Kwikmetabolisme door bacteriën bij mensen

Het algemene doel van deze studie is om de rol van darmmicroben te onderzoeken bij het mediëren van hoe mensen de neurotoxische stof methylkwik (MeHg) metaboliseren en uitscheiden. Blootstelling aan MeHg door consumptie van vis blijft wereldwijd een gezondheidsrisico vormen voor veel bevolkingsgroepen. Er blijft grote onzekerheid bestaan ​​bij het adviseren van het publiek over kwikrisico's in verband met visconsumptie. Veel onzekerheid komt voort uit het feit dat bekend is dat het MeHg-metabolisme en de eliminatiesnelheid sterk variëren van persoon tot persoon. Dit vertaalt zich in de mogelijkheid dat twee personen die dezelfde hoeveelheid vis consumeren met dezelfde frequentie, onbewust een viervoudig verschil kunnen ervaren in de accumulatie van MeHg in hun lichaam. Er is dus behoefte aan een beter begrip van de mechanismen van het metabolisme en de eliminatie van MeHg, evenals aan de ontwikkeling van hulpmiddelen om deze kenmerken bij mensen te beoordelen. Ons wetenschappelijk uitgangspunt is dat symbiotische microben in de menselijke darm nodig zijn voor de efficiënte biotransformatie (demethylering) en uitscheiding van toxische MeHg. In deze prospectieve interventiestudie zullen we de variatie onderzoeken in de snelheid waarmee MeHg wordt uitgescheiden, zowel tussen menselijke proefpersonen als binnen proefpersonen in de loop van de tijd, en deze in verband brengen met de MeHg-demethyleringsactiviteit die aanwezig is in hun respectieve darmmicroben. Bovendien zullen we, door tussenkomst met een prebiotisch voedingssupplement, een verandering in de microbiële samenstelling van de darm binnen hetzelfde individu teweegbrengen en evalueren of er een trager of sneller MeHg-metabolisme ontstaat. Met deze benaderingen zullen we darmmicrobioommonsters verkrijgen die correleren met snellere of langzamere MeHg-eliminatiekinetiek. Vervolgens streven we ernaar om specifieke geslachten en soorten bacteriën in de menselijke darm te identificeren die verantwoordelijk zijn voor het MeHg-metabolisme. We zullen dit doen door vrijwilligers vismaaltijden te geven met gedocumenteerde sporen van MeHg die onder elk schadelijk blootstellingsniveau liggen. We zullen vervolgens de kinetische snelheden van MeHg-eliminatie meten via massaspectrometrische analyse van haarlokken. We zullen ook uitwerpselen van de proefpersonen nemen als bron van de darmmicrobiota en als medium om de mate van MeHg-metabolisme (demethylering) te analyseren die parallel loopt aan de eliminatie ervan. Leden van het studieteam van de Montana State University zullen rechtstreeks het vermogen van de menselijke darmmicrobiota onderzoeken om MeHg-metaboliserende activiteit in kiemvrije muizen te induceren met snelheden die overeenkomen met die van de menselijke proefpersoon waarvan het is afgeleid. Tegelijkertijd zullen we metagenomische sequentie-geïnformeerde strategieën gebruiken om geïsoleerde stammen van de menselijke darmbacteriën in cultuur te brengen en vervolgens hun MeHg-demethylerende activiteit te ondervragen. We verwachten dat onze resultaten zullen leiden tot een beter begrip van de microbiële basis van het menselijk MeHg-metabolisme.