Nanočastice v potravinách môžu zmeniť správanie črevných baktérií
Nový výskum nanočastíc v potravinách priniesol čerstvé poznatky o ich vplyve na črevné baktérie.
Vedci z University Medical Center v Mainzi v Nemecku a kolegovia z ďalších centier v Nemecku, Rakúsku a Spojených štátoch zistili, že ultrajemné častice sa môžu viazať na črevné baktérie.
V študijnom príspevku o ich práci - ktorý sa teraz nachádza v časopise npj Science of Food - autori vysvetľujú, ako môže väzba na nanočastice zmeniť životný cyklus črevných baktérií a ich interakcie s telom hostiteľa.
Výsledky by mali byť užitočné pre medicínu aj potravinársky priemysel. Mohli by napríklad viesť k výskumu využívania nanočastíc v probiotikách.
Jedným z príkladov je pozorovanie vedcov, že syntetické nanočastice môžu zabrániť infekcii Helicobacter pylori.
H. pylori je baktéria, ktorá rastie v sliznici ľudského žalúdka. Je predmetom veľkého záujmu mnohých vedcov kvôli jeho zložitému vzťahu s rakovinou.
„Pred našimi štúdiami,“ hovorí hlavný autor štúdie Roland H. Stauber, profesor na oddelení otolaryngológie, chirurgie hlavy a krku v lekárskom centre na univerzite v Mainzi, „nikto skutočne nepozeral, či a ako nanodoplnky priamo ovplyvňujú gastrointestinálnu flóru . “
Používanie nanočastíc rýchlo rastie
Nanotechnológia manipuluje s materiálmi v nanometrovom meradle, ktoré je zhruba v rovnakom rozsahu ako atómy a molekuly. Jeden nanometer predstavuje 1 miliardtinu metra, čo znamená, že v 1 palci je ich 25 400 000.
Profesor Stauber a kolegovia vo svojom študijnom pozadí popisujú, ako rýchlo rastie využitie nanočastíc v mnohých oblastiach. Tie siahajú od medicíny a poľnohospodárstva po výrobu výrobkov osobnej starostlivosti a spracovanie potravín.
Potravinársky priemysel napríklad používa syntetické nanočastice na zosvetlenie a zafarbenie potravín, dodanie živín a prevenciu infekcie.
Všetky tieto látky môžu vstúpiť do ľudského čreva „ako súčasť potravín a nápojov podporujúcich nanotechnológie“, uvádzajú autori štúdie.
Nanočastice sú zaujímavé nielen preto, že sú veľmi malé, ale aj preto, že materiály, ktoré ich obsahujú, majú jedinečné vlastnosti v nanorozmeroch.
V porovnaní s väčšími časticami pochádzajúcimi z rovnakých materiálov majú nanočastice oveľa väčšiu povrchovú plochu v porovnaní s ich veľkosťou, majú „väčší Brownov pohyb“ a sú schopné prekonať biologické bariéry. Medzi tieto bariéry patrí vrstva hlienu, ktorá lemuje tkanivá, ako sú črevá.
Z týchto dôvodov je pravdepodobné, že sa ich osud v ľudskom čreve výrazne líši od osudu väčších náprotivkov získaných z rovnakých materiálov.
Podľa autorov štúdie „Je preto dôležité zaistiť, aby boli akékoľvek zložky potravín s povolenou nanotechnológiou bezpečné pre použitie v potravinách.“
Ľudské črevo a jeho mikrobióm
Ľudské črevo alebo gastrointestinálny trakt strávi počas priemernej dĺžky života asi 60 metrických ton potravy. V priebehu tisícročí si ľudské črevo a obrovské kolónie mikróbov, ktoré ho obsadzujú, vytvorili komplexný a vzájomne prospešný vzťah.
S rozvojom partnerstva začali črevné mikróby hrať kľúčovú úlohu v zdraví a chorobe človeka.
Črevné mikroorganizmy zahŕňajú väčšinou baktérie; zahŕňajú tiež huby, vírusy a jednobunkové organizmy nazývané prvoky.
Vedci používajú výraz črevný mikrobióm na označenie súčtu všetkých genómov biliónov mikroorganizmov v čreve.
3 milióny génov v črevnom mikrobióme výrazne prevyšujú 23 000 v ľudskom genóme. Produkujú tiež tisíce malých molekúl, ktoré vykonávajú v ľudskom hostiteľovi mnoho funkcií.
Týmto spôsobom črevné baktérie pomáhajú tráviť jedlo, zbierať energiu, kontrolovať imunitu a chrániť pred patogénmi.
Nerovnováha v črevnom mikrobióme však môže narušiť tieto rozhodujúce funkcie, aby buď spustila chorobu, alebo ju nechránila.
Štúdie spájajú nerovnováhu v mikrobióme s kardiovaskulárnymi chorobami, alergiami, rakovinou, obezitou a psychiatrickými stavmi.
Všetky nanočastice sa viažu na črevné baktérie
Profesor Stauber a jeho kolegovia uskutočnili experimenty, v ktorých mohli preskúmať účinky širokej škály syntetických nanočastíc.
Tieto experimenty simulovali cesty, ktoré môžu rôzne častice absolvovať, keď prechádzajú rôznymi časťami čreva a stretávajú sa s rôznymi baktériami.
Hlavným výsledkom bolo, že všetky „v súčasnosti používané alebo potenciálne budúce nanosované potravinárske prísady“ vykazovali schopnosť viazať sa na baktérie v čreve.
Nanočastice sa viažu na všetky druhy baktérií, vrátane „probiotických“ druhov, ktoré sa môžu množiť v mliečnych výrobkoch, ako je jogurt.
Zatiaľ čo všetky syntetické nanočastice, ktoré testovali, sa viazali na baktérie, vedci si všimli rozdiely v ich väzobných vlastnostiach.
Keď sa baktérie naviazali na nanočastice, zmenili svoje správanie určitými spôsobmi, ktoré sa môžu ukázať ako prospešné, a inými spôsobmi, ktoré nie.
Potenciálnym výsledkom, ktorý by mohol byť prospešný, je inhibícia infekcií, napríklad H. pylori. Tím urobil tento objav pri experimentovaní s nanočasticami oxidu kremičitého v bunkových kultúrach.
Potenciálne znepokojivou vyhliadkou, ktorá sa naskytla v iných experimentoch, však bolo, že väzba na nanočastice by mohla spôsobiť, že niektoré nepriateľské baktérie budú pre imunitný systém menej viditeľné. Takýto výsledok by napríklad mohol zvýšiť zápal.
Dôležitým bodom, ktorý autori upozorňujú, je, že jedlo obsahuje aj prirodzene sa vyskytujúce nanočastice - niektoré z nich môžu do jedla vstúpiť počas prípravy.
Tím tiež uskutočnil experimenty na prírodných nanočasticiach a bol prekvapený, že našiel podobné výsledky ako experimenty so syntetickými nanočasticami.
"Bolo zarážajúce, že sme dokázali izolovať aj prirodzene sa vyskytujúce nanočastice z potravy, napríklad z piva, ktoré vykazovalo podobné účinky."
Roland H. Stauber
