Сердечными гликозидами называется группа природных биологически активных веществ, оказывающих избирательное кардиотоническое действие на сердечную мышцу. Агликоном этих соединений являются производные циклопентанпергидрофенантрена, содержащие в 17-м положении ненасыщенное пятичленное или шестичленное лактонное кольцо.
Учитывая, что во всем мире сердечно-сосудистые заболевания занимают первое место в общей структуре заболеваемости, эта группа веществ в арсенале медицинских средств имеет первостепенное значение. Лекарственные растения служат единственным источником получения сердечных гликозидов. Растения, содержащие сердечные гликозиды, известны давно. У народов разных стран они в течение многих веков применялись для лечения сердечных и других заболеваний. Древние египтяне и римляне употребляли морской лук как сердечное и мочегонное средство, греки пользовались желтушником, африканские племена использовали эти растения для изготовления ядов для стрел и копий.
Распространение.
Растения этой группы распространены широко. Они встречаются во флоре всех континентов мира в растениях, принадлежащих к семействам норичниковых (различные виды наперстянок), лилейных (ландыш), разных видов капустных (желтушники), кутровых (олеандр, кендырь, строфант), лютиковых (адонисы, морозники) и др. Накопление гликозидов зависит от факторов окружающей среды (свет, почва, климатические условия, географический фактор и др.). Содержание их и качественный состав претерпевают сильные изменения в процессе развития растения.
Химический состав.
Характеристика агликона.
Как и все гликозиды, гликозиды кардиотонического действия состоят из двух частей: сахаристых и несахаристых веществ - агликонов. Агликон гликозидов является производным циклопентанпергидрофенантрена (и относится к классу стероидов, к которым принадлежат и другие соединения, вырабатываемые растениями и животными, такие как витамин D, стероидные сапонины, фитостерины и холестерины, желчные кислоты, половые гормоны). У агликонов сердечных гликозидов могут быть заместители у углеродных атомов: 3, 5, 10, 12, 13, 14, 16, а в положении С17 находится ненасыщенное лактонное кольцо. Заместителями могут быть: R1 - OH; R2 - OH, Н; R3 - СН3, -С-OH, -CH2-OH; R4 - OH, Н; R5 - CH3; R6 - OH; R7 - OH, H.
R8 - ненасыщенное лактонное кольцо. У всех гликозидов в положении С9 и C14 имеются гидроксильные группы, а в положении С13 - метильная группа. Гидроксильные группы также могут находиться в положениях 1, 2, 11, 15. Лактонное кольцо может находиться в a- и b-положениях. Видимо, лактонное кольцо обусловливает кардиотоническое действие, так как отсутствие или разрыв кольца приводит к полной потере физиологической активности. Например, содержащийся в наперстянке гликозид дигинин, имеющий стероидное строение но лишенный лактонного кольца, сердечного действие не оказывает.
Характеристика сахарного компонента.
Кроме обычных сахаров - глюкозы, фруктозы, рамнозы, в сердечных гликозидах встречаются специфические дезоксисахара (обедненные кислородом): дигитоксоза - С6Н12O4 и цимароза - С6Н11O4*СН3. Сахаристые вещества присоединяются к агликон за счет спиртового гидроксила в положении 3. Длина сахарной цепочки может быть от одной молекулы до 30 сахаров. Обычно вначале присоединяются дезоксисахара, а в конце цепочки глюкоза С6Н12O6.
Биологическая активность сердечных гликозидов зависит от числа групп СН3 и особенно ОН у углеродных атомов "скелета". С увеличением числа гидроксильных групп повышается их растворимость в воде.
Классификация.
В зависимости от строения ненасыщенной: лактонного кольца все сердечные гликозиды делятся на две группы с пятичленным - карденолиды (гликозиды наперстянки, строфанта, ландыша, горицвета) и шестичленным - буфадиенолиды (гликозиды морозника) лактонным кольцом. В формуле карденолидов встречаются заместители: -СН3, -С-OH; в формуле буфадиенолидов заместителями могут быть -СН3, -С-OH, -СН2OН.
В зависимости от заместителя в положении C10 карденолиды подразделяются на три подгруппы.
1.Подгруппа наперстянки включает гликозиды, агликоны которых в положении С10 имеют метильную группу - СН3. Гликозиды этой подгруппы медленно всасываются и медленно выводятся из организма, обладают кумулятивным действием, например гликозид гитоксигенин.
2. Подгруппа строфанта - агликон имеет в положении 10 альдегидную группу -С-OH. Эти гликозиды быстро всасываются, быстро выводятся из организма и не обладают кумулятивным действием, например строфантидин.
3. Подгруппа объединяет сердечные гликозиды, имеющие в положении 10 спиртовую группу (-OН2OН):
Сердечные гликозиды, как и все другие гликозиды, по количеству остатков в углеводной части молекулы делят на монозиды, биозиды, триозиды и т. д.
Физико-химические свойства.
Сердечные гликозиды чаще кристаллические вещества, бесцветные или кремоватые, без запаха, горького вкуса; характеризуются определенной точкой плавления и углом вращения. Многие гликозиды обладают флюоресценцией в УФ-свете (ланатозиды наперстянки шерстистой). Сердечные гликозиды в основном мало растворимы в воде, хлороформе, но хорошо растворимы в водных растворах метанола и этанола. Агликоны сердечных гликозидов лучше растворимы в органических растворителях. Сердечные гликозиды легко подвергаются кислотному, щелочному и ферментативному гидролизу. При кислотном или щелочном гидролизе сразу происходит глубокое расщепление до агликона и cахаров.
Способы получения.
Для выделения сердечных гликозидов используют этанол и метанол, которые не вызывают гидролиза сердечных гликозидов. Качественные реакции. Проводятся с индивидуальными веществами или очищенным извлечением из растительного сырья: на углеводную часть молекулы (реакция Келлер-Килиани); на стероидное ядро; на лактонное ненасыщенное кольцо (реакция Балье) - с пикриновой кислотой в щелочной среде. В полевых условиях пользуются пикратной бумагой, в которую завертывают свежее растение и надавливают плоскогубцами; появление красного окрашивания на бумаге характеризует присутствие сердечных гликозидов.
Количественное определение.
Проводится различными методами: фотоколометрическим, спектрофотометрическим, флюориметрическим, газожидкостной хроматографии и биологической стандартизации.
НТД на лекарственное растительное сырье, содержащее сердечные гликозиды, требует обязательной стандартизации сырья биологическими методами, которая проводится на лягушках, кошках, голубях. Активность оценивают по сравнению со стандартным кристаллическим препаратом и выражают в единицах действия (лягушачьих, кошачьих и голубиных). Чаще других используется стандартизация на лягушках. За единицу (1 ЛЕД) принято наименьшее количество испытуемого вещества, способное вызвать систолическую остановку сердца у животных в течение 1 ч. Для биологической стандартизации используют лягушек массой 25-40 г, предпочтительно самцов. Стандарты изготовляют и выпускают специализированные научно-исследовательские организации. В НТД на лекарственное растительное сырье, содержащее сердечные гликозиды, обязательно указывается валор. Валер сырья - это количество единиц действия в 1 г сырья. Например, при испытании на лягушках в 1 г листьев наперстянки пурпуровой должно содержаться не менее 50-66 ЛЕД, в траве ландыша майского - 120 ЛЕД, а в цветках ландыша - 200 ЛЕД. При испытании кардиотонических средств на кошках или голубях активность выражают в кошачьих и голубиных единицах действия: КЕД и ГЕД. Гликозиды действуют на сердце в 5-6 раз сильнее, чем их агликоны.
Заготовка.
При заготовке сырья соблюдают рациональные сроки сбора и учитывают фазу развития растения. Сырье собирают в фазе наибольшего содержания БАВ. При этом проводят охранные мероприятия - чередуют районы заготовки сырья.
Сушка.
В живых растениях содержатся нестойкие первичные (нативные) гликозиды. При длительном лежании сырья перед сушкой и медленной сушке под действием ферментов гликозиды подвергаются гидролизу и превращаются во вторичные, частично лишенные сахара. Например, наперстянка пурпуровая содержит первичные гликозиды: пурпуреагликозид А и пурпуреагликозид В, которые под влиянием ферментов отщепляют глюкозу. Так, пурпуреагликозид А дает вторичный гликозид дигитоксин, а пурпуреагликозид В - гитоксин. Дальнейший гидролиз приводит к полному отщеплению сахарного компонента. Следовательно, сырье после сбора не должно лежать в таре более 2 ч. Сырье следует сушить быстро при температуре 55-60°С. При этой температуре ферменты (гидролизы) инактивируются и гидролиз сердечных гликозидов приостанавливается.
Хранение.
В сухом, хорошо проветриваемом помещении, по списку Б, кроме строфанта (список А).
Применение.
Гликозиды кардиотонического действия обладают избирательным действием на сердечную мышцу. В медицине применяют различные галеновые и новогаленовые препараты из сырья и чистые гликозиды.
Сырьевая база.
Лекарственные растения, содержащие сердечные гликозиды, произрастают как в диком виде (адонис весенний, ландыш майский), так и возделываются (наперстянки, желтушник раскидистый). Потребность в сырье травы адониса весеннего большая, а сырьевая база незначительна. Его заготавливают в старых разведанных районах. Поскольку культивирование этого растения пока не удается, ведется поиск других видов адониса в новых районах. Наиболее перспективные виды: адонис туркестанский, образующий большие заросли на горных лугах Средней Азии (разрешен к применению); адонис золотистый встречающийся на лугах Тянь-Шаня (рекомендуется в качестве сырья для получения К-строфантина); адонис амурский и адонис сибирский, широко распространенные в Западной и Восточной Сибири и западном Приуралье.
Кроме того, в совхозах культивируют адонис однолетний, дико произрастающий на юге Украины в траве которого обнаружены строфантиновые гликозиды.
Работы по изучению лекарственных растений, содержащих сердечные гликозиды.
В изучение растений, содержащих гликозиды кардиотонического действия и их применение в медицине большой вклад внесли русские ученые. Еще в XIX в профессор Медико-хирургической академии С. В. Пеликан установил действие препаратов строфанта на сердце. Влияние препаратов адониса весеннего на сердце обнаружил Н. А. Бубнов, ландыша майского - Н. П. Богоявленский под руководством И. П. Павлова. Действие на сердце обвойника доказал профессор Томскоп университета Н. В. Бужинский, а профессор Н. В. Вершинин изучил и ввел в медицину различные виды желтушника. Большой вклад в выделение новых сердечных гликозидов, установление их строения и фармакологического действия внесли ученые Харьковского научно-исследовательского института химии и технологии лекарственных средств Д. Г. Колесников, Я. И. Ходжай, М. А. Ангарская а также ученые других институтов: Н. К. Абубакиров, А. Д. Турова, Э. П. Кемертелидзе и др., которые продолжают поиск растений кардиотонического действия в настоящее время. Работы проводятся в ВИЛАРе, фармацевтических институтах и на факультетах.