Arsenvergiftung
Untersuchungen an der Montana State University zeigen, dass Mikroben im menschlichen Darm eine wichtige Rolle beim Schutz vor einer Arsenvergiftung spielen, ein Problem, von dem schätzungsweise 200 Millionen Menschen betroffen sind, die Arsen durch verunreinigtes Trinkwasser ausgesetzt sind.
In den letzten fünf Jahren hat der MSU-Doktorand Michael Coryell mit seinem Berater Seth Walk und seinem Ausschussmitglied Timothy McDermott zusammengearbeitet, um zu untersuchen, wie das menschliche Darmmikrobiom Arsen nach der Einnahme beeinflusst.
Jetzt ist Coryell der leitende Autor einer Studie, die in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde und seine Erkenntnisse darüber beschreibt, wie das Darmmikrobiom für den vollständigen Schutz vor akuter Arsenvergiftung unerlässlich ist. (1)
Forschung zu Arsen besonders wichtig
Da Arsen in der Liste des Bundesamtes für das Register der giftigsten Chemikalien der letzten 20 Jahre an erster Stelle steht, ist die Forschung besonders wichtig, da selbst chronisch niedrige Werte später im Leben zu Krebs oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen können.
Coryell, ein Doktorand in Mikrobiologie und Immunologie und Mitarbeiter des Molecular Biosciences Program am MSU’s College of Agriculture und am College of Letters and Science, sagte, er sei zuversichtlich, dass seine Arbeit zur Entwicklung probiotischer und mikrobiomfokussierter Therapien beitragen werde, die das Risiko für Arsentoxizität verringern könnten.
“Eine der nächsten großen Herausforderungen für Mikrobiomforscher wird es sein, solche Laborergebnisse in die Praxis umzusetzen”, sagt Coryell.
Frühere Studien haben gezeigt, dass Mikroben in der Umwelt natürlich vorkommendes Arsen in Böden oder Gesteinen biochemisch umwandeln können – entweder in weniger giftige oder giftigere Formen – ein Thema, das McDermott im MSU Department of Land Resources and Environmental Sciences am College of Agriculture untersucht.
Was die Forscher nicht so genau wissen, ist, was Mikroben im menschlichen Darm mit Arsen machen, bevor es in den Körper aufgenommen wird, sagte Walk, Professor an der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie der MSU und Autor der Studie.
“Es gibt viele Faktoren, die die Krankheit beeinflussen – die Umgebung einer Person, Ernährung, Genetik – aber wir können nur einige dieser Dinge in Humanstudien bewerten, indem wir verschiedene Genotypen von Menschen beobachten, die unterschiedliche Ernährungsweisen haben oder Wasser aus verschiedenen Quellen trinken”, sagte Walk.
Coryell benutzte Labormäuse, um experimentelle Kontrollen zu erstellen, um die Einflüsse der Variablen zu bestimmen. Er fand heraus, dass Antibiotika das Darmmikrobiom störten, so dass sich mehr Arsen im Gewebe ansammeln konnte, anstatt ausgeschieden zu werden.
Ein interessanter Befund
“Das war ein interessanter Befund, denn es zeigte, dass, obwohl es eine gewisse mikrobielle Aktivität im Darm gab, die Mäuse nicht so gut darin waren, das Arsen loszuwerden, und wahrscheinlich mehr davon in ihr System aufnahmen und mehr in ihrem Gewebe aufbauten”, sagte Coryell.
Mäuse, die ohne Mikroorganismen aufgezogen wurden, waren ähnlich betroffen, sagte Coryell. Aber als Organismen aus dem menschlichen Mikrobiom eingeführt wurden, hatten sie eine schützende Wirkung.
“Das war ein großer Fortschritt”, sagte Walk, “denn wir konnten die keimfreien Mäuse betrachten und die Mikrobiome, die wir untersuchen wollten, von verschiedenen Menschen wieder einbringen.
Wir fanden heraus, dass je nachdem, welches Mikrobiom die Mäuse bekamen, sie unterschiedlich stark geschützt waren.”
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Mikrobiom einiger Menschen schützender sein kann als andere, sagte Walk, und kann die Frage beantworten, warum einige Menschen, die aus einer gemeinsamen Wasserquelle trinken, die mit Arsen belastet ist, später im Leben Krankheiten entwickeln, während andere es nicht tun.
“Diese Idee wurde wirklich nicht in eine epidemiologische Studie oder ein Modell aufgenommen”, sagte Walk.
“Die Menschen bewegen sich in dieses Gebiet, aber was unsere Daten ziemlich eindeutig zeigen, ist, dass sowohl das Mikrobiom als auch seine Zusammensetzung von Bedeutung sind.
“Um also vorherzusagen, wie wahrscheinlich es ist, dass bestimmte Individuen eine Krankheit entwickeln, müssen wir das Mikrobiom untersuchen und feststellen, wie protektiv es ist”, sagte er. “Diese Ergebnisse helfen uns, diese Grundlage zu schaffen.”
Ein besseres Verständnis, wie das Mikrobiom vor Giftstoffen wie Arsen schützt, könnte Gemeinden oder Dörfern mit kontaminierten Wasserquellen durch probiotische oder andere Mikrobiomtherapien zugute kommen, zumal es nicht immer praktisch oder möglich ist, eine Wasserquelle zu ersetzen, sagte Walk.
“Die Mikrobiomforschung geht zu mikrobiomfokussierten Therapien für das, wofür sie bekanntlich eine Rolle spielt, und saubere Lebensmittel und Wasser sind ein großes Thema auf der ganzen Welt”, sagte er.
