Interaktion von Metalloxid-Nanopartikeln mit der physikalischen und biochemischen Barrierefunktion von humanem Darm und Leber

• Antragsteller: Professor Dr. Alfonso Lampen
• Fachliche Zuordnung: Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424581999

Unsere Vorarbeiten haben beispielhaft an Modell-Silbernanopartikeln gezeigt, dass die menschliche Verdauung einen starken Einfluss auf die Form und die Eigenschaften hat, mit denen nanoformuliertes Silber im Dünndarm das resorptive Epithel erreicht, wo Beschichtung, Oberflächenbeschaffenheit und Kernmaterial wichtige Faktoren für Aufnahme in und Transport durch die Enterozyten darstellen. Aber in Hinblick auf Lebensmittel spielen andere Metalle wie Eisen oder Zink eine wichtigere Rolle. Diese werden als essentielle Spurenelemente in Nahrungsergänzungsmitteln sowie auch medizinisch angewendet. Aufgrund der geringen Bioverfügbarkeit vieler Eisensalze finden zunehmend nanopartikuläre Formen Anwendung. Hinsichtlich der Mechanismen des Einflusses der Verdauung und auch der intestinalen Aufnahme sowie des Transportes solcher Nanopartikel ist jedoch sehr wenig bekannt. Darüber hinaus stellt das intestinale Epithel neben der selektiven physikochemisch-mechanischen Barriere auch eine biochemisch-metabolische Barriere für Fremdstoffe dar. Der Einfluss von lebensmittel-relevanten Nanopartikeln auf diese biochemische Barriere ist jedoch bisher nicht grundlegend untersucht. Vor allem hinsichtlich einer möglichen Interferenz mit der Metabolismus-relevanten zellulären Signaltransduktion, der damit verbundenen Transkription Fremdstoffmetabolismuss-assoziierter Enzyme sowie Transportern bestehen offene Fragen. Daher ist es das Ziel dieses Projektvorschlages folgende grundlegende Fragen hinsichtlich der Verdauung, der Aufnahme und des Transportes sowie der möglichen Interaktion von lebensmittelrelevanten Eisenoxid- und Zinkoxid-Nanopartikeln mit der biochemischen Barriere zu beantworten: 1) Verdauung: Welchen Einfluss hat die menschliche Verdauung sowie Nahrungsbestandteile darauf, in welcher Form oral aufgenommene nanopartikuläre und ionische Eisen- und Zinkverbindungen das intestinale Epithel erreichen? Welchen Einfluss hat die Verdauung auf die Aufnahme und den Transport dieser Metalle im Darm? 2) Aufnahme und Transport: Die Hypothese, dass Beschichtung und Kernmaterial von Nanopartikeln unabhängig voneinander die zelluläre Aufnahme in Enterozyten bzw. den Transport über die intestinale Barriere beeinflussen, soll verifiziert werden.3) Interaktion: Wie verändern subtoxische Konzentrationen solcher Nanopartikel die biochemisch-metabolische Barrierefunktion und beeinflussen so die Bioverfügbarkeit und Toxizität von Fremd- und Arzneistoffen? Diese Untersuchungen sollen dazu beitragen, offene Fragen bezüglich des Gefährdungspotentials, das potentiell von Nanopartikeln aus Metalloxiden für den Menschen ausgeht, zu beantworten. Es sollen Wissenslücken zu molekularen Mechanismen, die einer oralen Aufnahme von Eisenoxid- und Zinkoxid-Nanopartikeln folgen, geschlossen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Dr. Linda Böhmert