En vanlig livsmedelstillsats, nyligen förbjudna i Frankrike men tillåtna i USA och många andra länder, visade sig signifikant förändra tarmmikrobiotan hos möss, orsakar inflammation i tjocktarmen och förändringar i proteinuttryck i levern, enligt forskning ledd av en matforskare vid University of Massachusetts Amherst.

"Jag tror att våra resultat har många implikationer i livsmedelsindustrin och på människors hälsa och näring, " säger huvudförfattaren Hang Xiao, professor och Clydesdale Scholar of Food Science. "Studien bekräftade en stark koppling mellan livsmedelsburna titandioxidnanopartiklar (TiO ₂ NP) och negativa hälsoeffekter."

Tillsammans med kollegor på UMass Amherst och i Kina, Xiao publicerade forskningen i Små , en vecka, fackgranskade, tvärvetenskaplig tidskrift som behandlar nanoteknik.

Tarmmikrobiota, som hänvisar till det mångfaldiga och komplexa samhället av mikroorganismer i tarmen, spelar en avgörande roll för människors hälsa. En obalans i tarmmikrobiota har associerats med en rad hälsoproblem, inklusive inflammatorisk tarmsjukdom, fetma och hjärt-kärlsjukdomar.

Människans exponering för livsmedelsburen TiO ₂ NPs kommer främst från en livsmedelstillsats känd som E171, som består av olika stora partiklar av TiO ₂ , inklusive en tredjedel eller mer som är i nanoskala. E171, vilket gör att produkterna ser 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, Xiao påpekar att en studie fann.

Mindre än 100 nanometer, livsmedelsburna partiklar i nanoskala kan ha unika fysiologiska egenskaper som orsakar oro. "De större partiklarna kommer inte att absorberas lätt, men de mindre kan komma in i vävnaderna och samlas någonstans, " säger Xiao.

I deras studie, Xiao och hans team matade antingen E171 eller TiO ₂ NP till två populationer av möss som en del av deras dagliga kost. En befolkning fick en diet med hög fetthalt som liknade många amerikaner, två tredjedelar av dem 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 lågfettdieten inte gjorde det.

"I både icke-överviktiga möss och överviktiga möss, tarmmikrobiotan stördes av både E171 och TiO ₂ NPs, " säger Xiao. "Partiklarna i nanostorlek orsakade fler negativa förändringar i båda grupperna av möss." Dessutom, de feta mössen var mer mottagliga för de negativa effekterna av TiO ₂ NPs, orsakar mer skada hos överviktiga möss än hos icke-överviktiga.

Forskarna hittade TiO ₂ NP minskade cekalnivåer av kortkedjiga fettsyror, som är avgörande för tjocktarmens hälsa, och ökade pro-inflammatoriska immunceller och cytokiner i tjocktarmen, indikerar ett inflammatoriskt tillstånd.

För att utvärdera den direkta hälsoeffekten av tarmmikrobiota som störs av TiO ₂ 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 TiO ₂ NP-behandlade möss till de antibiotikabehandlade mössen. "Resultaten stöder vår hypotes att inklusive TiO ₂ NPs i kosten stör homeostasen i tarmmikrobiotan, " Xiao säger, "vilket i sin tur leder till koloninflammation hos mössen."

Studien mätte också nivåer av TiO ₂ i mänskliga avföringsprover, hitta ett brett utbud. Xiao säger att ytterligare forskning behövs för att fastställa hälsoeffekterna av långvarig exponering för TiO - som livslång och multigenerationell exponering ₂ NPs.