Las nanopartículas en los alimentos pueden alterar el comportamiento de las bacterias intestinales
Una nueva investigación sobre nanopartículas en los alimentos ha arrojado nuevos conocimientos sobre su impacto en las bacterias intestinales.
Investigadores del Centro Médico Universitario de Mainz en Alemania y colegas de otros centros en Alemania, Austria y Estados Unidos han descubierto que las partículas ultrapequeñas pueden unirse a las bacterias intestinales.
En un artículo de estudio sobre su trabajo, que ahora aparece en la revista npj ciencia de los alimentos - los autores explican cómo el apego a las nanopartículas puede alterar el ciclo de vida de las bacterias intestinales y sus interacciones con el cuerpo de su anfitrión.
Los resultados deberían ser útiles tanto para la medicina como para la industria alimentaria. Por ejemplo, podrían conducir a la investigación del uso de nanopartículas en probióticos.
Un ejemplo de esto es la observación de los científicos de que las nanopartículas sintéticas pueden prevenir la infección por Helicobacter pylori.
H. pylori es una bacteria que crece en el revestimiento del estómago humano. Es de gran interés para muchos científicos debido a su compleja relación con el cáncer.
"Antes de nuestros estudios", dice el autor principal del estudio, Roland H. Stauber, profesor del Departamento de Otorrinolaringología, Cirugía de Cabeza y Cuello del Centro Médico de la Universidad de Mainz, "nadie realmente miró si los nanoaditivos influyen directamente en la flora gastrointestinal y cómo lo hacen. . "
El uso de nanopartículas está creciendo rápidamente
La nanotecnología manipula materiales a escala nanométrica, que es aproximadamente la misma escala que la de los átomos y moléculas. Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro, lo que significa que hay 25,400,000 de ellos en 1 pulgada.
En sus antecedentes de estudio, el profesor Stauber y sus colegas describen cómo el uso de nanopartículas está aumentando rápidamente en muchos campos. Estos van desde la medicina y la agricultura hasta la fabricación de productos para el cuidado personal y el procesamiento de alimentos.
La industria alimentaria, por ejemplo, utiliza nanopartículas sintéticas para aclarar y colorear los alimentos, proporcionar nutrientes y prevenir infecciones.
Todos estos pueden ingresar al intestino humano "como parte de alimentos y bebidas nano-habilitados", informan los autores del estudio.
Las nanopartículas son de interés no solo porque son muy pequeñas, sino también porque los materiales que las componen tienen propiedades únicas a nanoescala.
En comparación con las partículas más grandes derivadas de los mismos materiales, las nanopartículas tienen un área de superficie mucho mayor en relación con su tamaño, tienen un "mayor movimiento browniano" y pueden atravesar barreras biológicas. Estas barreras incluyen la capa de moco que recubre tejidos como el intestino.
Por estas razones, es probable que su destino en el intestino humano difiera mucho del de sus homólogos a gran escala derivados de los mismos materiales.
Según los autores del estudio, "es, por lo tanto, importante asegurarse de que cualquier ingrediente alimentario nano habilitado sea seguro para su aplicación en los alimentos".
El intestino humano y su microbioma
El intestino humano, o tracto gastrointestinal, digiere alrededor de 60 toneladas métricas de alimentos durante la vida útil promedio. Durante milenios, el intestino humano y las enormes colonias de microbios que lo ocupan han desarrollado una relación compleja y mutuamente beneficiosa.
A medida que la asociación ha evolucionado, los microbios intestinales han llegado a desempeñar un papel clave en la salud y las enfermedades humanas.
Los microorganismos intestinales comprenden principalmente bacterias; también incluyen hongos, virus y organismos unicelulares llamados protozoos.
Los científicos usan el término microbioma intestinal para referirse a la suma de todos los genomas de los billones de microorganismos en el intestino.
Los 3 millones de genes del microbioma intestinal superan con creces los 23.000 del genoma humano. También producen miles de pequeñas moléculas que llevan a cabo muchas funciones en el huésped humano.
De esta manera, las bacterias intestinales ayudan a digerir los alimentos, recolectar energía, controlar la inmunidad y proteger contra los patógenos.
Sin embargo, los desequilibrios en el microbioma intestinal pueden alterar estas funciones cruciales para desencadenar una enfermedad o no proteger contra ella.
Los estudios han relacionado el desequilibrio en el microbioma con enfermedades cardiovasculares, alergias, cáncer, obesidad y afecciones psiquiátricas.
Todas las nanopartículas se unen a las bacterias intestinales.
El profesor Stauber y sus colegas organizaron experimentos en los que podían examinar los efectos de una amplia gama de nanopartículas sintéticas.
Estos experimentos simularon los viajes que las diferentes partículas podrían realizar a medida que viajan a través de las diferentes partes del intestino y se encuentran con varias bacterias.
El resultado principal fue que todos los “aditivos alimentarios nanométricos actualmente utilizados o potenciales en el futuro” mostraron capacidad para unirse a las bacterias en el intestino.
Las nanopartículas se unen a todo tipo de bacterias, incluidas las especies "probióticas" que pueden reproducirse en productos lácteos como el yogur.
Si bien todas las nanopartículas sintéticas que probaron se adhirieron a bacterias, los investigadores notaron diferencias en sus propiedades de unión.
Cuando se unieron a las nanopartículas, las bacterias alteraron su comportamiento de algunas formas que podrían resultar beneficiosas y de otras formas que podrían no serlo.
Un resultado potencial que podría ser beneficioso es la inhibición de infecciones, por ejemplo, por H. pylori. El equipo hizo este descubrimiento al experimentar con nanopartículas de sílice en cultivos celulares.
Sin embargo, una perspectiva potencialmente inquietante que surgió en otros experimentos fue que la unión a nanopartículas podría hacer que algunas bacterias hostiles fueran menos visibles para el sistema inmunológico. Tal resultado podría aumentar las respuestas inflamatorias, por ejemplo.
Un punto importante que señalan los autores es que los alimentos también contienen nanopartículas naturales, algunas de las cuales pueden ingresar a los alimentos durante su preparación.
El equipo también realizó experimentos con nanopartículas naturales y se sorprendió al encontrar resultados similares a los experimentos con nanopartículas sintéticas.
"Fue desconcertante que también pudiéramos aislar nanopartículas naturales de los alimentos, como la cerveza, que mostraban efectos similares".
Prof. Roland H. Stauber
