The effect of pH on the conversion of glucose to hydrogen by a mixed culture of fermentative bacteria was evaluated. At 36 °C, six hours hydraulic retention, over 90% of glucose was degraded at pH ranging 4.0–7.0, producing biogas and an effluent comprising mostly fatty acids. At the optimal pH of 5.5, the biogas comprised 64±2% of hydrogen with a yield of 2.1±0.1 mol-H2/mol-glucose and a specific production rate of 4.6±0.4 l-H2/(g-VSS day). The effluent was composed of acetate (15.3–34.1%) and butyrate (31.2–45.6%), plus smaller quantities of other volatile fatty acids and alcohols. The diversity of microbial communities increased with pH, based on 16S rDNA analysis by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE).

Abstract Human mesenchymal stem/stromal cells (hMSCs) present a great opportunity for tissue regeneration due to their multipotent capacity. However, when cultured on 2D tissue culture polystyrene (TCPS) plates, hMSCs lose their differentiation capacity and clinical potential. It has been reported that cells need a more physiologically relevant micro-environment that allows them to maintain their phenotype. Here, we have developed a 3D alginate hydrogel functionalized with the Arg-Gly-Asp (RGD) sequence and having low mechanical stiffness that mimics the mechanical properties (>5 KPa) of bone marrow. hMSCs cultured in these hydrogels appeared to be halted in G 1 phase of the cell cycle and to be non-proliferative, as shown by flow cytometry and 5-Ethynyl-2’-deoxyuridine (EdU) staining, respectively. Their quiescent state was characterized by an upregulation of enhancer of zeste homolog 1 (EZH1) at the gene level, forkhead box O3 (FoxO3) and cyclin-dependent kinase inhibitor 1B (p27) at the gene and protein levels compared to hMSCs grown in 2D TCPS. Comparative studies in 3D hydrogels of alginate-RGD presenting higher concentration of the peptide or in collagen hydrogels revealed that independently of the concentration of RGD or the chemistry of the adhesion motives, hMSCs cultured in 3D presented a similar phenotype. This quiescent phenotype was exclusive of 3D cultures. In 2D, even when cells were starved of fetal bovine serum (FBS) and became also non-proliferative, the expression of these markers was not observed. We propose that this difference may be the result of mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1) being downregulated in hMSCs cultured in 3D hydrogels, which induces cells to be in “deep” quiescence and be kept alive ex vivo for a long period of time. Our results represent a step forward towards understanding hMSCs quiescence and its molecular pathways, providing more insight for hMSCs cell therapies.

ABSTRACT Obesity, a worldwide health problem, increases the risk for developing metabolic diseases such as insulin resistance and diabetes. It is well recognized that obesity-associated chronic inflammation plays a key role in the pathogenesis of systemic metabolic dysfunction. Previously, we revealed an anti-inflammatory role for spent culture supernatants isolated from the oral commensal bacterial species Streptococcus gordonii (Sg-SCS). Here, we identified that 6-hydroxyhexanoic acid (6-HHA), a medium chain fatty acid (MCFA), is the one of the key components of Sg-SCS . We found that treatment of 6-HHA in mice fed a high-fat diet (HFD) significantly reduced HFD-mediated weight gain which was largely attributed to a decrease in fat mass. Systemically, 6-HHA improves obesity-associated glucose intolerance and insulin resistance. Furthermore, administration of 6-HHA suppressed obesity-associated systemic inflammation and dyslipidemia. At the cellular level, treatment of 6-HHA ameliorated aberrant inflammatory and metabolic transcriptomic signatures in white adipose tissue of mice with diet-induced obesity (HFD). Mechanistically, we found that 6-HHA suppressed adipocyte-proinflammatory cytokine production and lipolysis, the latter through Gαi-mediated signaling. This work provides direct evidence for the anti-obesity effects of a novel MCFA, which could be a new therapeutic treatment for combating obesity. KEY POINTS Hydroxyhexanoic medium chain fatty acids (MCFAs) are dietary and bacterial-derived energy sources, however, the outcomes of using MCFAs in treating metabolic disorders are diverse and complex. The MCFA 6-hydroxyhexanoic acid (6-HHA) is a metabolite secreted by the oral bacterial commensal species Streptococcus gordonii; here we investigated its role in modulating high-fat diet (HFD)-induced metabolic dysfunction. In a murine model of obesity, we found 6-HHA-mediated improvement of diet-mediated adiposity, insulin resistance and inflammation were in part due to actions on white adipose tissue (WAT). 6-HHA suppressed proinflammatory cytokine production and lipolysis through Gi-mediated signaling in differentiated white adipocytes.

Electrospun (ESP) scaffolds are a promising type of tissue engineering constructs for large defects with limited depth. To form new functional tissue, the scaffolds need to be infiltrated with cells, which will deposit extracellular matrix. However, due to dense fiber packing and small pores, cell and tissue infiltration of ESP scaffolds is limited. Here, we combine two established methods, increasing fiber diameter and co-spinning sacrificial fibers, to create a porous ESP scaffold that allows robust tissue infiltration. Full cell infiltration across 2 mm thick scaffolds is seen 3 weeks after subcutaneous implantation in rats. After 6 weeks, the ESP scaffolds are almost fully filled with de novo tissue. Cell infiltration and tissue formation in vivo in this thickness has not been previously achieved. In addition, we propose a novel method for in vitro cell seeding to improve cell infiltration and a model to study 3D migration through a fibrous mesh. This easy approach to facilitate cell infiltration further improves previous efforts and could greatly aid tissue engineering approaches utilizing ESP scaffolds.

Abstract MicroRNA (miR)-200c suppresses the initiation and progression of oral squamous cell carcinoma (OSCC), the most prevalent head and neck cancer with high recurrence, metastasis, and mortality rates. However, miR-200c -based gene therapy to inhibit OSCC growth and metastasis has yet to be reported. To develop an miR-based gene therapy to improve the outcomes of OSCC treatment, this study investigates the feasibility of plasmid DNA encoding miR-200c delivered via non-viral CaCO 3 -based nanoparticles to inhibit OSCC tumor growth. CaCO 3 -based nanoparticles with various ratios of CaCO 3 and protamine sulfate (PS) were utilized to transfect pDNA encoding miR-200c into OSCC cells and the efficiency of these nanoparticles was evaluated. The proliferation, migration, and associated oncogene production, as well as in vivo tumor growth for OSCC cells overexpressing miR-200c were also quantified. It was observed that, while CaCO 3 -based nanoparticles improve transfection efficiencies of pDNA miR-200c , the ratio of CaCO 3 to PS significantly influences the transfection efficiency. Overexpression of miR-200c significantly reduced proliferation, migration, and oncogene expression of OSCC cells, as well as the tumor size of cell line-derived xenografts (CDX) in mice. In addition, a local administration of pDNA miR-200c using CaCO 3 delivery significantly enhanced miR-200c transfection and suppressed tumor growth of CDX in mice. These results strongly indicate that the nanocomplexes of CaCO 3 /pDNA miR-200c may potentially be used to reduce oral cancer recurrence and metastasis and improve clinical outcomes in OSCC treatment. (227 words)

Background: Hypoxic Pulmonary Hypertension (HPH), a prevalent disease in highland areas, is a crucial factor in various complex highland diseases with high mortality rates. Zhishi-Xiebai-Guizhi Decoction (ZXGD), traditional Chinese medicine with a long history of use in treating heart and lung diseases, lacks a clear understanding of its pharmacological mechanism. Objective: This study aimed to investigate the pharmacological effects and mechanisms of ZXGD on HPH. Methods: We conducted a network pharmacological prediction analysis and molecular docking to predict the effects, which were verified through in vivo experiments. Results: Network pharmacological analysis revealed 51 active compounds of ZXGD and 701 corresponding target genes. Additionally, there are 2,116 target genes for HPH, 311 drug-disease co-target genes, and 17 core target genes. GO functional annotation analysis revealed that the core target genes primarily participate in biological processes such as apoptosis and cellular response to hypoxia. Furthermore, KEGG pathway enrichment analysis demonstrated that the core targets are involved in several pathways, including the phosphatidylinositol- 3 kinase/protein kinase B (PI3K/Akt) signaling pathway and Hypoxia Inducible Factor 1 (HIF1) signaling pathway. In vivo experiments, the continuous administration of ZXGD demonstrated a significant improvement in pulmonary artery pressure, right heart function, pulmonary vascular remodeling, and pulmonary vascular fibrosis in HPH rats. Furthermore, ZXGD was found to inhibit the expression of PI3K, Akt, and HIF1α proteins in rat lung tissue. Conclusion: In summary, this study confirmed the beneficial effects and mechanism of ZXGD on HPH through a combination of network pharmacology and in vivo experiments. These findings provided a new insight for further research on HPH in the field of traditional Chinese medicine.