Czynnik środowiskowy – lipiec 2024: Artykuły zaoczne miesiąca
Zaoczny
Przez Julie Leibach
Zwiększona aktywność pożarów może przyczynić się do pojawienia się większej liczby zakaźnych bakterii morskich
Narażenie na popiół z pożarów lasów, które mają miejsce tam, gdzie natura spotyka się z rozwojem, może zwiększyć wzrost bardziej zakaźnych bakterii morskich, donoszą finansowani przez NIEHS badacze. Ich odkrycia dostarczają wglądu w to, jak ekstremalne warunki pogodowe związane ze zmianą klimatu mogą przyczyniać się do rozprzestrzeniania się chorób.
Zmiany klimatyczne podsycają pożary lasów, które wdzierają się na tereny miejskie, wytwarzając popiół zawierający metale, które mogą ostatecznie przedostać się do ekosystemów wodnych. Istnieje jednak niewiele badań na temat tego, w jaki sposób popiół z pożarów lasów może wpływać na wzrost i toksyczność Vibrio vulnificus, bakterii odpowiedzialnej za większość zgonów związanych z owocami morza w USA
Naukowcy zebrali popiół ze spalonego obszaru roślinnego i spalonego budynku mieszkalnego. Następnie traktowano partie V. vulnificus rosnącym stężeniem popiołu roślinnego charakteryzującego się zawartością żelaza lub popiołu strukturalnego zawierającego chrom, miedź i arsen. W oddzielnym eksperymencie wystawili mikroorganizmy na działanie popiołu strukturalnego lub popiołu roślinnego na 24 godziny i przeanalizowali ekspresję lub aktywność genów.
W przypadku roślinności i popiołu strukturalnego wyższa zawartość metali odpowiadała wolniejszemu tempu wzrostu V. vulnificus, co sugeruje, że niektóre składy popiołu z pożarów lasów są toksyczne dla bakterii. Jednak wzrost V. vulnificus początkowo gwałtownie wzrósł po kilku godzinach narażenia na popiół roślinny o niskim poziomie żelaza, co wskazuje, że bakterie mogą się rozmnażać w odpowiednich warunkach. Ponadto oba rodzaje popiołu zwiększyły ekspresję genów związanych z opornością na antybiotyki i metale, przy czym bardziej widoczne efekty były związane z narażeniem na popiół strukturalny.
Odkrycia sugerują, że zdaniem autorów popiół z pożarów występujących w miejscach, gdzie dzikie tereny mieszają się z budynkami, może przyczyniać się do rozprzestrzeniania się bardziej zakaźnych szczepów V. vulnificus. Lepsze zrozumienie wpływu zmieszanego popiołu na adaptację bakterii mogłoby pomóc w stworzeniu modeli przewidywania potencjalnych ognisk V. vulnificus – dodali.
Cytat: Correa Velez KE, Alam M, Baalousha MA, Norman RS. 2024. Popioły z pożarów z styku terenów dzikich i miejskich zmieniają wzrost Vibrio vulnificus i ekspresję genów. Environ Sci Technol 58(19):8169-8181.
Interwencja zdrowotna wykazała zmniejszone narażenie na arsen wśród plemion
Narażenie na arsen z prywatnych studni spadło wśród społeczności Indian amerykańskich, które otrzymały bezpłatne filtry do kranów kuchennych i okresowe kontrole zdrowia za pośrednictwem rozmów telefonicznych i wizyt domowych, według finansowanych przez NIEHS badaczy. Uczestnicy zgłaszali również większe wykorzystanie filtrowanej wody do gotowania i picia oraz zwiększoną wiedzę na temat podatności na arsen w wodzie pitnej.
Badania wykazały powiązanie między chronicznym narażeniem na arsen a problemami zdrowotnymi, takimi jak choroby układu krążenia, cukrzyca i niektóre nowotwory wśród Indian amerykańskich, którzy często żyją w społecznościach wiejskich zależnych od prywatnych studni. Jednak niewiele badań skupiało się na opracowaniu i ocenie skutecznych interwencji mających na celu zmniejszenie tego narażenia wśród prywatnych użytkowników odwiertów.
Zespół zrekrutował uczestników z Northern Great Plains American Indian Nation, których prywatne studnie zawierały wysokie poziomy arsenu. Po otrzymaniu opinii społeczności na temat projektu i realizacji badania, naukowcy podzielili losowo 50 gospodarstw domowych na dwie grupy. Obie grupy otrzymały bezpłatną instalację filtra przy kranie kuchennym, a także trzy telefoniczne kontrole z mobilnego programu zdrowotnego. Jedna grupa otrzymała również trzy wizyty domowe od lokalnego promotora zdrowia.
Zespół zmierzył poziom arsenu w moczu uczestników przed instalacją filtra i podczas dwuletniego okresu obserwacji. Pod koniec badania poziom arsenu w moczu obniżył się o 47% w poszczególnych grupach, bez istotnej różnicy pomiędzy interwencjami. Zgłaszane przez samych respondentów wyłączne wykorzystanie filtrowanej wody do gotowania i picia wzrosło w tym czasie trzykrotnie.
Wyniki pokazują, że instalacja filtrów w punkcie użytkowania, w połączeniu z mobilnymi kontrolami stanu zdrowia, może zmniejszyć narażenie na arsen wśród społeczności Indian amerykańskich, według autorów. Biorąc pod uwagę, że interwencje w zakresie zdrowia publicznego obejmujące wizyty osobiste mogą być kosztowne i trudne do wdrożenia na obszarach wiejskich, wyniki mogą stanowić podstawę wykonalnych programów ograniczania arsenu wśród innych użytkowników prywatnych studni.
Cytat: George CM, Zacher T, Endres K, Richards F, Bear Robe L, Harvey D, Best LG, Red Cloud R, Black Bear A, Skinner L, Cuny C, Rule A, Schwab KJ, Gittelsohn J, Glabonjat RA, Schilling K, O’Leary M, Thomas ED, Umans J, Zhu J, Moulton LH, Navas-Acien A. 2024. Wpływ programu ograniczania arsenu na narażenie na arsen w społecznościach rdzennych Amerykanów: badanie kontrolowane z randomizacją klastrową programu Strong Heart Water Study prowadzonego przez społeczność. Environ Health Perspect 132(3):37007.
Nowe podejście oparte na komórkach identyfikuje wrażliwość genetyczną na ekspozycję na substancje toksyczne
Finansowani przez NIEHS badacze opracowali nowe podejście oparte na komórkach do badania, w jaki sposób zanieczyszczenia środowiskowe, takie jak arsen, oddziałują z naszymi genami, wpływając na zdrowie. Wyniki mogą pomóc zidentyfikować ścieżki molekularne leżące u podstaw wrażliwości genetycznej i odporności na toksyny środowiskowe.
Arsen jest szeroko rozpowszechnionym zanieczyszczeniem wód gruntowych, które może uszkodzić DNA i komórki poprzez proces zwany stresem oksydacyjnym. Jednak prawdopodobieństwo i ciężkość skutków zdrowotnych związanych z narażeniem zależą od składu genetycznego danej osoby. Ponieważ badanie podatności genetycznej u ludzi jest trudne, badania z wykorzystaniem genetycznie zróżnicowanych komórek gryzoni mogą rzucić światło na interakcje gen-środowisko.
Naukowcy wykorzystali minimalnie inwazyjną metodę do pobrania komórek myszy reprezentujących 226 genetycznie odrębnych linii. Następnie wystawili komórki na działanie metabolicznego produktu ubocznego arsenu w ośmiu rosnących stężeniach przez 24 godziny. Po ekspozycji zespół zabarwił komórki barwnikami fluorescencyjnymi, aby móc łatwo śledzić zmiany morfologiczne, które świadczyły o wrażliwości na ekspozycję. Korzystając z techniki mapowania genetycznego, powiązali zmienność genetyczną linii komórkowych ze zmianami w reakcjach morfologicznych na arsen.
Równolegle zespół ocenił ekspresję genów w komórkach i zbadał wcześniej opublikowane wyniki, aby zidentyfikować zmienność genów i ścieżek molekularnych, które regulują wrażliwość na arsen. Te zmienność były związane z transportem arsenu, stresem oksydacyjnym i uszkodzeniem DNA. Chociaż niektóre ze zidentyfikowanych genów miały znane powiązania z narażeniem na arsen, inne geny — takie jak Xrcc2, zaangażowany w naprawę uszkodzeń DNA — były nowymi powiązaniami.
Zdaniem autorów odkrycie zapewnia nowatorskie podejście do badania interakcji między narażeniem środowiskowym a genami w obrębie genetycznie zróżnicowanej populacji. Dodali, że technika ta może zminimalizować zależność od testów na zwierzętach w ocenie ryzyka chemicznego.
Cytat: O’Connor C, Keele GR, Martin W, Stodola T, Gatti D, Hoffman BR, Korstanje R, Churchill GA, Reinholdt LG. 2024. Odkrywanie genetyki toksyczności arsenu na podstawie morfologii komórkowej QTL. PLoS Genet 20(4):e1011248.
Odkryto mechanizmy zapobiegające nowotworom dzięki kwasom tłuszczowym omega-3
Naukowcy finansowani przez NIEHS zidentyfikowali mechanizmy, dzięki którym kwasy tłuszczowe omega-3 (omega-3) mogą chronić myszy przed rakiem płuc spowodowanym ekspozycją na wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA). Odkrycia mogą pomóc w tworzeniu strategii zapobiegania rakowi płuc.
Szeroko zakrojone badania wykazały, że rak płuc wynika z narażenia na rakotwórcze substancje chemiczne znajdujące się w środowisku, w tym WWA znajdujące się w zanieczyszczeniu powietrza i dymie papierosowym. Badania sugerują, że kwasy omega-3 mają działanie przeciwnowotworowe, częściowo poprzez hamowanie niektórych białek zwanych enzymami cytochromu P450 (CYP). Białka te mogą przekształcać WWA w szkodliwe pochodne, które mogą uszkadzać DNA, potencjalnie powodując mutacje genetyczne lub zmiany powodujące raka. Jednakże mechanizmy ochrony omega-3 nie są dobrze poznane.
Opierając się na wcześniejszych pracach, naukowcy zbadali, w jaki sposób kwasy omega-3 mogą zapobiegać nowotworom u myszy narażonych na WWA. Najpierw karmili dietą z kwasami omega-3 zwykłe myszy i grupy myszy, którym brakowało jednego z trzech genów CYP, a następnie wystawiali je na WWA. Następnie zespół wykorzystał zwykłe myszy, aby zbadać, w jaki sposób kwasy omega-3 mogą zatrzymać uszkodzenia DNA. Na koniec zbadali, czy kwasy omega-3 oddziałują z innymi genami związanymi z rakiem.
Po narażeniu na PAH, poziom uszkodzeń DNA spadł u wszystkich myszy karmionych kwasami omega-3, w tym u myszy pozbawionych genu cytochromu Cyp1b1. U myszy z nienaruszonymi genami CYP analiza molekularna wykazała, że kwasy omega-3 hamowały ekspresję CYP1B1, która według autorów odgrywa kluczową rolę w przekształcaniu PAH w pochodne uszkadzające DNA. Dodatkowe eksperymenty wykazały, że kwasy omega-3 zwiększały ekspresję genu hamującego rozwój guza, zwanego RUNX3.
Podsumowując, wyniki sugerują, że kwasy omega-3 hamują uszkodzenia DNA poprzez szlak CYP, a także sprzyjają supresji nowotworu. Zdaniem autorów przyszłe badania powinny zbadać możliwość włączenia dodatkowych kwasów omega-3 do działań mających na celu zapobieganie nowotworom.
Cytat: Xia G, Zhou G, Jiang W, Chu C, Wang L, Moorthy B. 2024. Tłumienie karcynogenezy i nowotworzenia wywołanej wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (PAH) przez kwasy tłuszczowe omega-3 u myszy in vivo. Int J Mol Sci 25(7):3781.
