Numerical solution of the higher-order linear Fredholm integro-differential-difference equation with variable coefficients

AbstractThe main aim of this paper is to apply the Legendre polynomials for the solution of the linear Fredholm integro-differential-difference equation of high order. This equation is usually difficult to solve analytically. Our approach consists of reducing the problem to a set of linear equations by expanding the approximate solution in terms of shifted Legendre polynomials with unknown coefficients. The operational matrices of delay and derivative together with the tau method are then utilized to evaluate the unknown coefficients of shifted Legendre polynomials. Illustrative examples are included to demonstrate the validity and applicability of the presented technique and a comparison is made with existing results

Country Selection and Impact IT Sourcing: Relationships Between Business Factors and Social Inequality

This paper explores the relationship between offshore outsourcing rankings and country level social index data from international sources. A review of the literature notes the scarcity of industry data and objective evidence for informing country selection for sourcing activities. A multivariate analysis was carried out to identify possible relationships between commercial outsourcing attractiveness data and country level socio-economic data. Two components from country attractiveness indexes are shown to be correlated with data from three international data sets: child mortality rate, life expectancy and unemployment. The analysis indicates that higher commercial value scores are associated with lower national performance in socio-economic data. Conversely, aggregate top rankings tend to be achieved by countries with exemplary socio-economic data. We propose approaches for extending country attractiveness metrics to explicitly incorporate social impact and sustainability factors

Dynamic Model for the EV's Charging Infrastructure Planning Through Finite Element Method

The rapid increase in the number of electric vehicles around the world, the high demands on the charging stations, and the challenges for locating the charging stations made researchers around the globe to think for a proper solution. In this paper, a new method to locate EV's charging infrastructures, based on the parallelism between mobility needs and heat equation implemented with Finite Element Method analysis (FEM), is proposed. The method is applied for two cities with similar metropolitan area: Boston (USA) and Milan (Italy), with further results. Although FEM is a mathematical tool for solving physical problems, the behavior of different parameters in this paper is modeled as physical objects. In addition, the parameters are modeled according to the heat equation. Heat density maps are elaborated for the considered case studies. The two cities with extremely different characteristics are chosen to demonstrate the general application of the proposed method. Heat density maps show the likely demand points to establish charging infrastructures for EV's. The annual electricity consumption maps of the two considered cities are reported. The analysis of heat density and electricity consumption maps, together with the considerations of mains supply capacity can give a perspective for the location of charging stations in the future urban environments. The developed method contributes to deploy charging stations in an urban environment

Investigation on the Loss Allocation Properties in Distribution Networks with Distributed Generation

The allocation of the losses that occur during the operation of the distribution system to the distribution network nodes is useful to understand whether there could be a deficit or an excess of load or local generation in the nodes. This concept is extended in this paper by looking at the zones of the distribution network in which there is an interaction among the generations and loads. The sign of the allocated losses is considered as a useful indicator of the need to provide more load or more local generation in the zone. Specific findings are extracted from the analysis of balanced and unbalanced distribution systems with time-varying load and distributed generation

Zum Einfluss von Nahrungslipiden bei marginaler Zinkversorgung auf den Zinkstatus, Lipidstoffwechsel und antioxidative Merkmale der wachsenden Laborratte

Auswirkungen einer mangelnden Zinkversorgung wurden sowohl auf den Zinkstoffwechsel als auch auf den Metabolismus essentieller Fettsäuren beschrieben. Nahrungslipiden werden je nach aufgenommener Menge und dem spezifischen Fettsäurenmuster, über eine Beeinflussung des Lipidstoffwechsels hinaus, differierende Effekte auf die Metabolisierung des Spurenelementes Zink zugesprochen. Des Weiteren werden hohe Fettaufnahmen in Abhängigkeit vom Sättigungsgrad der zugeführten Fettsäuren mit einer erhöhten oxidativen Belastung assoziiert, wohingegen dem essentiellen Spurenelement Zink antioxidative Eigenschaften zugesprochen werden. Beispielsweise wird die Entstehung bzw. der Verlauf einer Reihe von Erkrankungen, wie Arteriosklerose und Krebs, mit einer vermehrten Radikalgenese in Verbindung gebracht. Die vorliegende Studie hatte daher zum Ziel, den Einfluss fettreicher Diäten mit unterschiedlichem Fettsäurenmuster unter Berücksichtigung der Zinkversorgung auf Merkmale des Zink- und Lipidstoffwechsels sowie des hepatischen antioxidativen Stoffwechsels am Modelltier der wachsenden Ratte zu untersuchen. Rindertalg (RT) wurde als Quelle überwiegend langkettig gesättigter Fettsäuren ausgewählt, während Sonnenblumenöl (SB) mit seinem hohen Gehalt an Linolsäure ein Spektrum vorwiegend langkettig ungesättigter Fettsäuren repräsentierte. In zwei tierexperimentellen Versuchsansätzen wurden fettreiche Diäten mit Gesamtfettgehalten von 25 %, bei marginaler und hoher Zinkversorgung, verfüttert. Zn-Zulagen in Höhe von 7 mg Zink je kg Diät definierten einen marginalen Versorgungsbereich, während die Zulage von 100 mg Zink je kg Diät als Kontrolle eine hohe Zinkversorgung gewährleistete. In Versuch 1 wurden 48 männliche Albinoratten (Wistar) mit einer durchschnittlichen initialen Lebendmasse von 48 g in sechs Versuchsgruppen eingeteilt, welche sich sowohl in der Zinkversorgung (Zn7, Zn100) als auch der zugelegten Fettart (22 % SB bzw. RT) unterschieden. Als Kontrollen auf niedriger Fettstufe wurden Diäten mit einem Basisfettgehalt von 3 % auf beiden Zinkstufen verfüttert (Zn7-KO, Zn100-KO), wobei diese 3 %ige Fettzulage in Form von Sojaöl in allen Diäten die Versorgung der Tiere mit essentiellen Fettsäuren sicherstellte. Die semisynthetischen Diäten wurden auf der Basis von Eiklarprotein, Saccharose und Maisstärke hergestellt. In den fettangereicherten Diäten wurde zum energetischen Ausgleich ein Teil der Stärke durch Cellulose ersetzt. Die Diäten wurden den einzeln in Stoffwechselkäfigen gehaltenen Tieren während des vierwöchigen Fütterungsversuches zur freien Aufnahme vorgelegt. Um Stoffwechseleffekte aufgrund unterschiedlicher Futteraufnahmen von den Auswirkungen einer reduzierten Zinkzufuhr bei ad libitum-Fütterung eindeutig unterscheiden zu können, wurden in einem zweiten Versuch 36 männliche Albinoratten mit einem initialen Lebendgewicht von 50 g in sechs Gruppen eingeteilt und mit fettangereicherten Diäten nach dem Prinzip des Pairfeeding gefüttert. Jeder Fettgruppe auf niedriger Zinkstufe (Zn7-SB ad lib, Zn7-RT ad lib) wurde eine mit Zink supplementierte pair fed-Gruppe zugeordnet (Zn100-SB pair fed, Zn100-RT pair fed). Zusätzlich wurde der SB-Gruppe auf der niedrigen Zinkversorgungsstufe (Zn7-SB ad lib), welche die geringste Futteraufnahme aufwies, eine entsprechende pair fed-RT-Gruppe (Zn7-RT pair fed) zugeordnet. Als ad libitum-Kontrollgruppe auf hohem Zinkversorgungsniveau wurde in Versuch 2 eine SB-Gruppe (Zn100-SB ad lib) mitgeführt. Die Vitamin E-Zulage wurde in Versuch 2 auf 34 mg all-rac-Tocopherylacetat festgelegt. Das Zinkversorgungsniveau wurde anhand des Zinkgehaltes in Plasma und Femur und der Aktivität der Alkalischen Phosphatase im Plasma bestimmt. Des Weiteren wurden die Konzentrationen an Zink, Eisen und Kupfer sowie der Gehalt an Metallothionein (MT) in verschiedenen Organen erfasst. Zur Charakterisierung des Lipidstoffwechsels wurden im Plasma die Gehalte an Triglyceriden, Cholesterin und HDL-Cholesterin ermittelt und in der Leber die Gehalte an Gesamtlipiden, Triglyceriden, Cholesterin und Phospholipiden quantitativ erfasst. In Extrakten der hepatischen Gesamtlipide und der Gesamtphospholipide wurde das Fettsäurenmuster bestimmt. Zur Charakterisierung des antioxidativen Stoffwechsels wurden die Aktivitäten der Superoxid-Dismutase, Glutathion-Peroxidase, Glutathion-Reduktase, Glutathion-S-Transferase und Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase in Homogenaten der Rattenleber erfasst. Thiobarbitursäure-reaktive Substanzen (TBA-RS) sowie die Aktivität der g-Glutamin-Synthetase wurden als Indices für eine Schädigung zellulärer Lipide bzw. Proteine analysiert. Eine mögliche Schädigung auf DNA-Ebene wurde mit dem Comet-Assay untersucht. Folgende Ergebnisse wurden zusammenfassend in beiden Versuchen erzielt: · Die marginale Zinkversorgung junger Ratten resultierte bereits ab der ersten Woche der vierwöchigen Fütterungsversuche in einer deutlichen Reduktion von Futteraufnahme und Lebendmasseentwicklung. Während Effekte unterschiedlicher Zinkversorgung bei den fettarm ernährten Ratten moderat ausfielen, erreichte die Verfütterung der fettreichen Diäten mit Sonnenblumenöl und Rindertalg eine deutliche Beeinträchtigung der zootechnischen Merkmale. · Die scheinbare Zinkabsorption sowie die Zinkkonzentrationen in Plasma und Femurknochen bestätigten die schlechtere Zinkversorgungslage bei marginaler Zinkzulage. Weichgewebe wie Leber und Testes zeigten erwartungsgemäß, mit Ausnahme der Niere, geringe Reaktionen auf eine veränderte Zinkversorgung. Hohe Fettzulagen in der Diät führten auf beiden Zinkstufen offensichtlich zu einer Reduktion des Zinkstatus, was ausgehend von einer beeinträchtigten intestinalen Zinkkabsorption auch der Organebene zugeordnet werden könnte. Die Aktivität der Alkalischen Phosphatase wurde nicht nur von der Zinkzufuhr, sondern möglicherweise auch von der Höhe der Futteraufnahme und der Fettzufuhr beeinflusst. · Bei marginaler Zinkversorgung wurden in Leber und Testes höhere Eisenkonzentrationen beobachtet. Des Weiteren resultierte die Verfütterung von Rindertalg in einer deutlichen Erhöhung der hepatischen und renalen Eisengehalte, die Kupferkonzentrationen blieben jedoch weitgehend unbeeinflusst. · Metallothionein war in seiner Konzentration in den Organen Leber und Niere durch die marginale Zinkversorgung drastisch erniedrigt, während der MT-Gehalt in Testes und Milz von der Zinkversorgung unbeeinflusst blieb. Die MT- und Zinkgehalte waren in der Niere positiv korreliert. Die in beiden Versuchen erhöhten hepatischen MT-Gehalte nach Gabe von Sonnenblumenöl weisen darauf hin, dass sich in diesem Organ Modulatoren, wie die ungesättigten Fettsäuren, deren Metabolite oder Minorinhaltsstoffe pflanzlicher Öle, separat oder synergistisch mit Zink auf die zellulären Gehalte an MT auswirken. · Die hypotriacylglycerinämische Wirkung mehrfach ungesättigter Fettsäuren wurde nach Gabe von Sonnenblumenöl im Plasma ersichtlich. Die plasmatischen Cholesteringehalte wurden durch die Gabe fettreicher Diäten bei marginaler Zinkversorgung, wahrscheinlich als Folge einer reduzierten Futteraufnahme, verringert. · Das unterschiedliche Fettsäurenmuster der Diätfette resultierte in deutlich veränderten Gehalten an Triglyceriden und Cholesterin in der Leber. Die linolsäurereichen Diäten führten zu einem drastischen Anstieg der Gehalte dieser Lipide, was auf eine gestörte Synthese bzw. Sekretion hepatischer triglycerid- und cholesterinreicher Lipoproteine hinweisen könnte. Die bei marginaler Zinkversorgung beobachteten niedrigeren Triglycerid- und Cholesteringehalte werden eher den reduzierten Futteraufnahmen zugeschrieben. · Die Fettsäurenzusammensetzung der hepatischen Gesamtlipide bzw. Phospholipide reflektierte deutlich das unterschiedliche Fettsäurenspektrum der Diätfette, wobei sich die Aufnahme des linolsäurereichen Sonnenblumenöls, über eine gesteigerte Inkorporation der Linolsäure und abgeleiteter n-6 Fettsäure-Metabolite, am markantesten darstellte. Leichte Veränderungen der Fettsäurenspektren bei marginaler Zinkversorgung deuten auf eine beeinträchtigte Fettsäurendesaturierung hin. · Die Merkmale des antioxidativen Stoffwechsels in der Leber wurden nicht durch die Zinkzufuhr, sondern durch die Verabreichung hoher Fettmengen beeinflusst. Da sich vor allem die Gabe linolsäurereicher Diäten auf die Aktivität der Glutathion-S-Transferase und der Glutathion-Peroxidase auswirkte, kann von einem hohen modulatorischen Potential langkettig ungesättigter Fettsäuren auch in dieser Hinsicht ausgegangen werden. · Während der hepatische Gehalt an TBA-RS deutlich dem Einfluss des Sättigungsgrades der Nahrungslipid-Fettsäuren unterlag und somit auf eine erhöhte oxidative Anfälligkeit der Membranlipide schließen lässt, konnten anhand der Aktivität der g-Glutamin-Synthetase bzw. den Ergebnissen des Comet-Assays keine Protein- oder DNA-Schädigungen auf zellulärer Ebene nachgewiesen werden. Aus den Ergebnissen dieser Studie kann geschlossen werden, dass eine hohe alimentäre Zufuhr an Nahrungslipiden den Zinkstoffwechsel der Ratte beeinträchtigt, was möglicherweise eine Beeinflussung sowohl der intestinalen Absorption als auch der organspezifischen Aufnahme an Zink beinhaltet. Die Aufnahme und organspezifische Akkumulation von Eisen scheint vor allem unter dem Einfluss gesättigter Fettsäuren forciert zu werden, wobei diese hinsichtlich ihres Einflusses auf die Plasmalipide eine ungünstige Wirkung aufweisen. Eine hohe Aufnahme linolsäurereicher Diäten zeigte zwar die erwartete hypocholesterinämische Wirkung, aber die beobachtete hepatische Akkumulation von Lipiden könnte mit einer erhöhten Anfälligkeit für oxidative Veränderungen assoziiert sein. Eine ausreichend hohe Aufnahme an antioxidativ wirksamen Substanzen wie Vitamin E oder Zink scheint unter diesem Aspekt essentiell. Die Relevanz und Übertragbarkeit der gewonnenen Erkenntnisse auf die Humansituation bleibt zu überprüfen

Using hybrid of block-pulse functions and bernoulli polynomials to solve fractional fredholm-volterra integro-differential equations

Fractional integro-differential equations have been the subject of significant interest in science and engineering problems. This paper deals with the numerical solution of classes of fractional Fredholm-Volterra integro-differential equations. The fractional derivative is described in the Caputo sense. We consider a hybrid of block-pulse functions and Bernoulli polynomials to approximate functions. The fractional integral operator for these hybrid functions together with the Legendre-Gauss quadrature is used to reduce the computation of the solution of the problem to a system of algebraic equations. Several examples are given to show the validity and applicability of the proposed computational procedure

Smart household management systems with renewable generation to increase the operation profit of a microgrid

During the past few years, due to the growth of electric power consumption, generation costs as well as rises in the level of greenhouse gases efficiency bring special focus on distributed generation. Developing distributed generation resources, especially renewable energy resources, is one of the safest ways to solve such problem. These resources have been decentralised by being installed close to the houses producing few kilowatts. Therefore, there are no losses in transmission lines and provide response for demand. Based on their benefits, the use of such energy resources should be developed in the future, but its management and optimal use is a major challenge. This has become one of the main concerns ofenergy systems researchers. In the current study, an innovative model is provided as a strategic management. It is intended to optimise the operation in smart homes consisting of generation units such as a wind turbine, solar panels, storages, and un/controllable loads. The main objective of this optimisation management is to maximise microgrid profitability for 24 h. The overall results of the model proved that the profit of microgrid increased significantly.fi=vertaisarvioitu|en=peerReviewed

Paraoxonase 1 polymorphism Q192R affects the pro-inflammatory cytokine TNF-alpha in healthy males

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Human paraoxonase 1 (PON1) is an HDL-associated enzyme with anti-oxidant/anti-inflammatory properties that has been suggested to play an important protective role against coronary heart diseases and underlying atherogenesis. The common <it>PON1 </it>Q192R polymorphism (<it>rs662</it>, A>G), a glutamine to arginine substitution at amino acid residue 192, has been analyzed in numerous association studies as a genetic marker for coronary heart diseases, however, with controversial results.</p> <p>Findings</p> <p>To get a better understanding about the pathophysiological function of PON1, we analyzed the relationships between the Q192R polymorphism, serum paraoxonase activity and serum biomarkers important for atherogenesis. Genotyping a cohort of 49 healthy German males for the Q192R polymorphism revealed an allele distribution of 0.74 and 0.26 for the Q and R allele, respectively, typical for Caucasian populations. Presence of the R192 allele was found to be associated with a significantly increased paraoxonase enzyme activity of 187.8 ± 11.4 U/l in comparison to the QQ192 genotype with 60.5 ± 4.9 U/l. No significant differences among the genotypes were found for blood pressure, asymmetric dimethylarginine, LDL, HDL, triglycerides, and cholesterol. As expected, MIP-2 alpha a cytokine rather not related to atherosclerosis is not affected by the <it>PON1 </it>polymorphism. In contrast to that, the pro-inflammatory cytokine TNF-alpha is enhanced in R192 carriers (163.8 ± 24.7 pg/ml vs 94.7 ± 3.2 pg/ml in QQ192 carriers).</p> <p>Conclusions</p> <p>Our findings support the hypothesis that the common <it>PON1 </it>R192 allele may be a genetic risk factor for atherogenesis by inducing chronic low-grade inflammation.</p

Ochratoxin A-induced cytotoxicity in liver (HepG2) cells: Impact of serum concentration, dietary antioxidants and glutathione-modulating compounds

Abbrevations: BSO, buthionine sulfoximine; CAT, catechin; DMSO, dimethyl sulfoxide; DTNB, dithio-bis-nitrobenzoic acid; EGCG, epigallocatechin gallate; FCS, foetal calf serum; GSH, glutathione; IARC, international agency for research on cancer; NAC, N-acetylcysteine; NO, nitric oxide; NR, neutral red; OATP, organic anion-transporting polypeptide; OTA, ochratoxin A; PBS, phosphate buffered saline; QUE, quercetin; ROS, reactive oxygen species; ROSAC, rosmarinic acid; RPMI, roswell park memorial institute; α-TOC, α-tocopherol; α-TOC-P, α-tocopherol phosphat

Stress Resistance and Longevity Are Not Directly Linked to Levels of Enzymatic Antioxidants in the Ponerine Ant Harpegnathos saltator

BACKGROUND: The molecular mechanisms of variations in individual longevity are not well understood, even though longevity can be increased substantially by means of diverse experimental manipulations. One of the factors supposed to be involved in the increase of longevity is a higher stress resistance. To test this hypothesis in a natural system, eusocial insects such as bees or ants are ideally suited. In contrast to most other eusocial insects, ponerine ants show a peculiar life history that comprises the possibility to switch during adult life from a normal worker to a reproductive gamergate, therewith increasing their life expectancy significantly. RESULTS: We show that increased resistance against major stressors, such as reactive oxygen species and infection accompanies the switch from a life-history trait with normal lifespan to one with a longer life expectancy. A short period of social isolation was sufficient to enhance stress resistance of workers from the ponerine ant species Harpegnathos saltator significantly. All ant groups with increased stress resistances (reproducing gamergates and socially isolated workers) have lower catalase activities and glutathione levels than normal workers. Therewith, these ants resemble the characteristics of the youngest ants in the colony. CONCLUSIONS: Social insects with their specific life history including a switch from normal workers to reproducing gamergates during adult life are well suited for ageing research. The regulation of stress resistance in gamergates seemed to be modified compared to foraging workers in an economic way. Interestingly, a switch towards more stress resistant animals can also be induced by a brief period of social isolation, which may already be associated with a shift to a reproductive trajectory. In Harpegnathos saltator, stress resistances are differently and potentially more economically regulated in reproductive individuals, highlighting the significance of reproduction for an increase in longevity in social insects. As already shown for other organisms with a long lifespan, this trait is not directly coupled to higher levels of enzymatic and non-enzymatic antioxidants