Pārtikā esošās nanodaļiņas var mainīt zarnu baktēriju uzvedību
Jauni pētījumi par nanodaļiņām pārtikā ir devuši jaunu ieskatu par to ietekmi uz zarnu baktērijām.
Pētnieki no Maincas Universitātes Medicīnas centra Vācijā un kolēģi no citiem centriem Vācijā, Austrijā un Amerikas Savienotajās Valstīs ir atklājuši, ka īpaši sīkās daļiņas var saistīties ar zarnu baktērijām.
Pētījumā par viņu darbu, kas tagad parādās žurnālā npj Pārtikas zinātne - autori paskaidro, kā pieķeršanās nanodaļiņām var mainīt zarnu baktēriju dzīves ciklu un to mijiedarbību ar saimnieka ķermeni.
Rezultātiem vajadzētu būt noderīgiem gan medicīnai, gan pārtikas rūpniecībai. Tie, piemēram, varētu novest pie nanodaļiņu izmantošanas probiotikās pētījumiem.
Viens piemērs tam ir zinātnieku novērojums, ka sintētiskās nanodaļiņas var novērst inficēšanos ar Helicobacter pylori.
H. pylori ir baktērija, kas aug cilvēka kuņģa gļotādā. Tas ir ļoti ieinteresēts daudzos zinātniekos, ņemot vērā tā sarežģītās attiecības ar vēzi.
"Pirms mūsu pētījumiem," saka pētījuma vecākais autors Rolands H. Staubers, Maincas Universitātes Medicīnas centra Otolaringoloģijas katedras profesors, galvas un kakla ķirurģijas katedras profesors, "neviens īsti nezināja, vai nano-piedevas tieši ietekmē kuņģa-zarnu trakta floru. . ”
Nanodaļiņu izmantošana strauji pieaug
Nanotehnoloģija manipulē ar materiāliem nanometru skalā, kas ir aptuveni tādā pašā mērogā kā atomiem un molekulām. Viens nanometrs ir viena miljardā metra daļa, kas nozīmē, ka vienā collā to ir 25 400 000.
Pētījuma laikā prof. Staubers un kolēģi apraksta, kā daudzās jomās strauji pieaug nanodaļiņu izmantošana. Tie svārstās no medicīnas un lauksaimniecības līdz personīgās higiēnas līdzekļu ražošanai un pārtikas pārstrādei.
Piemēram, pārtikas rūpniecība izmanto sintētiskās nanodaļiņas, lai atvieglotu un krāsotu pārtiku, piegādātu barības vielas un novērstu infekcijas.
Tas viss var iekļūt cilvēka zarnās "kā daļu no pārtikas produktiem un dzērieniem, kas veicina nano", ziņo pētījuma autori.
Nanodaļiņas interesē ne tikai tāpēc, ka tās ir ļoti mazas, bet arī tāpēc, ka materiāliem, kas tos satur, nanoskaļā ir unikālas īpašības.
Salīdzinot ar lielākām daļiņām, kas iegūtas no tiem pašiem materiāliem, nanodaļiņām ir daudz lielāks virsmas laukums salīdzinājumā ar to lielumu, tām ir “lielāka Brauna kustība” un tās spēj šķērsot bioloģiskās barjeras. Šīs barjeras ietver gļotu slāni, kas izklāj audus, piemēram, zarnu.
Šo iemeslu dēļ viņu liktenis cilvēka zarnās, visticamāk, ļoti atšķirsies no lielāka mēroga kolēģiem, kas iegūti no tiem pašiem materiāliem.
Saskaņā ar pētījuma autoru teikto: "Tāpēc ir svarīgi nodrošināt, lai visas pārtikas sastāvdaļas, kas iespējotas ar nano, būtu droši lietojamas pārtikā."
Cilvēka zarnas un tās mikrobiomi
Vidējā dzīves laikā cilvēka zarnā vai kuņģa-zarnu traktā tiek sagremota aptuveni 60 metriskās tonnas pārtikas. Tūkstošgades laikā cilvēka zarnā un milzīgajās mikrobu kolonijās, kas to aizņem, ir izveidojušās gan sarežģītas, gan abpusēji izdevīgas attiecības.
Kad partnerība ir attīstījusies, zarnu mikrobiem ir bijusi galvenā loma cilvēku veselībā un slimībās.
Zarnu mikroorganismos galvenokārt ir baktērijas; tie ietver arī sēnītes, vīrusus un vienšūnas organismus, ko sauc par vienšūņiem.
Zinātnieki lieto terminu zarnu mikrobiome, lai apzīmētu visu triljonu mikroorganismu genomu summu zarnās.
Zarnu mikrobiomā esošie 3 miljoni gēnu ievērojami pārsniedz 23 000 cilvēka genomā. Viņi arī ražo tūkstošiem mazu molekulu, kas veic daudzas funkcijas cilvēka saimniekorganismā.
Tādā veidā zarnu baktērijas palīdz sagremot pārtiku, ievākt enerģiju, kontrolēt imunitāti un aizsargāt pret patogēniem.
Tomēr nelīdzsvarotība zarnu mikrobiomā var traucēt šīs izšķirošās funkcijas, lai vai nu izraisītu slimību, vai arī nespēj to aizsargāt.
Pētījumos mikrobioma nelīdzsvarotība ir saistīta ar sirds un asinsvadu slimībām, alerģijām, vēzi, aptaukošanos un psihiskiem stāvokļiem.
Visas nanodaļiņas saistās ar zarnu baktērijām
Prof. Staubers un viņa kolēģi izveidoja eksperimentus, kuros varēja pārbaudīt plaša sintētisko nanodaļiņu klāsta ietekmi.
Šie eksperimenti simulēja braucienus, kurus dažādās daļiņas varētu veikt, ceļojot pa dažādām zarnu daļām un sastopot dažādas baktērijas.
Galvenais rezultāts bija tāds, ka visas “pašlaik izmantotās vai potenciālās nākotnes nanosizētas pārtikas piedevas” parādīja spēju saistīties ar baktērijām zarnās.
Nanodaļiņas saistās ar visu veidu baktērijām, ieskaitot “probiotikas” sugas, kas var vairoties piena produktos, piemēram, jogurtā.
Kaut arī visas sintētiskās nanodaļiņas, kuras viņi pārbaudīja, pievienojās baktērijām, pētnieki pamanīja atšķirības to saistošajās īpašībās.
Piesaistoties nanodaļiņām, baktērijas mainīja savu uzvedību kaut kādā veidā, kas varētu izrādīties izdevīgs, un citos veidos, kas varētu nedarboties.
Potenciāls rezultāts, kas varētu būt noderīgs, ir infekciju nomākšana, piemēram, H. pylori. Komanda veica šo atklājumu, eksperimentējot ar silīcija dioksīda nanodaļiņām šūnu kultūrās.
Tomēr potenciāli satraucoša perspektīva, kas parādījās citos eksperimentos, bija tāda, ka saistīšanās ar nanodaļiņām var padarīt dažas nedraudzīgas baktērijas mazāk redzamas imūnsistēmai. Šāds rezultāts varētu palielināt, piemēram, iekaisuma reakcijas.
Svarīgs autoru viedoklis ir tas, ka pārtika satur arī dabiski sastopamas nanodaļiņas - dažas no tām var iekļūt pārtikā gatavošanas laikā.
Komanda veica arī eksperimentus ar dabīgām nanodaļiņām un bija pārsteigta, kad atrada līdzīgus rezultātus eksperimentiem ar sintētiskajām nanodaļiņām.
"Bija mulsinoši, ka mēs varējām izolēt arī dabiski sastopamas nanodaļiņas no pārtikas, piemēram, alus, kam bija līdzīga ietekme."
Prof. Rolands H. Staubers
