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.
Adrian Brearley, dottore di ricerca
Eliane El Hayek, dottore di ricerca
José Cerrato, PhD
Joseph Galewsky, dottore di ricerca
Molte comunità di nativi americani nel sud-ovest degli Stati Uniti vivono in prossimità di numerose miniere di uranio abbandonate (AUM) che erano attive dagli anni '1950 agli anni '1980. Queste comunità stanno rivitalizzando le attività agricole su terreni adiacenti a siti minerari abbandonati che potrebbero essere stati contaminati dalla polvere trasportata dal vento durante le attività attive e successive all'estrazione. Due preoccupazioni significative di queste comunità tribali sono: i) la potenziale esposizione a particolato trasportato dal vento, respirabile (PM2.5), contenente metalli; e ii) se le colture agricole coltivate su terreni tribali adiacenti agli AUM potrebbero rappresentare un potenziale percorso di esposizione dannoso per la salute umana. I siti minerari di uranio (U) legacy nelle regioni semi-aride sono soggetti a forti processi eolici (legati al vento), che influenzano la dispersione della polvere minerale contenente U, causando preoccupazione per l'esposizione umana a polvere tossica che ha potenziali impatti negativi sulla salute. Comprendere la biodisponibilità e la bioaccessibilità dell'U e dei metalli tossici concomitanti nel PM2.5, in particolare le nanoparticelle nelle polveri minerali fuggitive derivanti dai siti minerari esistenti, è importante per identificare i rischi per la salute delle comunità colpite.
L'attenzione del progetto ESE PM sui rischi ambientali dell'esposizione alle nanoparticelle deriva dai nostri risultati preliminari che mostrano che le nanoparticelle portanti U precedentemente non riconosciute sono presenti in una gamma di diversi materiali naturali correlati agli AUM. La nostra strategia di ricerca svilupperà una comprensione di: a) l'origine, l'abbondanza e le caratteristiche fisico-chimiche delle forme nanoparticellari di U e dei metalli concomitanti nei rifiuti minerari, nel suolo e nella polvere portata dal vento sulle terre tribali; b) il loro trasporto e ridistribuzione a causa di sospensioni trasportate dal vento che presentano esposizioni per inalazione, nonché contaminazione di terreni agricoli e colture; 3) la relazione tra il contenuto di metalli del suolo agricolo e l'assorbimento nelle colture agricole che rappresentano una potenziale via di esposizione per ingestione; e 4) i meccanismi di assorbimento di questi metalli tossici nelle colture agricole attraverso sistemi radicali e fogliari.
Questo progetto fornirà dati per affrontare le preoccupazioni delle comunità tribali in merito ai potenziali percorsi di esposizione da PM (particolato) sospeso derivante da siti minerari legacy. I nostri risultati verificheranno l'ipotesi che il trasporto di PM2.5 proveniente da AUM rappresenti uno scenario di rischio di esposizione unico per gli esseri umani attraverso l'inalazione e l'ingestione, sulla base delle complesse caratteristiche fisico-chimiche delle miscele metalliche contenute nel PM. I nostri risultati stabiliranno la misura in cui le complesse miscele di metalli nel PM aereo rilasciato dai siti AUM rappresentano un pericolo per la salute e affronteranno in modo più accurato le strategie di riduzione del rischio per queste popolazioni vulnerabili che vivono in prossimità degli AUM. Queste informazioni aiuteranno a mitigare l'esposizione umana a miscele di metalli derivanti dall'inalazione di polvere portata dal vento e dal consumo di colture su terreni agricoli che potrebbero essere stati contaminati da polvere fuggitiva dai siti minerari sia durante la loro fase attiva di estrazione che ai giorni nostri.
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.
Anjali Mulchandani, PhD
Jennifer Rudgers, dottore di ricerca
Eliane El Hayek, dottore di ricerca
José Cerrato, PhD
Precedenti studi del Centro di ricerca UNM METALS Superfund riportano la co-occorrenza di miscele di uranio (U), arsenico (As) e vanadio (V) nelle acque e nei suoli in siti interessati da eredità minerarie nelle nostre comunità partner nel Pueblo di Laguna e Nazione Navajo. L'onere delle attività minerarie ha colpito vari siti Superfund negli Stati Uniti, causando esposizioni ai metalli multigenerazionali nelle nostre comunità partner. Vari siti interessati dal retaggio minerario negli Stati Uniti non sono stati adeguatamente bonificati o risanati.
La ricerca proposta contribuirà a nuove intuizioni meccanicistiche che consentiranno lo sviluppo di bioreattori catalizzati dalla simbiosi pianta-fungine unita all'assorbimento e alla precipitazione utilizzando minerali naturali per il biorisanamento sostenibile delle miscele metalliche. I minerali di calcio sono naturalmente abbondanti nelle nostre comunità partner e intendiamo valutare ulteriormente come questi minerali reagiscono con il fosfato per immobilizzare l'uranio e l'arsenico. Utilizzeremo anche isolati di funghi ottenuti da siti situati nelle nostre comunità partner per identificare i gradienti di stress termico rilevanti, la chimica dell'acqua e altre condizioni ambientali negli Stati Uniti sudoccidentali che influenzano l'assorbimento di miscele metalliche da parte della simbiosi pianta-fungo. Progettiamo bioreattori per identificare le condizioni ambientali che promuovono al meglio l'assorbimento di metalli, l'adsorbimento di minerali e la precipitazione chimica da parte di funghi associati alle piante, informando le previsioni sul potenziale di biorisanamento indotto dal futuro cambiamento climatico.
Questo progetto svilupperà nuove tecnologie per il biorisanamento sfruttando le simbiosi tra piante e funghi per immobilizzare le miscele metalliche attraverso l'assorbimento e la precipitazione dei minerali. La co-occorrenza di miscele di uranio (U), arsenico (As) e vanadio (V) è stata segnalata nelle acque e nei suoli nei depositi geologici naturali e nei siti Superfund interessati da eredità minerarie. Tuttavia, pochi studi esaminano la reattività delle miscele metalliche in condizioni ambientali rilevanti. L'integrazione dei processi fisico-chimici e biologici offre preziose opportunità per acquisire nuove conoscenze essenziali per la valutazione del rischio e per il progresso di nuove tecnologie di biorisanamento.