Наночастиците в храната могат да променят поведението на чревните бактерии
Ново изследване на наночастиците в храната даде нови прозрения за тяхното въздействие върху чревните бактерии.
Изследователи от Университетския медицински център в Майнц в Германия и колеги от други центрове в Германия, Австрия и САЩ откриха, че ултра-малките частици могат да се свързват с чревните бактерии.
В учебен документ за тяхната работа - който сега се появява в списанието npj Наука за храната - авторите обясняват как привързването към наночастиците може да промени жизнения цикъл на чревните бактерии и тяхното взаимодействие с тялото на техния гостоприемник.
Резултатите трябва да бъдат полезни както за медицината, така и за хранителната индустрия. Те биха могли например да доведат до изследване на употребата на наночастици в пробиотиците.
Един пример за това е наблюдението на учените, че синтетичните наночастици могат да предотвратят инфекцията чрез Helicobacter pylori.
H. pylori е бактерия, която расте в лигавицата на човешкия стомах. Той представлява голям интерес за много учени поради сложната му връзка с рака.
„Преди нашите проучвания,“ казва старшият автор на изследването Роланд Х. Щубер, професор в катедрата по отоларингология, хирургия на главата и шията в Медицинския център на Университета в Майнц, „никой всъщност не е разглеждал дали и как нано-добавките влияят пряко върху стомашно-чревната флора . "
Използването на наночастици нараства бързо
Нанотехнологиите манипулират материали в нанометров мащаб, който е приблизително същия мащаб като този на атомите и молекулите. Един нанометър е 1 милиардна част от метър, което означава, че има 25 400 000 от тях на 1 инч.
В своето проучване проф. Щубер и колеги описват как употребата на наночастици бързо нараства в много области. Те варират от медицина и селско стопанство до производство на продукти за лична хигиена и преработка на храни.
Хранителната индустрия например използва синтетични наночастици, за да изсветли и оцвети храната, да достави хранителни вещества и да предотврати инфекция.
Всички те могат да влязат в човешките черва „като част от храни и напитки с възможност за нано“, съобщават авторите на изследването.
Наночастиците представляват интерес не само защото са много малки, но и защото материалите, които ги съставят, имат уникални свойства в наномащаба.
В сравнение с по-големите частици, получени от едни и същи материали, наночастиците имат много по-голяма повърхност спрямо размера си, имат „по-голямо брауново движение“ и са способни да преминават през биологични бариери. Тези бариери включват слузния слой, който покрива тъкани като червата.
Поради тези причини тяхната съдба в човешките черва вероятно ще се различава значително от тази на по-мащабните аналози, получени от същите материали.
Според авторите на изследването, „Следователно е важно да се гарантира, че хранителните съставки с активирана нано способност са безопасни за приложение в храни.“
Човешкото черво и неговият микробиом
Човешките черва или стомашно-чревния тракт усвояват около 60 метрични тона храна през средната продължителност на живота. В продължение на хилядолетия човешките черва и огромните колонии от микроби, които го заемат, са изградили отношения, които са едновременно сложни и взаимно полезни.
С развитието на партньорството чревните микроби играят ключова роля за човешкото здраве и болести.
Чревните микроорганизми включват предимно бактерии; те също включват гъби, вируси и едноклетъчни организми, наречени протозои.
Учените използват термина чревен микробиом за обозначаване на сумата от всички геноми на трилионите микроорганизми в червата.
3-те милиона гени в чревния микробиом значително надхвърлят 23 000 в човешкия геном. Те също така произвеждат хиляди малки молекули, които изпълняват много функции в човешкия гостоприемник.
По този начин чревните бактерии помагат за смилането на храната, събират енергия, контролират имунитета и предпазват от патогени.
Въпреки това, дисбалансът в чревния микробиом може да наруши тези жизненоважни функции или да предизвика заболяване, или да не успее да се предпази от него.
Проучванията свързват дисбаланса в микробиома със сърдечно-съдови заболявания, алергии, рак, затлъстяване и психиатрични състояния.
Всички наночастици се свързват с чревните бактерии
Проф. Щубер и колегите му организират експерименти, в които могат да изследват ефектите на широк спектър от синтетични наночастици.
Тези експерименти симулират пътуванията, които различните частици могат да извършат, докато пътуват през различните части на червата и срещат различни бактерии.
Основният резултат беше, че всички „използвани в момента или потенциални бъдещи наноразмерни хранителни добавки“ показват способността да се свързват с бактериите в червата.
Наночастиците, свързани с всички видове бактерии, включително „пробиотичните“ видове, които могат да се размножават в млечни продукти като кисело мляко.
Докато всички синтетични наночастици, които тестваха, се прикрепяха към бактерии, изследователите забелязаха разлики в техните свързващи свойства.
Когато са свързани с наночастици, бактериите променят поведението си по някакъв начин, който може да се окаже полезен, а по други начини - не.
Потенциален резултат, който би могъл да бъде от полза, е инхибирането на инфекции, например от H. pylori. Екипът направи това откритие, когато експериментира със силициеви наночастици в клетъчни култури.
Въпреки това, потенциално обезпокоителна перспектива, която се появи в други експерименти, беше, че свързването с наночастици може да направи някои недружелюбни бактерии по-малко видими за имунната система. Такъв резултат може например да увеличи реакциите на възпалението.
Важен момент, който авторите подчертават, е, че храната съдържа и естествено срещащи се наночастици - някои от които могат да влязат в храната по време на приготвянето.
Екипът също провежда експерименти с естествени наночастици и е изненадан да открие подобни резултати като експериментите със синтетични наночастици.
„Беше озадачаващо, че успяхме да изолираме и естествено срещащи се наночастици от храната, като бирата, която показа сходни ефекти.“
Проф. Роланд Х. Щубер
