Έρευνα σε ποντίκια δείχνει ότι η πρώιμη έκθεση σε επίμονους οργανικούς ρύπους διαταράσσει σημαντικά το μικροβίωμα του εντέρου, επηρεάζοντας την εμφάνιση μεταβολικών διαταραχών στην ενήλικη ζωή.
Μια νέα μελέτη από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια αποκαλύπτει ότι η πρώιμη έκθεση σε «ελεύθερες» χημικές ουσίες στο περιβάλλον διαταράσσει μόνιμα το μικροβίωμα του εντέρου των ποντικών, οδηγώντας δυνητικά στην ανάπτυξη μεταβολικών ασθενειών αργότερα στη ζωή. Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν σε περιοδικό Προοπτικές περιβαλλοντικής υγείαςΜελέτες δείχνουν ότι παρόμοια έκθεση στην πρώιμη παιδική ηλικία μπορεί να είναι ένας παράγοντας στην αυξανόμενη συχνότητα μεταβολικών διαταραχών, όπως η παχυσαρκία και ο διαβήτης τύπου 2, μεταξύ των ενηλίκων.
Οι ερευνητές εστίασαν ιδιαίτερα στο 2,3,7,8-τετραχλωροδιβενζοφουράνιο (TCDF), έναν ευρέως διαδεδομένο έμμονο οργανικό ρύπο που είναι υποπροϊόν της αποτέφρωσης απορριμμάτων, της παραγωγής μετάλλων και της καύσης ορυκτών καυσίμων και ξύλου. Το TCDF συσσωρεύεται στην τροφική αλυσίδα και οι άνθρωποι εκτίθενται κυρίως μέσω της κατανάλωσης τροφών με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά, όπως το κρέας, τα γαλακτοκομικά προϊόντα και ορισμένα ψάρια. Τα μωρά μπορούν να εκτεθούν σε αυτό μέσω της κατανάλωσης μητρικού γάλακτος.
«Τα POP είναι ευρέως διαδεδομένα στο περιβάλλον και σχεδόν κάθε ζωντανός οργανισμός έχει εκτεθεί σε αυτά», δήλωσε ο Andrew Patterson, καθηγητής μοριακής τοξικολογίας, βιοχημείας και μοριακής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Penn State. “Οι αρνητικές επιπτώσεις αυτών των χημικών ουσιών στην υγεία είναι καλά τεκμηριωμένες και περιλαμβάνουν συγγενείς ανωμαλίες και καρκίνο. Η μελέτη μας είναι η πρώτη που υποδεικνύει ότι η πρώιμη έκθεση σε μια συγκεκριμένη επίμονη οργανική ουσία, που ονομάζεται TCDF, διαταράσσει επίσης το μικροβίωμα του εντέρου και σχετίζεται με μεταβολικές διαταραχές αργότερα στη ζωή».
Μεθοδολογία και προκαταρκτικά αποτελέσματα
Η ομάδα εξέτασε τις επιδράσεις του TCDF σε δύο ομάδες ποντικών – μια δοκιμαστική ομάδα, ή εκείνα που έλαβαν θεραπεία με TCDF, και μια ομάδα ελέγχου, ή εκείνα που δεν έλαβαν θεραπεία. Η ομάδα τάισε δισκία ποντικών τεσσάρων εβδομάδων που περιείχαν είτε 0,46 μικρογραμμάρια (μg) TCDF είτε δισκίο ελέγχου που δεν περιείχε καθόλου TCDF για πέντε ημέρες. Ενώ τα 0,46 μικρογραμμάρια είναι υψηλότερα από ό,τι βρίσκεται συνήθως στις ανθρώπινες δίαιτες, δεν είναι αρκετά υψηλό για να προκαλέσει τοξική ασθένεια.
«Στη μελέτη μας, χρησιμοποιήσαμε μια σχετικά υψηλή δόση σε σύγκριση με τις τυπικές ανθρώπινες εκθέσεις, ωστόσο, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις πληροφορίες για να εντοπίσουμε νέα τοξικά σημεία, συμπεριλαμβανομένου του μικροβιώματος του εντέρου, και να αρχίσουμε να επεκτείνουμε το τι μπορεί να συμβεί σε χαμηλότερες δόσεις , πρέπει επίσης να εξετάσουμε “Εξετάζουμε πόσο πολύπλοκα μείγματα αυτών των επίμονων οργανικών ρύπων αλληλεπιδρούν με εμάς και τους μικροβιακούς εταίρους μας, επειδή η ατομική έκθεση δεν μιμείται ακριβώς τα σενάρια της πραγματικής ζωής.”
Στη συνέχεια, οι ερευνητές εξέτασαν το μικροβίωμα του εντέρου των ζώων, μαζί με διάφορους δείκτες της υγείας των ζώων, όπως το σωματικό βάρος, την ανοχή στη γλυκόζη, τις ποσότητες τριγλυκεριδίων στο συκώτι και τη βλέννα στα κόπρανα τους, μεταξύ άλλων ενδείξεων μεταβολικής νόσου. Συνέλεξαν αυτά τα δεδομένα αμέσως μετά από μια πενταήμερη πορεία TCDF, καθώς και τρεις μήνες μετά την τελευταία δόση. Στους ανθρώπους, αυτά τα χρονικά σημεία είναι ισοδύναμα με το βρέφος και τον νεαρό ενήλικα.
«Διαπιστώσαμε ότι η πρώιμη έκθεση στο TCDF διέκοψε μόνιμα το μικροβίωμα του εντέρου των ποντικών άγριου τύπου», δήλωσε ο Yuan Tian, επικεφαλής συγγραφέας και αναπληρωτής καθηγητής στο Penn State University σε ηλικία τεσσάρων μηνών.»
Πρόσθετα πειράματα και συμπεράσματα
Για να διερευνήσουν περαιτέρω τις επιπτώσεις του TCDF στο μικροβίωμα του εντέρου, οι επιστήμονες έδωσαν σε ποντίκια χωρίς μικροβίωμα μεταμοσχεύσεις μικροβιώματος εντέρου από ποντίκια με διαταραγμένο μικροβίωμα λόγω TCDF και μέτρησαν τα αποτελέσματα της υγείας τους. Διαπίστωσαν ότι τα μεταμοσχευμένα ποντίκια ανέπτυξαν μεταβολικές διαταραχές, υποδηλώνοντας ότι ένα αλλοιωμένο μικροβίωμα είναι η αιτία της μεταβολικής νόσου.
«Αυτά τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η έκθεση στο TCDF νωρίς στη ζωή μπορεί να αποτελεί τη βάση για διαταραχές στη λειτουργία του μικροβιώματος του εντέρου και στα αποτελέσματα της υγείας αργότερα στη ζωή, ακόμη και μετά την απομάκρυνση του TCDF από το σώμα», είπε ο Tian.
Εξήγησε ότι οι διαταραχές του μικροβιώματος του εντέρου χαρακτηρίζονταν από μείωση σε ορισμένα βακτήρια Κατατάσσωπεριλαμβάνεται Akkermansia mucinivellaένα βακτήριο που βρίσκεται επίσης συνήθως στο μικροβίωμα του ανθρώπινου εντέρου.
«Αυτό είναι σημαντικό γιατί Ακκερμανσία «Η βιταμίνη D είναι γνωστό ότι είναι σημαντική για τη συνολική υγεία του εντέρου, αλλά τώρα γνωρίζουμε ότι μπορεί να επηρεαστεί αρνητικά από το TCDF», είπε ο Tian.
Για να ελέγξετε τη σημασία Akkermansia mucinivella Επηρεάζοντας τα αποτελέσματα της υγείας, η ομάδα πειραματίστηκε δίνοντας βακτήρια ως προβιοτικά σε ποντίκια που έλαβαν θεραπεία με TCDF. Τα προβιοτικά επανέφεραν το μικροβίωμα στην κανονική του κατάσταση.
«Τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι αυτά τα βακτήρια επηρεάζονται από την έκθεση σε τοξίνες και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διαμεσολάβηση των αποτελεσμάτων υγείας», είπε ο Patterson. «Μπορεί με περαιτέρω έρευνα να μπορέσουμε κάποια μέρα να επαναφέρουμε το μικροβίωμα ενός ατόμου στη βέλτιστη κατάστασή του μέσω συμπληρωμάτων διατροφής που περιέχουν πρεβιοτικά και προβιοτικά».
Αναφορά: «Επιδράσεις της πρώιμης έκθεσης στον υποδοχέα αρυλ υδρογονάνθρακα TCDF στη μικροχλωρίδα του εντέρου και στη μεταβολική ομοιόσταση του ξενιστή σε ποντικούς C57BL/6J» από τους Yuan Tian, Bipin Rimal και Jordan E. Bisanz, Wei Gui και Trenton M. Wolfe, Imui Ko και Ian A. Murray και Shanice K. Nettleford, Shigetoshi Yokoyama, Fangcong Dong, Sergey Koshkin και K. Sandeep Prabhu και Peter J. Turnbaugh και Seth T. Walk και ο Gary H. Perdue και Andrew D. Patterson, 14 Αυγούστου 2024. Προοπτικές περιβαλλοντικής υγείας.
DOI: 10.1289/EHP13356
Άλλοι συγγραφείς της μελέτης του Penn State περιλαμβάνουν τον Jordan Bisanz, επίκουρο καθηγητή βιοχημείας και μοριακής βιολογίας. Imhui Ko, επίκουρος καθηγητής ερευνητής. Ian Murray, βοηθός καθηγητής ερευνητής. Shigetoshi Yokoyama, επίκουρος καθηγητής ερευνητής. Sergey Koshkin, βοηθός καθηγητής ερευνητής. Bipin Rimal, μεταπτυχιακός φοιτητής. Wei Gui, ειδικός στην τεχνολογία αναζήτησης. Shanice Nettleford, μεταπτυχιακή φοιτήτρια. Fangcong Dong, μεταδιδακτορικός συνεργάτης. Sandeep Prabhu, Επικεφαλής του Τμήματος Κτηνιατρικών και Βιοϊατρικών Επιστημών. και ο Gary Perdue, πρόεδρος του Τμήματος Γεωργικών Επιστημών στο H. Thomas and Dorothy Willits Hallowell College. Άλλοι συγγραφείς περιλαμβάνουν τον Trenton Wolfe, μεταπτυχιακό φοιτητή στο κρατικό πανεπιστήμιο της Μοντάνα. Peter Turnbaugh, Καθηγητής Μικροβιολογίας και Ανοσολογίας, Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Σαν Φρανσίσκο. και Seth Walk, Καθηγητής Μικροβιολογίας και Ανοσολογίας, Montana State University.
ΗΠΑ Εθνικά Ινστιτούτα ΥγείαςΑυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ινστιτούτο Τροφίμων και Γεωργίας των ΗΠΑ και το Υπουργείο Υγείας της Πενσυλβάνια.