Kviksølvmetabolisme af bakterier hos mennesker

Det overordnede formål med denne undersøgelse er at undersøge tarmmikrobernes rolle i at mediere, hvordan mennesker metaboliserer og udskiller det miljømæssige neurotoksiske stof methylkviksølv (MeHg). Eksponering for MeHg gennem forbrug af fisk udgør fortsat en sundhedsrisiko for mange befolkninger globalt. Der er fortsat stor usikkerhed med hensyn til at rådgive offentligheden om kviksølvrisici forbundet med fiskeforbrug. En stor del af usikkerhed stammer fra det faktum, at MeHg-metabolismen og eliminationshastigheden er kendt for at variere meget fra individ til individ. Dette udmønter sig i muligheden for, at to individer, der indtager den samme mængde fisk med samme hyppighed, ubevidst kan opleve så meget som 4 gange forskel i akkumulering af MeHg i deres kroppe. Der er således behov for større forståelse for mekanismerne for MeHg-metabolisme og -eliminering, samt for udvikling af værktøjer til at vurdere disse karakteristika hos mennesker. Vores videnskabelige præmis er, at symbiotiske mikrober i den menneskelige tarm er nødvendige for effektiv biotransformation (demethylering) og udskillelse af giftig MeHg. I dette prospektive interventionsstudie vil vi undersøge variationen i hastigheden, hvormed MeHg udskilles, både mellem mennesker og inden for forsøgspersoner over tid, og relatere det til MeHg-demethyleringsaktiviteten, der er huset i deres respektive tarmmikrober. Ydermere vil vi gennem intervention med et præbiotisk kosttilskud inducere en ændring i tarmens mikrobielle sammensætning inden for det samme individ og vurdere, om der opstår langsommere eller hurtigere MeHg-metabolisme. Med disse tilgange vil vi opnå tarmmikrobiomprøver, der korrelerer med hurtigere eller langsommere MeHg-elimineringskinetik. Vi sigter derefter på at identificere specifikke slægter og arter af bakterier i den menneskelige tarm, der er ansvarlige for MeHg-metabolisme. Vi vil gøre dette ved at fodre frivillige fiskemel med dokumenterede sporniveauer af MeHg, der er under ethvert skadeligt eksponeringsniveau. Vi vil efterfølgende måle kinetiske hastigheder af MeHg-eliminering via massespektrometrianalyse af hårstrå. Vi vil også prøve afføring fra forsøgspersonerne som en kilde til tarmmikrobiotaen og som et medium til at analysere omfanget af MeHg-metabolisme (demethylering), der er parallelt med dets eliminering. Undersøgelsesteammedlemmer ved Montana State University vil direkte undersøge evnen af ​​den menneskelige tarmmikrobiota til at inducere MeHg-metaboliserende aktivitet i bakteriefrie mus med hastigheder, der svarer til det, der ses hos det menneskelige individ, det var afledt af. Parallelt hermed vil vi bruge metagenomiske sekvens-informerede strategier til at bringe isolerede stammer af de humane tarmbakterier til kultur og efterfølgende undersøge deres MeHg-demethylerende aktivitet. Vi forventer, at vores resultater vil føre til en klarere forståelse af det mikrobielle grundlag for menneskelig MeHg-metabolisme.