Stora molekyler från kostfiber, kallas polymerer, kan fysiskt påverka miljön i tunntarmen genom att få fasta partiklar att gruppera sig (eller aggregera), enligt forskning publicerad i eLife .

Studien, utförs i möss, ger ny insikt om hur olika typer av fasta partiklar som finns i tunntarmen – inklusive mikrober, cellskräp, partiklar för läkemedelstillförsel, och matgranulat – rör sig tillsammans genom tarmen. Detta är viktigt eftersom storleken och sammansättningen av sådana aggregat potentiellt kan påverka tarmmiljön, inklusive hur näringsämnen och läkemedelspartiklar absorberas under matsmältningen.

"När partiklar i tarmen bildar aggregat kan det påverka upptaget av läkemedel och näringsämnen, samt mikroorganismernas funktion i tarmen. Men lite är förstått om hur dessa aggregat bildas, " säger första författaren Asher Preska Steinberg, en doktorand i kemi vid California Institute of Technology, Pasadena, USA.

En mångfald av polymerer finns naturligt i tarmen; de inkluderar sekret (som muciner och immunglobuliner) och dietpolymerer, inklusive kostfibrer. Det är välkänt att värdutsöndrade polymerer kan orsaka aggregering av mikrober genom kemisk bindning. Dock, detta nya arbete visar att polymerer från kostfiber också kan orsaka aggregering genom fysiska interaktioner som är beroende av polymerernas fysikaliska egenskaper, såsom deras molekylvikt och koncentration, istället för kemiska interaktioner.

"Vi tänker ofta på kostfibrer i samband med näring och matning av våra tarmmikrober, men som alla polymerer, de styrs också av polymerfysikens lagar. Vi ville undersöka om fysiska krafter inducerade av dessa polymerer spelar en roll för att strukturera partiklar i tunntarmen, " förklarar Preska Steinberg.

Att göra detta, teamet studerade först interaktionerna mellan polystyrenpartiklar som var tätt belagda med polyetylenglykol (PEG), och innehållet i musens tunntarm. PEG-beläggning har tidigare använts för att minimera kemiska interaktioner mellan partiklar och biopolymerer, låta teamet fokusera på rollen av fysiska interaktioner. De upptäckte först att de PEG-belagda partiklarna, som vanligtvis används vid läkemedelstillförsel, grupperas som aggregat i tunntarmsvätskan.

Analys av vätskan visade senare att polymerer verkligen bidrar till aggregationen av PEG-belagda partiklar, och att graden av aggregation beror på polymerernas koncentration och molekylvikt.

Teamet genomförde därefter tester med immunglobuliner och ett mucin, kallas MUC2, på PEG-belagda partiklar. De fann att även om MUC2 kan spela en roll i aggregationen av PEG-belagda partiklar, det krävdes inte för att aggregering skulle ske.

"Istället, våra resultat antydde att aggregering kan kontrolleras med polymerer från fibrer som mössen åt, " säger seniorförfattaren Rustem Ismagilov, Ethel Wilson Bowles och Robert Bowles professor i kemi och kemiteknik vid California Institute of Technology. "Vad mer, denna aggregering är avstämbar. Genom att mata mössen kostfibrer med olika molekylvikt, vi fann att vi kunde kontrollera aggregationen i deras tarmvätska."

"Denna tidigare underskattade roll för kostfiberpolymerer kan också förekomma i aggregationen av andra partiklar i tarmen, och det kommer att vara viktigt för oss att utforska detta ytterligare, " avslutar Ismagilov.