Ergothioneïne versterkt de groei van nuttige bacteriën en remt de carcinogenese in de darmen

Een internationaal team onder leiding van het Hatzios Lab (Broad Institute en Harvard-MGH) heeft aangetoond dat menselijke darmcommensalen de veelvoorkomende antioxidant ergothioneïne (EGT) uitwisselden om hun energievoorziening te stimuleren onder anaërobe (zuurstofloze) omstandigheden. De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Cell Host and Microbe.

Hoe verliep het onderzoek?

• In vitro-modellen: geïsoleerde culturen van belangrijke vertegenwoordigers van twee grote stammen – Clostridium symbiosum en Bacteroides fragilis – bevatten alleen ergothioneïne in het medium als de “enige” antioxidant.
• Kruisvoeding: Toen de stammen samen werden gekweekt, bleek de ene stam EGT om te zetten in beter toegankelijke metabolieten (bijvoorbeeld pyruvaat en korteketenvetzuren). Deze werden vervolgens door de andere stam opgenomen, waardoor beide stammen ATP konden produceren bij afwezigheid van O₂.
• Controle-experimenten: Noch C. symbiosum, noch B. fragilis konden afzonderlijk effectief groeien op een medium dat EGT bevatte. Wanneer ze echter in paren werden gevormd, werd een verdubbeling van de ATP-productie en celbiomassa waargenomen.

Belangrijkste bevindingen

1. De rol van ergothioneïne: Deze antioxidant, die voorkomt in paddenstoelen, bonen en volle granen, blijkt niet alleen een beschermende werking te hebben, maar ook een energiesubstraat te zijn voor veelvoorkomende bacteriële geslachten in de darmen.
2. Verbeterde anaërobe ademhaling: kruisvoeding verhoogde de activiteit van fermentatie en NAD⁺-regeneratiepaden, die van cruciaal belang zijn voor overleving in de zuurstofarme omgeving van de dikke darm.
3. Gemeenschapsstabiliteit: EGT-uitwisseling versterkt de structurele stabiliteit van de microbiële gemeenschap door pathobiontdominantie te voorkomen en de productie van nuttige metabolieten (SCFA) te stimuleren.

De auteurs merken op dat de metabole route van ergothioneïne vaker voorkwam bij patiënten met colorectale kanker, wat kan wijzen op een verband tussen microbieel ergothioneïnemetabolisme en tumorpathogenese. Dit opent perspectieven voor het gebruik van enzymremmers of dieetaanpassingen (bijvoorbeeld een verhoogde consumptie van ergothioneïnerijke voedingsmiddelen, zoals paddenstoelen en peulvruchten) om de microbiota te moduleren voor therapeutische doeleinden.

Gevolgen voor de gezondheid

• Nutritionele ecologie: Naast voedingsvezels fungeren antioxidanten in voeding als waardevolle brandstof voor ‘goede’ microben, waardoor hun bijdrage aan de productie van korteketenvetzuren en immuunmodulatie wordt versterkt.
• Nieuwe prebiotica: Ergothioneïne en derivaten daarvan kunnen doelgerichte prebiotica worden die nuttige anaeroben kunnen ‘opladen’ en dysbiose tegengaan.
• Therapeutische implicaties: Door de beschikbaarheid van EGT in de voeding te manipuleren, is het mogelijk om de stofwisseling te verbeteren, ontstekingen te verminderen en de darmfunctie te versterken.

"We hebben voor het eerst een echt mechanisme van antioxidantenkruisvoeding aangetoond dat helpt bij het produceren van energie in anaërobe delen van de darmen", aldus hoofdonderzoeker Ze Zhou.

De auteurs benadrukken drie belangrijke punten:

1. Ergothioneïne als metabolische “brug”
   “We hebben voor het eerst aangetoond dat ergothioneïne niet alleen als antioxidant werkt, maar ook een energiebron wordt voor anaërobe bacteriën, waardoor hun populaties in de dikke darm worden versterkt.”

2. Link naar preventie van colorectale kanker
   "Een versterkte microbiële gemeenschap produceert meer korteketenvetzuren, zoals butyraat, waarvan bekend is dat het het colonepitheel beschermt en tumorgroei onderdrukt", voegt co-auteur Prof. Maria Gonzalez toe.

3. Vooruitzichten voor prebiotische therapie
   “Verder onderzoek zal de ontwikkeling mogelijk maken van gerichte prebiotica op basis van ergothioneïne, die de huidige strategieën voor screening en preventie van colorectale kanker zouden kunnen aanvullen”, concludeert Dr. Ze Zhou.

Dit werk baant de weg voor een nieuwe generatie prebiotica op basis van natuurlijke antioxidanten die de interne bio-energetica van het microbioom een ‘kickstart’ kunnen geven en de gezondheid van de gastheer kunnen verbeteren.