Τα νανοσωματίδια στα τρόφιμα μπορούν να αλλάξουν τη συμπεριφορά των βακτηρίων του εντέρου
Νέα έρευνα για τα νανοσωματίδια στα τρόφιμα έδωσε νέες πληροφορίες σχετικά με τον αντίκτυπό τους στα βακτήρια του εντέρου.
Ερευνητές από το Πανεπιστημιακό Ιατρικό Κέντρο του Μάιντς στη Γερμανία και συναδέλφους από άλλα κέντρα στη Γερμανία, την Αυστρία και τις Ηνωμένες Πολιτείες ανακάλυψαν ότι τα εξαιρετικά μικροσκοπικά σωματίδια μπορούν να συνδεθούν με τα βακτήρια του εντέρου.
Σε ένα έγγραφο μελέτης για τη δουλειά τους - το οποίο εμφανίζεται τώρα στο περιοδικό npj Επιστήμη των Τροφίμων - οι συγγραφείς εξηγούν πώς η προσκόλληση στα νανοσωματίδια μπορεί να αλλάξει τον κύκλο ζωής των βακτηρίων του εντέρου και τις αλληλεπιδράσεις τους με το σώμα του ξενιστή τους.
Τα αποτελέσματα πρέπει να είναι χρήσιμα τόσο στην ιατρική όσο και στη βιομηχανία τροφίμων. Θα μπορούσαν, για παράδειγμα, να οδηγήσουν σε έρευνα για τη χρήση νανοσωματιδίων στα προβιοτικά.
Ένα παράδειγμα αυτού είναι η παρατήρηση των επιστημόνων ότι τα συνθετικά νανοσωματίδια μπορούν να αποτρέψουν τη μόλυνση από Ελικοβακτήριο του πυλωρού.
H. pylori είναι ένα βακτήριο που αναπτύσσεται στην επένδυση του ανθρώπινου στομάχου. Έχει μεγάλο ενδιαφέρον για πολλούς επιστήμονες λόγω της πολύπλοκης σχέσης του με τον καρκίνο.
«Πριν από τις σπουδές μας», λέει ο ανώτερος συγγραφέας της μελέτης Roland H. Stauber, καθηγητής στο Τμήμα Ωτορινολαρυγγολογίας, Επικεφαλής και Χειρουργικής Αυχένα στο Ιατρικό Κέντρο του Πανεπιστημίου του Μάιντς, «κανείς δεν κοίταξε πραγματικά αν και πώς τα νανο-πρόσθετα επηρεάζουν άμεσα τη γαστρεντερική χλωρίδα "
Η χρήση νανοσωματιδίων αυξάνεται ραγδαία
Η νανοτεχνολογία χειρίζεται υλικά σε κλίμακα νανομέτρων, η οποία είναι περίπου στην ίδια κλίμακα με εκείνη των ατόμων και των μορίων. Ένα νανόμετρο είναι 1 δισεκατομμυριοστό του μέτρου, που σημαίνει ότι υπάρχουν 25.400.000 από αυτά σε 1 ίντσα.
Στο υπόβαθρο της μελέτης τους, ο καθηγητής Stauber και οι συνάδελφοί του περιγράφουν πώς η χρήση νανοσωματιδίων αυξάνεται ραγδαία σε πολλούς τομείς. Αυτά κυμαίνονται από την ιατρική και τη γεωργία έως την κατασκευή προϊόντων προσωπικής φροντίδας και επεξεργασίας τροφίμων.
Η βιομηχανία τροφίμων, για παράδειγμα, χρησιμοποιεί συνθετικά νανοσωματίδια για να φωτίζει και να χρωματίζει τα τρόφιμα, να παρέχει θρεπτικά συστατικά και να αποτρέπει τη μόλυνση.
Όλα αυτά μπορούν να εισέλθουν στο ανθρώπινο έντερο «ως μέρος των νανο-ενεργοποιημένων τροφίμων και ποτών», αναφέρουν οι συγγραφείς της μελέτης.
Τα νανοσωματίδια παρουσιάζουν ενδιαφέρον όχι μόνο επειδή είναι πολύ μικρά, αλλά και επειδή τα υλικά που τα περιέχουν έχουν μοναδικές ιδιότητες στη νανοκλίμακα.
Σε σύγκριση με μεγαλύτερα σωματίδια που προέρχονται από τα ίδια υλικά, τα νανοσωματίδια έχουν πολύ μεγαλύτερη επιφάνεια σε σχέση με το μέγεθός τους, έχουν «μεγαλύτερη κίνηση Brown» και είναι σε θέση να διασχίσουν βιολογικά εμπόδια. Αυτά τα εμπόδια περιλαμβάνουν το στρώμα βλέννας που ευθυγραμμίζει ιστούς όπως το έντερο.
Για αυτούς τους λόγους, η τύχη τους στο ανθρώπινο έντερο είναι πιθανό να διαφέρει πολύ από εκείνη των ομολόγων μεγαλύτερης κλίμακας που προέρχονται από τα ίδια υλικά.
Σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης, «Είναι, επομένως, σημαντικό να διασφαλιστεί ότι τυχόν συστατικά τροφίμων με δυνατότητα νανο-θα είναι ασφαλή για εφαρμογή σε τρόφιμα».
Το ανθρώπινο έντερο και το μικρόβιο του
Το ανθρώπινο έντερο ή η γαστρεντερική οδός χωνεύει περίπου 60 μετρικούς τόνους τροφής κατά τη διάρκεια της μέσης διάρκειας ζωής. Με την πάροδο των χιλιετιών, το ανθρώπινο έντερο και οι τεράστιες αποικίες μικροβίων που το καταλαμβάνουν έχουν αναπτύξει μια σχέση που είναι τόσο περίπλοκη όσο και αμοιβαία επωφελής.
Καθώς η εταιρική σχέση έχει εξελιχθεί, τα μικρόβια του εντέρου έχουν διαδραματίσει βασικό ρόλο στην ανθρώπινη υγεία και ασθένειες.
Οι μικροοργανισμοί του εντέρου περιλαμβάνουν κυρίως βακτήρια. Περιλαμβάνουν επίσης μύκητες, ιούς και μονοκύτταρους οργανισμούς που ονομάζονται πρωτόζωα.
Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τον όρο μικρόβιο του εντέρου για να αναφέρουν το άθροισμα όλων των γονιδιωμάτων των τρισεκατομμυρίων μικροοργανισμών στο έντερο.
Τα 3 εκατομμύρια γονίδια στο μικρόβιο του εντέρου ξεπερνούν κατά πολύ τα 23.000 στο ανθρώπινο γονιδίωμα. Παράγουν επίσης χιλιάδες μικρά μόρια που εκτελούν πολλές λειτουργίες στον ανθρώπινο ξενιστή.
Με αυτόν τον τρόπο, τα βακτήρια του εντέρου βοηθούν στην πέψη της τροφής, τη συγκομιδή ενέργειας, τον έλεγχο της ανοσίας και την προστασία από παθογόνα.
Ωστόσο, οι ανισορροπίες στο μικρόβιο του εντέρου μπορούν να διαταράξουν αυτές τις κρίσιμες λειτουργίες είτε για να προκαλέσουν ασθένεια είτε να αποτύχουν να προστατεύσουν από αυτήν.
Μελέτες έχουν συνδέσει την ανισορροπία στο μικρόβιο με καρδιαγγειακές παθήσεις, αλλεργίες, καρκίνο, παχυσαρκία και ψυχιατρικές καταστάσεις.
Όλα τα νανοσωματίδια συνδέονται με τα βακτήρια του εντέρου
Ο καθηγητής Stauber και οι συνάδελφοί του οργάνωσαν πειράματα στα οποία μπορούσαν να εξετάσουν τα αποτελέσματα ενός ευρέος φάσματος συνθετικών νανοσωματιδίων.
Αυτά τα πειράματα προσομοίωσαν τις διαδρομές που μπορούν να κάνουν τα διάφορα σωματίδια καθώς ταξιδεύουν στα διάφορα μέρη του εντέρου και συναντούν διάφορα βακτήρια.
Το κύριο αποτέλεσμα ήταν ότι όλα τα «επί του παρόντος χρησιμοποιούμενα ή πιθανά μελλοντικά νανοποιημένα πρόσθετα τροφίμων» έδειξαν την ικανότητα να συνδέονται με βακτήρια στο έντερο.
Τα νανοσωματίδια συνδέονται με όλα τα είδη βακτηρίων, συμπεριλαμβανομένων των «προβιοτικών» ειδών που μπορούν να αναπαραχθούν σε γαλακτοκομικά προϊόντα όπως το γιαούρτι.
Ενώ όλα τα συνθετικά νανοσωματίδια που δοκιμάστηκαν συνδέθηκαν με βακτήρια, οι ερευνητές παρατήρησαν διαφορές στις δεσμευτικές τους ιδιότητες.
Όταν συνδέονται με νανοσωματίδια, τα βακτήρια άλλαξαν τη συμπεριφορά τους με μερικούς τρόπους που μπορεί να αποδειχθούν ευεργετικοί και με άλλους τρόπους που ίσως όχι.
Ένα πιθανό αποτέλεσμα που θα μπορούσε να είναι ωφέλιμο είναι η αναστολή λοιμώξεων, για παράδειγμα από H. pylori. Η ομάδα έκανε αυτή την ανακάλυψη όταν πειραματίστηκε με νανοσωματίδια πυριτίας σε κυτταρικές καλλιέργειες.
Ωστόσο, μια δυνητικά ενοχλητική προοπτική που προέκυψε σε άλλα πειράματα ήταν ότι η δέσμευση σε νανοσωματίδια θα μπορούσε να καταστήσει ορισμένα εχθρικά βακτήρια λιγότερο ορατά στο ανοσοποιητικό σύστημα. Ένα τέτοιο αποτέλεσμα θα μπορούσε να αυξήσει τις αποκρίσεις στη φλεγμονή, για παράδειγμα.
Ένα σημαντικό σημείο που κάνουν οι συγγραφείς είναι ότι η τροφή περιέχει επίσης φυσικά νανοσωματίδια - μερικά από τα οποία μπορούν να εισέλθουν στην τροφή κατά τη διάρκεια της προετοιμασίας.
Η ομάδα διεξήγαγε επίσης πειράματα σε φυσικά νανοσωματίδια και εξέπληξε ότι βρήκε παρόμοια αποτελέσματα με τα πειράματα με συνθετικά νανοσωματίδια.
«Ήταν περίεργο που μπορούσαμε επίσης να απομονώσουμε φυσικά νανοσωματίδια από τρόφιμα, όπως η μπύρα, τα οποία εμφάνισαν παρόμοια αποτελέσματα.»
Καθ. Roland H. Stauber
