Lab-Scale Study of the Calcium Carbonate Dissolution and Deposition by Marine Cyanobacterium Phormidium subcapitatum

Suggestions that calcification in marine organisms changes in response to global variations in seawater chemistry continue to be advanced (Wilkinson, 1979; Degens et al. 1985; Kazmierczak et al. 1986; R. Riding 1992). However, the effect of [Na+] on calcification in marine cyanobacteria has not been discussed in detail although [Na+] fluctuations reflect both temperature and sea-level fluctuations. The goal of these lab-scale studies therefore was to study the effect of environmental pH and [Na+] on CaCO3 deposition and dissolution by marine cyanobacterium Phormidium subcapitatum. Marine cyanobacterium P. subcapitatum has been cultivated in ASN-III medium. [Ca2+] fluctuations were monitored with Ca(2+) probe. Na(+) concentrations were determined by the initial solution chemistry. It was found that the balance between CaCO3 dissolution and precipitation induced by P. subcapitatum grown in neutral ASN III medium is very close to zero. No CaCO3 precipitation induced by cyanobacterial growth occurred. Growth of P. subcapitatum in alkaline ASN III medium, however, was accompanied by significant oscillations in free Ca(2+) concentration within a Na(+) concentration range of 50-400 mM. Calcium carbonate precipitation occurred during the log phase of P. subcapitatum growth while carbonate dissolution was typical for the stationary phase of P. subcapitatum growth. The highest CaCO3 deposition was observed in the range of Na(+) concentrations between 200-400 mM. Alkaline pH also induced the clamping of P. subcapitatum filaments, which appeared to have a strong affinity to envelop particles of chemically deposited CaCO3 followed by enlargement of those particles size. EDS analysis revealed the presence of Mg-rich carbonate (or magnesium calcite) in the solution containing 10-100 mM Na(+); calcite in the solution containing 200 mM Na(+); and aragonite in the solution containing with 400 mM Na(+). Typical present-day seawater contains xxmM Na(+). Early (Archean) seawater was likely less saline. The division of marine cyanobacterium P. subcapitatum is associated with periodic deposition and dissolution of CaCO3, the rhythms and intensity of which are dependent on concentrations of both OH(-) and Na(+). Thus, the role of present-day marine cyanobacteria in the global carbonate cycle might be reduced to aggregation and recrystallization of available CaCO3 particles in marine water rather than long-term precipitation and accumulation of CaCO3 deposits. For lower Na(+) concentrations, precipitation of carbonates by cyanobacteria would be even less significant. These results suggest that the lack of calcified cyanobacteria in stromatalite-bearing Precambrian sequences can be explained not only by high dissolved inorganic carbon concentrations but also by lower salinity, as well as possible lower pH compared to present-day oceans

Tarski monoids: Matui's spatial realization theorem

We introduce a class of inverse monoids, called Tarski monoids, that can be regarded as non-commutative generalizations of the unique countable, atomless Boolean algebra. These inverse monoids are related to a class of etale topological groupoids under a non-commutative generalization of classical Stone duality and, significantly, they arise naturally in the theory of dynamical systems as developed by Matui. We are thereby able to reinterpret a theorem of Matui on a class of \'etale groupoids as an equivalent theorem about a class of Tarski monoids: two simple Tarski monoids are isomorphic if and only if their groups of units are isomorphic. The inverse monoids in question may also be viewed as countably infinite generalizations of finite symmetric inverse monoids. Their groups of units therefore generalize the finite symmetric groups and include amongst their number the classical Thompson groups.Comment: arXiv admin note: text overlap with arXiv:1407.147

Гиалуроновая кислота как маркер ремоделирования бронхолегочной системы у пациентов с патологией легких профессиональной этиологии

Currently there is no convincing evidence concerning pathogenetic mechanisms of fibrous and sclerotic processes in pulmonary tissue as well as processes of bronchopulmonary system remodeling in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) of occupation etiology (OE).The purpose of the study was to identify relationship between the serum hyaluronic acid (HA) level and severity of obstructive pulmonary ventilation impairment according to spirometry data in subjects with COPD associated with the impact of silica-containing dust and chronic occupational non-obstructive (common) bronchitis (CONB) of occupational etiology.Materials and Methods. Patients (n = 153) with the diagnosis OE COPD (n = 92), OE CONB (n = 36) and healthy subjects participated in the study.Results. The study data demonstrated that serum HA level in patients with OE COPD and CONB was 3–5 times higher than that in healthy subjects (p = 0.0001). In patients with OE COPD HA concentration was significantly higher, than that in subjects with OE CONB (p = 0.039). Negative correlation between HA concentration and forced expiratory volume in 1 second value was observed (p = 0.006; R = –0.31). There was statistically significant positive correlation between HA level and disease duration (р = 0.021; R = 0.21).Conclusion. Serum HA level in patients with OE-related COPD and CONB may be used as a biomarker of fibrous and sclerotic process in pulmonary tissue, reflecting progression of obstruction and remodeling of small bronchi.В настоящее время убедительные данные о патогенетических механизмах развития фиброзно-склеротических процессов в легочной ткани и процессов ремоделирования бронхолегочной системы у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) профессиональной этиологии (ПЭ) отсутствуют.Целью исследования явилось выявление связи уровня гиалуроновой кислоты (ГК) в сыворотке крови со степенью тяжести обструктивных нарушений легочной вентиляции по данным спирометрии у лиц с обусловленными воздействием кремнеземсодержащей пыли ХОБЛ и хроническим профессиональным необструктивным (простым) бронхитом (ХПНБ) ПЭ.Материалы и методы. В исследовании принимали участие пациенты (n = 153) с диагнозами ХОБЛ ПЭ (n = 92), ХПНБ ПЭ (n = 36) и здоровые лица (n = 25).Результаты. По данным исследования продемонстрировано, что концентрация ГК в сыворотке крови у больных ХОБЛ и ХПНБ ПЭ в 3–5 раз превышала таковую у здоровых лиц (р = 0,0001). У пациентов с ХОБЛ ПЭ концентрация ГК была достоверно выше, чем у лиц с ХПНБ ПЭ (p = 0,039). Выявлена обратная коррелятивная связь между концентрацией ГК и показателем объема форсированного выдоха за 1-ю секунду (р = 0,006; R = –0,31). Уровень ГК статистически значимо положительно коррелировал с длительностью заболевания (р = 0,021; R = 0,21).Заключение. Показатель уровня ГК в сыворотке крови у пациентов с ХОБЛ и ХПНБ ПЭ может быть использован в качестве биомаркера развития фиброзно-склеротического процесса в легочной ткани, отражающего процесс обструкции и ремоделирования мелких бронхов

Гиалуроновая кислота как предиктор обострений хронической обструктивной болезни легких профессиональной этиологии

The frequency of exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is one of the main factors determining the outcome. The search for biomarkers which reflect the risk of exacerbations is one of the urgent scientific and practical objectives. Aim. The study aimed to analyze the relationship between the serum concentration of hyaluronic acid (HA) and the frequency of exacerbations of occupational COPD caused by exposure to silica dust and to substantiate the use of HA as a predictor of exacerbations of COPD. Methods. 78 individuals with a diagnosis of occupational COPD were examined. Respiratory function was assessed based on forced vital capacity of the lungs (FVC, %), the forced expiratory volume in 1 second (FEV1, %) and the calculated ratio of these parameters (FEV1/FVC, %), i.e., modified Tiffno index. The serum concentration of hyaluronic acid (ng/ml) was determined in all individuals using solid-phase enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The absolute blood level of eosinophils (cell/μl) was determined by a unified method of morphological study of hemocytes with white blood cell differential count. Results. Serum HA concentration in patients with occupational COPD with frequent exacerbations was 25% higher than in the patients with rare exacerbations (the difference was statistically significant; р = 0,004). The analysis of the obtained data showed that the most significant moderate correlation was found between the level of HA and the frequency of COPD exacerbations (direct relationship, r = 0.32; p < 0.05), and FEV1 and the frequency of COPD exacerbations (feedback, r = -0.32;p < 0.05). A weak relationship was found between the relative number of eosinophils and the frequency of COPD exacerbations (direct relationship, r = 0.2; p < 0.05). Weak correlations were also found between the level of HA and FEV1 (feedback, r = -0.23; p < 0.05), between the level of HA and the relative number of eosinophils (direct relationship, r = 0.18; p < 0.05). Conclusion. Quantitative analysis of serum HA in patients with occupational COPD can be used in clinical practice as a biochemical marker for assessing the risk of exacerbations and progression of bronchopulmonary pathology.Частота обострений хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) является одним из главных факторов, определяющих исход данного заболевания. В связи с этим особую актуальность приобретает такая научно-практическая задача, как поиск биомаркеров, отражающих риск развития обострений. Целью исследования явилось изучение зависимости между концентрацией гиалуроновой кислоты (ГК) в сыворотке крови и частотой обострений ХОБЛ профессиональной этиологии (ПЭ), обусловленной воздействием кремнеземсодержащей пыли, а также обоснование применения ГК как предиктора обострений ХОБЛ. Материалы и методы. Обследованы пациенты (n = 78) с ХОБЛ ПЭ. Функция внешнего дыхания оценивалась по следующим параметрам: форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ, %долж.), объем форсированного выдоха за 1-ю секунду (ОФВ1, %долж.) и расчетное соотношение этих параметров (ОФВ1 / ФЖЕЛ, %) — модифицированный индекс Тиффно. У всех обследуемых при помощи метода твердофазного иммуноферментного анализа в сыворотке крови определялась концентрация ГК (нг / мл). Абсолютное количество эозинофилов в крови (клеток / мкл) определялось по унифицированному методу морфологического исследования форменных элементов крови с дифференциальным подсчетом лейкоцитарной формулы. Результаты. Концентрация ГК в сыворотке крови у больных ХОБЛ ПЭ с частыми обострениями была статистически значимо выше (на 25 %) такового показателя у пациентов с редкими обострениями (р = 0,004). Наиболее значимая корреляционная связь средней силы выявлена между уровнем ГК и частотой обострений ХОБЛ (прямая связь — при r = 0,32; р = < 0,05), а также между ОФВ1 и частотой обострений ХОБЛ (обратная связь — при r = —0,32; р < 0,05). Обнаружена слабая корреляция между относительным количеством эозинофилов в крови и частотой обострений ХОБЛ (прямая связь — при r = 0,2; р < 0,05). Также установлена слабая корреляционная связь между уровнем ГК и ОФВ1 (обратная связь — при r = —0,23; р < 0,05), а также между уровнем ГК и относительным количеством эозинофилов (прямая связь — при r = 0,18; р < 0,05). Заключение. Определение количества ГК в сыворотке крови у пациентов с ХОБЛ ПЭ может использоваться в клинической практике в качестве биохимического маркера оценки риска обострений и прогрессирования бронхолегочной патологии

Неспецифические гнойно-воспалительные поражения позвоночника: спондилодисцит, эпидурит

Nonspecific infectious lesions of the spine are relatively rare, difficult to diagnose and severe diseases of the spine. The urgency of treating nonspecific infectious spinal diseases is explained by an increase in the frequency of these diseases, new antibiotic-resistant strains of microorganisms, and the severity of the course and unsatisfactory treatment outcomes. In this review, we describe spondylodiscitis and epiduritis in detail. On the basis of literature data, we thoroughly studied and described etiology, clinical pattern and diagnosis of these diseases. We thoroughly covered modern laboratory and radiologic methods for the diagnosis of spondylodiscitis and epiduritis, such as spondylography, computed tomography, magnetic resonance imaging, scintigraphy, positron emission tomography of the spine and biopsy and described modern methods of conservative and surgical treatment. The particular attention is paid to the technique of surgical treatment of spondylodiscitis and epiduritis.Неспецифические гнойно-воспалительные поражения позвоночника (НГВПП) относятся к довольно редким, трудно диагностируемым и тяжелым заболеваниям. Актуальность проблем диагностики и лечения НГВПП объясняется увеличением частоты встречаемости данной патологии, возникновением новых антибиотикорезистентных штаммов микроорганизмов, тяжестью течения заболевания и неудовлетворительными исходами лечения. В данном обзоре подробно рассмотрены следующие вертебральные инфекции: спондилодисцит и эпидурит. Авторами на основе данных литературы обстоятельно изучены и описаны этиология, клиническая картина и диагностика данных заболеваний. Досконально в работе освещены современные методы диагностики спондилодисцита и эпидурита: лабораторные, лучевые методы: спондилография, компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, сцинтиграфия, позитронно-эмиссионная томография позвоночника и данные биопсии. Развернуто описаны современные методы консервативного и хирургического лечения. Особое внимание уделено технике оперативного лечения спондилодисцита и эпидурита

Pseudoparabolic variational inequalities without initial conditions

We consider a pseudoparabolic variational inequality in a cylindrical domain semibounded in a variable t. Under certain conditions imposed on the coefficients of the inequality, we prove theorems on the unique existence of a solution for a class of functions with exponential growth as t → ∞.</p

On certain nonlinear pseudoparabolic variational inequalities without initial conditions

We consider a nonlinear pseudoparabolic variational inequality in a tube domain semibounded in variable t. Under certain conditions imposed on coefficients of the inequality, we prove the theorems of existence and uniqueness of a solution without any restriction on its behavior as t →;-∞

BER performance of finite in time optimal FTN signals for the Viterbi algorithm

In this article, we consider the faster than Nyquist (FTN) technology in aspects of the application of the Viterbi algorithm (VA). Finite in time optimal FTN signals are used to provide a symbol rate higher than the “Nyquist barrier” without any encoding. These signals are obtained as the solutions of the corresponding optimization problem. Optimal signals are characterized by intersymbol interference (ISI). This fact leads to significant bit error rate (BER) performance degradation for “classical” forms of signals. However, ISI can be controlled by the restriction of the optimization problem. So we can use optimal signals in conditions of increased duration and an increased symbol rate without significant energy losses. The additional symbol rate increase leads to the increase of the reception algorithm complexity. We consider the application of VA for optimal FTN signals reception. The application of VA for receiving optimal FTN signals with increased duration provides close to the potential performance of BER, while the symbol rate is twice above the Nyquist limit