Ergothionein förstärker nyttiga bakterier och hämmar cancerframkallande egenskaper i tarmarna

Ett internationellt team lett av Hatzios Lab (Broad Institute och Harvard–MGH) har visat att mänskliga tarmfloror utbyter den vanliga antioxidanten ergothionein (EGT) i kosten för att driva sin energiförsörjning under anaeroba (syrefria) förhållanden. Studien är publicerad i tidskriften Cell Host and Microbe.

Hur gick studien till?

• In vitro-modeller: isolerade kulturer av viktiga representanter för två stora fyla – Clostridium symbiosum och Bacteroides fragilis – innehöll endast ergotionein i mediet som den "enda" antioxidanten.
• Korsmatning: När stammarna odlades tillsammans fann man att den ena stammen omvandlade EGT till mer tillgängliga metaboliter (t.ex. pyruvat och kortkedjiga fettsyror), vilka sedan togs upp av den andra, vilket gjorde att båda kunde producera ATP i frånvaro av O₂.
• Kontrollexperiment: Varken C. symbiosum eller B. fragilis ensamma kunde växa effektivt på EGT-innehållande medium, medan de när de parades ihop uppvisade en tvåfaldig ökning av ATP-produktion och cellbiomassa.

Viktiga resultat

1. Ergotioneinets roll: Denna antioxidant, som finns i svamp, bönor och fullkorn, verkar inte bara vara skyddande utan också ett energisubstrat för vanliga tarmbakteriesläkten.
2. Förbättrad anaerob respiration: Korsmatning ökade aktiviteten hos fermenterings- och NAD⁺-regenereringsvägarna, vilka är avgörande för överlevnad i den syrefattiga kolonmiljön.
3. Samhällsstabilitet: EGT-utbyte stärker den strukturella stabiliteten hos det mikrobiella samhället genom att förhindra patobiontdominans och stimulera produktionen av nyttiga metaboliter (SCFA).

Författarna noterar att ergotioneinmetabolismen visade sig vara vanligare hos patienter med kolorektal cancer, vilket kan indikera ett samband mellan mikrobiell ergotioneinmetabolism och tumörpatogenes. Detta öppnar upp möjligheter för användning av enzymhämmare eller kostförändringar (t.ex. ökad konsumtion av ergotioneinrika livsmedel, såsom svamp och baljväxter) för att modulera mikrobiotan för terapeutiska ändamål.

Hälsokonsekvenser

• Näringsekologi: Förutom kostfiber fungerar antioxidanter i kosten som värdefullt bränsle för "goda" mikrober, vilket ökar deras bidrag till produktion av kortkedjiga fettsyror och immunmodulering.
• Nya prebiotika: Ergothionein och dess derivat kan bli riktade prebiotika som kan "ladda" nyttiga anaerober och motverka dysbios.
• Terapeutiska implikationer: Genom att manipulera tillgången på EGT i kosten kan det vara möjligt att förbättra den metaboliska hälsan, minska inflammation och stärka tarmbarriärfunktionen.

"Vi har för första gången visat en verklig mekanism för antioxidantkorsmatning som hjälper till att producera energi i anaeroba regioner i tarmen", säger huvudförfattaren Ze Zhou.

Författarna lyfter fram tre huvudpunkter:

1. Ergotionein som en metabolisk ”brygga”
   ”Vi har för första gången visat att ergotionein inte bara fungerar som en antioxidant, utan också blir en energikälla för anaeroba bakterier, vilket stärker deras populationer i tjocktarmen.”

2. Koppling till förebyggande av kolorektal cancer
   ”Ett stärkt mikrobiellt samhälle producerar fler kortkedjiga fettsyror, såsom butyrat, vilket är känt för att skydda kolonepitelet och hämma tumörtillväxt”, tillägger medförfattaren professor Maria Gonzalez.

3. Utsikter för prebiotisk behandling
   ”Ytterligare forskning kommer att möjliggöra utveckling av riktade ergotionein-baserade prebiotika som kan komplettera nuvarande strategier för screening och förebyggande av kolorektal cancer”, avslutar Dr. Ze Zhou.

Detta arbete banar väg för en ny generation prebiotika baserade på naturliga antioxidanter som kan "kickstarta" mikrobiomets interna bioenergetik och förbättra värdens hälsa.