCL-TCP) scaffolds in vitro. Biochemical assay revealed that groups with rhBMP-2 displayed an initial burst in cell growth that was not dose-dependent. However, after 13 days, cell growth declined to a value similar to control. Significantly less cell growth was observed for construct with 1000 ng/ml of rhBMP-2 from 20 days onwards. Confocal microscopy confirmed viability of osteoblasts and at day 20, groups seeded with rhBMP-2 displayed heightened cell death as compared to control. Phase contrast and scanning electron microscopy revealed that osteoblasts heavily colonized surfaces, rods and pores of the PCL-TCP scaffolds. This was consistent for all groups. Finally, Von Kossa and osteocalcin assays demonstrated that cells from all groups maintained their osteogenic phenotype throughout the experiment. Calcification was observed as early as four days after stimulation for groups seeded with rhBMP-2. In conclusion, rhBMP-2 seems to enhance the differentiated function of canine osteoblasts in a non-dose dependent manner. This resulted in accelerated mineralization, followed by death of osteoblasts as they underwent terminal differentiation. Notably, PCL-TCP scaffolds seeded only with canine osteoblasts could sustain excellent osteogenic expression in vitro. Hence, the synergy of PCL with bioactive TCP and rhBMP-2 in a novel composite scaffold, could offer an exciting approach for bone regeneration.