Введение
Аристолоховые кислоты (/lang/ə/,/r/ɪ/s/t/ə/'/l/oʊ/k//k/) – это семейство канцерогенных, мутагенных и нефротоксичных фитохимических веществ, обычно встречающихся в семействе цветущих растений Aristolochiaceae (кирказоны). Аристолоховая кислота (AA) I является наиболее распространенной. Семейство Aristolochiaceae включает роды Aristolochia и Asarum (копытень, дикий имбирь), которые часто используются в китайской травяной медицине. Несмотря на то, что эти соединения широко связаны с проблемами почек, раком печени и раком уротелия, использование растений, содержащих AA, в медицинских целях имеет долгую историю. FDA выпустило предупреждения относительно употребления добавок, содержащих AA.
Раннее медицинское применение
Растения родового корня и содержащиеся в них аристолохические кислоты были широко распространены в древнегреческих и римских медицинских текстах, утвердившись в качестве лекарственного средства к V веку до нашей эры. Упоминания о родовом корне встречаются в аюрведических текстах к 400 году н.э., а в китайских – позднее, в V веке. В те времена его использовали для лечения заболеваний почек и мочевыводящих путей, подагры, змеиных укусов и различных других недугов. Его также считали эффективным средством контрацепции. Во многих случаях родовый корень был лишь одним из множества ингредиентов, используемых для приготовления мазей или линиментов. В начале I века в римских текстах аристолохические кислоты впервые упоминаются как компонент часто принимаемых лекарств для лечения таких состояний, как астма, икота, спазмы, боли и для облегчения отхождения последа. Этот нефрит получил название «нефропатия, вызванная китайскими травами» (CHN) из-за происхождения средства для похудения. Схожее заболевание, ранее известное как балканская эндемическая нефропатия (BEN), впервые описанное в 1950-х годах в Юго-Восточной Европе, позже было установлено, что также является результатом потребления аристолохической кислоты (AA). BEN развивается медленнее, чем нефрит, наблюдаемый при CHN, но, вероятно, вызван длительным воздействием низких доз AA, возможно, из-за загрязнения семян пшеницы растением семейства родового корня – Aristolochia clematitis. CHN и BEN объединяются под общим названием нефропатия, вызванная аристолохической кислотой, являющаяся основным симптомом отравления AA.
Биосинтез
Растительный препарат, известный как аристолохическая кислота, содержит смесь многочисленных структурно родственных нитрофенантреновых карбоновых кислот, обычно состоящих из двух основных соединений: аристолохическая кислота I (AA I) и аристолохическая кислота II (AA II). Биосинтез этих соединений представляет значительный интерес, в значительной степени из-за включения в их структуру как арильной карбоновой кислоты, так и арильной нитрогруппы (нечасто встречающейся в природных продуктах), что предполагает очевидную биогенетическую связь с хорошо известными апорфиновыми алкалоидами. Кроме того, эта связь предполагает биосинтетическую связь с норлауданозолином (тетрагидропапаверином) или связанными с ним прекурсорами бензилизохинолина, которые, в свою очередь, получены из тирозина (2). Исследования кормления (Aristolochia sipho) независимо друг от друга с использованием уникальных соединений, меченных 14C – [3-14C]тирозин, [2-14C]дофамин и [2-14C]дигидроксифенилаланин – привели к выделению [14C]AA I в каждом случае, что показало, что апорфиновый алкалоид стефанин (11) может быть предшественником AA I, поскольку тирозин, L-DOPA (3) и дофамин (4) были известными предшественниками норлауданозолина: тирозин (2) метаболизируется в L-DOPA (3), который превращается в дофамин (4), который метаболизируется в 3,4-дигидроксифенилацетальдегид (DOPAL); циклизация этих двух соединений приводит к образованию норлауданозолина посредством конденсации, подобной Пиктета-Шпенглера, катализируемой норлауданозолиновой синтетазой. Последующие исследования кормления, в которых использовался (±)-[4-14C]норлауданозолин, также привели к образованию 14C-меченного AA I, что дополнительно предполагает, что норлауданозолин и стефанин (11) могут быть промежуточными звеньями в биосинтезе AA I. Исследования деградации выделенного 14C-меченного AA I показали, что атом углерода в кольцевом положении C4 бензильтетрагидроизохинолина норлауданозолина был включен исключительно в карбоксильную группу AA I. Когда это исследование было повторено, но с использованием [4-14C]тетрагидропапаверина, меченый AA I не был выделен; это наблюдение установило, что для биосинтеза AA I из норлауданозолина необходима фенолоокислительная реакция, что дополнительно подтверждает промежуточное звено апорфинов. Результаты эксперимента по кормлению (A. sipho) тирозином (±)-[3-14C, 15N], сопровождавшегося деградацией выделенного AA I с двойной меткой, предоставили доказательства того, что нитрогруппа AA I происходит от аминогруппы тирозина. Эксперименты с (±)-[5’,8-3H2; 6-метокси-14C]норориенталином привели к выделению AA I с двойной меткой. Расщепление метилендиоксигруппы с захватом образовавшегося формальдегида, меченного 14C, подтвердило, что эта функциональная группа образовалась из o-метоксифенольного фрагмента тетрагидроизохинолинового кольца норориенталина. (±)-[5’,8-3H2]-Ориенталин также включался в AA I. Эти наблюдения показали, что апорфин престефанин (10) является обязательным промежуточным звеном в биосинтезе, который включает промежуточные звенья проапорфинов ориенталинона (8) и ориенталинола (9) посредством известной внутримолекулярной диеноновой диеноловой фенольной последовательности для превращения бензильтетрагидроизохинолинов в апорфины. Предполагается, что CYP80G2, цитохром P450, который, как было показано, катализирует внутримолекулярное фенольное C-C связывание нескольких бензильтетрагидроизохинолинов, может играть роль в превращении ориенталина (7) в престефанин (10). (±)-[арил-3H]-Престефанин включался в AA I, подтверждая его промежуточное звено в биосинтезе; а также (±)-[арил-3H]-стефанин включался в AA I и связан с раком уротелия. Поскольку аристолохиновая кислота является мутагеном, она наносит вред со временем. Пациентам часто впервые диагностируют нефропатию, вызванную аристолохической кислотой (ААН), которая является быстро прогрессирующей нефропатией и подвергает их риску почечной недостаточности и рака уротелия. Однако рак уротелия наблюдается только спустя долгое время после употребления. Одно исследование показало, что в среднем обнаруживаемый рак развивается через десять лет после начала ежедневного употребления аристолохической кислоты.
Поглощение, распределение, метаболизм и выведение
После перорального приема аристолохиновая кислота I всасывается через желудочно-кишечный тракт в кровоток и обнаруживается в моче. Дальнейшая обработка аристолактама I посредством O-деметилирования приводит к образованию аристолактама Ia – основного метаболита. Кроме того, нитроредукция приводит к образованию N-ацилнитрениевого иона, который способен образовывать аддукты с основаниями ДНК, что обуславливает мутагенные свойства аристолохиновой кислоты I. Выведение аристолохиновых кислот и их метаболитов происходит с мочой. Агентство предупреждает, что употребление продуктов, содержащих аристолохиновую кислоту, связано с необратимым повреждением почек, которое в некоторых случаях приводит к почечной недостаточности, требующей гемодиализа или трансплантации почки. У некоторых пациентов также развиваются определенные виды рака, чаще всего поражающие мочевыводящие пути. Карциногенный эффект аристолохиновой кислоты является наиболее выраженным из известных на сегодняшний день, превосходя уровень мутаций при раке легких, вызванном курением, и меланоме, вызванной воздействием УФ-излучения. Воздействие аристолохиновой кислоты также может вызывать определенные виды рака печени.