Grandi molecole da fibra alimentare, chiamati polimeri, può influenzare fisicamente l'ambiente nell'intestino tenue facendo sì che le particelle solide si raggruppino (o si aggregano), secondo una ricerca pubblicata su eLife .

Lo studio, eseguita nei topi, fornisce nuove informazioni su come vari tipi di particelle solide si trovano all'interno dell'intestino tenue, inclusi microbi, Scarti cellulari, particelle per la somministrazione di farmaci, e granuli alimentari:si muovono insieme attraverso l'intestino. Questo è importante perché la dimensione e la composizione di tali aggregati potrebbero potenzialmente influenzare l'ambiente intestinale, compreso il modo in cui i nutrienti e le particelle di farmaco vengono assorbiti durante la digestione.

"Quando le particelle nell'intestino si aggregano, può avere un impatto sull'assorbimento di farmaci e sostanze nutritive, così come la funzione dei microrganismi nell'intestino. Ma si sa poco su come si formano questi aggregati, " dice il primo autore Asher Preska Steinberg, uno studente laureato in Chimica presso il California Institute of Technology, Pasadena, NOI.

Una diversità di polimeri esiste naturalmente nell'intestino; comprendono secrezioni (come mucine e immunoglobuline) e polimeri alimentari, comprese le fibre alimentari. È ben noto che i polimeri secreti dall'ospite possono causare l'aggregazione dei microbi attraverso il legame chimico. Però, questo nuovo lavoro mostra che i polimeri della fibra alimentare possono anche causare aggregazione attraverso interazioni fisiche che dipendono dalle proprietà fisiche dei polimeri, come il loro peso molecolare e la loro concentrazione, invece di interazioni chimiche.

"Spesso pensiamo alle fibre alimentari nel contesto della nutrizione e dell'alimentazione dei nostri microbi intestinali, ma come tutti i polimeri, sono anche governati dalle leggi della fisica dei polimeri. Abbiamo voluto indagare se le forze fisiche indotte da questi polimeri svolgono un ruolo nella strutturazione delle particelle nell'intestino tenue, "Spiega Preska Steinberg.

Per fare questo, il team ha prima studiato le interazioni tra le particelle di polistirene che erano densamente rivestite con glicole polietilenico (PEG), e il contenuto dell'intestino tenue del topo. Il rivestimento PEG è stato precedentemente utilizzato per ridurre al minimo le interazioni chimiche tra particelle e biopolimeri, permettendo al team di concentrarsi sul ruolo delle interazioni fisiche. Hanno scoperto per la prima volta che le particelle rivestite di PEG, che sono comunemente usati nella somministrazione di farmaci, raggrupparsi come aggregati all'interno del fluido dell'intestino tenue.

L'analisi del fluido ha poi rivelato che i polimeri contribuiscono effettivamente all'aggregazione delle particelle rivestite di PEG, e che l'entità dell'aggregazione dipende dalla concentrazione dei polimeri e dal peso molecolare.

Il team ha poi effettuato test con immunoglobuline e una mucina, chiamato MUC2, su particelle rivestite di PEG. Hanno scoperto che sebbene MUC2 possa svolgere un ruolo nell'aggregazione delle particelle rivestite di PEG, non era necessario che si verificasse l'aggregazione.

"Anziché, i nostri risultati hanno suggerito che l'aggregazione può essere controllata usando polimeri delle fibre che i topi stavano mangiando, " dice l'autore senior Rustem Ismagilov, Ethel Wilson Bowles e Robert Bowles Professore di Chimica e Ingegneria Chimica presso il California Institute of Technology. "Cosa c'è di più, questa aggregazione è sintonizzabile. Alimentando i topi con fibre alimentari di diverso peso molecolare, abbiamo scoperto che siamo stati in grado di controllare l'aggregazione nel loro fluido intestinale".

"Questo ruolo precedentemente sottovalutato dei polimeri delle fibre alimentari può verificarsi anche nell'aggregazione di altre particelle nell'intestino, e sarà importante per noi approfondire questo aspetto, " Conclude Ismagilov.