kursovik (Алкалоиды - производные индола), страница 2

Далее возможно несколько вариантов превращений: триптамин может алкилироваться по аминогруппе и гидроксилироваться в бензольное кольцо, в результате чего образуется группа простейших индольных алкалоидов – индолалкиламины (8):

Группировки R₁ и R₂ почти всегда представлены метильными или этильными радикалами, R₃, R₄ и R₅ – гидрокси- или метоксигруппами.

Триптамин может циклизоваться с образованием структуры физостигмина (8):

Образование иной циклической структуры из триптамина возможно после его предварительного ацилирования с помощью активированного ацетила – ацетил KoA.

После циклизации образуется гармалин – родоначальник обширной группы -карболиновых алкалоидов.

Далее он может окисляться в гарман (I) или восстанавливаться в тетрагидрогарман (II), а также образовывать более сложные структуры при соединении с другими соединениями, например бревиколлин (III), образующийся в осоке парвской – Carex brevicollis D.C., структура которого включает кроме гармана еще и пирролидиновое ядро (6),(9).

Наиболее интересен биосинтез терпеноидных алкалоидов. Он заключается в конденсации триптамина с циклическим иридоидным альдегидом – секологанином:

На первой стадии образуется шиффово основание, которое по механизму реакции Манниха – Шпенглера циклизуется с образованием стриктозидина (винкозида) - родоначальника всех монотерпеноидных индольных алкалоидов (10):

Особое место в биосинтезе индольных алкалоидов занимает биосинтез эрголиновых алкалоидов. В первую очередь он отличается от всех остальных путей тем, что в метаболизм включается непосредственно аминокислота триптофан, а не триптамин. Вначале, в результате взаимодействия триптофана и структурной единицы терпенов - диметилаллилпирофософата образуется 4-диметилаллилтриптофан, который в дальнейшем претерпевает последовательное замыкание двух связей и декарбоксилирование. После окисления боковой метильной группы образуется лизергиновая кислота, которая, соединяясь с рядом аминокислот, образует уникальную группу пептидных алкалоидов, встречающихся только в склероциях спорыньи – Claviceps purpurea (Fries) Tulasne (11):

Относительно роли индольных алкалоидов в растении есть предположение, что их образование оберегает растения от избыточного накопления гетероауксина – фитогормона, стимулятора роста растений, т.е. алкалоиды выполняют регуляторную функцию (3).

Регуляция биосинтеза и метаболизма алкалоидов происходит либо по аминокислотному пути, либо через белковый (энзиматический) путь.

О взаимосвязи между биосинтезом алкалоидов и пулом свободных аминокислот свидетельствуют данные об увеличении содержания алкалоидов в 2 раза при добавлении в среду ткани катарантуса розового – Catharanthus roseus (L.) G.Don больших количеств триптофана. В опытах с некоторыми штаммами введение экзогенного триптофана позволило достичь трехкратного увеличения содержания серпентина и аймалицина.

Увеличение пула свободных аминокислот наблюдается при ингибировании синтеза белка различными веществами.

Что касается активации биосинтеза, то получен целый ряд данных, свидетельствующих о том, что участие аминокислот в образовании алкалоидов не ограничивается только ролью предшественников, субстрата для биосинтеза. Напротив имеются указания на то, что аминокислоты являются индукторами ферментов биосинтеза алкалоидов и, следовательно, выполняют определенную регуляторную функцию в их биосинтезе. Однако при высоких концентрациях триптофана наблюдается снижение образования алкалоидов, без нарушения роста и развития растений, что исключает токсическое влияние триптофана на растение и позволяет сделать вывод о репрессии ферментов, ответственных за синтез этих алкалоидов.

Регуляция образования алкалоидов осуществляется также путем аллостерического ингибирования ключевых ферментов их биосинтеза конечными продуктами реакций. Так, в опытах с культурой ткани барвинка розового было показано снижение активности в среднем на 50% цитохром Р-450-зависимой монооксигеназы такими алкалоидами как катарантин, винбластин и виндолин, т.е. конечными продуктами биосинтеза. Дополнительное изучение кинетики выявило, что этот процесс является неконкурентным и линейным, т.е. аллостерическим (8).

1.5. Качественный анализ.

Все индольные алкалоиды дают осадочные реакции с общеалкалоидными реактивами, такими как реактив Майера, реактив Марме, 1% растворы фосфорномолибденовой, фосфорновольфрамовой, кремневольфрамовой кислот и др. (2).

Еще более быстрый и простой метод качественного анализа основан на способности ряда алкалоидов флуоресцировать в ультрафиолетовом свете. Это свойство больше характерно для производных гармана. Для того чтобы обнаружить алкалоиды, достаточно нанести на фильтровальную бумагу каплю водной вытяжки или сока растения. Пятно светится при ультрафиолетовом облучении. Этот способ можно использовать как экспресс-метод, так как в этом случае выявить алкалоиды можно в течение нескольких секунд, что важно при массовых анализах в период заготовительных работ, когда необходимо отличать производящее растение от примесей (9).

Для идентификации индольных алкалоидов часто используют 1% раствор пикриновой кислоты, дающей с алкалоидами стехиометрические кристаллические осадки, которые отфильтровывают, сушат и определяют температуру плавления (12).

В качестве достаточно высокоспецифичной реакции на различные группы индольных алкалоидов используют т.н. тест Эрлиха – реакцию виннокислой соли алкалоида с раствором п-диметиламинобензальдегидом в 65% серной кислоте. После воздействия света ртутной лампы или в присутствии следов хлорного железа развивается интенсивное окрашивание, варьирующее в зависимости от типа алкалоида от пурпурного до ярко-синего. Причиной окрашивания является образование хиноидного соединения типа розиндола, существующего в двух таутомерных формах:

Реакция протекает быстро для алкалоидов со свободным С₃-положением и не имеющих электронодонорных групп в ядре, медленнее – для С₃-замещенных алкалоидов, но не содержащих свободных аминов в этом заместителе и электронодонорных групп в ядре. Реакция не идет в случае с алкалоидами, имеющими аминосодержащий заместитель в 3 положении и электронодонорные группы в ядре. В качестве заменителя п-диметиламинобензальдегида можно использовать ванилин в концентрированной серной кислоте, при этом развивается красное окрашивание. По реакции Гопкинса-Коуля с глиоксиловой кислотой в концентрированной серной кислоте кислотой развивается сине-фиолетовое окрашивание (13).

Однако наиболее тонким и селективным методом анализа является бумажная или тонкослойная хроматография. Наиболее часто применяется система бутанол-уксусная кислота-вода в различных соотношениях. Хроматограммы проявляют реактивом Драгендорфа, дающего с алкалоидами оранжевые пятна, и сравнивают коэффициенты подвижности (R_f) опытных образцов и веществ-свидетелей (9).

1.6. Количественный анализ.

Самым старым способом определения количественного содержания не только индольных, но и алкалоидов вообще, был весовой анализ по Келлеру. Ал­калоиды из сырья экстрагируют эфиром в виде осно­вания, затем их извлекают из эфирного экстракта 1%-ным раствором соляной кислоты. После подщелачивания последней, основания алкалоидов вновь извлекают эфиром, эфир упаривают, и остаток взвешивают.

Наиболее простым методом является прямая или, чаще, обратная ацидиметрия. В качестве титранта используется 0,1н. раствор NaOH, которым оттитровывается избыток предварительно добавленной серной или соляной кислоты, в присутствии индикатора – метилового оранжевого или фенолфталеина (12).

Широко используется метод фотоколориметрии, основанный на цветных реакциях индольных алкалоидов. В качестве основного реактива используется, в основном, реактив ван-Урка, так как во всех остальных случаях интенсивность развивающейся окраски не пропорциональна содержанию алкалоидов в сырье (13).

Применяется потенциометрическое титрование в неводных растворителях, что является довольно точным методом и позволяет раздельно определять содержание алкалоидов в смеси (9).

1.7. Основные направления медицинского применения.

Из-за своей многочисленности и разнообразия строения индольные алкалоиды обладают большим набором фармакологических эффектов и широко используются в медицине.

Основной группой эффектов является седативный и снотворный эффекты, присущие алкалоидам ряда гармана, встречающихся в пассифлоре инкарнатной – Passiflora incarnata L., жидкий экстракт травы которой применяется как успокаивающее средство у больных с неврастеническими жалобами и вегетативными нарушениями на фоне различных заболеваний нервной системы (атеросклероз, гипертоническая болезнь, состояния после церебральных сосудистых кризов, посттравматическая энцефалопатия, постконтузионный синдром, постгриппозные энцефалиты и арахноидиты, постинфекционная астения и т.д.), когда наряду с органической симптоматикой отмечаются жалобы на повышенную раздражительность, нервозность, ослабление тормозных реакций, нарушения сна, сердцебиения, потливость (14).

Седативным эффектом обладают также и монотерпеноидные алкалоиды раувольфии змеиной – Rauwolfia serpentina Benth., некоторые из которых раньше широко применялись в психиатрической и неврологической клинике, преимущественно при нервно-психических расстройствах, имеющих основой повышенное артериальное давление, а также при упорной бессоннице и других заболеваниях. При лечении шизофрении иногда применяют резерпин в комбинации с другими нейролептиками. Резерпин также рекомендуется для лечения алкогольных психозов. В настоящее время резерпин используется в основном как антигипертензивное средство (15),(16).

Антигипертензивный эффект выражен и у дигидрированных алкалоидов спорыньи – Claviceps purpurea (Fries) Tulasne, в то время как собственно алкалоиды, обладают тонизирующим действием на матку и применяются для стимуляции родов и остановки маточных кровотечений (4),(16).

Примечательна биологическая активность алкалоидов катарантуса розового – Catharanthus roseus (L.) G.Don., которые представляют большой интерес для медицины в связи с противоопухолевым действием, отмеченной как у галеновых препаратов растения, так и у изолированных, выделенных из растения алкалоидов. Самыми активными из алкалоидов в этом отношении являются винкалейкобластин (препарат "Винбластин") и лейкокристин (препарат "Винкристин"). Они обладают противоопухолевой цитостатической активностью, блокируют митозы клеток на стадии метафазы, подавляют размножение опухолевых клеток и лимфоцитов, в меньшей мере влияют на эритропоэз (14).

В плодах физостигмы ядовитой – Physostigma venenosum Balf., содержится алкалоид физостигмин, являющийся обратимым ингибитором холинэстеразы и применяемый в глазной практике при глаукоме, а также в невропатологии при миастении, невритах, параличах, остаточных явлениях после полиомиелита, прогрессирующей мышечной дистрофии (16).

Адреноблокирующее действие йохимбина, алкалоида коры йохимбе – Corynanthe yohimbe L. позволило применять его при различных формах психогенной импотенции.

У ряда племен центральной Америки в связи с развитием шаманства активно использовались растения, содержащие алкалоиды различных химических групп, но обладающие сходным антагонистическим влиянием на серотонинергические структуры мозга, вызывая тем самым яркие зрительные и слуховые галлюцинации. Сильнейшим полусинтетическим галлюциногеном является диэтиламид лизергиновой кислоты (LSD) (16).