Hjärtsvikt är ett folkhälsoproblem som avsevärt påverkar den dagliga hanteringen och livskvaliteten hos många drabbade personer2. Större depression vid kronisk hjärtsvikt och dess ökande roll i dödligheten vid hjärtsvikt är ytterligare ett problem3. Även om magiska svampar har använts i forntid och på senare tid för sinnesläkning och är kända för att förbättra livskvaliteten, är deras säkerhet vid kardiovaskulära sjukdomar som hjärtsvikt inte känd. I vår studie undersöktes för första gången effekterna av varmvatten- och kallvattenextrakt av Panaeolus cyanescens och Psilocybe cubensis magiska svampar på ET-1, en viktig fysiologisk inducerare av hypertrofiska förändringar in vitro på H9C2-kardiomyocyter från råttor, där vi utvärderade extraktens säkerhet eller förmåga att förvärra dessa effekter. Den in vitro-protokollmodell för H9C2-kardiomyoblaster som användes i studien valdes på grund av deras etablerade och bevisade förmåga att uppvisa fysiologiska reaktioner som är användbara vid upptäckt av läkemedel för kardiovaskulär medicin17. Resultaten från studien visade att behandling med ET-1 signifikant ökade cellmätningsstorlekarna, BNP-nivåerna i de stimulerade cellerna och minskade mitokondrieaktiviteten signifikant, vilket indikeras av cellviabiliteten, jämfört med de icke-inducerade NO-ET1-cellerna. Dessa effekter stämde överens med tidigare studier som visar på framgångsrik cellulär ET-1-inducerad hypertrofi i vår studie18.
Vattenextrakten av P. cubensis och Pan cyanescens-svamparna minskade signifikant de ET-1-inducerade cellstorleksmätningarna av behandlade celler på samma sätt som den positiva kontrollen, ambrisentan, som selektivt blockerar ETA-receptorn och hämmar ET-1:s prohypertrofiska egenskaper. De fyra vattenextrakten minskade också signifikant de ET-1-inducerade koncentrationerna av BNP, en av de välkända hallmarkeringspeptiderna för hjärtsvikt. Som ett resultat av detta vände de fyra extrakten de två viktigaste indexen för hypertrofi (cellstorlek och BNP-nivåer) som inducerades av ET-1 avsevärt i de koncentrationer som användes. Dessutom förbättrade de fyra vattenextrakten av de två magiska svamparna också cellernas mitokondriella aktivitet, vilket visade sig genom att öka den procentuella cellviabiliteten hos ET-1-inducerade celler på ett dosberoende sätt på samma sätt som den positiva kontrollen, ambrisentan, vilket tyder på säkerhet vid de koncentrationer som undersöktes i studien. Vidare minskade de två extrakten av P. cubensis och varmvattenextraktet av Pan cyanescens-svampen TNF-α-koncentrationen i de behandlade cellerna jämfört med ET-1-inducerade kontrollceller, medan kallvattenextraktet av Pan cyanescens-svampen ökade den något ickesignifikant. TNF-α är en viktig proinflammatorisk cytokin som är känd för att främja dysfunktioner i hjärtat och bidra till hjärtsvikt19. Genom att minska TNF-α visade de tre extrakten potentiell säkerhet vid hjärtsvikt.
Många studier har fastställt att ROS spelar en mycket viktig roll i utvecklingen av kardiovaskulära sjukdomar som hjärtsvikt genom att inducera oxidativ stress som i sin tur leder till cell- och vävnadsskador20. Superoxid- och hydroxylradikaler är bland de mest framträdande ROS som orsakar toxiska skador i människokroppen21. I vår studie mätte vi ROS-nivåerna, särskilt superoxid- och hydroxylradikaler under en timmes behandling efter 2 timmars ET-1-stimulering, och resultaten visade att de fyra vattensvampextrakten vände de ET-1-inducerade ROS-nivåerna betydligt i likhet med den positiva kontrollen jämfört med ET-1-inducerade kontrollceller. Genom att minska ROS-nivåerna visade extrakten säkerhet och skyddande effekt mot ET-1-inducerad oxidativ stress som kommer att vara fördelaktig vid hjärtsvikt.
Den minskning av ROS som observerades med extrakten berodde dessutom inte på toxicitet baserat på den positiva ökningen av celltillväxten (fig. 4) där % av cellernas livsduglighet fortsatte att öka efter 1 h behandling. Det var dock också ganska intressant att uppfatta skillnaderna mellan vattenextrakten av de två svamparna på analysen av celltillväxthastigheten i jämförelse med NO-ET-1-cellerna. Cellerna som behandlades med P. cubensis-extrakt efter 1 timme fortsatte att växa med en hastighet som låg nära den positiva kontrollen, ambrisentan och NO-ET1-cellerna, medan vattenextraktet från Pan cyanescens ledde till en minskning av celltillväxten som till och med var långsammare än den som observerades med ET-1-inducerade kontrollceller. Denna effekt visade att även om vattenextrakt från Pan cyanescens minskade ROS-nivåerna innehåller det också andra föreningar som sänkte celltillväxten. Det är dock känt att Pan cyanescens-svampar är unika genom att de innehåller mycket höga halter av urea utöver psilocybin, psilocin, baeocystin och andra föreningar som allmänt är kända för att finnas i magiska svampar22. Urea är också känt för att inducera en fördröjning av cellcykeln och främja en långsam ökning av cellerna i logfasen i tillväxten23. Detta kan vara orsaken till den minskade celltillväxt som observerades vid behandling med vattenextrakt av Pan cyanescens jämfört med de andra proverna. Vi observerade dock också en förbättringsförändring från 12 timmar i tillväxthastigheten hos de två vattenextrakten av Pan cyanescens så att det kalla vattnet uppvisade den högsta tillväxthastigheten vid 48-timmarsbehandlingen. Försiktighet krävs dock med högre koncentrationer av vattenextrakt av Pan cyanescens svamp eftersom de kan ha potential att inducera cellcykelfördröjning under den första timmen efter konsumtion.
För att ytterligare undersöka extraktens säkerhet vid cellskador visade resultaten att kardiomyocyter inducerade med TNF-α stimulerade en signifikant celldöd som indikerades av en minskning av de inducerade cellernas livsduglighet till under 80 % jämfört med normala icke-inducerade celler. De fyra extrakten från de två magiska svamparna vände den TNF-α-inducerade cellskadan och celldöden, vilket indikeras av en ökning av den procentuella cellviabiliteten hos de behandlade cellerna, på samma sätt som den positiva kontrollen quercetin, på ett dosberoende sätt. Denna effekt visade på den skyddande effekten av svampextrakten mot kardiomyocytskador som kommer att vara fördelaktig i ett patologiskt hypertrofitillstånd.
Det var dessutom också intressant att observera att även om kallvattenextraktet av Pan cyanescens svamp inte hämmade produktionen av TNF-α-koncentrationen i ET-1-stimulerade celler efter 48 timmar, så skyddade extraktet ändå mot ET-1-inducerad celldöd genom att öka % celllivslighet hos cellerna till och med högre än den positiva kontrollen och de icke-inducerade cellerna vid de koncentrationer som användes i studien, vilket visas i fig. 3. Denna effekt i kombination med den skyddande effekten av kallvattenextraktet på TNF-α-inducerad cellskada ovan visar att extraktet kan ha föreningar som blockerar de inducerade kardiomyocyt-apoptoskaskaderna, troligen genom att aktivera eller främja uttryck av celldödsrepressorer. Studier har visat att TNF-α:s apoptosverkan i hjärtat beror på typen av receptor, varvid den kardiotoxiska effekten uppvisas genom receptorn TNFR1 (tumörnekrosfaktorreceptor1)24,25 . Efter bindning till TNFR1-receptorn kan TNF-α stimulera apoptos i kardiomyocyter genom att aktivera sfingomyelin-signaltransduktionsvägen som leder till produktion av den intracellulära signalmolekylen sfingosin25.
Sfingosin är en välkänd effektiv inducerare av apoptos i kardiomyocyter och inducerar sin effekt genom att nedreglera uttrycket av celldödsrepressorer, protein från Bcl-2-familjen (B Cell Lymphoma-2) på samma sätt som det gör i andra celltyper25. Dessutom är sfingosin också en potent hämmare av proteinkinas C (PKC), som har visat sig skydda celler från apoptotisk celldöd. Följaktligen kan sfingosin främja apoptos genom PKC-hämning genom att ändra nivån av Blc-2-fosforylering25. Dessutom har många studier också visat att beta-adrenerga receptor1-blockerare (β1-blockerare) ökar kardiomyocyternas motståndskraft mot celldöd genom att utöka överlevnadsområdet för Bcl-2:s omkopplingssvar26. Beta-adrenerga receptor1 är en av de β-adrenerga receptorer som är kända för att överföra celldödssignalen via cykliskt 3′,5′-adenosinmonofosfat (cAMP)-beroende signalvägar i kardiomyocyter, vilket kan resultera i minskad hjärtkontraktilitet i samband med patofysiologin för hjärtsvikt26. Vi föreslår att vattenextrakten från Pan cyanescens och P. cubensis svampar kan innehålla föreningar med potentiell förmåga att främja eller aktivera överuttryck och/eller fosforylering av Blc-2-proteiner och därigenom hämma den inducerade apoptosen och bevara de behandlade cellernas mitokondriella membranintegritet. Och dessa föreningar kan vara mer uttalade i kallvattenextraktet av Pan cyanescens-svamp.
För övrigt är de undertryckande effekterna av tvåvattenextraktet av P. cubensis och varmvattenextraktet av Pan cyanescens på ET-inducerade TNF-α-nivåer i behandlade celler tyder också på att dessa extrakt också kan ha aktivitet på signalering av kärnfaktorn (NF)-κB, en transkriptionsfaktor som reglerar uttrycket av många proinflammatoriska cytokiner, inklusive TNF-α, och de gener som är associerade med apoptos27. Studier har föreslagit att den inflammationsrelaterade NF-κB-signalering och dess korrelation med apoptos är den underliggande mekanismen i patogenesen för hjärtsvikt28. Dessutom kan oxidativ stress också aktivera NF-κB och initiera transkriptionen av många proapoptotiska gener, bland annat Bax, Fas och Fas-ligand, vilket leder till apoptos av myokardieceller och ytterligare främjar hjärtsvikt29. En ytterligare undersökning av verkningsmekanismerna in vitro och in vivo rekommenderas därför. I tidigare studier har det dessutom bekräftats att mykokemiska föreningar finns i både Pan cyanescens och P. cubensis svampar, t.ex. alkaloider, med kända biologiska aktiviteter, inklusive toxicitet mot celler från främmande organismer22,30. Saponiner som är kända som potenta antioxidanter som neutraliserar fria radikaler och flavonoider med antioxidativa, antiinflammatoriska och antikarcinogena aktiviteter22,30. Slutligen upptäcktes även tanniner med antioxidativa egenskaper i samband med deras avskiljande verkan som rapporterats ha använts mot hjärtsjukdomar i de två svamparna22,30. Förekomsten av dessa föreningar kan också ha spelat en roll för de skyddande aktiviteter som uppvisades av vattenextrakten av Pan cyanescens och P. cubensis svampar i studien. Studien visade också att de kardioprotektiva effekterna i allmänhet var mer uttalade med varmvattenextrakten av de två svamparna jämfört med kallvattenextrakten, vilket tyder på större nytta hos användare av svamparna som konsumerar svamparna tillsammans med te.
Slutsatsen i studien visade att ET-1 signifikant ökade cellstorleksmätningar, BNP-, TNF-α- och ROS-nivåerna och minskade den mitokondriella aktiviteten hos de stimulerade kardiomyocytcellerna. Resultaten visade att vattenextrakten av P. cubensis och Pan cyanescens svampar signifikant vände cellstorleken och BNP-nivåerna som är två index för hypertrofi och ökade cellernas livskraft. De två vattenextrakten av P. cubensis och varmvattenextraktet av Pan cyanescens-svamparna minskade också signifikant den ET-1-inducerade TNF-α, en proinflammatorisk cytokin som är involverad i utvecklingen av patologisk hypertrofi och hjärtsvikt. De fyra extrakten hämmade också de ET-1-inducerade intracellulära ROS-nivåerna avsevärt, vilket tyder på potentiell säkerhet under dessa förhållanden. Dessutom uppvisade extrakten skyddande egenskaper mot TNF-α-inducerad cellskada och celldöd i de koncentrationer som undersöktes i studien.
Slutligt föreslog studien att vattenextrakten av Panaeolus cyanescens och Psilocybe cubensis-svamparna inte ökade de ET-1-inducerade hypertrofiska förändringarna, i stället hade de två svamparna kardioprotektiva potentiella egenskaper och lindrade även mot TNF-α-inducerad cellskada och celldöd i de undersökta koncentrationerna. Studien visade för första gången att Panaeolus cyanescens och Psilocybe cubensis-svamparna är säkra och har potentiellt positiva egenskaper när de används vid hjärtsvikt där ET-1 är orsaken till patologiska hypertrofiska förändringar. Man bör dock vara försiktig med högre koncentrationer. Ytterligare undersökningar krävs för att fastställa de underliggande verkningsmekanismerna.