The impact of uncertainty in the rate of heat and carbon uptake by the deep ocean on climate response to increases in greenhouse gas concentrations is studied by means of numerical simulations with the two-dimensional climate-chemistry model developed in the framework of the MIT Global Change Joint Program. This model incorporates parameterizations of most physical processes, includes fully interactive atmospheric chemistry and calculates carbon uptake by the ocean and, therefore, simulates the main nonlinear interactions taking place in the climate system. At the same time, it is much more computationally efficient than coupled atmosphere-ocean general circulation models. Results of the simulations with calculated CO2 concentrations are compared with those of simulations with a prescribed CO2 increase. This comparison shows that the uncertainty in the increase in global mean surface temperature due to uncertainty in the rate of oceanic heat uptake is enhanced by taking into account the related uncertainty in oceanic carbon uptake, while the uncertainty in sea level rise is decreased. / Includes bibliographical references (p. 5). / Abstract in HTML and technical report in HTML and PDF available on the Massachusetts Institute of Technology Joint Program on the Science and Policy of Global Change website (http://mit.edu/globalchange/www/)

Ces travaux de thèse contribuent de manière générale au développement d’outils de modélisationanalytiques et numériques robustes et efficaces destinés à l’analyse des phénomènes de flambementet de post-flambement de poutres sandwich élastoplastiques sous divers cas de chargement. Lesdéveloppements analytiques effectués ont abouti à différentes formules explicites et précises pourles modes de flambement (globaux/locaux) observés en pratique et les chargements critiquesassociés. En s’inspirant des prédictions analytiques précédentes, un modèle élément fini 1D enrichide "poutre sandwich" a été mis en œuvre avec un choix déterminant pour la cinématique de l’âme.Le programme numérique qui en découle est pourvu de techniques robustes de longueur d’arc,assurant le suivi incrémental des courbes d’équilibre en présence de fortes non-linéarités à la foisgéométriques et matérielles, et de branchement, pour une gestion automatique de la bifurcationsans l’introduction de défauts. Un tel outil de calcul permet l’analyse du flambement et du post-flambement (jusqu’à des stades post-critiques avancés) de poutres sandwich élastiques ou plastiqueset met en évidence, de manière efficace, les phénomènes d’interaction modale, associés à l’obtentionde modes secondaires, spécifiques aux sandwichs. / This Ph.D. thesis generally aims to establish accurate and efficient analytical and numerical toolsdevoted to the analysis of buckling and post-buckling phenomena likely to appear in sandwichstructures under various loading cases. The achieved analytical developments give rise to numerousaccurate closed-form expressions for the (global/local) buckling modes observed in practice and theassociated critical loadings. A 1D "sandwich beam" enriched finite element model is then developedbased on the previous analytical solutions with a particular focus on the core kinematics. Theresulting numerical program includes robust arc-length/path-following as well as branch-switchingtechniques, which allow one to deal efficiently with the possible strong geometric and materialnon-linearities encountered during the incremental calculations and handle the possible bifurcationpoints in a systematic way without introducing any imperfection. Such a numerical tool enablesthe buckling and post-buckling analysis (until advanced post-critical states) of elastic or plasticsandwich beam-columns and highlights, in an efficient way, the modal interaction phenomenaspecific to sandwich materials and associated to secondary modes.

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It is my purpose to give an exposition of Chapter 20 verse 21-23 of the fourth Gospel in the course of this study, but before turning to these verses it will be necessary to consider the Johannine Literature1 as a whole, with the endeavour of discovering its scope, its central theme and its relation to John 20:21-23. My aim is to open up the Scriptures in such a way that the reader will be able to enter into the meaning of what God has recorded for our learning in this part of His Holy Word, and to edify those who are members of the community of faith, 2 so that this community fully grasp the importance of Christ’s commissioning the apostles and enduing the apostles. / Prof. J.A. du Rand

Τα επίπεδα φωσφόρου αλλάζουν με την ηλικία. Ο αυξητικός παράγοντας των ινοβλαστών 23 (FGF23) είναι μία φωσφατουρική ορμόνη που παίζει σημαντικό ρόλο στην ομοιόσταση φωσφόρου. Η πρωτεΐνη Klotho είναι ο συμπαράγοντας του FGF23 που μεσολαβεί τη σύνδεση του FGF23 στον υποδοχέα του. Στη βιβλιογραφία για τα υγιή παιδιά υπάρχουν λίγα δεδομένα για τον FGF23 και ακόμη λιγότερα για το Klotho. Σκοπός μελέτης: Nα διερευνήσουμε την ύπαρξη πιθανής συσχέτισης μεταξύ των κυκλοφορούντων επιπέδων FGF23 και Klotho με την ηλικία και το ρυθμό μέγιστης σωληναριακής επαναρρόφησης φωσφόρου (TmP/GFR) και να μελετήσουμε τις παραμέτρους που τυχόν επηρεάζουν τα επίπεδα FGF23 και Klotho. Μέθοδοι: Σε 159 υγιή παιδιά (82 αγόρια) με μέση ± SD ηλικία 8.78 ± 3.47 έτη μετρήθηκε ο FGF23 (τόσο ο iFGF23 όσο και ο cFGF23) και το κυκλοφορούν Klotho (sKlotho) με τεχνικές ELISA. Υπολογίσαμε επίσης τα επίπεδα του TmP/GFR. Αποτελέσματα: Η μέση τιμή ± SD του cFGF23 ήταν 51.14 ± 12.79 RU/ml ενώ η διάμεσος (εύρος) του iFGF23 και του Klotho ήταν 35 (8.8, 120) pg/ml and 1945 (372, 5866) pg/ml αντιστοίχως. Ούτε ο FGF23 αλλά ούτε και το Klotho δε σχετίζονταν με την ηλικία. Τα παιδιά που είχαν μπει στην εφηβεία είχαν υψηλότερα επίπεδα Klotho (p < 0.05). Τα κορίτσια είχαν υψηλότερα επίπεδα cFGF23 (p < 0.05) και Klotho (p < 0.001). Τα επίπεδα του κυκλοφορούντος φωσφόρου και TmP/GFR ήταν θετικώς συσχετιζόμενα με τον cFGF23 (p < 0.01 και p < 0.001), iFGF23 (p < 0.05 και p < 0.001) και Klotho (p < 0.05 και p < 0.01). Το Klotho ήταν θετικώς συσχετιζόμενο με τον IGF-I (p < 0.0001) και 1,25 (OH)2 βιταμίνη D (p < 0.05). Συμπεράσματα: Στην παρούσα μελέτη παρουσιάζουμε δεδομένα για τα επίπεδα cFGF23, iFGF23, και Klotho που μετρήθηκαν ταυτόχρονα σε υγιή παιδιά. Η θετική συσχέτιση μεταξύ κυκλοφορούντος φωσφόρου και TmP/GFR με τον FGF23 και το Klotho υποδηλώνει ότι έχουν έναν αντισταθμιστικό ρόλο στην ομοιόσταση φωσφόρου. Η ισχυρή συσχέτιση μεταξύ Klotho και IGF-I μπορεί να σημαίνει ότι το Klotho έχει κάποιο ρόλο στην κατά μήκος ανάπτυξη κατά την παιδική ηλικία μέσω ρύθμισης της ομοιόστασης του φωσφόρου αλλά περισσότερες μελέτες χρειάζονται για να διευκρινιστεί αυτό περαιτέρω. / Phosphate serum levels in children vary with age. Fibroblast Growth Factor 23 (FGF23) is a phosphaturic hormone that plays an important role in phosphate homeostasis. Klotho is the essential co-player of FGF23 that mediates the binding of FGF23 to its receptor. Data for fibroblast growth factor 23 (FGF23) and particularly for Klotho in healthy children are limited. Objective and hypotheses: We aimed to investigate the relationship between FGF23 and Klotho serum levels with age and TmP/GFR and to evaluate parameters that might affect FGF23 and Klotho. Methods: In 159 healthy children (82 boys) with a mean ± SD age of 8.78 ± 3.47 years we measured FGF23 (intact FGF23/ iFGF23 and C-terminal FGF23/ cFGF23) and soluble Klotho (sKlotho) serum levels by ELISA. We also determined the TmP/GFR. Results: Mean ± SD value for cFGF23 was 51.14 ±12.79 RU/ml whereas median (range) values for iFGF23 and Klotho were 35 (8.8, 120) pg/ml and 1945 (372, 5866) pg/ml respectively. Neither FGF23 nor Klotho were significantly associated with age. Pubertal children had higher Klotho (p < 0.05). Girls had higher levels of cFGF23 (p < 0.05) and Klotho (p < 0.001). Serum phosphate and TmP/GFR were positively associated with cFGF23 (p < 0.01 and p < 0.001), iFGF23 (p < 0.05 and p < 0.001) and sKlotho (p < 0.05 and p < 0.01). Klotho was positively correlated with IGF-I (p < 0.0001) and 1,25 (OH)2 vitamin D (p < 0.05). Conclusions: We provide data on FGF23, and Klotho measured simultaneously in healthy children. The positive association of serum phosphate and TmP/GFR with FGF23 and Klotho suggests that they have a counterregulatory effect on phosphate homeostasis. The strong association of Klotho with IGF-I could indicate a role of Klotho in linear growth through regulation of phosphate homeostasis, but further studies are required.

Οι προσπάθειες παρέμβασης στη φθορά των ιστορικών μνημείων μέχρι σήμερα έχουν δύο κατευθύνσεις: την «επούλωση των τραυμάτων» και την επιβράδυνση ή πλήρη παρεμπόδιση περεταίρω φθοράς. Η παρούσα εργασία έχει ως στόχο τη μελέτη του μηχανισμού διάλυσης του μαρμάρου Carraras σε συνθετικό νερό βροχής (artificial rain water) και σε σταθερά θερμοκρασία και pH. Η επιλογή του μαρμάρου Carraras έγινε λόγω της σύστασής του (>98% ασβεστίτης) . Από τα αποτελέσματα των πειραματικών μετρήσεων θα ληφθούν συμπεράσματα για τον τρόπο διάλυσης του μαρμάρου και θα βοηθήσουν στην κατανόηση του μηχανισμού της διάλυσης. Οι εργασίες που πραγματοποιούνται για τον σκοπό αυτό είναι : Η μέτρηση του ρυθμού διάλυσης του μαρμάρου σε διαφορετικές συνθήκες ακορεστότητας. Ο προσδιορισμός του μηχανισμού διάλυσης από το διάγραμμα του ρυθμού διάλυσης R συναρτήσει της σχετικής ακορεστότητας σ. Η διερεύνηση της δυνατότητας επιβράδυνσης ή και πλήρους αναστολής της διάλυσης του μαρμάρου παρουσία υδατοδιαλυτών ενώσεων. / Corrotion of marbles from water

Inflammation plays an important role in responding to injury and combating infections. In this thesis, I examine how inflammation is regulated by cytokines responsible for driving initial immune responses to combat infections. Toll-Like receptor (TLR)-mediated activation of monocytes, macrophages and dendritic cells can lead to the co-expression of proinflammatory cytokines including IL-1β, IL-23, and IL-27. IL-23 and IL-27 belong to the IL-12 cytokine family yet have distinct functions; IL-23, along with IL-1β, regulates TH17 cell differentiation, while IL-27 supports TH1 proliferation and inhibits TH17 differentiation. Our lab has previously demonstrated that IL-27 can modulate inflammasome activation, the multi-protein regulatory complex that produces bioactive IL-1β; however, the mechanism behind this is poorly understood. Similarly, the effect of IL-27 on IL-23 expression has not been well described. Using the CD14+ THP-1 monocytic cell line as a model system, I investigated the role of IL-27 on LPS-mediated inflammasome activation and IL-23 expression. To induce inflammasome activation, CD14+ THP-1 cells were treated with LPS and/or IL-27, followed by treatment with ATP. I demonstrated that IL-27-enhanced inflammasome activation, which is associated with increased surface expression of LPS and ATP receptors: TLR4 and P2X7 respectively. Furthermore, costimulation resulted in increased secretion of ATP from CD14+ THP-1 cells. Inhibition of ATP signaling and inflammasome activation significantly decreased secreted IL-1β, suggesting that an ATP autocrine feedback loop is driving IL-1β secretion. Moreover, LPS and IL-27 costimulation increased IL-23 expression concurrent with that of IL-1β and ATP secretion. Furthermore I showed that IL-23 secretion is dependent on inflammasome activation and IL-1β, and ATP signaling following IL-27 and LPS priming. My data point to a novel mechanism of IL-27 enhanced LPS-induced IL-1β and IL-23 secretion from CD14+ THP-1 cells through an ATP autocrine feedback loop. / Thesis (Master, Microbiology & Immunology) -- Queen's University, 2014-06-26 15:18:20.124

Shujiro Urata. / Originally published in the Working paper series of the MIT International Motor Vehicle Program. / Includes bibliographical references (p. 26-27).

Die vorliegende Arbeit untersucht den Natriumgehalt verschiedener Kompartimente des Körpers mittels Magnetresonanztomographie (= MRT). Die Korrelation zwischen erhöhtem Salzkonsum und arterieller Hypertonie ist bereits umfangreich analysiert worden. Für das Verständnis der pathophysiologischen Zustände und deren Regulation, ist eine Quantifizierung von Natriumkonzentrationen in verschiedenen Gewebearten bedeutsam. Die exakte Messung von Natriumkonzentrationen im menschlichen Gewebe ist derzeit experimentell. Im Rahmen der hier vorgelegten Arbeit wurden die Natriumkonzentrationen von Haut und Skelettmuskel mittels 23Na Magnetresonanztomographie (= 23 Na MRT) im menschlichen Körper quantifiziert. Natriummessungen wurden bei Patienten mit primärem Hyperaldosteronismus (= PHA), bei Patienten mit essentieller Hypertonie (= EH), sowie einer gesunden Kontrollgruppe vorgenommen. Die Ergebnisse zeigten, dass Haut und Skelettmuskel Speicherorgane für Natrium im menschlichen Körper darstellen. Durch gezielte Therapie waren die Natriumkonzentrationen in beiden Speicherorganen modulierbar / The present work investigates the sodium content of different compartments of the body by means of magnetic resonance imaging (= MRI). The correlation between increased salt consumption and arterial hypertension has already been extensively analyzed. For the understanding of pathophysiological states and their regulation, quantification of sodium concentrations in different tissue types is significant. Accurate measurement of sodium concentrations in human tissues is currently experimental. In the work presented here, sodium concentrations of skin and skeletal muscle were quantified using 23Na - magnetic resonance imaging (= 23 Na-MRI) in the human body. Sodium measurements were made in patients with primary hyperaldosteronism (= PHA), in patients with essential hypertension (= EH), and in a healthy control group. The results showed that skin and skeletal muscle are storage organs for sodium in the human body. Sodium concentrations in both storage organs could be modulated by targeted therapy.

Neben dem Wasserstoffkern 1H können auch andere Kerne für die Magnetresonanztomographie (MRT) genutzt werden. Diese sogenannten X-Kerne können komplementäre Informationen zur klassischen 1H-MRT liefern und so das Anwendungsspektrum der MRT erweitern. Die Herausforderung bei der X-Kern-Bildgebung liegt zum großen Teil in dem intrinsisch niedrigen Signal-zu-Rauschen-Verhältnis (SNR), aber auch in den spezifischen Kerneigenschaften. Um X-Kern-Bildgebung optimal betreiben zu können, müssen daher Sende-/Empfangsspulen, Messsequenzen und -methoden auf den jeweiligen Kern angepasst werden. Im Fokus dieser Dissertation standen die beiden Kerne Natrium (23Na) und Fluor (19F), für die optimierte Hardware und Methoden entwickelt wurden. 23Na spielte in dieser Arbeit vor allem wegen seiner Funktion als Biomarker für Arthrose, einer degenerativen Gelenkserkrankung, eine Rolle. Hierbei ist insbesondere die quantitative Natriumbildgebung von Bedeutung, da sich mit ihr der Knorpelzustand auch im Zeitverlauf charakterisieren lässt. Für die quantitative Messung mittels MRT ist die Kenntnis des B1-Feldes der eingesetzten MR-Spule entscheidend, denn dieses kann die relative Signalintensität stark beeinflussen und so zu Fehlern in der Quantifizierung führen. Daher wurde eine Methode zur Bestimmung des B1-Feldes untersucht und entwickelt. Dies stellte aufgrund des niedrigen SNR und der kurzen sowie biexponentiellen T2-Relaxationszeit von 23Na eine Herausforderung dar. Mit einer retrospektiven Korrekturmethode konnte eine genaue und zugleich schnelle Korrekturmethode gefunden werden. Für die 1H- und 23Na-Bildgebung am menschlichen Knieknorpel wurden zwei praxistaugliche, doppelresonante Quadratur-Birdcage-Resonatoren entwickelt, gebaut und charakterisiert. Der Vergleich der beiden Spulen bezüglich Sensitivität und Feldhomogenität zeigte, dass der Vier-Ring-Birdcage dem Alternating-Rungs-Birdcage für den vorliegenden Anwendungsfall überlegen ist. Die in vivo erzielte Auflösung und das SNR der 23Na-Bilder waren bei beiden Spulen für die Quantifizierung der Natriumkonzentration im Knieknorpel ausreichend. Hochauflösende anatomische 1H-Bilder konnten ohne Mittelungen aufgenommen werden. In einer umfangreichen Multiparameter-MR-Tierstudie an Ziegen wurde der Verlauf einer chirurgisch induzierten Arthrose mittels 23Na- und 1H-Bildgebungsmethoden untersucht. Hierbei kamen dGEMRIC, T1ρ-Messung und quantitative Natrium-MRT zum Einsatz. Trotz des im Vergleich zum Menschen dünneren Ziegenknorpels, der niedrigen Feldstärke von 1,5 T und den auftretenden Ödemen konnten erstmals diese MR-Parameter über den Studienverlauf hinweg an den gleichen Versuchstieren und zu den gleichen Zeitpunkten ermittelt werden. Die Ergebnisse wurden verglichen und die ermittelten Korrelationen entsprechen den zugrundeliegenden biochemischen Mechanismen. Die im Rahmen dieser Studie entwickelten Methoden, Bildgebungsprotokolle und Auswertungen lassen sich auf zukünftige Humanstudien übertragen. Die mit klinischen Bildgebungssequenzen nicht zugängliche kurze Komponente der biexponentiellen T2*-Relaxationszeit von 23Na konnte mittels einer radialen Ultra-Short-Echo-Time-Sequenz bestimmt werden. Hierzu wurde eine Multi-Echo-Sequenz mit einem quasizufälligen Abtastschema kombiniert. Hierdurch gelang es, die kurze und lange T2*-Komponente des patellaren Knorpels in vivo zu bestimmen. 19F wird in der MRT wegen seiner hohen relativen Sensitivität und seines minimalen, körpereigenen Hintergrundsignals als Marker eingesetzt. Zur Detektion der niedrigen in-vivo-Konzentrationen der Markersubstanzen werden hochsensitive Messspulen benötigt. Für die 19F-Bildgebung an Mäusen wurde eine Birdcage-Volumenspule entwickelt, die sowohl für 19F als auch 1H in Quadratur betrieben werden kann, ohne Kompromisse in Sensitivität oder Feldhomogenität gegenüber einer monoresonanten Spule eingehen zu müssen. Dies gelang durch eine verschiebbare Hochfrequenzabschirmung, mit der die Resonanzfrequenz des Birdcage verändert werden kann. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass die Feldverteilungen bei 1H und 19F im Rahmen der Messgenauigkeit identisch sind und so der 1H-Kanal für die Pulskalibrierung und die Erstellung von B1-Karten für die 19F-Bildgebung genutzt werden kann. Hierdurch kann die Messzeit deutlich reduziert werden. Ein grundsätzliches Problemfeld stellt die Korrelation unterschiedlicher Bildgebungsmodalitäten dar. In der MRT betrifft das häufig die Korrelation von in-/ex-vivo-MR-Daten und den dazugehörigen Lichtbildaufnahmen an histologischen Schnitten. In dieser Arbeit wurde erstmals erfolgreich eine 1H- und 19F-MR-Messung an einem histologischen Schnitt vorgenommen. Durch die Verwendung einer optimierten 1H/19F-Oberflächenspule konnte die 19F-Signalverteilung in einer dünnen Tumorscheibe in akzeptabler Messzeit aufgenommen werden. Da der gleiche Schnitt sowohl mit Fluoreszenzmikroskopie als auch mit MRT gemessen wurde, konnten Histologie und MR-Ergebnisse exakt korreliert werden. Zusammenfassend konnten in dieser Arbeit durch Hardware- und Methodenentwicklung zahlreiche neue Aspekte der 19F- und 23Na-MRT beleuchtet werden und so zukünftige Anwendungsfelder erschlossen werden. / In addition to the hydrogen nucleus 1H, other nuclei can also be used for magnetic resonance imaging (MRI). These so-called X-nuclei can provide complementary information on classical 1H MRI and thus expand the range of applications of MRI. The challenge in X-nucleus imaging is largely due to the intrinsically low signal-to-noise ratio (SNR), but also to the specific properties of the nucleus. In order to optimally perform X-nuclei imaging, transmit/receive coils, imaging sequences and methods must be adapted to the respective nucleus. The two nuclei sodium (23Na) and fluorine (19F) were in the focus of this dissertation and thus optimized hardware and methods were developed for these nuclei. 23Na played a major role in this work, mainly because of its function as a biomarker of osteoarthritis, a degenerative joint disease. In particular, the quantitative sodium imaging is of importance, as it can characterize the cartilage state over time. For quantitative measurements by MRI, the knowledge of the B1 field of the MR coil used is crucial, because this can strongly influence the signal intensity and thus lead to errors in the quantification. Therefore, a method for the determination of the B1 field was developed. This presented a challenge due to the low SNR and the short and biexponential T2 relaxation time of 23Na. Using a retrospective correction method, a precise and at the same time rapid correction method could be found. Two practicable double resonant quadrature birdcage resonators have been developed, constructed and characterized for 1H/23Na imaging on human knee cartilage. The comparison of the two coils in terms of sensitivity and field homogeneity showed that the four-ring birdcage is superior to the alternating-rungs birdcage for the present application. The in vivo resolution and SNR of the 23Na images were sufficient for both coils to quantify the sodium concentration in the knee cartilage. High-resolution 1H anatomical images could be acquired without averaging. In a large multiparameter MRI animal study on goats, the progression of surgically induced osteoarthritis was studied using 23Na and 1H imaging techniques. DGEMRIC, T1ρ and quantitative sodium MRI were used. Despite thinner goat cartilage compared to humans, low field strength of 1.5 T and the occurring edema, it was possible for the first time to determine these MR parameters over the course of the study on the same experimental animals and at the same time points. The correlations of the MR parameters correspond to the underlying biochemical mechanisms. The methods, imaging protocols and evaluations developed in this study can be applied to future human studies. The short component of the biexponential T2* relaxation time of 23Na, which is not accessible with clinical imaging sequences, could be determined by means of a radial ultra-short echo time sequence. For this purpose, a multi-echo sequence was combined with a quasi-random sampling scheme. This enabled the determination of the short and long T2* component of patellar cartilage in vivo. 19F is used as a marker in MRI because of its high relative sensitivity and minimal body’s own background signal. To detect the low in vivo concentrations of the marker substances, highly sensitive measuring coils are required. For 19F imaging of mice, a birdcage volume coil was developed that can be operated in quadrature for both 19F and 1H without compromising sensitivity or field homogeneity compared to monoresonant coils. This is due to a slidable RF shield, which is used to change the resonance frequency of the birdcage. It has also been shown that field distributions at 1H and 19F are identical allowing the 1H channel to be used for pulse calibration and B1 mapping for 19F imaging. This can significantly reduce the acquisition time. A fundamental challenge is the correlation of different imaging modalities. In MRI, this often affects the correlation of in and ex vivo MR data and the associated images of histological sections. In this work, 1H and 19F MR measurements of a histological section were successfully performed for the first time. By using an optimized 1H/19F surface coil, the 19F signal distribution in a thin tumor slice was acquired within an acceptable acquisition time. Since the same section was measured by fluorescence microscopy as well as by MRI, histology and MR results could be correlated exactly. In summary, hardware and method development in this work has highlighted numerous new aspects of 19F and 23Na MRI, opening up future fields of application.