In den letzten fünf Jahren, MSU-Doktorand Michael Coryell hat mit seinem Berater, Seth Spaziergang, und Ausschussmitglied, Timothy McDermott, zu erforschen, wie das menschliche Darmmikrobiom Arsen nach der Einnahme beeinflusst. Jetzt, Coryell ist der Hauptautor eines am 21. Dezember in der Zeitschrift veröffentlichten Artikels Naturkommunikation Darin werden seine Ergebnisse beschrieben, in denen das Darmmikrobiom für den vollständigen Schutz vor akuter Arsen-Toxizität unerlässlich ist.
Arsen steht an der Spitze der Liste der giftigsten Chemikalien der Bundesagentur für toxische Substanzen und Krankheiten der letzten 20 Jahre. Die Forschung ist besonders wichtig, weil selbst chronisch niedrige Werte im späteren Leben zu Krebs oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen können.
Coryell, Doktorand in Mikrobiologie und Immunologie und Fellow im Molecular Biosciences Program am College of Agriculture und am College of Letters and Science der MSU, Er hofft, dass seine Arbeit zur Entwicklung probiotischer und mikrobiom-fokussierter Therapien beitragen wird, die das Risiko einer Arsen-Toxizität mindern können.
„Eine der nächsten großen Herausforderungen für Mikrobiom-Forscher wird es sein, Laborergebnisse wie diese in reale Lösungen zu übersetzen. “ sagte Coryell, die 2016 den renommierten Ruth L. Kirschstein Individual Predoctoral National Research Service Award der National Institutes of Health gewann.
Frühere Studien haben gezeigt, dass Mikroben in der Umwelt natürlich vorkommendes Arsen in Böden oder Gesteinen biochemisch umwandeln können – entweder in weniger giftige oder giftigere Formen – ein Thema, das McDermott am Department of Land Resources and Environmental Sciences der MSU am College of Agriculture erforscht.
Worüber die Forscher nicht so viel wissen, ist, was Mikroben im menschlichen Darm mit Arsen machen, bevor es vom Körper aufgenommen wird. sagte Spaziergang, außerordentlicher Professor in der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie der MSU und leitender Autor des Artikels.
„Es gibt viele Faktoren, die Krankheiten beeinflussen – die Umgebung einer Person, Diät, Genetik – aber wir können einige dieser Dinge nur in Humanstudien bewerten, indem wir verschiedene Genotypen von Menschen beobachten, die unterschiedliche Ernährung haben oder Wasser aus verschiedenen Quellen trinken, “ sagte Spaziergang.
Coryell verwendete Labormäuse, um experimentelle Kontrollen zu erstellen, um die Einflüsse der Variablen auszusortieren. Er fand heraus, dass Antibiotika das Darmmikrobiom störten. damit sich mehr Arsen im Gewebe ansammeln kann, anstatt ausgeschieden zu werden.
„Das war ein interessantes Ergebnis, denn es zeigte, dass trotz einiger mikrobieller Aktivität im Darm, die Mäuse waren nicht so gut darin, das Arsen loszuwerden und nahmen wahrscheinlich mehr davon in ihr System auf und bauten mehr in ihren Geweben an, “ sagte Coryell.
Mäuse, die ohne Mikroorganismen aufgezogen wurden, waren ähnlich betroffen, sagte Coryell. Aber als Organismen aus dem menschlichen Mikrobiom eingeführt wurden, sie hatten eine schützende Wirkung.
„Das war ein großer Fortschritt, "Weg sagte, „weil wir uns die keimfreien Mäuse ansehen und die Mikrobiome, die wir von verschiedenen Personen untersuchen wollten, zurücklegen konnten. Wir haben festgestellt, dass je nachdem, welches Mikrobiom die Mäuse bekommen haben, sie waren in unterschiedlichem Maße geschützt."
Diese Ergebnisse legen nahe, dass das Mikrobiom einiger Menschen möglicherweise mehr Schutz bietet als andere. Spaziergang sagte, und könnte die Frage beantworten, warum manche Menschen, die aus einer gemeinsamen Wasserquelle trinken, die mit Arsen vergiftet ist, später im Leben Krankheiten entwickeln, während andere dies nicht tun.
„Diese Idee wurde wirklich in keine epidemiologische Studie oder ein Modell aufgenommen. ", sagte Walk. "Die Leute bewegen sich in dieses Feld, Unsere Daten zeigen jedoch ziemlich eindeutig, dass sowohl das Mikrobiom als auch seine Zusammensetzung wichtig sind.
"So, um vorherzusagen, wie wahrscheinlich es ist, dass bestimmte Personen eine Krankheit entwickeln, Wir müssen das Mikrobiom berücksichtigen und wissen, wie schützend es ist, " sagte er. "Diese Ergebnisse helfen uns, diese Grundlage zu schaffen."
Ein besseres Verständnis dafür, wie das Mikrobiom vor Giftstoffen wie Arsen schützt, könnte Gemeinden oder Dörfern mit kontaminierten Wasserquellen durch probiotische oder andere Mikrobiom-Therapien zugute kommen. zumal es nicht immer praktikabel oder möglich ist, eine Wasserquelle zu ersetzen, Spaziergang sagte.
"Die Mikrobiomforschung bewegt sich zu Mikrobiom-fokussierten Therapien für das, wovon wir wissen, dass sie eine Rolle spielt, und sauberes Essen und Wasser ist hier in Montana und auf der ganzen Welt ein großes Thema. " er sagte.
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