Forskare identifierar effekter av nanopartiklar på tarmmikroorganismer

Tarmmikrobiomet är inte bara nyckeln för livsmedelsbearbetning utan en accepterad medbestämmare för olika sjukdomar. Forskare som leds av University Medical Center vid Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) identifierade effekter av nanopartiklar på tarmmikroorganismer. De ultrasmå partiklarna fäster vid tarmmikroorganismer, därigenom påverkar deras livscykel samt korssamtal med värden. En av forskarnas observationer var att nanopartiklarnas bindning hämmar infektionen med Helicobacter pylori , en patogen som är inblandad i magcancer. Resultaten kommer att stimulera ytterligare epidemiologiska studier och bana väg för utveckling av potentiella "probiotiska" nanopartiklar för mat. Upptäckterna publicerades i Vetenskap om mat .

På grund av deras minsta storlek, nanopartiklar har unika egenskaper och funktioner, såsom vidhäftning till mikrostrukturer. Nanoteknik är en viktig drivkraft för innovation för både konsumentindustrin och medicinen. Inom medicin, fokus ligger på att förbättra diagnostik och terapi, medan industrin främst behandlar produktoptimering. Därav, syntetiska nanopartiklar används redan som tillsatser för att förbättra livsmedlets egenskaper. Men hur kan vi använda nanoteknik mer effektivt och säkert i mat? Och finns det okända effekter av nanopartiklar, som behöver utnyttjas ytterligare?

Näring påverkar starkt mångfalden och sammansättningen av vårt mikrobiom. 'Mikrobiom' beskriver alla koloniserande mikroorganismer som finns i en människa, särskilt, alla bakterier i tarmen. Med andra ord, ditt mikrobiom inkluderar din tarmflora samt mikroorganismerna som koloniserar din hud, mun, och näshålan.

Forskare och kliniker är intresserade av mikrobiomer på grund av deras positiva eller negativa effekter på värden. Dessa inkluderar modulering av vårt immunsystem, ämnesomsättning, kärlåldring, cerebral funktion, och vårt hormonsystem. Sammansättningen av mikrobiomet verkar spela en viktig roll för utvecklingen av olika störningar, såsom hjärt -kärlsjukdomar, cancer, allergier, fetma, och även psykiska störningar. "Därav, näring och dess innehållande nanopartiklar kan påverka mikrobiom-värdbalansen, äntligen påverkar människors hälsa. För att minska potentiella risker och, helst, främja hälsa, effekterna av kost nanopartiklar måste förstås, "betonade professor David J. McClements från Institutionen för livsmedelsvetenskap vid University of Massachusetts i Amherst, USA.

"Innan våra studier, ingen tittade riktigt på om och hur nanotillsatser direkt påverkar mag-tarmfloran, "kommenterade professor Roland Stauber vid Institutionen för öron- och halsläkare, Huvud, och nackkirurgi vid Mainz University Medical Center. "Därav, vi studerade på ett brett spektrum av tekniska nanopartiklar med klart definierade egenskaper för att efterlikna vad som händer med för närvarande använda eller potentiella framtida nanosiserade livsmedelstillsatser. Genom att simulera partiklarnas resa genom matsmältningskanalens olika miljöer i laboratoriet, vi fann att alla testade nanomaterial verkligen kunde binda till bakterier. "förklarade Stauber.

Forskarna upptäckte att dessa bindningsprocesser kan ha olika resultat. Å ena sidan, nanopartikelbundna mikroorganismer erkändes mindre effektivt av immunsystemet, vilket kan leda till ökade inflammatoriska svar. Å andra sidan, 'nano-food' visade fördelaktiga effekter. I cellodlingsmodeller, kiseldioxid nanopartiklar hämmade smittsamheten hos Helicobacter pylori , som anses vara en av de viktigaste medlen som är involverade i magcancer.

'Det var förvirrande att vi också kunde isolera naturligt förekommande nanopartiklar från mat, som öl, som visade liknande effekter. Nanopartiklar i vår dagliga mat är inte bara de som läggs till medvetet utan kan också genereras naturligt under tillagningen. Nanopartiklar är redan allestädes närvarande, "avslutade Stauber.

Insikterna i studien kommer att göra det möjligt att härleda strategier för att utveckla och använda syntetiska eller naturliga nanopartiklar för att modulera mikrobiomet som fördelaktiga ingredienser i funktionella livsmedel. "Utmaningen är att identifiera nanopartiklar som passar det önskade syftet, kanske till och med som probiotiska kosttillskott i framtiden. Utmaning accepterad, "framhöll Stauber och hans team.

• Studien öppnar en ny väg för behandling av ulcerös kolit eller Crohns sjukdom
• Celler i tarmarna spelar en nyckelroll för att inducera akuta inflammatoriska episoder