Quecksilberstoffwechsel durch Bakterien beim Menschen

Das übergeordnete Ziel dieser Studie ist es, die Rolle von Darmmikroben bei der Vermittlung zu untersuchen, wie Menschen das umweltbedingte Neurotoxin Methylquecksilber (MeHg) metabolisieren und ausscheiden. Die Exposition gegenüber MeHg durch den Verzehr von Fisch stellt weiterhin ein Gesundheitsrisiko für viele Bevölkerungsgruppen weltweit dar. Es besteht nach wie vor erhebliche Unsicherheit bei der Beratung der Öffentlichkeit über Quecksilberrisiken im Zusammenhang mit dem Verzehr von Fisch. Ein großer Teil der Unsicherheit ergibt sich aus der Tatsache, dass der Metabolismus und die Eliminationsrate von MeHg bekanntermaßen von Person zu Person stark variieren. Dies führt zu der Möglichkeit, dass zwei Personen, die die gleiche Menge Fisch mit der gleichen Häufigkeit konsumieren, unwissentlich einen bis zu 4-fachen Unterschied in der Ansammlung von MeHg in ihrem Körper erfahren könnten. Daher besteht ein Bedarf an einem besseren Verständnis der Mechanismen des MeHg-Metabolismus und der MeHg-Eliminierung sowie an der Entwicklung von Instrumenten zur Beurteilung dieser Eigenschaften beim Menschen. Unsere wissenschaftliche Prämisse ist, dass symbiotische Mikroben im menschlichen Darm für die effiziente Biotransformation (Demethylierung) und Ausscheidung von toxischem MeHg erforderlich sind. In dieser prospektiven Interventionsstudie werden wir die Schwankungen in der Rate, mit der MeHg ausgeschieden wird, sowohl zwischen menschlichen Probanden als auch innerhalb der Probanden im Laufe der Zeit untersuchen und sie mit der MeHg-Demethylierungsaktivität in Beziehung setzen, die in ihren jeweiligen Darmmikroben enthalten ist. Darüber hinaus werden wir durch die Intervention mit einem präbiotischen Nahrungsergänzungsmittel eine Veränderung der Zusammensetzung der Darmmikroben bei derselben Person induzieren und bewerten, ob ein langsamerer oder schnellerer MeHg-Stoffwechsel erfolgt. Mit diesen Ansätzen erhalten wir Proben des Darmmikrobioms, die mit einer schnelleren oder langsameren Kinetik der MeHg-Eliminierung korrelieren. Unser Ziel ist es dann, spezifische Gattungen und Arten von Bakterien im menschlichen Darm zu identifizieren, die für den MeHg-Stoffwechsel verantwortlich sind. Wir werden dies tun, indem wir freiwillige Fischmahlzeiten mit dokumentierten Spuren von MeHg füttern, die unter jedem schädlichen Expositionsniveau liegen. Wir werden anschließend die kinetischen Raten der MeHg-Eliminierung durch massenspektrometrische Analyse von Haarsträhnen messen. Wir werden auch Kotproben von den Probanden als Quelle der Darmmikrobiota und als Medium zur Analyse des Ausmaßes des MeHg-Stoffwechsels (Demethylierung) nehmen, der mit seiner Eliminierung einhergeht. Die Mitglieder des Studienteams an der Montana State University werden direkt die Fähigkeit der menschlichen Darmmikrobiota untersuchen, eine MeHg-metabolisierende Aktivität in keimfreien Mäusen mit Raten zu induzieren, die denen entsprechen, die bei dem menschlichen Probanden beobachtet wurden, von dem es stammt. Parallel dazu werden wir metagenomische Sequenz-informierte Strategien verwenden, um isolierte Stämme der menschlichen Darmbakterien in Kultur zu bringen und anschließend ihre MeHg-demethylierende Aktivität abzufragen. Wir gehen davon aus, dass unsere Ergebnisse zu einem besseren Verständnis der mikrobiellen Grundlage des menschlichen MeHg-Stoffwechsels führen werden.