Нарушения обмена веществ, такие как ожирение и диабет, резко возросли как в США, так и во всем мире. В настоящее время около 40% взрослого населения США страдают ожирением, и около 10% имеют диагноз диабет, что составляет более 600 миллионов долларов США в годовой стоимости здравоохранения только в США.

Несмотря на эти ухудшающиеся тенденции общественного здравоохранения, вмешательства привели лишь к ограниченным преимуществам, что предполагает другие потенциальные факторы, способствующие этому. Это подтверждается недавним анализом, предполагающим, что снижение активности, увеличение потребления калорий и генетика недостаточны для объяснения скорости и масштабов этих ухудшающихся тенденций. Отраженные в ухудшающихся тенденциях здоровья человека, исследователи сообщили несколько лет назад, что животные из 24 групп населения (обезьяны, лабораторные и городские мыши, кошки, собаки и т. Д.) также испытывали увеличение прибавки в весе за аналогичный период времени.

Исследования других потенциальных причинных факторов этой ухудшающейся тенденции в области здравоохранения позволили предположить роль химических веществ в окружающей среде. Развитие жировых клеток и жировой ткани частично контролируется гормонами, которые высоко консервативны у позвоночных животных. Как таковые, токсиканты, которые могут активировать или блокировать эти гормональные пути, могут быть способны влиять на развитие жировых клеток или иным образом влиять на энергетический гомеостаз, контролировать потребление пищи, расход энергии, аппетит и сытость, а также другие механизмы, которые могут способствовать нарушению метаболического здоровья.

Существует богатая история экспериментальных данных, демонстрирующих, как различные токсиканты окружающей среды могут вызывать нарушение обмена веществ. Среди них антибиотики были оценены как метод стимулирования прибавки в весе у сельскохозяйственных животных с 1950-х годов, который, по-видимому, действует посредством воздействия на микробиоту кишечника и последующее воздействие на переработку углеводов. Diethylstilbestrol (DES), фармацевтический препарат, предназначенный для снижения частоты выкидышей, преждевременных родов и абортов, который назначался беременным женщинам с 1940-х по 1970-е годы, также продемонстрировал нарушение метаболического здоровья. DES, по-видимому, стимулирует развитие жировых клеток в клеточной модели посредством механизма, опосредованного рецептором эстрогена, а воздействие гестационного и перинатального на животных моделях приводит к увеличению массы тела, жира и изменению липидного профиля;

ГРП / Нетрадиционные нефтегазовые операции

Нетрадиционные операции с нефтью и природным газом (UOG) радикально изменили добычу нефти и природного газа, особенно в США, за последние несколько десятилетий. Эта технология сочетает в себе горизонтальное бурение, которое в настоящее время способно бурить на многие мили через сланцевые отложения на тысячи футов под поверхностью, и гидравлический разрыв пласта - распространенная форма стимуляции, включающая в себя нагнетание воды, песка и химикатов под высоким давлением для разрушения целевых геологических слоев и выпускать ранее недоступную и убыточную нефть или природный газ. Промышленность UOG сообщает об использовании более 1000 химических веществ по всей стране, в зависимости от компании и геологии.

Сточные воды, полученные в результате этого процесса, извлекаются после закачки и в течение всего срока службы скважины, и сообщается о разливах в 2-20% активных скважинных площадок, главным образом в результате хранения и транспортировки этих жидкостей. Таким образом, многочисленные федеральные и академические лаборатории сообщили о локальном загрязнении поверхностных и подземных вод вблизи операций UOG, химикатов гидроразрыва, тяжелых металлов, растворенных газов, радионуклидов и других соединений.

Наша лаборатория ранее сообщала, что химические вещества UOG могут действовать как химические вещества, разрушающие эндокринную систему (EDC), используя как клетки, так и животных. EDC - это химические вещества, способные нарушать нормальное действие гормонов и вызывать заболевания как у людей, так и у животных. Ранее мы показали, что 23 распространенных химиката гидроразрыва могут ингибировать и / или активировать пять важных гормональных систем: рецепторы эстрогена, андрогена, прогестерона, щитовидной железы и глюкокортикоидов.

Мы также продемонстрировали увеличение эндокринной активности в пробах поверхностной, грунтовой и питьевой воды вблизи некоторых операций UOG. В ходе ряда совместных исследований мы также оценили возможные последствия для здоровья после воздействия смеси из 23 распространенных химикатов для гидроразрыва пласта. Смесь этих химических веществ обеспечивалась беременной лабораторной мышью через питьевую воду с ранней беременности до рождения. После рождения здоровье потомства отслеживалось в молодом возрасте. Мы наблюдали увеличение массы тела и органов у мужчин и женщин, повышение уровня тестостерона в сыворотке крови и снижение количества сперматозоидов у мужчин, нарушение уровня гормонов, развитие яичниковых фолликулов, повышение восприимчивости к иммунной системе и развитие внутрипротоковой гиперплазии в молочных железах женщин.

Это свидетельство воздействия на рождение и массу тела в молодом возрасте привело к дальнейшей оценке этих жидкостей на предмет их потенциального метаболического воздействия на здоровье в нашем недавнем исследовании.

Химические вещества для фрекинга как нарушители обмена веществ

Для этого исследования мы использовали хорошо известную модель развития жировых клеток, линию клеток 3T3-L1. Эти клетки представляют собой мышиные фибробласты, впервые описанные в 1970-х годах, которые при воздействии химических веществ, которые активируют специфические молекулярные пути, дифференцируются в жировые клетки, накапливают липиды и становятся похожими на то, что мы бы назвали зрелой белой жировой клеткой с большим центральным липидом. капельное и смещенное ядро. Используя эту клеточную модель, мы можем измерить накопление липидов в качестве маркера дифференцировки в зрелые жировые клетки (мы можем думать об этом как о размере жировых клеток, так как клетки увеличиваются в размерах, чтобы вместить большие липидные капли), а также можем измерить жировые клетки-предшественники. пролиферация путем измерения содержания ДНК (мы можем думать об этом как о потенциальном количестве жировых клеток).

Эта клеточная линия была хорошо охарактеризована, и пути, способствующие дифференцировке этих предшественников жировых клеток в зрелые жировые клетки, хорошо понятны и эквивалентны путям, лежащим в основе этих процессов у людей.

Благодаря такому трансляционному пониманию, мы также можем использовать анализы репортерного гена, обычно применяемые для определения специфических путей, которые могут способствовать наблюдаемым эффектам на развитие жировых клеток. Вкратце, в этих анализах используются трансфицированные плазмиды ДНК (представляющий интерес гормональный рецептор и модифицированный элемент ответа гормона). Элемент гормонального ответа, специфичный для интересующего вас гормонального рецептора, вставляется выше гена люциферазы в вектор экспрессии. Идея этой системы заключается в том, что, когда химическое вещество связывает интересующий рецептор, и это впоследствии связывает ответный элемент, оно производит белок люциферазы.

Наша цель в этом исследовании состояла в том, чтобы оценить потенциал сточных вод UOG, поверхностных вод, подвергшихся воздействию сточных вод, из районов бурения, и распространенных химикатов для гидравлического разрыва, чтобы способствовать развитию жировых клеток в широком диапазоне концентраций. В частности, мы выбрали: созданную в лаборатории смесь из 23 обычных химикатов UOG (23 смеси), которую мы ранее продемонстрировали для увеличения массы тела при рождении и грызунов, подвергшихся воздействию во время беременности, две пробы сточных вод UOG, собранные в Колорадо, и восемь проб UOG. образцы поверхностных вод, подвергшихся воздействию (четыре из Колорадо, четыре из Западной Вирджинии и один контрольный образец в каждом).

Мы наблюдали, что 23-смесь способна способствовать значительному развитию жировых клеток (приблизительно 60% от максимальной реакции нашего положительного контроля, росиглитазона, противодиабетического препарата, который, как известно, вызывает увеличение веса у людей), а также стимулировать пролиферацию предшественников жировых клеток. на 80%. Образцы окружающей среды также оказывали значительное влияние при низких концентрациях; проба сточных вод UOG стимулировала накопление липидов приблизительно на 80% относительно положительного контроля и пролиферацию до 60%, в то время как пробы воды под воздействием UOG вызывали меньшие эффекты, как и следовало ожидать от разбавленных проб. Примечательно, что пробы окружающей среды оказывали значительное влияние при очень низких концентрациях, таких как 100-кратное разбавление пробы сточных вод UOG и 25-кратное разбавление некоторых проб поверхностных вод, подвергшихся воздействию UOG.

Мы также дополнительно оценили основные пути, которые могут способствовать этим эффектам. Гамма-рецептор, активируемый пролифератором пероксисом (PPARg), часто считается главным регулятором развития жировых клеток, первичным механизмом, посредством которого росиглитазон, наш положительный контроль, оказывает свое действие. Активация этого рецептора способствует устойчивой дифференцировке и накоплению липидов этими преданными предшественниками жировых клеток. Хотя этот критический путь необходимо учитывать, многие другие пути рецепторов гормонов также способствуют этому процессу, включая активацию глюкокортикоидного рецептора (GR) или ингибирование рецепторов щитовидной железы или андрогена (TR и AR, соответственно).

Мы обнаружили, что некоторые пробы, в том числе пробы сточных вод UOG и несколько проб поверхностных вод, подвергшихся воздействию UOG, активировали PPARg в концентрациях, которые также способствуют развитию жировых клеток, подчеркивая это как вероятный основной механизм. Для других образцов, таких как 23-смесь и другие образцы поверхностных вод, это было не так, и другие пути могут быть ответственны за наблюдаемое воздействие на жировые клетки. Эти образцы показали ингибирование AR и / или TR в концентрациях, которые стимулировали воздействие на жировые клетки, что позволяет предположить, что эти другие, менее изученные механизмы, могут быть ответственны за некоторые наблюдаемые эффекты.

Последствия и будущие направления

Мы знаем, что воздействие во время беременности смесью из 23 распространенных химикатов для гидроразрыва в концентрациях, предположительно имеющих отношение к окружающей среде, привело к увеличению массы тела при рождении и весе у получающихся в результате мышей.

У нас также есть некоторые доказательства того, что на людей, живущих в регионах UOG, может повлиять вес. В нескольких исследованиях в регионе Marcellus Shale сообщается о повышенном риске низкого веса при рождении и небольшом числе рождений в гестационном возрасте среди матерей, живущих в ближайших операциях UOG, в то время как исследование в Колорадо сообщало об ассоциации плотности скважины UOG и повышенном риске детей с высоким весом при рождении. Хотя эти исследования, по-видимому, сообщают о разном влиянии на массу тела при рождении, как низкая, так и высокая масса тела при рождении связаны с повышенным риском ожирения в более позднем возрасте.

Вместе эти факторы предполагают, что операции UOG могут потенциально влиять на метаболическое здоровье жителей, проживающих поблизости. Тем не менее, требуется гораздо больше исследований, чтобы охарактеризовать уровни воздействия определенных химических веществ UOG, определить основные пути воздействия и оценить, какие из причинных химических веществ способны вызывать эти воздействия на развитие жировых клеток.

Билдибай Кумыс 411