Herzinsuffizienz ist ein Problem des öffentlichen Gesundheitswesens, das die Alltagsbewältigung und die Lebensqualität vieler Betroffener erheblich beeinträchtigt2. Schwere Depressionen bei chronischer Herzinsuffizienz und ihre zunehmende Rolle bei der Sterblichkeit durch Herzinsuffizienz sind ein zusätzliches Problem3. Obwohl Zauberpilze in der Antike und in jüngerer Zeit zur Geistheilung verwendet wurden und dafür bekannt sind, dass sie die Lebensqualität verbessern, ist ihre Sicherheit bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Herzinsuffizienz nicht bekannt. In unserer Studie wurden zum ersten Mal die Auswirkungen der Heiß- und Kaltwasserextrakte von Panaeolus cyanescens und Psilocybe cubensis-Zauberpilzen auf ET-1 untersucht, einem wichtigen physiologischen Auslöser hypertropher Veränderungen in vitro an H9C2-Kardiomyozyten der Ratte, wobei wir die Sicherheit oder die Fähigkeit der Extrakte, diese Auswirkungen zu verstärken, bewerten. Das in der Studie verwendete in vitro H9C2-Kardiomyozyten-Protokollmodell wurde aufgrund ihrer etablierten und nachgewiesenen Fähigkeit ausgewählt, physiologische Reaktionen zu zeigen, die bei der Entdeckung von Medikamenten für die kardiovaskuläre Medizin nützlich sind17. Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass die Behandlung mit ET-1 die Zellgröße und den BNP-Spiegel der stimulierten Zellen signifikant erhöhte und die mitochondriale Aktivität signifikant verringerte, was durch die Lebensfähigkeit der Zellen im Vergleich zu den nicht induzierten NO-ET1-Zellen angezeigt wurde. Diese Effekte stimmen mit früheren Studien überein, die auf eine erfolgreiche ET-1-induzierte Zellhypertrophie in unserer Studie hinwiesen18.
Die Wasserextrakte der Pilze P. cubensis und Pan cyanescens verringerten signifikant die ET-1-induzierten Zellgrößenmessungen der behandelten Zellen, ebenso wie die Positivkontrolle Ambrisentan, das selektiv den ETA-Rezeptor blockiert und die ET-1-pro-hypertrophen Eigenschaften hemmt. Die vier Wasserextrakte reduzierten auch signifikant die ET-1-induzierten Konzentrationen von BNP, einem der bekannten Markierungspeptide der Herzinsuffizienz. Folglich haben die vier Extrakte die beiden Hauptindizes der durch ET-1 induzierten Hypertrophie (Zellgröße und BNP-Spiegel) in den verwendeten Konzentrationen signifikant umgekehrt. Darüber hinaus verbesserten die vier Wasserextrakte der beiden Zauberpilze auch die mitochondriale Aktivität der Zellen, indem sie die prozentuale Zelllebensfähigkeit der ET-1-induzierten Zellen in einer dosisabhängigen Weise wie die Positivkontrolle Ambrisentan erhöhten, was auf Sicherheit bei den in der Studie untersuchten Konzentrationen hindeutet. Darüber hinaus verringerten die beiden Extrakte aus P. cubensis und der Heißwasserextrakt aus Pan cyanescens Pilzen die TNF-α-Konzentration in den behandelten Zellen im Vergleich zu den ET-1-induzierten Kontrollzellen, während der Kaltwasserextrakt aus Pan cyanescens sie geringfügig und nicht signifikant erhöhte. TNF-α ist ein wichtiges proinflammatorisches Zytokin, das bekanntermaßen Herzfunktionsstörungen fördert und zu Herzversagen beiträgt19. Durch die Verringerung von TNF-α haben die drei Extrakte ihre potenzielle Sicherheit bei Herzinsuffizienz bewiesen.
Viele Studien haben ergeben, dass ROS eine sehr wichtige Rolle beim Fortschreiten von Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Herzinsuffizienz spielen, indem sie oxidativen Stress auslösen, der wiederum zu Zell- und Gewebeschäden führt20. Superoxid- und Hydroxylradikale gehören zu den wichtigsten ROS, die toxische Schäden im menschlichen Körper verursachen21. In unserer Studie haben wir die ROS-Werte, insbesondere die Superoxid- und Hydroxyl-Radikale, über eine Behandlungsdauer von einer Stunde nach einer 2-stündigen ET-1-Stimulation gemessen, und die Ergebnisse zeigten, dass die vier Wasserpilzextrakte im Vergleich zu den ET-1-induzierten Kontrollzellen die ET-1-induzierten ROS-Werte signifikant umkehrten, ebenso wie die positive Kontrolle. Durch die Senkung der ROS-Konzentrationen zeigten die Extrakte eine sichere und schützende Wirkung gegen ET-1-induzierten oxidativen Stress, was bei Herzinsuffizienz von Vorteil sein wird.
Die mit den Extrakten beobachtete Senkung der ROS-Konzentrationen war außerdem nicht auf Toxizität zurückzuführen, wie der positive Anstieg der Zellwachstumsrate (Abb. 4) zeigt, bei dem die prozentuale Lebensfähigkeit der Zellen nach einer Stunde Behandlung weiter anstieg. Es war jedoch auch sehr interessant, die Unterschiede zwischen den Wasserextrakten der beiden Pilze bei der Analyse der Zellwachstumsrate im Vergleich zu den NO-ET-1-Zellen zu erkennen. Die mit P. cubensis-Extrakt behandelten Zellen wuchsen nach einer Stunde weiterhin mit einer Rate, die der der Positivkontrolle, der Ambrisentan- und der NO-ET1-Zellen nahe kam, während der Wasserextrakt von Pan cyanescens zu einer Verringerung der Zellwachstumsrate führte, die sogar noch langsamer war als die bei ET-1-induzierten Kontrollzellen beobachtete. Dieser Effekt zeigte, dass die Wasserextrakte von Pan cyanescens zwar den ROS-Gehalt verringerten, aber auch andere Verbindungen enthielten, die die Zellwachstumsrate verringerten. Es ist jedoch bekannt, dass Pan cyanescens-Pilze insofern einzigartig sind, als sie neben Psilocybin, Psilocin, Baeocystin und anderen Verbindungen, von denen allgemein bekannt ist, dass sie in Magic Mushrooms vorkommen, auch sehr hohe Mengen an Harnstoff enthalten22. Harnstoff ist auch dafür bekannt, dass er den Zellzyklus verzögert und eine langsame Zunahme der Zellen in der logarithmischen Phase des Wachstums fördert23. Dies könnte der Grund für die Verringerung der Zellwachstumsrate sein, die bei der Behandlung mit Pan cyanescens-Wasserextrakten im Vergleich zu den anderen Proben beobachtet wurde. Wir beobachteten jedoch auch eine Verbesserung der Wachstumsrate der beiden Wasserextrakte von Pan cyanescens nach 12 Stunden, so dass das kalte Wasser nach 48 Stunden die höchste Wachstumsrate aufwies. Bei höheren Konzentrationen der Wasserextrakte von Pan cyanescens ist jedoch Vorsicht geboten, da sie möglicherweise in der ersten Stunde nach dem Verzehr eine Verzögerung des Zellzyklus bewirken können.
Um die Sicherheit der Extrakte in Bezug auf Zellverletzungen weiter zu untersuchen, zeigten die Ergebnisse, dass die mit TNF-α induzierten Kardiomyozyten einen signifikanten Zelltod hervorriefen, der durch eine Verringerung der Lebensfähigkeit der induzierten Zellen auf unter 80 % im Vergleich zu normalen, nicht induzierten Zellen angezeigt wurde. Die vier Extrakte der beiden Zauberpilze kehrten die TNF-α-induzierte Zellschädigung und den Zelltod um, indem sie die prozentuale Zelllebensfähigkeit der behandelten Zellen ebenso wie die Positivkontrolle Quercetin dosisabhängig erhöhten. Dieser Effekt zeigt die schützende Wirkung der Pilzextrakte gegen die Schädigung der Kardiomyozyten, die bei einer pathologischen Hypertrophie von Vorteil ist.
Außerdem war es interessant zu beobachten, dass, obwohl der Kaltwasserextrakt des Pan cyanescens Pilzes die Produktion der TNF-α-Konzentration in den ET-1-stimulierten Zellen nach 48 Stunden nicht hemmte, der Extrakt dennoch vor dem ET-1-induzierten Zelltod schützte, indem er die prozentuale Zellviabilität der Zellen bei den in der Studie verwendeten Konzentrationen sogar höher als die der Positivkontrolle und der nicht-induzierten Zellen ansteigen ließ, wie in Abb. 3 gezeigt. Dieser Effekt in Verbindung mit der oben beschriebenen schützenden Wirkung des Kaltwasserextrakts auf TNF-α-induzierte Zellschäden zeigt, dass der Extrakt möglicherweise Verbindungen enthält, die die induzierten Kardiomyozyten-Apoptosekaskaden blockieren, wahrscheinlich durch Aktivierung oder Förderung der Expression von Zelltod-Repressoren. Studien haben gezeigt, dass die Apoptosewirkung von TNF-α im Herzen vom Typ seines Rezeptors abhängt, wobei es seine kardiotoxische Wirkung über seinen Rezeptor TNFR1 (Tumor-Nekrose-Faktor-Rezeptor1) entfaltet24,25. Nach Bindung an seinen TNFR1-Rezeptor kann TNF-α die Apoptose in Kardiomyozyten stimulieren, indem es den Sphingomyelin-Signaltransduktionsweg aktiviert, der zur Produktion des intrazellulären Signalmoleküls Sphingosin führt25.
Sphingosin ist ein bekannter wirksamer Auslöser der Apoptose bei Kardiomyozyten, der seine Wirkung durch die Herabregulierung der Expression von Zelltod-Repressoren, Proteinen der Bcl-2-Familie (B-Zell-Lymphom-2), auf die gleiche Weise wie bei anderen Zelltypen entfaltet25. Darüber hinaus ist Sphingosin auch ein starker Inhibitor der Proteinkinase C (PKC), die nachweislich Zellen vor dem apoptotischen Zelltod schützt; folglich könnte Sphingosin die Apoptose durch PKC-Hemmung fördern, indem es die Phosphorylierung von Bcl-2 verändert25. Darüber hinaus wurde in vielen Studien festgestellt, dass der Blocker des beta-adrenergen Rezeptors1 (β1-Blocker) die Widerstandsfähigkeit der Kardiomyozyten gegen den Zelltod erhöht, indem er den Überlebensbereich der Schaltreaktion von Bcl-2 erweitert26. Der beta-adrenerge Rezeptor1 ist einer der β-adrenergen Rezeptoren, von denen bekannt ist, dass sie das Zelltodsignal über zyklisches 3′,5′-Adenosinmonophosphat (cAMP) abhängige Signalwege der Kardiomyozyten weiterleiten, was zu einer Verringerung der Herzkontraktilität führen kann, die mit der Pathophysiologie der Herzinsuffizienz in Zusammenhang steht26. Wir halten es für möglich, dass die Wasserextrakte der Pilze Pan cyanescens und P. cubensis Verbindungen mit der potenziellen Fähigkeit besitzen, die Überexpression und/oder Phosphorylierung von Blc-2-Proteinen zu fördern oder zu aktivieren und dadurch die induzierte Apoptose zu hemmen und die mitochondriale Membranintegrität der behandelten Zellen zu erhalten. Und diese Verbindung(en) könnte(n) in der Kaltwasser-Extraktion des Pan cyanescens-Pilzes stärker ausgeprägt sein.
Außerdem sind die unterdrückenden Wirkungen des Zwei-Wasser-Extrakts von P. cubensis und des Heißwasserextrakts von Pan cyanescens auf die ET-induzierten TNF-α-Spiegel behandelter Zellen darauf hin, dass diese Extrakte auch eine Wirkung auf den Nuklearfaktor (NF)-κB-Signalweg haben könnten, einen Transkriptionsfaktor, der die Expression vieler entzündungsfördernder Zytokine einschließlich TNF-α und der mit Apoptose assoziierten Gene reguliert27. Studien haben vorgeschlagen, dass die entzündungsbedingte NF-κB-Signalgebung und ihre Korrelation mit der Apoptose der zugrunde liegende Mechanismus bei der Pathogenese der Herzinsuffizienz ist28. Darüber hinaus kann auch oxidativer Stress NF-κB aktivieren und die Transkription zahlreicher pro-apoptotischer Gene, darunter Bax, Fas und Fas-Ligand, in Gang setzen, wodurch die Apoptose der Herzmuskelzellen ausgelöst und die Herzinsuffizienz weiter gefördert wird29. Eine weitere Untersuchung der Wirkmechanismen in vitro und in vivo wird daher empfohlen. Darüber hinaus wurde in früheren Studien nachgewiesen, dass sowohl im Pan cyanescens als auch im P. cubensis Pilz mykochemische Verbindungen wie Alkaloide vorhanden sind, die bekannte biologische Aktivitäten aufweisen, einschließlich der Toxizität gegen Zellen fremder Organismen22,30. Saponine, die als starke Antioxidantien bekannt sind, die freie Radikale neutralisieren, und Flavonoide mit antioxidativen, entzündungshemmenden und antikarzinogenen Eigenschaften22,30. Schließlich wurden in den beiden Pilzen auch Tannine mit antioxidativen Eigenschaften nachgewiesen, die als Radikalfänger gegen Herzkrankheiten eingesetzt werden22,30. Das Vorhandensein dieser Verbindungen könnte auch eine Rolle bei den schützenden Aktivitäten gespielt haben, die die Wasserextrakte der Pilze Pan cyanescens und P. cubensis in der Studie zeigten. Die Studie zeigte auch, dass die kardioprotektiven Wirkungen bei den Warmwasserextrakten der beiden Pilze im Allgemeinen ausgeprägter waren als bei den Kaltwasserextrakten, was darauf hindeutet, dass Anwender, die die Pilze zusammen mit Tee konsumieren, mehr davon profitieren.
Zusammenfassend zeigte die Studie, dass ET-1 die Messungen der Zellgröße, des BNP-, TNF-α- und ROS-Spiegels signifikant erhöht und die mitochondriale Aktivität der stimulierten Kardiomyozytenzellen verringert. Die Ergebnisse wiesen darauf hin, dass die Wasserextrakte der Pilze P. cubensis und Pan cyanescens die Zellgröße und den BNP-Spiegel, zwei Indizes für Hypertrophie, signifikant umkehrten und die Lebensfähigkeit der Zellen erhöhten. Die beiden Wasserextrakte aus P. cubensis und der Heißwasserextrakt aus Pan cyanescens Pilzen reduzierten auch signifikant das ET-1-induzierte TNF-α, ein pro-inflammatorisches Zytokin, das am Fortschreiten der pathologischen Hypertrophie und Herzinsuffizienz beteiligt ist. Die vier Extrakte hemmten auch signifikant die ET-1-induzierten intrazellulären ROS-Werte, was auf eine potenzielle Sicherheit unter diesen Bedingungen hindeutet. Darüber hinaus zeigten die Extrakte in den in der Studie untersuchten Konzentrationen schützende Eigenschaften gegen TNF-α-induzierte Zellverletzungen und -tod.
Abschließend schlug die Studie vor, dass die Wasserextrakte der Pilze Panaeolus cyanescens und Psilocybe cubensis die ET-1-induzierten hypertrophen Veränderungen nicht verstärken, sondern dass die beiden Pilze kardioprotektive Eigenschaften haben und auch gegen TNF-α-induzierte Zellverletzungen und -tod in den untersuchten Konzentrationen helfen. Die Studie zeigte zum ersten Mal die Sicherheit und die potenziell positiven Eigenschaften der Verwendung von Panaeolus cyanescens und Psilocybe cubensis Pilzen bei Herzinsuffizienz, bei der ET-1 der Auslöser für pathologische hypertrophe Veränderungen ist. Bei höheren Konzentrationen ist jedoch Vorsicht geboten. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die zugrunde liegenden Wirkmechanismen zu ermitteln.