Seawater carbonate chemistry and egg production, hatching and metabolic rates of a Mediterranean copepod species (Acartia clausi) in a laboratory experiment

This study includes the first information on the combined effect of low pH and raised temperature on egg production rate (EP), hatching success (HS), excretion and respiration of the Mediterranean copepod Acartia clausi. Adult individuals of A. clausi and fresh surface seawater were collected at a coastal station in Saronikos Gulf during April 2012. Four different conditions were applied: two different pH levels (present: 8.09 and future: 7.83) at two temperature values (present: 16°C and present+4 °C= 20°C). EP and HS success decreased significantly over the duration of exposure at future pH at both temperature conditions. However, the analysis of the combined effect of pH, T, chlorophyll a and the duration of the experiments on EP and HS revealed that ocean acidification had no discernible effect, whereas warming; food and the duration of exposure were more significant for the reproductive output of A. clausi. Temperature appeared to have a positive effect on respiration and excretion. Acidification had no clear effect on respiration, but a negative effect on the A. clausi excretion was observed. Acidification and warming resulted in the increase of the excretion rate and the increase was higher than that observed by warming only. Our findings showed that a direct effect of ocean acidification on copepod's vital rates was not obvious, except maybe in the case of excretion. Therefore, the combination of acidification with the ambient oligotrophic conditions and the warming could result in species being less able to allocate resources for coping with multiple stressors.

Seawater carbonate chemistry, sample density and Strongylocentrotus purpuratus size, filtering and respiration rate during experiments, 2011

Anthropogenic CO2 emissions are acidifying the world's oceans. A growing body of evidence is showing that ocean acidification impacts growth and developmental rates of marine invertebrates. Here we test the impact of elevated seawater pCO2 (129 Pa, 1271 µatm) on early development, larval metabolic and feeding rates in a marine model organism, the sea urchin Strongylocentrotus purpuratus. Growth and development was assessed by measuring total body length, body rod length, postoral rod length and posterolateral rod length. Comparing these parameters between treatments suggests that larvae suffer from a developmental delay (by ca. 8%) rather than from the previously postulated reductions in size at comparable developmental stages. Further, we found maximum increases in respiration rates of + 100 % under elevated pCO2, while body length corrected feeding rates did not differ between larvae from both treatments. Calculating scope for growth illustrates that larvae raised under high pCO2 spent an average of 39 to 45% of the available energy for somatic growth, while control larvae could allocate between 78 and 80% of the available energy into growth processes. Our results highlight the importance of defining a standard frame of reference when comparing a given parameter between treatments, as observed differences can be easily due to comparison of different larval ages with their specific set of biological characters.

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.

Resting energy expenditure, macronutrient utilization, and body composition in term infants after corrective surgery of major congenital anomalies: a case-study

Introduction - Knowledge on the metabolic changes and nutritional needs during the postsurgical anabolic phase in infants is scarce. This analysis explores the associations of resting energy expenditure (REE) and macronutrient utilization with body composition of full-term infants, during catch-up growth after corrective surgery of major congenital anomalies. Methods - A cohort of full-term appropriate for-gestational-age neonates subjected to corrective surgery of major congenital anomalies were recruited after gaining weight for at least one week. REE and macronutrient utilization, measured by respiratory quotient (RQ), were assessed by indirect calorimetry using the Deltatrac II Metabolic Monitor ®. Body composition, expressed as fat-free mass (FFM), fat mass (FM) and adiposity defined as percentage of FM (% FM), was measured by air displacement plethysmography using the Pea Pod ®. Results - Four infants were included at 3 to 5 postnatal weeks. Recommended energy and macronutrient intakes for healthy term infants were provided. Through the study, the median (min-max) REE (Kcal/Kg FFM/d) was 70.8 (60.6-96.1) and RQ was 0.99 (0.72-1.20). Steady increases in both body weight and FFM were associated with initial decrease in FM and adiposity followed by their increase. Low RQ preceded decrease in adiposity. Conclusion - The marked adiposity depletion, not expected during steady weight gain in the postsurgical period, prompts us to report this finding. The subsequent adiposity catch-up was associated with relatively high REE and RQ, suggesting preferential oxidation of carbohydrates and preservation of lipids for fat storage.

The metabolic and epigenetic effects of the isocitrate dehydrogenase-1 mutation in glioma

Cancer cells have been noted to have an altered metabolic phenotype for over ninety years. In the presence of oxygen, differentiated cells predominately utilise the tricarboxylic acid (TCA) cycle and oxidative phosphorylation to efficiently produce energy and the metabolites necessary for protein and lipid synthesis. However, in hypoxia, this process is altered and cells switch to a higher rate of glycolysis and lactate production to maintain their energy and metabolic needs. In cancer cells, glycolysis is maintained at a high rate, even in the presence of oxygen; a term described as “aerobic glycolysis”. Tumour cells are rapidly dividing and have a much greater need for anabolism compared to normal differentiated cells. Rapid glucose metabolism enables faster ATP production as well as a greater redistribution of carbons to nucleotide, protein, and fatty acid synthesis, thus maximising cell growth. Recently, other metabolic changes, driven by mutations in genes related to the TCA cycle, indicate an alternative role for metabolism in cancer, the “oncometabolite”. This is where a particular metabolite builds up within the cell and contributes to the tumorigenic process. One of these genes is isocitrate dehydrogenase (IDH) IDH is an enzyme that forms part of the tricarboxylic acid (TCA) cycle and converts isocitrate to α-ketoglutarate (α-KG). It exists in three isoforms; IDH1, IDH2 and IDH3 with the former present in the cytoplasm and the latter two in the mitochondria. Point mutations have been identified in the IDH1 and IDH2 genes in glioma which result in a gain of function by converting α-KG to 2-hydroxyglutarate (2HG), an oncometabolite. 2HG acts as a competitive inhibitor of the α-KG dependent dioxygenases, a superfamily of enzymes that are involved in numerous cellular processes such as DNA and histone demethylation. It was hypothesised that the IDH1 mutation would result in other metabolic changes in the cell other than 2HG production, and could potentially identify pathways which could be targeted for therapeutic treatment. In addition, 2HG can act as a potential competitive inhibitor of α-KG dependent dioxygenases, so it was hypothesised that there would be an effect on histone methylation. This may alter gene expression and provide a mechanism for tumourogenesis and potentially identify further therapeutic targets. Metabolic analysis of clinical tumour samples identified changes associated with the IDH1 mutation, which included a reduction in α-KG and an increase in GABA, in addition to the increase in 2HG. This was replicated in several cell models, where 13C labelled metabolomics was also used to identify a possible increase in metabolic flux from glutamate to GABA, as well as from α-KG to 2HG. This may provide a mechanism whereby the cell can bypass the IDH1 mutation as GABA can be metabolised to succinate in the mitochondria by GABA transaminase via the GABA shunt. JMJ histone demethylases are a subset of the α-KG dependent dioxygenases, and are involved in removing methyl groups from histone tails. Changes in histone methylation are associated with changes in gene expression depending on the site and extent of chemical modification. To identify whether the increase in 2HG and fall in α-KG was associated with inhibition of histone demethylases a histone methylation screen was used. The IDH1 mutation was associated with an increase in methylation of H3K4, which is associated with gene activation. ChiP and RNA sequencing identified an increase in H3K4me3 at the transcription start site of the GABRB3 subunit, resulting in an increase in gene expression. The GABRB3 subunit forms part of the GABA-A receptor, a chloride channel, which on activation can reduce cell proliferation. The IDH1 mutation was associated with an increase in GABA and GABRB3 subunit of the GABA-A receptor. This raises the possibility of GABA transaminase as a potential therapeutic target. Inhibition of this enzyme could reduce GABA metabolism, potentially reducing any beneficial effect of the GABA shunt in IDH1 mutant tumours, and increasing activation of the GABA-A receptor by increasing the concentration of GABA in the brain. This in turn may reduce cell proliferation, and could be achieved by using Vigabatrin, a GABA transaminase inhibitor licensed for use in epilepsy.

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.

A home-based treadmill training reduced epicardial and abdominal fat in postmenopausal women with metabolic syndrome

Introduction: The current study was designed to determine the effect of home-based treadmill training on epicardial and abdominal adipose tissue in postmenopausal women with metabolic syndrome (MS). A secondary objective was to identify significant correlations between imaging and conventional anthropometric parameters. Material and methods: Sixty postmenopausal women with MS volunteered for the current trial. Thirty were randomly assigned to perform a supervised home-based 16-week treadmill training program, 3 sessions/week, consisting of a warm-up, 30-40 min treadmill exercise (increasing 5-minutes each 4-weeks) at a work intensity of 60-75% of peak heart rate (increasing 5% each 4-weeks) and cooling-down. Epicardial fat thickness (EFT) was assessed by echocardiography. Abdominal fat mass in the lumbar regions L1-L4 and L4-L5 was determined by dual X-ray absorptiometry. Results: Epicardial fat thickness and abdominal fat percentages were significantly improved after the completion of the training program. Another striking feature of the current study was the moderate correlation that was found between EFT and waist circumference (WC). Conclusion: Home-based treadmill training reduced epicardial and abdominal fat in postmenopausal women with MS. A secondary finding was that a moderate correlation was found between EFT and WC. While current investigations are promising, future studies are still required to consolidate this approach in clinical application.

Assessment of resting energy expenditure in pediatric mitochondrial diseases with indirect calorimetry

Mitochondrial diseases (MD) are the most frequent inborn errors of metabolism. In affected tissues, MD can alter cellular oxygen consumption rate leading to potential decreases in whole-body resting energy expenditure (REE), but data on pediatric children are absent. We determined, using indirect calorimetry (IC), whole-body oxygen consumption (VO2), carbon dioxide production (VCO2), respiratory quotient (RQ) and REE in pediatric patients with MD and healthy controls. Another goal was to assess the accuracy of available predictive equations for REE estimation in this patient population. IC data were obtained under fasting and resting conditions in 20 MD patients and 27 age and gender-matched healthy peers. We determined the agreement between REE measured with IC and REE estimated with Schofield weight and FAO/WHO/UNU equations. Mean values of VO2, VCO2 (mL·min-1·kg-1) or RQ did not differ significantly between patients and controls (P = 0.085, P = 0.055 and P = 0.626 respectively). Accordingly, no significant differences (P = 0.086) were found for REE (kcal·day-1 kg-1) either. On the other hand, although we found no significant differences between IC-measured REE and Schofield or FAO/WHO/UNU-estimated REE, Bland-Altman analysis revealed wide limits of agreement and there were some important individual differences between IC and equation-derived REE. VO2, VCO2, RQ and REE are not significantly altered in pediatric patients with MD compared with healthy controls. The energy demands of pediatric patients with MD should be determined based on IC data in order to provide the best possible personalized nutritional management for these children.

Determination of subclinical metabolic disorders in transition dairy cows

Das Gesundheitsmanagement von Milchkühen hat in den vergangenen Jahren auf den landwirtschaftlichen Betrieben an Bedeutung gewonnen. Neben Präventionsmaßnahmen zur Gesunderhaltung der Tiere ist die frühzeitige und systematische Erkennung von Erkrankungen hierbei der Hauptbestandteil. Es zeigt sich vermehrt, dass vor allem Transitkühe verstärkt an Stoffwechselerkrankungen in sowohl klinischer als auch subklinischer Form erkranken. Letztere stellen ein hohes Risiko dar, zum einen weil subklinische Erkrankungen oftmals nur schwer oder gar nicht erkannt werden und zum anderen, weil sie in vielen Fällen die Grundlage für meist schwerwiegendere Folgeerkrankungen sind. In der vorliegenden Studie wird das Thema der Früherkennung von subklinischen Ketosen und der subakuten Pansenazidose behandelt. Verschiedene Methoden wurden unter praktischen Versuchsbedingungen auf ihre Tauglichkeit zur Krankheitserkennung hin geprüft. In einer ersten Studie wurde auf einem konventionellen Milchviehbetrieb ein Ketose-Monitoring bei frischlaktierenden Kühen ab Tag 3 postpartum durchgeführt. Insgesamt 15 Tiere waren an einer subklinischen Ketose erkrankt, was eine Aufkommensrate von 26% in den untersuchten Tieren bedeutete. Die Blutproben von insgesamt 24 Tieren wurden auf ihren IL-6-Gehalt untersucht. Von den untersuchten Tieren waren 14 Tiere erkrankt, 10 Tiere bildeten die gesunde Kontrollgruppe. Interleukin-6 wurde bestimmt, da dem Zytokin IL-6 in anderen Studien in Bezug auf Ketosen eine Rolle zugesprochen wurde. Die erwartete Erhöhung von IL-6 bei erkrankten Tieren konnte nicht festgestellt werden; die erkrankten Kühe zeigten vielmehr die niedrigsten IL-6 Werte der Studiengruppe. Insgesamt waren die IL-6 Konzentrationen auf einem niedrigen Niveau mit 27.2 pg/m l± 10.2. Es zeigte sich, dass die IL-6 Bestimmung im Blut hinsichtlich der Erkennung von subklinischen Ketosen nur eingeschränkt nutzbar ist. Es konnte ausschließlich eine schwache negative Korrelation zwischen Beta- Hydroxybutyrat (BHBA, Goldstandard für den Nachweis einer Ketose) und IL-6 detektiert werden. Zusätzlich zu den Blutanalysen wurde ebenfalls die tägliche Wiederkauaktivität mit dem „DairyCheck“ System bestimmt, welches kontinuierlich die charakteristischen Kaumuskelkontraktionen aufzeichnet und somit die Dauer des Wiederkäuens bestimmt werden kann. Es wurde geprüft, ob sich ketotische Tiere von nicht ketotischen Tieren hinsichtlich der täglichen Wiederkäuzeit unterscheiden. Milchkühe mit einer Ketose kauten im Schnitt 475 min/d ± 56 wieder, nach Genesung 497 min/d ± 48. Sie befanden sich somit im Durchschnitt immer unterhalb der gesunden Kontrollgruppe, welche 521 min/d ± 76 wiederkaute. Eine Korrelation zwischen der Wiederkauzeit und dem BHBA- Gehalt im Blut war nur sehr schwach ausgeprägt, nicht zuletzt da die Tiere generell eine hohe Variabilität in der Wiederkauaktivität zeigten. Bei einer weiteren Studie, ebenfalls auf einem Praxisbetrieb durchgeführt, wurde auf die Erkennung der subakuten Pansensazidose (SARA) fokussiert. Hierbei kam ein drahtloses, kommerziell verfügbares Bolussystem zum Einsatz, welches den pH Wert kontinuierlich im Retikulorumen misst. Es macht die Erkennung einer SARA auch unter Praxisbedingungen ohne invasive Methoden wie der Punktion möglich. Das Bolussystem wurde 24 Milchkühen kurz vor der Abkalbung oral eingegeben, um den pH-Wert während der gesamten Transitphase messen und überwachen zu können. Während in der Trockenstehphase nur vereinzelte SARA Fälle auftraten, erlitt ein Großteil der untersuchten Tiere in der Frühlaktation eine SARA. Auf Grundlage von pH-Werten von laktierenden Milchkühen, wurde zusätzlich eine Sensitivitätsanalyse von verschieden, bereits eingesetzten Nachweismethoden durchgeführt, um die Tauglichkeit für die SARA-Diagnostik zu untersuchen. Es handelte sich hierbei zum einen um einen SARA-Nachweis unter Heranziehung von Einzelwerten, Fress- und Wiederkäuzeiten, sowie ausgewählten Milchinhaltsstoffen und der Milchmenge. Die Analyse ergab, dass nahezu alle Nachweismethoden im Vergleich zur Langzeitmessung nur eingeschränkt zur SARA-Diagnostik nutzbar sind. In einem weiteren Teil der Studie wurde eine Kotfraktionierung bei den gleichen Tieren durchgeführt, um damit SARA-Tiere auch mittels der Kotanalyse erkennen kann. Es konnte gezeigt werden, dass zum einen die Ration einen Einfluss auf die Kotzusammensetzung hat (Trockensteherration versus Ration für Laktierende) zum anderen aber auch, dass eine SARA die Zusammensetzung des Kotes verändert. Hierfür wurden Kotproben ausschließlich von laktierenden Kühen untersucht, sodass der Einfluss der Ration ausgeschlossen werden konnte. Erhöhte Faseranteile im Kot von SARA - Kühen gaben Hinweis auf eine verminderte Verdaulichkeit. Dabei erwies sich vor allem die Hemizellulose als guter Parameter, um auf eine SARA schließen zu können. Die Versuchsbedingungen ließen es ebenfalls zu, die pH-Verläufe der Tiere in der Frühlaktation zu untersuchen. Eine Clusteranalyse von pH-Werten der ersten 12 Tage postpartum zeigte, dass die untersuchten Tiere trotz gleicher Haltungs- und Fütterungsbedingungen unterschiedliche pH-Wert Verläufe entwickelten. So gab es eine Gruppe von Milchkühen, die den pH-Wert stabil halten konnte, während die restlichen pH-Abfälle in verschiedenen Verläufen und Intensitäten aufzeigten. Es konnte ebenfalls aufgezeigt werden, dass Tiere innerhalb der Testherde unterschiedliche Schweregrade der SARA entwickelten. Auch in dieser Studie wurde deutlich, dass Tiere scheinbar unterschiedliche Möglichkeiten haben, auf ihre Umwelt zu reagieren, bzw. suboptimalen Bedingungen entgegenwirken zu können. Zusammengefasst wurden verschiedene Methoden zur Ketose- und SARA- Erkennung geprüft, von denen nur einzelne für die Praxis zu empfehlen sind. Die Variabilität der Tiere, sowohl bei der Ausprägung der Erkrankungen als auch bei den gemessenen Parametern verdeutlicht die Notwendigkeit, diese im Herden- und Gesundheitsmanagement in Zukunft stärker zu berücksichtigen.

Inhibitory Effects Of A Cured Antibacterial Bonding System On Viability And Metabolic Activity Of Oral Bacteria.

To evaluate the antimicrobial efficacy of Clearfil SE Protect (CP) and Clearfil SE Bond (CB) after curing and rinsed against five individual oral microorganisms as well as a mixture of bacterial culture prepared from the selected test organisms. Bacterial suspensions were prepared from single species of Streptococcus mutans, Streptococcus sobrinus, Streptococcus gordonii, Actinomyces viscosus and Lactobacillus lactis, as well as mixed bacterial suspensions from these organisms. Dentin bonding system discs (6 mm×2 mm) were prepared, cured, washed and placed on the bacterial suspension of single species or multispecies bacteria for 15, 30 and 60 min. MTT, Live/Dead bacterial viability (antibacterial effect), and XTT (metabolic activity) assays were used to test the two dentin system's antibacterial effect. All assays were done in triplicates and each experiment repeated at least three times. Data were submitted to ANOVA and Scheffe's f-test (5%). Greater than 40% bacteria killing was seen within 15 min, and the killing progressed with increasing time of incubation with CP discs. However, a longer (60 min) period of incubation was required by CP to achieve similar antimicrobial effect against mixed bacterial suspension. CB had no significant effect on the viability or metabolic activity of the test microorganisms when compared to the control bacterial culture. CP was significantly effective in reducing the viability and metabolic activity of the test organisms. The results demonstrated the antimicrobial efficacy of CP both on single and multispecies bacterial culture. CP may be beneficial in reducing bacterial infections in cavity preparations in clinical dentistry.

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.

Quantitative Proteomic Analysis Reveals Metabolic Alterations, Calcium Dysregulation, And Increased Expression Of Extracellular Matrix Proteins In Laminin α2 Chain-deficient Muscle.

Congenital muscular dystrophy with laminin α2 chain deficiency (MDC1A) is one of the most severe forms of muscular disease and is characterized by severe muscle weakness and delayed motor milestones. The genetic basis of MDC1A is well known, yet the secondary mechanisms ultimately leading to muscle degeneration and subsequent connective tissue infiltration are not fully understood. In order to obtain new insights into the molecular mechanisms underlying MDC1A, we performed a comparative proteomic analysis of affected muscles (diaphragm and gastrocnemius) from laminin α2 chain-deficient dy(3K)/dy(3K) mice, using multidimensional protein identification technology combined with tandem mass tags. Out of the approximately 700 identified proteins, 113 and 101 proteins, respectively, were differentially expressed in the diseased gastrocnemius and diaphragm muscles compared with normal muscles. A large portion of these proteins are involved in different metabolic processes, bind calcium, or are expressed in the extracellular matrix. Our findings suggest that metabolic alterations and calcium dysregulation could be novel mechanisms that underlie MDC1A and might be targets that should be explored for therapy. Also, detailed knowledge of the composition of fibrotic tissue, rich in extracellular matrix proteins, in laminin α2 chain-deficient muscle might help in the design of future anti-fibrotic treatments. All MS data have been deposited in the ProteomeXchange with identifier PXD000978 (http://proteomecentral.proteomexchange.org/dataset/PXD000978).