Kvikksølvmetabolisme av bakterier hos mennesker

Det overordnede målet med denne studien er å undersøke rollen til tarmmikrober i å formidle hvordan mennesker metaboliserer og skiller ut det miljømessige nevrotoksiske stoffet metylkvikksølv (MeHg). Eksponering for MeHg gjennom konsum av fisk fortsetter å utgjøre en helserisiko for mange populasjoner globalt. Det er fortsatt stor usikkerhet knyttet til å gi råd til publikum om kvikksølvrisiko forbundet med fiskekonsum. Mye usikkerhet stammer fra det faktum at MeHg-metabolismen og eliminasjonshastigheten er kjent for å variere mye fra individ til individ. Dette oversetter til muligheten for at to individer som spiser samme mengde fisk med samme frekvens, uvitende kan oppleve så mye som 4 ganger forskjell i akkumulering av MeHg i kroppen. Det er derfor behov for større forståelse av mekanismene for MeHg metabolisme og eliminering, samt for utvikling av verktøy for å vurdere disse egenskapene hos mennesker. Vårt vitenskapelige premiss er at symbiotiske mikrober i menneskets tarm er nødvendige for effektiv biotransformasjon (demetylering) og utskillelse av giftig MeHg. I denne prospektive intervensjonsstudien vil vi undersøke variasjonen i hastigheten som MeHg utskilles med, både mellom mennesker og innenfor forsøkspersoner over tid, og relatere det til MeHg-demetyleringsaktiviteten som finnes i deres respektive tarmmikrober. Videre, gjennom intervensjon med et prebiotisk kosttilskudd, vil vi indusere en endring i tarmmikrobielle sammensetning hos samme individ og vurdere om langsommere eller raskere MeHg-metabolisme oppstår. Med disse tilnærmingene vil vi få tarmmikrobiomprøver som korrelerer med raskere eller langsommere MeHg-elimineringskinetikk. Vi tar sikte på å identifisere spesifikke slekter og arter av bakterier i menneskets tarm som er ansvarlig for MeHg-metabolismen. Vi vil gjøre dette ved å mate frivillige fiskemåltider med dokumenterte spornivåer av MeHg som er under ethvert skadelig eksponeringsnivå. Vi vil deretter måle kinetiske hastigheter for MeHg-eliminering via massespektrometrianalyse av hårstrå. Vi vil også prøve avføring fra forsøkspersonene som en kilde til tarmmikrobiotaen og som et medium for å analysere omfanget av MeHg-metabolisme (demetylering) som er parallell med elimineringen. Studieteammedlemmer ved Montana State University vil direkte undersøke evnen til den menneskelige tarmmikrobiotaen til å indusere MeHg-metaboliserende aktivitet i bakteriefrie mus med hastigheter som tilsvarer det man ser hos det menneskelige individet det ble avledet fra. Parallelt vil vi bruke metagenomiske sekvensinformerte strategier for å bringe isolerte stammer av de menneskelige tarmbakteriene til kultur og deretter undersøke deres MeHg-demetylerende aktivitet. Vi forventer at resultatene våre vil føre til en klarere forståelse av det mikrobielle grunnlaget for menneskelig MeHg-metabolisme.