Nanoparticulele din alimente pot modifica comportamentul bacteriilor intestinale
Noile cercetări privind nanoparticulele din alimente au dat rezultate noi despre impactul acestora asupra bacteriilor intestinale.
Cercetătorii de la Centrul Medical Universitar din Mainz din Germania și colegii din alte centre din Germania, Austria și Statele Unite au descoperit că particulele ultra-mici se pot lega de bacteriile intestinale.
Într-o lucrare de studiu despre munca lor - care apare acum în jurnal npj Știința alimentelor - autorii explică modul în care atașamentul la nanoparticule poate modifica ciclul de viață al bacteriilor intestinale și interacțiunile acestora cu corpul gazdei lor.
Rezultatele ar trebui să fie utile atât medicamentelor, cât și industriei alimentare. Acestea ar putea, de exemplu, să conducă la cercetări privind utilizarea nanoparticulelor în probiotice.
Un exemplu în acest sens este observația oamenilor de știință conform căreia nanoparticulele sintetice pot preveni infecția Helicobacter pylori.
H. pylori este o bacterie care crește în mucoasa stomacului uman. Este de mare interes pentru mulți oameni de știință datorită relației sale complexe cu cancerul.
„Înainte de studiile noastre”, spune autorul principal al studiului, Roland H. Stauber, profesor în cadrul Departamentului de otorinolaringologie, chirurgie a capului și gâtului de la Centrul Medical al Universității din Mainz, „nimeni nu a privit cu adevărat dacă și cum nano-aditivii influențează direct flora gastro-intestinală . ”
Utilizarea nanoparticulelor crește rapid
Nanotehnologia manipulează materialele la scara nanometrică, care este în jur de aceeași scară ca cea a atomilor și moleculelor. Un nanometru este 1 miliardime dintr-un metru, ceea ce înseamnă că există 25.400.000 de ele în 1 inch.
În cadrul studiului, prof. Stauber și colegii săi descriu modul în care utilizarea nanoparticulelor crește rapid în multe domenii. Acestea variază de la medicină și agricultură la fabricarea produselor de îngrijire personală și prelucrarea alimentelor.
Industria alimentară, de exemplu, folosește nanoparticule sintetice pentru a ușura și colora alimentele, pentru a furniza substanțe nutritive și pentru a preveni infecția.
Toate acestea pot pătrunde în intestinul uman „ca parte a alimentelor și băuturilor cu capacitate nano”, raportează autorii studiului.
Nanoparticulele prezintă interes nu doar pentru că sunt foarte mici, ci și pentru că materialele care le cuprind au proprietăți unice la scară nanomatică.
În comparație cu particulele mai mari derivate din aceleași materiale, nanoparticulele au o suprafață mult mai mare în raport cu dimensiunea lor, au o „mișcare browniană mai mare” și sunt capabile să traverseze barierele biologice. Aceste bariere includ stratul de mucus care acoperă țesuturi precum intestinul.
Din aceste motive, soarta lor în intestinul uman este probabil să difere foarte mult de cea a omologilor la scară mai mare derivate din aceleași materiale.
Potrivit autorilor studiului, „Prin urmare, este important să ne asigurăm că orice ingrediente alimentare cu capacitate nano sunt sigure pentru aplicare în alimente”.
Intestinul uman și microbiomul acestuia
Intestinul uman sau tractul gastro-intestinal digeră în jur de 60 de tone metrice de alimente pe durata medie de viață. De-a lungul mileniilor, intestinul uman și coloniile uriașe de microbi care îl ocupă au dezvoltat o relație atât complexă, cât și benefică reciproc.
Pe măsură ce parteneriatul a evoluat, microbii intestinali au ajuns să joace un rol cheie în sănătatea și bolile umane.
Microorganismele intestinale cuprind în principal bacterii; acestea includ, de asemenea, ciuperci, viruși și organisme unicelulare numite protozoare.
Oamenii de știință folosesc termenul de microbiom intestinal pentru a se referi la suma tuturor genomilor trilioanelor de microorganisme din intestin.
Cele 3 milioane de gene din microbiomul intestinal depășesc cu mult cele 23.000 din genomul uman. De asemenea, produc mii de molecule mici care îndeplinesc multe funcții în gazda umană.
În acest fel, bacteriile intestinale ajută la digestia alimentelor, recoltează energia, controlează imunitatea și protejează împotriva agenților patogeni.
Cu toate acestea, dezechilibrele din microbiomul intestinal pot perturba aceste funcții cruciale, fie pentru a declanșa boala, fie pentru a nu proteja împotriva acesteia.
Studiile au legat dezechilibrul microbiomului de boli cardiovasculare, alergii, cancer, obezitate și afecțiuni psihiatrice.
Toate nanoparticulele se leagă de bacteriile intestinale
Prof. Stauber și colegii săi au organizat experimente în care ar putea examina efectele unei game largi de nanoparticule sintetice.
Aceste experimente au simulat călătoriile pe care le pot face diferitele particule în timp ce călătoresc prin diferitele părți ale intestinului și întâlnesc diverse bacterii.
Principalul rezultat a fost acela că toți „aditivii alimentari nanosizați utilizați în prezent sau potențiali” au arătat capacitatea de a se lega de bacteriile din intestin.
Nanoparticulele se leagă de tot felul de bacterii, inclusiv speciile „probiotice” care se pot reproduce în produse lactate, cum ar fi iaurtul.
În timp ce toate nanoparticulele sintetice pe care le-au testat atașate de bacterii, cercetătorii au observat diferențe în proprietățile lor de legare.
Când sunt legate de nanoparticule, bacteriile și-au modificat comportamentul în unele moduri care s-ar putea dovedi benefice și în alte moduri care nu.
Un potențial rezultat care ar putea fi benefic este inhibarea infecțiilor, de exemplu de către H. pylori. Echipa a făcut această descoperire atunci când a experimentat nanoparticule de silice în culturi celulare.
Cu toate acestea, o perspectivă potențial deranjantă care a apărut în alte experimente a fost aceea că legarea la nanoparticule ar putea face ca unele bacterii neprietenoase să fie mai puțin vizibile pentru sistemul imunitar. Un astfel de rezultat ar putea crește răspunsurile inflamatorii, de exemplu.
Un punct important pe care îl susțin autorii este că alimentele conțin, de asemenea, nanoparticule naturale - dintre care unele pot intra în alimente în timpul preparării.
Echipa a efectuat, de asemenea, experimente pe nanoparticule naturale și a fost surprinsă să găsească rezultate similare experimentelor cu nanoparticule sintetice.
„A fost nedumeritor faptul că am reușit să izolăm și nanoparticulele naturale din alimente, cum ar fi berea, care au prezentat efecte similare.”
Prof. Roland H. Stauber
