Nanočástice v potravinách mohou změnit chování střevních bakterií
Nový výzkum nanočástic v potravinách přinesl nové poznatky o jejich dopadu na střevní bakterie.
Vědci z University Medical Center v Mohuči v Německu a kolegové z jiných center v Německu, Rakousku a Spojených státech zjistili, že ultrajemné částice se mohou vázat na střevní bakterie.
Ve studijní práci o jejich práci - která se nyní objevuje v časopise npj Science of Food - autoři vysvětlují, jak vazba na nanočástice může změnit životní cyklus střevních bakterií a jejich interakce s tělem hostitele.
Výsledky by měly být užitečné jak pro medicínu, tak pro potravinářský průmysl. Mohly by například vést k výzkumu využití nanočástic v probiotikách.
Jedním z příkladů je pozorování vědců, že syntetické nanočástice mohou zabránit infekci Helicobacter pylori.
H. pylori je bakterie, která roste v podšívce lidského žaludku. Je to velký zájem mnoha vědců kvůli jeho složitému vztahu k rakovině.
„Před našimi studiemi,“ říká hlavní autor studie Roland H. Stauber, profesor na oddělení otolaryngologie, chirurgie hlavy a krku ve zdravotnickém centru na univerzitě v Mainzu, „nikdo ve skutečnosti nehledal, zda a jak nanoaditiva přímo ovlivňují gastrointestinální flóru . “
Využití nanočástic rychle roste
Nanotechnologie manipuluje s materiály v měřítku nanometrů, což je zhruba stejné měřítko jako u atomů a molekul. Jeden nanometr je 1 miliardtina metru, což znamená, že jich je 25 400 000 na 1 palec.
Profesor Stauber a jeho kolegové ve svém studijním prostředí popisují, jak v mnoha oblastech rychle roste používání nanočástic. Ty sahají od medicíny a zemědělství po výrobu výrobků pro osobní péči a zpracování potravin.
Například potravinářský průmysl používá syntetické nanočástice ke zesvětlení a barvení potravin, dodávání živin a prevenci infekce.
Všichni tito mohou vstoupit do lidského střeva „jako součást potravin a nápojů podporujících nano“, uvádějí autoři studie.
Nanočástice jsou zajímavé nejen proto, že jsou velmi malé, ale také proto, že materiály, které je obsahují, mají jedinečné vlastnosti v nanoměřítku.
Ve srovnání s většími částicemi odvozenými ze stejných materiálů mají nanočástice mnohem větší povrchovou plochu ve srovnání s jejich velikostí, mají „větší Brownův pohyb“ a jsou schopné překonat biologické bariéry. Mezi tyto bariéry patří vrstva hlenu, která lemuje tkáně, jako je střevo.
Z těchto důvodů je pravděpodobné, že se jejich osud v lidském střevě výrazně liší od osudu protějšků ve větším měřítku odvozených ze stejných materiálů.
Podle autorů studie „Je proto důležité zajistit, aby všechny složky potravin s povolenou nanomateriálem byly bezpečné pro použití v potravinách.“
Lidské střevo a jeho mikrobiom
Lidské střevo nebo gastrointestinální trakt tráví během průměrné délky života přibližně 60 tun potravy. Během tisíciletí si lidské střevo a obrovské kolonie mikrobů, které je obývají, vytvořily vztah, který je jak složitý, tak vzájemně prospěšný.
Jak se partnerství vyvinulo, začaly střevní mikroby hrát klíčovou roli v lidském zdraví a nemocech.
Střevní mikroorganismy zahrnují většinou bakterie; zahrnují také houby, viry a jednobuněčné organismy zvané prvoky.
Vědci používají termín střevní mikrobiom k označení součtu všech genomů bilionů mikroorganismů ve střevě.
3 miliony genů ve střevním mikrobiomu výrazně převyšují 23 000 v lidském genomu. Produkují také tisíce malých molekul, které vykonávají v lidském hostiteli mnoho funkcí.
Tímto způsobem střevní bakterie pomáhají trávit jídlo, sklízet energii, kontrolovat imunitu a chránit před patogeny.
Nerovnováha ve střevním mikrobiomu však může tyto rozhodující funkce narušit, aby buď spustila nemoc, nebo ji nechránila.
Studie spojily nerovnováhu v mikrobiomu s kardiovaskulárními chorobami, alergiemi, rakovinou, obezitou a psychiatrickými stavy.
Všechny nanočástice se vážou na střevní bakterie
Prof. Stauber a jeho kolegové připravili experimenty, ve kterých mohli zkoumat účinky široké škály syntetických nanočástic.
Tyto experimenty simulovaly cesty, které by různé částice mohly provádět, když procházejí různými částmi střeva a setkávají se s různými bakteriemi.
Hlavním výsledkem bylo, že všechny „v současné době používané nebo potenciální budoucí nanosized potravinářské přídatné látky“ vykazovaly schopnost vázat se na bakterie ve střevě.
Nanočástice se váží na všechny druhy bakterií, včetně „probiotických“ druhů, které se mohou množit v mléčných výrobcích, jako je jogurt.
Zatímco všechny syntetické nanočástice, které testovaly, byly připojeny k bakteriím, vědci si všimli rozdílů v jejich vazebných vlastnostech.
Když se bakterie vázaly na nanočástice, změnily své chování některými způsoby, které se mohou ukázat jako prospěšné, a jinými způsoby, které nemusí.
Potenciálním výsledkem, který by mohl být přínosem, je inhibice infekcí, například H. pylori. Tým učinil tento objev při experimentování s nanočásticemi oxidu křemičitého v buněčných kulturách.
Potenciálně znepokojivou vyhlídkou, která se objevila v jiných experimentech, však bylo, že vazba na nanočástice může způsobit, že některé nepřátelské bakterie budou pro imunitní systém méně viditelné. Takový výsledek by například mohl zvýšit reakce na zánět.
Důležitým bodem, který autoři uvádějí, je, že jídlo obsahuje také přirozeně se vyskytující nanočástice - některé z nich se do jídla mohou dostat během přípravy.
Tým také provedl experimenty na přírodních nanočásticích a byl překvapen, že našel podobné výsledky jako experimenty se syntetickými nanočásticemi.
"Bylo zarážející, že jsme dokázali izolovat také přirozeně se vyskytující nanočástice z potravin, jako je pivo, které vykazovaly podobné účinky."
Prof. Roland H. Stauber
