Laurie G. Hudson, PhD
Debra MacKenzie, PhD
Esther Erdei, PhD
David Begay, PhD
Erica Dashner-Titus, PhD
In Zusammenarbeit mit indianischen Gemeinschaften arbeitet die UNM-Bewertung der Metallexposition und Toxizität in Stammesgebieten im Südwesten Das Team von UNM METALS hat Beweise für gemeinschaftliche Expositionen und Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit mehr als 1100 verlassenen Uranbergwerksdeponien (AUM) auf ihrem Stammesland erhalten. Biomonitoring-Ergebnisse bestätigen, dass Gemeindemitglieder Uran und anderen Metallen ausgesetzt sind, die über die nationalen Normen hinausgehen, was bei der Gemeinde zu Bedenken hinsichtlich möglicher Auswirkungen auf die Gesundheit führt.
Dieses Projekt befasst sich mit den Bedenken der indianischen Gemeinschaft hinsichtlich gesundheitlicher Auswirkungen im Zusammenhang mit der Exposition gegenüber Uran und gleichzeitig vorkommenden Metallen, die auf Altlasten des Uranbergbaus gefunden werden. Unsere Studien werden die biologischen Folgen der Exposition gegenüber gemischten Metallen in betroffenen Gemeinden untersuchen. Wir werden Biomonitoring nutzen, um die aktuelle Exposition gegenüber gemischten Metallen und Metalloiden zu bewerten. Basierend auf vorläufigen Erkenntnissen und veröffentlichten Arbeiten werden wir die Hypothese testen, dass die Exposition gegenüber den einzigartigen Mischungen von Umweltmetallen, die mit stillgelegten Uranminen in Verbindung gebracht werden, oxidativen Stress und Entzündungsreaktionen fördert, Prozesse, die bekanntermaßen eine Immunschwäche und die Entwicklung zahlreicher chronischer Krankheiten fördern. Komplementäre Studien in experimentellen Modellen sollen Toxizitätsmechanismen identifizieren, die für zukünftige bevölkerungsbasierte Interventionen gezielt eingesetzt werden können.
Dieses Projekt geht auf Anliegen der Gemeinschaft ein und die Ergebnisse sollen 1) Einblicke in die biologischen Folgen von wenig untersuchten toxischen Metallen liefern, die in Umweltproben identifiziert und in Bioproben aus der Gemeinschaft erhöht wurden, 2) das mechanistische Wissen über die Auswirkungen spezifischer Metalle und Metallmischungen erweitern sowie die Grundlage für Metallinteraktionen in menschlichen Immunzellen und 3) experimentell das Potenzial mechanismusbasierter Interventionen zum Schutz vor Metallexpositionen in der Umwelt testen. Unser oberstes Ziel ist es, die mechanistische Wissenschaft für die Entwicklung interventioneller klinischer Studien zu nutzen, um die Gesundheitsrisiken einer anhaltenden Metallexposition zu mindern.
Adrian Brearley, PhD
Eliane El Hayek, PhD
José Cerrato, PhD
Joseph Galewsky, PhD
Viele indianische Gemeinschaften im Südwesten der USA leben in unmittelbarer Nähe zahlreicher verlassener Uranminen (AUMs), die in den 1950er bis 1980er Jahren aktiv waren. Diese Gemeinden beleben die landwirtschaftlichen Aktivitäten auf Flächen neben verlassenen Minenstandorten, die während aktiver Aktivitäten und nach dem Bergbau möglicherweise durch windverwehten Staub kontaminiert wurden. Zwei wichtige Anliegen dieser Stammesgemeinschaften sind: i) mögliche Exposition gegenüber vom Wind verwehten, alveolengängigen (PM2.5) metallhaltigen Partikeln; und ii) ob landwirtschaftliche Nutzpflanzen, die auf an AUMs angrenzenden Stammesgebieten angebaut werden, einen potenziellen Expositionsweg darstellen könnten, der sich nachteilig auf die menschliche Gesundheit auswirkt. Alte Uran(U)-Minenstandorte in semiariden Regionen unterliegen starken äolischen (windbedingten) Prozessen, die die Ausbreitung von U-haltigem Mineralstaub beeinflussen, was Anlass zur Sorge gibt, dass der Mensch giftigem Staub ausgesetzt wird, der möglicherweise negative Auswirkungen auf die Gesundheit hat. Das Verständnis der Bioverfügbarkeit und Biozugänglichkeit von U und gleichzeitig vorkommenden toxischen Metallen in PM2.5, insbesondere Nanopartikeln in entstehenden flüchtigen Mineralstäuben aus alten Minenstandorten, ist wichtig, um Gesundheitsrisiken für betroffene Gemeinden zu identifizieren.
Der Schwerpunkt des ESE PM-Projekts auf den Umweltrisiken der Nanopartikelexposition geht auf unsere vorläufigen Ergebnisse zurück, die zeigen, dass bisher unerkannte U-tragende Nanopartikel in einer Reihe verschiedener natürlicher Materialien im Zusammenhang mit AUMs vorhanden sind. Unsere Forschungsstrategie wird ein Verständnis entwickeln für: a) den Ursprung, die Häufigkeit und die physikalisch-chemischen Eigenschaften von nanopartikulären Formen von U und gleichzeitig vorkommenden Metallen in Minenabfällen, Böden und windverwehtem Staub auf Stammesgebieten; b) deren Transport und Umverteilung durch vom Wind verwehte Suspension, die eine Inhalationsexposition sowie eine Kontamination landwirtschaftlicher Flächen und Nutzpflanzen mit sich bringt; 3) die Beziehung zwischen dem Metallgehalt landwirtschaftlicher Böden und der Aufnahme in landwirtschaftliche Nutzpflanzen, die einen potenziellen Aufnahmeweg darstellen; und 4) die Aufnahmemechanismen dieser toxischen Metalle in landwirtschaftliche Nutzpflanzen über Wurzel- und Blattsysteme.
Dieses Projekt wird Daten liefern, um die Bedenken von Stammesgemeinschaften hinsichtlich möglicher Expositionspfade durch Schwebstoffe (Feinstaub) aus alten Minenstandorten auszuräumen. Unsere Ergebnisse werden die Hypothese testen, dass der windgeblasene Transport von PM2.5 aus AUMs ein einzigartiges Expositionsrisikoszenario für Menschen durch Einatmen und Verschlucken darstellt, basierend auf den komplexen physikalisch-chemischen Eigenschaften der in den PM enthaltenen Metallmischungen. Unsere Ergebnisse werden feststellen, inwieweit die komplexen Metallmischungen in luftgetragenem Feinstaub, der von AUM-Standorten freigesetzt wird, ein Gesundheitsrisiko darstellen, und werden Strategien zur Risikominderung für diese gefährdeten Bevölkerungsgruppen, die in der Nähe von AUMs leben, genauer berücksichtigen. Diese Informationen werden dazu beitragen, die Exposition des Menschen gegenüber Metallmischungen zu verringern, die durch das Einatmen von windverwehtem Staub und den Verzehr von Feldfrüchten auf landwirtschaftlichen Flächen entstehen, die möglicherweise sowohl während der aktiven Phase des Bergbaus als auch heute durch flüchtigen Staub von Minenstandorten kontaminiert wurden.
brearley@unm.edu
Eliseo F. Castillo, PhD, Abteilung für Gastroenterologie und Hepatologie, Abteilung für Innere Medizin, UNM HSC
Julie G. In, PhD, Abteilung für Gastroenterologie und Hepatologie, Abteilung für Innere Medizin, UNM HSC
Verlassene Uranminen (Abandoned Uranium Mines, AUMs) konzentrieren sich auf den Südwesten der USA, viele davon auf Stammesgebieten. Die indigenen Gemeinschaften rund um AUMs haben ihre Besorgnis darüber geäußert, dass die Belastung durch Uran (U) und Arsen (As) durch AUM-Standorte die Prävalenz chronischer und systemischer Krankheiten, einschließlich Immunschwäche und Krebs, erhöht hat. Unsere bisherige Forschung zur Metallexposition in der Umwelt konzentrierte sich auf kardiovaskuläre und pulmonale Auswirkungen; Da wir uns jedoch darüber im Klaren sind, dass die inhalative Aufnahme stark zur Belastung des Darms durch die Aufnahme von kontaminiertem Schleim beiträgt, sind wir an der Gesundheit des Magen-Darm-Trakts (GI) interessiert. Darüber hinaus ist der Magen-Darm-Trakt durch kontaminierte Nahrungsmittel und Wasserquellen auch leicht Umweltmetallen ausgesetzt. Das ultimative Ziel dieser Studien besteht daher darin, die Bedenken der Gemeinschaft hinsichtlich der Exposition gegenüber gemischten Metallen aus AUM-Abfällen und anderen Hartmetallminen auszuräumen, die zu potenziellen immunologischen Veränderungen und Krankheiten führen können, die ihren Ursprung im Magen-Darm-Trakt haben.
Die Forscher von BP Gut sind Experten für Darmbiologie und Immunologie und wollen herausfinden, wie sich diese Umweltmetalle auf drei Aspekte des Darms auswirken. Es gibt eine dreigliedrige Interaktion zwischen der Mikrobiota (in unserem Darm lebende Mikroorganismen), dem Immunsystem und dem Darmepithel, die das Gleichgewicht zwischen Darmhomöostase und Entzündung aufrechterhält. Eine Funktionsstörung einer dieser Komponenten kann tiefgreifende Auswirkungen auf die beiden anderen Systeme sowie auf die systemische Gesundheit haben. Daher werden wir Tiermodelle und menschliche Darmorganoide nutzen, um zu entschlüsseln, wie die Belastung des Darms durch Umweltschadstoffe die Gesundheit des Gastrointestinaltrakts beeinträchtigt.
In Studien an Erwachsenen wurde die chronische Exposition gegenüber Metallmischungen aus AUM-Abfällen mit einem erhöhten Risiko für Krankheiten wie Bluthochdruck, Diabetes, Autoimmunität und Nierenerkrankungen in Verbindung gebracht. Dies betrifft überproportional viele indianische Gemeinschaften im Südwesten der USA. Unsere Arbeit wird entscheidende mechanistische Einblicke in die potenzielle Immuntoxizität von U und As in der GI-Physiologie und Krankheitspathophysiologie liefern.
ECastillo@salud.unm.edu
JGIn@salud.unm.edu
Inhalierte, aus Bergwerken stammende Metallpartikel führen zu einer pulmonalen und systemischen Immunschwäche
Alicia Bolt, PhD
Sarah Blüte, PhD
Katherine Zychowski, PhD
Das Einatmen von Minenstaub ist ein potenzieller Weg für die Exposition des Menschen gegenüber Metallmischungen, der ein erhebliches Gesundheitsrisiko für Stammesgemeinschaften darstellt, die in der Nähe verlassener Uran- und Hartgesteinsbergwerksstandorte in der Vierecksregion im Südwesten der USA leben. Eine anhaltende Lungenentzündung ist mit mehreren immunvermittelten Entzündungserkrankungen, einschließlich Autoimmunerkrankungen, verbunden. Der Beitrag und das Ausmaß der inhalierten Metallpartikel aus Minenstandorten zur Immunschwäche und zur Entwicklung von Autoimmunität sind jedoch unbekannt.
Eine Hypothese dieses Projekts ist, dass Metallpartikel enthaltender Bergbaustaub durch die Hyperaktivierung von Neutrophilen zu Lungen- und systemischen Immundysregulationen und Autoimmunität führt. Unsere ersten Studien mit autoimmungefährdeten Mäusen legen nahe, dass die inhalative Exposition gegenüber Minenstaub zur Hyperaktivierung von Neutrophilen führt, was zur Bildung extrazellulärer Neutrophilenfallen (NETose) führt, was ein wichtiger Auslöser von Lungenentzündungen ist. Mithilfe fortschrittlicher Zell- und Mausmodelle sowie Gesundheitsstudien an exponierten Populationen untersucht unser Forschungsteam die Rolle aktivierter Neutrophiler und NETose bei der Entwicklung von Lungen- und systemischen Immundysregulationen nach Staubexposition am Bergbaustandort.
Die aus diesem Projekt gewonnenen Informationen werden neue Erkenntnisse über die potenziellen Risiken liefern, die mit der Exposition gegenüber Metallen in der Luft verbunden sind, und über deren Rolle bei der metallvermittelten Immunmodulation und Krankheit.
Anjali Mulchandani, PhD
Jennifer Rudgers, PhD
Eliane El Hayek, PhD
José Cerrato, PhD
Frühere Studien des UNM METALS Superfund Research Center berichten über das gleichzeitige Vorkommen von Mischungen aus Uran (U), Arsen (As) und Vanadium (V) in Gewässern und Böden an Standorten, die von Bergbauhinterlassenschaften in unseren Partnergemeinden im Pueblo von betroffen sind Laguna und Navajo-Nation. Die Belastung durch Bergbauaktivitäten hat sich auf verschiedene Superfund-Standorte in den USA ausgewirkt und zu einer generationenübergreifenden Metallexposition in unseren Partnergemeinden geführt. Verschiedene Standorte in den USA, die von Bergbaurückständen betroffen sind, wurden nicht ausreichend saniert oder saniert.
Die vorgeschlagene Forschung wird neue mechanistische Erkenntnisse liefern, die die Entwicklung von Bioreaktoren ermöglichen, die durch Pflanzen-Pilz-Symbiose in Verbindung mit Absorption und Fällung unter Verwendung natürlicher Mineralien für eine nachhaltige biologische Sanierung von Metallmischungen katalysiert werden. Kalziummineralien sind in unseren Partnergemeinden von Natur aus reichlich vorhanden, und wir beabsichtigen, weiter zu untersuchen, wie diese Mineralien mit Phosphat reagieren, um Uran und Arsen zu immobilisieren. Wir werden auch Pilzisolate verwenden, die wir von Standorten in unseren Partnergemeinden erhalten haben, um relevante Temperaturgradienten, Wasserchemie und andere Umweltbedingungen im Südwesten der USA zu identifizieren, die die Aufnahme von Metallmischungen durch Pflanzen-Pilz-Symbiose beeinflussen. Wir werden Bioreaktoren konstruieren, um Umweltbedingungen zu identifizieren, die die Metallaufnahme, die Mineraladsorption und die chemische Ausfällung durch pflanzenassoziierte Pilze am besten fördern, und um Vorhersagen über das Bioremediationspotenzial zu treffen, das durch den zukünftigen Klimawandel verursacht wird.
Dieses Projekt wird neuartige Technologien für die Bioremediation entwickeln, indem es Pflanzen-Pilz-Symbiosen nutzt, um Metallmischungen durch Mineralabsorption und -ausfällung zu immobilisieren. Über das gleichzeitige Vorkommen von Mischungen aus Uran (U), Arsen (As) und Vanadium (V) wurde in Gewässern und Böden in natürlichen geologischen Lagerstätten und Superfund-Standorten berichtet, die von Bergbauhinterlassenschaften betroffen sind. Allerdings untersuchen nur wenige Studien die Reaktivität von Metallmischungen unter umweltrelevanten Bedingungen. Die Integration physikalisch-chemischer und biologischer Prozesse bietet unschätzbare Möglichkeiten, neue Erkenntnisse zu gewinnen, die für die Risikobewertung und die Weiterentwicklung neuartiger Bioremediationstechnologien unerlässlich sind.
