Psylocybina a psylocyna: różnicę robi grupa fosforanowa

Dwie nazwy różnią się trzema literami i bywają używane zamiennie, także w tekstach, które powinny je rozróżniać. Tymczasem w grzybie jest głównie jedna z tych substancji, we krwi wykrywa się praktycznie tylko drugą, a przemysł farmaceutyczny celowo produkuje tę pierwszą.

Cała różnica sprowadza się do jednej reszty fosforanowej doczepionej do pierścienia indolowego. Od tego drobiazgu zależy trwałość cząsteczki, to czy grzyb zsinieje po przełamaniu, co pokaże chromatograf i w jakiej postaci substancja trafia do fiolki w badaniu klinicznym.

Dwie cząsteczki, jeden atom fosforu różnicy

Psylocybina to 4-fosforanooksy-N,N-dimetylotryptamina o wzorze C₁₂H₁₇N₂O₄P i masie cząsteczkowej około 284 g/mol. Psylocyna to 4-hydroksy-N,N-dimetylotryptamina, C₁₂H₁₆N₂O, około 204 g/mol. Odjęcie od pierwszej grupy fosforanowej daje drugą — i na tym kończy się lista różnic strukturalnych.

Konsekwencje są jednak nieproporcjonalne do skali zmiany. Reszta fosforanowa niesie ładunek ujemny, a atom azotu w łańcuchu bocznym w warunkach fizjologicznych bywa protonowany, więc psylocybina występuje jako jon obojnaczy: cząsteczka z dwoma przeciwnymi ładunkami w jednej strukturze. Taka forma dobrze rozpuszcza się w wodzie, kiepsko przechodzi przez błony lipidowe i jest zaskakująco odporna chemicznie. Psylocyna, pozbawiona fosforanu, jest bardziej lipofilna, gorzej rozpuszczalna w wodzie i podatna na utlenianie.

Widać to nawet w tak prostej wielkości jak temperatura topnienia. Piśmiennictwo, sięgające charakterystyki wykonanej jeszcze przez zespół Alberta Hofmanna, podaje dla psylocybiny topnienie z rozkładem w okolicy 220–228 °C, a dla psylocyny 173–176 °C.

Obie substancje są tryptaminami, czyli pochodnymi tryptofanu, i obie przypominają serotoninę — 5-hydroksytryptaminę. Różnią się od niej położeniem grupy hydroksylowej, przy węglu numer 4 zamiast 5, oraz dwiema grupami metylowymi na atomie azotu. To podobieństwo do własnego neuroprzekaźnika organizmu jest punktem wyjścia całej farmakologii psychodelików.

Grzyb wytwarza psylocybinę, choć zaraz potem sam ją rozbiera

Kolejność reakcji w grzybie ustalił w 2017 roku zespół Janisa Frickego, Feliksa Bleia i Dirka Hoffmeistera z Jeny, który zrekonstruował cały szlak z czterech enzymów i odtworzył go poza organizmem. Punktem wyjścia jest L-tryptofan. Dekarboksylaza PsiD daje tryptaminę, monooksygenaza PsiH wprowadza grupę hydroksylową przy węglu C-4, kinaza PsiK przyłącza fosforan, a metylotransferaza PsiM dokłada dwie grupy metylowe. Produktem końcowym szlaku jest psylocybina.

Istotny jest tu porządek: fosforylacja wyprzedza metylowanie. Psylocyna nie jest więc półproduktem, z którego grzyb robi psylocybinę — jest tym, co zostaje, gdy fosforan zostanie później odcięty.

Wygląda to na marnotrawstwo. Organizm wydaje energię na przyłączenie grupy, którą sam po chwili usuwa. Wyniki zespołu Claudiusa Lenza z 2020 roku, dotyczące reakcji sinienia, sugerują wyjaśnienie: fosforan działa jak odwracalne zabezpieczenie. Dopóki tam jest, cząsteczka nie utlenia się. Fosfataza PsiP odcina go dopiero po uszkodzeniu tkanki, a wtedy lakaza PsiL utlenia uwolnioną psylocynę i powstają barwne oligomery. Rok później ta sama grupa doprecyzowała, że za sam błękit odpowiada chinoidowy dimer sprzęgany przez węgiel C-7.

Sinienie jest zatem zapisem rozpadu psylocyny, a nie dowodem obecności psylocybiny. Po co grzybowi w ogóle ta chemia, pozostaje osobnym pytaniem — hipotezy zebraliśmy w tekście o ewolucyjnej zagadce psylocybiny.

Dlaczego analiza zawsze mierzy obie naraz

W świeżym owocniku dominuje psylocybina, a psylocyna stanowi zwykle niewielki i zmienny dodatek. Proporcja przesuwa się z każdym uszkodzeniem materiału, z suszeniem i z upływem czasu — najpierw w stronę psylocyny, potem w stronę produktów jej utleniania, czyli w stronę zera.

Skalę tej zmienności widać już w starszych pracach analitycznych. Bigwood i Beug pokazali w 1982 roku, że kolejne rzuty owocników tej samej hodowli Psilocybe cubensis różnią się zawartością alkaloidów w sposób trudny do przewidzenia. Nowsze badanie Gotvaldovej i współpracowników z 2021 roku, poświęcone wprost trwałości psylocybiny i czterech pokrewnych związków w biomasie tego gatunku, potwierdza, że warunki przechowywania decydują o wyniku analizy równie mocno jak pochodzenie próbki.

Stąd konwencja laboratoryjna: oznacza się obie substancje osobno, a wynik podaje jako sumę przeliczoną na jedną z nich. Przelicznik nie jest umowny, tylko wynika ze stosunku mas cząsteczkowych i wynosi około 1,39. To jeden z powodów, dla których dwie prace o tym samym gatunku bywają nieporównywalne — więcej o tym w tekście o tym, jak mierzy się zawartość psylocybiny.

Kto je rozdzielił: Bazylea, 1958

Obie substancje wyizolował z Psilocybe mexicana zespół Alberta Hofmanna w laboratoriach Sandoz. Krótkie doniesienie o psylocybinie ukazało się w Experientii w 1958 roku, w tym samym roczniku pisma opublikowano wyjaśnienie budowy i syntezę, a pełny opis obu związków — psylocybiny i towarzyszącej jej psylocyny — wyszedł w 1959 roku w Helvetica Chimica Acta.

Kolejność odkrycia odpowiada proporcjom w surowcu: psylocybina była składnikiem głównym, psylocyna mniejszościowym. Wzajemna zależność obu struktur — że jedna jest fosforanowym estrem drugiej — była jasna już przy wyjaśnianiu budowy. Że to psylocyna odpowiada za działanie, wykazały dopiero prace z początku lat sześćdziesiątych.

W organizmie działa tylko jedna z nich

Psylocybina jest prolekiem — substancją, która sama praktycznie nie działa na receptory, a efekt wywołuje dopiero po przemianie w organizmie. Reakcję odszczepienia fosforanu opisali Horita i Weber już w 1961 roku, wskazując na fosfatazę alkaliczną; zachodzi ona szybko, głównie w błonie śluzowej jelita i w wątrobie.

Praktyczny dowód jest analityczny. Prace farmakokinetyczne — od pomiarów Haslera i współpracowników z 1997 roku po badanie Browna i współpracowników z 2017 roku — oznaczają w osoczu psylocynę, bo psylocybina po podaniu doustnym pojawia się tam co najwyżej śladowo. Dalej psylocyna jest sprzęgana z kwasem glukuronowym i utleniana przez monoaminooksydazę do kwasu 4-hydroksyindolo-3-octowego; przegląd Dinisa-Oliveiry z 2017 roku zestawia te ścieżki wraz z ich znaczeniem toksykologicznym.

Najmocniejszy argument dostarczyło obrazowanie. W pracy zespołu Madsena z 2019 roku stopień zajęcia receptorów serotoninowych 5-HT2A zmieniał się równolegle ze stężeniem psylocyny w osoczu i z intensywnością zgłaszanego doświadczenia — nie ze stężeniem psylocybiny. To opis mechanizmu badanego w warunkach kontrolowanych, a nie wskazówka dla kogokolwiek poza laboratorium.

Przemysł dokłada fosforan z powrotem

Skoro w organizmie działa psylocyna, wydawałoby się, że to ona powinna trafiać do fiolki. Jest odwrotnie. Substancją czynną w badaniach klinicznych, w tym w programie COMP360, jest syntetyczna, krystaliczna psylocybina.

Powód jest praktyczny i wynika wprost z chemii opisanej wyżej. Psylocybina to trwały, dobrze scharakteryzowany kryształ, który daje się magazynować, przewozić i odważać z powtarzalnością wymaganą przez rejestrację leku. Psylocyna utlenia się w kontakcie z powietrzem — czyli robi dokładnie to, co widać na przełamanym owocniku.

Widać to nawet w technologii syntezy. W 2020 roku zespół Roberta Kargbo i Alexandra Sherwooda opublikował pięcioetapową syntezę psylocybiny nadającą się do skali produkcyjnej, a w tym samym roku ta sama grupa opisała proces oparty na bezpośredniej fosforylacji psylocyny, prowadzony w skali kilogramowej pod reżimem cGMP. Przemysł wykonuje więc ten sam ruch co grzyb: dokłada fosforan, żeby cząsteczka przetrwała.

Kwas w kuchni nie robi tego, co enzym

W polskim internecie krąży twierdzenie, że kwaśny odczyn zamienia psylocybinę w psylocynę. Sprawdzaliśmy je osobno w tekście o chemii lemon teku i twierdzenie nie ma oparcia w danych: odszczepienie fosforanu w organizmie jest reakcją enzymatyczną, katalizowaną przez fosfatazy, a nie prostym efektem pH. Warto o tym pamiętać, bo to jeden z tych mitów, które brzmią jak chemia, a nią nie są.

Prawo nie widzi między nimi różnicy

Rozróżnienie chemiczne nie przekłada się na rozróżnienie prawne. Polskie przepisy wymieniają obie substancje osobno i traktują je tak samo: w załączniku nr 1 do rozporządzenia Ministra Zdrowia w sprawie wykazu substancji psychotropowych, środków odurzających oraz nowych substancji psychoaktywnych psylocyna figuruje pod pozycją 76, a psylocybina pod pozycją 86, obie w grupie I-P. Wykaz wydawany jest na podstawie art. 44f pkt 1 ustawy z 29 lipca 2005 roku o przeciwdziałaniu narkomanii, a odpowiedzialność za posiadanie reguluje jej art. 62.

Tak samo wygląda to na poziomie międzynarodowym: konwencja ONZ o substancjach psychotropowych z 1971 roku wymienia psylocybinę i psylocynę w wykazie I. Żaden z tych aktów nie wymienia natomiast gatunków grzybów — objęte kontrolą są substancje, a nie organizmy, które je wytwarzają.

Najczęstsze pytania

Czy psylocybina i psylocyna to to samo? Nie. To dwa różne związki chemiczne. Psylocybina jest estrem fosforanowym psylocyny, ma inny wzór sumaryczny, inną masę cząsteczkową, inną rozpuszczalność i inną trwałość.

Dlaczego w grzybie jest głównie psylocybina? Bo szlak biosyntezy kończy się właśnie na niej, a reszta fosforanowa chroni cząsteczkę przed utlenieniem. Psylocyna pojawia się w większych ilościach dopiero po uszkodzeniu tkanki, gdy grzybowa fosfataza odcina fosforan.

Dlaczego badania kliniczne używają psylocybiny, skoro działa psylocyna? Z powodów farmaceutycznych. Psylocybina jest trwałym kryształem o powtarzalnych parametrach, a psylocyna utlenia się na powietrzu, co utrudnia standaryzację substancji czynnej.

Czy psylocyna jest w Polsce traktowana inaczej niż psylocybina? Nie. Obie znajdują się w tej samej grupie I-P wykazu ministra zdrowia i podlegają tym samym przepisom ustawy o przeciwdziałaniu narkomanii.

Materiał kierowany jest do osób pełnoletnich. Ma charakter informacyjny i nie zastępuje porady lekarza.

Źródła

• Psilocybin, ein psychotroper Wirkstoff aus dem mexikanischen Rauschpilz Psilocybe mexicana Heim — Hofmann A., Heim R., Brack A., Kobel H., Experientia, 1958
• Konstitutionsaufklärung und Synthese von Psilocybin — Hofmann A., Frey A., Ott H., Petrzilka Th., Troxler F., Experientia, 1958
• Psilocybin und Psilocin, zwei psychotrope Wirkstoffe aus mexikanischen Rauschpilzen — Hofmann A. i in., Helvetica Chimica Acta, 1959
• Enzymatic Synthesis of Psilocybin — Fricke J., Blei F., Hoffmeister D., Angewandte Chemie International Edition, 2017
• Injury-Triggered Blueing Reactions of Psilocybe Magic Mushrooms — Lenz C., Wick J., Braga D. i in., Angewandte Chemie International Edition, 2020 (online 2019)
• Structure Elucidation and Spectroscopic Analysis of Chromophores Produced by Oxidative Psilocin Dimerization — Lenz C., Dörner S., Sherwood A., Hoffmeister D., Chemistry — A European Journal, 2021
• Identification of omega-N-Methyl-4-hydroxytryptamine (Norpsilocin) as a Psilocybe Natural Product — Lenz C., Wick J., Hoffmeister D., Journal of Natural Products, 2017
• Dephosphorylation of Psilocybin to Psilocin by Alkaline Phosphatase — Horita A., Weber L.J., Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine, 1961
• The enzymic dephosphorylation and oxidation of psilocybin and psilocin by mammalian tissue homogenates — Horita A., Weber L.J., Biochemical Pharmacology, 1961
• Determination of psilocin and 4-hydroxyindole-3-acetic acid in plasma by HPLC-ECD and pharmacokinetic profiles of oral and intravenous psilocybin in man — Hasler F., Bourquin D., Brenneisen R., Bär T., Vollenweider F.X., Pharmaceutica Acta Helvetiae, 1997
• Pharmacokinetics of Escalating Doses of Oral Psilocybin in Healthy Adults — Brown R.T. i in., Clinical Pharmacokinetics, 2017
• Metabolism of psilocybin and psilocin: clinical and forensic toxicological relevance — Dinis-Oliveira R.J., Drug Metabolism Reviews, 2017
• The pharmacology of psilocybin — Passie T., Seifert J., Schneider U., Emrich H.M., Addiction Biology, 2002
• Psychedelic effects of psilocybin correlate with serotonin 2A receptor occupancy and plasma psilocin levels — Madsen M.K. i in., Neuropsychopharmacology, 2019
• Psychedelics — Nichols D.E., Pharmacological Reviews, 2016
• Variation of psilocybin and psilocin levels with repeated flushes (harvests) of mature sporocarps of Psilocybe cubensis — Bigwood J., Beug M.W., Journal of Ethnopharmacology, 1982
• Stability of psilocybin and its four analogs in the biomass of the psychotropic mushroom Psilocybe cubensis — Gotvaldová K. i in., Drug Testing and Analysis, 2021
• An Improved, Practical, and Scalable Five-Step Synthesis of Psilocybin — Kargbo R.B., Sherwood A.M., Meisenheimer P., Tarpley G., Synthesis, 2020
• Direct Phosphorylation of Psilocin Enables Optimized cGMP Kilogram-Scale Manufacture of Psilocybin — Kargbo R.B. i in., ACS Omega, 2020
• Ustawa z dnia 29 lipca 2005 r. o przeciwdziałaniu narkomanii — Dz.U. 2005 nr 179 poz. 1485, ISAP
• Obwieszczenie Ministra Zdrowia z dnia 17 czerwca 2024 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia w sprawie wykazu substancji psychotropowych, środków odurzających oraz nowych substancji psychoaktywnych — Dz.U. 2024 poz. 1139, załącznik nr 1, grupa I-P, poz. 76 i 86
• Convention on Psychotropic Substances, 1971 — Schedule I — United Nations Office on Drugs and Crime