Тиогликозиды

Тио-, или меркаптогликозиды – это соединения L-тиосахаров, в НS-группе которых атом водорода замещен агликоном R.

Гликозиды этой группы устойчивы к кислотному гидролизу; однако щелочи расщепляют их на исходные компоненты – тиосахар и часто сложный агликон, который при гидролизе распадается на компоненты, в числе которых всегда имеется серосодержащее эфирное масло. S-гликозиды pасщепляются ферментами тиогидролазами.

Тиогликозиды характерны для видов семейства крестоцветных, и в больших или меньших количествах содержатся в овощах, относящихся к этому семейству: капуста хрен, редис, редька, брюква, репа, горчица и др. Наиболее остро-жгучим вкусом и сильным раздражающим действием обладает гликозид горчицы – синигрин.

Эти растения, благодаря содержащимся в них тиогликозидам, издавна используются в качестве сырья для получения препаратов и лекарств, которые в малых количествах возбуждают аппетит, а в больших оказывают местное раздражающее и отвлекающее, а также антимикробное действие.

Сердечные гликозиды

Определение. Кардиотоническими гликозидами называют вещества растительного, реже животного происхождения, агликоны которых являются стероидами – производными циклопентанпергидрофенантрена, имеющими у С₁₇ ненасыщенное пяти- или шестичленное лактонное кольцо, и ооказывающими специфическое действие на сердечную мышцу. Точнее, они вызывают задержку сердечного ритма в стадии систолы, а в больших дозах и остановку его, т.е. являются сердечными ядами. Это свойство сердечных гликозидов использовалось аборигенами тропических лесов, которые перед выходом на охоту смазывали наконечники стрел соком растений, содержащими эти вещества. Однако в малых дозах кардиотонические гликозиды улучшают деятельность сердца: они делают сокращения сердечной мышцы более редкими и более сильными.

Строение Установлено, что своеобразие действия различных природных сердечных гликозидов обусловлено рядом особенностей их строения: 1. природой лактонного кольца у С₁₇; 2. структурой стероидного «скелета» генина (агликона); 3. природой радикала у С₁₀ генина; 4. наличием других заместителей атома водорода у различных атомов углерода, находящихся в различных местах стероидного «скелета»; 5. природой и числом мономеров сахарного компонента, присоединяемого к оксигруппе у С₃ стероидного «скелета» агликона.

В С₁₇ имеется важная связь – ответвление на еще одно кольцо – лактонное: 5-членное бутенолидное или 6-членное кумалиновое. Поэтому, в зависимости от того, какого типа лактонное кольцо будет стоять у С₁₇, кардиотонические гликозиды подразделяют на две основные группы: – карденолиды (R₁ – 5-членный лактон с одной енольной связью), – буфадиенолиды (R₁– 6-членный лактон с двумя енольными связями).Следует подчеркнуть, что специфическое кардиотоническое действие веществ этой группы на сердце обусловлено именно наличием в их молекуле пяти- или шестичленного лактонного цикла. Изменения в структуре лактонного кольца (например, раскрытие его под действием щелочи) ведут к утрате этими веществами характерного сердечного действия. Карденолиды, в сравнении с буфалиенолидами, характеризуются в целом более сильным и резким влиянием на сердечную мышцу, тогда как буфадиенолиды – более слабым и мягким действием.

Третьим важным фактором, влияющим на характер и степень кардиотонической активности сердечных гликозидов, является радикал R₂ у С₁₀ циклопентанпергидрофенантрена: метильный, альдегидный или карбонильный (спиртовой). Подавляющее большинство природных агликонов в этом положении имеет метильную или альдегидную группу, на основании которых все кардиогликозиды подразделяют на две подгруппы: а) наперстянковые (с –СН₃);б) строфантовые (с –СHО или –СН₂ОН), но отметим также, что изменение альдегидной группы на карбонильную значительно ослабляет кардиотонический эффект на сердечную мышцу.

Менее значительный эффект на активность молекулы сердечных гликозидов оказывают другие заместители у атома углерода генина:

Как правило, при гликозилировании генина присоединение сахаристых остатков к агликону у С₃ всегда происходит через кислород гидроксила, т.е. это – О-гликозиды. Длина цепочки сахарных мономеров у разных гликозидов составляет от 1 до 5 и более остатков. При гидролизе отщепление звеньев от сахаристой цепочки происходит также постепенно. В лекарственном растительном сырье содержатся сразу первичные и вторичные гликозиды кардиотонических генинов.

Сахара в цепочке D-типа (это – глюкоза, ксилоза, рамноза), однако, кроме обычных сахаров, в молекулах сердечных гликозидов присутствуют и необычные, которые больше нигде не встречаются. Особенность их в том, что они обеднены кислородом (т.е. представляют собой дезоксисахара), что связано с заменой ОН-групп водородом или метильной (–СН₃) группой, благодаря которым в целой молекуле изменяется соотношение гидрофильных (–ОН) и гидрофобных липофильных (–СН₃) групп. При гликозилировании к генину у С₃ сначала присоединяются дезоксисахара, а конечным звеном в цепочке, как правило, является глюкоза.

Более неполярные (более липофильные) сердечные гликозиды, основным представителем которых является наперстянковый дигитоксин, благодаря метильным группам и небольшому числу гидроксильных групп, хорошо растворимы в липидах и легко всасываются из желудочно-кишечногот тракта – их рекомендуется принимать перорально. Наоборот, более полярные (более гидрофильные) сердечные гликозиды, основным представителем которых является К-строфантин, благодаря преобладанию полярных групп (альдегидной, гидроксильных) над неполярными (метильными), плохо проникают через клеточную мебрану и всасываются из желудочно-кишечного тракта – их рекомендуется вводить парентерально (в кровь вены).

Чистые агликоны плохо удерживаются сердечной мышцей, их эффект кратковременный, кроме того, они токсичны (за исключением буфадиенолидов). На скорость и силу кардиотонического эффекта влияют также количество сахаристых мономеров в цепочке: наиболее сильное, но кратковременное действие оказывают монозиды; с удлинением углеводной цепочки действие сердечных гликозидов становится более мягким и продолжительным.

Классификация: 1.карденолиды:

а) наперстянковые, б) строфантовые, в) строфантидоловые;

2. буфадиенолиды.

Физико-химические свойства В чистом виде выделенные из ЛРС сердечные гликозиды представляют собой бесцветные или бело-кремовые кристаллические вещества без запаха и горького вкуса. Для них характерна определенная точка плавления (около 200ºС) и оптическая активность (обусловленная присутствием в молекуле гликозильной части), многие сердечные гликозиды флуоресцируют в ультрафиолетовом свете.

Сердечные гликозиды плохо растворимы в органических растворителях (хлороформе, эфире), но хорошо растворимы в воде, а еще лучше – в водных растворах этанола и метанола. Чем длиннее сахарная цепочка кардиогликозидов, тем их растворимость в воде лучше. Агликоны же, наоборот, лучше растворимы в неполярных растворителях и нерастворимы в воде.

Молекулы сердечных гликозидов легко гидролизуются ферментами и в кислых значениях рН, в результате чего их гликозильная цепочка ступенчато или полностью отщепляется от генина. Как правило, при ферментном гидролизе углеводный фрагмент расщепляется постепенно и мягко, одно звено за другим, а при кислотном – более резко, часто с отрывом больших кусков или даже всей сахаристой цепочки от агликона. Многие сердечные гликозиды достаточно быстро окисляются кислородом воздуха. К разрушению сердечных гликозидов приводит и нахождение их при повышенных значениях температуры. В щелочной среде, вследствие наступающего раскрытия лактонного кольца, сердечные гликозиды теряют свою кардиотоничекую активность и превращаются в биологически малоактивные изо-соединения. Таким образом, если кислая среда ведет к отделению сахаристой части от агликона, то щелочная приводит к утере сердечными гликозидами своих специфических кардиотонических свойств. Лучше всего эти свойства у сердечных гликозидов сохраняются при нейтральных показаниях рН. Эти обстоятельства следует учитывать при заготовке и сушке ЛРС и при технологии выделения из него кардиогликозидов.

Выделение. На практике обычно используют упрощенный способ выделения этих веществ. Для этого навеску измельченного лекарственного растительного сырья (например, листьев ландыша) подвергают в течение суток экстракции 50% или 70% этанолом. Спирт одновременно препятствует ферментативному гидролизу сердечных гликозидов, отделению сахаристой части от агликона. В этих концентрациях спирта растворятся и гликозиды, и агликоны сердечных гликозидов. Полученный экстракт выпаривают под вакуумом при 50-60ºС (выпаривание при более высокой температуре ведет к инактивации сердечных гликозидов – потере ими качественных свойств). Густой экстракт разбавляют водой и многократно обрабатывают хлороформом или другим органическим растворителем. Очистку можно проводить методом фильтрации через колонку с окисью алюминия, которая при этом поглощает хлорофилл, флавоноиды, смолистые и другие липофильные балластные вещества, делая раствор более прозрачным. Затем проводят разделение суммы сердечных гликозидов на хроматографических колонках с Al₂O₃, селикагелем или другим сорбентом. Образующиеся на сорбенте нужные зоны затем берут и элюируют определенным растворителем.

Качественные реакции

А. Реакции на 5-членное лактонное кольцо:

Реакция Балье. Желтая пикриновая кислота в щелочной среде (пикрат натрия) при взаимодействии с сердечными гликозидами развивает оранжево-красное окрашивание. Эта реакция положена также в основу фотоколориметрического количественного определения этих веществ.

Реакция Легаля. Сердечные гликозиды при взаимодействии с нитропруссидом натрия окрашиваются в оранжево-красный цвет.

Реакция Кедде. Сердечные гликозиды с 3,5-динитробензойной кислотой в щелочной среде окрашиваются в красно-фиолетовый цвет.

Б. Реакции на стероидный «скелет» молекулы:

Реакция Либермана-Бурхардта. Упаренный сухой остаток извлечения из ЛРС растворяют в ледяной уксусной кислоте и добавляют смесь уксусного ангидрида и концентрированной серной кислоты (50:1). Через некоторое время (!) на краю пробирки появляется окраска: изменяющаяся от розовой к зеленой и синей.

Реакция Розенгейма. Сухой остаток извлечения растворяют в хлороформе и смешивают с 90% водным раствором трихлоруксусной кислоты. Появляется окраска, изменяющаяся от розовой до лиловой и синей.

В. Реакции на деоксисахара:

Реакция Келлер-Килиани. Сухой остаток извлечения из ЛРС растворяют в ледяной уксусной кислоте (со следами Fe₂(SO₄)₃) и по стенке пробирки осторожно вливают 1-3 мл концентрированной H₂SO₄ (со следами Fe₂(SO₄)₃). На границе двух слоев образуется бурое кольцо, а верхний слой через некоторое время окрашивается в сине-зеленый цвет. Эта реакция положительна только в случае, если дезоксисахар в молекуле кардиогликозида находится в свободном состоянии или занимает крайнее (неприкрытое другими моносахарами) положение в гликозильной цепочке.

Реакция Пезеца. При нагревании раствора раствора кардиогликозида с ксантгидролом (или иначе дибензо--пиранолом) в присутствии уксусной кислоты и при последующем добавлении нескольких капель H₂SO₄ (или H₃PO₄) появляется красное окрашивание.

Реакция с нитрофенилгидразином. Если известно, что дезоксисахара в кардиогликозиде «закрыты», то проводят предварительный гидролиз их с помощью трихлоруксусной кислоты, и появляющийся свободный дезоксисахар выявляют в реакции с нитрофенилгидразином и щелочью. Раствор при этом развивает голубую окраску.

Г. Реакция на 6-членное лактонное кольцо:

Реакция Татье. К спиртовому извлечению прибавляют 2-3 капли концентрированной соляной кислоты со следами хлорида железа (Fe³⁺) и нагревают. Агликоны буфадиенолидов дают красное окрашивание.

Определение активности . Активность сердечных гликозидов в ЛРС, в лекарственных формах и в препаратах определяют биометодом. Активность устанавливают, сравнивая опытный образец с препараратом-стандартом (кристаллическим сердечныным гликозидом с известным количеством единиц действия) и выражают в особых единицах действия. Таковыми являются: кошачьи единицы действия (КЕД), голубиные единицы действия (ГЕД) или лягушачьи единицы действия (ЛЕД) – в зависимости от того, сердца каких из этих животных используют для испытания активности ЛРС. В результате этих испытаний устанавливают наименьшие дозы стандарта и испытуемого препарата, которые вызывают систолическую остановку сердца. Выражают пересчет на 1 г препарата.

Валор – это количество единиц действия в 1 г ЛРС. Т.к. КЕД>ГЕД>ЛЕД, то валор 1 г ЛРС будет зависеть от сердец – в данном случае, он будет больше при выражении в ЛЕД и меньше при выражении в ГЕД или КЕД.

Заготовка, сушка и хранение ЛРС, содержащего сердечные гликозиды. Сроки заготовки сырья, получаемого из различных ЛР, индивидуальны. Для большинства видов сырья, собранного в сухую погоду, проводят быструю сушку при температуре 50-70ºС, чтобы как можно скорее инактивировать ферменты, которые вызывают нежелательный гидролиз гликозидов. ЛРС, содержащее кардиотонические гликозиды, хранят в проветриваемых помещениях при температуре не выше 15ºС по списку Б, а семена строфанта – по списку А. Качество кардиотонического ЛРС проверяют ежегодно.