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.
Adrian Brearley, PhD
Eliane El Hayek, PhD
José Cerrato, PhD
Joseph Galewsky, PhD
Muitas comunidades nativas americanas no sudoeste dos EUA vivem próximas a inúmeras minas de urânio abandonadas (AUMs) que estavam ativas nas décadas de 1950 a 1980. Essas comunidades estão revitalizando as atividades agrícolas em terras adjacentes às minas abandonadas que podem ter sido contaminadas pela poeira trazida pelo vento durante as atividades ativas e pós-mineração. Duas preocupações significativas dessas comunidades tribais são: i) exposição potencial a partículas contendo metais, respiráveis (PM2.5) transportadas pelo vento; e ii) se as culturas agrícolas cultivadas em terras tribais adjacentes às AUMs podem representar uma via de exposição potencial prejudicial à saúde humana. As minas de urânio (U) herdadas em regiões semiáridas estão sujeitas a fortes processos eólicos (relacionados ao vento), que influenciam a dispersão de poeira mineral contendo U, causando preocupação com a exposição humana a poeira tóxica que tem potenciais impactos negativos à saúde. Compreender a biodisponibilidade e a bioacessibilidade de U e metais tóxicos co-ocorrentes em PM2.5, especialmente nanoparticulados em poeiras minerais fugitivas de minas antigas, é importante para identificar riscos à saúde das comunidades afetadas.
O foco do projeto ESE PM nos riscos ambientais da exposição a nanopartículas decorre de nossos resultados preliminares, que mostram que nanopartículas contendo U anteriormente não reconhecidas estão presentes em uma variedade de diferentes materiais naturais relacionados a AUMs. Nossa estratégia de pesquisa desenvolverá uma compreensão de: a) a origem, abundância e características físico-químicas de formas nanoparticuladas de U e metais coocorrentes em resíduos de minas, solos e poeira trazida pelo vento em terras tribais; b) seu transporte e redistribuição devido à suspensão pelo vento apresentando exposições por inalação, bem como a contaminação de terras agrícolas e culturas; 3) a relação entre o teor de metais do solo agrícola e a absorção em culturas agrícolas que são uma rota potencial de exposição à ingestão; e 4) os mecanismos de absorção desses metais tóxicos em culturas agrícolas por meio de sistemas radiculares e foliares.
Este projeto fornecerá dados para abordar as preocupações das comunidades tribais em relação aos possíveis caminhos de exposição de PM suspenso (matéria particulada) decorrente de minas antigas. Nossas descobertas testarão a hipótese de que o transporte pelo vento de PM2.5 originário de AUMs representa um cenário único de risco de exposição para humanos por inalação e ingestão, com base nas características físico-químicas complexas das misturas de metais contidas no PM. Nossos resultados estabelecerão até que ponto as misturas complexas de metais em PM transportados pelo ar liberados de locais de AUM representam um risco à saúde e abordarão com mais precisão as estratégias de redução de risco para essas populações vulneráveis que vivem nas proximidades de AUMs. Esta informação ajudará a mitigar a exposição humana a misturas de metais resultantes da inalação de poeira transportada pelo vento e do consumo de colheitas em terras agrícolas que podem ter sido contaminadas por poeira fugitiva de locais de minas durante a fase ativa de mineração e nos dias atuais.
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.
Anjali Mulchandani, PhD
Jennifer Rudgers, PhD
Eliane El Hayek, PhD
José Cerrato, PhD
Estudos anteriores do UNM METALS Superfund Research Center relatam a co-ocorrência de misturas de urânio (U), arsênico (As) e vanádio (V) em águas e solos em locais afetados por legados de mineração em nossas comunidades parceiras no Pueblo de Nação Laguna e Navajo. O fardo das atividades de mineração afetou vários locais do Superfund nos EUA, causando exposições multigeracionais ao metal em nossas comunidades parceiras. Vários locais afetados pelo legado de mineração nos EUA não foram adequadamente recuperados ou remediados.
A pesquisa proposta contribuirá com novos insights mecanísticos que permitirão o desenvolvimento de biorreatores catalisados por simbiose planta-fúngica juntamente com absorção e precipitação usando minerais naturais para biorremediação sustentável de misturas metálicas. Minerais de cálcio são naturalmente abundantes em nossas comunidades parceiras, e pretendemos avaliar melhor como esses minerais reagem com fosfato para imobilizar urânio e arsênico. Também usaremos isolados de fungos obtidos de locais localizados em nossas comunidades parceiras para identificar gradientes relevantes de estresse de temperatura, química da água e outras condições ambientais no sudoeste dos EUA que influenciam a absorção de misturas de metais pela simbiose planta-fúngica. Vamos projetar biorreatores para identificar as condições ambientais que melhor promovem a absorção de metais, adsorção de minerais e precipitação química por fungos associados a plantas, informando previsões sobre o potencial de biorremediação induzido por futuras mudanças climáticas.
Este projeto desenvolverá novas tecnologias para biorremediação, aproveitando a simbiose planta-fungo para imobilizar misturas de metais por meio da absorção e precipitação de minerais. A co-ocorrência de misturas de urânio (U), arsênico (As) e vanádio (V) foi relatada em águas e solos em depósitos geológicos naturais e locais do Superfundo afetados por legados de mineração. No entanto, poucos estudos examinam a reatividade de misturas metálicas em condições ambientalmente relevantes. A integração de processos físico-químicos e biológicos oferece oportunidades inestimáveis para obter novos insights essenciais para a avaliação de riscos e para o avanço de novas tecnologias de biorremediação.
