БАВ. Природные биологически активные вещества
 Скачать 1.93 Mb.
|
|
ТЕМА 7. СЕРДЕЧНЫЕ ГЛИКОЗИДЫ Сердечными гликозидами называются гликозиды, агликоном которых являются производные циклопентанпергидрофенантрена, содержащие в положении 17 ненасыщенное пяти- или шестичленное лактонное кольцо и оказывающие специфическое действие на сердечную мышцу. В больших дозах они являются сердечными ядами, однако в малых дозах улучшают деятельность сердца. Пока не найдены  равноценные синтетические заменители, поэтому растения являются единственным источником получения сердечных гликозидов. Характеристика агликона В основе строения лежит стероидная структура циклопентанпергидрофенантрена: Близкая структура лежит в основе желчных кислот, мужских и женских половых гормонов, гормонов коры надпочечников, витаминов группы Д, сапонинов, фитостеринов, холестерина. В сердечных гликозидах кольца А/В могут иметь как цис-, так и транс-сочленение, а кольца В/С всегда занимают транс-положение. Кольца С/Д в отличие от других природных стероидов имеют цис-сочленение. Агликоны имеют ряд общих заместителей: - в 3 и 14 положениях - гидроксильные группы (-ОН); - в 13 положении - метильная группа (-СН3). Кроме того, гидроксильные группы могут находиться в положениях 5, 12, 16, иногда в 1, 2, 11, 15. Гидроксил 16 положения в некоторых агликонах может быть ацилирован муравьиной, уксусной или изовалериановой кислотами. Всегда имеется заместитель - R в 10 положении, в 17 положении находится ненасыщенное лактонное кольцо (5-ти- или 6-тичленное). Углеводная часть молекулы присоединяется к агликону через атом кислорода (О-гликозиды) в положении 3. Наиболее биологически активны соединения с цис-сочленением колец А/В, С/Д, -ориентацией лактонного кольца и других функциональных групп (ОН-группа у С3). Введение ОН-группы в С16-положение снижает активность; ацетилирование этой группы повышает токсичность. Специфическое кардиотоническое действие сердечных гликозидов обусловлено главным образом агликонами. Строение сахарного компонента В составе сахарного компонента обнаружены 45 различных моносахаридов. Помимо D-глюкозы, L-рамнозы и др. моносахаридов присутствуют специфические сахара, обедненные кислородом (так называемые дезоксисахара), например, цимароза, дигитоксоза, олеандроза и др:  -D-ГЛЮКОЗА -D-ДИГИТОКСОЗА -D-ЦИМАРОЗА Как видно из приведенных формул, у дигитоксозы и цимарозы в положении 2 отсутствует оксигруппа. У цимарозы имеется метоксильная группа. Углеводные компоненты построены линейно, к агликону присоединяются сначала дезоксисахара, а остальные моносахариды занимают концевой участок. Углеводная часть может быть ацилирована уксусной кислотой или производными оксикоричной кислоты. Природа углеводного остатка оказывает влияние на биологическую активность. На скорость и силу кардиотонического эффекта оказывает влияние характер углеводного компонента: наиболее сильное, но кратковременное воздействие вызывают монозиды; с удлинением углеводной цепочки действие становится более мягким и длительным. Сахара смягчают токсические свойства гликозидов, повышают их растворимость, а, следовательно, и более легкое их всасывание. Системы классификации 1. В зависимости от строения лактонного кольца сердечные гликозиды разделяются на 2 группы: 1) Карденолиды (от греческого cardia - сердце, енолид - лактонное пятичленное кольцо, содержащее одну двойную связь) - гликозиды, агликоны которых у С17 имеют ненасыщенное пятичленное бутенолидное лактонное кольцо (наперстянки, горицвет весенний, ландыш майский и др.):  КАРДЕНОЛИД 2) Буфадиенолиды (от латинского bufo - жаба, диенолид - лактонное шестичленное кольцо с двумя двойными связями) - гликозиды, агликоны которых у С17 имеют ненасыщенное шестичленное кумалиновое лактонное кольцо (морозник, морской лук):  БУФАДИЕНОЛИД Специфическое действие на сердечную мышцу обусловлено наличием в молекуле сердечного гликозида ненасыщенного лактонного кольца. Любые изменения в структуре лактонного кольца (расщепление под действием щелочи, окисление, гидрирование) ведут к потере сердечного действия. 2. В зависимости от заместителя в 10 положении карденолиды подразделяются на 3 подгруппы: 1) подгруппа наперстянки имеет в 10 положении метильную (-СН3) группу:  ДИГИТОКСИГЕНИН К этой подгруппе относятся гликозиды наперстянок: пурпурной, крупноцветковой, шерстистой. Гликозиды этой подгруппы являются неполярными (липофильными), легко растворимы в липидах и хорошо всасываются из желудочно-кишечного тракта. В связи с этим, они эффективны при приеме внутрь. После всасывания и поступления в кровь сердечные гликозиды фиксируются в тканях, в том числе в сердечной мышце. В микарде 10%поступивших в организм сердечных гликозидов, что в 20 раз большее, чем в других органах. Продолжительность действия зависит от прочности связывания с белками, скорости разрушения и выведения из организма. Эти факторы определяют и способность препарата накапливаться в организме (степень кумуляции). Препараты наперстянок прочно связываются с белками и обладают наиболее продолжительным действием и кумулятивным эффектом. б) подгруппа строфанта имеет в 10 положении альдегидную группу ( ): СТРОФАНТИДИН Представители этой группы - гликозиды строфанта Комбе, горицвета весеннего, ландыша майского, желтушника раскидистого. Гликозиды этой группы являются полярными, мало растворимы в липидах и плохо всасываются из желудочно-кишечного тракта. Поэтому их применяют парентерально (внутривенно). Они быстро оказывают действие, быстро вывоводятся из организма, не обладают кумулятивными свойствами. 3) подгруппа строфантидола имеет в 10 положении спиртовую группу (-СН2ОН). СТРОФАНТИДОЛ 3. Сердечные гликозиды можно еще классифицировать по количеству сахарных остатков в углеводной части молекулы. Гликозиды, у которых сахарный компонент представлен: одним сахаром, называют монозидами; двумя сахарами - биозидами; тремя - триозидами; четырьмя - тетразидами и т.д. Нерасщепленные гликозиды, вырабатываемые растением, называются первичными (или генуинными), но они очень нестойки при сушке и переработке сырья и при приготовлении галеновых препаратов под влиянием ферментов отщепляют 1 сахаристую часть, превращаясь во вторичные гликозиды, при дальнейшем отщеплении сахара - в третичные гликозиды и т.д., таким образом, происходит ступенчатый гидролиз. Распространение в растительном мире Растения, содержащие сердечные гликозиды, немногочисленны. Они обнаружены в 13 семействах: Норичниковые (Scrophulariaceae), Капустные (Brassicaceae), Кутровые (Apocynaceae), Лютиковые (Ranunculaceae), Ластовневые (Asclepiadaceae), Бобовые (Fabaceae), Лилейные (Liliaceae), Стеркулиевые (Sterculiaceae) и др. В настоящее время выделено и установлено строение свыше 400 сердечных гликозидов, из них большая часть (380) - карденолиды. Сердечные гликозиды обнаружены и в животном мире. Ядовитые выделения кожных желез жаб содержат сердечные гликозиды. Локализация. Сердечные гликозиды растворены в клеточном соке. Содержание в растениях колеблется от 0,01 до 2,5-3%. Локализуются в различных органах и частях растений: - в листьях (наперстянки, ландыш майский); - в цветках (ландыш майский); - в коре (обвойник греческий); - в корнях (кендырь коноплевый); - в траве (горицвет весенний); - в семенах (строфант Комбе). Образованию и накоплению сердечных гликозидов способствует свет, тепло, высота над уровнем моря, почва. Присутствие марганца или молибдена в почве увеличивает содержание сердечных гликозидов. Физико-химические свойства 1. Сердечные гликозиды представляют собой кристаллические, реже аморфные вещества, бесцветные или беловатые, иногда с кремовым оттенком. 2. Без запаха, горького вкуса. Из-за ядовитости их вкус не определяют.3. Имеют определенную температуру плавления. 4. Оптически активны. 5. Сердечные гликозиды (СГ). Хорошо растворимы в водных растворах метилового и этилового спиртов, в чистых спиртах при нагревании. Мало растворимы в воде и хлороформе. На растворимость в воде влияет длина сахарной цепочки. Чем она длинее, тем лучше растворяются сердечные гликозиды. Нерастворимы в органических растворителях (диэтиловом и петролейном эфирах, в ССl4 и др.). Агликоны: растворимы в диэтиловом эфире, спиртах. Нерастворимы в воде. 6. Химические свойства обусловлены: 1) гликозидной связью (гидролиз ферментами - ступенчатый, кислотами - расщепление до агликона и сахаристой части); 2) лактонным кольцом (изомеризация под действием щелочей, окисление окислителями, гидрирование, образование окрашенных продуктов с ароматическими нитропроизводными в щелочной среде); 3) стероидной природой (образование окрашенных продуктов с кислотными реагентами: уксусный ангидрид, концентрированная Н2SO4 кислота, трихлоруксусная кислота, треххлористая сурьма и др.). Выделение сердечных гликозидов из сырья Выделение сердечных гликозидов - весьма сложный процесс. Трудность в выделении заключается в том, что это лабильные соединения, нарушение температурного режима приводит к их разрушению (схема 5). Выделение СГ состоит из следующих этапов: 1. Экстракция сырья этиловым или метиловым спиртами различной концентрации. 2. Отгонка спирта под вакуумом до водного остатка. 3. Очистка полученного извлечения CCl4.  4. Разделение суммы СГ с помощью хроматографии (тонкослойной, колоночной или бумажной с предварительным пропитыванием бумаги формамидом). 5. Выделение индивидуальных веществ (перекристаллизация). Качественное определение Качественные реакции проводят или с индивидуальными веществами, или с очищенным извлечением из ЛРС. Все реакции на сердечные гликозиды можно разделить на 3 группы: 1. Реакции на углеводную часть молекулы. 2. Реакции на стероидное ядро. 3. Реакции на лактонное ненасыщенное кольцо. 1. Реакции на сахарный компонент. В начале проводится кислотный гидролиз. Свободный сахар определяется Феллинговой жидкостью (идет образование красной закиси меди) или реакцией образования "серебряного зеркала". На дезоксисахара проводят: Реакцию Келлер-Килиани - к извлечению (сухому остатку) прибавляют: концентрированную СН3СООН со следами трехвалентного железа, осторожно наслаивают концентрированную Н2SO4 со следами трехвалентного железа. На границе двух слоев образуется коричневое или бурое кольцо, верхний слой окрашивается в сине-зеленый цвет. Реакция положительная в том случае, если дезоксисахар находится в свободном состоянии или занимает крайнее положение в молекуле гликозида. Если дезоксисахар связан с одной стороны с агликоном, а с другой - с другим сахаром (например, глюкозой), то реакция Келлер-Килиани не дает положительных результатов. Для обнаружения дезоксисахаров в таких случаях проводят гидролиз трихлоруксусной кислотой. Свободный дезоксисахар с нитрофенилгидразином и щелочью дает голубую окраску. Известна на дезоксисахара и ксантгидрольная реакция. К извлечению прибавляют ксантгидрол и ледяную уксусную кислоту, при нагревании и добавлении небольшого колическтва серной (или фосфорной) кислоты образуется красное окрашивание. 2. Реакции на стероидное ядро. Реакция Либермана-Бурхарда: сухой остаток растворяют в ледяной уксусной кислоте, прибавляют смесь уксусного ангидрида с концентрированной серной кислотой (50:1) - развивается окраска от красной до розовой, переходящей в зеленую или сине-зеленую. Реакция Розенгейма: сухой остаток растворяют в хлороформе, прибавляют 90%-ный водный раствор трихлоруксусной кислоты. Возникает розовая окраска, переходящая в лиловую. 3. Реакции на пятичленное лактонное кольцо. Все реакции проводятся со спиртовым очищенным извлечением из ЛРС в щелочной среде: реакция Легаля: с нитропруссидом натрия появляется быстро исчезающее красное окрашивание; реакция Раймонда: с м-динитробензолом - красно-фиолетовое окрашивание; реакция Кедде: с 3,5-динитробензойной кислотой - фиолетовое окрашивание; реакция Балье: с пикриновой кислотой - оранжевое окрашивание. 4. Реакции на шестичленный лактонный цикл: к спиртовому извлечению прибавляют насыщенный раствор треххлористой сурьмы в хлороформе - при нагревании возникает лиловая окраска; 20% раствор треххлористой сурьмы в хлороформе используется для обнаружения буфадиенолидов на хроматограммах. Кроме того сердечные гликозиды образуют нерастворимые комплексы с растворами ДВ, что используется при отравлениях сердечными гликозидами. Биологические и химические методы стандартизации ЛРС Количественную оценку качества сырья проводят методом биологической стандартизации (для всех видов) или с использованием физико-химических методов анализа (для сырья, из которого получают индивидуальные гликозиды). Биологические методы позволяют установить силу действия того или иного сырья на определенных животных, но не показывают содержания гликозидов в ЛРС. Принцип метода биологической стандартизации основан на способности сердечных гликозидов в токсической дозе вызывать остановку сердца животных в систоле. Активность ЛРС и препарартов определяют на лягушках, кошках, голубях и выражают в единицах действия (ЛЕД, КЕД, ГЕД). За 1 ЛЕД принята наименьшая доза препарата, которая в течение часа вызывает у стандартной лягушки остановку сердца в период систолы. Активность исследуемых препаратов оценивается в сравнении со стандартом. Отсюда и понятие "биологическая стандартизация". Разработка стандартов осуществляется специализированными научно-исследовательскими институтами. Затем расчитывают содержание единиц действия в 1 г исследуемого средства (если это ЛРС или сухие концентраты), в одной таблетке (при испытании таблеток), в 1 мл (для жидких лекарственных форм). В НД на ЛРС указывается валор. Валор сырья - это количество единиц действия в 1 г сырья. Физико-химические методы основаны на сочетании хроматографического разделения очищенного извлечения, полученного из сырья, элюировании индивидуальных гликозидов и их количественном определении различными методами: 1) фотоэлектроколориметрическим; 2) спектрофотометрическим; 3) хроматоспектрофотометрическим; 4) флуориметрическим; 5) полярографическим; 6) газожидкостной хроматографией. Заготовка, сушка и хранение ЛРС В процессе заготовки сырья, содержащего сердечные гликозиды, необходимо помнить, что энзиматический распад гликозидов начинается с момента отмирания растения. Поэтому необходимо собранное сырье как можно быстрее подвергнуть сушке. Недопустимо держать сырье в скученном виде, т.к. это приводит к самосогреванию в глубинных частях свежей массы и созданию оптимальных условий для действия ферментов. Сушка должна быть быстрой при температуре 50-60°С для инактивации ферментов. Медленная сушка может вызвать ступенчатый распад гликозидов. При хранении сырье следует оберегать от сырости, т.к. во влажной среде энзимы вновь активируются. Сырье хранят в сухих, хорошо проветриваемых помещениях, при температуре не выше 15°С по списку Б, кроме семян строфанта (список А) с обязательным ежегодным переконтролем биологической активности. Использование ЛРС и применение в медицине Сырье, содержащее сердечные гликозиды, не поступает в аптечную сеть, за исключением адониса и наперстянки пурпурной, а поступает на химико-фармацевтические заводы для производства экстрактов, настоек, препаратов. Сердечные гликозиды оказывают влияние на все функции миокарда. Они увеличивают силу и уменьшают частоту сердечных сокращений, улучшают тканевой обмен сердечной мышцы. Препараты, содержащие СГ, применяют при сердечной недостаточности и нарушениях ритма сердца. Препараты, содержащие сердечные гликозиды, применяют: 1). для профилактики и лечения хронической сердечной недостаточности любого происхождения; 2). для лечения острой сердечной недостаточности; 3). для снятия аритмий, особенно возникающих на фоне тахикардии; 4). при нарушениях каронарного кровотока; 5). при неврозах как седативное средство(препараты ландыша и горицвета). |