Диоскорин
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК ( 1R , 2S ,4R ) -4',8-Диметил-8-азаспиро[бицикло[2.2.2]октан-2,2'-пиран]-6'(3'H ) -он | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ХимическийПаук | |
| КЕГГ | |
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| C13H19NOC13H19NO2 | |
| Молярная масса | 221.300 g·mol −1 |
| Плотность | 1,155 г/см 3 |
| Температура плавления | 54 ° С (129 ° F; 327 К) |
Хиральное вращение ([α] D ) | -35° (в 3,4% хлороформе) |
Показатель преломления ( n D ) | 1.555 |
| Опасности | |
| точка возгорания | 146,466 ° С (295,639 ° F; 419,616 К) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Диоскорин — алкалоидный токсин, выделенный из клубней тропического ямса на нескольких континентах. Его использовали в качестве яда для обезьян в некоторых африканских странах и в качестве яда для стрел при охоте в некоторых частях Азии. Впервые он был выделен из Dioscorea hirsute (синоним Dioscorea hirsuta ) Бурсмой в 1894 году и получен в кристаллической форме Шутте в 1897 году, и с тех пор был обнаружен у других Dioscorea видов . Диоскорин — нейротоксин , который блокирует никотиновые рецепторы ацетилхолина . Диоскорин обычно выделяют вместе с другими алкалоидами, такими как диосцин , но обычно он является наиболее сильным токсином в смеси. Это судорожное средство, вызывающее симптомы, сходные с пикротоксином , с которым он имеет сходный механизм действия . (Диоскорин не следует путать с диоскорином , запасным белком ямса.)
Происхождение и использование
[ редактировать ]Диоскорин был впервые выделен из клубней Dioscorea hirsuta Боорсмой в 1894 году. [1] и клубни Dioscorea hispida, полученные Левией и Гутьерресом в 1937 году. [2] В кристаллическом состоянии он был получен Шютте. [3] В тропических странах клубни разновидностей этих видов употребляют в пищу, но алкалоидсодержащие виды представляют токсикологический интерес из-за их отравляющих способностей. [4] Диоскорин оказывает инсектицидное и антифидантное действие на различные виды насекомых, но имеет и более интересные исторические применения. [5] Они зависят от географического положения конкретного клубня (Таблица 1). Отравление диоскорином впервые возникло в результате случайного пищевого отравления бататом, особенно в периоды сильной засухи во многих частях Африки. Затем люди начали проводить различие между съедобными и токсичными растениями и использовать токсины для охоты. Официально случаи отравления регистрировались с 1930-х годов, но происходили и раньше.
| Виды клубней | Географическое положение | Использование | Другие примечания |
|---|---|---|---|
| Д. Думеторум | Тропическая и субтропическая Африка; тропические части Восточной Явы | Шистосомоз в Танганьике и клубень как обезьяний яд от зулусов | Вызывает такие симптомы, как опьянение, но съедобен после вымачивания в воде в течение нескольких дней. |
| Д. хирсута | Азия | Рыба и яд для стрел | Съедобен в приготовленном виде |
| Д. рупикола | Восточно-Капская провинция; Натал | Рыбий яд | Зулусы ели в вареном виде во время голода. |
Химические свойства
[ редактировать ]Диоскорин – алкалоид с 6-членным азотсодержащим гетероциклом. Пиндер подробно обсудил метод экстракции и химического замещения диоскорина (рис. 1). В результате своих исследований Пиндер также пришел к выводу, что 2-оксотропан является продуктом распада диоскорина, и описал формулу алкалоида. [7]
Основная природа и нуклеофильность диоскорина обусловлена функциональными группами третичного амина и карбонила.
| Виды (соли) диоскорина | Точка плавления (°С) |
|---|---|
| Бесплатная база | 54 |
| гидрохлорид | 204 |
| Метиодид | 213 |
| Пикрат (2,4,6-тринитрофенолат) | 183 |
Диоскорин полностью растворим в ряде гидрофильных растворителей (вода, этанол, ацетон), но лишь слабо растворим в гидрофобных и преимущественно полярных растворителях (хлороформ, эфир, бензол, петролейный эфир).
Алкалоиды обычно представляют собой бледно-желтые жидкости с ароматным запахом. Диоскорин опалесцирует, то есть в проходящем свете кажется желтовато-красным, а в рассеянном, перпендикулярном проходящему свету, синим. [8]
Биосинтез
[ редактировать ]Диоскорин — один из немногих алкалоидов, обладающих изолированным изохинуклидным ядром, которое не является частью конденсированной кольцевой системы, в отличие от катарантина или других индольных алкалоидов . Его биосинтез начинается с тригонеллина (никотиновая кислота, метилированная по азоту). [9] Этот путь был предсказан известной реактивностью тригонеллина. [10] В результате этого процесса в качестве побочного продукта образуется думеторин. Думеторин — алкалоид, который можно выделить из Dioscorea dumetorum . [9]
Биологические эффекты
[ редактировать ]Диоскорин – нейротоксин . Он действует как антагонист никотинового ацетилхолинового рецептора (нАХР), физически блокируя открытый ионный канал, что приводит к гиперполяризации нейрона.Нагата и др. изучали влияние диоскорина на никотиновый ацетилхолиновый рецептор в клетках клональной феохломоцитомы крысы (смесь нейробластов и эозинофилов). Они обнаружили, что диоскорин в концентрациях 0,45–450 мкМ ускорял десенсибилизацию тока, индуцированного 100 мкМ ацетилхолина, подавляя ток дозозависимым образом. Сам по себе диоскорин не индуцировал ток при концентрациях от 0,45 до 450 мкМ, что позволяет предположить, что он может действовать как антагонист нАХР (в отличие от агониста или обратного агониста ). Совместное применение диоскорина и ацетилхолина на поверхности ионного канала уменьшало среднее время открытия и среднее время закрытия, а также продолжительность всплеска тока. Эти изменения одноканальной кинетики под действием диоскорина значительно уменьшают общий заряд, переносимый через открытые каналы, что объясняет подавляющее действие диоскорина на нАХР и его токсичность. [11]
На молекулярном уровне диоскорин проникает и физически блокирует ионные каналы, когда они открыты, вызывая конформационные изменения в белках каналов. Это увеличивает сродство диоскорина к месту связывания. Задействованные ионные каналы обычно связаны с рецепторами N-метил-D-аспартата ( NMDA ) и ГАМК , которые модулируются Ca. 2+ ионы. Калифорния 2+ ионы проникают через нАХР в пресинтатические мембраны. Таким образом, помимо физического блокирования ионных каналов, диоскорин может также косвенно ингибировать активность ионных каналов через систему вторичных мессенджеров, опосредованную Ca. 2+ ионы и каскад различных синаптических событий. [11]
Фармакологические эффекты
[ редактировать ]Симптомы
[ редактировать ]У людей физиологические реакции варьируются от головокружения, тошноты, рвоты и сонливости. При приеме больших доз возникают судороги, а смерть обычно наступает в результате спазмов разгибателей. [4] Взаимодействие диоскорина с нАХР также приводит к местноанестезирующему эффекту: диоскорин в 0,5% растворе обладает примерно такой же активностью, как и 0,05% кокаин. [4] Диоскорин также проявляет антидиуретическое действие и депрессивное действие. [4]
Токсичность
[ редактировать ]Сообщается, что диоскорин является одним из наиболее мощных алкалоидных токсинов, выделенных из ямса. Его ЛД 50 составляет 60 мг/кг у мышей при внутрибрюшинном введении. [4] При введении обезьянам он оказывает мидриатическое действие (то есть вызывает расширение зрачков) и напоминает фармакологическое действие пикротоксина и сердечных гликозидов .
Диагностические тесты
[ редактировать ]Ван Италли и Билсма в 1930 году описали следующие химические тесты на диоскорин: [12]
1) Раствор этого алкалоида в серной кислоте желтеет при добавлении к нему небольшого количества йодноватой кислоты. С края желтый цвет медленно меняется на красновато-фиолетовый. Который, в свою очередь, меняется на синевато-фиолетовый.
2) При смешивании капли разбавленного раствора нитропруссида натрия и нескольких капель гидроксида натрия с диоскорином через некоторое время появляется красновато-фиолетовая окраска.
3) Если диоскорин нагревать с серной кислотой на водяной бане, то медленно появляется красновато-фиолетовая окраска.
Лечение (Антидот)
[ редактировать ]Поскольку диоскорин является лигандом холинергических рецепторов, любой более сильный агонист нАХР может служить действительным антидотом диоскорина. Если его добавить в концентрации выше, чем у диоскорина, он может конкурентно вытеснить последний из рецептора. Несколько разработанных антидотов представляют собой производные аза-мостиковых бициклических аминов. [13]
Анестетик пентобарбитал натрия часто вводили мышам во время экспериментов по токсичности диоскорина. Судороги у людей можно легко купировать с помощью этого соединения.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Боорсма,. Медед. Завод Витс Земель 1894, 13.
- ^ Левя,; Гуттьерес,. Дж. Филиппинские острова. Мед. доц. 1937, 17.
- ^ Шютте,. Голландский Журнал Фарм 1897, 9.
- ^ Jump up to: а б с д и Бродбент, Дж. Л.; Шниден, Х. (1958). «Сравнение некоторых фармакологических свойств диоскорина и диосцина» . Британский журнал фармакологии и химиотерапии . 13 (3): 213–215. дои : 10.1111/j.1476-5381.1958.tb00893.x . ПМЦ 1481769 . ПМИД 13584719 .
- ^ Банааг, Алекси; Хонда, Хироши; Шоно, Тосио (1997). «Влияние алкалоидов ямса, Dioscorea hispida SCHLUSSEL, на питание и развитие личинок бабочки бабочки Plutella xylostella (Lepidoptera: Yponomeutidae)» . Прикладная энтомология и зоология . 32 : 119–126. дои : 10.1303/aez.32.119 .
- ^ Стейн, Д. Расследование случаев предполагаемого отравления африканцев в Северной Родезии. SA Tydskrif Vir Geneeskunde 1965.
- ^ Пиндер, Арканзас (1951). «Алкалоид Dioscorea hispida, Dennst» . Природа . 168 (4286): 1090. Бибкод : 1951Natur.168.1090P . дои : 10.1038/1681090a0 . ПМИД 14910652 . S2CID 4241595 .
- ^ Jump up to: а б Pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. ДИОСКОРИН | C13H19NO2 — PubChem https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/442635#section=Chemical-and-Physical-Properties (по состоянию на 15 марта 2015 г.).
- ^ Jump up to: а б Лит, Эдвард; Майкельсон, Роберт Х. (1988). «Биосинтез диоскорина из тригонеллина в Dioscorea hispida». Фитохимия . 27 (12): 3793–3798. дои : 10.1016/0031-9422(88)83019-X .
- ^ Брэдлоу, Х. Леон; Вандерверф, Кэлвин А. (1951). «Обменные реакции α-галогенированных пиридинов». Журнал органической химии . 16 (7): 1143–1152. дои : 10.1021/jo50001a019 .
- ^ Jump up to: а б Нагата, Кейичи; Айструп, Гэри Л.; Хонда, Хироши; Шоно, Тосио; Нарахаси, Тосио (1999). «Модуляция никотинового ацетилхолинового рецептора диоскорином в клональных клетках феохломоцитомы крысы (PC12)». Биохимия и физиология пестицидов . 64 (3): 157–165. дои : 10.1006/пест.1999.2423 .
- ^ Италия, В.; Блисма, У. Токсикология и судебная химия; 2-е изд.; Дарители сов Д. Б. Сентона: Амстердам, 1930; п. 483.
- ^ Pubchem.ncbi.nlm.nih.gov,. Производные аза-мостиковых бициклических аминов для использования в качестве новых лигандов холинергических рецепторов https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/patents/?id=US2005137225 (по состоянию на 15 марта 2015 г.).