Вератридин: стероидный алкалоид из растений семейства лилейных

Введение

Вератридин – стероидный алкалоид, обнаруженный в растениях семейства лилейных, в частности в родах Veratrum и Schoenocaulon. Вератридин повышает возбудимость нервов и концентрацию ионов кальция внутри клеток.

Изоляция

Вератридин был выделен из семян Schoenocaulon officinale и из корневищ Veratrum album. Подобно другим стероидным алкалоидам, содержащимся в этих растениях и сходных в семействе Melanthiaceae, он присутствует в составе гликозидного комплекса, связанного с углеводными фрагментами. Сообщения об этих работах датируются 1878 годом, но первая истинная очистка вератридина была проведена в 1953 году Купчаном и соавторами. Эта и последующие процедуры очистки начинаются с вератрина – смеси алкалоидов, присутствующих в растениях Veratrum, состоящей главным образом из цевадина и вератридина. Нитратная соль образуется путем растворения вератрина в 1% серной кислоте со льдом и осаждения нитратом натрия. После повторного суспендирования в воде со льдом, раствор доводят до pH 8,5 водным NaOH, а затем до pH 10 водным аммиаком, формируя другой осадок, который экстрагируют эфиром, а затем хлороформом. Эфирные и хлороформные фракции объединяют и высушивают. Высушенный остаток растворяют в серной кислоте, а сульфатную соль вератридина осаждают путем капельного добавления раствора сульфата аммония. Наконец, свободное основание получают с помощью гидроксида аммония. Еще более эффективная изоляция вератридина из вератрина достигается с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ); поскольку чистота коммерчески доступного вератридина может варьироваться, очистка вератрина методом ВЭЖХ является предпочтительным методом для выделения вератридина для биологических исследований. Структура вератридина была подтверждена с помощью спектроскопии ЯМР и рентгеноструктурного анализа. Вератридин обладает необычной стероидной структурой. В типичном четырехкольцевом ядре, состоящем из трех шестичленных и одного пятичленного кольца (как в холестерине), пятичленное кольцо находится на конце. Вератридин и другие алкалоиды Veratrum имеют пятичленное кольцо между вторым и третьим шестичленными кольцами. Растворимость в воде зависит от pH; свободная форма основания слабо растворима, но легко растворяется в 1 M HCl. Его сульфатная соль очень гигроскопична. Вератридин ингибирует инактивацию натриевых каналов, сдвигая порог активации в сторону более отрицательного потенциала. Результирующий приток Na+ также приводит к увеличению внутриклеточной концентрации Ca2+, вызывая избыточное производство реактивных форм кислорода, ответственных за повреждение нейронов. Вератридин легко всасывается через кожу и слизистые оболочки, а также при пероральном приеме. Наиболее поражаемыми тканями являются сердце, нервы и скелетные мышцы. Лечение включает введение активированного угля, атропина и бензодиазепинов (если у пострадавшего наблюдаются судороги).

Veratridine has been isolated from the seeds of Schoenocaulon officinale and from the rhizomes of Veratrum album. Like the other steroidal alkaloids found in these plants and similar ones in the Melanthiaceae family, it is present as part of a glycosidal combination, bonded to carbohydrate moieties. Accounts of these efforts date back to 1878, but the first true purification of veratridine is the one carried out in 1953 by Kupchan et al. This, and later purification procedures, begin with veratrine, a mixture of the alkaloids present in the Veratrum plants, primarily containing cevadine and veratridine. The nitrate salt is formed by dissolving the veratrine in 1% sulfuric acid over ice and precipitating with sodium nitrate. After resuspending in water over ice, the solution is brought to pH 8.5 with aqueous NaOH and then pH 10 with aqueous ammonia, forming another precipitate which is extracted with ether and then with chloroform. The ether and chloroform fractions are combined and dried. The dried residue is dissolved in sulfuric acid and the sulfate salt of veratridine is precipitated by dropwise addition of a solution of ammonium sulfate. Finally, the free base form is generated with ammonium hydroxide. An even better isolation of veratridine from veratrine is achieved using high performance liquid chromatography (HPLC); as commercially available veratridine may vary in purity, HPLC purification of veratrine is a preferred method for isolation of veratridine for biological studies. The structure of veratridine has been confirmed by NMR spectroscopy and X ray crystallography. Veratridine displays an unusual steroidal backbone. In the typical four ring nucleus with three six membered rings and one five membered ring (like the one in cholesterol), the five membered ring is on the end. Veratridine, and other Veratrum alkaloids, have the five membered ring between the second and third six membered rings. Solubility in water is pH dependent; the free base form is slightly soluble, but easily dissolves in 1 M HCl. Its sulfate salt is very hygroscopic. Veratridine inhibits sodium channel inactivation by shifting the activation threshold toward a more negative potential. The resulting influx of Na+ also leads to the increase of intracellular Ca2+ concentrations, causing the overproduction of reactive oxygen species responsible for neuronal damage. Veratridine is readily absorbed through the skin and mucous membranes and through ingestion. The tissues most affected are the heart, nerves, and skeletal muscles: Treatment involves the administration of activated charcoal, atropine, and benzodiazepines (if the affected individual is seizing).