Sydämen vajaatoiminta on kansanterveydellinen ongelma, joka vaikuttaa merkittävästi monien sairastuneiden henkilöiden päivittäiseen hoitoon ja elämänlaatuun2. Vakava masennus kroonisessa sydämen vajaatoiminnassa ja sen kasvava merkitys sydämen vajaatoimintakuolleisuudessa on lisäongelma3. Vaikka taikasieniä on käytetty muinoin ja viime aikoina mielenparannukseen ja niiden tiedetään parantavan elämänlaatua, niiden turvallisuutta sydän- ja verisuonisairauksissa, kuten sydämen vajaatoiminnassa, ei tunneta. Tutkimuksessamme tutkittiin ensimmäistä kertaa Panaeolus cyanescens- ja Psilocybe cubensis -taikasienien kuumavesi- ja kylmävesiuutteiden vaikutuksia ET-1:een, joka on merkittävä fysiologinen hypertrofisten muutosten aiheuttaja in vitro rotan H9C2-kardiomyosyyteissä, joissa arvioimme uutteiden turvallisuutta tai kykyä pahentaa näitä vaikutuksia. Tutkimuksessa käytetty H9C2-kardiomyoblastisolujen in vitro -protokollamalli valittiin sen perusteella, että ne kykenevät vakiintuneesti ja todistetusti osoittamaan fysiologisia vasteita, jotka ovat hyödyllisiä sydän- ja verisuonilääketieteen lääkekehityksessä17. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että hoito ET-1:llä lisäsi merkittävästi stimuloitujen solujen solumittoja, BNP-tasoja ja vähensi mitokondrioiden aktiivisuutta merkittävästi solujen elinkelpoisuuden osoittamana verrattuna soluihin, joita ei ollut indusoitu NO-ET1:llä. Nämä vaikutukset olivat sopusoinnussa aiempien tutkimusten kanssa, jotka osoittivat ET-1:n aiheuttaman soluhypertrofian onnistuneen tutkimuksessamme18.
P. cubensis ja Pan cyanescens -sienten vesiuutteet vähensivät merkittävästi ET-1:n indusoimien solujen ET-1-indusoimia solukokomittauksia käsitellyissä soluissa samalla tavoin kuin positiivinen kontrolli, ambrisentaani, joka salpaa valikoivasti ETA-reseptoria ja estää ET-1:n pro-hypertrofisia ominaisuuksia. Neljä vesiuutetta pienensivät myös merkittävästi ET-1:n aiheuttamia BNP:n pitoisuuksia, joka on yksi tunnetuista sydämen vajaatoiminnan merkkipeptideistä. Näin ollen nämä neljä uutetta kumosivat ET-1:n aiheuttaman hypertrofian kaksi pääindeksiä (solujen koko ja BNP-tasot) merkittävästi käytetyillä pitoisuuksilla. Lisäksi kahden taikasienen neljä vesiuutetta paransivat myös solujen mitokondrioiden aktiivisuutta, mikä näkyi lisääntyneenä solujen prosentuaalisena elinkelpoisuutena ET-1:n indusoimissa soluissa annosriippuvaisesti samoin kuin positiivinen kontrolli, ambrisentaani, mikä osoittaa turvallisuutta tutkimuksessa tutkituilla pitoisuuksilla. Lisäksi kaksi P. cubensis -sienestä saatua uutetta ja Pan cyanescens -sienestä saatu kuuma vesiuute pienensivät TNF-α-pitoisuutta käsitellyissä soluissa ET-1-indusoituihin kontrollisoluihin verrattuna, kun taas Pan cyanescens -sienestä saatu kylmä vesi lisäsi sitä hieman, mutta ei merkitsevästi. TNF-α on keskeinen pro-inflammatorinen sytokiini, jonka tiedetään edistävän sydämen toimintahäiriöitä ja vaikuttavan osaltaan sydämen vajaatoimintaan19. Vähentämällä TNF-α:ta nämä kolme uutetta osoittivat potentiaalista turvallisuutta sydämen vajaatoimintaolosuhteissa.
Monissa tutkimuksissa on todettu, että ROS:lla on hyvin tärkeä rooli sydän- ja verisuonitautien, kuten sydämen vajaatoiminnan, etenemisessä aiheuttamalla oksidatiivista stressiä, joka puolestaan johtaa solu- ja kudosvaurioihin20. Superoksidi- ja hydroksyyliradikaalit kuuluvat merkittävimpiin ROS-radikaaleihin, jotka aiheuttavat myrkyllisiä vaurioita ihmiskehossa21. Tutkimuksessamme mitattiin ROS-tasoja, erityisesti superoksidi- ja hydroksyyliradikaaleja, 1 tunnin hoidon aikana 2 tunnin ET-1-stimulaation jälkeen, ja tulokset osoittivat, että neljä vesisieni-uutetta käänsi ET-1:n aiheuttamat ROS-tasot merkittävästi samoiksi kuin positiivinen kontrolli verrattuna ET-1:n indusoimiin kontrollisoluihin. Vähentämällä ROS-tasoja uutteet osoittivat turvallisuutta ja suojaavaa vaikutusta ET-1:n indusoimaa oksidatiivista stressiä vastaan, mikä on hyödyllistä sydämen vajaatoiminnassa.
Lisäksi uutteilla havaittu ROS:n väheneminen ei johtunut myrkyllisyydestä perustuen solujen kasvunopeuden positiiviseen lisääntymiseen (kuva 4), jossa solujen prosentuaalinen elinkelpoisuus jatkoi lisääntymistään 1 h käsittelyn jälkeen. Oli kuitenkin myös varsin mielenkiintoista havaita näiden kahden sienen vesiuutteiden väliset erot solujen kasvunopeusanalyysissä verrattuna NO-ET-1-soluihin. P. cubensis -uutteella käsitellyt solut jatkoivat 1 h:n kuluttua kasvuaan lähellä positiivista kontrollia, ambrisentaania ja NO-ET1-soluja, kun taas Pan cyanescensin vesiuute johti solujen kasvunopeuden vähenemiseen jopa hitaammin kuin ET-1:n indusoimilla kontrollisoluilla havaittiin. Tämä vaikutus osoitti, että vaikka Pan cyanescensin vesiuutteet vähensivät ROS-tasoja, ne sisältävät myös muita yhdisteitä, jotka alensivat solujen kasvunopeutta. Tiedetään kuitenkin, että Pan cyanescens -sienet ovat sikäli ainutlaatuisia, että niissä on psilosybiinin, psilosiinin, baeokystiinin ja muiden sellaisten yhdisteiden lisäksi, joiden yleisesti tiedetään esiintyvän taikasienissä, erittäin suuria määriä ureaa22. Urean tiedetään myös aiheuttavan solusyklin viivästymistä ja edistävän solujen hidasta kasvua kasvun log-vaiheessa23. Tämä saattaa olla syynä siihen, että Pan cyanescens -vesiuutteiden käsittelyssä havaittu solujen kasvunopeus väheni muihin näytteisiin verrattuna. Pan cyanescensin kahden vesiuutteen kasvunopeudessa havaittiin kuitenkin myös parannusta 12 tunnin jälkeen siten, että kylmällä vedellä oli korkein kasvunopeus 48 tunnin käsittelyyn mennessä. Pan cyanescens -sienen vesiuutteiden korkeampien pitoisuuksien kanssa on kuitenkin oltava varovainen, sillä ne saattavat aiheuttaa solusyklin viivästymistä ensimmäisen tunnin aikana nauttimisen jälkeen.
Tutkimalla tarkemmin uutteiden turvallisuutta soluvaurioihin tulokset osoittivat, että TNF-α:lla indusoidut kardiomyosyytit saivat aikaan merkittävän solukuoleman, joka näkyi indusoitujen solujen elinkelpoisuuden vähenemisenä alle 80 prosenttiin verrattuna normaaleihin indusoimattomiin soluihin. Kahden taikasienen neljä uutetta kumosivat TNF-α:n aiheuttaman soluvaurion ja -kuoleman, mikä näkyi lisääntyneenä solujen prosentuaalisena elinkelpoisuutena samoin kuin positiivisen kontrollin, kversetiinin, annoksesta riippuvaisesti. Tämä vaikutus osoitti sieni-uutteiden suojaavan vaikutuksen kardiomyosyyttien vaurioita vastaan, mikä on hyödyllistä patologisessa hypertrofiatilanteessa.
Lisäksi oli mielenkiintoista havaita, että vaikka Pan cyanescens -sienen kylmävesiuute ei estänyt TNF-α-pitoisuuden tuotantoa ET-1:n stimuloimissa soluissa 48 tunnin kuluttua, uute suojasi silti ET-1:n indusoimaa solukuolemaa vastaan lisäämällä solujen %:n solujen elinkelpoisuutta jopa korkeammaksi kuin positiivinen kontrolli ja ei-indusoidut solut tutkimuksessa käytetyillä konsentraatioilla, kuten on esitetty kuvassa 3. Tämä vaikutus yhdessä kylmävesiuutteen suojaavan vaikutuksen kanssa edellä esitettyyn TNF-α:n aiheuttamaan soluvaurioon osoittaa, että uutteessa voi olla yhdisteitä, jotka estävät indusoitujen kardiomyosyyttien apoptoosikaskadit todennäköisesti aktivoimalla tai edistämällä solukuoleman tukahduttajien ilmentymistä. Tutkimukset ovat osoittaneet, että TNF-α:n apoptoosivaikutukset sydämessä riippuvat sen reseptorityypistä, jolloin se vaikuttaa kardiotoksisesti reseptorinsa TNFR1 (tumorinekroositekijäreseptori1) kautta24,25. Sitouduttuaan TNFR1-reseptoriinsa TNF-α voi stimuloida apoptoosia kardiomyosyyteissä aktivoimalla sfingomyeliinisignaalin välitysreitin, joka johtaa solunsisäisen signaalimolekyylin, sfingosiinin, tuotantoon25.
Sfingosiini on tunnetusti tehokas apoptoosin indusoija kardiomyosyyteissä, ja se saa vaikutuksensa aikaan alentamalla solukuoleman repressorien, Bcl-2 (B-solulymfooma-2) -perheen proteiinien ilmentymistä samalla tavalla kuin muissa solutyypeissä25. Lisäksi sfingosiini on myös voimakas proteiinikinaasi C:n (PKC) estäjä, jonka on todettu suojaavan soluja apoptoottiselta solukuolemalta; näin ollen sfingosiini voi edistää apoptoosia PKC:n eston kautta muuttamalla Blc-2:n fosforylaatiotasoa25. Lisäksi monissa tutkimuksissa on havaittu, että beeta-adrenergisen reseptori1:n salpaaja (β1-salpaaja) lisää kardiomyosyyttien vastustuskykyä solukuolemaa vastaan laajentamalla Bcl-2:n kytkentävasteen eloonjäämisaluetta26. Beeta-adrenerginen reseptori1 on yksi β-adrenergisistä reseptoreista, jonka tiedetään välittävän solukuolemasignaalia syklisen 3′,5′-adenosiinimonofosfaatin (cAMP) välityksellä kardiomyosyyttien cAMP-riippuvaisten signaalireittien kautta, mikä voi johtaa sydämen supistumiskyvyn heikkenemiseen, joka liittyy sydämen vajaatoiminnan patofysiologiaan26. Ehdotamme, että Pan cyanescens- ja P. cubensis -sienien vesiuutteilla voi olla yhdisteitä, joilla on potentiaalinen kyky edistää tai aktivoida Blc-2-proteiinien yliekspressiota ja/tai fosforylaatiota ja siten estää indusoitua apoptoosia ja säilyttää käsiteltyjen solujen mitokondriokalvojen eheys. Ja tämä yhdiste/yhdisteet voivat olla voimakkaampia Pan cyanescens -sienen kylmävesiuutteessa.
Lisäksi kahden veden uutteen suppressiiviset vaikutukset P. cubensiksen ja Pan cyanescensin kuuman veden uutteen vaikutukset ET:n indusoimiin TNF-α-tasoihin käsitellyissä soluissa viittasivat myös siihen, että näillä uutteilla voi olla vaikutusta ydintekijä (NF)-κB-signaaliin, transkriptiotekijään, joka säätelee monien pro-inflammatoristen sytokiinien, kuten TNF-α:n, ja apoptoosiin liittyvien geenien ilmentymistä27. Tutkimuksissa on ehdotettu, että tulehdukseen liittyvä NF-κB-signalointi ja sen yhteys apoptoosiin ovat sydämen vajaatoiminnan patogeneesin taustalla oleva mekanismi28. Lisäksi oksidatiivinen stressi voi myös aktivoida NF-κB:tä ja käynnistää lukuisten pro-apoptoottisten geenien, kuten Baxin, Fasin ja Fas-ligandin, transkriptiota, mikä indusoi sydänlihassolujen apoptoosia ja edistää edelleen sydämen vajaatoimintaa29. Siksi suositellaan lisätutkimuksia vaikutusmekanismeista in vitro ja in vivo. Lisäksi aiemmissa tutkimuksissa on varmistettu, että sekä Pan cyanescens- että P. cubensis -sienissä on mykokemiallisia yhdisteitä, kuten alkaloideja, joilla on tunnettuja biologisia vaikutuksia, kuten myrkyllisyys vieraiden organismien soluja vastaan22,30. Saponiineja, jotka tunnetaan voimakkaina antioksidantteina, jotka neutraloivat vapaita radikaaleja, ja flavonoideja, joilla on antioksidanttisia, anti-inflammatorisia ja syöpää ehkäiseviä vaikutuksia22,30. Näissä kahdessa sienessä havaittiin myös tanniineja, joilla on antioksidanttisia ominaisuuksia, jotka liittyvät niiden puhdistusvaikutuksiin ja joita on raportoitu käytetyn sydänsairauksia vastaan22,30. Näiden yhdisteiden esiintyminen on voinut vaikuttaa Pan cyanescens- ja P. cubensis -sienien vesiuutteiden suojaaviin vaikutuksiin tutkimuksessa. Tutkimus osoitti myös, että yleisesti ottaen sydäntä suojaavat vaikutukset olivat voimakkaampia näiden kahden sienen kuumavesiuutteilla verrattuna kylmävesiuutteisiin, mikä viittaa suurempaan hyötyyn sienien käyttäjillä, jotka nauttivat sieniä teen kanssa.
Johtopäätöksenä voidaan todeta, että tutkimuksessa osoitettiin, että ET-1 lisäsi merkitsevästi solun koon mittauksia, BNP-, TNF-α- ja ROS-tasoja sekä vähensi stimuloitujen kardiomyosyyttisolujen mitokondrioiden toimintaa. Tulokset osoittivat, että P. cubensis ja Pan cyanescens -sienten vesiuutteet kumosivat merkittävästi solujen kokoa ja BNP-tasoja, jotka ovat kaksi hypertrofian indeksiä, ja lisäsivät solujen elinkykyä. P. cubensiksen kaksi vesiuutetta ja Pan cyanescens -sienien kuuma vesiuute vähensivät myös merkittävästi ET-1:n indusoimaa TNF-α:ta, joka on patologisen hypertrofian ja sydämen vajaatoiminnan etenemiseen osallistuva pro-inflammatorinen sytokiini. Nämä neljä uutetta estivät myös merkittävästi ET-1:n aiheuttamia solunsisäisiä ROS-tasoja, mikä viittaa mahdolliseen turvallisuuteen näissä olosuhteissa. Lisäksi uutteilla oli suojaavia ominaisuuksia TNF-α:n aiheuttamaa soluvauriota ja -kuolemaa vastaan tutkimuksessa tutkituilla pitoisuuksilla.
Tutkimuksessa ehdotettiin lopuksi, että Panaeolus cyanescens- ja Psilocybe cubensis -sienien vesiuutteet eivät lisänneet ET-1:n aiheuttamia hypertrofisia muutoksia, sen sijaan näillä kahdella sienellä oli potentiaalisia kardiosuojakykyominaisuuksia, ja ne myös lievittivät TNF-α:n aiheuttamaa soluvauriota ja -kuolemaa vastaan tutkituilla pitoisuuksilla. Tutkimus osoitti ensimmäistä kertaa Panaeolus cyanescens- ja Psilocybe cubensis -sienten käytön turvallisuuden ja mahdolliset hyödylliset ominaisuudet sydämen vajaatoimintaolosuhteissa, joissa ET-1 on patologisten hypertrofisten muutosten aiheuttaja. Varoitetaan kuitenkin korkeammista pitoisuuksista. Tarvitaan lisätutkimuksia taustalla olevien vaikutusmekanismien selvittämiseksi.