I биологические активности, химические свойства природных тритерпеноидов Терпеноиды

I.5. Биологические активности, химические свойства природных тритерпеноидов
Терпеноиды — кислородосодержащие органические соединения (как правило, природного происхождения), углеродный скелет которых образован из изопреновых звеньев. Терпеноиды являются производными терпенов, в некоторых случаях их углеродный скелет может образовываться из полиизопреновых структур путём перемещения или потери углеродного фрагмента, обычно метильной группы^[1]. Особенности строения молекул терпеноидов приводит к заметному их отличию от других органических соединений повышенной лабильностью, склонностью к изомеризации, циклизации и полимеризации. Изомеризация и трансформация нередко проходит в мягких условиях, под действием света, кислорода воздуха, паров воды и т. п. Из-за лёгкой перегруппировки углеродного скелета терпеноидов русский учёный Е. Вагнер назвал их «химическими хамелеонами».
Терпеноиды являются активными участниками обменных процессов, протекающих в растениях. Некоторые терпеноиды регулируют активность генов растений, участвуют в фотохимических реакциях. Углеродные цепи ряда терпеноидов являются ключевыми промежуточными продуктами в биосинтезе стероидных гормонов, холестерина, ферментов, витаминов Д, Е, К, желчных кислот. Растительные терпеноиды имеют широкий спектр биологического действия для человека и поэтому представляют интерес для поиска новых лекарственных препаратов.
Сапонины — сложные безазотистые^[1] органические соединения из гликозидов растительного происхождения с поверхностно-активными свойствами. Растворы сапонинов при взбалтывании образуют густую стойкую пену. Название происходит от латинского sapo (род. падеж saponis) — мыло^[2]. Широко распространены в природе, встречаются в различных частях растений — листьях, стеблях, корнях, цветах, плодах^[3]. Содержат агликон (сапогенин) и углеводную часть^[2].
Для выделения группы сапонинов из других вторичных метаболитов используются свойства поверхностной активности и гемолитической активности. Однако не все сапонины могут ими обладать. Поэтому вещества могут помещать в группу сапонинов на основе структурной формулы (стероидные и терпеноидные гликозиды)^[4]. Из-за сапониновых свойств (поверхностная и гемолитическая активность, образование комплексов с холестерином) к сапонинам часто относят также гликозиды азотсодержащих стероидных алкалоидов (гликоалкалоиды)^[5]. Многие сердечные гликозиды (карденолиды) дают пену в водных растворах, однако из-за специфических биологических свойств к сапонинам не относятся, а рассматриваются отдельно^[6].
Сапонины — бесцветные или желтоватые аморфные вещества без характерной температуры плавления (обычно с разложением). Оптически активны^[2]. Гликозиды растворимы в воде и спиртах, нерастворимы в органических растворителях; свободные сапогенины, наоборот, не растворяются в воде и хорошо растворимы в органических растворителях. В кристаллическом виде получены представители, которые имели в своем составе не более 4 моносахаридных остатков. С увеличением количества моносахаридов повышается растворимость сапонинов в воде и других полярных растворителях. Сапонины с 1—4 моносахаридными остатками в воде растворяются плохо. Специфическим свойством сапонинов является их способность снижать поверхностное натяжение жидкостей (воды) и давать при встряхивании стойкую обильную пену. Химические свойства сапонинов обусловлены структурой агликона, наличием отдельных функциональных групп, а также присутствием гликозидной связи. Сапонины делят на нейтральные (стероидные и тетрациклические тритерпеновые) и кислые (пентациклические тритерпеновые) соединения. Их кислотность обусловлена наличием карбоксильных (-СООН) групп в структуре агликона и присутствием уроновых кислот в углеводной цепи^[8]. Гидроксильные группы могут быть ацилированы уксусной, пропионовой, ангеликовой и др. кислотами^[9]. Кислые сапонины образуют соли, растворимые с одновалентными и нерастворимые с двухвалентными и многовалентными металлами^[8]. При взаимодействии с кислотными реагентами (SbCl₃, SbCl₅, FеСl₃, конц. H₂SO₄) образуют окрашенные продукты^[10][11]. Сапонины гидролизуются под влиянием ферментов и кислот. Производные с О-ацилгликозидными связями гидролизуются под воздействием щелочей^[8]. Многие сапонины образуют молекулярные комплексы с белками, липидами, стеринами, танинами^[8].
Тритерпеновые сапонины содержат 30 атомов углерода и отличаются большим разнообразием химических структур (среди тритерпеноидов выделяют не менее 30 групп^[33]). В зависимости от количества пяти- и шестичленных колец в структуре агликона их можно разделить на 2 группы^[34]:
а) тетрациклические — содержат в структуре агликона 4 углеродных кольца;
б) пентациклические — содержат в структуре агликона 5 углеродных колец.

Производные олеанана. Большинство пентациклических тритерпеновых сапонинов относится к типу β-амирина, в основе которого лежит углеродный скелет олеанана. Одним из наиболее распространённых представителей является олеаноловая кислота^[57]. Олеаноловая кислота является агликоном аралозидов аралии манчжурской^[61], сапонинов календулы лекарственной^[62], патринии средней^[63][64]. Другим фармакологически значимым основанием является глицирретиновая кислота. Глицирретиновая кислота является агликоном глицирризиновой кислоты (в 3 положении присоединяется углеводная цепь из двух молекул глюкуроновой кислоты). Глицирризиновая кислота содержится в солодке голой и солодке уральской. Препараты на основе глицирризиновой кислоты используются при гипофункции коры надпочечников ^[65]. Биосинтез сапонинов происходит по изопреноидному пути синтеза тритерпенов и стероидов. 3 изопреновых 5-углеродных единицы соединяются «голова-к-хвосту» в 15-углеродный фарнезилдифосфат. Два фарнезилдифосфата затем объединяются «хвост-к-хвосту» в 30-углеродный сквален. Сквален затем окисляется до оксидосквалена. Эта точка является исходной для многочисленных реакций циклизации тритерпеноидного биосинтеза. Оксидосквален циклизуется после протонирования и раскрытия эпоксидного кольца. В результате образуется карбокатион, подвергающийся циклизации и последующим перестройкам: гидридным сдвигам и метильным миграциям, в результате которых образуются новые карбокатионы. Нейтрализация карбокатионов происходит при удалении протона — образуется двойная связь или циклопропановое кольцо, а также при реакции с водой — образуется гидроксильная группа. Конкретные типы скелетов и их стереохимия определяются участвующими в реакциях типами циклаз: циклоартенолсинтаза, ланостеролсинтаза, β-амиринсинтаза и др.^[35]

Токсичность для жабродышащих. Сапонины высокотоксичны для животных, дышащих жабрами. Они нарушают функцию жабр, которые являются не только органом дыхания, но и регулятором солевого обмена и осмотического давления в организме^[8][82]. Сапонины парализуют или вызывают гибель холоднокровных животных даже в больших разведениях (1:1 000 000)^[83]. Агликоны сапонинов для холоднокровных животных не токсичны^[7]. Рыба, отравленная сапонинами, остается съедобной. Эсцин и прочие сапонины конского каштана не токсичны для рыб.

Другие воздействия на человеческий организм. Сапонины оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки глаз, носа, полости рта^[8]. При легком раздражающем действии сапонинов происходит усиление секреции всех желез, что благоприятно сказывается на бронхах — ведет к разжижению мокроты, что облегчает и её эвакуацию^[84]. Вместе с тем избыток сапонинов приводит к раздражению слизистой желудка и кишечника, они могут быть токсичными — вызывают тошноту, рвоту, диарею, головокружение^[8]. Кардиотоническим, нейротрофным, гипотензивным и тоническим действием обладают аралозиды, календулозиды, патризиды, клематозиды^[85].

Сапонины различных растений обладают и другими лекарственными действиями: гипохолестеринемическое и противосклеротическое, диуретическое^[84]; кортикотропное^[85]; адаптогенное, седативное^[86]; противоязвенное^[87]; легкое слабительное^[67]. Кроме того, в присутствии сапонинов некоторые другие лекарственные вещества легче всасываются^[88]. Благодаря способности сапонинов образовывать обильную пену, они находят некоторое применение в качестве детергентов и пенообразующих агентов в огнетушителях. Эмульгирующие свойства сапонинов широко используются для стабилизации разных дисперсных систем (эмульсий, суспензий). Их используют при приготовлении халвы и других кондитерских изделий, пива и иных шипучих напитков. Благодаря эмульгирующим свойствам сапонины оказывают моющее действие, но их отличает от анионных мыл отсутствие щелочной реакции^[89]. Сапонины производятся коммерчески как пищевые и диетические добавки. В терапевтической практике используются как отхаркивающие, мочегонные, тонизирующие, седативные средства, применяются как вспомогательные средства в вакцинах. При этом токсичность, связанная с комплексообразованием стерола (стерина), остаётся главной проблемой.^[90] Необходима большая осторожность в оценке терапевтической пользы при употреблении естественных продуктов, содержащих сапонин-разновидности.