Ergothioneine mengecas bakteria berfaedah dan menghalang karsinogenesis dalam usus

Pasukan antarabangsa yang diketuai oleh Hatzios Lab (Institut Luas dan Harvard–MGH) telah menunjukkan bahawa komen usus manusia menukar ergothioneine antioksidan pemakanan biasa (EGT) untuk menjana bekalan tenaga mereka dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Kajian itu diterbitkan dalam jurnal Cell Host and Microb.

Bagaimanakah kajian itu diteruskan?

• Model in vitro: budaya terpencil wakil utama dua filum besar - Clostridium symbiosum dan Bacteroides fragilis - hanya mengandungi ergothioneine dalam medium sebagai "satu-satunya" antioksidan.
• Suapan silang: Apabila strain ditanam bersama, satu strain didapati menukarkan EGT kepada metabolit yang lebih mudah diakses (cth piruvat dan asid lemak rantai pendek), yang kemudiannya diambil oleh yang lain, membolehkan kedua-duanya menghasilkan ATP tanpa ketiadaan O₂.
• Eksperimen kawalan: C. symbiosum mahupun B. fragilis sahaja tidak boleh tumbuh dengan berkesan pada medium yang mengandungi EGT, manakala apabila dipasangkan ia menunjukkan peningkatan dua kali ganda dalam pengeluaran ATP dan biojisim sel.

Penemuan Utama

1. Peranan ergothioneine: Antioksidan ini, yang terdapat dalam cendawan, kacang dan bijirin penuh, nampaknya bukan sahaja pelindung tetapi juga substrat tenaga untuk genera bakteria usus biasa.
2. Pernafasan anaerobik yang dipertingkatkan: Penyuapan silang meningkatkan aktiviti penapaian dan laluan penjanaan semula NAD⁺, yang penting untuk kelangsungan hidup dalam persekitaran kolon yang kekurangan oksigen.
3. Kestabilan komuniti: Pertukaran EGT mengukuhkan kestabilan struktur komuniti mikrob dengan menghalang dominasi patogen dan merangsang pengeluaran metabolit berfaedah (SCFA).

Penulis mencatat bahawa laluan metabolik ergothioneine didapati lebih kerap pada pesakit dengan kanser kolorektal, yang mungkin menunjukkan hubungan antara metabolisme ergothioneine mikrob dan patogenesis tumor. Ini membuka prospek untuk penggunaan perencat enzim atau pengubahsuaian diet (cth, peningkatan penggunaan makanan kaya ergothioneine, seperti cendawan dan kekacang) untuk memodulasi mikrobiota untuk tujuan terapeutik.

Implikasi kesihatan

• Ekologi pemakanan: Selain serat pemakanan, antioksidan pemakanan bertindak sebagai bahan api berharga untuk mikrob "baik", meningkatkan sumbangannya kepada pengeluaran asid lemak rantaian pendek dan modulasi imun.
• Prebiotik baharu: Ergothioneine dan derivatifnya mungkin menjadi prebiotik sasaran yang mampu "mengecas" anaerob bermanfaat dan mengatasi dysbiosis.
• Implikasi terapeutik: Dengan memanipulasi ketersediaan EGT diet, mungkin untuk meningkatkan kesihatan metabolik, mengurangkan keradangan dan menguatkan fungsi penghalang usus.

"Kami telah menunjukkan buat kali pertama mekanisme sebenar pemberian silang antioksidan yang membantu menghasilkan tenaga di kawasan anaerobik usus," kata pengarang utama Ze Zhou.

Penulis menyerlahkan tiga perkara utama:

1. Ergothioneine sebagai "jambatan" metabolik "
   Kami telah menunjukkan buat kali pertama bahawa ergothioneine bukan sahaja bertindak sebagai antioksidan, tetapi juga menjadi sumber tenaga untuk bakteria anaerobik, menguatkan populasi mereka dalam kolon."

2. Pautan kepada pencegahan kanser kolorektal
   "Komuniti mikrob yang diperkukuh menghasilkan lebih banyak asid lemak rantai pendek, seperti butirat, yang diketahui melindungi epitelium kolon dan menyekat pertumbuhan tumor," tambah pengarang bersama Prof. Maria Gonzalez.

3. Prospek untuk terapi prebiotik
   "Penyelidikan lanjut akan membolehkan pembangunan prebiotik berasaskan ergothioneine yang disasarkan yang boleh melengkapkan strategi semasa untuk menyaring dan mencegah kanser kolorektal," kata Dr. Ze Zhou.

Kerja ini membuka jalan kepada generasi baru prebiotik berasaskan antioksidan semula jadi yang boleh "memulakan" bioenergetik dalaman mikrobiom dan meningkatkan kesihatan perumah.