Раннее воздействие «вечных химикатов» в окружающей среде навсегда нарушает микробиом кишечника у мышей, способствуя развитию метаболических заболеваний в более позднем возрасте, согласно новому исследованию, проведенному Университетом штата Пенсильвания. Результаты, опубликованные в журнале Environmental Health Perspectives, предполагают, что воздействие этих химикатов на человека в раннем детстве может способствовать недавней эпидемии метаболических расстройств, включая ожирение и диабет 2 типа среди взрослых.
Исследователи сосредоточились на 2,3,7,8-тетрахлордибензофуране (TCDF), широко распространенном стойком органическом загрязнителе (СОЗ), который является побочным продуктом сжигания отходов, производства металлов, сжигания ископаемого топлива и древесины. TCDF накапливается в пищевой цепочке, и люди в первую очередь подвергаются воздействию через потребление жирной пищи, такой как мясо, молочные продукты и некоторые виды рыбы. Младенцы могут подвергаться воздействию через потребление грудного молока.
«СОЗ широко распространены в окружающей среде, и почти каждый живой организм подвергался их воздействию», — сказал Эндрю Паттерсон, профессор молекулярной токсикологии и биохимии и молекулярной биологии имени Джона Т. и Пейдж С. Смит в Университете штата Пенсильвания. «Негативные последствия для здоровья от этих химикатов хорошо документированы и включают врожденные дефекты и рак. Наше исследование является первым, которое предполагает, что раннее воздействие определенного СОЗ, называемого TCDF, также нарушает микробиом кишечника и связано с метаболическими нарушениями в более позднем возрасте».
Команда исследовала эффекты TCDF на двух группах мышей — тестовой группе, или тех, кто лечился TCDF, и контрольной группе, или тех, кто не получал лечения. Команда кормила четырехнедельных мышей таблетками, содержащими либо 0,46 микрограмм (мкг) TCDF, либо контрольной таблеткой, которая не содержала TCDF, в течение пяти дней. Хотя 0,46 мкг выше, чем обычно содержится в рационе человека, этого недостаточно, чтобы вызвать токсическое заболевание.
«В нашем исследовании мы использовали дозу, которая относительно высока по сравнению с типичным воздействием на человека; однако мы можем использовать эту информацию для выявления новых пиков токсичности, в том числе в микробиоме кишечника, и начать экстраполировать то, что может произойти при еще более низких дозах. Конечно, мы также должны учитывать, как сложные смеси этих СОЗ взаимодействуют с нами и нашими микробными партнерами, поскольку однократное воздействие не идеально имитирует реальные жизненные сценарии», - пояснили ученые.
Затем исследователи изучили микробиомы кишечника животных, а также несколько показателей здоровья животных, включая массу тела, толерантность к глюкозе, количество триглицеридов в печени и слизи в кале, среди других маркеров метаболических заболеваний. Они собрали эти данные сразу после пятидневного курса TCDF, а также через три месяца после последней дозы. У людей эти временные точки эквивалентны младенцу и молодому взрослому.
«Мы обнаружили, что раннее воздействие TCDF нарушило микробиом кишечника мышей дикого типа», - объясняет ведущий автор исследования Юань Тянь из Университета штата Пенсильвания. «Мы также обнаружили, что эти мыши имели более высокую массу тела и непереносимость глюкозы в возрасте четырех месяцев».
Для дальнейшего изучения влияния TCDF на микробиом кишечника ученые пересадили мышам без микробиома кишечный микробиом от мышей с нарушенным TCDF микробиомом и измерили результаты их здоровья. Они обнаружили, что у мышей с трансплантатами развились метаболические нарушения, что указывает на то, что измененный микробиом является причиной метаболического заболевания.
«Эти результаты свидетельствуют о том, что воздействие TCDF в раннем возрасте может вызывать нарушения функции микробиома кишечника и ухудшение состояния здоровья в более позднем возрасте, даже после того, как TCDF был выведен из организма», — добавляет Тянь.
Ученые поясняют, что нарушения микробиома кишечника были отмечены снижением количества определенных видов бактерий, включая Akkermansia muciniphila — бактерию, которая также обычно встречается в микробиоме кишечника человека.
«Это важно, поскольку аккермансия признана важной для общего здоровья кишечника, но теперь мы знаем, что TCDF может оказывать на нее неблагоприятное воздействие», — говорит Тянь.
Чтобы исследовать важность Akkermansia muciniphila в воздействии на результаты в отношении здоровья, команда экспериментировала с введением бактерии в качестве пробиотика мышам, получавшим TCDF. Пробиотик восстановил микробиом до нормального состояния.
«Наши результаты показывают, что эти бактерии подвержены влиянию токсического воздействия и играют важную роль в опосредовании результатов для здоровья», — сказал Паттерсон. «Возможно, что при большем количестве исследований мы когда-нибудь сможем восстановить микробиом человека до его оптимального состояния с помощью добавления пре- и пробиотиков».
