NANOČESTICE U HRANI MOGU PROMIJENITI PONAŠANJE CRIJEVNIH BAKTERIJA

Novo istraživanje nanočestica u hrani dalo je nove uvide o njihovom utjecaju na crijevne bakterije.

Nanočestice mogu utjecati na crijevne bakterije (koje su ovdje prikazane pod elektronskim mikroskopom).

Istraživači sa Sveučilišnog medicinskog centra u Mainzu u Njemačkoj i kolege iz drugih centara u Njemačkoj, Austriji i Sjedinjenim Državama otkrili su da se ultra-sitne čestice mogu vezati na crijevne bakterije.

U studijskom radu o njihovom radu - koji se sada pojavljuje u časopisu npj Znanost o hrani - autori objašnjavaju kako vezanje za nanočestice može promijeniti životni ciklus crijevnih bakterija i njihovu interakciju s tijelom domaćina.

Rezultati bi trebali biti korisni i za medicinu i za prehrambenu industriju. Mogli bi, na primjer, dovesti do istraživanja upotrebe nanočestica u probioticima.

Jedan od primjera toga je zapažanje znanstvenika da sintetičke nanočestice mogu spriječiti infekciju Helicobacter pylori.

H. pylori je bakterija koja raste u sluznici ljudskog želuca. Zanimljiv je za mnoge znanstvenike zbog složenog odnosa s rakom.

"Prije naših studija", kaže viši autor studije Roland H. Stauber, profesor na Odjelu za otolaringologiju, kirurgiju glave i vrata Univerzitetskog medicinskog centra u Mainzu, "nitko zapravo nije provjeravao utječu li i kako nano-aditivi izravno na gastrointestinalnu floru . "

Upotreba nanočestica brzo raste

Nanotehnologija manipulira materijalima na nanometarskoj ljestvici, koja je otprilike ista ljestvica kao i atoma i molekula. Jedan nanometar je 1 milijardu metra, što znači da ih ima 25.400.000 u 1 inču.

U svom istraživanju, prof. Stauber i kolege opisuju kako se upotreba nanočestica brzo povećava na mnogim poljima. Oni se kreću od medicine i poljoprivrede do proizvodnje proizvoda za osobnu njegu i prerade hrane.

Na primjer, prehrambena industrija koristi sintetske nanočestice za posvjetljivanje i bojenje hrane, isporuku hranjivih sastojaka i sprječavanje infekcije.

Svi oni mogu ući u ljudska crijeva "kao dio nano omogućene hrane i pića", izvijestili su autori studije.

Nanočestice su zanimljive ne samo zato što su vrlo male, već i zato što materijali koji ih sadrže imaju jedinstvena svojstva na nanorazmjeru.

U usporedbi s većim česticama izvedenim iz istih materijala, nanočestice imaju znatno veću površinu u odnosu na svoju veličinu, imaju "veće Brownovo gibanje" i sposobne su prijeći biološke barijere. Te barijere uključuju sloj sluzi koji oblaže tkiva poput crijeva.

Iz tih će se razloga njihova sudbina u ljudskim crijevima vjerojatno uvelike razlikovati od sudbine većih tijela dobivenih iz istih materijala.

Prema autorima studije, "Stoga je važno osigurati da bilo koji sastojci hrane s omogućenim nano-sadržajem budu sigurni za primjenu u hrani."

Ljudska crijeva i njihovi mikrobiomi

Ljudska crijeva ili gastrointestinalni trakt probave oko 60 metričkih tona hrane tijekom prosječnog životnog vijeka. Tijekom tisućljeća ljudska crijeva i ogromne kolonije mikroba koji ih zauzimaju razvili su odnos koji je i složen i uzajamno koristan.

Kako se partnerstvo razvijalo, crijevni mikrobi su igrali ključnu ulogu u ljudskom zdravlju i bolestima.

Crijevni mikroorganizmi uglavnom čine bakterije; uključuju i gljive, viruse i jednoćelijske organizme zvane protozoe.

Znanstvenici koriste izraz mikrobiom crijeva da bi označili zbroj svih genoma bilijuna mikroorganizama u crijevima.

3 milijuna gena u mikrobiomu crijeva znatno premašuje 23.000 u ljudskom genomu. Oni također proizvode tisuće malih molekula koje izvršavaju mnoge funkcije u ljudskom domaćinu.

Na taj način, crijevne bakterije pomažu u probavi hrane, sakupljanju energije, kontroliraju imunitet i štite od patogena.

Međutim, neravnoteža u crijevnom mikrobiomu može poremetiti ove ključne funkcije da ili pokrene bolest ili je ne zaštiti.

Studije su povezale neravnotežu u mikrobiomu s kardiovaskularnim bolestima, alergijama, rakom, pretilošću i psihijatrijskim stanjima.

Sve se nanočestice vežu za crijevne bakterije

Prof Stauber i njegovi kolege postavili su eksperimente u kojima su mogli ispitati učinke širokog spektra sintetičkih nanočestica.

Ti su eksperimenti simulirali putovanja koja bi različite čestice mogle napraviti dok putuju različitim dijelovima crijeva i susreću se s raznim bakterijama.

Glavni rezultat bio je da su svi "trenutno korišteni ili potencijalni budući nanosirani aditivi za hranu" pokazali sposobnost vezanja na bakterije u crijevima.

Nanočestice vezane za sve vrste bakterija, uključujući "probiotičke" vrste koje se mogu razmnožavati u mliječnim proizvodima poput jogurta.

Iako su se sve sintetičke nanočestice koje su testirali prikačile na bakterije, istraživači su primijetili razlike u njihovim svojstvima vezanja.

Kad su vezane za nanočestice, bakterije su promijenile svoje ponašanje na neki način koji bi se mogao pokazati korisnim, a na druge načine koji možda ne bi.

Potencijalni ishod koji bi mogao biti od koristi je inhibicija infekcija, na primjer do H. pylori. Tim je to otkrio tijekom eksperimentiranja s nanočesticama silicijevog dioksida u staničnim kulturama.

Međutim, potencijalno uznemirujuća perspektiva koja se pojavila u drugim eksperimentima bila je da bi vezivanje za nanočestice moglo učiniti neke neprijateljske bakterije manje vidljivima imunološkom sustavu. Takav bi rezultat mogao, na primjer, povećati reakcije na upalu.

Važno je što autori ističu da hrana sadrži i nanočestice koje se pojavljuju u prirodi - od kojih neke mogu ući u hranu tijekom pripreme.

Tim je također izvodio eksperimente na prirodnim nanočesticama i bio je iznenađen kad je pronašao slične rezultate kao i eksperimenti sa sintetičkim nanočesticama.