Toidus olevad nanoosakesed võivad muuta soolebakterite käitumist
Uued uuringud nanoosakeste kohta toidus on andnud värske ülevaate nende mõjust soolebakteritele.
Saksamaa Mainzi ülikooli meditsiinikeskuse teadlased ning kolleegid teistest Saksamaa, Austria ja Ameerika Ühendriikide keskustest on avastanud, et ülipisikesed osakesed võivad seonduda soolebakteritega.
Nende tööd käsitlevas uurimustöös - mis ilmub nüüd ajakirjas npj Toiduteadus - autorid selgitavad, kuidas nanoosakestega seondumine võib muuta soolebakterite elutsüklit ja nende koostoimet peremeesorganismiga.
Tulemused peaksid olema kasulikud nii meditsiinile kui ka toiduainetööstusele. Need võivad näiteks viia nanoosakeste probiootikumides kasutamise uuringuteni.
Üks näide sellest on teadlaste tähelepanek, et sünteetilised nanoosakesed võivad ära hoida nakatumist Helicobacter pylori.
H. pylori on bakter, mis kasvab inimese mao limaskestas. See pakub paljudele teadlastele suurt huvi tänu keerulisele seosele vähiga.
"Enne meie uuringuid," ütleb uuringu vanemautor Roland H. Stauber, Mainzi ülikooli meditsiinikeskuse otolarüngoloogia osakonna professor ja kaelakirurgia osakonna professor, "keegi tõesti ei uurinud, kas ja kuidas mõjutavad nano-lisandid seedetrakti taimestikku . ”
Nanoosakeste kasutamine kasvab kiiresti
Nanotehnoloogia manipuleerib materjalidega nanomeetri skaalal, mis on umbes samas suurusjärgus kui aatomid ja molekulid. Üks nanomeeter on 1 miljardik meetrit, mis tähendab, et neid on 1 tolli sees 25 400 000.
Oma uuringu taustal kirjeldavad prof Stauber ja tema kolleegid, kuidas nanoosakeste kasutamine kasvab paljudes valdkondades kiiresti. Need ulatuvad meditsiinist ja põllumajandusest isikuhooldustoodete tootmise ja toiduainete töötlemiseni.
Näiteks toidutööstus kasutab sünteetilisi nanoosakesi toidu kergendamiseks ja värvimiseks, toitainete tarnimiseks ja nakkuste vältimiseks.
Kõik need võivad sattuda inimese soolestikku "osana nano toega toitudest ja jookidest", teatavad uuringu autorid.
Nanoosakesed pakuvad huvi mitte ainult sellepärast, et need on väga väikesed, vaid ka seetõttu, et neid sisaldavatel materjalidel on nanoskaalas ainulaadsed omadused.
Võrreldes suurematest samadest materjalidest saadud osakestega on nanoosakeste pindala nende suuruse suhtes palju suurem, neil on "suurem Browni liikumine" ja nad suudavad ületada bioloogilisi tõkkeid. Need tõkked hõlmavad limakihti, mis vooderdab kudesid, näiteks soolestikku.
Nendel põhjustel erineb nende saatus inimese soolestikus tõenäoliselt suuresti samadest materjalidest saadud suuremate kolleegide saatusest.
Uuringu autorite sõnul on "seetõttu oluline tagada, et kõik nano-toega toidu koostisosad oleksid toidus ohutud."
Inimese soolestik ja selle mikrobioom
Inimese soolestik ehk seedetrakt seedib keskmise eluea jooksul umbes 60 tonni toitu. Aastatuhandete jooksul on inimese soolestik ja seda hõivanud tohutud mikroobikolooniad välja arendanud nii keeruka kui ka vastastikku kasuliku suhte.
Kui partnerlus on arenenud, on soolestiku mikroobid mänginud inimeste tervises ja haigustes võtmerolli.
Soole mikroorganismid koosnevad enamasti bakteritest; nende hulka kuuluvad ka seened, viirused ja üherakulised organismid, mida nimetatakse algloomadeks.
Teadlased kasutavad mõistet soolestiku mikrobioom soolestikus asuvate triljonite mikroorganismide kõigi genoomide summale viitamiseks.
Soolestiku mikrobioomis asuvad 3 miljonit geeni ületavad inimgenoomis oluliselt 23 000 geeni. Nad toodavad ka tuhandeid väikeseid molekule, mis täidavad inimese peremehes paljusid funktsioone.
Sel viisil aitavad soolebakterid toitu seedida, energiat koguda, immuunsust kontrollida ja patogeenide eest kaitsta.
Soolestiku mikrobioomi tasakaalustamatus võib aga neid hädavajalikke funktsioone häirida, et kas käivitada haigus või ei suudeta selle eest kaitsta.
Uuringud on seostanud mikrobiomi tasakaalustamatust kardiovaskulaarsete haiguste, allergiate, vähi, rasvumise ja psühhiaatriliste seisunditega.
Kõik nanoosakesed seovad soolebaktereid
Prof Stauber ja tema kolleegid korraldasid katseid, kus nad said uurida paljude sünteetiliste nanoosakeste mõju.
Need katsed simuleerisid rännakuid, mida erinevad osakesed võivad teha, kui nad rändavad läbi soolestiku erinevate osade ja kohtuvad erinevate bakteritega.
Peamine tulemus oli see, et kõik “praegu kasutatavad või potentsiaalsed tulevased nanosuuruses toidulisandid” näitasid võimet soolestikus bakteritega seonduda.
Nanoosakesed seonduvad igasuguste bakteritega, sealhulgas “probiootiliste” liikidega, mis võivad paljuneda piimatoodetes nagu jogurt.
Kuigi kõik nende katsetatud sünteetilised nanoosakesed olid bakterite külge kinnitatud, märkasid teadlased nende seondumisomaduste erinevusi.
Nanoosakestega seondudes muutsid bakterid oma käitumist mõnel viisil, mis võib osutuda kasulikuks, ja muul viisil, mis ei pruugi olla.
Potentsiaalne tulemus, mis võib olla kasulik, on näiteks nakkuste pärssimine H. pylori. Meeskond tegi selle avastuse, katsetades rakukultuurides ränidioksiidi nanoosakesi.
Teiste katsete käigus ilmnenud potentsiaalselt häiriv väljavaade oli see, et nanoosakestega seondumine võib muuta mõned ebasõbralikud bakterid immuunsüsteemile vähem nähtavaks. Selline tulemus võib näiteks suurendada põletikureaktsioone.
Autorite oluline punkt on see, et toit sisaldab ka looduslikult esinevaid nanoosakesi - mõned neist võivad toidusse sattuda valmistamise ajal.
Meeskond korraldas katseid ka looduslike nanoosakestega ja oli üllatunud, kui leidis sarnaseid tulemusi katsetega sünteetiliste nanoosakestega.
"Hämmeldav oli see, et suutsime toidust isoleerida ka looduslikult esinevad nanoosakesed, näiteks õlu, millel oli sarnane mõju."
Prof Roland H. Stauber
