Multi-Omics Reveals that Lead Exposure Disturbs Gut Microbiome Development, Key Metabolites, and Metabolic Pathways

Abstract

Lead exposure remains a global public health issue, and the recent Flint water crisis has renewed public concern about lead toxicity. The toxicity of lead has been well established in a variety of systems and organs. The gut microbiome has been shown to be highly involved in many critical physiological processes, including food digestion, immune system development and metabolic homeostasis. However, despite the key role of the gut microbiome in human health, the functional impact of lead exposure on the gut microbiome has not been studied. The aim of this study is to define gut microbiome toxicity induced by lead exposure in C57BL/6 mice using multi-omics approaches, including 16S rRNA sequencing, whole genome metagenomics sequencing and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) metabolomics. 16S rRNA sequencing revealed that lead exposure altered the gut microbiome trajectory and phylogenetic diversity. Metagenomics sequencing and metabolomics profiling showed that numerous metabolic pathways, including vitamin E, bile acids, nitrogen metabolism, energy metabolism, oxidative stress and the defense/detoxification mechanism, were significantly disturbed by lead exposure. These perturbed molecules and pathways may have important implications for lead toxicity in the host. Taken together, these results demonstrated that lead exposure not only altered gut microbiome community structures/diversity but also greatly affected metabolic functions, leading to gut microbiome toxicity.

Evaluating the effects between metal mixtures and serum vaccine antibody concentrations in children: a prospective birth cohort study

“…specific dietary surveys) of children would provide greater clarity on the potential influence of nutrition. Another possible reason that we did not observe significant mediation is that metals such as arsenic and lead can directly affect immune function via epigenetic programming of leukocytes and altered metabolic physiology [88,[90][91][92]. Our results support the hypothesis that the earliest exposure periods represent the most susceptible developmental windows to immunotoxicity, as pregnancy exposures showed the strongest associations with antibody concentrations.…”

Связанные С Урбанизацией Факторы Заболеваемости Сахарным Диабетом Первого Типа

“…Данные литературы свидетельствуют о том, что аэрополлютанты в виде ТПЧ, в частности -содержащие кремний, алюминий, свинец и др. -особенно если действуют на формирующийся организм с детства, не только способны нарушить развитие легких и дыхательной функции, но и производят системные, в том числе опосредованные через пищу и кишечную микробиоту, эффекты в других органах, вплоть до нарушения психомоторного развития и иммунитета [9,20,28,29,34,36]. Механизмы возможного влияния аэрополлютантов на аутоиммунитет могут быть разными: адъювантоподобное действие, индукция таких модификаций антигенов, к которым не толерантны лимфоциты организма, появление неоантигенов в результате действия активных кислород-и галогенсодержащих радикалов и иных медиаторов воспаления [3,30] и пр.…”

Solid dust particles and the determination problem in bronchopulmonary pathology (review)

“…Согласно действующим на территории РФ нормативно-правовым документам в результате урбани-МЕДИЦИНСКИЙ АЛЬЯНС, том 7, № 4, 2019 стической деятельности образуются и подлежат контролю главные загрязнители воздуха и компоненты газовоздушной среды: такие соединения, как тяжелые металлы, ПАУ в форме твердых пылевых частиц, а именно совокупности твердых пылевых частиц [частиц размером до 10 мк (далее РМ 10 ), частиц размером до 2,5 мк (далее PM 2,5 ) и алюмосиликатов] [10,29]. При этом их основным источником является деятельность человека, а именно автомобильный транспорт [1,2,30]. Установлено, что средние концентрации цинка, железа, кобальта, свинца, хрома, никеля, ртути превышают гигиенические нормативы при интенсивности движения транспорта более 1500 авт./ч, что особенно актуально на территории мегаполисов.…”

“…Была установлена корреляционная взаимосвязь между прогнозируемой продолжительностью жизни населения в зависимости от развития АДК. При этом она прямо пропорциональна интенсивности движения и составляет на 8,2 года меньше при 3000 авт./ч, чем при интенсивности 500 авт./ч [30,31].…”