Введение

Мускарин, L (+) мускарин или мускарин – это природное вещество, содержащееся в некоторых грибах, особенно в видах Inocybe и Clitocybe, таких как смертельно ядовитый C. dealbata. Также установлено, что грибы родов Entoloma и Mycena содержат уровни мускарина, которые могут быть опасны при употреблении в пищу. Мускарин обнаружен в безвредных следовых количествах в Boletus, Hygrocybe, Lactarius и Russula. Следовые концентрации мускарина также содержатся в Amanita muscaria, хотя фармакологически более значимым соединением из этого гриба является алкалоид муссимол, схожий с препаратами группы Z. Плодовые тела A. muscaria содержат переменную дозу мускарина, обычно около 0,0003% от свежего веса. Это очень низкое значение, и симптомы токсичности возникают крайне редко. Inocybe и Clitocybe содержат концентрации мускарина до 1,6%. Мускарин является селективным агонистом мускариновых ацетилхолиновых рецепторов.

История

Название мускарин происходит от названия Amanita muscaria, из которого его впервые выделили немецкие химики Освальд Шмидеберг и Ричард Коппе из Тартуского университета, сообщившие о своих открытиях в 1869 году. Видовое название гриба, в свою очередь, происходит от латинского слова musca, означающего «муха», поскольку гриб часто использовали для привлечения и ловли мух, отсюда и его распространенное название – «мухомор». Мускарин был первым исследованным парасимпатомиметическим веществом и вызывает выраженную активацию периферической парасимпатической нервной системы, которая может привести к коллапсу кровообращения и смерти. Являясь четвертичной аммониевой солью, мускарин менее полно всасывается из желудочно-кишечного тракта, чем третичные амины, и не проникает через гематоэнцефалический барьер. Мускариновые агонисты активируют мускариновые рецепторы, а никотиновые агонисты – никотиновые рецепторы. Оба являются холиномиметиками прямого действия; они оказывают свое действие, связываясь и активируя холинергические рецепторы. Окончательное подтверждение структуры было получено Францем Джеллинеком и его коллегами в 1957 году с помощью рентгенодифракционного анализа; Джеллинек также описал трехмерную структуру молекулы, используя хлорид мускарина. Эти новые данные положили начало исследованиям фармакологии мускарина и мускариноподобных веществ, структурно связанных с ацетилхолином.

Структура и реактивность

Мускарин имитирует функцию естественного нейромедиатора ацетилхолина в мускариновой части холинергической нервной системы, несмотря на менее гибкую структуру из-за пятичленного кольца в молекулярном скелете. За исключением двойной связи кислорода, вся структура ацетилхолина присутствует в правой нижней части молекулы мускарина (см. рисунок 3 ниже для сравнения обеих структур). Существуют две энантиомерные формы мускарина, называемые 2S-мускарином и 2R-мускарином.

Эффективный синтез (+) -мускарина

Нижеприведенная схема представляет собой очень эффективный способ синтеза (+) мускарина, разработанный учеными Чан и Ли и опубликованный в канадском журнале Chemistry в 1992 году. S (−) этиллактат (2) (рисунок 4) превращают в 2,6-дихлорбензиловый эфир (3). Восстановление 2,6-дихлорбензилового эфира диизобутилалюминийгидридом (DIBAL) дает альдегид (4). Обработка неочищенного альдегида аллилбромидом и цинковым порошком в воде с NH4Cl в качестве катализатора приводит к образованию анти- и син-изомеров 5a и 5b. Обработка 5a йодом в CH3CN при 0 °C дает циклизованный продукт 6a. Наконец, обработка 6a избытком триметиламина в этаноле дает (+) мускарин (2S,4R,5S). Аналогичная последовательность реакций с 5b дает (+) эпимускарин (7), в частности, из 2,5-диметил-3-карбоксиметилфлурана.

Фармакодинамика

Мускарин имитирует действие нейромедиатора ацетилхолина, агонизируя мускариновые ацетилхолиновые рецепторы. Эти рецепторы были названы в честь мускарина, чтобы отличать их от других ацетилхолиновых рецепторов (никотиновых рецепторов), которые сравнительно малочувствительны к мускарину. Существует пять различных типов мускариновых рецепторов: M1, M2, M3, M4 и M5. Большинство тканей экспрессируют смесь подтипов. Подтипы M2 и M3 опосредуют мускариновые реакции в периферических автономных тканях. Подтипы M1 и M4 более распространены в головном мозге и автономных ганглиях. Рецепторы с нечетными номерами, M1, M3 и M5, взаимодействуют с Gq-белками для стимуляции гидролиза фосфоинозитидов и высвобождения внутриклеточного кальция. В то же время, рецепторы с четными номерами, M2 и M4, взаимодействуют с Gi-белками, ингибируя аденилилциклазу, что приводит к снижению внутриклеточной концентрации циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Большинство агонистов мускариновых рецепторов не обладают селективностью к подтипам. Мускариновые рецепторы также передают сигнал по другим путям, например, посредством модуляции G-бета-гамма-комплексом калиевых каналов. Это позволяет мускарину модулировать клеточную возбудимость через мембранный потенциал.

Метаболизм

Недостаточно исследований метаболизма мускарина в организме человека, что позволяет предположить, что это соединение людьми не метаболизируется. Несмотря на обширные исследования метаболизма ацетилхолина под действием ацетилхолинэстеразы, мускарин этим ферментом не расщепляется, что частично объясняет его потенциальную токсичность. Мускарин легко растворим в воде. Наиболее вероятный путь выведения мускарина из крови – почечный клиренс; в конечном итоге он выводится из организма с мочой.

Медицинское применение

Мускариновые агонисты используются в качестве лекарственных средств для лечения глаукомы, послеоперационного илеуса, врожденного мегаколона, задержки мочи и ксеростомии. Мускарин противопоказан пациентам с заболеваниями, повышающими их чувствительность к парасимпатической стимуляции, пациентам с астмой или ХОБЛ, а также пациентам с язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки. Кроме того, мускарин не назначают пациентам с обструкцией желудочно-кишечного или мочевыводящего тракта, поскольку он может усугубить обструкцию, вызывая повышение давления, что может привести к перфорации.

Эффективность

Поскольку мускарин действует на мускариновый ацетилхолиновый рецептор, наиболее корректным будет сравнение с ацетилхолином, который обычно воздействует на этот рецептор. Чистый мускарин, по сравнению с чистым ацетилхолином, в большинстве случаев считается более активным, его действие всегда медленнее, но продолжительнее, чем у ацетилхолина. Вероятным объяснением такого длительного действия может быть то, что мускарин не подвергается гидролизу ацетилхолинестеразой в синаптической щели.

Токсикология

Отравление мускарином характеризуется миозом, нечеткостью зрения, повышенным слюноотделением, чрезмерным потоотделением, слезотечением, секрецией в бронхах, бронхоспазмом, брадикардией, абдоминальными коликами, повышенной секрецией желудочного сока, диареей и полиурией. При попадании мускарина в мозг могут возникнуть тремор, судороги и гипотермия. Желудочки сердца содержат мускариновые рецепторы, которые опосредуют снижение силы сокращений, приводящее к снижению артериального давления. При внутривенном введении мускарин может спровоцировать острую сердечно-сосудистую недостаточность с остановкой сердца.

Противоядие

Антимускариновые препараты, такие как атропин, могут использоваться в качестве антидота при отравлении мускарином. Атропин, как и мускарин, является алкалоидом, но в отличие от мускарина выступает антагонистом мускариновых рецепторов. Следовательно, он ингибирует действие ацетилхолина. Мускариновые антагонисты расширяют зрачок и расслабляют цилиарную мышцу, применяются при лечении воспалительного увеита и ассоциируются с глаукомой. Они также используются для лечения недержания мочи и заболеваний, характеризующихся гипермоторностью кишечника, таких как синдром раздраженного кишечника. Мускариновые антагонисты часто называют парасимпатолитиками, поскольку они оказывают такое же действие, как вещества, блокирующие постганглионарные парасимпатические нервы.