Kvicksilvermetabolism av bakterier hos människor

Det övergripande målet med denna studie är att undersöka tarmmikrobernas roll i att mediera hur människor metaboliserar och utsöndrar det miljömässiga neurotoxiska ämnet metylkvicksilver (MeHg). Exponering för MeHg genom konsumtion av fisk fortsätter att utgöra en hälsorisk för många befolkningar globalt. Det finns fortfarande stor osäkerhet när det gäller att ge allmänheten råd om kvicksilverrisker i samband med fiskkonsumtion. En stor del av osäkerheten härrör från det faktum att MeHg-metabolismen och eliminationshastigheten är känd för att variera kraftigt från individ till individ. Detta översätts till möjligheten att två individer som konsumerar samma mängd fisk med samma frekvens, omedvetet, kan uppleva så mycket som 4-faldig skillnad i ackumulering av MeHg i sina kroppar. Det finns således ett behov av större förståelse för mekanismerna för MeHg-metabolism och eliminering, samt för utveckling av verktyg för att bedöma dessa egenskaper hos människor. Vår vetenskapliga utgångspunkt är att symbiotiska mikrober i den mänskliga tarmen krävs för effektiv biotransformation (demetylering) och utsöndring av giftigt MeHg. I denna prospektiva interventionsstudie kommer vi att undersöka variationen i hastigheten med vilken MeHg utsöndras, både mellan människor och inom försökspersoner över tid, och relatera det till MeHg-demetyleringsaktiviteten som finns i deras respektive tarmmikrober. Dessutom, genom intervention med ett prebiotiskt kosttillskott, kommer vi att inducera en förändring i tarmmikrobiella sammansättning inom samma individ och utvärdera om långsammare eller snabbare MeHg-metabolism uppstår. Med dessa tillvägagångssätt kommer vi att erhålla tarmmikrobiomprover som korrelerar med snabbare eller långsammare MeHg-elimineringskinetik. Vi strävar sedan efter att identifiera specifika släkten och arter av bakterier i den mänskliga tarmen som är ansvariga för MeHg-metabolismen. Vi kommer att göra detta genom att mata frivilliga fiskmjöl med dokumenterade spårhalter av MeHg som ligger under alla skadliga exponeringsnivåer. Vi kommer därefter att mäta kinetiska hastigheter för MeHg-eliminering via masspektrometrianalys av hårstrån. Vi kommer också att prova avföring från försökspersonerna som en källa till tarmmikrobiotan och som ett medium för att analysera omfattningen av MeHg-metabolism (demetylering) som går parallellt med dess eliminering. Studieteammedlemmar vid Montana State University kommer direkt att undersöka förmågan hos den mänskliga tarmmikrobiotan att inducera MeHg-metaboliserande aktivitet i bakteriefria möss i hastigheter som överensstämmer med den som ses hos den mänskliga personen den härrörde från. Parallellt kommer vi att använda metagenomiska sekvensinformerade strategier för att föra isolerade stammar av de mänskliga tarmbakterierna till kultur och därefter förhöra deras MeHg-demetylerande aktivitet. Vi förväntar oss att våra resultat kommer att leda till en tydligare förståelse av den mikrobiella grunden för mänsklig MeHg-metabolism.