Nors kylantys įrodymai rodo, kad pesticidai gali būti toksiški mikroorganizmų deriniui virškinimo sistemoje, tačiau naujas tyrimas yra pirmasis, kuris pakeitė specifines žarnyno bakterijų pakeitimus, pagrįstus žmogaus mikrobų sąveika ir vabzdžių žudymo chemikalais, stebimais laboratorijoje ir gyvūno modelyje.
Analizė parodė, kad daugiau nei keliolika pesticidų daro įtaką žmogaus žarnyno bakterijų augimo modeliams, daro įtaką žarnyno mikroorganizmams apdorojant maistines medžiagas ir stovyklauti kai kuriose bakterijose. Tyrėjai sako, kad gautas molekulinių mechanizmų „atlasas“, kurį jie padarė viešai, yra šaltinis, kurį galima panaudoti tiksliniams atitinkamų ligų ir galimų terapinių strategijų tyrimams.
Pelių eksperimentai parodė, kad viena žarnyno bakterijų rūšis suteikia tam tikrą apsaugą nuo toksiškumo pesticidams, užsimindama apie probiotinį požiūrį, kad būtų išvengta kai kurių jų žalingo poveikio sveikatai – šiuo atveju uždegimas.
„Mes pateikėme papildomą supratimą apie tai, kaip pesticidai ar aplinkos teršalai daro įtaką žmonių sveikatai, moduliuodami svarbų mikroorganizmų kolekciją“, – sakė Ohajo valstijos universiteto žmogiškųjų mokslų docentas vyresnysis autorius Jiangjiang Zhu.
„Mes taip pat nustatėme tam tikrus mikrobus, kurie iš biologinių sistemų gali skaidyti, pašalinti ar pašalinti ar pašalinti iš šių pesticidų.
Tyrimas buvo paskelbtas neseniai Gamtos ryšiai.
Rezultatai grindžiami laboratorijos sąveika tarp 18 pesticidų junginių, parinktų plačiai paplitusiam žemės ūkio naudojimui visame pasaulyje, ir 17 rūšių iš keturių pagrindinių bakterijų domenų žmogaus žarnyne, susijusius su sveikatos priežiūros ar ligos būsenomis. Tarp įtrauktų pesticidų buvo DDT (uždraustas JAV, tačiau kai kuriose šalyse buvo naudojamos patalpose, kad kontroliuotų maliariją nešiojančius uodus), atraziną, permetriną ir chlorpirifus. Net ir esant jų naudojimo apribojimams, kai kurių senų pesticidų likučiai vis dar cirkuliuoja dirvožemyje ir vandenyje, sakė Zhu.
„Mes auginome bakterijas kultūroje ir paveikėme jas atitinkamą pesticidų koncentraciją, kad pamatytume, kaip mikrobai reagavo į tuos pesticidų poveikį“, – sakė pirmoji autorius Li Chen, ZHU laboratorijos vyresnysis tyrimų bendradarbis, kuris atliko daugiau nei 10 000 mėginių, kurie buvo analizuojami tyrime.
Remdamasis išvadomis, komanda sukūrė bakterijų ir pesticidų sąveikos tinklą, kuriame išsamiai aprašoma, kurie pesticidai skatino arba slopino bakterijų augimą, ir bakterijas, kurios absorbavo pesticales chemines medžiagas-tai, rodantis, kad organizme gali būti pailginti pesticidai.
„Dauguma ankstesnių aplinkos sveikatos tyrimų pranešė, kad pesticidų užterštumas turi įtakos bendrai žarnyno bakterijų sudėčiai“, – teigė Chenas. „Mes parodėme, kad tie pesticidai iš tikrųjų gali paveikti specifines žarnyno bakterijas ir išsamiai aprašyti, kaip šie pokyčiai paveiks bendrą kompoziciją.”
Analizėje buvo nustatyti specifiniai metaboliniai pokyčiai 306 pesticidų-žandikaulio mikrobų porose, todėl buvo ištirta, kaip šie pakeitė augimo modeliai ir cheminių medžiagų kaupimasis paveikė metabolitus-biocheminių reakcijų molekulinius produktus, kurie suskaido maistines medžiagas, kad gautų energiją ir atliktų kitas esmines funkcijas. Metabolitai turi daugybę vaidmenų, pradedant nuo paties metabolinio proceso keitimo iki signalų, susijusių su keliomis ląstelių funkcijomis ir imuninės sistemos aktyvacija, siuntimo.
Be to, tyrimo komanda atliko atskirą analizę kitoje svarbioje molekulių klasėje, kurią gali sukelti žarnos mikrobai – riebūs, riebūs ir vaškiniai junginiai, vadinami lipidais, kurie yra būtini daugeliui kūno funkcijų.
Tyrėjai taip pat ištyrė sveikų pelių pesticidų poveikį pirmiausia davę antibiotikų, kad išvalytų jų virškinimo mikrobų sistemas. Komanda vienai pelių grupei pristatė „Bacteroides Ovatus“, įprastą žmogaus žarnyno bakterijų padermę, ir palygino jas su kontrolinėmis grupėmis po keturių savaičių pesticidų poveikio.
Rezultatai patikrino tai, kas buvo matoma laboratorijoje, parodant, kad pesticidai sukėlė uždegimą keliuose pelių organuose, ir kad po cheminės medžiagos atsiradimo atsirado įvestų bakterijų, atsirado įvairių medžiagų apykaitos aktyvumo ir lipidų gamybos pokyčių. Tiksliau, kai kurių lipidų klasių padidėjimas slopino baltymo, susijusio su oksidaciniu stresu, signalizacijos keliu.
„Mes nustatėme mikrobus, kurie gali modifikuoti toksišką pesticidų poveikį šeimininkui, kažkaip apšviečiant uždegimo procesą“, – teigė ZHU, taip pat tyrėjas Ohajo valstijos universiteto išsamios vėžio centro molekulinės karcerogenezės ir chemoprevencijos tyrimų programoje.
„Mes žinome, kad uždegimas paprastai kenkia kūnui. Jei kažkas toksiškas jį sukels, ir yra ir kitų molekulių, galinčių neutralizuoti tą agentą, galite turėti sprendimą įsikišti ar užkirsti kelią didesnio masto pažeidimui.”
Kitoje šio darbo frazėje ZHU laboratorija planuoja toliau paaiškinti, kur po pesticidų poveikio metaboliniai žarnyno mikrobų pokyčiai atitinka įvairias sveikatos ir ligos sąlygas. Jis tikisi, kad kiti mokslininkai padarys tą patį.
„Mes nustatome šią centrinę pesticidų ir žarnyno mikrobų sąveiką. Tada kitos laboratorijos gali panaudoti tai, ką atradome, pavyzdžiui, po pesticidų poveikio, žarnyno mikrobų reakcijos gali sukelti pasrovių pasekmes, kurios prisideda prie ligos tyrimų ir galiausiai padeda numatyti tikslus ar nustatyti intervencijos strategiją”.
Papildomi bendraautoriai yra Chao Guo, Huan Zhang, Shiqi Zhang, Andrew Gold, Ming Hu ir Dayong Wu, visos Ohajo valstijos; Hong Yan ir Caroline Johnson iš Jeilio universiteto; Shanshan Di ir Xinquan Wang iš Zhejiang akademijos Hangdžou, Kinijoje; ir Yu Wang iš Johns Hopkins universiteto.