Kleurstoffen voor levensmiddelen en nanodeeltjes die aankoeken tegengaan, kunnen de darmen van de mens aantasten

Metaaloxide-nanodeeltjes – alomtegenwoordig van aard en vaak gebruikt als kleurstof voor levensmiddelen en antiklontermiddelen in de commerciële ingrediëntenindustrie – kunnen delen van de menselijke darm beschadigen en verstoren, volgens nieuw onderzoek uitgevoerd door wetenschappers van Cornell en Binghamton University.

Hun werk werd op 9 februari gepubliceerd in het tijdschrift Antioxidanten.

“We ontdekten dat specifieke nanodeeltjes – titaandioxide en siliciumdioxide – die gewoonlijk in voedsel worden gebruikt, de darmfunctionaliteit negatief kunnen beïnvloeden”, zegt senior auteur Elad Tako, universitair hoofddocent voedingswetenschappen aan het College of Agriculture and Life Sciences. “Ze hebben een negatief effect op de belangrijkste spijsverterings- en absorberende eiwitten.”

In hun onderzoek gebruikte de groep voor de mens relevante doses titaandioxide en siliciumdioxide in het in vivo-systeem van het Tako-laboratorium, dat een gezondheidsreactie biedt die vergelijkbaar is met die van het menselijk lichaam.

De wetenschappers injecteerden de nanodeeltjes in kippeneieren. Nadat de kippen waren uitgekomen, ontdekten de wetenschappers veranderingen in de functionele, morfologische en microbiële biomarkers in het bloed, de twaalfvingerige darm (bovenste darm) en de blindedarm (een buidel die is verbonden met de darm).

De wetenschappers vonden verschuivingen in de samenstelling van darmbacteriepopulaties. Het mineraaltransport van de dieren werd aangetast en het borstelgrensmembraan (het verterings- en absorptieoppervlak van de darm) werd verstoord.

“We consumeren deze nanodeeltjes dagelijks”, zegt Tako, een faculteitsmedewerker in het Cornell Atkinson Center for Sustainability. “We weten niet echt hoeveel we consumeren; we kennen de langetermijneffecten van deze consumptie niet echt. Hier konden we enkele van deze effecten aantonen, wat een sleutel is tot het begrijpen van gastro-intestinale gezondheid en ontwikkeling. ”

Daarnaast onderzocht de groep zinkoxide, een micronutriënt, en ijzeroxide, een ijzerverrijkingssupplement. Zinkoxide-nanodeeltjes ondersteunen de ontwikkeling van de darm, evenals een compensatiemechanisme na darmbeschadiging. IJzeroxide-nanodeeltjes zijn een mogelijke optie voor ijzerverrijking, maar met mogelijke veranderingen in de darmfunctionaliteit en gezondheid.

Eerder hadden de Binghamton-wetenschappers in vitro cellulaire beoordelingen uitgevoerd en verschillende nanodeeltjes gescreend die veel worden gebruikt in de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie. De groep vernauwde hun onderzoek tot specifieke nanodeeltjes van metaaloxide en zorgde voor testdoseringen die geschikt waren voor mensen.

“Tussen onze twee universiteiten gebruikte ons onderzoek een mooie reeks systemen die elkaar aanvullen”, zegt Gretchen Mahler, hoogleraar biomedische technologie aan Binghamton en interim vice-provoost en decaan van de graduate school.

“We gebruikten onze in vitro darmmodellen van de dunne darm om assays uit te voeren en doseringen van nanodeeltjes te screenen, ” zei Mahler. “We kunnen dan valideren wat we in vitro hebben waargenomen door het diermodel van Elad Tako te gebruiken.”

De wetenschappers pleiten niet voor het stopzetten van het gebruik van deze nanodeeltjes.

“Op basis van de informatie stellen we voor om gewoon op de hoogte te zijn,” zei Tako. “De wetenschap moet verder onderzoek doen op basis van onze bevindingen. We openen de deur voor discussie.”

Naast Tako en Mahler waren co-auteurs onder meer Cornell-promovendi Jacquelyn Cheng (eerste auteur) en Nikolai Kolba; Binghamton postdoctoraal onderzoeker Alba García-Rodríguez; en Cláudia Marques, universitair hoofddocent biologische wetenschappen aan Binghamton.

Het onderzoek maakt deel uit van het speciale nummer van het tijdschrift over voedingssupplementen en oxidatieve stress.