Стероидные сапонины
Химическое строение и свойства Особенностью структуры стероидных сапонинов является наличие кислородной функции у С-16, а иногда в положении 1, 2, 5, 12. Большинство из них обладает пирокетальной группировкой за счет окиления боковой цепи из 8 углеродных атомов и 16-ОН-группы. У многих апонинов в положении 5,6 имеется двойная связь. В зависимости от ориентации спирокетального кольца стероидные сапонины разделяются на соединения «нормального» ряда и «изо»-ряда.
Стероидные сапонины обладают характерной особенностью образовывать с высшими спиртами (в частности, холестерином)комплекные соединения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в этиловом спирте. По другим своим свойствам (пенообразование, гемолиз эритроцитов) стероидные сапонины практически не отличаются от тритерпеновых. Стероидная структура сапогенинов может быть подтверждена методом ИК-спектроскопии после выделения сапонинов из сырья и гидролиза их. Стероидные сапогенины имеют четыре характерные полосы поглощения: около 852, 900, 922 и 987 1/см, причем относительное различие интенсивности полос 922 и 900 1/см определяет, к какому ряду принадлежит сапогенин - к "нормальному" или "изо-ряду".
Биосинтез стероидных сапонинов,их распространение в растениях. Наличие в стероидных сапогенинах спирокетальных группировок указывает на их тесную генетическую связь о стеринами. Стероидные сапонины типичны для представителей семейств лилейных, амариллисовых, диоскорейных, норичниковых. Также обнаружены в растениях других семейств: бобовых, парнолистниковых, лютиковых. Стероидные сапонины нетоксичны для теплокровных, но убивают холоднокровных, например рыб. Последнее свойство использовалось первобытными народами при рыбной ловле.
Стероидные сапонины близки к гормонам и их используют в настоящее время для синтеза стероидных гормонов, в том числе прогестерона, который сам по себе является лечебным препаратом и, кроме того, служит исходным сырьем для получения кортизона. Кортизон получают из коры надпочечников убойного скота, но при сильно возросшей потребности в этом ценном препарате сырьевые запасы животного происхождения не могут обеспечить промышленность. Поэтому обратились к изысканиям растительных источников сырья. Найдено возможными использование стероидных сапонинов, именно сапогенина-диосгенина. Растущая в России диоскорея кавказская содержит в корневищах только 0,4-1,2% диосгенина, в то время как тропические виды диоскореи содержат его 1,5% и более. За рубежом поставлена культура разных видов диоскореи с очень крупными корневищами.
Сапонинам присуще подавление жизнедеятельности некоторых низших организмов. Это свойство их зависит от строения сапонинов и вида организма. Особенно сильное воздействие оказывают сапониновые гликозиды на грибы, причем наибольшую актив¬ность проявляют гликозиды спиростанолового ряда и стероидные алкало виды типа а-томатина. На степень фунгистатического действия существен¬но влияет число сахаров в углеводной цепи сапониновых гликозидов. По данным вольтерса (1968), а также л. Васюковой с соавторами (1977), высокое фунгистатическое действие сапониновых гликозидов объяс¬няется образованием комплексов этих соединений со стерином мембран грибных клеток. Фунгистатическая активность сапониновых гликозидов используется в сельском хозяйстве для борьбы с грибковыми поражения¬ми растений.
Противоопухолевая активность. Противоопухолевая активность выяв¬лена у ряда сапониновых гликозидов (г. В. Лазурьевский с соавт., 1977). Гликозиды спиростанолового типа обладают широким спектров противо¬опухолевого действия. Выдвигаются гипотезы о том, что сапониновые гликозиды вызывают фрагментацию мембран митохондрий, выполняющих функцию главного генератора энергии как в нормальных, так и в опухо¬левых клетках. С ними связаны ферменты, регулирующие окислительное фосфорилирование, а нарушение этой системы приводит к гибели клетки (3. П. Софьина, 1977). Установлено, что основной частью молекулы, ответственной за цитостатическую активность сапониновых гликозидов, являются стероидный агликон и его полярность. Углеводная часть оказы¬вает влияние на растворимость и, по-видимому, лишь содействует транс¬порту стероидных гликозидов через клеточные мембраны. Противосклеротическое действие. Стероидные сапонины влияют на раз¬витие атеросклероза, некоторые из них понижают артериальное давление, нормализуют учащенный ритм сердечных сокращений, замедляют и углубляют дыхание. Особенно важным эффектом стероидных сапонинов является их влияние на содержание холестерина в крови. Полиспонин из диоскореи применяется в медицине для лечения атеросклероза.
Стероидные сапонины встречаются в растениях сухого и жаркого климата. Сырьевая база. Лекарственные растения диоскорея ницпонская, заманиха, элеутерококк колючий, аралия маньчжурская - преимущественно заготовляются от дикорастущих дальневосточных видов. Ввиду истощения зарослей диоскорея кавказская временно не заготовляется. Сырьевая база солодки не очень большая. Потребность в корне солодки значительна как в медицине, так и в других отраслях народного хозяйства. Стероидными сапонинами богаты растения семейтва амариллисовых, лилейных, диоскорейных; встречаются у растений семейства Норичниковые, Лилейные, Агавовые, Диоскорейные и др. К этой группе сапонинов относятся диосцин (диоскореи), дигитонин (наперстянки), париллин (сарсапариль) и др.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Стероидные сапонины" в других словарях:
Сапонины безазотистые гликозиды растительного происхождения с поверхностно активными свойствами. Растворы сапонинов при взбалтывании образуют густую стойкую пену. Название происходит от латинского sapo (род. падеж saponis) мыло … Википедия
Природные органические соединения (гликозиды), молекулы которых образованы моносахаридами и тритерпеноидом или стероидом. Содержатся во многих растениях, в т. ч. лекарственных (солодка, кора мыльного дерева). Пенообразователи; из стероидных… … Большой Энциклопедический словарь
Ов; мн. (ед. сапонин, а; м.). [от лат. sapo (saponis) мыло] Хим. Природные органические вещества, получаемые из некоторых растений и дающие с водой обильную пену (применяются в технике, медицине и т.п.). ◁ Сапониновый, ая, ое. * * * сапонины… … Энциклопедический словарь
- (от лат. sapo, родительный падеж saponis мыло) сложные органические безазотистые соединения из группы растительных гликозидов (См. Гликозиды). При кислотном или ферментативном гидролизе С. расщепляются на Моносахариды (одну или несколько… … Большая советская энциклопедия
- (от лат. sapo мыло), группа растит. глико зидов, водные р ры к рых образуют стойкую мыльную пену; обладают гемолитич. активностью и являются ядами для животных, дышащих жабрами. К С. также относят гли козиды стероидов и тритерпеноидов морских… … Химическая энциклопедия
Природные органич. соединения (гликозиды), молекулы к рых образованы моносахаридами и тритерпеноидом или стероидом. Содержатся во многих р ниях, в т. ч. лекарственных (солодка, кора мыльного дерева). Пенообразователи; из стероидных С. получают… … Естествознание. Энциклопедический словарь
Группа природных и синтетических химических соединений производных частично или полностью гидрированного 1,2 циклопентенофенантрена типа в молекулярном скелете которых 17 атомов углерода образуют 4 сочлененных кольца A, B, C, D. Стероиды широко… … Энциклопедия Кольера
Яды, вырабатываемые растениями, служат химическими факторами, участвующими в межвидовых взаимоотношениях. Примеров использования химических веществ для защиты от животных фитофагов у растений очень много. Специфическая черта всех… … Википедия
Яды, вырабатываемые растениями, служат химическими факторами, участвующими в межвидовых взаимоотношениях. Примеров использования химических веществ для защиты от животных фитофагов у растений очень много. Специфическая черта всех растений … … Википедия
Сапонины - что это такое?.. Данный вопрос и многие вытекающие из него «загадки» мы постараемся рассмотреть здесь. Данная статья позволит определить их классификацию, существующие виды, значение термина, качественные параметры физической и химической природы и т. д.
Введение
В соответствие со структурой агликона стероидные алкалоиды делятся на спиросолановые и соланидановые алкалоиды. Атом азота в таких веществах выступает в роли вторичного или третичного фрагмента цепи. Спиросолан - это аналог спиростана, содеражащий в себе азот. Соланидады располагают азотом лишь в индолизирующем фрагменте структуры. Существует углеводный компонент некоторого ряда гликоалкалоидов, который обладает собственным тривиальным наименованием.
Еще один гликозид соланидина - это хаконин. Его гликозидный фрагмент (β-хакотриоза) образуется из двух молекул рамнозы и одного моносахарида - глюкозы.
Процесс биосинтеза
Чтобы ответить на вопрос о том, что это такое - сапонины, необходимо ознакомиться с процессом их образования.
Биосинтез сапонина протекает в соответствии с указаниями изопреноидного пути, в ходе которого образуются тритерпены и стероиды. Происходит соединение трех единиц изопрена и пяти углеродных атомов, которые соединяются в «голову-хвост», которую называют 15-углеродным фарнезилдисосфатом. Две молекулы этого вещества подвергаются объединению и образуют 30-углеродный сквален. Полученное вещество (сквален) начинается окисляться до оксидоксвалена, который служит общей точкой исхода большинства реакций по циклизации процессов биосинтеза тритерпеноидов. Полученный оксидосквален начинает циклироваться, но лишь после подвергания раскрытию эпоксидного колечка и протонирования. В конечном итоге образуются карбокатионы.
Процесс нейтрализации протекает с удалением протона, в ходе чего образуется двойная форма связи или кольцо циклопропанов. При реагировании с H 2 O создает гидроксильную группу. Конкретизация стереохимии и форма скелета определяется благодаря набору участвующих в реакции циклаз.
Физиологическое воздействие
Сапонины влияют на организмы самым разнообразным образом. Если рассматривать на уровне гемолитической активности, то стоит отметить их способность создавать комплексное образование с молекулами холестерина. В ходе этого процесса создаются поры, расположенные в полости двойного слоя клеточной мембраны, например внутри эритроцитов. Подобная структура приводит к явлению гемолиза, который происходит при инъекции внутрь вен. Она дает возможность гемоглобину свободно проникать в плазму крови. Важно знать, что лишь глигокизы обладают гемолитической активностью, однако для организма человека или животных они токсичны, если вводить их напрямую в кровь. Пероральный прием снижает вред от сапонинов.
Рассматриваемые вещества обладают высокой токсичностью для животных, обладающих жабрами. Сапонины нарушают функциональные способности жабр, которые, помимо осуществления функции дыхания, участвуют в регуляции процессов солевого обмена и контролируют в организме показатели осмотического давления. Сапонины вызывают паралич и гибель холоднокровных обитателей водоемов. Агликоны не являются токсичным для таких животных.
Сапонины оказывают влияние на показатели проницаемости клеток растений. Некоторая их концентрация может ускорить семенное прорастание, а также взращивание и развитие растения. Использование больших концентраций может приводить к обратному эффекту в отношении упомянутых процессов. А также эти вещества обладают раздражающим воздействием на человеческие глаза, нос и полость рта. В зависимости от их концентрации, они могут вызывать усиление работы каждой железы в организме либо приводить к отравлению, диарее, рвоте и тошноте.
Существуют вещества сапонины, обладающие кардиотоническими и нейротрофными свойствами, среди которых можно отметить: аралозидные, календулозидные, патризидные и клематозидные соединения. Растительные сапонины могут оказывать лекарственное действие.
Способы эксплуатации
Способность к образованию пены позволяет сапонинам находить свое применение в качестве детергентов для огнетушителей. Эмульзирующие особенности дают им возможность использоваться при стабилизации дисперсной системы эмульсии или суспензии. Всегда используются они при изготовлении различных изделий кондитерской промышленности, а также с их помощью варят пиво. Фармакологическое действие сапонинов дает им возможность эксплуатироваться в качестве средств для: отхаркивания, выведения урины, поддержании тонуса организма, в качестве седативного средства или как вакцина.
Подытожим, можно сказать, что сапонины - это такие вещества, основное содержание которых сосредоточено в растительных организмах. Они могут оказывать как благотворное, так и негативное воздействие на организм. Могут быть токсичными и приводить к гибели множества живых существ. Широко применяются в медицине и детально исследуются биохимической отраслью наук.
Химические вещества сапонины (также гликозиды, сапонизиды или гетерозиды) - это производные тритерпеноидов и стероидов. Они обладают поверхностной и гемолитической активностью, а также токсичны для хладнокровных видов животных. Сапонины делятся на тритерпеновые и стероидные. Они содержатся в стеблях, листьях, цветах, корнях и плодах растений. Эти вещества состоят из углеводов и агликона.
Описание и характеристика
Любой сапонин, свойства которого имеют несколько характерных черт, отличается заметным воздействием на биологические организмы. Это вещество вызывает гемолиз эритроцитов и образует холестерин (из-за этого оболочка эритроцитов теряет свою полупроницаемость). Действие сапонинов приводит к попаданию в кровь гемоглобина. Вследствие такого эффекта у холоднокровных животных нарушается работа жабр.
Многие организмы погибают от яда, который выделяют сапонины. Что это такое? Данные соединения представляют собой аморфные или кристаллические гигроскопические вещества желтоватого оттенка (или бесцветные). Для сапонинов характерна высокая температура плавления и разложения. Они способны понижать поверхностное натяжение, из-за чего при встряхивании их водные растворы образуют обильную устойчивую пену. В хлороформе, бензоле и диэтиловом эфире сипонины нерастворимы. Иначе дело обстоит с водой, этанолом и метанолом. В этих гидрофильных растворителях сапонины растворимы в случае высокого содержания моносохаридов в их молекулах.
Примеры сапонина в природе
Далеко не одно семейство растений содержит сапонины. Всего ученые насчитывают около 40 подобных видовых групп. Клетки таких растений содержат растворенные сапонины. Что это такое? Чаще всего это часть химического состава подземных растений. Тритерпеновые сапонины характерны для гвоздичных, аралиевых, бобовых, синюховых, истодовых, конскокаштановых, розоцветных и т. д. Это такие распространенные растения, как солодка, женьшень или, например, аралия.
Стероидные сапонины входят в состав растений, принадлежащих к семействам лилейных, норичниковых, агавовых, диоскорейных и т. д. К данной группе относятся сарсапариль, наперстянки и диоскореи.
Интересно, что представители растительного мира выделяют сапонины для собственной защиты от патогенов. Так, гликозиды стимулируют скорость их роста, устойчивость к стрессу и улучшают всхожесть. Посредством сапонина изменяется состав каротиноидных пигментов, участвующих в фотосинтезе. Вещество может вырабатываться в листьях, откуда оно транспортируется по остальному растению. Полезное соединение копится в специальных клетках стеблей и эпидермиса. В конце концов оно попадает в корневище, отвечающее за вегетативное размножение. Сапонины вырабатываются с увеличенной скоростью в случае повреждения тканей растения.
Гидролиз и содержание моносахаридов
Биологические сапонины в растениях гидролизуются кислотами. Они могут образовывать молекулярные комплексы с липидами, стеринами, белками и фенольными соединениями. Сапонины (точнее, их углеводная часть) содержат от 1 до 11 моносахаридов. В зависимости от этого количества вещество относится к определенному типу: олигозидам, пентозидам, триозидам, биозидам, монозидам.
Чаще всего в них содержатся такие вещества, как D-ксилоза, D-глюкоза, D-галактоза, L-арабиноза, L-рамноза и т. д. Подобные элементы и включают в себя сапонины. Что это такое? Моносахариды - органические соединения, формирующие углеродные цепочки, которые могут быть разветвленными или линейными. Стероидные виды сапонинов состоят из 1-5 таких элементов, тогда как тритерпеновые могут их насчитывать 10 и даже больше.
Экстрагирование сапонинов
Получение сапонинов из исходного природного сырья осуществляется в несколько этапов. Сначала происходит экстрагирование (перевод компонентов из твердого тела в жидкость с помощью растворителя). Затем полученное вещество очищается и разделяется.
Для экстрагирования используются полярные растворители - этанол и метанол с различной концентрацией. Также применяется раствор натрия хлорида. В некоторых случаях перед экстракцией сырье обрабатывается эфиром и углеродами. Без этой процедуры невозможно разрушение сложнорастворимых комплексов, включающих сапонины, белки, стерины и фенольные соединения.
Очистка
Способ очистки полученных сапонинов зависит от их структуры. Например, полярные виды плохо растворяются в метиловом и а при охлаждении или добавлении этанола образуют характерный осадок. Иначе дело обстоит с гликозидами. Они выпадают в осадок после разбавления водой спиртовых экстрактов, а также плохо растворяются в самой воде. Для очистки тритерпеновых сапонинов необходима щелочь. Также на них действует ацетон, диэтиловый эфир, этилацетат, изоамиловый и
Другие методы очистки основаны на свойстве сапонинов создавать вместе с ацетатом свинца или гидроксидом бария нерастворимые в воде соли. После получения таких комплексов их разлагают. Подобные методы необходимы для того, чтобы образовывались наиболее чистые сапонины. наиболее качественные и лишенные примесей компоненты с однородным составом.
Хроматографическое разделение
Любые растительные вещества (например, флавоноиды, сапонины и т. д.) требуют тщательной обработки. При их очистке, помимо уже описанных методов, сегодня часто применяется хроматографическое разделение. В этом случае используются такие растворители, как уксусная кислота, н-бутанол, хлороформ, водный аммиак, н-пропиловый спирт, метанол и т. д.
Вслед за предварительным хроматографическим разделением начинается обработка кислотными реагентами - фосфорно-молибденовой кислотой, пятихлористой сурьмой и т. п. В результате сапонины образуют полиены - сопряженные ненасыщенные соединения. Они могут быть окрашены в красно-фиолетовый или розовый цвет (в зависимости от структуры вещества).
Применение
Сапонины используются с самыми разными целями. К примеру, их добавляют в пенообразующий агент в огнетушителях (в силу того, что эти вещества образуют обильную пену). Также сапонины включают в состав суспензий и эмульсий, тем самым стабилизируя эти Вещества данной группы отличаются эмульгирующими свойствами, что делает их полезным компонентом мыла.
Сапонины применяются при приготовлении некоторых напитков (например, пива), а также кондитерских изделий (халвы). Они производятся в качестве диетических и пищевых добавок. Также их используют в медицинских средствах (седативных, тонизирующих, отхаркивающих, вакцинах и т. д.). Несмотря на терапевтическую пользу, сапонины из-за своей токсичности требуют осторожности при употреблении.
Использование в фармакологии
Сапонины солодки с давних времен известны своим антиаллергическим и противовоспалительным действием. Препараты на их основе могут представлять собой порошок, сироп или экстракт. Солодковый корень - основа пилюль. Он добавляется для улучшения вкуса микстур и препаратов. Солодки используют в случае вирусных инфекций кожи и половых органов, а также при лишае.
Самой полезной с точки зрения фармакологии частью сапонинов считается глицирретиновая и глицирризиновая кислоты. На их основе производятся препараты, помогающие в борьбе с бронхиальной астмой. Другой полезный компонент - флавоноид. Эти соединения входят в состав флакарбина и ликиритона, обладающих противоязвенным, антисекреторным, спазмолитическим и противовоспалительным действием. Данные препараты употребляются при язве желудка и двенадцатиперстной кишки или гастрите.
Полезное действие женьшеня известно на Востоке уже несколько тысячелетий, где это растение стало популярным лекарственным средством и символично называется «корнем жизни». В Китае и Корее его используют в приготовлении пищи. оказывают тонизирующее и стимулирующее действие, их употребляют в качестве адаптогена. Средства на основе этих реагентов используются при лечении надпочечников. Концентрация сапонинов в женьшене достигает максимума при достижении растением шестилетнего возраста.
Влияние на человеческий организм
Как и алкалоиды, сапонины оказывают воздействие на человеческое здоровье. При попадании в полость рта или на слизистые оболочки носа и глаз они вызывают раздражение. Начинается усиленная секреция желез, что помогает избавиться от мокроты и помогает бронхам. Однако концентрация сапонинов для человеческого организма может быть и чрезмерной. В таком случае происходит раздражение кишечника и желудка. Токсичное воздействие данных веществ приводит к рвоте, тошноте, головокружению и диарее.
Сапонины полезны в качестве веществ, благодаря которым другие лекарственные средства быстрее всасываются в человеческий организм. Их действие зависит от конкретного растения. Помимо уже упомянутых эффектов, они могут оказать противоязвенный, легкий слабительный, адаптогенный, кортикотропный и диуретический эффект.
Сырье
Одним из самых частых источников сырья для выделения сапонинов является аралия маньчжурская. Это небольшое и быстрорастущее дерево высотой от 3 до 6 метров. Оно отличается поверхностной корневой системой и внешне похоже на пальму. Растение распространено на Дальнем Востоке России, в том числе в Хабаровском крае, Приморском крае и Амурской области.
Сапонины находятся в корнях аралии. При их заготовке используются растения возрастом от 5 до 15 лет. Корни собирают осенью или весной перед распусканием листьев. Их выкапывают ломами и лопатами. Затем требуется сушка, чаще всего она проводится в специальных сушилках, температура в которых достигает 60 °С. Срок годности такого сырья составляет три года.
Сапонины - природные гликозиды (сапонизиды, сапозиды), характерными свойствами которых являются: 1) высокая поверхностная активность (способность при встряхивании образовывать пену, т. е. это детергенты); 2) гемолитическая активность, обусловливающая образование пор в клеточной мембране эритроцитов и, как следствие, выход гемоглобина в плазму крови; 3) токсичность для холоднокровных животных, вызванная способностью сапонинов нарушать функционирование жабр, что обусловило применение некоторыми племенами ЛР, содержащих сапонины, при ловле рыбы.
Понятие «сапонины» произошло от названия растения мыльнянка (Sapo- naria officinalis L., сем. Гвоздичные - Caryophyllaceae). Термин был предложен в 1819 г. Мэлоном для обозначения мыльных свойств веществ, выделенных из этого растения (sapo - мыло).
Химическая структура и классификация сапонинов
По структуре молекул сапонины условно разделяют на стероидные и тритер- пеновые (пента- и тетрациклические), хотя по большому счету все сапонины от
носятся к терпеноидам и основу их генинов составляет циклопентанпергидрофе- нантреновое ядро.
Стероидные сапонины. Стероидные сапонины (фуро- и спиростанолового типа) - большая группа природных соединений. Особенностью агликонов стероидных сапонинов является присутствие в молекуле 27 атомов углерода и атома кислородау С16 (в кольце Е), а иногда также в положении у С1, С2, С5, С12. Вполо- жении С5-С6 у многих имеется двойная связь (например, в молекуле диосгенина, агликона диосцина). В зависимости от ориентации (поворота) спирокетального кольца F стероидные сапонины подразделяют на соединения «нормального» ряда и изо-ряда. Спирокетальные группы обнаружены и у стероидных алкалоидов, что говорит об их общем происхождении и родстве с другими стероидами.
Стероидные сапонины обычно являются С3-О-гликозидами, поскольку ОН-группа у С3-атома агликона является основным местом присоединения остатков сахаров. В гликозильной цепочке может быть несколько мономеров (не только глюкозы - например, в молекуле, выделенной из растений рода Наперстянка (Digitalis), имеется 5 монозидов, в том числе галактоза, ксилоза, глюкоза; са- погенин - дигитонин). Данный случай также показывает, что в растениях, содержащих кардиогликозиды, эти вещества часто встречаются вместе с сапонинами.
Стероидные сапонины и их гликозиды характерны для следующих семейств: Диоскорейные, Лилейные, Норичниковые, а также обнаружены у растений семейств Бобовые, Лютиковые, Пасленовые, Парнолистиковые.
Стероидные сапонины имеют значение прежде всего как исходные продукты для получения кортикостероидов и других стероидных гормональных ЛС (Преднизо- лон, Прогестерон). От других сапонинов они практически ничем не отличаются, кроме способности образовывать с высшими спиртами (в частности, с холестерином) комплексные соединения, не растворимые в воде, но хорошо растворимые в этаноле.
Наиболее типичным представителем стероидных сапонинов является диос- генин, содержащийся в корневищах и корнях разных видов диоскореи: ниппонской, кавказской, дельтовидной. Сапогенин диосгенин у С3 через кислород образует связь с глюкозой, к которой (разветвленно через О-связи) присоединены две L-рамнозы, образуя гликозид диосцин.
Фитоэкдизоны. По структуре молекул к стероидным сапонинам близки соединения, именуемые фитоэкдизонами (экдистероидами).
В основе строения молекул экдизонов лежит циклопентанпергидрофенан- треновый скелет, к которому в С17-положении присоединена алифатическая цепочка из восьми углеродных атомов. По физико-химическим свойствам фитоэкдизоны - твердые кристаллические вещества, хорошо растворимые в этаноле, метаноле, ацетоне, этилацетате и плохо - в хлороформе, не растворимые в петро- лейном эфире, оптически активные.
 |
Впервые фитоэкдизоны были обнаружены у насекомых и ракообразных в связи с тем, что они контролируют метаморфоз и линьку этих беспозвоночных животных. Затем их нашли в растениях - папоротниках, таких как тайваньский папоротник пайючин (Podocarpus nakai), серпуха сухоцветная (Seratula xeranthemoides); у последнего вида их содержание было около 2 %. Установили, что если личинки насекомых не получают достаточного количества экдистерои- дов из растений, используемых ими для питания, то у них не наступают процессы окукливания и превращения в стадию имаго.
Для обнаружения фитоэкдизонов в ЛРС используют их некоторые физикохимические свойства, а также биотест на окукливание личинок при введении им экстракта растения.
Фармакологическое действие экдистероидов изучено недостаточно. Установлено, что они оказывают адаптогенное и психостимулирующее влияние. Кроме того, экдизоны усиливают процессы белкового синтеза в организме и могут быть использованы как анаболические средства, что находит применение в спортивной медицине.
Тритерпеновые сапонины. Их агликоны представлены тетра- или пентациклическими тритерпеноидами: (С5Н8)6, или С30Н48.
 |
Тритерпеноидные сапонины распространены в растительном мире шире, чем стероидные. Особенно богаты ими семейства Аралиевые, Бобовые, Гвоздичные, Конскокаштановые, Розоцветные, Синюховые. В отличие от стероидных сапонинов, которые встречаются главным образом в растениях, произрастающих в сухом и жарком климате, тритерпеновые сапонины обнаруживаются у растений степей, лесостепей и умеренных широт. В растениях сапонины находятся в растворенном виде в клеточном соке (вакуоли). Их количество может колебаться от незначительных чисел до 30 % (мыльный корень). Они могут накапливаться в различных частях растений: корнях (солодка), корневищах с корнями (диоскорея), траве (мыльнянка, астрагал шерстистоцветковый), листьях (наперстянка), цветках (коровяк скипетровидный), семенах (конский каштан).
Даммарандиол
Большинство пентациклических тритерпеновых сапонинов относится к пяти типам: а-амирина, Р-амирина, лупеола, фриделина и гопана. В природе наиболее широко представлены продукты Р-амирина - олеаноловая кислота, производные которой имеются у аралии, синюхи, солодки, патринии и многих других ЛР. Производные а-амирина, представителем которых является урсоловая кислота и ее продукты, выделены из растений семейств Брусничные, Вересковые, Кутровые. Производные лупеола, такие как бетуловая кислота, бетулин, выделены из березы.
Тритерпеновые сапонины могут быть нейтральными и кислыми. Кислый характер рН обусловлен присутствием карбоксильной группы в агликоне или уро- новых кислот в гликозильной части молекулы. Гидроксильные группы могут быть ацилированы уксусной кислотой (пропионовой или другими). Сахаристые остатки могут присоединяться к агликону по гидроксильной или карбоксильной группам; гликозильная цепочка может быть линейной или разветвленной.
Физико-химические свойства
По физико-химическим свойствам сапонины - это бесцветные или желтоватые аморфные гигроскопичные вещества. В кристаллическом виде получены отдельные гликозиды сапонинов, которые содержат не более четырех моносахаридов.
Как стероидные, так и тритерпеновые сапониновые гликозиды (сапонизиды, или сапозиды) растворимы в воде, а также в разведенных водой (60-70 %) низших спиртах (этаноле, метаноле) даже на холоде. В более высоких концентрациях этих спиртов (80-95 %) только при нагревании и при охлаждении выпадают в осадок. Растворимость в воде определяется количеством моносахаридов в гликозидной части молекулы сапонизидов и увеличивается с возрастанием их числа. Гликозиды сапонинов с 1-4 моносахаридами обычно плохо растворимы в воде. Как правило, сапонизиды при растворении в воде образуют коллоидные растворы. В растворе оптически активны (за счет гликозильных остатков). Сапонизиды не растворимы в эфире, бензоле, ацетоне, хлороформе и других органических растворителях.
Многие сапонины образуют молекулярные комплексы с солями тяжелых металлов, фенольными веществами, стеринами, липидами, белками. При этом их гликозильные части определяют способность связывания, а сапогенины гемолитически не активны и не токсичны для рыб.
Из водных растворов сапонины осаждаются солями тяжелых металлов, гидроксидами бария (или магния), белками и таннинами; из спиртовых растворов - неполярными органическими растворителями (диэтиловым эфиром, этилацетатом и др.), стеринами, липидами. Под действием кислот и ферментов гликозиды сапонинов распадаются на агликон и остаток сахара. Сапонины обладают жгучим раздражающим вкусом и вызывают чихание и покраснение глаз, аллергию.
Некоторые сапонины могут быть не растворимы в воде, плохо пениться, не проявлять гемолитических свойств.
Стероидные сапонины образуют комплексы и осадки с высшими спиртами и холестерином. Стероидные сапонины в основном рН-нейтральны, а тритерпеновые - в основном кислые. Сапогенины - кристаллические вещества с четкой температурой плавления (в отличие от гликозидов, которые не имеют определенной температуры плавления). Сапогенины, как правило, растворимы в спиртах, диэтиловом эфире, ацетоне, бензоле, но не растворимы в воде.
Выделение сапонинов из ЛРС
Этот процесс проводят по следующей схеме. Предварительно ЛРС обрабатывают петролейным эфиром или четыреххлористым углеродом - для разрушения комплекса сапонинов со стеринами, которые не растворимы в спиртах. Из ЛРС сапонины экстрагируют водой, этанолом, метанолом или их водными растворами. Водой в основном извлекают гликозиды (чем больше гликозильных остатков, тем растворимость в воде больше). Поэтому обычно 60-70 % спиртом извлекаются и гликозиды, и агликоны сапонинов.
Из водных вытяжек различные тритерпеновые сапонины осаждают тяжелыми металлами (кислые сапонины с металлами образуют соли, которые затем разлагают серной или угольной кислотами). Если образуются холестериновые комплексы, проводят извлечение холестерина бензолом, если белковые комплексы - проводят разрушение комплекса кипячением с этанолом (сапонины переходят в раствор, белок остается в осадке).
Из танниновых комплексов сапонины освобождают кипячением с оксидом цинка: таннины остаются в осадке в виде комплекса с цинком, сапонины переходят в раствор.
Полученные фракции сапонинов разделяют на индивидуальные вещества с помощью колоночной хроматографии на силикагеле, оксиде алюминия, активированном угле, гельфильтрацией на сефадексе и т. п.
Качественное определение наличия сапонинов
Методы обнаружения сапонинов в ЛРС основаны на использовании трех различных свойств этих веществ: физических, химических и биологических.
1. Реакции, основанные на физических свойствах сапонинов. Гликозиды сапонинов обладают детергентной активностью, что связано с наличием в одной молекуле гидрофильного (углеводная часть) и гидрофобного остатков (агликон). Образование пены обусловлено тем, что сапонины понижают поверхностное натяжение на границе двух сред: воды и воздуха, воды и жира, т. е. они способны эмульгировать жиры.
Реакция пенообразования. При встряхивании в пробирке водного извлечения, содержащего сапонины, образуется довольно устойчивая пена. По характеру и степени пенообразования примерно определяют групповую принадлежность сапонинов (стероидную или тритерпеновую). Для проведения этой реакции водные экстракты из ЛРС делят на две части: первую подкисляют до рН ~ 1, вторую подщелачивают до рН и 13. Оба раствора в пробирке встряхивают. Наблюдают образование столбов пены. Если в пробирках образуются примерно равные по величине и стойкости столбики пены, то ЛРС содержит тритерпеновые сапонины, если же столбики пены больше при щелочном растворе рН, чем при кислом, то сырье содержит стероидные сапонины.
2. Реакции, основанные на химических свойствах сапонинов. Это реакции осаждения сапонинов и цветные реакции.
Реакции осаждения сапонинов:
Из водных растворов сапонины осаждаются Ba(OH)2, Mg(OH)2, CuSO4, ацетатом Pb, причем тритерпеновые сапонины осаждаются средним ацетатом свинца, а стероидные - основным;
Из спиртовых экстрактов стероидные и тритерпеновые сапонины осаждаются спиртовым раствором холестерина в виде комплексов (холестеридов).
Реакции окрашивания сапонинов:
К 2 мл водного извлечения прибавляют 1 мл 10 % NaNO^ 1 каплю концентрированной H2SO4. В результате появляется кроваво-красное окрашивание;
К 2 мл водного извлечения прибавляют 2 мл хлороформа и 5 капель концентрированной H2SO4 - возникает желтое, переходящее в темно-коричневое окрашивание в нижнем (хлороформном) слое;
Реакция Лафона: к2мл водного извлечения прибавляют 1 мл этанола, 1 мл концентрированной H2SO4, затем каплю раствора Fe2(SO4)3. При нагревании пробирки в ней появляется сине-зеленое окрашивание.
Эти три реакции положительны как на стероидные, так и на тритерпеновые сапонины. Только на стероидные сапонины позитивны следующие реакции:
Реакция Либермана - Бурхардта (на стероидное ядро молекулы, как и у кардиогликозидов): к 3 мл водного извлечения из ЛРС, выпаренного досуха, добавляют каплю ледяной уксусной кислоты и затем смесь (50: 1) уксусного ангидрида и концентрированной H2SO4. Через 5 мин появляется розовое окрашивание, переходящее в зеленовато-синее;
Реакция Санье: к2мл1% раствора сурьмы (III) хлорида добавляют несколько капель концентрированной H2SO4, содержащей уксусный ангидрид. В результате взаимодействия реагентов со стероидной частью молекулы сапонинов появляется желтое окрашивание.
Существует вариант реакции Санье для выявления сапонинов на хроматограммах. Для этого хроматограммы после разделения суммы сапонинов опрыскивают 5 % спиртовым раствором ванилина, 10 мин нагревают в сушильном шкафу при температуре 100-110 °С, затем опрыскивают 50 % раствором H2SO^ снова 10 мин нагревают в сушильном шкафу - пятна гликозидов стероидных сапонинов окрашиваются в желтые тона.
Для хроматографического выявления тритерпеновых сапонинов хроматограммы опрыскивают 20 % раствором H2SO4 и 10 мин нагревают в сушильном шкафу при 110 °С, в результате чего сапонины (особенно аралозиды) проявляются в виде пятен вишневого цвета.
3. Реакции, основанные на биологических свойствах сапонинов. Реакция гемолиза эритроцитов. Для ее проведения используют кровь (или эритроциты крови). Необходимо, чтобы в крови было незначительное содержание холестерина, присутствие которого может сдерживать гемолиз. Кроме того, требуется, чтобы рН был физиологическим (около 7,4), для чего взвесь эритроцитов разводят 0,9 % раствором NaCl. После смешивания равных объемов извлечения из ЛРС (содержащего сапонины) и взвеси эритроцитов в физиологическом растворе через некоторое время кровь становится прозрачной и ярко-красной - происходит гемолиз эритроцитов и выход гемоглобина в среду. Следует отметить, что различные сапонины имеют разный гемолитический индекс. Например, требуется 1 г сапонинов синюхи обыкновенной для гемолиза 10 000 мл крови и 1 г сапонинов диоскореи ниппонской для гемолиза 600 мл крови, т. е. гемолитический индекс у сапонинов синюхи выше, чем у сапонинов диоскореи. У солодки голой и конского каштана сапонины (сапонозиды) гемолитической активностью не обладают, а их агликоны - обладают.
Количественное определение содержания сапонинов в ЛРС. Единого метода количественного определения сапонинов пока нет. Ранее широко применяли гравиметрический метод, основанный на осаждении сапонинов холестерином, солями свинца, меди, магния, гидроксидом бария или концентрированными малополярными растворителями. Однако этот метод неспецифичен и дает завышенные результаты.
Используются также методы спектрофотометрии. Например, в первом методе берут порцию стероидных сапонинов, извлекаемых этанолом из диоскореи, прибавляют реактив Эрлиха (1 % раствор п-диметил-аминобензальдегида в четырехнормальном спиртовом растворе HCl), инкубируют 2 ч при 58 °С, охлаждают и измеряют оптическую плотность раствора. В другом методе спектрофотометрирова- ние раствора проводят после осаждения глицерризиновой кислоты из ацетонового извлечения солодки голой 25 % раствором аммиака. В третьем методе на хроматограммах в парах ортофосфорной кислоты стероидные сапонины дают розовые пятна, ярко флуоресцирующие в УФ-свете, что используют для флуориметрии.
Биологические свойства и фармакологическое действие
Все сапонины:
Обладают гемолитической активностью (за исключением сои, солодки и конского каштана). Гемолитическая активность - это способность сапонинов образовывать комплексы со стеринами и, как следствие, поры в мембранах эритроцитов, что позволяет гемоглобину этих клеток свободно диффундировать в среду или в плазму крови, давая так называемую «лаковую кровь» - явление, открытое Л. Федотовым в 1875 г.;
Токсичны для организмов при попадании в кровь. Сапонины вызывают гемолиз эритроцитов и паралич ЦНС, прежде всего ее дыхательного центра. Поэтому введение этих веществ непосредственно в кровь недопустимо. Возможно пероральное применение препаратов сапонинов, так как они не всасываются ЖКТ;
Даже в очень высоких разведениях (1:1 000 000) сапонины вызывают гибель холоднокровных животных (рыб, червей, лягушек), показано, в частности, их деструктивное действие на жабры - орган дыхания, солевого обмена и осмотического давления у рыб и амфибий;
Сапогенины (агликоны сапонинов) не обладают гемолитическими свойствами и не токсичны для рыб и других холоднокровных животных.
Имеются особенности биологического действия стероидных и тритерпено- вых сапонинов.
Стероидные сапонины проявляют:
Фунгицидную активность: вызывается образованием комплексов стероидных гликозидов со стеринами мембран грибных гиф. Это свойство используется для борьбы с патогенными грибами;
Противоопухолевую активность: выявлена у ряда сапониновых гликозидов. Установлено, что за цитостатическую активность отвечает стериновый агликон и его полярность. Углеводная часть молекулы оказывает влияние на растворимость и содействует транспорту стероидных гликозидов через плазматические мембраны;
Противосклеротическое действие: стероидные сапонины сдерживают развитие атеросклероза, в частности снижают содержание холестерина в крови. Они
также понижают артериальное давление, нормализуют учащенный ритм сердечных сокращений.
Также являются сырьевым продуктом для синтеза стероидных гормональных ЛС, используемых в фармакологии.
Тритерпеновые сапонины обладают токсичным действием на кровь и поэтому их принимают внутрь, так как они почти не всасываются в пищевом тракте, но повышают всасываемость сердечных гликозидов и других препаратов. Кроме того, они оказывают следующее воздействие:
Стимулирующее, тонизирующее и адаптогенное: Сапарал (ЛС из аралии), настойки женьшеня, заманихи, аралии;
Седативное: сапонины синюхи;
Противовоспалительное, противоаллергическое, регулирующее водно-солевой обмен: сапонины солодки;
Гипотензивное: сапонины астрагала шерстисто-цветкового;
Усиливающее секрецию бронхиальных желез, разжижающее мокроту и отхаркивающее: Глицерам (ЛС, получаемое из солодки), а также настойки синюхи, солодки;
Укрепляющее капилляры, тонизирующее вены: ЛС, получаемые из конского каштана - Эскузан, Эсфлазид, Анавенол, Веноплант; их применяют при варикозном расширении вен, поверхностных флебитах;
Эмульгирующее (широко используется при приготовлении эмульсий, суспензий, других лекарственных форм) и пенообразующее (применяется при приготовлении кондитерских изделий, шипучих напитков, а также как поверхностно-активные вещества в огнетушителях и т. д.).
Основные ЛР, содержащие сапонины
Стероидные: диоскорея ниппонская (а также д. кавказская, д. дельтовидная) (сем. Dioscoreaceae);
Тритерпеновые: заманиха высокая, аралия манчжурская и женьшень (Ara- liaceae), солодка голая и с. уральская, астрагал шерстисто-цветковый (Fabaceae), синюха голубая (Polemoniaceae).
К группе сапонинов относятся и основные БАВ хвоща полевого (Equise- taceae) и почечного чая (Lamiaceae).
Кроме того, к сапониновым гликозидам по строению близки фитоэкдизоны (фитоэкдистероиды), обнаруженные, в частности, улевзеи сафлоровидной (Aste- raceae), и витанолиды.
Растительные гликозиды, обладающие способностью образовывать с водой мыльную пену, получили название сапонинов. При гидролизе они образуют агликоны типа спиростанола-β, дигитогенина. При попадании в кровь высокотоксичны – вызывают гемолиз эритроцитов при разведении 1:50 000. Получают стероидные сапонины из наперстянки, диоскореи, аралии, сои и других растений путем экстракции их водой или водными растворами этанола. Индивидуальные соединения выделяют с помощью адсорбционно-хроматографических методов или методом противоточного распределения.
Применяют для синтеза стероидных гормонов, для получения антиатеросклеротических и венотонизирующих препаратов. Многие настойки содержат сапонины, обладающие мочегонным и отхаркивающим действием.
Технология производства стероидных сапонинов
Первые новогаленовые препараты, содержащие стероидные сапонины, стали вырабатываться из диоскореи.
Диоспонин (Diosponinum). Сухой очищенный экстракт из корней и корневищ диоскореи кавказской, содержит сумму водорастворимых стероидных сапонинов.
Сырье экстрагируют 8% этиловым спиртом в батарее по принципу противоточной мацерации.
Извлечение упаривают под вакуумом до 1/10 объема вытяжки.
К кубовому остатку добавляют алюмокалиевые квасцы для осаждения смолистых веществ.
После фильтрации вытяжку направляют вадсорбционную колонку с окисью алюминия. Реадсорбцию проводят обессоленной водой.
Вытяжку дополнительно очищают жидкостной экстракцией хлороформом .
После этого следует экстракция суммы сапонинов селективным экстрагентом – хлороформно-спиртовой смесью.
После удаления под вакуумом экстрагента получают препарат в виде порошка.
Применяется как гипохолестеринемическое средство при атеросклерозе.
Выпускается в таблетках по 0,1 г.
Препараты на основе сапонинов
Полиспонин – сухой экстракт из диоскореи ниппонской с содержанием суммы сапонинов не менее 17% . Форма выпуска – таблетки по 0,1 г. Назначение то же, что и диоспонина.
Трибуспонин – таблетки по 0,1г, содержащие сумму стероидных сапонинов из травы якорцев стелющихся. Показания к применению те же, что и для диоспонина и полиспонина.
Слизистые водорастворимые полисахариды
К этой группе полисахаридов относятся углеводы, образующие густые слизистые растворы. В состав слизей входят пентозаны и гексозаны. От крахмала они отличаются отсутствием характерных зерен и реакции с раствором йода, от пектиновых веществ – отсутствием полигалактуроновых кислот и желирующей способностью, от камедей – осаждаемостью нейтральным раствором свинца ацетата.
В химическом отношении слизи трудно отличить от камедей. Основным отличием является значительное преобладание пентозанов (их количество может доходить до 90%) над гексозанами.
Водорастворимые полисахариды водорослей представлены в основном в виде солей альгиновой кислоты.
Из физических свойств для слизей характерна полная растворимость в воде, в то время как для ряда камедей свойственно только набухание.
По характеру образования слизей сырье различают следующим образом:
сырье с интерцеллюлярной слизью (льняное семя, блошное семя и др.);
сырье с внутриклеточной слизью (клубни ятрышника, корень и листья алтея, листья подорожника, листья мать-и-мачехи и др.);
Выделяют слизистые водорастворимые полисахариды методами дробной мацерации в сочетании с кипячением и противоточной экстракцией в батарее перколяторов, очистку проводят, как правило, этанолом с последующей фильтрацией и сушкой.
