Согласно исследованиям, опубликованным в научном журнале eLife, крупные молекулы из пищевых волокон, называемые полимерами, могут физически влиять на окружающую среду в тонкой кишке, вызывая группирование (или агрегацию) твердых частиц.
Материалы и методы обследования
Ученые на первом этапе изучили взаимодействие между частицами полистирола, которые были плотно покрыты полиэтиленгликолем (ПЭГ), и содержимым тонкой кишки мыши. Затем группа исследователей провела тесты с иммуноглобулинами и муцином, называемым MUC2, на покрытых ПЭГ частицах.
Результаты научной работы
Исследование, проведенное на мышах, дает новое понимание того, как различные типы твердых частиц, обнаруженных в тонкой кишке (в том числе микробиота, клеточный мусор, частицы для доставки лекарственных веществ и пищевые гранулы) движутся вместе по кишечнику. Это важно, потому что размер и состав таких агрегатов могут потенциально влиять на кишечную среду, в том числе на то, как питательные вещества и частицы лекарственного средства поглощаются во время пищеварения.
«Когда частицы в кишечнике образуют агрегаты, это может повлиять на поглощение лекарственных средств и питательных веществ, а также на функцию микроорганизмов в кишечнике. Но мало что известно о том, как образуются эти агрегаты», – говорит автор исследования Ашер Преска Штейнберг (Asher Preska Steinberg), сотрудник в Калифорнийском технологическом институте (Chemistry at the California Institute of Technology), Пасадена, США.
Разнообразие полимеров существует естественно в кишечнике; они включают секреты (такие как муцины и иммуноглобулины) и диетические полимеры, включая пищевые волокна. Хорошо известно, что секретируемые кишечником полимеры могут вызывать агрегацию микроорганизмов посредством химического связывания. Однако данная работа показывает, что полимеры из пищевых волокон могут также вызывать агрегацию посредством физических взаимодействий, которые зависят от физических свойств полимеров, таких как их молекулярная масса и концентрация, а не от химических взаимодействий.
«Мы зачастую думаем о пищевых волокнах в контексте питательной среды для наших кишечных микроорганизмов, но, как и все полимеры, они также регулируются законами физики полимеров. Мы хотели выяснить, играют ли физические силы, вызываемые этими полимерами, роль в структурировании частиц в тонкой кишке”, – объясняет соавтор исследования Преска Штейнберг.
Ранее ПЭГ- покрытие использовалось для минимизации химических взаимодействий между частицами и биополимерами, что позволило ученым сосредоточиться на роли физических взаимодействий. Сначала они обнаружили, что покрытые ПЭГ частицы, которые обычно используются для доставки лекарственных веществ, группируются в виде агрегатов в жидкости тонкой кишки. Анализ жидкости позднее показал, что полимеры действительно способствуют агрегации частиц, покрытых ПЭГ, и что степень агрегации зависит от концентрации полимеров и молекулярной массы. Ученые обнаружили, что хотя MUC2 может играть роль в агрегации частиц, покрытых ПЭГ, для агрегации это не требуется.
«Вместо этого, наши результаты показали, что агрегацию можно контролировать с помощью полимеров из волокон, которые мышей съели», – говорит соавтор исследования Рустем Исмагилов (Rustem Ismagilov). «Более того, эта агрегация является настраиваемой. При кормлении мышей пищевыми волокнами различной молекулярной массы мы обнаружили, что смогли контролировать агрегацию в их кишечной жидкости».
«Эта недооцененная ранее роль пищевых волокон в полимерах может также проявляться в агрегации других частиц в кишечнике, и для нас будет важно исследовать это дальше», – заключает Исмагилов.
Авторы другого исследования утверждают, что микробиом кишечника влияет на здоровье опорно-двигательного аппарата.
