Forskare från University of Massachusetts Amherst finner att nanopartiklar av titandioxid producerar inflammation i tjocktarmen.
En vanlig livsmedelstillsats, nyligen förbjuden i Frankrike men tillåten i USA och många andra länder, visade sig signifikant förändra tarmmikrobiotan hos möss, orsaka inflammation i tjocktarmen och förändringar i proteinuttryck i levern, enligt forskning ledd av ett universitet från Massachusetts Amherst livsmedelsforskare.
"Jag tror att våra resultat har många implikationer i livsmedelsindustrin och för människors hälsa och näring", säger huvudförfattaren Hang Xiao, professor och Clydesdale Scholar of Food Science. "Studien bekräftade ett starkt samband mellan livsmedelsburna titandioxidnanopartiklar (TiO2 NP) och negativa hälsoeffekter.”
Tillsammans med kollegor vid UMass Amherst och i Kina publicerade Xiao forskningen i Small , en veckovis, peer-reviewed, tvärvetenskaplig tidskrift som täcker nanoteknik.
Tarmmikrobiota, som hänvisar till det mångsidiga och komplexa samhället av mikroorganismer i tarmen, spelar en viktig roll för människors hälsa. En obalans i tarmmikrobiota har associerats med en rad hälsoproblem, inklusive inflammatoriska tarmsjukdomar, fetma och hjärt-kärlsjukdomar.
Människans exponering för livsmedelsburen TiO2 NPs kommer främst från en livsmedelstillsats känd som E171, som består av partiklar av olika storlekar av TiO2 , inklusive en tredjedel eller fler som är i nanoskala. E171, som får produkterna att se vitare och mer ogenomskinliga ut, finns i mat som desserter, godis, drycker och tuggummi. E171-exponeringen är två till fyra gånger högre hos barn i USA än hos vuxna, har en studie visat.
Mindre än 100 nanometer kan livsmedelsburna partiklar i nanoskala ha unika fysiologiska egenskaper som orsakar oro. "De större partiklarna kommer inte att absorberas lätt, men de mindre kan komma in i vävnaderna och ackumuleras någonstans", säger Xiao.
I sin studie matade Xiao och hans team antingen E171 eller TiO2 NP till två populationer av möss som en del av deras dagliga kost. En befolkning fick en diet med hög fetthalt som liknar många amerikaner, av vilka två tredjedelar är feta eller överviktiga; den andra gruppen möss fick en diet med låg fetthalt. Mössen som fick en diet med hög fetthalt blev så småningom överviktiga, medan mössen på dieten med låg fetthalt inte gjorde det.
"I både icke-överviktiga möss och överviktiga möss stördes tarmmikrobiotan av både E171 och TiO2 NP, säger Xiao. "Partiklarna i nanostorlek orsakade mer negativa förändringar i båda grupperna av möss." Dessutom var de feta mössen mer mottagliga för de negativa effekterna av TiO2 NP, som orsakar mer skada hos överviktiga möss än hos icke-överviktiga.
Forskarna hittade TiO2 NP:er minskade cekalnivåer av kortkedjiga fettsyror, som är avgörande för tjocktarmens hälsa, och ökade pro-inflammatoriska immunceller och cytokiner i tjocktarmen, vilket indikerar ett inflammatoriskt tillstånd.
För att utvärdera den direkta hälsoeffekten av tarmmikrobiota som störs av TiO2 NP, Xiao och kollegor genomförde en fekal transplantationsstudie. De gav möss antibiotika för att rensa ut sin ursprungliga tarmmikrobiota och transplanterade sedan fekala bakterier från TiO2 NP-behandlade möss till de antibiotikabehandlade mössen. "Resultaten stöder vår hypotes att inklusive TiO2 NP i kosten stör homeostasen i tarmmikrobiotan", säger Xiao, "vilket i sin tur leder till koloninflammation hos mössen.
Studien mätte också nivåer av TiO2 i mänskliga avföringsprover, hitta ett brett utbud. Xiao säger att ytterligare forskning behövs för att fastställa hälsoeffekterna av långvarig – såsom livslång och multigenerationell – exponering för TiO2 NPs.
Referens:"Livsmedelsburna titandioxid-nanopartiklar inducerar starkare negativa effekter hos överviktiga möss än icke-överviktiga möss:Dysbios av tarmmikrobiota, koloninflammation och proteomförändringar" av Xiaoqiong Cao, Yanhui Han, Min Gu, Hengjun Du, Mingoyue Song, Xiayue Song, Xiaoqiong. Gaoxing Ma, Che Pan, Weicang Wang, Ermin Zhao, Timothy Goulette, Biao Yuan, Guodong Zhang och Hang Xiao, 9 juni 2020, Small .
DOI:10.1002/smll.202001858
