Emerging data indicate that rice consumption may lead to potentially harmful arsenic exposure. However, few human data are available, and virtually none exist for vulnerable periods such as pregnancy. Here we document a positive association between rice consumption and urinary arsenic excretion, a biomarker of recent arsenic exposure, in 229 pregnant women. At a 6-mo prenatal visit, we collected a urine sample and 3-d dietary record for water, fish/seafood, and rice. We also tested women's home tap water for arsenic, which we combined with tap water consumption to estimate arsenic exposure through water. Women who reported rice intake ( n = 73) consumed a median of 28.3 g/d, which is ∼0.5 cup of cooked rice each day. In general linear models adjusted for age and urinary dilution, both rice consumption (g, dry mass/d) and arsenic exposure through water (μg/d) were significantly associated with natural log-transformed total urinary arsenic ( , , both P < 0.0001), as well as inorganic arsenic, monomethylarsonic acid, and dimethylarsinic acid (each P < 0.005). Based on total arsenic, consumption of 0.56 cup/d of cooked rice was comparable to drinking 1 L/d of 10 μg As/L water, the current US maximum contaminant limit. US rice consumption varies, averaging ∼0.5 cup/d, with Asian Americans consuming an average of >2 cups/d. Rice arsenic content and speciation also vary, with some strains predominated by dimethylarsinic acid, particularly those grown in the United States. Our findings along with others indicate that rice consumption should be considered when designing arsenic reduction strategies in the United States.

Abstract Telomere length is associated with chronic diseases and in younger populations, may represent a biomarker of disease susceptibility. As growing evidence suggests that environmental factors, including metals, may impact telomere length, we investigated the association between 17 metals measured in toenail samples and leukocyte relative telomere length (RTL), among 472 five- to seven-year-old children enrolled in the Bangladesh Environmental Research in Children's Health (BiRCH) cohort. In single exposure linear regression models, a doubling of arsenic (As) and mercury (Hg) (μg/g) were associated with a -0.21 (95%CI: -0.032, -0.010; p=0.0005) and -0.017 (95%CI: -0.029, -0.004; p=0.006) difference in RTL, respectively. In Bayesian Kernel Machine Regression (BKMR) mixture models, the overall metal mixture was inversely associated with RTL (P-for-trend &lt;0.001). Negative associations with RTL were observed with both log2-As and log2-Hg, while an inverted U-shaped association was observed for log2-zinc (Zn) with RTL. We found little evidence of interaction among metals. Sex-stratification identified stronger associations of the overall mixture and log2-As with RTL among females, compared to males. Our study suggests that As and Hg may independently influence RTL in mid-childhood. Further studies are needed to investigate potential long-term impacts of metal-associated telomere shortening in childhood on health outcomes in adult life.

SLC30A10 deficiency is a disease of severe manganese excess attributed to loss of SLC30A10-dependent manganese excretion via the gastrointestinal tract. Patients develop dystonia, cirrhosis, and polycythemia. They are treated with chelators but also respond to oral iron, suggesting that iron can outcompete manganese for absorption in this disease. Here we explore the latter observation. Intriguingly, manganese absorption is increased in Slc30a10-deficient mice despite manganese excess. Studies of multiple mouse models indicate that increased dietary manganese absorption reflects two processes: loss of manganese export from enterocytes into the gastrointestinal tract lumen by SLC30A10, and increased absorption of dietary manganese by iron transporters SLC11A2 (DMT1) and SLC40A1 (ferroportin). Our work demonstrates that aberrant absorption contributes prominently to SLC30A10 deficiency and expands our understanding of biological interactions between iron and manganese. Based on these results, we propose a reconsideration of the role of iron transporters in manganese homeostasis is warranted.

Abstract Summary Elemental imaging provides detailed profiling of metal bioaccumulation, offering more precision than bulk analysis by targeting specific tissue areas. However, accurately identifying comparable tissue regions from elemental maps is challenging, requiring the integration of hematoxylin and eosin (H&E) slides for effective comparison. Facilitating the streamlined co-registration of Whole Slide Images (WSI) and elemental maps, TRACE enhances the analysis of tissue regions and elemental abundance in various pathological conditions. Through an interactive containerized web application, TRACE features real-time annotation editing, advanced statistical tools, and data export, supporting comprehensive spatial analysis. Notably, it allows for comparison of elemental abundances across annotated tissue structures and enables integration with other spatial data types through WSI co-registration. Availability and Implementation Available on the following platforms– GitHub: jlevy44/trace_app , PyPI: trace_app , Docker: joshualevy44/trace_app , Singularity: joshualevy44/trace_app . Contact joshua.levy@cshs.org Supplementary information Supplementary data are available.

Background: Cadmium (Cd) is a ubiquitous toxicant that during pregnancy can impair fetal development. Cd sequesters in the placenta where it can impair placental function, impacting fetal development. We aimed to investigate Cd-associated variations in placental DNA methylation (DNAM), associations with gene expression, and identify novel pathways involved in Cd-associated reproductive toxicity. Methods: Using placental DNAM and Cd concentrations in the New Hampshire Birth Cohort Study (NHBCS, n=343) and the Rhode Island Child Health Study (RICHS, n=141), we performed an EWAS between Cd and DNAM, adjusting for tissue heterogeneity using a reference-free method. Cohort-specific results were aggregated via inverse variance weighted fixed effects meta-analysis, and variably methylated CpGs were associated with gene expression. We then performed functional enrichment analysis and tests for associations between gene expression and birth metrics. Results: We identified 17 Cd-associated differentially methylated CpG sites with meta-analysis p-values < 1e-05, two of which were within a 5% false discovery rate (FDR). Methylation levels at 9 of the 17 loci were associated with increased expression of 6 genes (5% FDR): TNFAIP2, EXOC3L4, GAS7, SREBF1, ACOT7, and RORA. Higher placental expression of TNFAIP2 and ACOT7, and lower expression of RORA, were associated with lower birth weight z-scores (p-values < 0.05). Conclusion: Cd associated differential DNAM and corresponding DNAM-expression associations at these loci are involved in inflammatory signaling and cell growth. The expression levels of genes involved in inflammatory signaling (TNFAIP2, ACOT7, and RORA), were also associated with birth metrics, suggesting a role for inflammatory processes in Cd-associated reproductive toxicity.

Abstract Summary Elemental imaging provides detailed profiling of metal bioaccumulation, offering more precision than bulk analysis by targeting specific tissue areas. However, accurately identifying comparable tissue regions from elemental maps is challenging, requiring the integration of hematoxylin and eosin (H&E) slides for effective comparison. Facilitating the streamlined co-registration of Whole Slide Images (WSI) and elemental maps, TRACE enhances the analysis of tissue regions and elemental abundance in various pathological conditions. Through an interactive containerized web application, TRACE features real-time annotation editing, advanced statistical tools, and data export, supporting comprehensive spatial analysis. Notably, it allows for comparison of elemental abundances across annotated tissue structures and enables integration with other spatial data types through WSI co-registration. Availability and Implementation Available on the following platforms– GitHub: jlevy44/trace_app, PyPI: trace_app, Docker: joshualevy44/trace_app, Singularity: docker://joshualevy44/trace_app. Supplementary information Supplementary data are available.

Pneumococcal pneumonia causes cytotoxicity in the lung parenchyma but the underlying mechanism involves multiple factors contributing to cell death. Here, we discovered that hydrogen peroxide produced by Streptococcus pneumoniae (Spn-H 2 O 2 ) plays a pivotal role by oxidizing hemoglobin, leading to its polymerization and subsequent release of labile heme. At physiologically relevant levels, heme selected a population of encapsulated pneumococci. In the absence of capsule and Spn-H 2 O 2 , host intracellular heme exhibited toxicity towards pneumococci, thus acting as an antibacterial mechanism. Further investigation revealed that heme-mediated toxicity required the ABC transporter GlnPQ. In vivo experiments demonstrated that pneumococci release H 2 O 2 to cause cytotoxicity in bronchi and alveoli through the non-proteolytic degradation of intracellular proteins such as actin, tubulin and GAPDH. Overall, our findings uncover a mechanism of lung toxicity mediated by oxidative stress that favor the growth of encapsulated pneumococci suggesting a therapeutic potential by targeting oxidative reactions.Oxidation of hemoglobin by Streptococcus pneumoniae facilitates differentiation to encapsulated pneumococci in vivo Differentiated S. pneumoniae produces capsule and hydrogen peroxide (Spn-H 2 O 2 ) as defense mechanism against host heme-mediated toxicity. Spn-H 2 O 2 -induced lung toxicity causes the oxidation and non-proteolytic degradation of intracellular proteins tubulin, actin, and GAPDH. The ABC transporter GlnPQ is a heme-binding complex that makes Spn susceptible to heme toxicity.