• Saturday July 20,2019

Dugo u zubu

Anonim

Tooykrub / shutterstock, Ocskay Bence / shutterstock

Manish Arora proučava dječakov zub na njegovu zaslonu računala, tražeći ključne detalje o prošlosti djeteta. Dječak, 10 - nazvat ćemo ga Maxom - živi izvan siromašne zajednice u Mexico Cityu gdje je izloženost olova kronični problem. I to pokazuje u zubu. Max je bio oko vode od zagađenog zraka i vode - pa čak i hrane, jer metalna kapljica iz olovno ostakljene keramike.

Slika na zaslonu je u osnovi karta s oznakom u boji dječaka. Pokazuje da je Max imao šiljak izloženosti olovu neposredno prije rođenja, u posljednjim mjesecima razvoja fetusa. Nakon rođenja, njegova je izloženost pala na razinu koja je uobičajena kod lokalnog stanovništva.

Krvni testovi mogu otkriti olovo u bilo kojem trenutku, ali oni ne otkrivaju prošle izloženosti ili vremensku pečat kad su se dogodili. Zubi, Arora je otkrio, mogu učiniti oboje - ne samo za olovo, već i za sve veći broj drugih elemenata i kemikalija. Taj nalaz ima ogroman potencijal za istraživanje zdravlja okoliša, poput pokušaja razotkrivanja uzroka poremećaja spektra autizma. I to je zbog čega znanstvenici širom svijeta, od Meksika do Švedske do Iraka, ulaze u Aroru, stomatologa i direktora za biologiju izloženosti na Laboratoriju za zdravlje zdravih zdravstvenih djelatnika Mount Sinai u Franku Lautenbergu.

On pretvara zube u vremenske strojeve.

"Zamislite ako ste ovdje mjerili razinu olova u krvi", kaže Arora, pokazujući na dio zuba koji je narastao nakon rođenja. "Mislite da postoji manji rizik. Ali putujte natrag u vrijeme. Neposredno prije rođenja, postoji ogroman šiljak u ekspoziciji olova. "

Koraci iz iznenađujuće skromnog ureda gornjeg Manhattana Arore, gdje je njegov stol izložen slikama svojih mladih tripletnih kćeri, njegov se prostorni laboratorij ispunjava opuštajućom opremom. No, za nekoliko sati do nešto više od jednog dana, Arora može odrediti kakav je zub - često koji je iskopao godinama sentimentalnog skladištenja - bio izložen tijekom svog životnog vijeka. Za bebe zubi, koji se često protežu natrag do kraja prvog tromjesečja. Ovaj vremenski stroj nije samo pretvorio Aroru u nešto od poznate osobe u zdravlju okoliša, nego i revolucionarno područje koje se dugo fokusiralo na dozu tvari kojoj je osoba izložena prilikom ocjenjivanja njegovih toksičnih učinaka.

Zubi oblikuju prstene dok rastu - baš kao i stabla, ali svaki dan, a ne svake godine. Oni također tvore zaseban prsten na dan rođenja, neonatalna linija. Arora koristi ove prstenove za mjerenje, s iznenađujućom specifičnošću, kada je tijelo izloženo određenim tvarima. U tom je procesu pokazano da vrijeme može biti kritično u određivanju vrste i ozbiljnosti štete od kemijske ekspozicije.

Znaš proceduru

Meko govornik, Arora je imao zubarsku ordinaciju u Indiji, ali je odustao od toga da nastavi načine integriranja okoliša u njegov rad. Nije otkrio da zubi čuvaju zapise o prošlim izloženostima; on je proučavao rad znanstvenika o okolišu koji su koristili uzemljive zube za mjerenje ukupne količine metala u zubu. Također nije bio prvi koji je koristio laserski uređaj za otkrivanje kemijskih otisaka prstiju - geolozi su ih već dugo koristili na stijenama. Ali Arora kaže kako ga je priroda nadahnula da kombinira tehnike. Znao je da stablo prstenosi zabilježiti uvjete okoline u određenim godinama, a on je sigurno smatrao da se prstenovi u zubima mogu koristiti za sličnu svrhu.

U to vrijeme, međutim, početkom 2000-ih, bio je student koji se bori u Australiji. Kada je zatražio sredstva za testiranje svojih nekonvencionalnih koncepata, potpore se nisu upuštale. Također je radio na nekonvencionalnom pristupu istraživanju, miješanju disciplina i razgovoru s nuklearnim fizičarima, geolozima, biostatisticima i drugima, a ne gledanjem mentora u svoje polje. "Nastojao sam doprijeti do treninga, što je bilo zastrašujuće", kaže on.

Maleni dječji zub poput ove, koji je održao Manish Arora, može otkriti ogromnu količinu informacija o toksinima u okolišu.

Yana Paskova

Uvjeren da je bio na nečemu, ustrajao je, pronašao male darove i na kraju suosjećajni geolog koji mu je dopustio da upotrijebi svoj laboratorij u zemlji i planetarnoj znanosti kada je bio prazan. Ipak, nije imao svoj ključ i nije bilo WC-a u laboratoriju. Bez ikakvog načina da se ponovno ude, brzo je naučio umjeravati njegov unos vode prije no što bi započeo njegove duge noći. Naposljetku se navikao samu sebe uhvatiti u laboratoriju noću, sama, mjesecima na kraju, pokušavajući vidjeti jesu li zubi služili kao biomarkeri olovne ekspozicije.

Sada vodi vlastiti laboratorij i zapošljava istraživače čija je stručnost u rasponu od histologije - detaljne studije bioloških stanica i tkiva - do hummingbird pjesama.

To je neobična mješavina. U istraživačkoj skupini koja se usredotočuje na zube, on je jedini stomatolog. "Ja stvarno nisam zainteresiran za liječenje propadanja zuba", kaže Arora. "Zainteresiran sam za ljude koji mogu gledati bilo koje ljudsko tkivo i vidjeti koje informacije nose."

Chasing Lead

Cijeli postupak počinje u maloj prostoriji u kojoj pila sjedi na rubu dugog brojača.

Ovdje, Arora ili jedan od njegovih laboratorija dijeli zub u dva s posebnom oštricom, zatim polira rezultirajuću površinu zubom koja sadrži fine dijamantne čestice sve dok nije glatka. Zatim ga hrani u laser koji stvara sitne kratere i detektira metale. Ili, ako on u potrazi za organskim kemikalijama u zubu, preda je robotu koji ih može izbaciti pomoću masenog spektrometra koji proizvodi niz brojeva, poput točaka na karti. Ovi instrumenti govore Arori što su spojevi u zubu i gdje se nalaze. Svaka podatkovna točka, objašnjava on, dodaje piksel na njegovu cjelokupnu mapu zuba.

Istraživači koriste preciznu pilu kako bi se zub na pola prije proučavanja u Aroraovom laboratoriju na Medicinskom fakultetu Icahn na Mount Sinai u New Yorku.

Yana Paskova

Arora proganja ekspozicije na niz kemikalija. Ali često, on traži izloženost olovu. Olovo se nalazi oko nas i to može naškoditi značajan broj vitalnih sustava i organa. To je zato što se olovo natječe s bitnim mineralima poput kalcija i cinka u tijelu. To je posebno opasno za djecu jer njihova rastuća tijela apsorbiraju više olova, a živčani sustavi su osjetljiviji. Znanstvenici također uče da se olovo pohranjuje zajedno s kalcijem u našim kostima, koji se gomilaju tijekom vremena.

Koristeći Arorinu laboratoriju, epidemiologinja Henry Ford Health System Andrea Cassidy-Bushrow i njezin tim otkrili su da su neke djece u Michiganu bile izložene olovu prije nego što su se rodile, a izloženost olova pala je nakon rođenja. Djeca koja su vjerojatno apsorbirana vode da su njihove majke bile izložene godinama, možda desetljećima ranije.

"Sjedim ovdje svojevrstan zaprepašten", kaže Barbara Williams, majka Detroita koja je sudjelovala u studiji. "Kada ste trudni, razmišljate o svemu što unosite.,,, Ne mislite na to kako je nešto što ste radili prije šest mjeseci moglo utjecati na vašu trudnoću. "

Istraživači vjeruju da su umjesto da apsorbiraju kalcij, bebe apsorbiraju olovo - koje tijelo može pogriješiti za kalcij - od majčinih kostiju tijekom druge polovice trudnoće. To je vrijeme kada brzo rastući fetus treba ogromne količine minerala za izgradnju kostiju.

I postojao je jasan uzorak ekspozicije. "Vidimo vrlo dosljedne razlike po rasnoj i etničkoj crti u olovnoj izloženosti", kaže Cassidy-Bushrow. "Afroamerička djeca imaju mnogo veći rizik od izloženosti olovu od kavkaske djece, a to i dalje traje, čak i kad uzmemo u obzir gdje žive, dob njihovog stanovanja i prihod kućanstva - sve što smatrate uzrokom."

Kliknite za uvećanje.

Alison Mackey / otkrijte; Ilustracija velikih zuba Ian Harrowell, Christine Austin i Manish Arora; dentin inset Biophoto Associates / Science Source

Za Aroru, ta razlika je pitanje zaštite okoliša. Žene, čak i one koji rade sve što mogu tijekom trudnoće dati rađanje zdravih beba, uglavnom prolaze njihovu prethodnu izloženost olovu. To se događa sa svakom ženom bez obzira na rasu. No, budući da afroameričke žene obično imaju veću izloženost vodstvu u životu od bijelih žena, njihova djeca češće ući u svijet s automatskim nedostatkom. Iako postoji mnogo načina da spriječe izloženost olovu na prvom mjestu, te žene i djeca ne mogu učiniti ništa kako bi ih spriječili ili popravili u svojim okolnostima.

"Afroamerikanci imaju više vode, to znamo", kaže Arora.

"Čini se kao nešto što bi trebalo biti neprihvatljivo u zemlji Prvog Svijeta poput našeg", dodaje on. "Zašto naslijediš takvu nepravdu čak i prije nego što se rodiš?"

85.000 kemikalija

Arora je prvo upotrijebio svoj stroj za zube kako bi otkrio olovo. Sada, on i njegovi kolege pokušavaju proširiti svoju studiju Detroita na olovno pogođeni Flint, Michigan, i dalje, tražeći dodatne utjecaje iz rasprostranjene nedavne izloženosti olova. Također je pokazao da zubi bilježe promjene u težini i stres. A sada razmatra niz drugih tvari koje tehnologija može otkriti u zubima, uključujući i druge mineralne elemente i kemikalije poput pesticida i ftalata - potencijalno štetnih spojeva u mnogim potrošačkim dobrima.

Njegov je tim, na primjer, proučavao djecu kalifornijskih farmera i pronašao povišene razine mangana, koji se koriste u fungicidima. To je esencijalna hranjiva za biljke i životinje, ali na visokim razinama može oštetiti središnji živčani sustav, uključujući i funkciju mozga. Aroraov tim je vezao te visoke razine mangana - vidio prije i odmah nakon rođenja - s negativnim obrascima ponašanja kod djece u dobi od 7 do 10 godina. Čak su pokazali da su razine mangana bile veće kada su poljoprivrednici donijeli svoje cipele za posao ili odjeću.

Konačno, njegova vizija je da revolucionira kako razumijemo zdravlje okoliša. Prvo, on želi da znanstvenici poštuju vrijeme ekspozicije, za razliku od samo doza. Također nastoji pomaknuti polje daleko od proučavanja kemikalija po jedan, i prema proučavanju kako mješavine tvari - tj. Kako su ljudi izloženi stvarima u stvarnom životu - utječu na ljudsko zdravlje.

Uzorci zuba dobivaju laseri, stvarajući sitne kratere uz zub.

Yana Paskova

Učinivši to, Arora napreduje jedno polje u nastajanju koje se zove izložena osoba; želi proučavati životni vijek izloženosti i rezultirajući utjecaj na zdravlje. Polje je steklo zamah među istraživačima za zaštitu okoliša i državnim sredstvima od agencija poput Nacionalnog instituta za zdravstvo (NIH).

No, također se suočava s intenzivnim skepticizmom. Istraživanje ekspozicije moglo bi se uspoređivati ​​s lijevom goleme ribarske mreže, dok je konvencionalna znanstvena metoda više slična korištenju pojedinačnih šipki za ribolov. Jednostruka šipka - fokusirana hipoteza za testiranje u tradicionalnom eksperimentu - velika je ako znate što tražite i gdje se nalazite. No, istraživači su shvatili da je šira mreža korisna kad prepoznate koliko ne znate i želite računati na sve mogućnosti koje mogu postojati.

"To je sasvim drugačiji način istraživanja, nego što su svi na terenu bili uvježbani", kaže Robert Wright, direktor Instituta za eksponencijalno istraživanje na Mount Sinai.

Wright je predlagatelj, a on je pomogao donijeti Aroru na Mount Sinai i pomogao pronaći resurse za svoj laboratorij. I kaže da eksponent dobiva trakciju, ali jednom je bilo dovoljno kontroverzno da bi samo spomenuti u prijedlogu moglo ubiti sredstva.

Ovaj širi pristup mogao bi biti ključan ako bi istraživači uspjeli doći do stvarnosti suvremenih rizika za zdravlje okoliša. Proučavanje jedne kemijske tvari u vrijeme poput olova ili bisfenola A, uobičajenog aditiva u plastici, nikada neće zanijeti razumijevanje utjecaja 85.000 kemikalija na tržištu danas. I od samog početka, Arora je postala suprotno tradicionalnim pristupima.

U prošlosti su znanstvenici koristili osobne povijesne upitnike za procjenu izloženosti olovu i ostalim toksinima. No takva istraživanja nisu savršena; ljudi se rijetko prijavljuju točno, jer nisu svjesni njihovih izloženosti. "To je pravi proboj koji je stvorio Manishov rad", kaže Wright. "Mjerimo izloženost koja objektivno ide natrag u vremenu."

Wright sada širi ovaj pristup da učini studije na razini stanovništva. On mjeri razinu onečišćenja zraka do 2005. kako bi bolje razumio kako onečišćujuće tvari utječu na zdravlje ljudi. To je daleko od pogleda na pojedinačne zube, ali se gradi na Arorinovom djelu.

Povezivanje bolesti s ekspozicijama

Arora vidi ovu tehniku ​​zuba kao pomoćnika za ravnopravnu priliku za proučavanje bolesti svih vrsta i može početi ispunjavati praznine znanja o uzrocima uvjeta koji su dugo izbjegavali znanstvenike.

Sven Bölte i Kristiina Tammimies, istraživači na institutu Karolinska u Švedskoj, već godinama proučavaju povezanost okoliša sa autističnim spektrom. Bölte kaže da su kontrolirali genetske uzroke onoliko koliko mogu. Sada se nada kako će Arorine tehnike omogućiti prepoznavanje čimbenika okoliša. Neusuglašeni blizanci - blizanci koji ne dijele iste fizičke poremećaje ili osobine, poput onih s astmom ili autizmom i one bez - pružaju prilike gledati čimbenike okoliša istodobno eliminirajući genetske varijable. Zub nudi vremensku kapsulu onoga što je dijete bilo izloženo prije pojave autizma. "Sve drugo, skupimo kada su simptomi već tamo, ili djeca već dijagnosticiraju", kaže on. Kosa je mogla biti još jedna mogućnost, nastavio je, ali ne ide toliko daleko kao zubi, a neka djeca ne rade s kosom.

Kada je Arora pregledavao zube prikupljene od strane švedskih istraživača, otkrio je iznenađujući uzorak. Djeca s autizmom imala su niže razine cinka i mangana u trećem tromjesečju trudnoće - i manjim razinama mangana nakon rođenja - od njihovih blizanaca. "Od prve studije, bio sam zadivljen o vremenu", kaže Tammimies. "To je jedan od ključnih utjecaja. Pomoću alata [Arora] možemo započeti točno određivanje vremena ekspozicije. "

Zatim se analiziraju čestice iz zuba, za tragove metala i druge potencijalne toksine.

Yana Paskova

Od 2015. godine, Arora je vodila NIH studiju koja je postigla slične rezultate. Ponovno gledajući blizance, njegov je tim ustanovio da dječji zubi djece s autizmom imaju više razine olova i niže razine mangana i cinka. Njihovi nalazi upućuju na to da izloženost metalima - i kako ih tijelo procesira - mogla bi biti važna za rizik od autizma. Arora i njegovi kolege od tada su replicirali ove rane rezultate u većoj studiji predstavljenoj NIH-u u veljači.

Trenutno Arora ima suradnju sa istraživačima širom svijeta - gledajući autizam u Švedskoj i Mongoliji, neuroznanstvenim poremećajima u Mexico Cityu, utjecajima arsena u Bangladešu, te olovom u Michiganu, među ostalima. U New Yorku prikuplja zube koje su proveli djeca rođena oko 9/11, analizirajući ono što su bili izloženi i kako one mogu utjecati na njihovo zdravlje. Također gleda na zdravstvene probleme kod odraslih, poput Parkinsonove bolesti i Lou Gehrigove bolesti.

Arora je namjerno izbjegavala konvencionalni fokus na jednu određenu bolest. Njegov cilj je razumjeti mnoge bolesti i utjecaje mnogih izloženosti - i premjestiti cijelo polje zdravlja okoliša prema proučavanju veće slike, a ne jedne bolesti ili kemikalije u isto vrijeme.

"Ako je okoliš važan za našu cjelokupnu fiziologiju, tada je po toj definiciji važna i mnoga perturbacija te fiziologije pa je važna za mnoge bolesti", kaže on.

Uz uzbuđenje za budućnost, Arora kaže da ima za cilj analizirati zube za desetke tisuća kemikalija u isto vrijeme. Predložio je suradnju s mrežom za dijagnosticiranje bolesti, kako bi proučavala rijetke, slabo razumljive bolesti, a on stalno pokušava otkriti nove načine kako bi razumio utjecaj okoline na ljudsko zdravlje.

Sjedeći u svom uredu, između telefonskih poziva s udaljenim suradnicima i savjetovanjem sa svojim laboratorijskim osobljem, gleda dječakov zub iz Mexico Cityja. Analiza vode bila je dio tekuće studije koju je proveo s partnerima, uključujući Nacionalni institut za javno zdravstvo Meksika, koji želi smanjiti izloženost olovu.

"Njihova je misija donijeti pozitivne promjene u javnom zdravlju", kaže on.

U konačnici, to je ono što on želi za upotrebu tehnologije zubnog vremena. Što više saznamo o tome koje stvari u našem okolišu štete našem zdravlju i kada, što više možemo izbjeći kad im je najvažnije.


Zanimljivi Članci

Donatorske srce udaranje

Donatorske srce udaranje

Donirska nabava srca za transplantaciju srca Shutterstock 1968. godine trinaest muškaraca okupilo se na Medicinskom fakultetu u Harvardu kako bi praktički poništio 5.000 godina proučavanja smrti. U tromjesečnom razdoblju, odbor Harvarda (puni naziv: Ad Hoc Odbor Harvard Medical School za ispitivanje definicije smrti mozga) izradio je jednostavan skup kriterija koji danas dopuštaju liječnicima da proglase mrtvu osobu u manje vremena nego što je potrebno da biste dobili pristojan ispit oka. Korist

Potaknuti raznolikost baze podataka, 23andMe nudi besplatno testiranje genoma na 10.000 afričkih Amerikanaca

Potaknuti raznolikost baze podataka, 23andMe nudi besplatno testiranje genoma na 10.000 afričkih Amerikanaca

Kad ljudi govore o tome kako testiranje genetike postavlja put za personaliziranu medicinu, postoji podtekst koji nije uvijek jasno: to je personalizirana medicina za sjeverne Europe i njihove potomke. Ne-bijelci su iznimno slabije zastupljeni u većini kolekcija genoma, što znači da ako ste azijski ili afrički, teško je reći što genetske predispozicije možda imate u određenim bolestima ili kako ćete reagirati na lijekove koji ciljaju određene oblika enzima, na primjer. To takođe

Što jesti kako bi izbjegli dah češnjaka.

Što jesti kako bi izbjegli dah češnjaka.

Češnjak! Tako ukusna, ali tako smrdljiva. Ako bi bilo samo hrane, možete jesti nakon češnjaka kako biste ugasili smrad. Pa, prema ovoj studiji postoje. Ti su znanstvenici najprije razvili automatiziranu metodu za otkrivanje češnjaka, a zatim je upotrijebio to da "udahnu" dah sudionika nakon jedenja češnjaka, nakon čega slijedi raznovrsna hrana. Rezultat

Miješanje Magma u trenutačnoj erupciji El Hierro

Miješanje Magma u trenutačnoj erupciji El Hierro

Pauza je gotova! Prvo ažuriranje gleda na nastavak aktivnosti na El Hierro na Kanarskim otocima nastavlja. "Jacuzzisi" ustrajati na jugu otoka (vidi dolje) s nekim pokazateljima da bi mogli biti bliže obali nego prije - međutim, oni još uvijek ne izgledaju kao da su u vodi dovoljno plitke ili dovoljno žustro da aktivnost bude Surtseyan u prirodi. Mno

Vaš tjedni attenborough: Euptychia attenboroughi

Vaš tjedni attenborough: Euptychia attenboroughi

Mala, uočena i dunja bljesak krila u Amazonu suncu. Ogrlica u otajstvu do 2015 Euptychia attenboroughi ne znači da se vidi. Otrgnuta od tangles džungle podgrowth na pločastu pločicu, lepidopterističku zakletvu. Attironboroughov crnokil satir, Bog šuma, leptir, to zapravo nije važno. Crne točke izazivaju strah kada je opasnost blizu ili samo sijati zbunjenost, to nije sasvim jasno. Njegov

Alzheimerova bolest uključuje prion poput širenja oštećenih proteina

Alzheimerova bolest uključuje prion poput širenja oštećenih proteina

Prioni su zlikovci dostojni bilo kakve stripove. Oni su zarazni štetni proteini koji mogu pretvoriti svoje normalne vršnjake u njihove vlastite iskrivljene slike s dodir. Kako brojevi rastu, okupljaju se u velikim skupinama i uništavaju tkivo mozga. Oni uzrokuju bolesti poput ludog krave, Creutzfeld-Jacobova bolest (CJD) i scrapie. I