В некоторых регионах грунтовые воды содержат повышенное количество мышьяка — токсичного элемента, способного вызвать острое отравление, онкологические заболевания, диабет второго типа и другие недуги. Чтобы выяснить механизм, посредством которого мышьяк, содержащийся в питьевой воде, провоцирует развитие диабета, авторы нового исследования использовали гуманизированных мышей — грызунов, имеющих человеческий ген. В ходе исследования было установлено, что мышьяк проявляет этот эффект исключительно у самцов трансгенных мышей.
Для многих химических загрязнителей установлена связь с возникновением заболеваний у людей. Среди них мышьяк (As) — токсичный полуметалл, который может вызывать острое отравление и даже привести к летальному исходу, а при меньшем воздействии — приводить к серьезным хронические болезни, включая рак.
В окружающую среду мышьяк попадает в результате деятельности ряда промышленных предприятий, в том числе металлургических. Однако это не всегда загрязнитель, деятельность человека также оказывает влияние на загрязнение мышьяком, поскольку этот элемент является распространенным компонентом земной коры. В ряде регионов, таких как Вьетнам, Мексика и Китай, его концентрация особенно высока, что приводит к попаданию в почву и грунтовые воды. В результате, мышьяк может проникать в организм местных жителей через питьевую воду.
Предыдущие эпидемиологические исследования выявили связь между содержанием мышьяка в питьевой воде и риском развития диабета второго типа. Именно через питьевую воду происходит основное поступление этого опасного элемента в человеческий организм. Мышьяк в воде присутствует в более токсичной неорганической форме. В случае, к примеру, морепродуктов он входит в состав органических соединений и не так вреден.
Оставалось неясным, каким образом простое неорганическое вещество влияет на метаболизм глюкозы. Новый статья для журнала Environmental Health Perspectives. Ее авторы разработали трансгенную линию мышей, содержащую человеческий ген метилтрансферазы трехвалентного мышьяка ( AS3MT) — фермента, способствующего выведению мышьяка из организма. Необходимость использования сложной модели, основанной на гуманизированных грызунах, связана с тем, что мыши дикого типа обладают более эффективным механизмом выведения мышьяка, чем Homo sapiens. Для развития диабета потребовались бы значительно более высокие дозы.
Использованные учеными трансгенные и обычные мыши в течение месяца вели нормальную жизнь, за исключением одного момента. Вода в их поилках содержала 0,00004 процента (400 частей на миллион) растворенного неорганического мышьяка, и грызуны имели неограниченный доступ к ней. Затем всех подопытных умертвили, а их печень и жировую ткань — химическому и генетическому анализу.
У самцов гуманизированных мышей, в отличие от самок, наблюдался более высокий уровень ряда показателей, связанных с диабетом: метаболитов сигнального пути инсулина, глюкозы в плазме крови натощак и особой микроРНК — miR-34a. У обычных мышей таких половых различий не заметили.
Исследователи не делают выводов о причинах различий в развитии диабета, вызванного мышьяком, у мышей разного пола. Предполагается, что значительную роль в этом процессе играет ген Klf11 — один из Kruppel-подобных факторов транскрипции.
Ученые также отметили, что молекула miR-34a является многообещающим индикатором патологий, возникающих вследствие отравления мышьяком. Она может быть применена для диагностики у людей, проживающих в районах с повышенной концентрацией этого токсичного вещества в воде.