МЕТАЛЛЫ Исследовательские проекты

Проект 1 (Сообщество BioProject, BPComm)

Биомаркеры и механизмы воздействия металлов и смешанных металлов

Следователи:

Лори Г. Хадсон, доктор философии

Дебра МакКензи, доктор философии

Эстер Эрдей, доктор философии

Дэвид Бегей, доктор философии

Эрика Дашнер-Титус, доктор философии

Задний план:

Сотрудничая с общинами коренных американцев, Оценка воздействия и токсичности металлов UNM на племенных землях на юго-западе (UNM METALS) получили доказательства воздействия на уровне сообщества и рисков для здоровья, связанных с более чем 1100 заброшенными урановыми рудниками (AUM) на землях их племен. Результаты биомониторинга подтверждают, что члены сообщества подвергаются воздействию урана и других металлов сверх национальных норм, что вызывает обеспокоенность населения по поводу потенциального воздействия на здоровье.

Наше исследование:

Этот проект направлен на решение проблем сообщества коренных американцев по поводу последствий для здоровья, связанных с воздействием урана и сопутствующих металлов, обнаруженных на старых отходах добычи урана. В наших исследованиях будут изучены биологические последствия воздействия смешанных металлов на пострадавшие сообщества. Мы будем использовать биомониторинг для оценки текущего воздействия смешанного металла и металлоидов. Основываясь на предварительных выводах и опубликованных работах, мы проверим гипотезу о том, что воздействие уникальных смесей металлов из окружающей среды, связанных с заброшенными урановыми рудниками, способствует окислительному стрессу и воспалительным реакциям, процессам, которые, как известно, способствуют нарушению регуляции иммунной системы и развитию многочисленных хронических заболеваний. Дополнительные исследования на экспериментальных моделях предназначены для выявления механизмов токсичности, которые могут быть нацелены на будущие вмешательства на уровне населения. 

Значение:

Этот проект отвечает интересам сообщества, и ожидается, что его результаты: 1) предоставят информацию о биологических последствиях недостаточно изученных токсичных металлов, выявленных в пробах окружающей среды и повышенных в биообразцах от сообщества, 2) расширят механистические знания о воздействии конкретных металлов и смесей металлов. а также основу для взаимодействия металлов в иммунных клетках человека, и 3) экспериментально проверить потенциал основанных на механизмах вмешательств для обеспечения защиты от воздействия металлов в окружающей среде. Наша конечная цель — использовать механистическую науку для разработки интервенционных клинических испытаний для снижения рисков для здоровья, связанных с продолжающимся воздействием металлов.

Контактное лицо:

lhudson@salud.unm.edu

Проект 2 (Проект по экологическим наукам и инженерии по твердым частицам, ESE PM)

Перенос и биодоступность урана и сопутствующих металлов в твердых частицах с земель сельскохозяйственных племен, затронутых наследием добычи полезных ископаемых.

Следователи:

Адриан Брирли, доктор философии

Элиан Эль Хайек, доктор философии

Хосе Серрато, доктор философии

Джозеф Галевски, доктор философии

Задний план:

Многие общины коренных американцев на юго-западе США живут в непосредственной близости от многочисленных заброшенных урановых рудников (AUM), которые действовали с 1950-х по 1980-е годы. Эти общины возрождают сельскохозяйственную деятельность на землях, прилегающих к заброшенным рудникам, которые могли быть загрязнены переносимой ветром пылью во время активной деятельности и деятельности после добычи. Две серьезные проблемы этих племенных общин: i) потенциальное воздействие переносимых ветром вдыхаемых (PM2.5) частиц, содержащих металлы; и ii) могут ли сельскохозяйственные культуры, выращиваемые на землях племен, примыкающих к АУМ, представлять собой потенциальный путь воздействия, который наносит ущерб здоровью человека. Традиционные урановые (U) рудники в полузасушливых регионах подвержены сильным эоловым (ветровым) процессам, которые влияют на рассеивание содержащей уран минеральной пыли, вызывая опасения по поводу воздействия на человека токсичной пыли, которая может оказывать негативное воздействие на здоровье. Понимание биодоступности и биодоступности урана и сопутствующих токсичных металлов в PM2.5, особенно наночастиц в неорганизованной минеральной пыли на старых рудниках, важно для выявления рисков для здоровья затронутых сообществ.

Наше исследование:

Акцент проекта ESE PM на экологических рисках воздействия наночастиц связан с нашими предварительными результатами, которые показывают, что ранее неизвестные U-содержащие наночастицы присутствуют в ряде различных природных материалов, связанных с AUM. Наша исследовательская стратегия поможет понять: а) происхождение, обилие и физико-химические характеристики форм наночастиц урана и сопутствующих металлов в шахтных отходах, почвах и переносимой ветром пыли на землях племен; б) их перенос и перераспределение за счет переносимой ветром взвеси с ингаляционным воздействием, а также загрязнения сельскохозяйственных угодий и посевов; 3) взаимосвязь между содержанием металлов в сельскохозяйственной почве и их поступлением в сельскохозяйственные культуры, что является потенциальным путем поступления внутрь; и 4) механизмы поглощения этих токсичных металлов сельскохозяйственными культурами через корневую и внекорневую системы.

Значение:

Этот проект предоставит данные для решения проблем племенных общин в отношении возможных путей воздействия взвешенных ТЧ (твердых частиц), образующихся на старых рудниках. Наши результаты позволят проверить гипотезу о том, что перенос ветром PM2.5, происходящих из AUM, представляет собой уникальный сценарий риска воздействия на человека при вдыхании и проглатывании, основанный на сложных физико-химических характеристиках смесей металлов, содержащихся в PM. Наши результаты позволят установить, в какой степени сложные смеси металлов в переносимых по воздуху ТЧ, выбрасываемых с объектов AUM, представляют опасность для здоровья, и позволят более точно определить стратегии снижения риска для этих уязвимых групп населения, проживающих вблизи AUM. Эта информация поможет смягчить воздействие на человека смесей металлов в результате вдыхания переносимой ветром пыли и потребления сельскохозяйственных культур на сельскохозяйственных угодьях, которые могли быть загрязнены неорганизованной пылью с рудников как во время активной фазы добычи, так и в настоящее время.

Контактное лицо:

brearley@unm.edu

eelhayek@salud.unm.edu

Проект 3 (БиоПроект Гут)

Механизмы модуляции иммунитета кишечника при попадании в организм урана и смешанного металла  

Следователи:   

Элисео Ф. Кастильо, доктор медицинских наук, отделение гастроэнтерологии и гепатологии, отделение внутренней медицины, UNM HSC 

Джули Г. Ин, доктор медицинских наук, отделение гастроэнтерологии и гепатологии, отделение внутренней медицины, UNM HSC 

Задний план: 

Заброшенные урановые рудники (AUM) сосредоточены на юго-западе США, многие из которых расположены на землях племен. Сообщества коренных американцев, окружающие AUM, выразили свою обеспокоенность тем, что воздействие урана (U) и мышьяка (As), возникающее на объектах AUM, увеличивает распространенность хронических и системных заболеваний, включая иммунную дисфункцию и рак. Наше предыдущее исследование воздействия металлов в окружающей среде было сосредоточено на сердечно-сосудистых и легочных эффектах; однако, понимая, что ингаляционное потребление в значительной степени способствует воздействию на кишечник из-за проглатывания загрязненной слизи, мы заинтересованы в здоровье желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Кроме того, желудочно-кишечный тракт также легко подвергается воздействию металлов из окружающей среды через загрязненные источники пищи и воды. Таким образом, конечной целью этих исследований является решение проблем сообщества в отношении воздействия смешанных металлов из отходов AUM и других месторождений твердых металлов, что приводит к потенциальным иммунологическим изменениям и заболеваниям, происходящим из желудочно-кишечного тракта. 

Наше исследование: 

Исследователи BP Gut являются экспертами в области биологии кишечника и иммунологии и намерены определить, как эти металлы из окружающей среды влияют на три аспекта кишечника. Существует трехстороннее взаимодействие, включающее микробиоту (микроорганизмы, живущие в нашем кишечнике), иммунную систему и кишечный эпителий, которые поддерживают баланс между кишечным гомеостазом и воспалением. Дисфункция одного из этих компонентов может иметь серьезные последствия для двух других систем, а также для системного здоровья. Поэтому мы будем использовать модели животных и кишечные органоиды человека, чтобы понять, как воздействие на кишечник загрязнителей окружающей среды нарушает здоровье желудочно-кишечного тракта. 

Значение: 

Хроническое воздействие смесей металлов из отходов AUM было связано с повышенным риском заболеваний, включая гипертонию, диабет, аутоиммунитет и заболевания почек, в исследованиях взрослых. Это непропорционально влияет на общины коренных американцев на юго-западе США. Наша работа предоставит критическое механистическое представление о потенциальной иммунотоксичности U и As в физиологии желудочно-кишечного тракта и патофизиологии заболеваний. 

Контактное лицо:

ECastillo@salud.unm.edu  

JGIn@salud.unm.edu  

Проект 4 (БиоПроект Легкое)

Вдыхание твердых частиц металлов, образующихся на рудниках, вызывает легочную и системную иммунную дисрегуляцию

Следователи:

Алисия Болт, доктор философии

Сара Блоссом, доктор философии

Кэтрин Жиховски, доктор философии

Задний план:

Вдыхание пыли на рудниках является потенциальным путем воздействия на человека смесей металлов, что представляет серьезную проблему для здоровья племенных общин, живущих вблизи заброшенных урановых и твердых горных рудников в четырехугольном регионе на юго-западе Соединенных Штатов. Персистирующее воспаление легких связано с множественными иммуноопосредованными воспалительными заболеваниями, включая аутоиммунные заболевания. Тем не менее, вклад и степень вдыхания металлических частиц, полученных из шахт, в нарушение регуляции иммунитета и развитие аутоиммунитета неизвестны.

Наше исследование:

Одна из гипотез этого проекта заключается в том, что пыль с рудника, содержащая металлические частицы, вызывает дисрегуляцию легких и системного иммунитета и аутоиммунитет за счет гиперактивации нейтрофилов. Наши первоначальные исследования с использованием мышей, склонных к аутоиммунным заболеваниям, предполагают, что вдыхание пыли на руднике приводит к гиперактивации нейтрофилов, что приводит к образованию нейтрофильных внеклеточных ловушек (NETosis), что является важным фактором воспаления легких. Используя передовые клеточные и мышиные модели, а также исследования здоровья населения, подвергшегося воздействию, наша исследовательская группа изучает роль активированных нейтрофилов и NETosis в развитии легочной и системной иммунной дисрегуляции после воздействия пыли на руднике.

Значение:

Информация, полученная в ходе этого проекта, даст новое представление о потенциальных рисках, связанных с воздействием переносимых по воздуху металлов, и их роли в опосредованной металлами иммуномодуляции и заболеваниях.

Контактное лицо:

ambolt@salud.unm.edu

Проект 5 (Реабилитация экологического научно-технического проекта, ESE Remed)

Биоремедиация путем интеграции симбиоза растений и грибов и природных минералов для поглощения смесей металлов

Следователи:

Анджали Мулчандани, доктор философии

Дженнифер Руджерс, доктор философии

Элиан Эль Хайек, доктор философии

Хосе Серрато, доктор философии

Задний план:

Предыдущие исследования Исследовательского центра UNM METALS Superfund сообщают о совместном присутствии смесей урана (U), мышьяка (As) и ванадия (V) в водах и почвах на участках, затронутых наследием добычи полезных ископаемых в наших партнерских сообществах в Пуэбло. Лагуна и навахо. Бремя добычи полезных ископаемых затронуло различные сайты Superfund в США, что привело к воздействию металлов на несколько поколений в сообществах наших партнеров. Различные объекты, пострадавшие от добычи полезных ископаемых в США, не были должным образом рекультивированы или рекультивированы.

Наше исследование:

Предлагаемое исследование внесет вклад в новое механистическое понимание, которое позволит разработать биореакторы, катализируемые симбиозом растений и грибов в сочетании с абсорбцией и осаждением с использованием природных минералов для устойчивой биоремедиации смесей металлов. Минералы кальция естественным образом изобилуют в сообществах наших партнеров, и мы намерены дополнительно оценить, как эти минералы реагируют с фосфатом, чтобы иммобилизовать уран и мышьяк. Мы также будем использовать изоляты грибов, полученные из участков, расположенных в сообществах наших партнеров, для определения соответствующих градиентов температурного стресса, химического состава воды и других условий окружающей среды на юго-западе США, влияющих на поглощение смесей металлов растительно-грибковым симбиозом. Мы создадим биореакторы для определения условий окружающей среды, которые лучше всего способствуют поглощению металлов, адсорбции минералов и химическому осаждению растительными грибами, что позволит делать прогнозы о потенциале биоремедиации, вызванном будущим изменением климата.

Значение:

В рамках этого проекта будут разработаны новые технологии биоремедиации путем использования симбиозов растений и грибов для иммобилизации смесей металлов посредством поглощения и осаждения минералов. Сообщалось о совместном присутствии смесей урана (U), мышьяка (As) и ванадия (V) в водах и почвах в естественных геологических отложениях и на участках Суперфонда, затронутых наследием добычи полезных ископаемых. Однако в нескольких исследованиях изучается реакционная способность смесей металлов в экологически значимых условиях. Интеграция физико-химических и биологических процессов предоставляет бесценные возможности для получения новой информации, необходимой для оценки рисков и развития новых технологий биоремедиации.

Контактная информация:

анджалим@unm.edu

jcerrato@unm.edu