NANODELCI V HRANI LAHKO SPREMENIJO VEDENJE ČREVESNIH BAKTERIJ

Nove raziskave nanodelcev v hrani so prinesle nove vpoglede o njihovem vplivu na črevesne bakterije.

Nanodelci lahko vplivajo na črevesne bakterije (ki so tukaj prikazane pod elektronskim mikroskopom).

Raziskovalci iz Univerzitetnega medicinskega centra v Mainzu v Nemčiji in kolegi iz drugih centrov v Nemčiji, Avstriji in ZDA so odkrili, da se ultra drobni delci lahko vežejo na črevesne bakterije.

V študijskem prispevku o njihovem delu - ki je zdaj objavljen v reviji npj Znanost o hrani - avtorji pojasnjujejo, kako lahko navezanost na nanodelce spremeni življenjski cikel črevesnih bakterij in njihovo interakcijo s telesom njihovega gostitelja.

Rezultati bi morali biti koristni tako za medicino kot za živilsko industrijo. Lahko bi na primer privedli do raziskav uporabe nanodelcev v probiotikih.

En primer tega je ugotovitev znanstvenikov, da lahko sintetični nanodelci preprečijo okužbo Helicobacter pylori.

H. pylori je bakterija, ki raste v sluznici človeškega želodca. Številni znanstveniki ga zelo zanimajo zaradi zapletenega odnosa z rakom.

»Pred našo študijo,« pravi glavni avtor študije Roland H. Stauber, profesor na oddelku za otolaringologijo, kirurgijo glave in vratu v Univerzitetnem medicinskem centru Mainz, »nihče v resnici ni preveril, ali in kako nano-dodatki neposredno vplivajo na prebavno floro . "

Uporaba nanodelcev hitro narašča

Nanotehnologija manipulira z materiali v nanometrski lestvici, ki je približno enaka lestvici atomov in molekul. En nanometer je 1 milijardina metra, kar pomeni, da jih je v 1 palcu 25.400.000.

Profesor Stauber s sodelavci opisuje, kako uporaba nanodelcev hitro narašča na številnih področjih. Ti segajo od medicine in kmetijstva do proizvodnje izdelkov za osebno nego in predelave hrane.

Živilska industrija na primer uporablja sintetične nanodelce za posvetlitev in barvanje hrane, dovajanje hranilnih snovi in preprečevanje okužb.

Vsi ti lahko vstopijo v človeška črevesja "kot del nano omogočenih živil in pijač," poročajo avtorji študije.

Nanodelci so zanimivi ne samo zato, ker so zelo majhni, ampak tudi zato, ker imajo materiali, ki jih sestavljajo, edinstvene lastnosti v nanometru.

V primerjavi z večjimi delci, pridobljenimi iz istih materialov, imajo nanodelci veliko večjo površino glede na svojo velikost, imajo "večje Brownovo gibanje" in lahko prečkajo biološke ovire. Te ovire vključujejo plast sluzi, ki prekriva tkiva, kot je črevesje.

Iz teh razlogov se njihova usoda v človeškem črevesju verjetno močno razlikuje od usode večjih primerkov, pridobljenih iz istih materialov.

Po mnenju avtorjev študije je "zato pomembno zagotoviti, da so katere koli sestavine živil, ki omogočajo nano, varne za uporabo v živilih."

Človeško črevo in njegov mikrobiom

Človeško črevo ali prebavni trakt v povprečni življenjski dobi prebavi približno 60 metričnih ton hrane. V tisočletjih so človeška črevesja in ogromne kolonije mikrobov, ki jih zasedajo, razvili odnos, ki je hkrati kompleksen in vzajemno koristen.

Ko se je partnerstvo razvijalo, so črevesni mikrobi igrali ključno vlogo pri človekovem zdravju in boleznih.

V črevesnih mikroorganizmih so večinoma bakterije; vključujejo tudi glive, viruse in enocelične organizme, imenovane praživali.

Znanstveniki z izrazom črevesni mikrobiom označujejo vsoto vseh genomov bilijonov mikroorganizmov v črevesju.

3 milijoni genov v črevesnem mikrobiomu močno presegajo 23.000 v človeškem genomu. Proizvajajo tudi na tisoče majhnih molekul, ki opravljajo številne funkcije v človeškem gostitelju.

Na ta način črevesne bakterije pomagajo prebaviti hrano, pobrati energijo, nadzorovati imunost in zaščititi pred patogeni.

Vendar lahko neravnovesja v črevesnem mikrobiomu motijo te ključne funkcije, da bodisi sprožijo bolezen bodisi se pred njo ne zaščitijo.

Študije so neravnovesje v mikrobiomu povezale s kardiovaskularnimi boleznimi, alergijami, rakom, debelostjo in psihiatričnimi stanji.

Vsi nanodelci se vežejo na črevesne bakterije

Profesor Stauber in njegovi kolegi so pripravili eksperimente, v katerih so lahko preučevali učinke številnih sintetičnih nanodelcev.

Ti poskusi so simulirali potovanja, ki bi jih lahko različni delci opravili, ko potujejo po različnih delih črevesja in naletijo na različne bakterije.

Glavni rezultat je bil, da so vsi "trenutno uporabljeni ali potencialni prihodnji nanodimenzionirani aditivi za živila" pokazali sposobnost vezave na bakterije v črevesju.

Nanodelci, vezani na vse vrste bakterij, vključno s „probiotičnimi“ vrstami, ki se lahko razmnožujejo v mlečnih izdelkih, kot je jogurt.

Medtem ko so bili vsi sintetični nanodelci, ki so jih testirali, pritrjeni na bakterije, so raziskovalci opazili razlike v njihovih vezavnih lastnostih.

Ko so bakterije vezane na nanodelce, so spremenile svoje vedenje na nek način, ki bi se lahko izkazal za koristnega, na druge pa morda ne.

Možen izid, ki bi lahko bil koristen, je zaviranje okužb, na primer do H. pylori. Skupina je to odkritje izvedla pri eksperimentiranju z nanodelci silicijevega dioksida v celičnih kulturah.

Vendar pa je bila v drugih poskusih potencialno moteča možnost, da bi vezava na nanodelce nekatere neprijazne bakterije imunskemu sistemu naredila manj vidne. Takšen rezultat bi lahko na primer povečal odzive vnetja.

Avtorji poudarjajo, da hrana vsebuje tudi naravno prisotne nanodelce - nekateri lahko vstopijo v hrano med pripravo.

Skupina je izvedla tudi poskuse na naravnih nanodelcih in presenečena, ko je ugotovila podobne rezultate kot poskusi s sintetičnimi nanodelci.