Pinapalakas ng Ergothioneine ang mga kapaki-pakinabang na bakterya at pinipigilan ang carcinogenesis sa mga bituka

Ipinakita ng isang internasyonal na koponan na pinamumunuan ng Hatzios Lab (Broad Institute at Harvard–MGH) na ipinagpapalit ng mga gut commensal ng tao ang karaniwang dietary antioxidant ergothioneine (EGT) upang pasiglahin ang kanilang supply ng enerhiya sa ilalim ng anaerobic (oxygen-free) na mga kondisyon. Ang pag-aaral ay na-publish sa journal Cell Host and Microbe.

Paano natuloy ang pag-aaral?

• Mga modelong in vitro: mga nakahiwalay na kultura ng mga pangunahing kinatawan ng dalawang malalaking phyla - Clostridium symbiosum at Bacteroides fragilis - naglalaman lamang ng ergothioneine sa medium bilang "tanging" antioxidant.
• Cross-feeding: Kapag ang mga strain ay lumaki nang sama-sama, isang strain ang nakitang nagko-convert ng EGT sa mas madaling ma-access na mga metabolite (hal. pyruvate at short-chain fatty acids), na pagkatapos ay kinuha ng isa, na nagpapahintulot sa pareho na makagawa ng ATP sa kawalan ng O₂.
• Mga eksperimento sa pagkontrol: Ni C. symbiosum o B. fragilis lamang ang maaaring lumago nang epektibo sa medium na naglalaman ng EGT, samantalang kapag ipinares ay nagpakita sila ng dalawang beses na pagtaas sa produksyon ng ATP at cell biomass.

Mga Pangunahing Natuklasan

1. Ang papel na ginagampanan ng ergothioneine: Ang antioxidant na ito, na matatagpuan sa mga mushroom, beans at whole grains, ay lumilitaw na hindi lamang proteksiyon kundi isang substrate ng enerhiya para sa karaniwang intestinal bacterial genera.
2. Pinahusay na anaerobic respiration: Ang cross-feeding ay nagpapataas ng aktibidad ng fermentation at NAD⁺ regeneration pathways, na kritikal para sa kaligtasan sa oxygen-deficient colonic environment.
3. Katatagan ng komunidad: Pinalalakas ng palitan ng EGT ang katatagan ng istruktura ng komunidad ng microbial sa pamamagitan ng pagpigil sa pangingibabaw ng pathobiont at pagpapasigla sa paggawa ng mga kapaki-pakinabang na metabolite (SCFA).

Napansin ng mga may-akda na ang ergothioneine metabolic pathway ay natagpuan na mas madalas sa mga pasyente na may colorectal cancer, na maaaring magpahiwatig ng isang link sa pagitan ng microbial ergothioneine metabolism at tumor pathogenesis. Nagbubukas ito ng mga prospect para sa paggamit ng enzyme inhibitors o dietary modifications (hal., tumaas na pagkonsumo ng mga pagkaing mayaman sa ergothioneine, tulad ng mushroom at legumes) upang baguhin ang microbiota para sa mga therapeutic purpose.

Mga implikasyon sa kalusugan

• Nutritional ecology: Bilang karagdagan sa dietary fiber, ang mga dietary antioxidant ay kumikilos bilang mahalagang gasolina para sa "magandang" microbes, na nagpapahusay sa kanilang kontribusyon sa short-chain fatty acid production at immune modulation.
• Mga bagong prebiotic: Ang ergothioneine at ang mga derivatives nito ay maaaring maging mga target na prebiotic na may kakayahang "mag-charge" ng mga kapaki-pakinabang na anaerobes at kontrahin ang dysbiosis.
• Therapeutic implications: Sa pamamagitan ng pagmamanipula ng dietary EGT availability, posibleng mapahusay ang metabolic health, bawasan ang pamamaga, at palakasin ang gut barrier function.

"Kami ay nagpakita sa unang pagkakataon ng isang tunay na mekanismo ng antioxidant cross-feeding na tumutulong sa paggawa ng enerhiya sa anaerobic na mga rehiyon ng gat," sabi ng lead author na si Ze Zhou.

Itinampok ng mga may-akda ang tatlong pangunahing punto:

1. Ang Ergothioneine bilang isang metabolic "tulay"
   "Ipinakita namin sa unang pagkakataon na ang ergothioneine ay hindi lamang gumaganap bilang isang antioxidant, ngunit nagiging mapagkukunan din ng enerhiya para sa anaerobic bacteria, na nagpapalakas ng kanilang mga populasyon sa colon."

2. Link sa pag-iwas sa colorectal cancer
   "Ang isang pinalakas na komunidad ng microbial ay gumagawa ng higit pang mga short-chain fatty acid, tulad ng butyrate, na kilala na nagpoprotekta sa colon epithelium at pinipigilan ang paglaki ng tumor," dagdag ng co-author na si Prof. Maria Gonzalez.

3. Mga prospect para sa prebiotic therapy
   "Ang karagdagang pananaliksik ay magbibigay-daan sa pagbuo ng mga naka-target na ergothioneine-based prebiotics na maaaring makadagdag sa mga kasalukuyang estratehiya para sa screening at pag-iwas sa colorectal cancer," pagtatapos ni Dr. Ze Zhou.

Ang gawaing ito ay nagbibigay daan para sa isang bagong henerasyon ng mga prebiotic batay sa mga natural na antioxidant na maaaring "magsimula" sa panloob na bioenergetics ng microbiome at mapabuti ang kalusugan ng host.