Nos últimos cinco anos, O candidato a doutorado da MSU, Michael Coryell, trabalhou com seu orientador, Seth Walk, e membro do comitê, Timothy McDermott, para pesquisar como o microbioma intestinal humano afeta o arsênico após sua ingestão. Agora, Coryell é o autor principal de um artigo publicado em 21 de dezembro na revista Nature Communications que detalha suas descobertas de como o microbioma intestinal é essencial para a proteção total contra a toxicidade aguda do arsênico.
Com o arsênico no topo da lista da Agência Federal de Substâncias Tóxicas e Registro de Doenças dos produtos químicos mais tóxicos nos últimos 20 anos, a pesquisa é particularmente importante porque mesmo níveis baixos crônicos podem levar ao câncer ou doenças cardiovasculares mais tarde na vida.
Coryell, candidato a doutorado em microbiologia e imunologia e bolsista do Programa de Biociências Moleculares na Faculdade de Agricultura e na Faculdade de Letras e Ciências da MSU, disse estar esperançoso de que seu trabalho contribua para o desenvolvimento de terapias focadas em probióticos e microbiomas que podem mitigar o risco de toxicidade por arsênio.
"Um dos próximos grandes desafios para os pesquisadores de microbioma será traduzir as descobertas de laboratório como esta em soluções do mundo real, "disse Coryell, que em 2016 ganhou o prestigioso prêmio Ruth L. Kirschstein Individual Predoctoral National Research Service do National Institutes of Health.
Estudos anteriores mostraram que os micróbios no meio ambiente podem transformar bioquimicamente o arsênio natural no solo ou nas rochas - em formas menos tóxicas ou mais tóxicas - um tópico das pesquisas de McDermott no Departamento de Recursos Terrestres e Ciências Ambientais da Faculdade de Agricultura da MSU.
O que os pesquisadores não sabem muito sobre é o que os micróbios do intestino humano fazem com o arsênico antes de ser absorvido pelo corpo, disse Walk, professor associado do Departamento de Microbiologia e Imunologia da MSU e autor sênior do artigo.
"Existem muitos fatores que influenciam as doenças - o ambiente de uma pessoa, dieta, genética - mas só podemos avaliar algumas dessas coisas em estudos humanos, observando diferentes genótipos de pessoas que têm dietas diferentes ou bebem água de fontes diferentes, "Walk disse.
Coryell usou ratos de laboratório para criar controles experimentais para classificar as influências das variáveis. Ele descobriu que os antibióticos interromperam o microbioma intestinal, permitindo que mais arsênico se acumule nos tecidos, em vez de ser excretado.
"Essa foi uma descoberta interessante porque mostrou que, embora houvesse alguma atividade microbiana no intestino, os ratos não eram tão bons em se livrar do arsênico e provavelmente estavam absorvendo mais arsênico em seu sistema e acumulando mais em seus tecidos, "Coryell disse.
Camundongos criados sem nenhum microrganismo foram afetados de forma semelhante, Coryell disse. Mas quando os organismos do microbioma humano foram introduzidos, eles tinham um efeito protetor.
"Foi um grande avanço, "Walk disse, "porque fomos capazes de olhar para os ratos livres de germes e colocar de volta os microbiomas que queríamos examinar de diferentes pessoas. Descobrimos que, dependendo de qual microbioma os ratos obtiveram, eles foram protegidos em vários graus. "
Esses resultados sugerem que o microbioma de algumas pessoas pode ser mais protetor do que outros, Walk disse, e pode responder à pergunta de por que algumas pessoas que bebem de uma fonte de água compartilhada contaminada com arsênico desenvolvem doenças mais tarde na vida, enquanto outras não.
"Essa ideia realmente não foi incorporada a nenhum estudo ou modelo epidemiológico, "Walk disse." As pessoas estão se mudando para este campo, mas o que nossos dados mostram de forma bastante definitiva é que tanto o microbioma quanto sua composição são importantes.
"Então, a fim de prever a probabilidade de certos indivíduos desenvolverem doenças, precisamos levar em consideração o microbioma e o quão protetor ele é, "disse ele." Esses resultados nos ajudam a estabelecer essa base. "
Uma melhor compreensão de como o microbioma se protege contra toxinas como o arsênico poderia beneficiar comunidades ou vilarejos com fontes de água contaminada por meio de probióticos ou outras terapias com microbioma, especialmente porque nem sempre é prático ou possível substituir uma fonte de água, Walk disse.
"A pesquisa de microbioma está mudando para terapias focadas em microbioma, pois sabemos que isso desempenha um papel, e água e alimentos limpos são um grande tópico aqui em Montana e em todo o mundo, " ele disse.
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