Niewydolność serca jest problemem zdrowia publicznego, który znacząco wpływa na codzienne funkcjonowanie i jakość życia wielu dotkniętych nią osób2. Dodatkowym problemem jest duża depresja w przewlekłej niewydolności serca i jej rosnąca rola w śmiertelności z powodu niewydolności serca3. Chociaż magiczne grzyby były używane w czasach starożytnych i najnowszych do leczenia umysłu i są znane z poprawy jakości życia, ich bezpieczeństwo w chorobach układu sercowo-naczyniowego, takich jak niewydolność serca, nie jest znane. W naszym badaniu po raz pierwszy zbadaliśmy wpływ gorącowodnych i zimnowodnych ekstraktów z grzybów Panaeolus cyanescens i Psilocybe cubensis na ET-1, główny fizjologiczny czynnik indukujący zmiany hipertroficzne in vitro na szczurzych kardiomiocytach H9C2, gdzie ocenialiśmy bezpieczeństwo lub zdolność ekstraktów do nasilania tych efektów. Model protokołu komórek kardiomyoblastycznych H9C2 in vitro użyty w badaniu został wybrany w oparciu o ich ustaloną i udowodnioną zdolność do wykazywania fizjologicznych odpowiedzi przydatnych w odkrywaniu leków dla medycyny sercowo-naczyniowej17. Wyniki badania wykazały, że leczenie ET-1 znacząco zwiększyło wymiary komórek, poziom BNP w stymulowanych komórkach i znacząco zmniejszyło aktywność mitochondrialną, na co wskazuje żywotność komórek w porównaniu z komórkami nie indukowanymi NO-ET1. Efekty te były zgodne z poprzednimi badaniami wskazującymi na udany przerost komórek indukowany ET-1 w naszym badaniu18.
Wyciągi wodne z grzybów P. cubensis i Pan cyanescens znacznie zmniejszyły indukowane ET-1 pomiary wielkości komórek traktowanych tak samo jak kontrola pozytywna, ambrisentan, który selektywnie blokuje receptor ETA i hamuje prohipertroficzne właściwości ET-1. Cztery ekstrakty wodne również znacząco zmniejszyły indukowane ET-1 stężenie BNP, jednego z dobrze znanych peptydów oznaczających niewydolność serca. W rezultacie cztery ekstrakty odwróciły dwa główne wskaźniki hipertrofii (rozmiar komórek i poziom BNP) indukowane przez ET-1 w sposób znaczący w stosowanych stężeniach. Co więcej, cztery wodne ekstrakty z dwóch magicznych grzybów poprawiły również aktywność mitochondrialną komórek, o czym świadczył wzrost % żywotności komórek indukowanych ET-1 w sposób zależny od dawki, tak samo jak kontrola pozytywna, ambrisentan, wskazując na bezpieczeństwo w stężeniach badanych w tym badaniu. Ponadto dwa ekstrakty z P. cubensis i ekstrakt z gorącej wody grzybów Pan cyanescens zmniejszyły stężenie TNF-α w traktowanych komórkach w porównaniu z komórkami kontrolnymi indukowanymi ET-1, podczas gdy zimna woda grzybów Pan cyanescens nieznacznie, nieistotnie je zwiększyła. TNF-α jest kluczową cytokiną prozapalną, o której wiadomo, że promuje dysfunkcje serca i przyczynia się do niewydolności serca19. Poprzez zmniejszenie TNF-α, trzy ekstrakty wykazały potencjalne bezpieczeństwo w warunkach niewydolności serca.
W wielu badaniach ustalono, że ROS odgrywają bardzo ważną rolę w postępie chorób sercowo-naczyniowych, takich jak niewydolność serca, poprzez wywoływanie stresu oksydacyjnego, który z kolei prowadzi do uszkodzenia komórek i tkanek20. Rodniki ponadtlenkowe i hydroksylowe są jednymi z najbardziej znanych ROS powodujących toksyczne uszkodzenia w organizmie człowieka21. W naszym badaniu mierzyliśmy poziomy ROS, zwłaszcza rodników ponadtlenkowych i hydroksylowych w ciągu 1 h leczenia po 2 h stymulacji ET-1, a wyniki pokazały, że cztery ekstrakty z grzybów wodnych odwróciły poziomy ROS wywołane ET-1, znacznie takie same jak kontrola pozytywna w porównaniu z komórkami kontrolnymi indukowanymi ET-1. Zmniejszając poziom ROS, ekstrakty wykazały bezpieczeństwo i efekt ochronny przed stresem oksydacyjnym wywołanym przez ET-1, który będzie korzystny w niewydolności serca.
Furthermore, spadek ROS obserwowany z ekstraktami nie wynikał z toksyczności w oparciu o pozytywny wzrost tempa wzrostu komórek (ryc. 4), gdzie % żywotności komórek nadal wzrastał po 1 h leczenia. Jednakże, dość interesujące było również dostrzeżenie różnic pomiędzy wodnymi ekstraktami obu grzybów w analizie szybkości wzrostu komórek w porównaniu do komórek NO-ET-1. Komórki traktowane ekstraktem z P. cubensis po 1 h nadal rosły w tempie zbliżonym do kontroli pozytywnej, ambrisentanu i komórek NO-ET1, podczas gdy wodny ekstrakt z Pan cyanescens prowadził do zmniejszenia tempa wzrostu komórek, nawet wolniejszego niż obserwowane w przypadku komórek kontrolnych indukowanych ET-1. Efekt ten wskazuje, że chociaż ekstrakty wodne z Pan cyanescens obniżają poziom ROS, to zawierają również inne związki, które obniżają tempo wzrostu komórek. Wiadomo jednak, że grzyby Pan cyanescens są wyjątkowe, ponieważ oprócz psylocybiny, psylocyny, baeocystyny i innych związków ogólnie znanych z obecności w magicznych grzybach, posiadają bardzo wysoki poziom mocznika22. Mocznik jest również znany z tego, że indukuje opóźnienie cyklu komórkowego i promuje powolne tempo wzrostu komórek w fazie log wzrostu23. Może to być powodem zmniejszenia tempa wzrostu komórek obserwowanego w przypadku traktowania ekstraktami wodnymi Pan cyanescens w porównaniu z innymi próbkami. Jednakże, zaobserwowaliśmy również poprawę zmiany od 12 h w tempie wzrostu dwóch ekstraktów wodnych z Pan cyanescens tak, że zimna woda wykazywała najwyższe tempo wzrostu do 48 godziny leczenia. Należy jednak zachować ostrożność przy wyższych stężeniach ekstraktów wodnych z grzybów Pan cyanescens, ponieważ mogą one potencjalnie wywoływać opóźnienie cyklu komórkowego w pierwszej godzinie po konsumpcji.
Aby dokładniej zbadać bezpieczeństwo ekstraktów na uszkodzenia komórek, wyniki wykazały, że kardiomiocyty indukowane TNF-α stymulowały znaczną śmierć komórek, na co wskazywało zmniejszenie żywotności indukowanych komórek poniżej 80% w porównaniu z normalnymi komórkami nieindukowanymi. Cztery ekstrakty z dwóch magicznych grzybów odwróciły uszkodzenie i śmierć komórek wywołane przez TNF-α, co zostało wykazane przez zwiększenie % żywotności komórek poddanych działaniu grzybów, tak samo jak w przypadku pozytywnej kontroli – kwercetyny, w sposób zależny od dawki. Efekt ten wykazał ochronne działanie ekstraktów z grzybów przeciwko uszkodzeniu kardiomiocytów, co będzie korzystne w warunkach patologicznego przerostu.
Co więcej, interesująca była również obserwacja, że chociaż zimnowodny ekstrakt z grzyba Pan cyanescens nie hamował produkcji stężenia TNF-α w komórkach stymulowanych ET-1 po 48 h, ekstrakt nadal chronił przed śmiercią komórek indukowaną ET-1, zwiększając % żywotności komórek nawet wyżej niż kontrola pozytywna i komórki nieindukowane w stężeniach użytych w badaniu, jak pokazano na Rys. 3. Efekt ten w połączeniu z ochronnym działaniem ekstraktu zimnowodnego na uszkodzenia komórek indukowane TNF-α wskazuje, że ekstrakt może zawierać związki, które blokują kaskady apoptozy indukowane przez kardiomiocyty, prawdopodobnie poprzez aktywację lub promowanie ekspresji represorów śmierci komórkowej. Badania wykazały, że działanie apoptotyczne TNF-α w sercu zależy od rodzaju jego receptora, przy czym wykazuje on działanie kardiotoksyczne poprzez swój receptor TNFR1 (tumor necrosis factor receptor1)24,25. Po związaniu się z receptorem TNFR1, TNF-α może stymulować apoptozę w kardiomiocytach poprzez aktywację szlaku transdukcji sygnału sfingomielinowego, co prowadzi do produkcji wewnątrzkomórkowej cząsteczki sygnalizacyjnej, sfingozyny25.
Co więcej, efekty tłumiące dwu-wodnego ekstraktu P. cubensis i ekstraktu gorącej wody z grzyba Pan cyanescens na poziom TNF-α indukowanego ET w traktowanych komórkach wskazywały również, że ekstrakty te mogą również wykazywać aktywność na sygnalizację czynnika jądrowego (NF)-κB, czynnika transkrypcyjnego, który reguluje ekspresję wielu cytokin prozapalnych, w tym TNF-α oraz genów związanych z apoptozą27. Badania sugerują, że związana z zapaleniem sygnalizacja NF-κB i jej korelacja z apoptozą jest mechanizmem leżącym u podstaw patogenezy niewydolności serca28. Co więcej, stres oksydacyjny może również aktywować NF-κB i inicjować transkrypcję licznych genów proapoptotycznych, w tym Bax, Fas i Fas ligand, indukując apoptozę komórek mięśnia sercowego i dalej promując stan niewydolności serca29. Zaleca się zatem dalsze badania nad mechanizmami działania in vitro i in vivo. Ponadto, we wcześniejszych badaniach potwierdzono obecność związków mykochemicznych zarówno w grzybach Pan cyanescens, jak i P. cubensis, takich jak alkaloidy, o znanej aktywności biologicznej, w tym toksyczności wobec komórek obcych organizmów22,30. Saponiny, które są znane jako silne przeciwutleniacze neutralizujące wolne rodniki oraz flawonoidy o działaniu przeciwutleniającym, przeciwzapalnym i antyrakowym22,30. Wreszcie, w obu grzybach wykryto również taniny o właściwościach przeciwutleniających związanych z ich aktywnością wymiatającą, które według doniesień były stosowane przeciwko chorobom serca22,30. Obecność tych związków mogła również odgrywać rolę w działaniach ochronnych wykazywanych przez ekstrakty wodne grzybów Pan cyanescens i P. cubensis w tym badaniu. Badanie wykazało również, że ogólnie efekty kardioprotekcyjne były wyraźniejsze w przypadku ekstraktów wodnych z gorącej wody obu grzybów w porównaniu z ekstraktami z zimnej wody, co sugeruje większe korzyści dla użytkowników grzybów, którzy spożywają je z herbatą.
W podsumowaniu, badanie wykazało, że ET-1 znacząco zwiększył pomiary wielkości komórek, BNP, TNF-α i poziom ROS oraz zmniejszył aktywność mitochondrialną stymulowanych komórek kardiomiocytów. Wyniki wskazały, że ekstrakty wodne z grzybów P. cubensis i Pan cyanescens znacząco odwróciły wielkość komórek i poziom BNP, które są dwoma wskaźnikami hipertrofii oraz zwiększyły żywotność komórek. Dwa ekstrakty wodne z P. cubensis i ekstrakt gorącej wody z grzybów Pan cyanescens również znacząco zmniejszyły indukowany ET-1 poziom TNF-α, prozapalnej cytokiny zaangażowanej w progresję patologicznego przerostu i niewydolności serca. Cztery ekstrakty hamowały również znacząco wewnątrzkomórkowe poziomy ROS indukowane ET-1, wskazując na potencjalne bezpieczeństwo w tych warunkach. Ponadto ekstrakty wykazywały właściwości ochronne przed uszkodzeniem i śmiercią komórek wywołanymi przez TNF-α w stężeniach badanych w tym badaniu.
Wreszcie, w badaniu zaproponowano, że wodne ekstrakty grzybów Panaeolus cyanescens i Psilocybe cubensis nie zwiększały zmian przerostowych wywołanych przez ET-1, zamiast tego te dwa grzyby miały potencjalne właściwości kardioprotekcyjne, a także łagodziły uszkodzenia i śmierć komórek wywołane przez TNF-α w badanych stężeniach. Badanie po raz pierwszy wskazało na bezpieczeństwo i potencjalnie korzystne właściwości grzybów Panaeolus cyanescens i Psilocybe cubensis w zastosowaniu w niewydolności serca, gdzie ET-1 jest przebiegiem patologicznych zmian przerostowych. Należy jednak zachować ostrożność przy wyższych stężeniach. Konieczne są dalsze badania w celu ustalenia podstawowych mechanizmów działania.
.