مختبر ماثيو كامبين

الأعلى: جيسيكا بيغاي (طالبة ماجستير) ، تمارا يونغ (طالبة دكتوراه) ، أليكسيس ويلسون (طالب UPN) ، راؤول سالازار (طالبة دكتوراه) ، كاثرين زيكوسكي ، دكتوراه. (باحث أستاذ مساعد).
القاع: ماثيو كامبين ، دكتوراه. (أستاذ) ، جاي هربرت (أخصائي أبحاث) راسل هنتر (طالب دكتوراه) ، سيليتا لوكاس (أخصائي أبحاث) ، جيسي دينسون ، دكتوراه. (مدير الاتصالات العلمية) ، توماس ويلسون (طالب دكتور) ، باري بليسك ، دكتور صيدلة. (رئيس ممارسة الصيدلة والعلوم الإدارية).

يقود الدكتور كامبن مختبر سموم القلب والأوعية الدموية في قسم العلوم الصيدلانية. انضم إليه الزملاء Barry Bleske ، دكتور. وكاثرين زيكوسكي ، دكتوراه ، تقوم المجموعة بالتحقيق في تأثيرات القلب والأوعية الدموية للمواد السامة البيئية ، بشكل أساسي. تتضمن الأبحاث الحالية فهم كيف يمكن للمواد السامة المستنشقة ، بما في ذلك المواد النانوية والجسيمات المشتقة من مناجم اليورانيوم والأوزون ، أن تؤثر سلبًا على الأوعية الدموية في جميع أنحاء الجسم.

يدير الدكتور كامبن برنامج KL2 لتطوير المسار الوظيفي تحت الإشراف ضمن مركز العلوم السريرية والترجمية بجامعة نيو مكسيكو. كما يشغل منصب نائب مدير مركز برنامج أبحاث "تقييم التعرض للمعادن وسميتها في الأراضي القبلية في الجنوب الغربي" (UNM METALS) التابع لصندوق التمويل الفائق بجامعة نيو مكسيكو . تركز هذه البرامج على ترجمة أبحاث الصحة البيئية وعلم السموم من المختبر إلى التطبيق السريري - أو من المختبر إلى الميدان، كما هو الحال في العمل المجتمعي - وتُعد هذه الأهمية الترجمية جزءًا لا يتجزأ من منهج مختبر علم السموم القلبية الوعائية.

الاهتمامات البحثية

تداخل الحاجز الدموي الدماغي (BBB) ​​وتنشيط الخلايا النجمية في وحدة الأوعية الدموية العصبية بعد التعرض الحاد لـ O3 (Tyler et al.، Toxicol Sci، 2019).

1. تعزيز انقباض الشريان التاجي بواسطة سموم الهواء العضوية المتطايرة

تلوث الهواء ، وخاصة الجسيمات (PM) ، له تأثير كبير على الصحة العالمية ، حيث تقدر منظمة الصحة العالمية 800,000 حالة وفاة قلبية رئوية زائدة سنويًا من خلال آليات غير واضحة تمامًا. كشف العمل الجاري في برنامجنا عن تفاعلات قوية بين الاحتراق - مصدر PM والمكونات الغازية المرتبطة به التي يمكن أن تعزز سمية الأوعية الدموية الجهازية. على الرغم من الحاجز الوقائي الذي توفره الرئة ، فإن البطانة الوعائية الجهازية هدف معرض لسمية تلوث الهواء وحساسة لتركيبات الجسيمات ومكونات الغاز. يمكن ملاحظة النتائج الكلاسيكية للتنشيط البطاني الالتهابي في الحيوانات والبشر المعرضين لمجموعة متنوعة من الملوثات ؛ مثل هذه الاستجابات أساسية للتطور المبكر لتصلب الشرايين وأيضًا لأحداث المرحلة المتأخرة ، مثل عدم استقرار اللويحات وتمزقها. ما يزال غير واضح هو المسار الذي تنتقل به سمية تلوث الهواء من الرئة إلى الأوعية الدموية. نفترض أن التنشيط البطاني الالتهابي ينشأ بعد استنشاق ملوثات الهواء بسبب التعديلات التأكسدية لمكونات الدم ، ويعكس طريقة العمل الشائعة للعديد من الملوثات. تنشط البلازما التي يتم الحصول عليها من البشر المعرضين للديزل أو ثاني أكسيد النيتروجين الخلايا البطانية ، مما يشير إلى أن انتقال السمية من الرئة إلى الأوعية الجهازية يتم في مجرى الدم. قد تمثل مستقبلات التعرف على الأنماط والزبال المتعدد على الخلايا البطانية ، بما في ذلك مستقبلات الليشتين الشبيهة بـ LDL المؤكسد (LOX-1) و CD36 ، تقاطعًا بؤريًا يقلل من التغيرات المعقدة في المصل إلى الاستجابات المرضية الوعائية الشائعة. تتمثل أهداف المشروع المتجدد في التوسع في نتيجتين رئيسيتين من المشروع الأصلي: 1) تتفاعل الغازات والجسيمات لتعزيز سمية الأوعية الدموية و 2) الملوثات المستنشقة تزيد من إمكانية حدوث الالتهابات المنتشرة. وبالتالي في الهدف 1 ، سوف نوضح التفاعلات بين الجسيمات الدقيقة والمواد العضوية المتطايرة في قيادة سمية الأوعية الدموية الجهازية. هنا ، نفترض أن الجمع بين الجسيمات الدقيقة والجزء الغازي من انبعاثات السيارات سيعزز سمية الأوعية الدموية بطريقة تعتمد على مساحة السطح وتكوين الجسيمات. في الهدف 2 ، سنقيس إمكانات الالتهاب المتداولة بالنسبة لمكونات انبعاثات المحرك المركبة ، ونحلل النتائج باستخدام طرق إحصائية جديدة مصممة للخلائط المعقدة. نحن نفترض أن فاعلية تنشيط الخلايا البطانية الحادة عن طريق العوامل المتداولة سوف تعتمد على الجرعة ، وتتفاقم بسبب أطوار الجسيمات الدقيقة والغازية مجتمعة ، وسوف ترتبط بإعادة تشكيل الأوعية الدموية المزمنة والإجهاد التأكسدي. أخيرًا في الهدف 3 ، سنحدد المساهمة النسبية لـ CD36 و LOX-1 في قيادة التوليد الرئوي والاستجابة البطانية لعوامل الدوران التي يسببها O3 و MVE. نفترض أنه على الرغم من تغيرات كيمياء الغلاف الجوي المعقدة وتغييرات تكوين المصل مع التعرض للتلوث ، فإن المستقبلات متعددة الأذرع CD36 و LOX-1 تتوسط في الاستجابة البطانية وتثبيط NOS. إن إكمال هذه الأهداف بنجاح سوف يؤدي إلى تحديد مسارات جديدة تتوسط نقل سمية تلوث الهواء إلى الأوعية الدموية الجهازية التي تساهم في الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية.

2. الآثار الصحية المنهجية للتعرض المهني للمواد النانوية

(مع الدكتور أندرو أوتينز أدناه):

المواد النانوية المهندسة (ENMs) لها إمكانات سامة غير معروفة والعلاقة بين التأثيرات البيولوجية والخصائص الفيزيائية والكيميائية لا تزال غير مؤكدة. يتمثل هدفنا البحثي طويل المدى في تمكين تحديد سمات السلامة الفعالة والدقيقة لـ ENM لخصائص وظروف التعرض المختلفة التي من شأنها تعزيز اتخاذ القرار فيما يتعلق بمخاطر التعرض البشري. هدفنا في هذا التطبيق هو تحديد التغيرات التركيبية في المصل الناتجة عن التعرض لـ ENM الرئوي والتي تؤدي إلى سمية جهازية (الأوعية الدموية والعصبية ، في المقام الأول). نقترح الأهداف المحددة التالية ، والتي ستجمع بين مخرجات النشاط الحيوي المبتكرة خارج الجسم الحي مع التحليل التكويني لمواصفات الكتلة عالية الدقة المتقدمة. في الهدف الأول ، سوف نتحقق من آليات المنشأ الرئوي لمكونات الدورة الدموية المعدلة المتعلقة بنشاط البروتين المعدني والالتهاب. تشير الدلائل إلى أن العوامل المتداولة قد تكون مرتبطة بـ أ) تفاعلات مباشرة من ENMs والمكونات الخلوية / الجزيئية الرئوية أو ب) تحلل المنتجات الثانوية لزيادة نشاط البروتين المعدني وأن المكونات المتداولة تعمل من خلال مستقبلات التعرف على نمط سطح الخلية البطانية. في الهدف الثاني ، سنقوم بتقييم التأثيرات العصبية الوعائية والجهاز العصبي المركزي الناشئة عن التعديلات المصلية التي يسببها ENM. هنا ، سنقوم بتطوير وتحسين خوارزمية قائمة على علامة التسلسل لتعزيز تحديد الببتيدات الداخلية داخل المصل المستجيب للأنبوب النانوي الكربوني متعدد الجدران (MWCNT) ، والذي سيسهل تقييم التنشيط الحيوي الناجم عن ENM في الأوعية الدموية الدماغية والانتشار. من العوامل المصلية المستجيبة لـ ENM عبر الحاجز الدموي الدماغي. أخيرًا ، في الهدف الثالث ، سنقوم بتقييم خصائص الدورة الدموية المرتبطة بـ MWCNT وإمكانية الالتهاب في العينات المأخوذة من مجموعة معرضة مهنياً. سنقوم بتقييم النشاط الحيوي في المصل من حيث التنشيط البطاني والارتباط بقياسات منطقة التنفس الشخصية للكربون الأولي ، وهو علامة على التعرض لأنابيب الكربون النانوية / الألياف النانوية. عند الانتهاء من هذا المشروع ، نتوقع أن نكون قد حددنا العوامل الفسيولوجية والكيميائية الرئيسية التي تؤثر على سمية ENM المحمولة بالبلازما. من المتوقع أن يشكل الإكمال الناجح لهذه الدراسات خطوة مهمة نحو منع / التخفيف من الآثار الصحية الضارة المرتبطة بتعرض ENM.

مؤامرة الانحدار الخطي لارتباطات القرب من مناجم اليورانيوم المهجورة الموزونة مع chemokine ligand 2 (CCL2) mRNA من استجابات الخلايا البطانية لمصل المشارك (Harmon et al. ، JESEE ، 2017).

3. استنشاق نفايات المناجم الملوثة كطريق للسمية النظامية للمعادن

أمراض القلب والأوعية الدموية والأمراض الأيضية آخذة في الارتفاع على الصعيد الوطني ومجموعة متزايدة من الأدلة تسلط الضوء على دور الملوثات البيئية كعوامل مساعدة لأمراض القلب والأوعية الدموية (CVD). في نيو مكسيكو وأمة نافاجو ، توجد العديد من مناطق التعدين المهجورة وغير المعالجة وتستمر في تلويث الأرض والمياه والهواء. قد يؤدي استنشاق الجسيمات الغنية بالمعادن (PM) من نفايات التعدين إلى خطر غير معروف للإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية والرئة في المجتمعات المتضررة. يوجد ارتباط قوي بين المعادن الموجودة في الجسيمات الدقيقة المحمولة جواً والنتائج السلبية للقلب والأوعية الدموية والرئة ، وخاصة أمراض الأوعية الدموية الالتهابية المزمنة. ومع ذلك ، فقد ركز الكثير من علم السموم على الأشكال القابلة للذوبان من المعدن ، والتي هي أكثر صلة بحرق النفط المتبقي في صناعة الشحن. هناك العديد من المواقع في جنوب غرب الولايات المتحدة حيث أدت نفايات التعدين إلى تلوث شديد للتربة بمخاليط المعادن ، مما أدى إلى مستويات عالية من اليورانيوم (U) والنحاس (Cu) والفاناديوم (V) والنيكل (Ni) والزرنيخ (As). )، من بين أمور أخرى. سنقوم بتقييم التأثيرات المسببة لتصلب الشرايين المباشرة وغير المباشرة للمواد الجسيمية المستنشقة التي تم الحصول عليها من المجتمعات التي لها تاريخ من تلوث المعادن المختلطة. يتعلق نموذج العمل بالتفاعلات المعقدة في الرئة التي تؤدي إلى منتجات الدورة الدموية الثانوية التي تحفز الاستجابات الالتهابية البطانية الوعائية. تتوسط المستقبلات المعدلة للمناعة ، مثل CD36 و TLR4 والمستقبلات الشبيهة بالليشتين للبروتين الدهني منخفض الكثافة المؤكسد (LOX-1) استجابات الأوعية الدموية للمكونات الصلبة والغازية الأخرى لتلوث الهواء. إن تأثير المعادن في تحفيز الاستجابات المناعية الفطرية للأوعية الدموية غير مفهوم جيدًا. نحن نفترض أن التعرض الرئوي للجسيمات الدقيقة الغنية بالمعادن من المناطق القبلية الملوثة بالنفايات المنجمية سيولد عوامل متداولة مثل LDL المؤكسد ، والذي بدوره ينشط الاستجابة الالتهابية والخلل الوظيفي في الخلايا البطانية ، التي تعتمد على المستقبلات المعدلة للمناعة. ستتناول الأهداف التالية هذه الفرضية بطريقة آلية وترجمة. في الهدف الأول ، سنقارن فاعلية عينات الغبار المستنشق من مناطق التعدين من حيث دفع سمية الأوعية الدموية النظامية وإمكانية التهابات المصل. في الهدف الثاني ، سوف ندرس دور oxLDL والمستقبلات المناعية في تحفيز تنشيط البطانة والخلل الوظيفي الناجم عن التعرض للجسيمات الدقيقة الغنية بالمعادن. سنقوم بشكل انتقائي باستعداء مسار oxLDL / LOX-1 في الجسم الحي وفي المختبر لتقييم نتائج الخلل البطاني والتهاب الأوعية الدموية. أخيرًا ، في الهدف الثالث ، سنقوم بنمذجة التعرضات في اتجاه الريح في مجموعة نافاجو لفحص الارتباطات بالعلامات المنتشرة لإصابة البطانة وإمكانية التهابات المصل. سنقوم بنمذجة حالات التعرض للغبار المنبعث من الرياح ونرتبط بنتائج علامات الإصابة الالتهابية / البطانية (oxLDL ، و ICAM القابل للذوبان و VCAM ، والبطانة -1) والنشاط الحيوي في المصل من مجموعة مكونة من 252 عضوًا من Navajo Nation. إن تحديد التأثيرات الصحية للجسيمات الدقيقة القابلة للإصلاح من المواقع الملوثة سوف يوفر معلومات مهمة تتعلق بتحديد المخاطر والجدوى البيولوجية لدعم تحديد أولويات استراتيجيات إدارة المخاطر والإصلاح.

الأبحاث الحديثة

مجموعة مختارة من منشوراتنا

تايلر سي آر، زيكوفسكي كي إي، سانشيز بي إن، ريفيرو في، لوكاس إس، هربرت جي، ليو جيه، إرشاد إتش، ماكدونالد جي دي، بليسكي بي إي، كامبن إم جيه . تأثير مساحة السطح على تفاعلات الغاز والجسيمات يؤثر على نتائج الالتهاب الرئوي والعصبي. مجلة علم السموم الجزيئية والليفية . 13:64، 2016. PMID: 27906023; PMC5131556

زيكوفسكي ك.إي، سانشيز ب، بيدروسا ر.ب، لورينزي-فيلو ج، دراجر ل.ف، بولوتسكي ف.ي، كامبن م.ج. مصل الدم من مرضى انقطاع النفس الانسدادي النومي يحفز استجابات التهابية في الخلايا البطانية للشريان التاجي. تصلب الشرايين . 254: 59-66، 2016. PMID: 27693879; PMC5097675

هارمون إم إي، لويس جيه، ميلر سي، هوفر جيه، علي إيه إس، شوي سي، كاجيرو إم، لوكاس إس، باتشيكو بي، إردي إي، رامون إس، نيز تي، غونزاليس إم، كامبن إم جيه . قرب السكن من مناجم اليورانيوم المهجورة وتأثيره على احتمالية حدوث التهاب في مصل الدم لدى مجتمعات نافاجو المعرضة بشكل مزمن. مجلة علوم التعرض وعلم الأوبئة البيئية. 27: 365-371، 2017. PMID: 28120833; PMC5781233

أراغون م، توبر ل، تايلر سي آر، سانشيز بي إن، زيكوفسكي كي إي، يونغ تي، هربرت جي، هول بي، إرديلي إيه، آي تي، زايدلر-إرديلي بي، أوتينز إيه كي، كامبن إم جيه . النشاط الحيوي في مصل الدم الناتج عن التعرض الرئوي لأنابيب الكربون النانوية متعددة الجدران يحفز الالتهاب العصبي عبر إضعاف الحاجز الدموي الدماغي. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية ، 114:E1968-E1976، 2017. PMID: 28223486; PMC5347541

زيكوفسكي كيه إي، كودالي في، هارمون إم، تايلر سي آر، سانشيز بي، أوردونيز سواريز واي، هيربرت جي، ويلر إيه، أفاسارالا إس، سيراتو جيه إم، كوندا إن كيه، موتيل بي، شوي سي، بريرلي إيه، علي إيه إم، لين واي، شعيب إم، إرديلي إيه، كامبن إم جيه . الجسيمات الدقيقة القابلة للاستنشاق المحتوية على فانادات اليورانيل والمستمدة من موقع منجم يورانيوم قديم تُظهر سمية قلبية رئوية مُعززة. مجلة علم السموم. 164: 101-114، 2018. PMID: 29660078; PMCID: PMC6016706.

تايلر سي آر، نور إس، يونغ تي إل، ريفيرو في، سانشيز بي، لوكاس إس، كالدويل كيه كيه، ميليغان إي دي، كامبن إم جيه . الشيخوخة تُفاقم نتائج الالتهاب العصبي الناجم عن التعرض الحاد للأوزون. مجلة علم السموم. 163: 123-139، 2018. PMID: 29385576; PMC5920500

موستوفينكو إي، يونغ تي، مولدون بي بي، بيشوب إل، كانال سي جي، فوسيتيتش إيه، زايدلر-إرديلي بي سي، إرديلي إيه، كامبن إم جيه ، أوتينز إيه كيه. التعرض للجسيمات النانوية يؤدي إلى زيادة الببتيدات النشطة بيولوجيًا في الدورة الدموية، مما يسبب التهابًا جهازيًا واختلالًا في وظائف الأوعية الدموية. مجلة علم السموم الجزيئية والليفية . 16:20، 2019. PMID: 31142334؛ PMC قيد النشر.