Ionic liquid pretreatment of lignocellulosic biomass

This thesis is concerned with the thermal treatment of lignocellulosic biomass using ionic liquids for the purpose of comminution via dissolution, for fractionating the biological composite and for obtaining aqueous solutions of carbohydrate monomers from the pulp via enzymatic hydrolysis. A major focus was the relationship between the choice of the anion and the effectiveness of the treatment. The synthesis of a range of 1-butyl-3-methylimidazolium ionic liquids with strongly hydrogen-bond basic anions was accomplished. Selected, process-relevant physicochemical properties were measured, such as the Kamlet-Taft solvent polarity, hygroscopicity and thermal stability. It was shown that 1-butyl-3-methylimidazolium acetate is not stable at 120°C, while other ionic liquids e.g. 1-butyl-3-methylimidazolium hydrogen sulfate exhibit very good long-term thermal stability. It was shown that hydrogen-bond basic 1-butyl-3-methylimidazolium ionic liquids attract more than stoichiometric quantities of water when exposed to air, suggesting that ionic liquid pretreatment under anhydrous conditions is difficult to achieve. Dissolution of air-dried wood chips in 1-butyl-3-methylimidazolium ionic liquids was attempted. It was shown that the large particle size and the moisture contained in the biomass hamper complete dissolution. The hydrogen-bond basicity of the ionic liquid, described by the Kamlet-Taft parameter ß, was correlated with the ability to expand as well as partially and anisotropically dissolve wood chips. Pretreatment of lignocellulosic biomass with 1-butyl-3- methylimidazolium methyl sulfate, 1-butyl-3-methylimidazolium hydrogen sulfate and 1-butyl-3-methylimidazolium methanesulfonate was explored and high saccharification yields were reported. It was found that successful application of methyl sulfate and hydrogen sulfate ionic liquids requires addition of water and that comparatively high water contents are tolerated. Fractionation of lignocellulose into an insoluble cellulose fraction, a solubilised hemicellulose fraction and a lignin containing precipitate was achieved. The influence of water content, pretreatment time and biomass type on the enzymatic saccharification yield and the extent of hemicellulose solubilisation, hydrolysis and dehydration were examined

The orgin of advanced glycation endproducts and development of diabetic complications

Mimo że wykazano wiele koncepcji patofizjologii powstawania powikłań cukrzycowych, badania wciąż skupiają się na roli końcowych produktów glikacji (AGEs) w patogenezie późnych powikłań występujących w przebiegu cukrzycy. Stwierdzono, że stężenie AGEs koreluje ze stopniem wczesnych, przedklinicznych zmian charakterystycznych dla nefropatii i retinopatii cukrzycowej. Rola AGEs w pożywieniu jest, jak dotąd, mało znanym i rzadko opisywanym problemem. Wyniki badań z ostatnich lat świadczą o tym, że stężenie AGEs jest najwyższe w mięsie i produktach pochodzenia zwierzęcego. Poza tym ich stężenie znacznie wzrasta w potrawach smażonych, pieczonych oraz grillowanych. Natomiast przygotowywanie potraw w niższych temperaturach, w krótszym czasie lub na parze powoduje mniejszy wzrost stężenia AGEs. Wydaje się więc, że w przypadku chorych na cukrzycę bardzo istotne znaczenie ma zarówno dobór pokarmów, jak i sposób przygotowania posiłków; powinni o tym pamiętać pacjenci i zajmujący się nimi lekarze. (Diabet. Prakt. 2008; 9: 12-17)Despite the fact that there are many concepts regarding the processes leading to development of diabetic complications, investigations still focus on the role of advanced glycation endproducts (AGEs) in pathogenesis of late diabetic complications. Level of advanced glycation end products is correlated with early preclinical changes specific for diabetic nephropathy end retinopathy. Yet, so far the role of AGEs is not well understood. Recent studies have shown that the highest amount of AGEs is found in meat, meat-derived products and foods of the fat group. The amount of AGEs is related to the method of food preparation. It is increased in products after broiling, frying, roasting, while meal preparation in lower temperature, shorter time, on steam etc. results in lower AGEs’ formation. Hence, it is important that the diabetic patients and their doctors are aware of the range of sources of AGEs in diet and their relative concentrations depending on the particular way of food preparation. (Diabet. Prakt. 2008; 9: 12-18

Cukrzyca typu 2 u 16-letniego pacjenta - opis przypadku

Najczęściej występującą postacią cukrzycy u dzieci i młodzieży jest autoimmunologiczna cukrzyca typu 1. Coraz częściej jednak w tej grupie pacjentów rozpoznaje się cukrzycę typu 2. Pacjenta w wieku 16 lat skierowano na oddział diabetologiczny z podejrzeniem cukrzycy typu 1. W wywiadzie od 2 tygodni występowały polidypsja i poliuria oraz niewielka utrata masy ciała. Stężenie glikemii przy przyjęciu wynosiło 360 mg/dl. Wywiad rodzinny był obciążony w kierunku cukrzycy typu 2, dyslipidemii i nadwagi. W badaniu przedmiotowym stwierdzono masę ciała 120 kg (> 97 pc), wzrost 186 cm (90-97 pc), BMI wynosiło 34,8 kg/m2. W 1. dobie leczenia pacjentowi podano 60 jednostek insuliny, w 3. dobie leczenia włączono preparat metforminy oraz dietę o niskim indeksie glikemicznym. Pacjent odbył edukację dotyczącą modyfikacji stylu życia. Po 6 miesiącach od rozpoznania cukrzycy typu 2 otrzymywał wyłącznie metforminę, stosował dietę o niskim indeksie glikemicznym oraz regularnie uprawiał aktywność fizyczną. Wskaźnik masy ciała pacjenta wynosił 31,8 kg/m2, HbA1c - 6,5%. Otyłość i związany z nią zespół metaboliczny, coraz częściej obserwowane w populacji rozwojowej, wiążą się z ryzykiem wczesnego wystąpienia cukrzycy typu 2. Dlatego zadaniem pediatrów powinno być wczesne leczenie elementów zespołu metabolicznego, aby zapobiec progresji do cukrzycy typu 2

Phenotype variability and neonatal diabetes in a large family with heterozygous mutation of the glucokinase gene

Monogenic diabetes caused by mutations in the glucokinase gene (GCK-MODY) is usually characterized by a mild clinical phenotype. The clinical course of diabetes may be, however, highly variable. The authors present a child with diabetes manifesting with ketoacidosis during the neonatal period, born in a large family with ten members bearing a heterozygous p.Gly223Ser mutation in GCK. DNA sequencing and multiplex ligation-dependent probe amplification were used to confirm GCK mutation and exclude other de novo mutations in other known genes associated with monogenic diabetes. Continuous glucose monitoring (CGM) was used to assess daily glycemic profiles. At the onset of diabetes the child had hyperglycemia 765 mg/dl with pH 7.09. Her glycated hemoglobin level was 8.6% (70.5 mmol/mol). The C-peptide level was below normal range (<0.5 pmol/ml) at onset, and the three- and 6-month follow-up examinations. Current evaluation at age 3 still showed unsatisfactory metabolic control with HbA1c level equal to 8.1% (65.0 mmol/mol). CGM data showed glucose concentrations profile similar to poorly controlled type 1 diabetes. The patient was confirmed to be heterozygous for the p.Gly223Ser mutation and did not show any point mutations or deletions within other monogenic diabetes genes. Other family members with p.Gly223Ser mutation had retained C-peptide levels and mild diabetes manageable with diet (five individuals), oral hypoglycemizing agents (five patients), or insulin (one patient). This mutation was absent within all healthy family members. Heterozygous mutations of the GCK gene may result in neonatal diabetes similar to type 1 diabetes, the cause of such phenotype variety is still unknown. The possibility of other additional, unknown mutations seems to be the most likely explanation for the unusual presentation of GCK-MODY

Polymorphism of the FTO

The objective was to compare the impact of clinical and genetic factors on body mass index (BMI) in children with type 1 diabetes (T1DM) without severe obesity. A total of 1,119 children with T1DM (aged 4–18 years) were qualified to take part in the study. All children were genotyped for variants of FTO, MC4R, INSIG2, FASN, NPC1, PTER, SIRT1, MAF, IRT1, and CD36. Results. Variants of FTO showed significant association with BMI-SDS in the T1DM group. The main factors influencing BMI-SDS in children with T1DM included female gender (P=0.0003), poor metabolic control (P=0.0001), and carriage of the A allele of the FTO rs9939609 gene (P=0.02). Conclusion. Our research indicates, when assessing, the risk of overweight and obesity carriage of the A allele in the rs9939609 site of the FTO gene adds to that of female gender and poor metabolic control. This trial is registered with ClinicalTrials.gov (NCT01279161)

Cukrzyca w okresie niemowlęcym — trudności diagnostyczno-terapeutyczne

Etiologia cukrzycy w okresie noworodkowym jest przedmiotem licznych badań. Często objawy cukrzycy w wieku noworodkowym i niemowlęcym są niecharakter ystyczne, a rozpoznanie choroby stawiane późno. Dzieci z utrwaloną cukrzycą noworodkową charakteryzują się niską masą urodzeniową, znaczną hiperglikemią, często ze współistniejącą kwasicą metaboliczną. Stwierdzenie hiperglikemii w okresie noworodkowym wymaga natychmiastowego wdrożenia insulinoterapii, która jest niezbędnado prawidłowego rozwoju dziecka. W pracy przedstawiono trudności diagnostyczno-terapeutyczne u 30-dniowego dziecka zanim doszło do ostatecznego rozpoznania choroby — przetrwałej cukrzycy noworodkowej

Wrodzony hiperinsulinizm — próba optymalizacji diagnostyki i leczenia u polskich pacjentów

  Introduction: Congenital hyperinsulinism of Infancy (CHI) comprises heterogenic defects of insulin secretion with diverse molecular aetiology, histological features, severity of symptoms, and response to pharmacotherapy. The study aimed to establish the first clinical characteristics of Polish patients with CHI and to propose a novel clinical algorithm allowing the prioritisation of genetic and radiology studies, based on patient’s characteristics and response to pharmacotherapy. Material and methods: Thirty-one patients with CHI were recruited from five reference centres in Poland. Clinical and biochemical parameters were statistically evaluated and compared to those of a control group (n = 30). Results: CHI predisposes to increased birth weight (p = 0.004), lower Apgar score (p = 0.004), perinatal complications (74%), and neurological implications (48%). Diagnostic process and therapy were inconsistent. A trial of pharmacotherapy was applied in 21 patients (68%), and diagnostic imaging with 18F-L-DOPA PET was performed in only 3. Eighteen patients (58%) were surgically treated, including 8 infants (44%) aged less than 2 months. Depending on the type of resection, further hypoglycaemia was observed postoperatively in 50% (n = 9) and hyperglycaemia in 39% (n = 7) of cases. Based on foregoing results, a clinical algorithm was proposed. Conclusions: Standardisation of clinical management with the use of pharmacotherapy, genetic screening, and diagnostic imaging will allow the optimisation of therapy and minimisation of treatment complications. (Endokrynol Pol 2015; 66 (4): 322–328)    Wstęp: Wrodzony hiperinsulinizm (CHI) obejmuje heterogenną grupę zaburzeń sekrecji insuliny przez komórki β trzustki i charakteryzuje się zróżnicowaną etiologią molekularną, obrazem histopatologicznym, nasileniem objawów oraz odpowiedzią na leczenie farmakologiczne. Celem pracy było stworzenie charakterystyki klinicznej polskich pacjentów z wrodzonym hiperinsulinizmem oraz podjęcie próby stworzenia algorytmu diagnostyczno-terapeutycznego, umożliwiającego priorytetyzację badań genetycznych i obrazowych w zależności od obrazu klinicznego, wyników badań laboratoryjnych oraz odpowiedzi na leczenie farmakologiczne. Materiał i metody: Do badania włączono 31 pacjentów z rozpoznaną hipoglikemią w przebiegu hiperinsulinizmu z 5 ośrodków w Polsce. Analizę danych klinicznych oraz parametrów biochemicznych pacjentów hipoglikemią odniesiono do 30-osobowej grupy kontrolnej. Wyniki: Pacjenci z CHI charakteryzowali się znacznie wyższą masą urodzeniową (p = 0,004), niższą oceną uzyskaną w okołoporodowej skali Apgar (p = 0,004), częstszymi komplikacjami okołoporodowymi (74%) oraz powikłaniami neurologicznymi (48%). Przeprowadzona w badanej grupie diagnostyka była niespójna. U 21 pacjentów (68%) włączono leczenie za pomocą Diazoksydu, a u 3 pacjentów (9,7%) wykonano diagnostykę obrazową przy użyciu 18F-L-DOPA PET. Wśród 18 (58%) pacjentów leczonych chirurgicznie u 8 (44%) resekcję wykonano w wieku poniżej 2. miesiąca życia. Pooperacyjnie w zależności od typu wykonanej operacji obserwowano hipoglikemię u 50% (n = 9), a hiperglikemię u 39% (n = 7). Na podstawie uzyskanych wyników zaproponowano pierwszy w Polsce algorytm diagnostyczno- terapeutyczny. Wnioski: Ujednolicenie schematu postępowania diagnostycznego-terapeutycznego z wykorzystaniem wszystkich dostępnych metod umożliwi zapobieganie kolejnym epizodom choroby, oraz zminimalizuje komplikacje wynikające z leczenia. (Endokrynol Pol 2015; 66 (4): 322–328)