Nanopartículas em alimentos podem alterar o comportamento de bactérias intestinais
Novas pesquisas sobre nanopartículas em alimentos renderam novos insights sobre seu impacto nas bactérias intestinais.
Pesquisadores do Centro Médico Universitário de Mainz, na Alemanha, e colegas de outros centros na Alemanha, Áustria e Estados Unidos, descobriram que as partículas ultra-minúsculas podem se ligar às bactérias intestinais.
Em um artigo de estudo sobre seu trabalho - que agora aparece na revista npj Ciência dos Alimentos - os autores explicam como o apego às nanopartículas pode alterar o ciclo de vida das bactérias intestinais e suas interações com o corpo do hospedeiro.
Os resultados devem ser úteis tanto para a medicina quanto para a indústria alimentícia. Eles poderiam, por exemplo, levar a pesquisas sobre o uso de nanopartículas em probióticos.
Um exemplo disso é a observação dos cientistas de que as nanopartículas sintéticas podem prevenir a infecção por Helicobacter pylori.
H. pylori é uma bactéria que cresce no revestimento do estômago humano. É de grande interesse para muitos cientistas devido à sua relação complexa com o câncer.
“Antes de nossos estudos”, diz o autor sênior do estudo Roland H. Stauber, professor do Departamento de Otorrinolaringologia, Cirurgia de Cabeça e Pescoço do Centro Médico da Universidade de Mainz, “ninguém realmente olhou se e como os nanoaditivos influenciam diretamente a flora gastrointestinal . ”
O uso de nanopartículas está crescendo rapidamente
A nanotecnologia manipula materiais em escala nanométrica, que é aproximadamente a mesma escala de átomos e moléculas. Um nanômetro equivale a 1 bilionésimo de metro, o que significa que existem 25.400.000 deles em 1 polegada.
Em seu estudo de fundo, o Prof. Stauber e colegas descrevem como o uso de nanopartículas está crescendo rapidamente em muitos campos. Vão desde medicina e agricultura até a fabricação de produtos de higiene pessoal e processamento de alimentos.
A indústria de alimentos, por exemplo, usa nanopartículas sintéticas para clarear e colorir alimentos, fornecer nutrientes e prevenir infecções.
Todos estes podem entrar no intestino humano “como parte de alimentos e bebidas nano-habilitados”, relatam os autores do estudo.
As nanopartículas são de interesse não apenas porque são muito pequenas, mas também porque os materiais que as compõem têm propriedades únicas em nanoescala.
Em comparação com partículas maiores derivadas dos mesmos materiais, as nanopartículas têm uma área de superfície muito maior em relação ao seu tamanho, têm “maior movimento browniano” e são capazes de cruzar as barreiras biológicas. Essas barreiras incluem a camada de muco que reveste tecidos como o intestino.
Por essas razões, é provável que seu destino no intestino humano seja muito diferente daquele de contrapartes em grande escala derivadas dos mesmos materiais.
De acordo com os autores do estudo, “É, portanto, importante garantir que quaisquer ingredientes alimentares nano-habilitados sejam seguros para aplicação em alimentos”.
O intestino humano e seu microbioma
O intestino humano, ou trato gastrointestinal, digere cerca de 60 toneladas de alimentos durante a vida média. Durante milênios, o intestino humano e as enormes colônias de micróbios que o ocupam desenvolveram uma relação complexa e mutuamente benéfica.
À medida que a parceria evoluiu, os micróbios intestinais passaram a desempenhar um papel fundamental na saúde e nas doenças humanas.
Os microrganismos intestinais são compostos principalmente por bactérias; eles também incluem fungos, vírus e organismos unicelulares chamados protozoários.
Os cientistas usam o termo microbioma intestinal para se referir à soma de todos os genomas dos trilhões de microrganismos no intestino.
Os 3 milhões de genes no microbioma intestinal superam em muito os 23.000 no genoma humano. Eles também produzem milhares de pequenas moléculas que realizam muitas funções no hospedeiro humano.
Dessa forma, as bactérias intestinais ajudam a digerir os alimentos, coletar energia, controlar a imunidade e proteger contra patógenos.
No entanto, desequilíbrios no microbioma intestinal podem perturbar essas funções cruciais para desencadear a doença ou deixar de proteger contra ela.
Estudos relacionaram o desequilíbrio no microbioma a doenças cardiovasculares, alergias, câncer, obesidade e condições psiquiátricas.
Todas as nanopartículas se ligam às bactérias intestinais
O Prof. Stauber e seus colegas realizaram experimentos nos quais poderiam examinar os efeitos de uma ampla gama de nanopartículas sintéticas.
Esses experimentos simularam as viagens que as diferentes partículas podem fazer ao percorrer as diferentes partes do intestino e encontrar várias bactérias.
O principal resultado foi que todos os “aditivos alimentares nanométricos atualmente usados ou em potencial no futuro” mostraram capacidade de se ligar a bactérias no intestino.
As nanopartículas se ligam a todos os tipos de bactérias, incluindo as espécies “probióticas” que podem se reproduzir em produtos lácteos, como o iogurte.
Enquanto todas as nanopartículas sintéticas que eles testaram se ligaram a bactérias, os pesquisadores notaram diferenças em suas propriedades de ligação.
Quando ligada a nanopartículas, a bactéria alterou seu comportamento de algumas maneiras que podem ser benéficas e de outras maneiras que podem não ser.
Um resultado potencial que pode ser benéfico é a inibição de infecções, por exemplo, por H. pylori. A equipe fez essa descoberta ao fazer experiências com nanopartículas de sílica em culturas de células.
No entanto, uma perspectiva potencialmente perturbadora que surgiu em outros experimentos foi que a ligação a nanopartículas poderia tornar algumas bactérias hostis menos visíveis ao sistema imunológico. Esse resultado pode aumentar as respostas à inflamação, por exemplo.
Um ponto importante que os autores destacam é que os alimentos também contêm nanopartículas que ocorrem naturalmente - algumas das quais podem entrar nos alimentos durante o preparo.
A equipe também realizou experimentos com nanopartículas naturais e ficou surpresa ao encontrar resultados semelhantes aos experimentos com nanopartículas sintéticas.
“Foi intrigante que também fomos capazes de isolar nanopartículas naturais de alimentos, como cerveja, que mostraram efeitos semelhantes.”
Prof. Roland H. Stauber
