Maiste esančios nanodalelės gali pakeisti žarnyno bakterijų elgesį
Nauji nanodalelių maisto produktuose tyrimai davė naujų žinių apie jų poveikį žarnyno bakterijoms.
Mokslininkai iš Mainco universiteto medicinos centro Vokietijoje ir kolegos iš kitų centrų Vokietijoje, Austrijoje ir JAV atrado, kad itin mažos dalelės gali prisijungti prie žarnyno bakterijų.
Studijų darbe apie jų darbą, kuris dabar rodomas žurnale npj maisto mokslas - autoriai paaiškina, kaip prisirišimas prie nanodalelių gali pakeisti žarnyno bakterijų gyvavimo ciklą ir jų sąveiką su šeimininko kūnu.
Rezultatai turėtų būti naudingi tiek medicinai, tiek maisto pramonei. Pavyzdžiui, jie galėtų paskatinti nanodalelių naudojimo probiotikuose tyrimus.
Vienas iš to pavyzdžių yra mokslininkų pastebėjimas, kad sintetinės nanodalelės gali užkirsti kelią infekcijai Helicobacter pylori.
H. pylori yra bakterija, auganti žmogaus skrandžio gleivinėje. Tai labai domina daugelį mokslininkų dėl savo sudėtingo ryšio su vėžiu.
„Prieš mūsų studijas, - sako vyresnysis tyrimo autorius Rolandas H. Stauberis, Mainco universiteto medicinos centro Otolaringologijos katedros profesorius, galvos ir kaklo chirurgijos profesorius, - niekas iš tikrųjų nepažiūrėjo, ar nano priedai tiesiogiai veikia virškinimo trakto florą. . “
Nanodalelių naudojimas sparčiai auga
Nanotechnologija manipuliuoja medžiagomis nanometrų skalėje, kuri yra maždaug tokia pati kaip atomų ir molekulių skalė. Vienas nanometras yra 1 milijardas metro, o tai reiškia, kad 1 colyje jų yra 25 400 000.
Savo tyrime prof. Stauberis su kolegomis apibūdina, kaip daugelyje sričių sparčiai auga nanodalelių naudojimas. Tai apima mediciną ir žemės ūkį, baigiant asmens priežiūros produktų gamyba ir maisto perdirbimu.
Pavyzdžiui, maisto pramonė naudoja sintetines nanodaleles pašviesinti ir dažyti maistą, tiekti maistines medžiagas ir užkirsti kelią infekcijai.
Visa tai gali patekti į žmogaus žarnyną „kaip nano turinčių maisto produktų ir gėrimų dalis“, praneša tyrimo autoriai.
Nanodalelės domina ne tik todėl, kad jos yra labai mažos, bet ir todėl, kad jas sudarančios medžiagos turi unikalias nanodalelės savybes.
Palyginti su didesnėmis dalimis, gautomis iš tų pačių medžiagų, nanodalelės turi daug didesnį paviršiaus plotą, palyginti su jų dydžiu, turi „didesnį Brauno judėjimą“ ir sugeba peržengti biologinius barjerus. Šios kliūtys apima gleivių sluoksnį, kuris iškloja audinius, tokius kaip žarnynas.
Dėl šių priežasčių jų likimas žmogaus žarnyne greičiausiai labai skirsis nuo didesnio masto kolegų, gautų iš tų pačių medžiagų.
Anot tyrimo autorių, „todėl svarbu užtikrinti, kad bet kokie maisto komponentai, įgalinantys nano, būtų saugūs.
Žmogaus žarnynas ir jo mikrobiomas
Per vidutinę gyvenimo trukmę žmogaus žarnynas arba virškinamasis traktas suvirškina apie 60 metrinių tonų maisto. Per tūkstantmečius žmogaus žarnynas ir didžiulės mikrobų kolonijos, kurios jį užima, sukūrė santykius, kurie yra ir sudėtingi, ir abipusiai naudingi.
Plėtojantis partnerystei, žarnyno mikrobai vaidina pagrindinį vaidmenį žmogaus sveikatai ir ligoms.
Žarnyno mikroorganizmus daugiausia sudaro bakterijos; jie taip pat apima grybus, virusus ir vienaląsčius organizmus, vadinamus pirmuonimis.
Mokslininkai vartoja žarnyno mikrobiomo terminą, norėdami nurodyti visų žarnyne esančių trilijonų mikroorganizmų genomų sumą.
Žarnyno mikrobiome esantys 3 milijonai genų gerokai viršija 23 000 žmogaus genomo. Jie taip pat gamina tūkstančius mažų molekulių, kurios atlieka daugybę funkcijų žmogaus šeimininke.
Tokiu būdu žarnyno bakterijos padeda virškinti maistą, rinkti energiją, kontroliuoti imunitetą ir apsaugoti nuo ligų sukėlėjų.
Tačiau žarnyno mikrobiomo pusiausvyros sutrikimas gali sutrikdyti šias esmines funkcijas, kurios sukelia ligą arba neapsaugo nuo jos.
Tyrimai mikrobiomo disbalansą sieja su širdies ir kraujagyslių ligomis, alergijomis, vėžiu, nutukimu ir psichinėmis ligomis.
Visos nanodalelės jungiasi prie žarnyno bakterijų
Prof. Stauberis ir jo kolegos surengė eksperimentus, kuriuose galėjo ištirti įvairių sintetinių nanodalelių poveikį.
Šie eksperimentai imitavo keliones, kurias skirtingos dalelės gali padaryti, keliaudamos per skirtingas žarnyno dalis ir susidurdamos su įvairiomis bakterijomis.
Pagrindinis rezultatas buvo tas, kad visi „šiuo metu naudojami ar potencialūs būsimi nanodalinti maisto priedai“ parodė gebėjimą prisijungti prie žarnyno bakterijų.
Nanodalelės jungiasi prie visų rūšių bakterijų, įskaitant „probiotines“ rūšis, kurios gali daugintis pieno produktuose, pavyzdžiui, jogurte.
Nors visos sintetinės nanodalelės, kurias jie išbandė, buvo prijungtos prie bakterijų, mokslininkai pastebėjo jų surišimo savybių skirtumus.
Prisirišusios prie nanodalelių, bakterijos pakeitė savo elgesį tam tikrais būdais, kurie gali būti naudingi, ir kitais būdais, kurie gali ne.
Galimas rezultatas, kuris gali būti naudingas, yra infekcijų slopinimas, pavyzdžiui, H. pylori. Komanda šį atradimą padarė eksperimentuodama su silicio dioksido nanodalelėmis ląstelių kultūrose.
Tačiau potencialiai nerimą kelianti perspektyva, pasirodžiusi atliekant kitus eksperimentus, buvo ta, kad prisijungus prie nanodalelių kai kurios nedraugiškos bakterijos gali būti mažiau matomos imuninei sistemai. Toks rezultatas gali padidinti, pavyzdžiui, uždegimo reakcijas.
Svarbus autorių teiginys yra tai, kad maiste taip pat yra natūraliai susidarančių nanodalelių - kai kurios jų gali patekti į maistą ruošiant.
Komanda taip pat atliko natūralių nanodalelių eksperimentus ir nustebo radusi panašius rezultatus kaip ir eksperimentai su sintetinėmis nanodalelėmis.
„Mįslinga buvo tai, kad mes taip pat sugebėjome izoliuoti natūraliai atsirandančias nanodaleles nuo maisto, pavyzdžiui, alaus, kuris parodė panašų poveikį.
Prof. Rolandas H. Stauberis
