Сердечные гликозиды. 2

    Оглавление

1. Вступление
2. Историческая справка
3. Источники и способы получения
4. Особенности строения
5. Методы идентификации
6. Фармакокинетика сердечных гликозидов
7. Препараты сердечных гликозидов

    Вступление 

    Карденолиды (сердечные гликозиды) - сложные безазотистые соединения растительной природы, обладающие избирательным воздействием на сердце, которое реализуется, главным образом, через выраженный кардиотонический эффект. 

    Термин "сердечные гликозиды" прочно вошел в медицинскую терминологию. Речь идет о соединениях специфической химической структуры, содержащихся в ряде растений и обладающих характерной кардиотонической активностью.

    В настоящее время известно более 400 сердечных гликозидов. Несмотря на такое многообразие сердечных гликозидов, обладающих различными фармакокинетическими и фармакодинамическими параметрами, а также определенными нюансами клинического и гемодинамического действия, все они имеют сходное химическое строение, обусловливающее сходный механизм их действия, прежде всего, на сердце. Несмотря на огромное количество сердечных гликозидов, основное место в терапевтической практике занимают производные шерстистой и пурпурной наперстянки, а также препараты строфанта, майского ландыша, реже - морского лука.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Историческая справка 

    Растения, содержащие гликозиды, привлекали к  себе внимание ещё со времён глубокой древности. Так, египтяне и римляне  применяли морской лук (Scilla maritima) для возбуждения сердечной деятельности. Препараты из семян и коры строфанта (Strophantus hispidus) использовались не только для возбуждения сердечной деятельности, но и для отравления стрел.

    Знахари  племен, живущих в тропической Африке, знают множество рецептов, основанных на использовании ядовитых растений. Особенно популярными являются снадобья, в состав которых входят перетертые листья красивых лиан-строфантусов. Ими излечивают лихорадку, своеобразная «кашица», приготовленная из листьев строфантуса, применяется в качестве мази, которая способствует заживлению кожных язв, особенно эффективно такое средство помогает при изъязвлениях, вызванных различными тропическими паразитами; отваром из листьев излечивают гонорею. Но основным применением этих красивых растений является изготовление яда для стрел.

    Во  время второй экспедиции в Южную  Африку английский путешественник и миссионер Давид Ливингстон в 1859 г. был свидетелем того, как аборигены свои стрелы и заграждения для охоты смазывали экстрактом из растения, которое они называли «комба». Спутник Ливингстона известный ботаник Джон Кирк отнес это растение к семейству строфантов. Влияние яда на сердце было обнаружено членами экспедиции неожиданно, при случайном загрязнении зубной щетки этим стрельным ядом. Только много лет спустя служащим английской фактории в Нигерии удалось достать яд для исследования. Было выявлено в Strophanthus kombé, а затем и в других видах строфантов действующее начало – ядовитый гликозид, получивший название строфантина, в большой дозе останавливающий работу сердца в стадии систолы (сокращения).

    Препараты, напоминающие по действию строфантин и изготовленные из наперстянки упоминаются в трактатах по медицине с XI века, но (из-за частых смертельных исходов) активно начали использоваться в Европе только с 1775 года (первая публикация принадлежит деду Чарльза Дарвина, вторая — через 10 лет — доктору Уитерингу). Это были галеновые препараты, содержащие много натуральных и не всегда полезных больному примесей.

    Чуть  позже и из других растений (ландыш, весенний горицвет, олеандр, морской  лук и др.) были выделены вещества, оказывающие на сердце действие, подобное наперстянке.Применение наперстянки (Digitalis purpurea) для лечения водянки было известно уже в 1785 г.

    Первые  попытки изучения веществ, выделенных из листьев наперстянки, относятся к 1809 г. В 1841 г. из той же наперстянки была выделена смесь веществ, названная дигиталином; ещё ранее из миндаля Робике (1830 г.) выделил амигдалин.

    Боткин  называл наперстянку "одним из ценнейших, имеющихся в распоряжении врача лекарственных средств".

    В России в Санкт-Петербургской медико-хирургической  академии строфантом занялись в 1865 году (Е. В. Пеликан). Е.П. Пеликан впервые описал действие строфанта на сердце.  

    В 1869 г. Нативелл выделил из наперстянки  достаточно чистый дигитоксин. В 1889—1892 г. Е. А. Шацкий опубликовал ряд работ, относящихся к гликозидам и алкалоидам. Особое развитие химия гликозидов, однако, получила с 1915 г., когда были опубликованы исследования Виндауса, Джекобса, Штоля и Чеше и др. в области сердечных гликозидов.

    В 1983 году Н. А. Бубнов впервые обратил  внимание врачей на горицвет весенний.

      В XX отечественная медицина вынуждена  была пользоваться импортным  строфантином, т. к. у нас строфантин  не культивируется.

    Работы  в области исследований сердечных  гликозидов ведутся в НПО ВИЛАР (П.М. Лошкарев, В.В. Феофилактов). 
 

    Источники и способы получения 

    К растениям, содержащим сердечные гликозиды (всего их, примерно 400), относят, прежде всего, разные виды наперстянки. Это  растение получило свое название из-за цветков, которые схожи с наперстком. Наперстянок, содержащих сердечные  гликозиды много, но к настоящему времени изучена химическая структура 13 сердечных гликозидов из 37 разновидностей наперстянки.

    В медицинской практике наиболее широко применяют препараты сердечных  гликозидов, получаемых из следующих  растений этого рода:

    - наперстянка пурпурная (красная), Digitalis purpurea.

    Сердечный гликозид - дигитоксин.

    - наперстянка  шерстистая, Digitalis lanata. Препараты сердечных  гликозидов - дигоксин, целанид (изоланид, лантозид).

    Кроме того, сердечные гликозиды могут  быть получены из других растений:

    - из  семян африканской многолетней  лианы (Strophanthus gratus и Strophanthus Kombe) получают  строфантин (-G или -К соответственно);

    - из  ландыша майского (Convallaria majalis) получают  препарат коргликон, содержащий  конваллязид и конваллятоксин;

    - из  горицвета весеннего (Adonis vernalis) получают  препараты (адонизид, настой травы  горицвета), в состав которых входит  сумма гликозидов (цинарин, адонитоксин  и др.)

       А так же сердечные гликозиды содержаться - обвойник  (Реriploca graeса L.), разные виды желтушника (Еrysimum саnescens Roth., Еrуsimum cheiranthоides L. и др.), олеандр (Nerium оleander L.), морозник (Неllеbоrusрurрurascens W. еt К.), джут длинноплодный (Соrсhоrus оlitоrius L.), харгкустарниковый (Gomphocarpus fruticosus А. Вr.) и др. Применявшиеся ранее сердечные гликозиды из обвойника (периплоцин), желтушника (эризимин, эризимозид), олеандра (нериолин, корнерин), морозника (корельборин), кендыря коноплевого (цимарин), джута длинноплодного (олиторизид, корхорозид), харга кустарникового (гомфотин), а также конваллотоксиниз ландыша, исключены из номенклатуры лекарственных средств, так как не имеют преимуществ перед основными современными сердечными гликозидами.

    Общая схема получения сердечных гликозидов заключается в предварительном обезжиривании растительного сырья с помощью эфира или лигроина. Для экстракции гликозидов в зависимости от растворимости используют ацетон, спирты, этил ацетат, часто с добавлением в них воды. Затем сырье настаивают с раствором 70% этилового спирта для удаления хлорофилла. Спирт отгоняют под вакуумом и из остатка извлекают первичные гликозиды теплой водой, вторично настаивая несколько дней. Из полученной смеси удаляют смолы (эфиром) и сапонины (раствором ацетата свинца). Гликозиды осаждают, насыщая смесь водным раствором сульфата аммония. Разделение смеси гликозидов основано на различии их растворимости в органических растворителях. Для разделения использую хроматографические методы или противоточное распределение веществ в специально подобранных системах растворителей. 
 
 
 

Особенности строения 

    Это сложные органические соединения типа эфиров, расщепляющиеся при гидролизе  на сахара (гликоны) и бессахаристую  часть (агликоны или генины). К этой же группе относятся сходные по структуре  и действию лекарственные средства, полученные полусинтетическим или синтетическим путем.

    Все сердечные гликозиды в химическом отношении родственны друг другу: это  сложные органические соединения, молекула которых состоит из несахаристой части (агликон или генин) и сахаров (гликон). Гликон (сахаристая часть молекулы сердечных гликозидов) может быть представлен разными сахарами: D-дигитоксозой, D-глюкозой, D-цимарозой, L-рамнозой и др. Число сахаров в молекуле варьирует от одного до четырех.

    Связь сахарного остатка (гликозила) с генином (R) осуществляется либо через кислород (O-гликозиды), либо азот (N-гликозиды), либо серу (тиогликозиды), либо углерод (С-гликозиды).

  D-цимароза

(метиловый эфир, дигитоксозы) 

     
      Агликоны имеют стероидную (циклопентапергидрофенантреновую) структуру, с различными радикалами в разных положениях ядра и с присоединенным в 17-м положении пятичленным мононенасыщенным лактонным кольцом у большинства активных сердечных гликозидов (рис. 1). У некоторых сердечных гликозидов, выделенных из морского лука (сцилларен А, сцилларенВ), морозника (корельборин) и др., вместо пятичленного кольца содержится шестичленное дважды ненасыщенное лактонное кольцо. Гликозиды с пятичленным лактонным кольцом составляют группу карденолидов, с шестичленным кольцом - группу буфадиенолидов (рис. 2). 
 
 

     Рис.1

       Рис. 2 

    Носителем характерного кардиотонического действия сердечных глюкозидов служит стероидный скелет агликона (генина), причем лактонное  кольцо исполняет роль простетической группы (небелковая часть сложных белковых молекул).

    Хотя  сахаристый остаток (гликон) не обладает специфическим кардиотоническим действием, от него зависит растворимость сердечных  гликозидов, их проницаемость через  клеточную мембрану, сродство к белкам плазмы и тканей, а также степень активности и токсичности. Однако только целая молекула сердечных гликозидов вызывает четкий кардиотропный эффект.

    Некоторые сердечные гликозиды могут иметь  один и тот же агликон, но остатки  разных сахаров; другие - содержат один и тот же сахар, но различные агликоны; отдельные гликозиды отличаются, наконец, от других, как сахаристой частью, так и агликоном. В молекуле могут быть одна (конваллотоксин), две (строфантин, олиторизид и др.), три (дигитоксин, дигоксин и др.) или четыре части сахара (дигиланиды А, В и С). У дигиланидов А, В и С и ацетилдигитоксина к сахарным остаткам присоединен остаток уксусной кислоты. 
        Схожую структуру (циклопентанпергидрофенантреновую) имеют некоторые соединения, входящие в состав ядов жаб, змей (в странах Азии шкурки этих животных издавна использовали с лечебными целями).

    Номенклатура: Название сердечных гликозидов происходит от латинского названия производящего  растения. Digitalis purpurea, Digitalis lanata, Strophanthus grtus, and Strophanthus Кombe являются основными источниками гликозидов. Слово «генин» приписывается только к агликону,  например, дигитоксигенин.

      Большинство сердечных гликозидов  по химическому строению представляют  собой карденолиды. На рис. 3 изображена  общая формула агликона, сердечные  гликозиды отличаются от друг друга радикалами. 

    Рис. 3 

    При выборе сердечного гликозида для  терапевтического применения важное значение имеют не только его активность, но и быстрота наступления эффекта, а также продолжительность действия, что, в значительной степени, зависит от физико-химических свойств гликозида, а также способов его введения.

    По  физико-химическим свойствам сердечные  гликозиды подразделяются на две  группы: полярные и неполярные. Принадлежность к той или иной группе сердечных гликозидов определяется количеством полярных (кетоновых и спиртовых) групп, содержащихся в молекуле агликона.

    1. Полярные гликозиды (строфантин, коргликон, конваллятоксин) содержат  от четырех до пяти таких  групп. 

    2. Относительно полярные (дигоксин, целанид) - по 2-3 группы.

    3. Неполярные (дигитоксин) - не более  одной группы.

    Чем более полярна молекула сердечных  гликозидов, тем больше ее растворимость  в воде, и тем меньше ее растворимость  в липидах. Другими словами, полярные гликозиды (гидрофильные), основными представителями которых являются строфантин и коргликон, мало растворимы в липидах, а значит плохо всасываются из ЖКТ. Это обусловливает парентеральный (внутривенный) способ введения полярных гликозидов.

    Таб. 1  Физико-химические характеристики сердечных гликозидов 

Методы  идентификации

    1. Анализ Сахаров 

    Сахара, входящие в состав сердечных гликозидов, дают все цветные реакции, свойственные углеводам: восстанавливают реактив Феллинга, аммиачный раствор нитрата серебра (после гидролиза), образуют окрашенные соединения с ксантгидролом, n-диметиламинобензальдегидом. Специфическими сахарами сердечных гликозидов являются 2,6-дезоксисахара, для обнаружения которых применяют тест Келлера-Киллиани. Наиболее распространенным реактивом для открытия сердечных гликозидов по углеводному фрагменту является ксантгидрол (реакция Пезеца).

    При нагревании смеси ксантгидрола (дибензо-γ-пиранола) с испытуемым гликозидом в присутствии ледяной СН3СООН и последующем прибавлении нескольких капель серной или фосфорной кислоты появляется красное окрашивание.

    Аналогичную цветную реакцию дает антрон. Методика основана на образовании фурфурола или его производных из сахарных компонентов под действием концентрированной H2S04. Фурфурол с антроном затем дает продукт конденсации, окрашенный в зеленый или сине-зеленый цвет:

                             Антрон                         10-Фурфурилиденантрон 
 
 
 

    2. Анализ стероидного цикла

    Реакции стероидного цикла основаны на цветных  реакциях, проходящих при взаимодействии с реактивами, вызывающими дегидратацию гидроксильных групп (особенно при С5 и С10) стероидного скелета с образованием ангидропроизводных. Обычно эти реакции осуществляются в среде концентрированных кислот или под влиянием катализаторов Фриделя—Крафтса. При нагревании до 100°С раствора гликозиды в уксусном ангидриде с 20—25 % раствором треххлористой сурьмы появляется лиловое окрашивание.

    Тест  Либермана—Бурхарда. Раствор испытуемого  вещества в уксусной кислоте смешивают с 2 мл смеси, состоящей из 50 частей уксусного ангидрида и 1 части концентрированной H2S04; при этом развивается розовое окрашивание, постепенно переходящее в зеленое или синее. Окраска определяется строением генина: строфантин и его гликозиды в этих условиях окрашиваются в оливково-зеленый цвет, переходящий в желтый.

    Для сердечных гликозидов характерно явление  галохромии: образование окрашенных соединений с концентрированными минеральными кислотами; наибольшее распространение получили цветные реакции с серной кислотой.

    Тест  Рейхштейна. Несколько кристаллов гликозида  смачивают 2 каплями 84 % H2S04 и отмечают изменение окраски во времени. Лабильность окраски специфична и используется для первичной идентификации сердечных гликозидов. Для идентификации карденолидов также используется их способность флюоресцировать в УФ-свете в виде пятен различной окраски при взаимодействии, например с фосфорной кислотой.

    3. Реакции на α,β-ненасыщенное лактонное кольцо

    К этой группе относятся реакции, в результате которых при взаимодействии сердечного гликозида с некоторыми полинитропроизводными в щелочной среде образуется окрашивание. 

    1. Сердечные гликозиды в присутствии  щелочи дают с пикриновой кислотой (тринитрофенолом) оранжевую окраску (реакция Балье):

    2. Пятичленный лактонный цикл можно также обнаружить по образованию окрашенных в красно-фиолетовый цвет продуктов взаимодействия в щелочной среде с μ-динитробензолом (реакция Раймонда). 
 
 
 
 
 
 

    Несовместимость сердечных гликозидов 

    1. Карденолиды несовместимы с кислотами и соединениями, которые дают кислую реакцию среды. В данном случае происходит гидролиз по гликозидной связи (отщепление Сахаров). Реакция проходит без видимых внешних изменений (с аскорбиновой кислотой и другими витаминами кислой реакции среды).

    2. Сердечные гликозиды несовместимы со щелочами и соединениями, которые дают щелочную реакцию среды (NaHC03, барбиталнатрия и др.).

       В щелочной среде не происходит гидролиза гликозидной связи, а идет алломеризация с образованием неактивного гликозида (расщепляется лактонное кольцо).

    На 1-й стадии происходит расщепление α,β-ненасыщенного лактонного кольца с образованием соответствующей оксикислоты: 

    Далее γ-кислота способна образовывать внутренний сложный эфир (лактон), что приводит к созданию новой циклической системы (лак-тонизация). Образовавшийся неактивный изоагликон имеет Уф-спектр, который резко отличается от такового нативного гликозида (возможность оценки чистоты методом УФ-спектрометрии) 

    3. Соли тяжелых металлов осаждают сердечные гликозиды из растворов.

    4. Гликозиды несовместимы с дубильными веществами (отвар толокнянки и др.), препаратами валерианы (уменьшение фармакологической активности сердечных гликозидов), производными барбитуровой кислоты (уменьшение амплитуды сердечных сокращений), с диуретиками (усиление действия сердечных гликозидов, гипокалиемия).

    5. Карденолиды разлагаются при нагревании. 
 

    Методы  количественного определения кардиотонических стероидов 

    Кардиоактивные стероиды являются терапевтически важной группой веществ. Для понимания роли этих соединений в жизни растений проводились исследования их метаболизма в живом организме. Результаты данных исследований позволили успешно применять указанные стероиды в медицине (налажен промышленный выпуск сердечных гликозидов). Однако для безопасного использования этих веществ необходимо проводить стандартизацию не только самих ЛС, но и природных источников всевозможными методами количественного определения.

    До настоящего времени количественная оценка кардиоактивных стероидов проводится в основном с помощью биологических тестов на животных. Биологические методы трудоемки, длительны, плохо воспроизводимы, мало достоверны (ошибки в пределах 10— 20%).Результаты биологического анализа зависят от индивидуальных особенностей животных и не позволяют получить объективную качественную и количественную информацию о действующем веществе.

    Стандартизация  сердечных гликозидов с помощью  биологического метода основана на способности карденолидов вызывать в токсических дозах остановку сердца животных в стадию систолы. Их активность оценивают по сравнению с активностью стандартных препаратов и выражают в единицах действия (ЕД) — кошачих (КЕД), лягушачих (ЛЕД), голубиных (ГЕД).

    Известно  значительное число методов, в основе которых лежит титриметрическое, фотометрическое, флюориметрическое и полярографическое определение кардиостероидов. 

    Химические  методы

    Кислотно-основное титрование в неводной среде (подгруппа  строфанта).

    И.А. Казаринов и Н.П. Дзюба предложили объемный метод, основанный на способности альдегидной группы при С10 (агликон строфантидина) образовывать оксим при взаимодействии с гидроксиламином в среде диэтиламина. Диэтиламин связывает соляную кислоту, образующуюся при оксимировании; избыток оттитровывают хлорной кислотой. Ошибка метода составляет 0,7—2,6%. Несмотря на то, что метод быстр в исполнении, он не получил распространения, так как пригоден только для анализа стандартных образцов и требует тщательной очистки реактивов от соединений, содержащих карбонильные группы. 

    Физико-химические методы

    УФ-спектрофотометрический (используется при анализе сырья  и стандартного вещества при 217-219 нм).

    Фотометрический метод:

    а) целанид — с ксантгидроловым реактивом;

    б) реактив Татье - 2,4-динитрофенилсульфон — рекомендуется 
для анализа сырья, лекарственных веществ и лекарственных пре- 
паратов (ГФ XI) (реакция на пятичленное лактонное кольцо).

    Хроматографические  методы (ВЭЖХ, ГЖХ).

    Флюориметрические методы анализа.

    Основаны на способности сердечных гликозидов флюоресцировать под действием сильных кислот и окислительных агентов после кратковременного облучения УФ-светом.

    Под действием сильных кислот или  окислительных агентов происходит дегидратация гликозидов с образованием ангидропроизводных.

    Так, при действии на гитоксин фосфорной  кислоты образуется диангидрогитоксин, который под влиянием УФ-света  флюоресцирует. При этом интенсивность флюоресценции пропорциональна концентрации гликозида, что позволяет проводить количественную оценку. Необходимо сопоставление химических и физико-химических методов с результатами биологических методов.

    Испытание на чистоту

    Чистота характеризуется различными физико-химическими  параметрами (удельное вращение, ИК- и УФ-спектры, Тпл). Кроме того, регламентируется содержание влаги (способствует гидролизу полуацетальной связи), сульфатной золы и тяжелых металлов (факторы, катализирующие окисление препаратов). Для оценки доброкачественности инъекционных растворов дополнительно оценивают их прозрачность и цветность.

    Особое  внимание обращают на наличие примесей посторонних гликозидов. Это относится  прежде всего к ЛС, полученным из растений, содержащих несколько сходных по структуре сердечных гликозидов. Примесь посторонних стероидов обнаруживают с помощью бумажной хроматографии по величине Rf и флюоресценции пятен. 
 

    Хранение

    Список  А. В хорошо укупоренных банках оранжевого стекла, в сухом, защищенном от света  месте. 
 

    Фармакокинетика сердечных гликозидов 

    Основные особенности фармакокинетики сердечныхгликозидов (биодоступность, связывание с белками плазмы крови, биотрансформация и др.) во многом зависят от степени полярности препаратов данной группы. Высокополярные препараты сердечные гликозиды (строфантин К, коргликон) плохо всасываются в желудочно-кишечном тракте (не более 2—5% от принятой дозы), практически не связываются с альбуминами плазмы крови, незначительно метаболизируются в печени и выводятся через почки преимущественно в неизмененном виде.