Ergotioneina wzmacnia korzystne bakterie i hamuje karcynogenezę w jelitach

Międzynarodowy zespół kierowany przez Hatzios Lab (Broad Institute i Harvard–MGH) wykazał, że ludzkie komensale jelitowe wymieniają powszechnie występujący w diecie przeciwutleniacz – ergotioneinę (EGT) – aby zasilać swoje źródło energii w warunkach beztlenowych (beztlenowych). Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „ Cell Host and Microbe”.

Jak przebiegało badanie?

• Modele in vitro: izolowane kultury kluczowych przedstawicieli dwóch dużych typów bakterii – Clostridium symbiosum i Bacteroides fragilis – zawierały w podłożu wyłącznie ergotioneinę jako „jedyny” przeciwutleniacz.
• Krzyżowe karmienie: Gdy szczepy hodowano razem, stwierdzono, że jeden szczep przekształca EGT w bardziej dostępne metabolity (np. pirogronian i krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe), które następnie są wchłaniane przez drugi szczep, co pozwala obu szczepom na produkcję ATP w nieobecności O₂.
• Eksperymenty kontrolne: Ani C. symbiosum, ani B. fragilis nie mogły rosnąć efektywnie oddzielnie na podłożu zawierającym EGT, natomiast w połączeniu wykazywały dwukrotny wzrost produkcji ATP i biomasy komórek.

Kluczowe ustalenia

1. Rola ergotioneiny: Ten przeciwutleniacz, występujący w grzybach, fasoli i pełnych ziarnach, wydaje się nie tylko działać ochronnie, ale także być substratem energetycznym dla powszechnych rodzajów bakterii jelitowych.
2. Poprawa oddychania beztlenowego: karmienie krzyżowe zwiększyło aktywność szlaków fermentacji i regeneracji NAD⁺, które są kluczowe dla przeżycia w środowisku jelita grubego z niedoborem tlenu.
3. Stabilność zbiorowiska: wymiana EGT wzmacnia stabilność strukturalną zbiorowiska mikroorganizmów, zapobiegając dominacji patobiontów i stymulując produkcję korzystnych metabolitów (SCFA).

Autorzy zauważają, że szlak metaboliczny ergotioneiny występował częściej u pacjentów z rakiem jelita grubego, co może wskazywać na związek między metabolizmem ergotioneiny w mikroorganizmach a patogenezą nowotworu. Otwiera to perspektywy dla zastosowania inhibitorów enzymów lub modyfikacji diety (np. zwiększonego spożycia produktów bogatych w ergotioneinę, takich jak grzyby i rośliny strączkowe) w celu modulacji mikrobioty w celach terapeutycznych.

Konsekwencje zdrowotne

• Ekologia żywienia: Oprócz błonnika pokarmowego, przeciwutleniacze zawarte w diecie działają jako cenne paliwo dla „dobrych” mikrobów, zwiększając ich udział w produkcji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych i modulacji odporności.
• Nowe prebiotyki: Ergotioneina i jej pochodne mogą stać się ukierunkowanymi prebiotykami zdolnymi do „pobudzania” pożytecznych beztlenowców i przeciwdziałania dysbiozie.
• Implikacje terapeutyczne: Poprzez manipulowanie dostępnością EGT w diecie możliwe jest poprawienie zdrowia metabolicznego, zmniejszenie stanu zapalnego i wzmocnienie funkcji bariery jelitowej.

„Po raz pierwszy pokazaliśmy prawdziwy mechanizm krzyżowego odżywiania antyoksydantów, który pomaga wytwarzać energię w beztlenowych obszarach jelit” – mówi główny autor Ze Zhou.

Autorzy podkreślają trzy kluczowe punkty:

1. Ergotioneina jako „most” metaboliczny
   „Po raz pierwszy wykazaliśmy, że ergotioneina nie tylko działa jako przeciwutleniacz, ale staje się również źródłem energii dla bakterii beztlenowych, wzmacniając ich populację w jelicie grubym”.

2. Link do profilaktyki raka jelita grubego
   „Wzmocniona społeczność mikrobiologiczna produkuje więcej krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, takich jak maślan, który, jak wiadomo, chroni nabłonek jelita grubego i hamuje wzrost guza” – dodaje współautorka, prof. Maria Gonzalez.

3. Perspektywy terapii prebiotycznej
   „Dalsze badania pozwolą na opracowanie ukierunkowanych prebiotyków na bazie ergotioneiny, które mogłyby uzupełnić obecne strategie badań przesiewowych i zapobiegania rakowi jelita grubego” – podsumowuje dr Ze Zhou.

Praca ta otwiera drogę dla nowej generacji prebiotyków bazujących na naturalnych przeciwutleniaczach, które mogą „pobudzić” wewnętrzną bioenergetykę mikrobiomu i poprawić zdrowie gospodarza.