Věda a výzkum

Charakteristika hub

Houby rodu Psilocybe tvoří nejpočetnější skupinu psychoaktivních hub. Obecně se vyznačují hnědým kloboukem a hnědofialovým prachem spor, které produkují lupeny umístěné pod kloboukem. Intenzita odstínu hnědého klobouku, nahnědlých lupenů a obvykle šedohnědé třeně je proměnlivá podle vlhkosti půdy. Tyto saprofytické houby se vyskytují téměř po celém světě, především v mírném podnebném pásu Evropy a Ameriky. Ideální podmínky pro růst představuje především dostatečná vlhkost a teplota 18 – 30 °C (Stamets, 1996).

Některé druhy těchto hub rostou hojně i u nás v České republice, zejména na podzim, při teplotách nad 0 °C. Podle místa výskytu se houby, rostoucí na našem území, rozdělují na dřevní druhy a travní druhy. Dřevní lysohlávky se nejčastěji vyskytují v listnatých lesech, kde se rozkládá dřevní hmota. Mezi nejvýznamnější zástupce dřevních lysohlávek patří druhy P. cyanescens (lysohlávka modrající), P. medullosa (lysohlávka lesní) a zejména celý druh P. serbica (lysohlávka srbská), do kterého se řadí variety P. arcana (lysohlávka tajemná), P. bohemica (lysohlávka česká) aj. Travní lysohlávky rostou ve vyšších nadmořských výškách v  oblastech travin, močálů a pastvin. Mezi hlavního travního zástupce patří druh P. semilanceata (lysohlávka kopinatá), který je nejpopulárnější z celého svého rodu (Borovička, 2008, https://slideslive.com/38889591/halucinogenni-psychoaktivni-houby).

Tab. 1: Taxonomie lysohlávek

Obr. 1: Psilocybe cyanescens (autor fotografie Klára Gotvaldová)

Historie užívání psychoaktivních hub

První zmínky o halucinogenních houbách pochází z období 5000 př. n. l. V Alžírských jeskyních Tasilli byly nalezeny malby pocházející z tohoto období. Později, ve 14. století, používali houby Aztékové k různým náboženským rituálům. Nazývali houby „teonanacatl“, což v jejich jazyce znamená „boží tělo“, „boží maso“. Tyto ceremonie sloužily především k duševní očistě a komunikací s nadpřirozenými bytostmi (Richards, 2015).

Vědecký zájem o psychoaktivní houby začal v polovině 20. století, po objevení nejznámější psychedelické sloučeniny diethylamidu kyseliny lysergové (LSD). V těchto letech jezdil do Mexika pro magické houby Gordon Wasson a Roger Heim. Společně vytvořili seznam halucinogenních hub a identifikovali vzorek mexických hub jako Psilocybe mexicana (lysohlávka mexická). Tento exemplář předali Albertu Hofmannovi (otec LSD), který z hub izoloval psilocin a psilocybin a následně je roku 1962 syntetizoval (Letcher, 2008).

Podstatné zásluhy na psychedelickém výzkumu náleží Timothy Francis Learymu. Leary byl americký psycholog, který podával na Harvardské univerzitě lysohlávky studentům a pozoroval jejich chování po konzumaci. Za jeho studie byl z univerzity vyhozen a následné byl tehdejší vládou odsouzen. Výzkum se tak pozastavil na několik desítek let (Nicholas & Ogamé, 2006).

Obr. 2: Houbový šaman (Letcher, A. Magické houbičky, 1st ed.; Volvox globator: Praha, 2008)

Psychoaktivní alkaloidy hub

Houby rodu Psilocybe obsahují čtyři psychotropní alkaloidy: psilocin, psilocybin, baeocystin a norbaeocystin. Jedná se o bílé krystalické látky, které jsou nejlépe rozpustné v polárních rozpouštědlech (voda, methanol, ethanol). Alkaloidy jsou si svou strukturou velice podobné, jelikož obsahují indolové jádro, které je rozdílně substituované. Patří do skupiny tryptaminů, které jsou odvozené od esenciální aminokyseliny tryptofan (Jonathan, 1996).

Obsah psychoaktivních alkaloidů lze měřit technikami kapalinové a plynové chromatografie ve spojení s hmotnostní spektrometrií (LC-MS, GC-MS) a elektroforézou. Nejvhodnější detekci představuje metoda vysokoúčinné kapalinové chromatografie s hmotnostní spektrometrií (HPLC-MS) za použití reverzních fází, pomocí ní lze velice rychle a přesně kvantifikovat tyto polární, tryptaminové alkaloidy. Maximální naměřené hodnoty analyzovaných alkaloidů v sušině hub byly: psilocin 0,95 %, psilocybin 0,57 %, baeocystin 0,40 % a norbaeocystin 0,16 %. Standardně obsahují houby rodu Psilocybe více psilocybinu, než psilocinu, ale není to pravidlem (Gotvaldová, bakalářská práce, 2016).

Obr. 3: Psilocin (vlevo nahoře), psilocybin (vpravo nahoře), baeocystin (vlevo dole), norbaeocytin (vpravo dole)

Účinky a rizika užívání hub

Psychotropní účinek tryptaminových alkaloidů je dán jejich strukturní podobností se serotoninem (především psilocin), a proto tento účinek zprostředkovávají serotoninové receptory (5-HT_{1A, 2A, 2C}). Psychedelické halucinace jsou připsány receptorům 5-HT_2A.

Tyto receptory se vyskytují po celém neokortexu. Biologicky účinná látka se naváže na receptor neuronu místo očekávaného serotoninu, čímž se pozmění signál mezi neokortexem a thalamem a dojde tak ke změně vnímání ve smyslovém centru thalamu (Pokorny, Preller, Kraehenmann & Vollenweider, 2016).

Účinek po orálním požití nastupuje po 20-40 minutách. Nejsilnější průběh intoxikace se projevuje po 90–180 minutách. Celková doba účinku bývá 4–8 hodin. Psychotropní účinky houbových alkaloidů mají velice individuální průběh. Intoxikace houbami způsobují stejné příznaky, jako intoxikace jinými halucinogeny (např. LSD, meskalin). Fyziologicky způsobují mydriázu, zvýšení tepové frekvence a krevního tlaku (Wurst, Kysilka & Flieger, 2002; Tylš, Páleníček & Horáček, 2014).

Houby jsou lidmi zneužívané, jelikož navozují psychedelické stavy. Psychedelické stavy se obvykle dostavují až po požití vyšších dávek houbových alkaloidů, přibližně nad 15 mg/osobu. Tyto stavy se projevují intenzivnějšími vjemy, pocity, emocemi a prožitky. Mohou přijít příjemné pocity blaženosti, euforie a halucinací. Nejčastěji jsou zesílené vizuální a estetické vjemy, kdy se barvy zobrazují pestřeji a tvary ostřeji a jasněji. Po požití menších účinných látek hub, zhruba do 15 mg/osobu, se dostavují zejména somatické příznaky. Ty se projevují např. zarudnutím obličeje, bolestí hlavy, pocením, třesem, nevolností až zvracením. Houbový prožitek může probíhat i nekontrolovanými příznaky jako je hyperaktivita, roztržitost a špatná artikulace. Ve špatném psychickém stavu člověka může docházet dokonce až depresivním stavům, navození strachu a paranoie. Důležitými faktory, které ovlivňují průběh houbového zážitku, jsou setting (situační okolnosti, vliv prostředí) a set (psychický stav jedince, nálada, očekávání). Častějším užíváním hub se vytváří tolerance k jejich psychotropním látkám (Griffiths, Johnson & Richards., 2008; Pokorny, Preller, Kraehenmann & Vollenweider, 2016).

Výhoda všech halucinogenních látek je, že nevytvářejí psychickou ani fyzickou závislost. Toxicita hub je velmi nízká, jelikož LD₅₀ pro myš (potkana) je 250 mg.kg^-1. Pro člověka není LD₅₀ testována, ale uvádí se, že pro smrtelnou otravu by člověk musel sníst takové množství čerstvých hub, kolik sám váží. Největší smrtelné riziko představuje zaměnitelnost s podobnou houbou Galerina marginata (Čepičatka jehličnanová), která roste ve stejných podmínkách i oblastech jako lysohlávky (Letcher, 2008).

Biosyntéza, biotransformace a biodegradace

Psilocybin je psychoaktivní látka, která se přirozeně vyskytuje v mnoha druzích hub. Nejznámějším je rod Psilocybe, pak jsou významné např. rody Panaeolus, Inocybe, Conocyne, Gymnopilus, Pluteus. Biosyntéza psilocybinu probíhá z esenciální aminokyseliny tryptofanu, který je obsažen v cytosolu buněk hub. L-tryptofan je dekarboxylován na tryptamin, který je prvně methylován na N-methyltryptamin (NMT) a později na N,N-dimethyltryptamin (DMT). DMT je hydroxylován na psilocin a následně fosforylován na psilocybin (Agurell & Nilsson, 1968).

Psilocybin je ve střevní sliznici enzymem alkalickou fosfatasou defosforylován na jeho farmakologicky aktivní metabolit psilocin. Psilocin je v těle glukuronován enzymem glukuronosyltransferasou na psilocin-O-glukuronid a v této formě se vylučuje z těla močí, stolicí a žlučí (nejvíce v prvních osmi hodinách po požití, Gartz, Allen & Merlin, 1994).

Obr. 1: Schéma biosyntézy psilocybinu

Potenciální léčebné využití psilocybinu

Psilocybin je potenciálním lékem k terapii psychických onemocnění jako jsou depresivní poruchy, úzkosti, závislosti a obsedantně kompulzivní poruchy (OCD). Psilocybin byl prvně testován animálně na myších a potkanech pomocí elektroencefalografie (EEG) a magnetoencefalografie (MEG). Prostřednictvím EEG a MEG byly měřeny mozkové impulsy, u kterých se zjistilo, že se shodují s impulsy, které vyvolávají psychické poruchy. Byla měřena především konektivita a funkce neuronů v neuronové síti mozku. Z těchto výsledků byla vytvořena databáze modulací psychóz (Tylš, Páleníček & Horáček, 2014).

Nyní probíhá studie formou behaviorální testů na lidech v Národním ústavu duševního zdraví (NUDZ, http://www.nudz.cz/p_skupina/neurobiologie-psychedelik-drog-a-zavislosti/). Tento výzkum proběhl prozatím jen v říjnu 2015 jako dvojitě zaslepená studie, které se zúčastnilo 20 zdravotně prověřených lidských dobrovolníků (https://czeps.org/soucasny-vyzkum-v-nudz-cr/).

Obr. 2: Měření mozkových impulsů pomocí EEG (http://www.nudz.cz/en/medical-care/neurophysiology-and-eeg/photo-gallery/)

Obecné informace

Nová psychoaktivní látka (NPS) je definována jako „nová omamná nebo psychotropní droga, v čisté formě nebo v připravené formě, která není kontrolována protidrogovými úmluvami OSN, ale která může představovat hrozbu pro veřejné zdraví srovnatelnou s hrozbou, kterou představují látky. uvedené v těchto úmluvách“. [1]

[1] The EU Early Warning System on new psychoactive substances (NPS). Retrieved February 3, 2019, from https://www.emcdda.europa.eu/publications/topic-overviews/eu-early-warning-system_en

Jsme pracovní skupina aktivně podílející na monitorování, hodnocení a kontrole nových a potenciálně ohrožujících omamných a psychotropních drog (přírodních i syntetických).

Analýza

Imunochemická analýza nových syntetických drog

Na drogové scéně se v posledních letech kromě drog tradičních (kokain, opiáty, amfetaminy, kanabinoidy) objevují i látky zcela nové. Důvodem je snaha výrobců a distributorů obejít stávající legislativní normy. Hlavní nebezpečí spojené s užíváním těchto nových syntetických drog tkví v nedostatku informací o jejich farmakokinetickém a toxikologickém chování, neboť tyto látky neprošly žádnými klinickými testy.

Tradiční drogy lze detekovat pomocí komerčních imunochemických testů založených na selektivní reakci protilátky a antigenu, kterým je v tomto případě hledaná omamná či psychotropní látka. K detekci NPS však tyto testy využít nelze. Na pracovišti pracujeme na možnosti odhalit intoxikaci osob novými syntetickými drogami pomocí metod založených na sestavení jednoduchých, uživatelsky příjemných imunochemických testů. Testy na principu LFIA (Lateral Flow Immunochromatography Assay) by přitom umožnily daleko rychlejší a levnější orientační detekci látek v biologickém materiálu ve zdravotnictví nebo při dopravních kontrolách řidičů.

Enantioselektivní separace

Jednotlivé enantiomery danné látky mohou v chirálním prostředí živého organismu působit zcela odlišným způsobem. Je-li jeden z enantiomerů účinným terapeutikem, může mít ten druhý nebezpečné vedlejší účinky.

Chirální separace patří v současné době k základním metodám získávání enantiomerně čistých farmaceutických substancí. Právě ve farmaceutickém průmyslu je kladem velký důraz nejen na chemickou čistotu připravovaných látek ale i na jejich enantiomerní čistotu. 

V současné době se zabýváme enantiomerní separací NPS a optimalizací podmínek separace na různých komerčně dostupných či nově syntetizovaných chirálních stacionárních fázích.

Obr. 7 Soubor analytů používaných k testování podmínek separace.

Obr. 8 Chirální separace methoxykathinonu za použití tří různých chirálních stacionárních fází.

Obecné informace

Neurotransmitery jsou endogenní chemické mediátory sloužící k přenosu signálu mezi neurony přes synaptické štěrbiny. Velká část těchto přenašečů je zodpovědná za normální fungování jedince a jakékoliv narušení jejich přirozené činnosti může být příčinou vzniku různých neurodegenerativních onemocnění. Při základním výzkumu těchto onemocnění i při vývoji příslušných nových léčiv je velmi důležité sledování koncentrace těchto neurotransmiterů v mozku. Jednoduché, přesné, citlivé a reprodukovatelné metody výrazně pomáhají při základním výzkumu těchto onemocnění. Při testování příslušných medikamentů, ať na laboratorních zvířatech či na pacientech, je třeba sledovat jejich účinnost či vedlejší účinky, což se obvykle projevuje změnou koncentrace neurotransmiterů. Toto implikuje potřebu existence takové analytické metody, která bude poskytovat správné přesné výsledky s vysokou citlivostí, bude rychlá i robustní zároveň. Metodou splňující výše jmenované je spojení kapalinové chromatografie a hmotnostní spektrometrie s vysokým rozlišením.

Analýza neurontransmiterů

Analýza neurotransmiterů v reálných matricích je komplikována malým množstvím vzorku (okolo 20 mikrolitrů), nízkou koncentrací stanovovaných látek a jejich nestabilitou a dále samotnou přítomností matrice (mikrodialyzát mozku). Správné a rychlé zpracování vzorku je kritickým bodem pro následné stanovení. Úprava vzorku by proto měla být co nejjednodušší, opakovatelná a nesmí vést ani k částečné destrukci analytů či ve svém důsledku vést k nemožnosti stanovit některý z nich. Splnění všech těchto zdánlivě samozřejmých kritérií je u reálných vzorků velmi obtížné.

Analýza steroidních látek

Endogenní steroidní hormony plní v těle člověka řadu funkcí. Řídí pohlavní vývoj a reprodukci, podílí se na regulaci metabolismu sacharidů a minerálů. Významnou úlohu mají při odpovědi organismu na stres, ovlivňují chování a náladu. Změna koncentrací mimo fyziologické hodnoty je spojena s celou řadou zdravotních komplikací, souvisí ale také s psychickým stavem jedince. Steroidní hormony a jejich chemická analoga jsou používány také jako léčiva, ale zároveň i zneužívány, a to především pro své anabolické účinky.    

Stanovení hladin endogenních steroidů v těle má proto význam jak ve zdravotnictví pro odhalení nejrůznějších onemocnění, tak také při studiu vztahů mezi psychickým a fyzickým stavem člověka. Studovány jsou také změny koncentrací těchto hormonů a z toho plynoucí vliv na zdraví po požití nejrůznějších látek. Přítomnost syntetických steroidních látek může být sledována v různých doplňcích stravy určených pro sportovce nebo přímo v tělních tekutinách člověka.

Steroidní látky jsou stanovovány pomocí kapalinové chromatografie s hmotnostní detekcí, což umožňuje studium velkého počtu látek přítomných často ve velmi nízkých koncentracích, a to během jedné rychlé analýzy.

Navazující projekty

• V rámci probíhající spolupráce s Českým olympijským výborem se zaměřujeme na stanovení hladin endogenních hormonů u vrcholových sportovců a využití poznatků při jejich tréninku.
• Stanovení hladin hormonů v krevní plazmě při klinických studiích potencionálních léčiv psychických poruch