Lactose malabsorption and nutrition

Lactose needs to be digested by the small intestinal enzyme lactase into its constituent monosaccharides, glucose and galactose, before transport across the epithelial cell membranes. Lactase activity is therefore essential for the development of young mammals, since their sole source of nourishment is their mother's milk. This chapter summarizes what is known about the genetics and evolution of the lactase persistence (LP) trait. Symptoms of lactose intolerance can arise after an individual with hypolactasia has ingested lactose. Many dairy products contain only small amounts of lactose, allowing their consumption by most lactase non-persistent individuals. Bacteria and yeast fermentation convert the lactose in milk into various by-products, reducing the content of lactose. Nutritional epidemiology studies, and the staggering selective advantages that have favoured LP-associated alleles over the last 10,000 years, clearly show that adult milk consumption can be highly beneficial.

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.

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.

Synthesis and evaluation of temperature- and glucose-sensitive nanoparticles based on phenylboronic acid and N-vinylcaprolactam for insulin delivery

Poly N-vinylcaprolactam-co-acrylamidophenylboronic acid p(NVCL-co-AAPBA) was prepared from N-vinylcaprolactam (NVCL) and 3-acrylamidophenylboronic acid (AAPBA), using 2,2-azobisisobutyronitrile (AIBN) as initiator. The synthesis and structure of the polymer were examined by Fourier Transform infrared spectroscopy (FT-IR) and 1H-NMR. Dynamic light scattering (DLS), lower critical solution temperature (LCST) and transmission electron microscopy (TEM) were utilized to characterize the nanoparticles, CD spectroscopy was used to determine if there were any changes to the conformation of the insulin, and cell and animal toxicity were also investigated. The prepared nanoparticles were found to be monodisperse submicron particles and were glucose- and temperature-sensitive. In addition, the nanoparticles have good insulin-loading characteristics, do not affect the conformation of the insulin and show low-toxicity to cells and animals. These p(NVCL-co-AAPBA) nanoparticles may have some value for insulin or other hypoglycemic protein delivery.

ASSOCIATION OF SERUM VITAMIN D AND KEY CO-NUTRIENTS IN RELATION TO HYPERTENSION: A CROSS-SECTIONAL STUDY BASED ON NHANES DATA

Observational studies demonstrate strong associations between deficient serum vitamin D (25(OH)D) levels and cardiovascular disease. To further examine the association between vitamin D and hypertension (HTN), data from the 2003-2006 National Health and Nutrition Examination Survey were analyzed to assess whether the association between vitamin D and HTN varies by sufficiency of key co-nutrients necessary for metabolic vitamin D reactions to occur. Logistic regression results demonstrate independent effect modification by calcium, magnesium, and vitamin A on the association between vitamin D and HTN. Among non-pregnant adults with adequate renal function, those with low levels of calcium, magnesium, and vitamin D levels had 1.75 times the odds of HTN compared to those with sufficient vitamin D levels (p = <0.0001). Additionally, participants with low levels of calcium, magnesium, vitamin A, and vitamin D had 5.43 times the odds of HTN compared to those with vitamin D sufficiency (p = 0.0103).

REGIONAL CONVERGENCE AND R&D INVESTMENT: APPLIED INVESTIGATION IN PORTUGAL

R&D investments are seen has having an enormous potential impact on the competitive position of regions and perhaps on regional convergence (or divergence) too. The aim of the paper is to study both the localization of R&D investments and regional income distribution among the NUTs 3 regions of Portugal to conclude if these variables are related or not. To study the spatial convergence (approximation) of per capita income (GDPpc) and R&D investments in the regions of Portugal, we use a standard methodology of spatial econometrics. We conclude that regions with higher GDPpc are not the same with the highest concentration of R&D investments, with the exception of the northern coastline. The R&D investments are geographically linked to the network of higher education institutions, especially in the interior regions of the country. The northern regions reveal more dynamic in terms of R&D, which apparently is not felt in the population's standard of living measured by GDPpc.

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.

Solubility and solvation of monosaccharides in ionic liquids

Herein, solubility experimental data for six monosaccharides, viz. D-(+)-glucose, D-(+)-mannose, D-(-)-fructose, D-(+)-galactose, D-(+)-xylose and L-(+)-arabinose, in four ionic liquids (ILs), at temperatures ranging from 288.2 to 348.2 K, were obtained aimed at gathering a better understanding of their solvation ability and molecular-level mechanisms which rule the dissolution process. To ascertain the chemical features that enhance the solubility of monosaccharides, ILs composed of dialkylimidazolium or tetra-alkylphosphonium cations combined with the dicyanamide, dimethylphosphate or chloride anions were investigated. It was found that the ranking of the solubility of monosaccharides depends on the IL; yet, D-(+)-xylose is always the most soluble while D-(-)-fructose is the least soluble monosaccharide. The results obtained show that both the IL cation and the anion play a major role in the solubility of monosaccharides. Finally, from the determination of the respective thermodynamic properties of solution, it was found that enthalpic contributions are dominant in the solubilization process. However, the observed differences in the solubilities of monosaccharides in 1-butyl-3-methylimidazolium dicyanamide are ruled by a change in the entropy of solution.

Effect of high densities on growth, stress response and plasma amino acid levels in senegalese sole (Solea senegalensis, Kaup 1858)

Dissertação de mest. em Aquacultura e Pescas, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Univ. do Algarve, 2006

The effects of vitamin D supplementation on maternal and neonatal outcome: A randomized clinical trial

Background: Vitamin D supplementation during pregnancy has been supposed to defend against adverse gestational outcomes. Objective: This randomized clinical trial study was conducted to assess the effects of 50,000 IU of vitamin D every two weeks supplementation on the incidence of gestational diabetes (GDM), gestational hypertension, preeclampsia and preterm labor, vitamin D status at term and neonatal outcomes contrasted with pregnant women that received 400 IU vitamin D daily. Materials and Methods: 500 women with gestational age 12-16 weeks and serum 25 hydroxy vitamin D (25 (OH) D ) less than 30 ng/ml randomly categorized in two groups. Group A received 400 IU vitamin D daily and group B 50,000 IU vitamin D every 2 weeks orally until delivery. Maternal and Neonatal outcomes were assessed in two groups. Results: The incidence of GDM in group B was significantly lower than group A (6.7% versus 13.4%) and odds ratio (95% Confidence interval) was 0.46 (0.24-0.87) (P=0.01). The mean ± SD level of 25 (OH) D at the time of delivery in mothers in group B was significantly higher than A (37.9 ± 19.8 versus 27.2 ± 18.8 ng/ml, respectively) (P=0.001). There were no differences in the incidence of preeclampsia, gestational hypertension, preterm labor, and low birth weight between two groups. The mean level of 25 (OH) D in cord blood of group B was significantly higher than group A (37.9 ± 18 versus 29.7 ± 19ng/ml, respectively). Anthropometric measures between neonates were not significantly different. Conclusion: Our study showed 50,000 IU vitamin D every 2 weeks decreased the incidence of GDM.

Association of vitamin D receptor gene variants with polycystic ovary syndrome: A case control study

Background: Vitamin D and insulin play an important role in susceptibility to polycystic ovary syndrome (PCOS), and therefore vitamin D receptor (VDR), parathyroid hormone (PTH), and insulin receptor (INSR) gene variants might be involved in the pathogenesis of PCOS. Objective: The present study was designed to investigate the possible associations between polymorphisms in VDR, PTH, and INSR genes and the risk of PCOS. Materials and Methods: VDR, PTH, and INSR gene variants were genotyped in 35 women with PCOS and 35 controls using Polymerase chain reaction – Restriction fragment length polymorphism method. Furthermore, serum levels of glucose and insulin were measured in all participants. Results: No significant differences were observed for the VDR FokI, VDR Tru9I, VDR TaqI,, PTH DraII, INSR NsiI, and INSR PmlI gene polymorphisms between the women with PCOS and controls. However, after adjustment for confounding factors, the VDR BsmI “Bb” genotype and the VDR ApaI "Aa" genotype were significantly under transmitted to the patients (p= 0.016; OR= 0.250; 95% CI= 0.081-0.769, and p= 0.017; OR= 0.260; 95% CI= 0.086-0.788, respectively). Furthermore, in the women with PCOS, insulin levels were lower in the participants with the INSR NsiI "NN" genotype compared with those with the "Nn + nn" genotypes (P= 0.045). Conclusion: The results showed an association between the VDR gene BsmI and ApaI polymorphisms and PCOS risk. These data also indicated that the INSR "NN" genotype was a marker of decreased insulin in women with PCOS. Our findings, however, do not lend support to the hypothesis that PTH gene DraII variant plays a role in susceptibility to PCOS.

Correlates of Vitamin D Status in Healthy Older Adults Living in Miami-Dade and its Association with Non-Skeletal Outcomes: A Cross-Sectional Study

Examining factors that affect vitamin D status in the fast-growing elderly population of Miami-Dade, Florida, is needed. Vitamin D deficiency in older adults has been linked to correlates of disability, including falls and fractures, and cardiovascular disease. The purpose of this study was to determine the proportion of vitamin D insufficient individuals and their relationship with vitamin D insufficiency in older adults (n=97) living in Miami-Dade. We evaluated the association between vitamin D status and 1) dual task physical performance to understand the link between vitamin D and cognition in the context of mobility; and 2) cardiometabolic risk, measured by galvanic skin response, pulse oximetry, and blood pressure to create a composite score based on autonomic nervous system and endothelial function. Participants completed baseline assessments that included serum levels of vitamin D, anthropometrics, body composition, dual task physical performance and cardiometabolic risk. Surveys to evaluate vitamin D intake, sun exposure, physical activity, and depressive symptoms were completed. Spearman’s correlations, independent t-tests, paired t-tests, repeated measures ANOVAs, and multiple logistic and linear regressions were used to examine the relationship of vitamin D insufficiency (25(OH)D /ml) and sufficiency (25(OH)D ≥30 ng/ml) with determinants of vitamin D status, dual task physical performance variables and cardiometabolic risk scores. Although the proportion of vitamin D insufficient individuals was lower when compared to the prevalance of the general United States elderly population, it was still common in healthy community-dwelling older adults living in Miami-Dade County, especially among Hispanics. Factors that affected skin synthesis (ethnicity, and sun exposure), and bioavailability/metabolism (obesity) were significant predictors of vitamin D status. Vitamin D insufficiency was not significantly correlated with worse dual task physical performance; however, cognitive performance was worse in the vitamin D insufficient group. Our results suggest a relationship of vitamin D insufficiency with executive dysfunction, and support an association with cardiometabolic risk using an innovative electro-sensor complex, possibly by modulating autonomic nervous system activity and vascular function, thus affecting cardiac performance.

The relationship between 25-hydroxyvitamin D concentration in early pregnancy and pregnancy outcomes in a large, prospective cohort

Vitamin D insufficiency and deficiency have been associated with an increased risk of adverse pregnancy outcomes. Controversy remains as findings have been inconsistent between disparate populations. The aim of this study was to investigate the relationship between vitamin D status and pregnancy outcomes in a large, prospective pregnancy cohort. 25-Hydroxyvitamin D concentration was analysed in serum samples collected at 15 weeks of gestation from 1710 New Zealand women participating in a large, observational study. Associations between vitamin D status and pre-eclampsia, preterm birth, small for gestational age (SGA) and gestational diabetes were investigated. The mean 25-hydroxyvitamin D concentration was 72·9 nmol/l. In all, 23 % had 25-hydroxyvitamin D concentrations <50 nmol/l, and 5 % of participants had concentrations <25 nmol/l. Women with 25-hydroxyvitamin D concentrations <75 nmol/l at 15 weeks of gestation were more likely to develop gestational diabetes mellitus than those with concentrations >75 nmol/l (OR 2·3; 95 % CI 1·1, 5·1). However, this effect was not significant when adjustments were made for BMI and ethnicity (OR 1·8; 95 % CI 0·8, 4·2). 25-Hydroxyvitamin D concentration at 15 weeks was not associated with development of pre-eclampsia, spontaneous preterm birth or SGA infants. Pregnancy complications were low in this largely vitamin D-replete population.

Cardiorespiratory fitness and cardiometabolic risk factors in schoolchildren from Colombia: The FUPRECOL Study

The objectives of this study are to investigate the association between cardiorespiratory fitness and cardiovascular risk factors in schoolchildren and to evaluate the degree of association between overall and abdominal adiposity and cardiorespiratory fitness. A total of 1,875 children and adolescents attending public schools in Bogota, Colombia (56.2% girls; age range of 9–17.9 years). A cardiovascular risk score (Z-score) was calculated and participants were divided into tertiles according to low and high levels of overall (sum of the skinfold thicknesses) and abdominal adiposity. Schoolchildren with a high level of overall adiposity demonstrated significant differences in seven of the 10 variables analyzed (i.e. systolic and diastolic blood pressure, triglycerides, triglycerides/HDL-c ratio, total cholesterol, glucose and cardiovascular risk score). Schoolchildren with high levels of both overall and abdominal adiposity and low cardiorespiratory fitness had the least favorable cardiovascular risk factors score. These findings may be relevant to health promotion in Colombian youth.