Гликозиды

Гликозиды – широко распространенные в растительном мире соединения, в форме которых в растениях находятся большинство физиологически активных веществ. Молекулы гликозидов состоят из сахарной (гликон) и несахарной (агликон) частей, связанных через атомы углерода, кислорода, серы или азота. Ниже приведена структура кониферина – гликозида простейшего фенола, встречающегося в растениях очень часто, но не нашедшего пока серьезного применения.

Гликозиды отличаются между собой как структурой агликона, так и строением сахарной цепи. Гликозиды расщепляются на сахара и соответствующие агликоны под действием ферментов, кислот, а в некоторых случаях даже при кипячении с водой. Индивидуальные гликозиды представляют собой аморфные или кристаллические, бесцветные или окрашенные вещества, растворимые в воде и спиртах.

Предложена классификация гликозидов, содержащихся в лекарственных растениях, в зависимости от химической природы агликона:

– сердечные гликозиды, агликоном которых являются производные циклопентанопергидрофенантрена, содержащие в качестве важнейших заместителей пяти- и шестичленные лактонные кольца. Примерами могут служить гликозиды лекарственного растения наперстянки карденолид и буфадиенолид;

– сапонины, агликоном которых служат соединения стероидной и тритерпеновой природы;

– антрагликозиды, содержащие в качестве агликона производные антрацена различной степени окисленности;

– флавоновые и кумариновые гликозиды;

– горькие гликозиды, или иридоиды;

– сладкие гликозиды;

– цианогенные гликозиды, агликонами которых являются соединения, содержащие синильную кислоту в связанном состоянии;

– тиогликозиды, или глюкозинолаты, образующие при гидролизе нитрилы и изотиоцианаты.

Сердечные гликозиды оказывают сильное и специфическое воздействие на сердечную мышцу, увеличивая силу ее сокращений. Единственным источником этих соединений являются лекарствен-
ные растения. Растения, содержащие сердечные гликозиды, ввиду
их специфического действия, в пищевой промышленности и ликеро-водочном производстве не применяются.

Сапонины – растительные вещества, водные растворы которых обладают рядом характерных свойств: гемолитической активностью, токсичностью для холоднокровных животных, способностью при взбалтывании образовывать стойкую, долго не оседающую пену. Углеводная часть сапонинов представлена одной, реже двумя простыми или разветвленными цепями, в составе которых может содержаться до
10 моносахаридных остатков. Неуглеводная часть (агликон) называется сапогенином.

По структуре сапогенинов сапонины разделяются на две подгруппы, значительно отличающиеся друг от друга по свойствам: стероидную и тритерпеновую. Стероидные сапонины обладают детергентными*11свойствами, дают комплекс с холестерином мембран, вызывая тем самым гемолиз эритроцитов. Эта группа соединений достаточно широко распространена в природе. Тритерпеновые сапонины обычно являются производными циклоартана, даммарана, α- и β-амирина и других соединений. К производным даммарана относятся,
в частности, сапонины женьшеня гинзенозиды – возбудители ЦНС, синергисты кофеина и антагонисты алкоголя. К производным
β-амирина – сапонины одуванчика, солодкового корня (глиццеризиновая кислота) и травы хвоща полевого (эквизотонин).

В растениях сапонины локализуются в клеточном соке. Для них характерно увеличение биологической активности с уменьшением степени гликозидирования сапонина. При сушке растительного сырья, содержащего сапонины, происходит увеличение проницаемости тонопласта. Гликозиды, проникая сквозь тонопласты к сапонинам, отщепляют глюкозидные остатки от сапогенинов, что приводит к возрастанию активности этих соединений. Следовательно, в отличие от сердечных гликозидов, процесс сушки оказывает на сапонины положительное влияние.

Сапонинам свойственна исключительно многообразная фармакологическая активность. Например, сапонины календулы обладают противоаритмическим и седативным действием, гвоздики – обезболивающим и противовоспалительным, каштана – кардиотоническим и капилляроукрепляющим, мать-и-мачехи – отхаркивающим действием, одуванчика – желчегонными и улучшающими пищеварение свойствами; у стероидных сапонинов обнаружена противоопухолевая, антиоксидантная, бактерицидная и фунгицидная активности.

Антрагликозиды в чистом виде – кристаллические вещества желтого, оранжевого или красного цвета, хорошо растворимые в воде, слабых растворах спиртов и щелочей. В свежесобранном сырье антрагликозиды преимущественно представлены мономерами, содержащими одно ядро антрацена. Однако в процессе естественной сушки восстановленные антрапроизводные (антранолы, антроны, оксиантроны) окисляются, превращаясь в антрахиноны, и одновременно происходит конденсация ядер антрацена в димеры и полимеры.

Вследствие этих превращений изменяются и фармакологические свойства сырья. Так, например, свежесобранная кора крушины обладает рвотным действием (за счет восстановленных форм антраценпроизводных), высушенная при комнатной температуре и хранящаяся в течение года – слабительным (за счет антрахинонов). Фармакологическая активность антрагликозидов зависит также от наличия и расположения в ядре антрацена функциональных группировок – метильных, оксиметильных, гидроксильных и карбоксильных. Наглядной иллюстрацией этого являются производные хризацина и ализарина, разница в структуре которых состоит в расположении ОН-групп:

Такие различия в положении ОН-групп приводят к тому, что растения и сырье, содержащие антрагликозиды хризацинового типа (крушина, ревень, щавель и некоторые другие), применяются как слабительные средства, а растения и сырье с производными ализарина (например, марена) используются при почечнокаменной болезни как способствующие растворению и выведению камней из мочевыводящих путей.

Изомерные диантроновые гликозиды – сеннозиды, выделенные из ряда видов Cassia (Caesalpiniaceae) – являются сильнодействующими слабительными средствами и одними из наиболее широко используемых в фармацевтической практике веществ растительного происхождения.

Флавоновые и кумариновые гликозиды являются гликозидами гетероциклических фенолов ряда кумарина и флавона. Среди этих гликозидов очень много веществ с полезными свойствами: некоторые из них уменьшают хрупкость и проницаемость капиллярных кровеносных сосудов. Наиболее распространенным и изученным является гликозид розавин родиолы розовой:

Горькие гликозиды, или горечи, представляющие собой производные циклопентаноидных монотерпенов, получили еще одно название – иридоиды – благодаря структуре своего агликона, в основе которого находится полуацеталь иридодиаля. В чистом виде иридоидные гликозиды – бесцветные кристаллические или аморфные вещества, в большинстве своем легкорастворимые в воде и низших спиртах, но главная их особенность – очень горький вкус (акорин корня аира, календен календулы, абсинтин полыни, аукубин подорожника, тараксацин и тараксацерин одуванчика, вакцимиртиллин черники и голубики, вибурнин и девибурнин калины и т.д).

В зависимости от вида растений, горькие гликозиды могут накапливаться в сырье в количествах от 1,2…1,8 мг/100 г (например, вакцимиртиллин черники, не перебивающий сладкого вкуса ягод) до 100…170 мг/100 г (гликозиды калины). Характерным признаком наличия иридоидов в растениях является почернение сырья при сушке, обусловленное ферментативным расщеплением иридоидов до свободных агликонов, которые из-за высокой реакционной способности легко полимеризуются с образованием темноокрашенных пигментов.

Растения, обладающие выраженным горьким вкусом, издавна применялись для повышения аппетита и улучшения пищеварительной деятельности желудка (полынь, чабрец, одуванчик и др.). Но сегодня иридоидные гликозиды привлекают особое внимание специалистов потому, что у них в дополнение к известным обнаружено много новых ценных свойств и определены следующие виды активности: гормональная (агнузид), мочегонная (катальпозид, аукубин), седативная и транквилизирующая (валепотриаты, аюгозид и аюгол пустырника), ранозаживляющая (гарпагид), противодиабетическая (вакцимиртиллин), противоопухолевая (асперулозид) либо противоопухолевая и повышающая свертываемость крови (вибурнин и девибурнин), гипотензивная, коронарнорасширяющая, спазмолитическая и антиаритмическая (олеуропеин), антибиотическая (аукубин, плюмерицин, генциопикрозид) и др.

Установлено, что тот или иной вид фармакологической активности может быть присущ не самому иридоидному гликозиду как таковому, а его агликону или продуктам их превращения. Например, гликозид горечавки генциопикрин является классическим горьким средством, применяемым при расстройствах пищеварения, сопровождающихся ахилией*, отсутствием аппетита, диспепсическими** явлениями и т.д. В то же время генциогенол, образующийся при отщеплении глюкозы и последующей изомеризации исходного генциопикрина, характеризуется высокой противогрибковой активностью, не уступая в этом даже таким известным антибиотикам, как нистатин и амфотерицин Б.

Сладкий гликозид стевиозид принадлежит к классу дитерпеновых гликозидов и содержится в бразильском растении рода посконников Stevia reaudiana Bertoni. Сладость стевиозида превосходит сахарозу в 300 раз. Образующийся при ферментативном гидролизе гликозида агликон стевиол безвкусен.

Цианогенные гликозиды представляют собой своеобразную группу природных соединений, агликонами которых являются различные производные гидроксинитрилов, содержащих в своем составе синильную кислоту, известную как сильный яд, но не проявляющую этих свойств до тех пор, пока она находится в связанном состоянии.

Наибольшее распространение цианогенные гликозиды имеют среди растений семейства розоцветных (миндаль, рябина и др.),
концентрируясь преимущественно в их семенах и косточках в виде амигдалина. Особенно богаты амигдалином плоды черемухи – 113…174 мг/100 г.

При длительном хранении или в условиях производствен-
ной переработки сырья под действием ферментов двух типов – β-гликозидазы и оксинитрилазы – происходит ступенчатый гидролиз цианогенных гликозидов до синильной кислоты и других соединений.

Весь комплекс продуктов, образующихся при превращении цианогенных гликозидов, находит применение в медицине, в онкологии. Амигдалин, получивший в международной практике название витамина В₁₇, имеет основное применение как цианидное радиозащитное средство.

Гликозид цианидин из ягод бузины черной Sambucus nigra L. обладает характерным цветом и его применяют фальсификаторы красных вин:

Тиогликозиды, или глюкозинолаты, рассматриваются в качестве производных гипотетического аниона – глюкозинолата:

В растениях глюкозинолаты содержатся в виде солей со
щелочными металлами, чаще всего с калием, накапливаясь преимущественно в вакуолях особых «мирозиназных» клеток. Под действием специфических ферментов (мирозиназ), локализованных в цитоплазме этих клеток, глюкозинолаты легко расщепляются, образуя наряду с сульфатом и глюкозой такие компоненты, как нитрилы, элементарная сера, тиоционаты и изотиоционаты. Последние представляют собой довольно летучие едкие жидкости с острым характерным запахом, обладающие сильным раздражающим действием даже в небольших количествах. Благодаря этому свойству лекарственные растения, содержащие глюкозинолаты (например, горчица сарептская), издавна применяются в медицине в качестве раздражающих и отвлекающих средств. Но поскольку раздражающим действием обладают ненативные глюкозинолаты, а продукты их превращения, сохранность в сырье ферментов, расщепляющих эти соединения, является непременным условием для проявления специфической фармакологической активности.