Srdeční selhání je veřejný zdravotní problém, který významně ovlivňuje každodenní život a kvalitu života mnoha postižených osob2. Dalším problémem je závažná deprese u chronického srdečního selhání a její rostoucí role v úmrtnosti na srdeční selhání3. Ačkoli se magické houby používaly ve starověku i v nedávné minulosti k léčení mysli a je známo, že zlepšují kvalitu života, jejich bezpečnost u kardiovaskulárních onemocnění, jako je srdeční selhání, není známa. V naší studii jsme poprvé zkoumali účinky horkovodních a studenovodních extraktů magických hub Panaeolus cyanescens a Psilocybe cubensis na ET-1, hlavní fyziologický induktor hypertrofických změn in vitro na potkaních kardiomyocytech H9C2, kde hodnotíme bezpečnost nebo schopnost extraktů tyto účinky zhoršovat. Protokolární model kardiomyoblastových buněk H9C2 in vitro použitý ve studii byl zvolen na základě jejich zavedené a prokázané schopnosti vykazovat fyziologické reakce užitečné při objevování léčiv pro kardiovaskulární medicínu17. Výsledky studie ukázaly, že léčba ET-1 významně zvětšila rozměry buněk, hladiny BNP stimulovaných buněk a významně snížila mitochondriální aktivitu, jak ukazuje životaschopnost buněk ve srovnání s buňkami neindukovanými NO-ET1. Tyto účinky byly ve shodě s předchozími studiemi naznačujícími úspěšnou hypertrofii buněk indukovanou ET-1 v naší studii18.
Vodní extrakty hub P. cubensis a Pan cyanescens významně snížily ET-1 indukované měření velikosti buněk ošetřených buněk stejně jako pozitivní kontrola, ambrisentan, který selektivně blokuje receptor ETA a inhibuje prohypertrofické vlastnosti ET-1. Čtyři vodné extrakty také významně snížily koncentrace ET-1 indukovaného BNP, jednoho ze známých hall mark peptidů srdečního selhání. Výsledkem bylo, že tyto čtyři extrakty v použitých koncentracích významně zvrátily dva hlavní ukazatele hypertrofie (velikost buněk a hladinu BNP) vyvolané ET-1. Kromě toho čtyři vodné extrakty obou magických hub také zlepšily mitochondriální aktivitu buněk, což se projevilo zvýšením % životaschopnosti buněk indukovaných ET-1 v závislosti na dávce stejně jako pozitivní kontrola, ambrisentan, což ukazuje na bezpečnost při koncentracích zkoumaných ve studii. Kromě toho oba extrakty z P. cubensis a horkovodní extrakt z Pan cyanescens snížily koncentraci TNF-α v ošetřených buňkách ve srovnání s kontrolními buňkami indukovanými ET-1, zatímco studenovodní extrakt z Pan cyanescens ji nevýznamně mírně zvýšil. TNF-α je klíčový prozánětlivý cytokin, o kterém je známo, že podporuje srdeční dysfunkce a přispívá k srdečnímu selhání19. Snížením TNF-α prokázaly tyto tři extrakty potenciální bezpečnost v podmínkách srdečního selhání.
Mnoho studií prokázalo, že ROS hrají velmi důležitou roli v progresi kardiovaskulárních onemocnění, jako je srdeční selhání, tím, že vyvolávají oxidační stres, který následně vede k poškození buněk a tkání20. Superoxid a hydroxylové radikály patří mezi nejvýznamnější ROS způsobující toxické poškození lidského organismu21. V naší studii jsme měřili hladiny ROS, zejména superoxidu a hydroxylových radikálů, po dobu 1 hodiny léčby po 2hodinové stimulaci ET-1 a výsledky ukázaly, že čtyři extrakty z vodních hub zvrátily hladiny ROS indukované ET-1 významně stejně jako pozitivní kontrola ve srovnání s kontrolními buňkami indukovanými ET-1. Snížením hladiny ROS prokázaly extrakty bezpečnost a ochranný účinek proti oxidačnímu stresu vyvolanému ET-1, který bude prospěšný při srdečním selhání.
Snížení ROS pozorované u extraktů navíc nebylo způsobeno toxicitou na základě pozitivního zvýšení rychlosti růstu buněk (obr. 4), kdy se % životaschopnosti buněk po 1 h léčby nadále zvyšovalo. Bylo však také poměrně zajímavé vnímat rozdíly mezi vodnými extrakty obou hub při analýze rychlosti růstu buněk ve srovnání s buňkami NO-ET-1. Buňky ošetřené extraktem z P. cubensis po 1 h nadále rostly rychlostí blízkou pozitivní kontrole, ambrisentanu a buňkám NO-ET1, zatímco vodný extrakt z Pan cyanescens vedl ke snížení rychlosti růstu buněk, a to dokonce pomaleji, než bylo pozorováno u kontrolních buněk ovlivněných ET-1 . Tento účinek ukázal, že ačkoli vodní extrakty Pan cyanescens snižují hladinu ROS, obsahují také další sloučeniny, které snižují rychlost růstu buněk. Je však známo, že houby Pan cyanescens jsou jedinečné tím, že kromě psilocybinu, psilocinu, baeocystinu a dalších sloučenin obecně známých v magických houbách obsahují velmi vysoké množství močoviny22. Je také známo, že močovina vyvolává zpoždění buněčného cyklu a podporuje pomalý nárůst buněk v logaritmické fázi růstu23. To by mohlo být důvodem takového snížení rychlosti růstu buněk pozorovaného při ošetření vodními extrakty Pan cyanescens ve srovnání s ostatními vzorky. Pozorovali jsme však také zlepšení změny od 12 h v rychlosti růstu obou vodních extraktů Pan cyanescens tak, že studená voda vykazovala nejvyšší rychlost růstu do 48. hodiny ošetření. Opatrnosti je však třeba u vyšších koncentrací vodních extraktů z houby Pan cyanescens, protože mohou mít potenciál vyvolat zpoždění buněčného cyklu v první hodině po konzumaci.
Pro další zkoumání bezpečnosti extraktů na poškození buněk výsledky ukázaly, že kardiomyocyty indukované TNF-α stimulovaly významnou buněčnou smrt, která byla indikována snížením životaschopnosti indukovaných buněk pod 80 % ve srovnání s normálními neindukovanými buňkami. Čtyři extrakty z obou magických hub zvrátily poškození a smrt buněk vyvolané TNF-α, což se projevilo zvýšením % životaschopnosti ošetřených buněk stejně jako pozitivní kontrola kvercetin v závislosti na dávce. Tento účinek prokázal ochranný účinek extraktů z hub proti poškození kardiomyocytů, který bude prospěšný ve stavu patologické hypertrofie.
Mimo to bylo také zajímavé pozorovat, že ačkoli studenovodní extrakt z houby Pan cyanescens neinhiboval produkci koncentrace TNF-α v buňkách stimulovaných ET-1 po 48 h, extrakt přesto chránil před ET-1 indukovanou buněčnou smrtí zvýšením % životaschopnosti buněk dokonce více než pozitivní kontrola a neindukované buňky v koncentracích použitých ve studii, jak ukazuje obr. 3. Tento účinek v kombinaci s výše uvedeným ochranným účinkem extraktu ze studené vody na poškození buněk vyvolané TNF-α ukazuje, že extrakt může mít sloučeniny, které blokují kaskády indukované apoptózy kardiomyocytů pravděpodobně aktivací nebo podporou exprese represorů buněčné smrti. Studie ukázaly, že apoptózní účinky TNF-α v srdci závisí na typu jeho receptoru, přičemž kardiotoxický účinek vykazuje prostřednictvím svého receptoru TNFR1 (tumor necrosis factor receptor1)24,25 . Po vazbě na svůj receptor TNFR1 může TNF-α stimulovat apoptózu v kardiomyocytech aktivací signální dráhy sfingomyelinu vedoucí k produkci intracelulární signální molekuly sfingosinu25.
Sfingosin je dobře známý účinný induktor apoptózy na kardiomyocytech a svůj účinek vyvolává snížením exprese represorů buněčné smrti, proteinu rodiny Bcl-2 (B Cell Lymphoma-2) stejným způsobem jako u jiných typů buněk25. Kromě toho je sfingosin také silným inhibitorem proteinkinázy C (PKC), o níž bylo zjištěno, že chrání buňky před apoptotickou buněčnou smrtí; sfingosin tedy může podporovat apoptózu prostřednictvím inhibice PKC změnou úrovně fosforylace Blc-225. Kromě toho mnoho studií také zjistilo, že blokátor beta-adrenergního receptoru1 (β1-blokátor) zvyšuje odolnost kardiomyocytů vůči buněčné smrti tím, že rozšiřuje rozsah přežití přepínací odpovědi Bcl-226 . Beta-adrenergní receptor1 je jedním z β-adrenergních receptorů, o nichž je známo, že přenášejí signál buněčné smrti prostřednictvím signálních drah kardiomyocytů závislých na cyklickém 3′,5′-adenosinmonofosfátu (cAMP), což může vést ke snížení srdeční kontraktility související s patofyziologií srdečního selhání26. Navrhujeme možnost, že vodní extrakty hub Pan cyanescens a P. cubensis mohou mít sloučeniny s potenciální schopností podporovat nebo aktivovat nadměrnou expresi a/nebo fosforylaci proteinových drah Blc-2, a tím inhibovat indukovanou apoptózu a zachovat integritu mitochondriální membrány ošetřených buněk. A tato sloučenina/sloučeniny mohou být výraznější ve studenovodní extrakci houby Pan cyanescens.
Mimo to, supresivní účinky dvouvodního extraktu P. cubensis a teplovodního extraktu Pan cyanescens na hladiny TNF-α indukované ET u ošetřených buněk také naznačily, že tyto extrakty mohou mít také aktivitu na signalizaci jaderného faktoru (NF)-κB, transkripčního faktoru, který reguluje expresi mnoha prozánětlivých cytokinů včetně TNF-α a genů spojených s apoptózou27. Studie navrhují, že signalizace NF-κB související se zánětem a její korelace s apoptózou je základním mechanismem v patogenezi srdečního selhání28. Oxidační stres může navíc také aktivovat NF-κB a iniciovat transkripci četných proapoptotických genů, mezi něž patří Bax, Fas a Fas ligand, což indukuje apoptózu buněk myokardu a dále podporuje stav srdečního selhání29. Doporučuje se proto další studium mechanismů účinku in vitro a in vivo. V předchozích studiích byla navíc ověřena přítomnost mykochemických látek v houbách Pan cyanescens i P. cubensis, např. alkaloidů, se známými biologickými aktivitami včetně toxicity vůči buňkám cizích organismů22,30 . Saponiny, které jsou známy jako silné antioxidanty neutralizující volné radikály, a flavonoidy s antioxidačními, protizánětlivými a antikarcinogenními účinky22,30. V neposlední řadě byly v obou houbách zjištěny také třísloviny s antioxidačními vlastnostmi souvisejícími s jejich úklidovými aktivitami, o nichž se uvádí, že se používají proti srdečním chorobám22,30. Přítomnost těchto sloučenin mohla také hrát roli v ochranných aktivitách, které vykazovaly vodné extrakty hub Pan cyanescens a P. cubensis v této studii. Studie také ukázala, že obecně byly kardioprotektivní účinky výraznější u horkovodních extraktů obou hub ve srovnání s extrakty ze studené vody, což naznačuje větší přínos u uživatelů hub, kteří konzumují houby s čajem.
Závěrem studie prokázala, že ET-1 významně zvýšil měření velikosti buněk, hladiny BNP, TNF-α a ROS a snížil mitochondriální aktivitu stimulovaných buněk kardiomyocytů. Výsledky ukázaly, že vodní extrakty hub P. cubensis a Pan cyanescens významně zvrátily velikost buněk a hladiny BNP, což jsou dva ukazatele hypertrofie, a zvýšily životaschopnost buněk. Dva vodní extrakty z P. cubensis a horkovodní extrakt z hub Pan cyanescens také významně snížily ET-1 indukovaný TNF-α, prozánětlivý cytokin, který se podílí na progresi patologické hypertrofie a srdečního selhání. Tyto čtyři extrakty také významně inhibovaly hladiny intracelulárních ROS indukovaných ET-1, což naznačuje potenciální bezpečnost za těchto podmínek. Extrakty navíc vykazovaly ochranné vlastnosti proti buněčnému poškození a smrti vyvolanému TNF-α v koncentracích zkoumaných ve studii.
Nakonec studie navrhla, že vodní extrakty hub Panaeolus cyanescens a Psilocybe cubensis nezvyšují hypertrofické změny vyvolané ET-1, naopak tyto dvě houby mají kardioprotektivní potenciální vlastnosti a také zmírňují proti buněčnému poškození a smrti vyvolanému TNF-α ve zkoumaných koncentracích. Studie poprvé poukázala na bezpečnost a potenciální příznivé vlastnosti použití hub Panaeolus cyanescens a Psilocybe cubensis u stavů srdečního selhání, kde je ET-1 průběhem patologických hypertrofických změn. Upozornil však na vyšší koncentrace. Ke zjištění základních mechanismů účinku je zapotřebí dalšího zkoumání.