Sono in corso tre progetti biologici volti a comprendere in che modo i metalli presenti nell'ambiente interagiscono e influenzano il corpo umano quando vengono ingeriti o inalati, in particolare a livello del sistema immunitario, dei polmoni e dell'intestino.
L'obiettivo di questi progetti è quello di attenuare gli effetti dannosi di questi metalli attraverso la comprensione dei meccanismi cellulari della tossicità e di cercare di identificare strategie di intervento efficaci.
Laurie G. Hudson, dottore di ricerca
Debra MacKenzie, dottore di ricerca
Esther Erdei, dottore di ricerca
David Begay, Ph.D
Erica Dashner-Tito, PhD
Collaborando con le comunità dei nativi americani, il Valutazione dell'esposizione e della tossicità dei metalli dell'UNM sulle terre tribali nel sud-ovest (UNM METALS) ha ottenuto prove dell'esposizione a livello di comunità e dei rischi per la salute associati a più di 1100 siti di rifiuti di miniere di uranio abbandonate (AUM) nelle loro terre tribali. I risultati del biomonitoraggio confermano che i membri della comunità sono esposti all'uranio e ad altri metalli al di là delle norme nazionali, portando a preoccupazioni della comunità circa il potenziale impatto sulla salute.
Questo progetto affronta le preoccupazioni della comunità dei nativi americani sugli effetti sulla salute associati all'esposizione all'uranio e ai metalli concomitanti trovati nei siti di rifiuti minerari di uranio legacy. I nostri studi esamineranno le conseguenze biologiche dell'esposizione a metalli misti nelle comunità colpite. Useremo il biomonitoraggio per valutare le attuali esposizioni a metalli misti e metalloidi. Sulla base dei risultati preliminari e del lavoro pubblicato, testeremo l'ipotesi che l'esposizione alle miscele uniche di metalli ambientali associate alle miniere di uranio abbandonate promuova lo stress ossidativo e le risposte infiammatorie, processi noti per promuovere la disregolazione immunitaria e lo sviluppo di numerose malattie croniche. Studi complementari in modelli sperimentali sono progettati per identificare i meccanismi di tossicità che possono essere presi di mira per futuri interventi basati sulla popolazione.
Questo progetto risponde alle preoccupazioni della comunità e si prevede che i risultati 1) forniscano approfondimenti sulle conseguenze biologiche di metalli tossici poco studiati identificati in campioni ambientali ed elevati nei campioni biologici della comunità, 2) espandano la conoscenza meccanicistica dell'impatto di metalli specifici e miscele di metalli così come la base per le interazioni metalliche nelle cellule immunitarie umane, e 3) testare sperimentalmente il potenziale degli interventi basati sui meccanismi per conferire protezione dalle esposizioni ambientali ai metalli. Il nostro obiettivo finale è quello di sfruttare la scienza meccanicistica verso lo sviluppo di studi clinici interventistici per mitigare i rischi per la salute delle continue esposizioni ai metalli.
Eliseo F. Castillo, PhD, Divisione di Gastroenterologia ed Epatologia, Dipartimento di Medicina Interna, UNM HSC
Julie G. In, PhD, Divisione di Gastroenterologia ed Epatologia, Dipartimento di Medicina Interna, UNM HSC
Le miniere di uranio abbandonate (AUM) sono concentrate negli Stati Uniti sudoccidentali, con molte nelle terre tribali. Le comunità di nativi americani che circondano gli AUM hanno espresso la loro preoccupazione che le esposizioni all'uranio (U) e all'arsenico (As) derivanti dai siti AUM abbiano aumentato la prevalenza di malattie croniche e sistemiche, tra cui la disfunzione immunitaria e il cancro. La nostra precedente ricerca sull'esposizione ambientale ai metalli si è concentrata sugli effetti cardiovascolari e polmonari; tuttavia, rendendoci conto che l'assunzione per inalazione contribuisce fortemente all'esposizione intestinale attraverso l'ingestione di muco contaminato, siamo interessati alla salute gastrointestinale (GI). Inoltre, il tratto gastrointestinale è anche facilmente esposto ai metalli ambientali attraverso fonti di cibo e acqua contaminate. Pertanto, l'obiettivo finale di questi studi è quello di affrontare le preoccupazioni della comunità in merito all'esposizione a metalli misti da rifiuti AUM e altre miniere di metalli duri che portano a potenziali cambiamenti immunologici e malattie originate dal tratto gastrointestinale.
I ricercatori di BP Gut sono esperti in biologia intestinale e immunologia e intendono determinare in che modo questi metalli ambientali influenzano tre aspetti dell'intestino. Esiste un'interazione tripartita che coinvolge il microbiota (microrganismi che vivono nel nostro intestino), il sistema immunitario e l'epitelio intestinale che mantiene l'equilibrio tra omeostasi intestinale e infiammazione. La disfunzione in uno di questi componenti può avere effetti profondi sugli altri due sistemi così come sulla salute sistemica. Pertanto, utilizzeremo modelli animali e organoidi intestinali umani per decifrare in che modo l'esposizione intestinale agli inquinanti ambientali interrompa la salute gastrointestinale.
L'esposizione cronica a miscele di metalli provenienti da rifiuti AUM è stata collegata a un aumento del rischio di malattie tra cui ipertensione, diabete, autoimmunità e malattie renali negli studi sugli adulti. Ciò colpisce in modo sproporzionato le comunità dei nativi americani negli Stati Uniti sudoccidentali. Il nostro lavoro fornirà approfondimenti meccanicistici critici sulla potenziale immunotossicità di U e As nella fisiologia gastrointestinale e nella fisiopatologia della malattia.
Alicia Bolt, dottore di ricerca
Sarah Blossom, dottore di ricerca
Katherine Zychowski, dottore di ricerca
L'inalazione della polvere del sito minerario è una potenziale via di esposizione umana a miscele di metalli che pone un notevole problema di salute per le comunità tribali che vivono vicino ai siti abbandonati di miniere di uranio e roccia dura nella regione dei quattro angoli degli Stati Uniti sudoccidentali. L'infiammazione polmonare persistente è associata a molteplici disturbi infiammatori immuno-mediati, inclusa la malattia autoimmune. Tuttavia, il contributo e l'estensione delle particelle metalliche derivate dal sito minerario inalato alla disregolazione immunitaria e allo sviluppo dell'autoimmunità sono sconosciuti.
Un'ipotesi di questo progetto è che la polvere del sito minerario contenente particelle metalliche guidi la disregolazione immunitaria polmonare e sistemica e l'autoimmunità attraverso l'iperattivazione dei neutrofili. I nostri studi iniziali, utilizzando topi con predisposizione autoimmune, suggeriscono che l'esposizione per inalazione alla polvere del sito minerario porta all'iperattivazione dei neutrofili con conseguente formazione di trappole extracellulari dei neutrofili (NETosis), che è un importante fattore di infiammazione polmonare. Utilizzando modelli avanzati di cellule e topi, nonché studi sulla salute nelle popolazioni esposte, il nostro team di ricerca sta studiando il ruolo dei neutrofili attivati e della NETosi nello sviluppo della disregolazione immunitaria polmonare e sistemica in seguito all'esposizione alla polvere nel sito minerario.
Le informazioni ottenute da questo progetto forniranno nuove informazioni sui potenziali rischi associati all'esposizione ai metalli presenti nell'aria e sul loro ruolo nella modulazione immunitaria mediata dai metalli e nelle malattie.