L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
Фармакогнозия алкалоидосодержащего природного сырья
| Группа | Учебная литература |
|---|---|
| Название на русском языке | Фармакогнозия алкалоидосодержащего природного сырья |
| Авторы на русском языке | Круглов Д.С., Величко В.В., Прокушева Д.Л. |
Резюме
В настоящее время требования к профессиональным компетенциям, которыми должны обладать провизоры-выпускники, регламентируются двумя профессиональными стандартами – «Провизор» и «Провизор-аналитик», которые служат целеполагающей основой для формирования образовательных стандартов подготовки специалистов высшего уровня. В федеральном государственном образовательном стандарте (ФГОС), реализующем парадигму компетентностного подхода, сформулированы конечные результаты образовательного процесса в виде профессиональных компетенций как совокупности психических свойств и состояний, в которой выражается единство знаний, умений и владений как готовность к осуществлению профессиональной деятельности. В разработанной нами, в рамках ФГОС высшего образования для специальности 33.05.01 – «Фармация» нового поколения (2019 г.), рабочей программе изучение одной из основных профессиональных дисциплин «Фармакогнозии» строится по модульному принципу с группированием изучаемых лекарственных растений по общности химической природы биологически активных соединений (БАС) и общности их биосинтеза.
В отличие от имеющихся в предложенной программе группирование по общности химической структуры дополнено группированием по общности биогенетических предшественников и пути биосинтеза БАС в растительном организме. Предложены следующие основные модули:
1. Лекарственное растительное сырье (ЛРС) – источники БАС основного или первичного метаболизма;
2. ЛРС – источники БАС терпенового метаболизма;
3. ЛРС – источники БАС фенольного мета-
болизма;
4. ЛРС – источники БАС азотного мета-
болизма.
Одними из основных БАС синтезируемых, главным образом, растениями в процессе азотного метаболизма являются алкалоиды.
Ценность и необходимость изучения природных источников алкалоидов заключается в многообразии фармакологического действия последних и, как следствие, в широте их использования в современной медицине.
В учебном пособии «Фармакогнозия алкалоидосодержащего сырья» рассмотрены вопросы, связанные с химией и биосинтезом алкалоидов, ботанической характеристикой широкой группы растений, методами определения подлинности лекарственного растительного сырья и его стандартизации. Впервые систематизировано изложены современные данные о новых природных источниках алкалоидов – микроорганизмах, животных и представителях морской биоты.
Учебный материал предваряет краткий исторический экскурс открытия и развития представлений об этом классе азотсодержащих соединений. С химической точки зрения классификация алкалоидов в пособии построена в своей основе по принципу общности химической структуры, который был предложен в тридцатые годы прошлого века советским химиком, академиком АН СССР Ореховым А.П. Вместе с тем, открытия последних лет в области природных источников алкалоидов и в биохимии растений привели к необходимости модификаций известной классификации.
В частности – учет различных путей биосинтеза позволил из индольных алкалоидов выделить группу карболиновых алкалоидов, имеющих структурный скелет β-карболина. Несмотря на то, что они, как и индольные алкалоиды, имеют общий биогенетический предшественник – триптофан – пути биосинтеза в дальнейшем у них принципиально разные: индольные алкалоиды образуются при взаимодействии с изопреноидным соединением – изопентилпирофосфатом, а структура карболина формируется после декарбоксилирования триптофана при взаимодействии с ацетилкоэнзимом А. Имидазольная структура представляет собой частный случай структуры азола, в которую также включаются и структуры оксазола и тиозола и в этой связи вместо алкалоидов со структурой имидазола рассматривается группа азольных алкалоидов. Среди алкалоидов, продуцируемых микроорганизмами и морской фауной, распространены алкалоиды со структурой карбазола (дибензопиррола) и акридина (дибензопиридина), и в классификацию добавлены группы карбазола и акридина. Кроме того, для морских алкалоидов типично образование конденсированных алкалоидов, в составе которых присутствуют от 2 до 4 различных структурных единиц, например, пириддоакридины (пирридин и акридин), дискарабдины (пиррола и хинолина), косциамиды (индола и имидазола) и т.п. – поэтому в классификацию добавлена группа конденсированных алкалоидов.
В главе 1 рассмотрены основные общие свойства алкалоидов рассматриваемых структурных групп:
- ациклические протоалкалоиды, представленые сферофизином и галегином;
- истиные алкалоиды (пирролидина и пирролизидина; пиридина и пиперидина; тропана; хинолизидина; хинолина; изохинолина; хинозолина; индола, включая эргоалкалоиды; пурина; азола; карболина; карбазола; акридина; конденсированных гетероциклов);
- псевдоалкалоиды стероидной, дитерпеновой и пептидной структуры.
В главе 2 показано, что в общем для биосинтеза алкалоидов в растениях характерно:
а) декарбоксилирование и трансаминирование аминокислот;
б) взаимодействие альдегидов и первичных аминов с образованием азометинов (Шиффовых оснований);
в) взаимодействие вторичных аминов, карбонильного соединения и карбаниона, играющего роль нуклеофила в процессе присоединения к иону, образованному взаимодействием амина и карбонильного соединения с образованием оснований Манниха;
г) циклизация и сопутствующие структурные перестройки с формированием конечных продуктов (алкалоидов).
В главе 2 помимо традиционно рассматриваемых в других учебных материалах пирролизидиновых, тропановых и хинолизидиновых алкалоидов подробно изложен биосинтез изохинолиновых, индольных, карболиновых алкалоидов, а также дитерпеновых псевдоалкалоидов.
В учебном пособии рассмотрены также вопросы физико-химических свойств, качественного и количественного анализа, выделения алкалоидов из растений и основные закономерности распространения и накопления алкалоидов. Приведена подробная графическая схема выделения алкалоидов из сырья как в виде алкалоидов-солей, так и в виде алкалоидов-оснований.
Впервые систематизировано изложены сведения об алкалоидах, продуцируемых животными и микроорганизмами. Среди галоалкалоидов земноводных наибольший интерес представляет хлорсодержащий алкалоид эпибадитин, выделенный из секретов эквадорской лягушки Epipedobates tricolor. Этот алкалоид обладает в 200-500 раз более сильным действием чем морфин, что сделало эпибетидин весьма перспективным соединением для поиска мощных ненаркотических анальгетиков. В отличие от опиатов обезболивающее действие эпибатидина связано с влиянием на никотиновые рецепторы.
В пособии показано, что алкалоиды, изолированные из накожных выделений лягушек, из секретов млекопитающих являются продуктами метаболизма алкалоидов, поступающих в их организм с пищей (растения и насекомые), в то время как алкалоиды морской биоты синтезируются морскими организмами также, как и алкалоиды микроорганизмов.
Для алкалоидов, продуцируемых микроорганизмами характерны соединения структурно относящиеся к производным индола, азола и карбазола и очень часто они включают в свою структуру атом хлора.
Морские цианобактерии продуцируют целый ряд тиазольных алкалоидов, ингибирующих рост раковых клеток, алкалоид барбамин обладает высокой активностью по отношению к беспозвоночным и рыбам. Стрептококки и псевдомонады являются источниками производных хлорированного пиррола – пирролмицина и пирролиндомицина, обладающих исключительно высокой активностью против трипаносом, возбудителей африканского трипаносомоза (сонная болезнь).
Среди обитателей морской биоты алкалоиды обнаружены главным образом в морских губках (Porifera), в асцидиях (Ascidiacea) и во мшанках (Ectoprocta, или Bryozoa). Характерной особенностью морских алкалоидов является галогенирование. Еще одной особенностью морских алкалоидов является включение в их структуру атомов серы, который может находиться в молекуле в составе функциональных групп, а также образовывать дисульфидные связи.
По строению углеродного скелета морские алкалоиды представлены пиридиновыми, хинолиновыми, изохинолиновыми, индольными, карболиновым соединениями (как и алкалоиды растений), а также специфическими акридиновыми, пиррольными, азольными и конденсированными типами.
Большинство изученных морских алкалоидов обладает широким спектром фармакологической активности – антибактериальной, цитотоксической противоопухолевой, вирулоцидной и ферментно-ингибирующей, что делает их весьма перспективным объектом для разработки новых высокоэффективных лекарственных средств.
Среди алкалоидов грибного происхождения наиболее изучен класс эргоалкалоидов, продуцируемый паразитическим грибом спорыньей пурпурной. Эргоалкалоиды имеют в своей структуре выраженный индольный фрагмент и рассматриваются в группе индольных алкалоидов.
В специальной части учебного пособия рассмотрены конкретные растительные и грибные источники алкалоидов, препараты которых используются в современной фармацевтической практике или представляют интерес как источники перспективных БАС, а именно: сферофиза солонцовая, красный перец, виды эфедры, безвременник великолепный, крестовник плосколистный, анабазис безлистный, виды красавки, белена черная, виды дурмана, кокаиновый куст, пилокарпус, чай китайский, кофейное дерево, шоколадное дерево, виды термопсиса, софора толстоплодная, кубышка желтая, плаун-баранец, хинное дерево, мак снотворный, мачёк желтый, чистотел большой, виды маклеи, барбарис обыкновенный, стефания гладкая, желтокорень, спорынья, чилибуха, раувольфия змеиная, катарантус розовый, барвинок малый, пассифлора инкарнатная, гармала, физостигма, чемерица Лобеля, паслен дольчатый, живокость сетчатоплодная, виды аконита.
Кроме того, рассмотрены источники кофеина и широко применяемые в производстве биологически активных добавок к пище орех кола, мате и гуарана.
В разделе стандартизации ЛРС, содержащего алкалоиды, проведен анализ физико-химических методов определения количественного содержания алкалоидов и приведен ряд современных методик определения.
В заключение приведены тестовые задания для самоконтроля студентами освоения темы.
Знание лекарственных растений и алкалоидоносного лекарственного сырья необходимы в осмысленной диагностике сырья будущему специалисту-провизору. Знания, полученные студентами при изучении данной темы, помогут им в освоении следующих разделов в курсе фармакогнозии, а также профильных дисциплин: технологии лекарств, фармакологии, фармацевтической и токсикологической химии, а также приобрести умения, необходимые для оценки качества сырья, содержащего алкалоиды, и оказания консультативной помощи по их применению.
МЕДАЛЬ «ЗА ВЕРНОСТЬ ТРАДИЦИЯМ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ» С УДОСТОВЕРЕНИЕМ