Az élelmiszerekben található nanorészecskék megváltoztathatják a bélbaktériumok viselkedését
Az élelmiszerekben található nanorészecskékkel kapcsolatos új kutatások friss betekintést nyújtottak a bélbaktériumokra gyakorolt hatásukra.
A németországi Mainzi Egyetem Orvosi Központjának kutatói, valamint más németországi, osztrák és egyesült államokbeli központ munkatársai felfedezték, hogy az ultrapicit részecskék kötődhetnek a bélbaktériumokhoz.
Munkájukról szóló tanulmányban - amely most megjelenik a folyóiratban npj Élelmiszertudomány - a szerzők elmagyarázzák, hogy a nanorészecskékhez való kötődés hogyan változtathatja meg a bélbaktériumok életciklusát és kölcsönhatásukat a gazdaszervezet testével.
Az eredmények hasznosak lehetnek mind az orvostudomány, mind az élelmiszeripar számára. Például kutatáshoz vezethetnek a nanorészecskék probiotikumokban történő felhasználásával kapcsolatban.
Ennek egyik példája a tudósok megfigyelése, miszerint a szintetikus nanorészecskék megakadályozhatják a fertőzést Helicobacter pylori.
H. pylori olyan baktérium, amely az emberi gyomor bélésében nő. Sok tudóst élénken érdekel a rákkal való összetett kapcsolata miatt.
„Tanulmányaink előtt - mondja Roland H. Stauber, a tanulmány vezető szerzője, a Mainzi Egyetem Orvosi Központ Fül- és Nyaksebészeti Tanszékének professzora -, senki sem nézte meg, hogy a nano-adalékanyagok befolyásolják-e közvetlenül a gyomor-bélrendszeri flórát . ”
A nanorészecskék használata gyorsan növekszik
A nanotechnológia az anyagokat nanométeres skálán manipulálja, amely nagyjából megegyezik az atomok és molekulák méretével. Az egyik nanométer egy méter milliárdos része, ami azt jelenti, hogy 1 hüvelykben 25 400 000 van belőlük.
Tanulmányi hátterükben Prof. Stauber és munkatársai leírják, hogy a nanorészecskék használata számos területen gyorsan növekszik. Ezek az orvostudománytól és a mezőgazdaságtól a személyi ápolószerek gyártásáig és az élelmiszer-feldolgozásig terjednek.
Az élelmiszeripar például szintetikus nanorészecskéket használ az élelmiszerek könnyítésére és színezésére, tápanyagok szállítására és a fertőzések megelőzésére.
Mindezek bejuthatnak az emberi bélbe „a nano-képes ételek és italok részeként” - számolnak be a tanulmány szerzői.
A nanorészecskék nemcsak azért érdekelnek, mert nagyon kicsiek, hanem azért is, mert az őket alkotó anyagok egyedülálló tulajdonságokkal bírnak a nanoméretben.
Összehasonlítva az ugyanazon anyagokból származó nagyobb részecskékkel, a nanorészecskék méreteikhez képest sokkal nagyobb felületűek, „nagyobb a Brown-mozgásuk” és képesek átlépni a biológiai akadályokat. Ezek az akadályok magukban foglalják a nyálka réteget, amely a szöveteket, például a béleket, vonalba helyezi.
Ezen okok miatt az emberi bélben való sorsuk valószínűleg nagyban különbözik az azonos anyagokból származó nagyobb méretű társaikétól.
A tanulmány szerzői szerint "ezért fontos biztosítani, hogy a nano-alapú élelmiszer-összetevők biztonságosan alkalmazhatók legyenek az élelmiszerekben."
Az emberi bél és mikrobioma
Az emberi bél vagy a gyomor-bél traktus az átlagos élettartam alatt körülbelül 60 tonna ételt emészt meg. Évezredek alatt az emberi bél és az azt elfoglaló hatalmas mikrobakolóniák bonyolult és kölcsönösen előnyös kapcsolatot alakítottak ki.
A partnerség fejlődésével a bélmikrobák kulcsszerepet játszanak az emberi egészség és a betegségek szempontjából.
A bél mikroorganizmusok többnyire baktériumokat tartalmaznak; ide tartoznak a gombák, a vírusok és az egysejtű szervezetek, az úgynevezett protozoonák.
A tudósok a bélmikrobiom kifejezést használják a bélben lévő billió mikroorganizmus összes genomjának összegére utalva.
A bélmikrobiomában található 3 millió gén jelentősen meghaladja az emberi genomban található 23 000 gént. Több ezer olyan kis molekulát is előállítanak, amelyek számos funkciót látnak el az emberi gazdaszervezetben.
Ily módon a bélbaktériumok segítenek megemészteni az ételt, betakarítani az energiát, szabályozni az immunitást és megvédeni a kórokozókat.
A bél mikrobiomjának egyensúlyhiánya azonban megzavarhatja ezeket a döntő funkciókat, hogy vagy kiváltsák a betegséget, vagy nem tudnak megvédeni ezektől.
Tanulmányok a mikrobiom egyensúlyhiányát összekapcsolják a szív- és érrendszeri betegségekkel, az allergiákkal, a rákkal, az elhízással és a pszichiátriai állapotokkal.
Minden nanorészecske kötődik a bélbaktériumokhoz
Stauber professzor és munkatársai kísérleteket állítottak fel, amelyek során a szintetikus nanorészecskék széles skálájának hatásait vizsgálhatták meg.
Ezek a kísérletek szimulálták azokat az utakat, amelyeket a különböző részecskék a bél különböző részein átutazva és különféle baktériumokkal találkozva tehetnek meg.
A fő eredmény az volt, hogy az összes „jelenleg használt vagy potenciális jövőbeni nanoszínezett élelmiszer-adalékanyag” képes volt a bélben lévő baktériumokhoz való kötődésre.
A nanorészecskék mindenféle baktériumhoz kötődnek, beleértve a „probiotikus” fajokat is, amelyek tejtermékekben, például joghurtban szaporodhatnak.
Míg az általuk tesztelt összes szintetikus nanorészecske baktériumhoz kötődött, a kutatók különbségeket tapasztaltak megkötő tulajdonságaikban.
A nanorészecskékhez kötődve a baktériumok bizonyos módon megváltoztatták viselkedésüket, ami előnyösnek bizonyulhat, más szempontból pedig nem.
Egy potenciális eredmény, amely előnyös lehet, a fertőzések gátlása, például H. pylori. A csapat ezt a felfedezést akkor hajtotta végre, amikor szilícium-dioxid nanorészecskékkel kísérletezett sejttenyészetekben.
Más kísérletek során felmerült potenciálisan zavaró kilátás azonban az volt, hogy a nanorészecskékhez való kötődés miatt néhány barátságtalan baktérium kevésbé láthatóvá válhat az immunrendszer számára. Egy ilyen eredmény növelheti például a gyulladásos reakciókat.
A szerzők fontos megállapítása, hogy az étel tartalmaz természetesen előforduló nanorészecskéket is - amelyek egy része az elkészítés során bejuthat az ételbe.
A csapat kísérleteket folytatott természetes nanorészecskékkel is, és meglepődve talált hasonló eredményeket, mint a szintetikus nanorészecskékkel végzett kísérletek.
"Zavarba ejtő volt, hogy a természetben előforduló nanorészecskéket is képesek voltunk elkülöníteni az ételektől, például a sörtől, amelyek hasonló hatásokat mutattak."
Prof. Roland H. Stauber
