Исследование, проведенное в Университете штата Монтана, показывает, что микробы в кишечнике человека играют важную роль в защите от токсичности мышьяка, проблемы, от которой страдают около 200 миллионов человек, подвергающихся воздействию мышьяка через загрязненную питьевую воду.
В течение последних пяти лет докторант МГУ Майкл Кориелл работал со своим советником Сетом Уолком и членом комитета Тимоти Макдермоттом над исследованием того, как кишечный микробиом человека влияет на мышьяк после того, как он был проглочен. Теперь Кориелл является ведущим автором статьи, опубликованной в декабре.21 в журнале Nature Communications, в котором подробно излагаются его открытия о том, как микробиом кишечника необходим для полной защиты от острой токсичности мышьяка.
С учетом того, что мышьяк возглавляет список самых токсичных химических веществ Федерального агентства по регистрации токсичных веществ и заболеваний за последние 20 лет, исследование особенно важно, поскольку даже хронически низкие уровни могут привести к раку или сердечно-сосудистым заболеваниям в более позднем возрасте.
Кориелл, докторант в области микробиологии и иммунологии и научный сотрудник Программы молекулярной биологии в Сельскохозяйственном и Литературном колледжах МГУ, выразил надежду, что его работа будет способствовать развитию пробиотиков и микробиомов. целенаправленные методы лечения, которые могут снизить риск отравления мышьяком.
«Одной из следующих серьезных задач для исследователей микробиома будет преобразование лабораторных результатов, подобных этому, в реальные решения», - сказал Кориелл, который в 2016 году выиграл премию Рут Л. Премия Киршштейна за индивидуальную докторскую национальную исследовательскую службу от Национальных институтов здравоохранения.
Прошлые исследования показали, что микробы в окружающей среде могут биохимически преобразовывать встречающийся в природе мышьяк в почве или горных породах - либо в менее токсичные, либо в более токсичные формы - тема, которую Макдермотт исследует на факультете земельных ресурсов и наук об окружающей среде МГУ в колледже. сельского хозяйства.
Исследователи не так много знают о том, что микробы в кишечнике человека делают с мышьяком до того, как он впитается в организм, сказал Уолк, доцент кафедры микробиологии и иммунологии МГУ и старший автор статьи..
Существует много факторов, влияющих на заболевание - окружающая среда человека, диета, генетика - но мы можем оценить некоторые из этих вещей только в исследованиях на людях, наблюдая за разными генотипами людей, которые придерживаются разных диет или пьют воду из разных источников., - сказал Уок.
Кориелл использовал лабораторных мышей для создания экспериментальных элементов управления, чтобы разобраться в влиянии переменных. Он обнаружил, что антибиотики нарушают микробиом кишечника, позволяя большему количеству мышьяка накапливаться в тканях, а не выводиться из организма.
Это было интересное открытие, потому что оно показало, что даже несмотря на некоторую микробную активность в кишечнике, мыши не так хорошо избавлялись от мышьяка и, вероятно, принимали больше его в свой организм и создавали больше в их тканях», - сказал Кориелл.
Мыши, выращенные без каких-либо микроорганизмов, были затронуты аналогичным образом, сказал Кориелл. Но когда были введены организмы из микробиома человека, они оказали защитное действие.
«Это был большой прогресс, - сказал Уок, - потому что мы смогли посмотреть на мышей, свободных от микробов, и собрать микробиомы, которые мы хотели исследовать, от разных людей. Мы обнаружили, что в зависимости от того, какой микробиом попали мыши, они были защищены в разной степени."
Эти результаты показывают, что микробиом одних людей может быть более защитным, чем другие, сказал Уолк, и могут ответить на вопрос, почему у некоторых людей, которые пьют из общего источника воды, зараженной мышьяком, болезнь развивается в более позднем возрасте, в то время как у других не надо.
«Эта идея действительно не была включена ни в одно эпидемиологическое исследование или модель», - сказал Уолк. «Люди продвигаются в этой области, но наши данные довольно определенно показывают, что и микробиом, и его состав имеют значение.
«Итак, чтобы предсказать вероятность развития болезни у определенных людей, нам нужно учитывать микробиом и то, насколько он защитный», - сказал он. «Эти результаты помогают нам установить эту основу».
Лучшее понимание того, как микробиом защищает от токсинов, таких как мышьяк, может принести пользу сообществам или деревням с загрязненными источниками воды с помощью пробиотических или других микробиомных терапий, тем более что не всегда практично или возможно заменить источник воды, сказал Уок..
«Исследования микробиомов переходят к терапии, ориентированной на микробиомы, для того, в чем, как мы знаем, он играет роль, а чистая еда и вода - большая тема здесь, в Монтане, и во всем мире», - сказал он.