ארגותיונין מחזק חיידקים מועילים ומעכב התפתחות סרטן במעיים

צוות בינלאומי בראשות מעבדת האטזיוס (מכון ברוד והרווארד-MGH) הראה כי תאי מעיים אנושיים מחליפים את נוגד החמצון הנפוץ ארגותיונין (EGT) כדי להזין את אספקת האנרגיה שלהם בתנאים אנאירוביים (נטולי חמצן). המחקר פורסם בכתב העת Cell Host and Microbe.

כיצד התנהל המחקר?

• מודלים חוץ גופיים: תרבויות מבודדות של נציגים מרכזיים של שתי מערכות גדולות - Clostridium symbiosum ו- Bacteroides fragilis - הכילו רק ארגותיונין במדיום כנוגד החמצון "היחיד".
• הזנה צולבת: כאשר גודלו הזנים יחד, נמצא כי זן אחד ממיר EGT למטבוליטים נגישים יותר (למשל פירובט וחומצות שומן קצרות שרשרת), אשר נקלטו לאחר מכן על ידי השני, מה שאפשר לשניהם לייצר ATP בהיעדר O₂.
• ניסויי בקרה: לא C. symbiosum ולא B. fragilis לבדם יכלו לגדול ביעילות על מצע המכיל EGT, בעוד שכאשר שולבו יחד הם הראו עלייה כפולה בייצור ATP ובביומסה של תאים.

ממצאים מרכזיים

1. תפקידו של ארגותיונין: נוגד חמצון זה, המצוי בפטריות, שעועית ודגנים מלאים, נראה לא רק כמגן אלא גם כמצע אנרגטי עבור סוגים נפוצים של חיידקים במעיים.
2. נשימה אנאירובית משופרת: הזנה צולבת הגבירה את פעילות מסלולי התסיסה והתחדשות NAD⁺, שהם קריטיים להישרדות בסביבה המעי הגס חסרת חמצן.
3. יציבות הקהילה: חילופי EGT מחזקים את היציבות המבנית של הקהילה המיקרוביאלית על ידי מניעת דומיננטיות של פתוביונטים ועידוד ייצור מטבוליטים מועילים (SCFA).

המחברים מציינים כי מסלול המטבולי של ארגותיוניאן נמצא שכיח יותר בחולים עם סרטן המעי הגס, דבר שעשוי להצביע על קשר בין מטבוליזם מיקרוביאלי של ארגותיוניאן לבין פתוגנזה של הגידול. דבר זה פותח אפשרויות לשימוש במעכבי אנזימים או שינויים תזונתיים (למשל, צריכה מוגברת של מזונות עשירים בארגותיוניאן, כגון פטריות וקטניות) כדי לווסת את המיקרוביוטה למטרות טיפוליות.

השלכות בריאותיות

• אקולוגיה תזונתית: בנוסף לסיבים תזונתיים, נוגדי חמצון תזונתיים משמשים כדלק חשוב עבור חיידקים "טובים", ומשפרים את תרומתם לייצור חומצות שומן קצרות שרשרת ולוויסות מערכת החיסון.
• פרה-ביוטיקה חדשה: ארגוטיונין ונגזרותיו עשויים להפוך לפרה-ביוטיקה ממוקדת המסוגלת "לטעון" אנאירוביים מועילים ולנטרל דיסביוזה.
• השלכות טיפוליות: על ידי מניפולציה של זמינות גזע גלוטמט (EGT) בתזונה, ייתכן שניתן יהיה לשפר את הבריאות המטבולית, להפחית דלקות ולחזק את תפקוד מחסום המעי.

"הראינו לראשונה מנגנון אמיתי של הזנה צולבת של נוגדי חמצון המסייעת בייצור אנרגיה באזורים אנאירוביים של המעי", אומר המחבר הראשי ז'ה ג'ואו.

המחברים מדגישים שלוש נקודות מרכזיות:

1. ארגותיונין כ"גשר" מטבולי
   "הראינו לראשונה שארגותיונין לא רק פועל כנוגד חמצון, אלא גם הופך למקור אנרגיה לחיידקים אנאירוביים, ומחזק את אוכלוסיותיהם במעי הגס."

2. קשר למניעת סרטן המעי הגס והחלחולת
   "קהילה מיקרוביאלית מחוזקת מייצרת יותר חומצות שומן קצרות שרשרת, כגון בוטיראט, הידוע כמגן על אפיתל המעי הגס ומדכא צמיחת גידולים", מוסיפה פרופ' מריה גונזלס, מחברת המחקר.

3. סיכויים לטיפול פרה-ביוטי
   "מחקר נוסף יאפשר פיתוח של פרה-ביוטיקה ממוקדת מבוססת ארגותיונין שיכולה להשלים את האסטרטגיות הנוכחיות לסקירה ומניעה של סרטן המעי הגס", מסכם ד"ר ז'ה ג'ואו.

עבודה זו סוללת את הדרך לדור חדש של פרה-ביוטיקה המבוססים על נוגדי חמצון טבעיים שיכולים "להניע" את הביו-אנרגטיקה הפנימית של המיקרוביום ולשפר את בריאות המארח.