Tres proyectos biológicos en curso están orientados a comprender cómo los metales ambientales interactúan y afectan al cuerpo humano cuando se ingieren o inhalan, especialmente en el sistema inmunológico, los pulmones y el intestino.
El objetivo de estos proyectos es mitigar los efectos dañinos de estos metales mediante la comprensión de los mecanismos celulares de toxicidad y buscar identificar estrategias de intervención efectivas.
Laurie G. Hudson, Doctora en Filosofía
Debra MacKenzie, doctora
Dra. Esther Erdei
David Begay
Erica Dashner-Titus, PhD
Al asociarse con las comunidades nativas americanas, el Evaluación de exposición y toxicidad de metales de UNM en tierras tribales en el suroeste (UNM METALS) ha obtenido evidencia de exposiciones a nivel comunitario y riesgos para la salud asociados con más de 1100 sitios de desechos de minas de uranio abandonadas (AUM) en sus tierras tribales. Los resultados del biomonitoreo confirman que los miembros de la comunidad están expuestos al uranio y otros metales más allá de las normas nacionales, lo que genera preocupaciones en la comunidad sobre el impacto potencial en la salud.
Este proyecto aborda las preocupaciones de la comunidad nativa americana sobre los efectos en la salud asociados con la exposición al uranio y los metales concurrentes que se encuentran en los sitios de desechos de minería de uranio heredados. Nuestros estudios investigarán las consecuencias biológicas de la exposición a metales mixtos en las comunidades afectadas. Utilizaremos el biomonitoreo para evaluar las exposiciones actuales a metales y metaloides mixtos. Con base en los hallazgos preliminares y el trabajo publicado, probaremos la hipótesis de que la exposición a las mezclas únicas de metales ambientales asociados con las minas de uranio abandonadas promueve el estrés oxidativo y las respuestas inflamatorias, procesos conocidos por promover la desregulación inmunológica y el desarrollo de numerosas enfermedades crónicas. Los estudios complementarios en modelos experimentales están diseñados para identificar los mecanismos de toxicidad que pueden ser objeto de futuras intervenciones basadas en la población.
Este proyecto responde a las preocupaciones de la comunidad y se espera que los resultados 1) brinden información sobre las consecuencias biológicas de los metales tóxicos poco estudiados identificados en muestras ambientales y elevados en bioespecímenes de la comunidad, 2) amplíen el conocimiento mecánico del impacto de metales específicos y mezclas de metales así como la base para las interacciones de metales en las células inmunitarias humanas, y 3) probar experimentalmente el potencial de las intervenciones basadas en mecanismos para conferir protección contra la exposición ambiental a metales. Nuestro objetivo final es aprovechar la ciencia mecanicista hacia el desarrollo de ensayos clínicos de intervención para mitigar los riesgos para la salud de las exposiciones continuas a los metales.
Eliseo F. Castillo, PhD, División de Gastroenterología y Hepatología, Departamento de Medicina Interna, UNM HSC
Julie G. In, PhD, División de Gastroenterología y Hepatología, Departamento de Medicina Interna, UNM HSC
Las minas de uranio abandonadas (AUM, por sus siglas en inglés) se concentran en el suroeste de los Estados Unidos, muchas de ellas en tierras tribales. Las comunidades nativas americanas que rodean los AUM han expresado su preocupación de que las exposiciones al uranio (U) y al arsénico (As) que surgen de los sitios AUM han aumentado la prevalencia de enfermedades crónicas y sistémicas, incluida la disfunción inmunológica y el cáncer. Nuestra investigación anterior sobre la exposición ambiental a metales se centró en los efectos cardiovasculares y pulmonares; sin embargo, al darnos cuenta de que la ingesta por inhalación contribuye en gran medida a la exposición intestinal a través de la ingestión de moco contaminado, estamos interesados en la salud gastrointestinal (GI). Además, el tracto gastrointestinal también está fácilmente expuesto a metales ambientales a través de fuentes de agua y alimentos contaminados. Por lo tanto, el objetivo final de estos estudios es abordar las preocupaciones de la comunidad con respecto a la exposición a metales mixtos de los desechos de AUM y otras minas de metales duros que conducen a posibles cambios inmunológicos y enfermedades que se originan en el tracto gastrointestinal.
Los investigadores de BP Gut son expertos en biología e inmunología intestinal y tienen la intención de determinar cómo estos metales ambientales afectan tres aspectos del intestino. Existe una interacción tripartita que involucra a la microbiota (microorganismos que viven en nuestro intestino), el sistema inmunológico y el epitelio intestinal que mantiene el equilibrio entre la homeostasis intestinal y la inflamación. La disfunción en uno de estos componentes puede tener efectos profundos en los otros dos sistemas, así como en la salud sistémica. Por lo tanto, utilizaremos modelos animales y organoides intestinales humanos para descifrar cómo la exposición intestinal a contaminantes ambientales altera la salud gastrointestinal.
La exposición crónica a mezclas de metales de desechos AUM se ha relacionado con un mayor riesgo de enfermedades como hipertensión, diabetes, autoinmunidad y enfermedad renal en estudios con adultos. Esto afecta de manera desproporcionada a las comunidades nativas americanas en el suroeste de los Estados Unidos. Nuestro trabajo proporcionará conocimientos fundamentales sobre el mecanismo de la inmunotoxicidad potencial de U y As en la fisiología gastrointestinal y la fisiopatología de la enfermedad.
Alicia Bolt, Doctora en Filosofía
Sarah Blossom, Doctora en Filosofía
Katherine Zychowski, Doctora en Filosofía
La inhalación del polvo del sitio de la mina es una ruta potencial de exposición humana a las mezclas de metales que plantea un problema de salud significativo para las comunidades tribales que viven cerca de los sitios abandonados de minas de uranio y roca dura en la región de las cuatro esquinas del suroeste de los Estados Unidos. La inflamación pulmonar persistente se asocia con múltiples trastornos inflamatorios inmunomediados, incluida la enfermedad autoinmune. Sin embargo, se desconoce la contribución y el alcance de las partículas metálicas inhaladas derivadas de la mina a la desregulación inmunitaria y al desarrollo de autoinmunidad.
Una hipótesis de este proyecto es que el polvo de la mina que contiene partículas metálicas provoca la desregulación y autoinmunidad pulmonar y sistémica a través de la hiperactivación de los neutrófilos. Nuestros estudios iniciales, utilizando ratones propensos a la autoinmunidad, sugieren que la exposición por inhalación al polvo del sitio de la mina conduce a la hiperactivación de los neutrófilos, lo que resulta en la formación de trampas extracelulares de neutrófilos (NETosis), que es un importante impulsor de la inflamación pulmonar. Usando modelos avanzados de células y ratones, así como estudios de salud en poblaciones expuestas, nuestro equipo de investigación está investigando el papel de los neutrófilos activados y la NETosis en el desarrollo de la desregulación inmunitaria sistémica y pulmonar después de la exposición al polvo en el sitio de la mina.
La información obtenida de este proyecto proporcionará una nueva visión de los riesgos potenciales asociados con la exposición a metales en el aire y su papel en la modulación inmune y la enfermedad mediada por metales.