Ruoan nanohiukkaset voivat muuttaa suolistobakteerien käyttäytymistä
Uusi tutkimus nanohiukkasista elintarvikkeissa on tuonut uutta tietoa niiden vaikutuksesta suolistobakteereihin.
Tutkijat Mainzin yliopiston lääketieteellisestä keskuksesta Saksasta ja kollegat muista keskuksista Saksasta, Itävallasta ja Yhdysvalloista ovat havainneet, että erittäin pienet hiukkaset voivat sitoutua suolistobakteereihin.
Tutkimuksessa heidän työstään - joka ilmestyy nyt lehdessä npj Elintarviketiede - kirjoittajat selittävät, kuinka kiinnittyminen nanohiukkasiin voi muuttaa suolistobakteerien elinkaarta ja niiden vuorovaikutusta isännän kehon kanssa.
Tulosten pitäisi olla hyödyllisiä sekä lääkkeille että elintarviketeollisuudelle. Ne voivat esimerkiksi johtaa tutkimukseen nanohiukkasten käytöstä probiootteissa.
Yksi esimerkki tästä on tutkijoiden havainto, että synteettiset nanohiukkaset voivat estää tartunnan Helicobacter pylori.
H. pylori on bakteeri, joka kasvaa ihmisen mahalaukussa. Se on kiinnostunut monista tutkijoista, koska se on monimutkainen suhde syöpään.
"Ennen tutkimuksiamme", sanoo tutkimuksen vanhempi kirjailija Roland H. Stauber, professori Mainos-yliopiston lääketieteellisen keskuksen otolaryngologian osastolta, pää- ja kaulakirurgian osastolta, "kukaan ei oikeastaan tarkastellut vaikuttavatko nano-lisäaineet suoraan ruoansulatuskanavan kasvistoon . ”
Nanohiukkasten käyttö kasvaa nopeasti
Nanotekniikka manipuloi materiaaleja nanometrin mittakaavassa, joka on suunnilleen samassa mittakaavassa kuin atomien ja molekyylien. Yksi nanometri on miljardin metri, mikä tarkoittaa, että niitä on 25 400 000 tuumaa.
Professori Stauber ja hänen kollegansa kuvaavat tutkimustaustassaan, kuinka nanohiukkasten käyttö kasvaa nopeasti monilla aloilla. Nämä vaihtelevat lääketieteestä ja maataloudesta henkilökohtaisten hygieniatuotteiden valmistukseen ja elintarvikkeiden jalostukseen.
Esimerkiksi elintarviketeollisuus käyttää synteettisiä nanohiukkasia vaalentamaan ja värittämään ruokaa, toimittamaan ravinteita ja estämään infektioita.
Kaikki nämä voivat päästä ihmisen suolistoon "osana nano-mahdollistavia ruokia ja juomia", raportin tekijät raportoivat.
Nanohiukkaset eivät kiinnosta pelkästään siksi, että ne ovat hyvin pieniä, vaan myös siksi, että niitä sisältävillä materiaaleilla on ainutlaatuiset ominaisuudet nanokokoalueella.
Verrattuna samoista materiaaleista peräisin oleviin isompiin hiukkasiin nanohiukkasten pinta-ala on paljon suurempi kuin niiden koko, niillä on "suurempi Brownin liike" ja ne pystyvät ylittämään biologiset esteet. Nämä esteet sisältävät limakerroksen, joka ympäröi kudoksia, kuten suolistoa.
Näistä syistä niiden kohtalo ihmisen suolistossa eroaa todennäköisesti suuresti samoista materiaaleista peräisin olevien suurempien vastaavien kohtalosta.
Tutkimuksen kirjoittajien mukaan "Siksi on tärkeää varmistaa, että kaikki nanopohjaiset elintarvikkeiden ainesosat ovat turvallisia käytettäväksi elintarvikkeissa."
Ihmisen suolisto ja sen mikrobiomi
Ihmisen suolisto tai maha-suolikanava pilkkoo noin 60 tonnia ruokaa keskimääräisen eliniän aikana. Vuosisatojen ajan ihmisen suolisto ja sitä käyttävät valtavat mikrobipesäkkeet ovat kehittäneet sekä monimutkaisen että molempia osapuolia hyödyttävän suhteen.
Kumppanuuden kehittyessä suolimikrobit ovat tulleet avainasemassa ihmisten terveydelle ja sairauksille.
Suolen mikro-organismit käsittävät enimmäkseen bakteereja; ne sisältävät myös sieniä, viruksia ja yksisoluisia organismeja, joita kutsutaan alkueläimiksi.
Tutkijat käyttävät termiä suolen mikrobiomi viitaten suolistossa olevien biljoonien mikro-organismien kaikkien genomien summaan.
Suolen mikrobiomissa olevat 3 miljoonaa geeniä ylittävät huomattavasti 23 000 ihmisen genomissa. Ne tuottavat myös tuhansia pieniä molekyylejä, jotka suorittavat monia toimintoja ihmisen isännässä.
Tällä tavalla suolistobakteerit auttavat sulattamaan ruokaa, keräämään energiaa, hallitsemaan immuniteettia ja suojaamaan taudinaiheuttajilta.
Suolen mikrobiomin epätasapaino voi kuitenkin häiritä näitä ratkaisevia toimintoja joko sairauden laukaisemiseksi tai suojaamiseksi sitä vastaan.
Tutkimukset ovat liittäneet mikrobiomin epätasapainon sydän- ja verisuonitauteihin, allergioihin, syöpään, liikalihavuuteen ja psykiatrisiin tiloihin.
Kaikki nanohiukkaset sitoutuvat suolistobakteereihin
Prof. Stauber ja hänen kollegansa perustivat kokeita, joissa he voisivat tutkia monenlaisten synteettisten nanohiukkasten vaikutuksia.
Nämä kokeet simuloivat matkoja, joita eri hiukkaset saattavat tehdä matkustaessaan suoliston eri osien läpi ja kohdatessaan erilaisia bakteereja.
Päätulos oli, että kaikki "tällä hetkellä käytetyt tai mahdolliset tulevat nanosoidut elintarvikelisäaineet" osoittivat kykyä sitoutua suolistossa oleviin bakteereihin.
Nanohiukkaset sitoutuvat kaikenlaisiin bakteereihin, mukaan lukien "probioottiset" lajit, jotka voivat lisääntyä maitotuotteissa, kuten jogurtissa.
Vaikka kaikki heidän testaamansa synteettiset nanohiukkaset kiinnittyivät bakteereihin, tutkijat huomasivat eroja niiden sitoutumisominaisuuksissa.
Sitoutuessaan nanohiukkasiin bakteerit muuttivat käyttäytymistään jollakin tavalla, joka saattaa osoittautua hyödylliseksi, ja muilla tavoin, jotka eivät ehkä.
Mahdollinen tulos, josta voi olla hyötyä, on infektioiden estäminen esimerkiksi H. pylori. Ryhmä teki tämän löydön kokeillessaan piidioksidinanohiukkasia soluviljelmissä.
Muissa kokeissa esiin tullut mahdollisesti häiritsevä mahdollisuus oli kuitenkin se, että sitoutuminen nanohiukkasiin saattaisi tehdä epäystävällisistä bakteereista vähemmän näkyviä immuunijärjestelmälle. Tällainen tulos voi lisätä esimerkiksi tulehdusreaktioita.
Tärkeä tekijä on, että ruoka sisältää myös luonnossa esiintyviä nanohiukkasia - joista osa voi päästä ruokaan valmistuksen aikana.
Ryhmä suoritti kokeita myös luonnollisilla nanohiukkasilla ja yllättyi löytäessään samanlaisia tuloksia kuin synteettisten nanohiukkasten kokeet.
"Oli hämmentävää, että pystyimme eristämään myös luonnossa esiintyvät nanohiukkaset ruoasta, kuten oluesta, joilla oli samanlaiset vaikutukset."
Professori Roland H. Stauber
