Três projetos biológicos em andamento visam entender como os metais ambientais interagem e afetam os corpos humanos quando ingeridos ou inalados, especialmente no sistema imunológico, nos pulmões e no intestino.
O objetivo desses projetos é mitigar os efeitos nocivos desses metais por meio da compreensão dos mecanismos celulares de toxicidade e buscar identificar estratégias intervencionistas eficazes.
Laurie G. Hudson, PhD
Debra MacKenzie, PhD
Esther Erdei, PhD
David Begay, PhD
Erica Dashner-Titus, PhD
Em parceria com as comunidades nativas americanas, o Exposição de Metais da UNM e Avaliação de Toxicidade em Terras Tribais no Sudoeste (UNM METALS) obteve evidências de exposições comunitárias e riscos à saúde associados a mais de 1100 minas de urânio abandonadas (AUM) em suas terras tribais. Os resultados do biomonitoramento confirmam que os membros da comunidade estão expostos a urânio e outros metais além das normas nacionais, levando a comunidade a preocupações sobre o potencial impacto na saúde.
Este projeto aborda as preocupações da comunidade nativa americana sobre os efeitos na saúde associados à exposição ao urânio e metais co-ocorrentes encontrados em locais de resíduos de mineração de urânio herdados. Nossos estudos investigarão as consequências biológicas da exposição a metais misturados em comunidades impactadas. Usaremos o biomonitoramento para avaliar as exposições atuais a metais e metalóides mistos. Com base em descobertas preliminares e trabalhos publicados, testaremos a hipótese de que a exposição a misturas únicas de metais ambientais associados a minas de urânio abandonadas promove estresse oxidativo e respostas inflamatórias, processos conhecidos por promover a desregulação imunológica e o desenvolvimento de inúmeras doenças crônicas. Estudos complementares em modelos experimentais são projetados para identificar mecanismos de toxicidade que podem ser direcionados para futuras intervenções baseadas na população.
Este projeto responde às preocupações da comunidade e espera-se que os resultados 1) forneçam informações sobre as consequências biológicas de metais tóxicos pouco estudados identificados em amostras ambientais e elevados em amostras biológicas da comunidade, 2) expandam o conhecimento mecanicista do impacto de metais específicos e misturas de metais bem como a base para interações de metais em células imunes humanas e 3) testar experimentalmente o potencial de intervenções baseadas em mecanismos para conferir proteção contra exposições ambientais a metais. Nosso objetivo final é alavancar a ciência mecanicista para o desenvolvimento de ensaios clínicos intervencionistas para mitigar os riscos à saúde das exposições contínuas a metais.
Eliseo F. Castillo, PhD, Divisão de Gastroenterologia e Hepatologia, Departamento de Medicina Interna, UNM HSC
Julie G. In, PhD, Divisão de Gastroenterologia e Hepatologia, Departamento de Medicina Interna, UNM HSC
As minas de urânio abandonadas (AUMs) estão concentradas no sudoeste dos Estados Unidos, muitas delas em terras tribais. As comunidades nativas americanas em torno de AUMs expressaram suas preocupações de que as exposições de urânio (U) e arsênico (As) decorrentes de locais de AUM aumentaram a prevalência de doenças crônicas e sistêmicas, incluindo disfunção imunológica e câncer. Nossa pesquisa anterior sobre exposição ambiental a metais enfocou os efeitos cardiovasculares e pulmonares; no entanto, percebendo que a ingestão por inalação contribui fortemente para a exposição intestinal por meio da ingestão de muco contaminado, estamos interessados na saúde gastrointestinal (GI). Além disso, o trato gastrointestinal também é facilmente exposto a metais ambientais por meio de alimentos e fontes de água contaminados. Assim, o objetivo final desses estudos é abordar as preocupações da comunidade em relação à exposição a metais mistos de resíduos de AUM e outras minas de metais duros, levando a possíveis alterações imunológicas e doenças originárias do trato GI.
Os pesquisadores do BP Gut são especialistas em biologia intestinal e imunologia e pretendem determinar como esses metais ambientais afetam três aspectos do intestino. Existe uma interação tripartida envolvendo a microbiota (microorganismos que vivem em nosso intestino), o sistema imunológico e o epitélio intestinal que mantém o equilíbrio entre a homeostase intestinal e a inflamação. A disfunção em um desses componentes pode ter efeitos profundos nos outros dois sistemas, bem como na saúde sistêmica. Portanto, utilizaremos modelos animais e organoides intestinais humanos para decifrar como a exposição intestinal a poluentes ambientais prejudica a saúde gastrointestinal.
A exposição crônica a misturas metálicas de resíduos de AUM tem sido associada ao aumento do risco de doenças, incluindo hipertensão, diabetes, autoimunidade e doença renal em estudos com adultos. Isso afeta desproporcionalmente as comunidades nativas americanas no sudoeste dos Estados Unidos. Nosso trabalho fornecerá informações mecanísticas críticas sobre a potencial imunotoxicidade de U e As na fisiologia gastrointestinal e na fisiopatologia da doença.
Alicia Bolt, PhD
Sarah Blossom, PhD
Katherine Zychowski, PhD
A inalação de poeira de minas é uma rota potencial de exposição humana a misturas de metais que representam um problema de saúde significativo para comunidades tribais que vivem perto de minas abandonadas de urânio e rocha dura na região dos quatro cantos do sudoeste dos Estados Unidos. A inflamação pulmonar persistente está associada a vários distúrbios inflamatórios mediados pelo sistema imunológico, incluindo doenças autoimunes. No entanto, a contribuição e a extensão das partículas de metal derivadas de minas inaladas para a desregulação imunológica e o desenvolvimento de autoimunidade são desconhecidas.
Uma hipótese deste projeto é que a poeira do local da mina contendo partículas de metal impulsiona a desregulação imune sistêmica e pulmonar e a autoimunidade através da hiperativação de neutrófilos. Nossos estudos iniciais, usando camundongos propensos a autoimunes, sugerem que a exposição por inalação à poeira do local da mina leva à hiperativação de neutrófilos, resultando na formação de armadilhas extracelulares de neutrófilos (NETosis), que é um importante fator de inflamação pulmonar. Usando modelos avançados de células e camundongos, bem como estudos de saúde em populações expostas, nossa equipe de pesquisa está investigando o papel dos neutrófilos ativados e da NETosis no desenvolvimento da desregulação imunológica sistêmica e pulmonar após a exposição à poeira no local da mina.
As informações obtidas com este projeto fornecerão uma nova visão sobre os riscos potenciais associados à exposição a metais transportados pelo ar e seu papel na modulação imune e doenças mediadas por metais.