Miljökemikalier kopplade till förändringar i tarmmikrobiomet och hälsa

Mikroberna som bor i våra kroppar påverkas av vad vi äter, dryck, andas och absorberas genom vår hud, och de flesta av oss är kroniskt utsatta för naturliga och mänskliga miljöföroreningar. I ett nytt papper, forskare från University of Illinois i Urbana-Champaign granskar forskningen som kopplar dussintals miljökemikalier till förändringar i tarmmikrobiomet och tillhörande hälsoutmaningar.

Recensionen publiceras i tidskriften Toxikologiska vetenskaper .

Papperet innehåller avsnitt om föreningar som används vid tillverkning av konsumtionsvaror, inklusive bisfenoler som finns i livsmedelsförpackningar av plast, och ftalater, som används i allt från vinylgolv till plastfilmer. Den beskriver också vetenskapen i samband med exponering för ihållande organiska föroreningar och tungmetaller. POP innehåller kemikalier som PCB; perfluorokemikalier, som används i nonstick -kokkärl och livsmedelsförpackningar; flamskyddsmedel kända som polybromerade difenyletrar; och bekämpningsmedel och ogräsmedel.

Mer än 300 miljöföroreningar eller de metaboliska biprodukterna av dessa föroreningar har mätts i människans urin, blod eller andra biologiska prover. Kemikalier som bisfenoler, ftalater och några bekämpningsmedel, ihållande organiska föroreningar och tungmetaller kan förändra hormonmetabolismen och är förknippade med negativa hälsoutfall. "

Jodi Flaws, U. av I. professor i jämförande biovetenskap som ledde analysen med Ph.D. studenten Karen Chiu

De negativa hälsoeffekter kopplade till dessa kemikalier inkluderar reproduktions- och utvecklingsfel, Diabetes typ 2, kardiovaskulär dysfunktion, leversjukdom, fetma, sköldkörtelrubbningar och dålig immunfunktion, forskarna rapporterar.

Dussintals studier har undersökt hur kemiska exponeringar påverkar hälsan, och forskare vänder nu sin uppmärksamhet till hur dessa kemikalier påverkar tarmmikrober. Studierna som granskades i det nya dokumentet utfördes på råttor, möss, fisk, hundar, kycklingar, kor, mänskliga vuxna och spädbarn, honungsbin och andra organismer.

Studier har visat att exponering för bisfenoler, som kan påvisas i urinen hos mer än 90% av vuxna i USA, ökar nivåerna av metanobrevibakterbakterier i den manliga tarmen. Dessa mikrober har visats - hos människor och möss - för att öka värdens förmåga att extrahera mer energi från mat.

"Detta ökar en stark möjlighet att BPA-inducerad viktökning orsakas åtminstone delvis av BPA-inducerade förändringar i tarmmikrobiomet, "skrev forskarna.

Ftalater är mjukgörare och stabilisatorer som lätt läcker ut i livsmedel. Att äta ftalatförorenade livsmedel är den främsta exponeringsvägen hos människor. Som bisfenoler, ftalater är hormonstörande, vilket innebär att de stör normal hormonsignalering i kroppen.

Hög ftalatexponering hos mänskliga nyfödda är förknippad med förändringar i tarmmikrobiomet och förändrade immunsvar mot vaccination. Hos möss, exponering för ftalater under puberteten verkar hämma den mikrobiella syntesen av butyrat, en metabolit som är avgörande för tarmhälsan, immunreglering och neurologisk funktion.

Ihållande organiska föroreningar är oljiga organiska kemikalier som kan bestå i miljön i år eller decennier.

"Nyligen genomförda studier har undersökt effekterna av POP -exponering på tarmmikrobioten under utveckling, ungdoms- och vuxenstadier i en mängd olika djur, inklusive möss, fisk och människor, "skrev forskarna.

Studier har visat att exponering för PCB är associerad med mikrobiella förändringar i tarmen och ökad tarmpermeabilitet, tarminflammation och kognitiva problem. En gång använt som kylmedel, PCB förbjöds i USA 1978 men kvarstår i miljön.

Perfluorokemikalier används i kokkärl med nonstick, livsmedelsförpackningar och fläckresistenta mattor. En studie kopplade PFC till förändringar i tarmmikrobiomet och nedsatt lipidmetabolism hos kvinnliga - men inte manliga - fiskar och deras avkommor. Mikrobiomskiftet kvarstod hos avkomman, och de unga fiskarna led högre dödlighet än de vars mödrar inte utsattes för PFC.

Studier har visat att exponering för glyfosatherbicider förändrar tarmmikrobiomets bakteriella sammansättning hos nötkreatur, gnagare och honungsbin. Det ökade oroliga och depressiva symtom hos möss och var associerad med en ökning av patogena bakterier hos nötkreatur. Bekämpningsmedlet klorpyrifos påverkar mikrobiella populationer hos gnagare och fisk som exponeras under utveckling och vuxen ålder, och orsakar också inflammation och oxidativ stress i tarmen.

"Alla dessa data tillsammans tyder på att exponering för många av dessa miljökemikalier under olika stadier av livet kan förändra tarmmikrobiomet på sätt som påverkar hälsan, "Sade Chiu." Patologierna i samband med förändrade mikrobiomer efter exponering för miljökemikalier inkluderar immun dysfunktion, förändrad kolhydrat- och lipidmetabolism, och neurologiska och beteendemässiga funktionsnedsättningar. Vi ser också att dessa effekter i hög grad beror på individens kön och ålder. "

• Nya verktyg för att analysera mikrobiella samhällen
• Nytt verktyg hjälper till att översätta komplex kommunikation mellan mikrober och kroppen