Dietary selenium and protein composition influence methylmercury toxicity in mice
Doctoral thesis
Åpne
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3161479Utgivelsesdato
2024-11-15Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Metylkvikksølv (MeHg) er en utberedt kontaminant i naturen som mennesker hovedsakelig blir eksponert for gjennom inntak av fisk. Samtidig inneholder fisk, og mat for øvrig, viktige næringsstoffer som kan påvirke MeHg-metabolisme og minske de toksiske effektene. Målet med denne doktorgraden var derfor å undersøke hvordan ulike komponenter i kostholdet, som nivået av MeHg, næringsstoffet selen og ulike proteinkilder kunne påvirke kvikksølvakkumulering i kroppen, protein- og RNA-uttrykk i hippocampus i hjernen (artikkel I og II) og proteinuttrykk i lever (artikkel III). To ulike museforsøk ble utført ved Havforskningsinstituttet (HI), Bergen. I det første forsøket ble trettiseks, innavlede BALB/c mus fôret med enten ingen MeHg, en lav dose MeHg eller en høy dose MeHg, med eller uten selen i form av selenmetionin (SeMet). Det andre museforsøket inkluderte trettiseks, BALB/c mus som fikk enten kasein, torsk eller kylling som proteinkilde i kosten, med eller uten MeHg. Resultatene viste at ulike nivå av MeHg førte til både overlappende og ulike funn i protein- og genuttrykk i hjernen. Blant de overlappende funnene var det blant annet proteiner som var involvert i antioksidant funksjoner. Videre ble det observert samspillseffekter mellom SeMet og MeHg som viste at kombinasjonen av de to utlignet hverandres effekter på protein- og genuttrykk i hjernen. De proteinene og genene som viste samspillseffekt kunne grupperes i kategorier som inflammasjon/immunrespons, celleplastisitet, oksidativt stress og Alzheimer’s sykdom. Ulike proteinkilder i kosten førte til ulik akkumulering av kvikksølv i kroppen, der musene som fikk kylling og MeHg hadde laveste nivå av kvikksølv i alle vev. Proteinuttrykk i lever viste at protein i kosten påvirket Fase I og Fase II enzymer, noe som indikerte mulig påvirkning på MeHg-detoksifisering og utskillelse.
For å konkludere; ulike komponenter i kosten påvirker akkumuleringen av kvikksølv og effekten MeHg har på proteomet og transkriptomet. Dette belyser viktigheten av enkelte komponenter i kosten og deres utlignende effekt på MeHg toksisitet, og hvor viktig det er å ta med næringsstoff og kostholdssammensetning når risiko for MeHg i mat, spesielt i fisk og sjømat, vurderes. Methylmercury (MeHg) is a widespread contaminant in the environment, and the main exposure route in humans is through fish consumption. However, fish and the diet in general consists of nutrients that can interact with MeHg and alleviate its toxic potential. The objective of this thesis was therefore to investigate how different dietary components, like the level of MeHg in the food, the micronutrient selenium and protein composition influence the mercury accumulation in the body, the proteome and transcriptome in hippocampus (Paper I and II) and liver proteome (Paper III) in BALB/c mice. Two mice trials were conducted at the Institute of Marine Research (IMR), Bergen. The first trial included thirty-six male, inbred BALB/c mice fed either no MeHg, a low dose MeHg or a high dose MeHg, with or without selenium in the form of selenomethionine (SeMet). The second trial included thirty-six male, BALB/c mice fed either casein, cod or chicken as dietary protein sources, with or without MeHg.
Our results showed that different exposure levels of MeHg led to both overlapping and distinctly different findings in the hippocampal proteome and transcriptome. Of overlapping findings, proteins involved in antioxidant activity were regulated at both high and low dose MeHg. Further, SeMet and MeHg displayed an interactive effect revealing that the combination of the two alleviated each other’s effect on protein and transcript expression in hippocampus. The proteins and transcripts showing interaction effect could be grouped into the categories of inflammation/immune response, cell plasticity, oxidative stress and Alzheimer’s disease. Lastly, different dietary protein sources led to different accumulation of mercury in the body, with lowest level in mice fed chicken together with MeHg. Hepatic protein expression revealed the influence of dietary protein on Phase I and Phase II enzymes indicating the involvement in MeHg detoxification and excretion. In conclusion, different components in the diet greatly affects mercury accumulation and the effect of MeHg on proteome and transcriptome indicating the benefit of certain constituents and their possible alleviating effect on MeHg toxicity. Therefore, nutrients and dietary composition should be taken into consideration when assessing the risk of MeHg in fish and seafood.
Består av
Paper I. Mellingen RM, Myrmel LS, Lie KK, Rasinger JD, Madsen L, Nøstbakken OJ. RNA sequencing and proteomic profiling reveal different alterations by dietary methylmercury in the hippocampal transcriptome and proteome in BALB/c mice. Metallomics. 2021; 13. Epub: 23/04/2021. The article is available at: https://hdl.handle.net/11250/2768820.Paper II. Mellingen RM, Myrmel LS, Rasinger JD, Lie KK, Bernhard A, Madsen L, Nøstbakken OJ. Dietary Selenomethionine Reduce Mercury Tissue Levels and Modulate Methylmercury Induced Proteomic and Transcriptomic Alterations in Hippocampi of Adolescent BALB/c Mice. International Journal of Molecular Sciences. 2022; 23 (20). Epub: 13/10/2022. The article is available at: https://hdl.handle.net/11250/3034821.
Paper III. Mellingen RM, Rasinger JD, Nøstbakken OJ, Myrmel LS, Bernhard A. Dietary protein affect tissue accumulation of mercury and induce hepatic Phase I and Phase II enzyme expression after co-exposure with methylmercury in mice. 2024; 133, 109712. The manuscript is available in the thesis. The published article is available at: https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2024.109712.