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肠道微生物组可以防止急性砷中毒

在蒙大拿州立大学进行的研究表明,人体肠道中的微生物在防止砷毒性方面发挥着重要作用,这一问题影响了估计有2亿人通过受污染的饮用水接触砷。

在过去的五年中,MSU博士候选人Michael Coryell与他的顾问Seth Walk和委员会成员Timothy McDermott一起研究了人类肠道微生物群在摄入砷后如何影响砷。现在,Coryell是12月21日发表在Nature Communications期刊上的一篇论文的主要作者,该论文详细介绍了他对肠道微生物组如何对全面防止急性砷中毒至关重要的研究结果。

在过去20年中,联邦有毒物质和疾病登记处列出的毒性最强的化学品名单中,砷是最重要的,因为即使是慢性低水平也可能在以后的生活中导致癌症或心血管疾病。

Coryell是微生物学和免疫学的博士候选人,也是密歇根州立大学农业学院和文学与科学学院分子生物科学项目的研究员,他说他希望他的工作将有助于开发可以缓解的益生菌和微生物组疗法。砷中毒的风险。

“微生物组研究人员面临的下一个重大挑战之一就是将这样的实验室研究结果转化为现实世界的解决方案,”Coryell说,他在2016年获得了美国国立卫生研究院颁发的Ruth L. Kirschstein个人预测国家研究服务奖。

过去的研究表明,环境中的微生物可以生物化学转化土壤或岩石中的天然存在的砷 - 无论是毒性更低还是毒性更大 - 麦克德莫特在密歇根州立大学农业学院土地资源和环境科学系的研究课题。

MSU微生物学和免疫学系的副教授,该论文的高级作者Walk说,研究人员不太了解的是人类肠道中的微生物在吸收到体内之前对砷的作用。

“影响疾病的因素有很多 - 一个人的环境,饮食,遗传 - 但我们只能通过观察不同基因型的不同基因型来评估人类研究中的一些东西,这些人有不同的饮食或饮用来自不同来源的水,”Walk说过。

Coryell使用实验室小鼠创建实验控制来理清变量的影响。他发现抗生素破坏了肠道微生物组,使更多的砷在组织中积聚,而不是排泄。

“这是一个有趣的发现,因为它表明尽管肠道中存在一些微生物活动,但小鼠在剔除砷方面效果不佳,并且可能将更多的砷带入其系统并在其组织中积聚更多,“科里尔说。

Coryell说,没有任何微生物饲养的小鼠同样受到影响。但是当引入人类微生物组的生物时,它们具有保护作用。

“这是一个很大的进步,”Walk说,“因为我们能够看到无菌的老鼠并放回我们想要从不同的人身上检查的微生物组。我们发现根据老鼠得到的微生物组,他们是受到不同程度的保护。“

Walk说,这些结果表明,某些人的微生物组可能比其他人更具保护性,并且可能会回答这样的问题:为什么一些饮用砷的共用水源的人会在以后的生活中发展疾病而其他人却没有。

“这个想法确实没有纳入任何流行病学研究或模型,”Walk说。“人们正在进入这个领域,但我们的数据非常明确地表明微生物组及其组成都很重要。

“因此,为了预测某些人患病的可能性,我们需要考虑微生物组以及它的保护程度,”他说。“这些结果有助于我们建立这个基础。”

通过益生菌或其他微生物组疗法,更好地了解微生物组如何防止毒素如砷可以使受污染水源的社区或村庄受益,特别是因为更换水源并不总是切实可行或不可能,Walk说。

“微生物组研究正在转向以微生物群为重点的疗法,因为我们知道它在其中发挥作用,清洁食物和水是蒙大拿州和世界各地的一个重要话题,”他说。

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